JP2002086300A

JP2002086300A - 粉末成形方法および装置

Info

Publication number: JP2002086300A
Application number: JP2000274893A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Hirabayashi; 康之平林
Original assignee: Takako Industries Inc
Current assignee: Takako Industries Inc
Priority date: 2000-09-11
Filing date: 2000-09-11
Publication date: 2002-03-26
Also published as: US6355210B1

Abstract

(57)【要約】【課題】粉末成形に必要とされる加圧力を低減すること
により、大型成形機を必要とせず前述の成形をより小型
成形機で実現することができる粉末成形方法および装置
を提供する。【解決手段】上部に粉末充填用開口２ｂを有し側壁にく
さび挿入孔２ａを有する有底の臼型２と、この臼型２の
底板２ｃ上に複数並置された複数の加圧ロッド３と、こ
の複数の加圧ロッド３上に配置されて粉末充填用開口２
ｂから粉末５を充填する際の粉末５の底面をなすエラス
トマ板４と、粉末充填用開口２ｂを塞ぐ上蓋１と、くさ
び挿入孔２ａに挿入されて底板２ｃの内表面と加圧ロッ
ド３との間に底板２ｃに沿って押し込むことによりエラ
ストマ板４を介して複数の加圧ロッド３で粉末５を成形
するくさび７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス、粉
末冶金、電子材料分野の磁性材料、フェライト磁石、希
土類磁石等の製造ライン内での粉末（以下に粉末と称す
るがバインダを含んだ顆粒も含む）の成形工程に適合す
る、粉末成形方法および装置に関する。より詳しくは、
成形に必要とする加圧力を加圧面積の一部分毎に連続し
て加圧する機構を含み、総加圧力を低減したステップ圧
縮による工法と装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に粉末の圧縮成形は、成形体全体又
は加圧方向に投影される面積（臼型の開口面積）に目的
とする成形密度を得るために必要とする圧力を乗じた総
加圧力が必須条件と考えられてきた。

【０００３】粉末成形における金型は、成形体の加圧方
向に穴が無ければ臼型と、上下のパンチで構成される。
臼型内に充填された粉末を上下のパンチで加圧し、パン
チが粉末と接する面積に総加圧力が加えられる。

【０００４】また加圧終了後の成形体は臼型の中ほどに
あり、下パンチで臼型の外部までノックアウトされる。
この動作の過程で臼型の内壁表面と成形体が高圧で摩擦
することになり、ノックアウト時の高い抜き圧力を必要
とする。その際金属粉末系では臼型内壁とパンチ間にお
けるかじり付着、クラック、欠け等の欠陥があり、金属
粉末に限らず一般の酸化物などの成形体に関しても内部
歪からくる欠け、割れ、ラミネートクラック等欠陥が生
じ易い。

【０００５】そこで、臼型には粉末に対して耐磨耗性の
良い超硬合金ないしは表面付着性の少ない特殊薄膜等が
適用され、かつ臼型の金型製作も高度な加工精度を必要
とする。

【０００６】なお、この成形法に関する基本的な特許は
１９１０年頃から最初に欧州にて出願されたものと推測
される（詳細は木村尚著粉末冶金その歴史と発展
アグネ技術センター発行を参照）。

【０００７】また、磁石分野における磁場条件下での成
形法に関しては、例えば「新時代の磁性材料」未踏加
工技術協会編１９８３年、２版とか、Ｒ．Ｅ．ＪＯＨ
ＮＳＯＮ，Ａ．Ｉ．Ｍ．，ａｎｄＣ．J．ＦＥＬＬ
ＯＷＳ：ＣＯＢＡＬＴ５３ December１９７１
ｐ．１９１−１９６に記載され、最近では特願平３−
４０８６１号にも特許出願されている。

【０００８】しかしながら、これらの先行技術は先に述
べた一般の粉末圧縮成形と対比しても、臼型の加圧開口
面積に対して加圧することで同様な総加圧力を必要とす
る技術である。

【０００９】各分野の製品の全製造工程内で、成形工程
は製品の生産コストおよび品質レベルを左右する最も重
要なキーテクノロジーを要する工程と考えられている。
本発明は、新たなキーテクノロジーの工法と装置を関連
する広い分野に提供するものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の粉末成形に
おいては、大きい成形体、細長い成形体、複数個成形等
が総加圧力の高い大型成形機で対応することによって製
造されているため、装置のエネルギーが高く、コストが
高く、装置が大型化するので占有スペースが大きくなる
欠点がある。

【００１１】したがって、この発明の目的は、粉末成形
に必要とされる加圧力を低減することにより、大型成形
機を必要とせず前述の成形をより小型成形機で実現する
ことができる粉末成形方法および装置を提供することで
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の粉末成形
方法は、加圧すべき粉末を型容器に充填する工程と、前
記粉末の加圧面に弾性板を介して並設された複数の加圧
部材を順次個別に前記粉末に向けて押圧する工程とを含
むものである。

【００１３】請求項１記載の粉末成形方法によれば、ス
テップ圧縮により、従来工法で必要とする総加圧力の低
減が可能となり、粉末成形をより小形の成形機で実現す
ることができ、廉価な装置を提供することができる。

【００１４】請求項２記載の粉末成形装置は、底部に複
数の加圧部材を有し前記加圧部材上に弾性板を載せて前
記弾性板を底面とする型容器を用い、前記複数の加圧部
材を順次駆動することにより前記弾性板を介して粉末を
加圧成形するものである。

【００１５】請求項２記載の粉末成形装置によれば、請
求項１と同様な効果がある。

【００１６】請求項３記載の粉末成形装置は、上部に粉
末充填用開口を有し側壁にくさび挿入孔を有する有底の
型容器と、この型容器の底板上に複数並置された複数の
加圧部材と、この複数の加圧部材上に配置されて前記粉
末充填用開口から粉末を充填する際の前記粉末の底面を
なす弾性板と、前記粉末充填用開口を塞ぐ蓋体と、前記
くさび挿入孔に挿入されて前記底板の内表面と前記加圧
部材との間に前記底板に沿って押し込むことにより前記
弾性板を介して前記複数の加圧部材で前記粉末を順次加
圧成形するくさびとを備えた粉末成形装置。

【００１７】請求項３記載の粉末成形装置によれば、請
求項１と同様な効果がある。

【００１８】請求項４記載の粉末成形装置は、請求項３
おいて、前記成形体が円柱もしくは略半円柱または略半
円筒もしくは部分円筒をなすように、少なくとも前記蓋
体および前記加圧部材の前記弾性板を介した成形面が曲
面に形成されているものである。

【００１９】請求項４記載の粉末成形装置によれば、請
求項３と同様な効果のほか、多様な形状の成形体を製造
することができる。

【００２０】請求項５記載の粉末成形装置は、請求項３
において、前記くさびが前記加圧部材を押し上げるため
の傾斜面とこの傾斜面に続き前記加圧部材を押し上げた
位置に維持するための平面で構成されるものである。

【００２１】請求項５記載の粉末成形装置によれば、請
求項３と同様な効果のほか、粉末の加圧状態をある時間
維持することができるので、成形後のクラック等を防止
できる。

【００２２】請求項６記載の粉末成形装置は、請求項３
において、前記型容器の前記粉末充填用開口の内周面が
外方に向かって広がるようにテーパが付いているもので
ある。

【００２３】請求項６記載の粉末成形装置によれば、請
求項３と同様な効果のほか、成形体を取り出すノックア
ウト位置が型容器の臼型上部である開口部の近傍にあ
り、上方開口部のみの抜きテーパにより抜き圧力の低減
と成形体の内部歪の低減も図られる。この内部歪の低減
は成形体の欠け、割れ、ラミネートクラック等の欠陥の
低減に寄与するものである。また金属粉末系に生ずる臼
型のかじり不具合を解消し、各種粉末に必要とされるバ
インダ、潤滑剤の量の低減にも寄与するものと推測す
る。さらに従来工法では臼型には高価な超硬合金と高圧
力に耐えるための金型構造とその為の特別な加工寸法精
度が必要とされていたが、本発明によればこれらの要求
事項から開放され、廉価な金型構造を適用可能となる。

【００２４】請求項７記載の粉末成形装置は、請求項
３、請求項４または請求項５において、前記上蓋が磁場
ヨークを兼ね、前記型容器に垂直方向に磁場が生じるよ
うに前記磁場ヨークにコイルを巻装しているものであ
る。

【００２５】請求項７記載の粉末成形装置によれば、請
求項３、請求項４または請求項５と同様な効果のほか、
磁場印加装置の構造が簡単になる。

【００２６】請求項８記載の粉末成形装置は、請求項
３、請求項４または請求項５において、前記型容器の前
記くさびの挿脱方向に磁場が生じるように、前記型容器
の外周にコイルを配置しているものである。

【００２７】請求項８記載の粉末成形装置によれば、請
求項３、請求項４または請求項５と同様な効果のほか、
磁場印加装置が簡単にできる。

【００２８】請求項９記載の粉末成形装置は、請求項３
において、前記型容器が同形または異形の複数の成形部
を有し、前記くさび、前記弾性板および前記加圧部材が
前記成形部の各々に対応して設けられ、前記くさびは基
端部が相互に連結されているものである。

【００２９】請求項９記載の粉末成形装置によれば、請
求項３と同様な効果のほか、小形化をより一層実現しや
すい。

【００３０】請求項１０記載の粉末成形装置は、請求項
５において、前記くさびが前記傾斜面と前記平面が複数
段に階段状に連続形成されているものである。

【００３１】請求項１０記載の粉末成形装置によれば、
請求項５と同様な効果のほか、くさびを段階的に駆動す
ることができるので、駆動装置の駆動力を低減すること
ができる。

【００３２】請求項１１記載の粉末成形装置は、請求項
３において、前記型容器が、前記成形体の中空部を形成
するためのコアを有し、前記加圧部材は前記コアを避け
る構成を有し、前記くさびは前記コアを避ける構成を有
するものである。

【００３３】請求項１１記載の粉末成形装置によれば、
請求項３と同様な効果がある。

【００３４】請求項１２記載の粉末成形装置は、請求項
３または請求項１１において、前記型容器内に突出して
粉末成形時に成形体を分割するスライサを前記蓋体に設
けたものである。

【００３５】請求項１２記載の粉末成形装置によれば、
請求項３または請求項１１と同様な効果のほか、同時に
複数の成形体を製造することができる。

【００３６】請求項１３記載の粉末成形装置は、請求項
３において、前記加圧部材が複数の同心の円筒体からな
り、前記くさびは先端がＶ字状をなし前記加圧部材の各
々を順次押し上げる複数の傾斜面を前記Ｖ字状の内側面
に沿って形成したものである。

【００３７】請求項１３記載の粉末成形装置によれば、
請求項３と同様な効果がある。

【００３８】請求項１４記載の粉末成形装置は、請求項
３において、前記加圧部材の上端を凸曲面に形成し、前
記弾性板に前記凸曲面が嵌合する凹曲面を形成したもの
である。

【００３９】請求項１４記載の粉末成形装置によれば、
請求項３と同様な効果のほか、弾性板の引っ張り力を緩
和できる。

【００４０】請求項１５記載の粉末成形装置は、請求項
２記載の粉末成形装置であって、前記型容器の上部開口
を塞ぐ上蓋を昇降する上蓋昇降装置と、この上蓋昇降装
置から離れた位置に配置されて成形体を取り出す取出装
置と、前記上蓋昇降装置と前記取出装置間に前記型容器
を往復可能に移送する移送手段と、前記上蓋昇降装置と
前記取出装置の間に配置されて前記取出装置により成形
体を取出した後に前記型容器の上部開口よりつぎに成形
すべき粉末を充填する充填装置と、前記上蓋昇降装置に
より前記型容器の上部開口を閉じた後前記加圧部材を順
次駆動するためのくさびを前記型容器内に挿入するくさ
び駆動手段とを備えた粉末成形装置。

【００４１】請求項１５記載の粉末成形装置によれば、
請求項２と同様な効果のほか、装置全体の構成を単純に
することができる。

【００４２】請求項１６記載の粉末成形装置は、請求項
１５において、前記くさび駆動手段のくさび移動方向が
前記型容器の移動方向と一直線上に揃うものである。

【００４３】請求項１６記載の粉末成形装置によれば、
請求項１５と同様な効果のほか、全装置が一直線上に配
置できるので、スペースを単純化できる。

【００４４】請求項１７記載の粉末成形装置は、請求項
２記載の粉末成形装置であって、前記型容器の上部開口
を閉じる上蓋および前記上部開口より粉末を充填する粉
末充填装置を有し前記上蓋および前記粉末充填装置を連
結して前記上部開口上に個別に移動させる駆動装置と、
前記加圧部材と前記型容器の底部との間に挿入されて前
記加圧部材で前記弾性板を介して粉末を加圧するくさび
を有して前記くさびを挿入または引出駆動するくさび駆
動装置と、前記型容器の底部が昇降自在に構成されて前
記くさびが前記型容器から引き出された状態で前記底部
を押し上げて成形体を前記上部開口より押し出す取出装
置とを備え、前記駆動装置は前記上蓋の先端で前記成形
体を製品取出位置に押すとともに前記粉末充填装置を前
記上部開口上に位置させることを特徴とするものであ
る。

【００４５】請求項１７記載の粉末成形装置によれば、
請求項１４と同様な効果がある。

【００４６】請求項１８記載の粉末成形装置は、請求項
３または請求項１７において、前記くさびは、複数段に
積み重なった構成であり、それぞれ個別に駆動手段によ
り駆動されるものである。

【００４７】請求項１８記載の粉末成形装置によれば、
請求項３または請求項１７と同様な効果のほか、各くさ
びを駆動する駆動力を低減することができる。

【００４８】請求項１９記載の粉末成形装置は、請求項
２記載の粉末成形装置であって、前記型容器を挿入させ
る磁場コイルと、この磁場コイルの近傍に配置されて前
記型容器の上部開口を塞ぐ上蓋を着脱する上蓋着脱装置
と、前記磁場コイルの前記上蓋着脱装置と反対側に配置
されて成形体を取り出す取出装置と、前記磁場コイルと
前記取出装置間に前記型容器を往復可能に移送する移送
手段と、前記上蓋着脱装置と前記取出装置の間に配置さ
れて前記取出装置により前記成形体を取出した後に前記
型容器の前記上部開口よりつぎに成形すべき粉末を充填
する充填装置と、前記磁場コイルの前記上蓋着脱装置と
反対側に配置されて前記上蓋着脱装置により前記型容器
の開口を閉じかつ前記型容器が前記磁場コイル内に位置
する状態で前記加圧部材を順次駆動するためのくさびを
有して前記くさびを前記型容器内に挿入するくさび駆動
手段とを備えたものである。

【００４９】請求項１９記載の粉末成形装置によれば、
請求項１５と同様な効果がある。

【００５０】請求項２０記載の粉末成形装置は、請求項
８、請求項１５、請求項１７または請求項１９記載の粉
末成形装置を縦横に並べ、材料粉末タンクを共用したも
のである。

【００５１】請求項２０記載の粉末成形装置によれば、
請求項８、請求項１５、請求項１７または請求項１９と
同様な効果のほか、より小形化が可能となる。

【００５２】請求項２１記載の粉末成形装置は、請求項
３または請求項２０において、不活性ガスで密封された
ものである。

【００５３】請求項２１記載の粉末成形装置によれば、
請求項３または請求項２０と同様な効果のほか、希土類
磁石粉末の酸化防止対策が容易となり、より高性能な磁
気特性が期待でき、不活性ガスの密閉が容易で密封ガス
量も低減できる。

【００５４】

【発明の実施の形態】本発明に係る後述するステップ圧
縮による総加圧力を低減した粉末成形方法および装置を
説明する。

【００５５】図１は、この発明の第１の実施の形態の一
般的な無磁場成形におけるステップ圧縮について角板の
成形体を成形する場合の装置の構成を示す。

【００５６】蓋体である上蓋１の下部にある臼型２は有
底であり、上蓋１を開いたときの上端開口２ｂより粉末
５が充填され、その下部に板状の弾性板（たとえばエラ
ストマ板４）と複数の加圧ロッド３を配設している。臼
型２は粉末の成形型の型容器として使用し、エラストマ
板４は加圧ロッド３の加圧により弾性変形できる弾性板
であり、粉末５を入れる要部の底部の全体を形成してい
る。エラストマ板４は加圧ロッド３の配列面と略同形状
の面で接し、圧縮成形の際の加圧力例えば１００〜１０
００ＭＰａに耐え、しかも順次に上昇する加圧ロッド３
間での引張りにも耐える伸び率を有することが望まし
い。

【００５７】加圧ロッド３は弾性板を支持する加圧部材
として使用するもので、臼型の内幅に等しい幅を有する
板状であり、長手方向すなわちくさびの挿入方向に多数
連続して並べている。上蓋１は臼型２に粉末５を充填し
た後臼型２の上端開口２ｂを閉じ位置決めピン６で臼型
２と一体に連結する。

【００５８】臼型２の下側部開口部２ａにくさび棒７を
挿入し、加圧ロッド３が順次垂直上方に移動して、エラ
ストマ板４の上部の充填粉末５を順次圧縮する。下側部
開口部２ａはくさび挿入孔であり、臼型２の側壁の下部
に形成している。くさび棒７は前端部に所定の傾斜角度
の２段構成の傾斜面７ａ、７ｂを形成したくさびであ
る。

【００５９】粉末成形方法は、このような装置を用い
て、加圧すべき粉末を臼型２に充填し、充填粉末の底面
となる加圧面にエラストマ板４を介して並設された複数
の加圧ロッド３を個別に粉末に向けて順次ないしステッ
プに押圧するものである。

【００６０】くさび棒７を下側部開口部２ａより挿入し
その先端を底板２ｃと加圧ロッド３の間に挿入すると、
傾斜面７ａに沿って加圧ロッド３が順次押上げられ、エ
ラストマ板４が変形して粉末を押圧し、加圧前の図１
（ｃ）の状態から加圧後の図１（ｄ）へ順次押圧して行
く。加圧ロッド３のすべてがくさび棒７の上面に載ると
粉末成形が終了する。この場合、くさび棒７を押圧力で
加圧ロッド３の一部を押圧するので、加圧ロッド３の全
体を押圧するのと比較してくさび棒７を移動するストロ
ークが大きくなるが、押圧力は小さくよいことになる。
上蓋１を開いて押し上げると成形済の粉末成形体を開口
２ｂより突出させて取り出すが、従来の上下パンチで押
圧した後取り出すのと比較して臼型２の中央部ではな
く、開口２ｂの近傍で加圧成形されるので、取り出し易
い。

【００６１】したがって、第１の実施の形態によれば、
粉末成形に必要とされる加圧力を低減することにより、
大型成形機を必要とせず前述の成形をより小型成形機で
実現することができる。

【００６２】図２は、この発明の第２の実施の形態の粉
末成形装置を示す。すなわち、第１の実施の形態が角板
の成形体を形成するのに対して、円柱の成形体を作製す
る形態である。

【００６３】この場合、エラストマ板４の底面およびこ
れを支持する加圧ロッド３の上面が断面円弧状ないし半
円形の凹み３ａ、４ａを有する形状をなし、上蓋１の下
面が断面円弧状ないし半円形に凹み１ａを有する形状を
なしている。図２（ｃ）の加圧前から図２（ｄ）の加圧
後の状態に加圧され、円柱状の成形体が得られる。６は
上蓋１を臼型２に位置決めする位置決めピンである。そ
の他は第１の実施の形態と同様である。

【００６４】図３は、この発明の第３の実施の形態の粉
末成形装置を示す。すなわち、粉末を磁場下で成形する
場合の部分円筒形のモータ用セグメント磁石の、磁場コ
イルを含めた成形金型構成を示す。８は上蓋１に設けた
磁気回路ヨークであり、上蓋１の臼型２の開口部に相当
する位置に貫設してあり、下面は部分円柱周面８ａをな
す断面円弧状に突出し、磁気回路ヨーク８の下面より所
定量突出するようにスライサ１０を軸方向に複数形成し
ている。これに対応してエラストマ板４および加圧ロッ
ド３が図３（ｃ）に示すように断面円弧状の凹部４ａ、
３ａをなすようにしている。１１は磁気回路ヨーク８に
磁場を通す磁場コイルである。加圧粉末５を加圧しなが
ら磁場コイル１１に通電し磁気回路ヨーク８を通して加
圧粉末５の磁化容易軸を揃えることができる。成形後は
スライサ１０により分離された複数の成形体が作られ
る。

【００６５】図４は、この発明の第４の実施の形態の粉
末成形装置を示す。すなわち、ソレノイド磁場コイル１
１の内側に成形金型を収め、くさび挿入方向に磁場を供
給している。成形されるのはＨＤＤ用ＶＣＭ磁石の一例
を示し、成形体は部分円筒形をなす。加圧ロッド３の上
面は第３の実施の形態と同様に円弧状に凹み、エラスト
マ板４はその上に同様な形状で納まる部分円筒形であ
り、とくに内周面が成形体の外周面の略半径をなすよう
に形成され、上蓋１の下面は成形体の内周面を形成する
半径と周方向の端面を形成する形状に形成されている。

【００６６】図４においては成形金型の一部を除き、く
さび棒７および搬送レール（図示せず）を含めて非磁性
材料で構成している。その他は第１の実施の形態等と同
様である。

【００６７】なお以上の図において、無磁場成形と磁場
成形の違いは、成形金型内に磁気回路からの磁場の有無
に過ぎず、磁場成形の場合は磁性素材と非磁性素材の組
合せで構成する。

【００６８】図５および図６は、この発明の第５の実施
の形態の粉末成形装置を示す。これは、図３の成形金型
を搬送コンベヤ上に配置した磁場成形機（磁場電源は図
示せず）を示し、併せて成形機の動作について以下に説
明する。

【００６９】臼型２は図の左右方向に移動するための移
送装置である駆動機構に連結している。１２はねじ棒、
１３はねじ棒１２に螺合する雌ねじを有し臼型２と連結
する連結部、１４は臼型２のガイドである。臼型２の成
形位置において、臼型２の上部に取付台２７に設けられ
たモータ２８を有し、モータ２８の回転により昇降する
昇降装置に磁場コイル１１を有するコイル枠体２９を設
け、磁場コイル１１を貫通する磁気回路ヨーク８の下端
面を成形粉末の上面を閉じる上蓋１に兼用している。最
初に臼型２は粉末を充填していない状態で材料充填装置
の材料供給コンベヤ上に位置する。粉末を充填した状態
でガイド１４に沿って移動し、モータ２８を作動して上
蓋１で臼型２の粉末を充填する開口を塞ぎ、臼型−上蓋
固定アクチュエータの位置決めピン（図示せず）で臼型
２と上蓋側とを一体にし、磁場コイル１１に給電すると
同時にくさび棒７を押し込む。このくさび棒７の駆動手
段は、ガイド１６と、ねじ棒１７と、ねじ棒１７に螺合
する雌ねじを設けた連結部１８と、モータ１９を有し、
モータ１９を駆動してねじ棒１７を回転し連結部１８に
連結されたくさび棒７を移動する。くさび棒７は傾斜面
７ａ、７ｂを有する２段構成であり、磁場コイル１１に
電流を供給して粉末に磁束を供給すると同時に、モータ
１９を駆動してくさび棒７を押し込むと磁性の粉末成形
が完了する。つぎに成形体の取り出しはモータ２８によ
りコイル枠体２９を上昇させて上蓋を兼ねたヨーク８を
臼型２から離間し、モータ１９を逆回転してくさび棒７
を引き抜くと同時にモータ１５により臼型２を取り出し
位置に搬送し、成形体取出装置であるノックアウト機構
２０の棒２４を加圧ロッドの下部に臼型２の移動により
挿入させる。ノックアウト機構２０において、２１は垂
直ねじ棒、２２はねじ棒２１の上端部を連結したモー
タ、２３はねじ棒２１に螺合された、棒２４の連結部で
ある。棒２４の挿入後にモータ２２を作動して棒２４が
上方移動することによって成形体が臼型２からノックア
ウトされる。ノックアウトされた成形体は成形体受け取
り機構（図示せず）によって取り出される。この動作の
完了によって臼型２は再び元の位置である紙面の右方向
に移動するが、移動の途中において臼型２が停止し、エ
ラストマ引下げ機２５によって臼型２内のエラストマ板
４を押し下げ臼型２内の底面まで引き下げて粉末充填に
備える。つぎにさらに臼型２を若干移動して臼型２と直
角な方向に粉末材料を搬送するベルトコンベヤ式の供給
粉末充填機構（フィーダ）２６によって臼型２のエラス
トマ板４の上部に粉末を充填し、モータ１５により臼型
２を元の成形加圧の位置すなわちコイル枠体２９の下部
に戻る。

【００７０】以上が略一直線状に配置した機構に基づい
た成形機の動作内容である。この図５および図６に示し
た機能は一連のアクチュエータをサイクルタイム７秒以
内の動作線図として図７に示す。すなわち、臼型２がノ
ックアウト機構２０に位置している状態から最初の１秒
間にノックアウト機構２０を作動し成形体を臼型２から
取り出す。次の１秒間に臼型２が移動してまずエラスト
マ板引き下げを行い続いて粉末計量器により事前に計量
していた粉末を充填機構２６により充填する。次の１秒
間に臼型２が上蓋のある位置に移動してモータ２８が作
動し上蓋兼用のヨーク８で臼型２の開口を塞ぐ。次の略
１秒間で臼型−上蓋固定アクチュエータを作動して位置
決めピンを突出して臼型２とコイル枠体２９とを一体に
連結し、続いてくさび棒駆動アクチュエータのモータ１
９でくさび棒７を移動開始すると同時に、磁化を開始す
る。次の略１秒間でくさび棒７で粉末加圧が頂点に達す
る当たりで磁化を止め、加圧後くさび棒７を抜く間に消
磁を行う。次の略１秒間で位置決めピンを引き込め、続
いてモータ２８を駆動してヨーク８を上昇する。次の略
１秒間でモータ１５を駆動して臼型２を元の部品取出位
置に移動する。

【００７１】なお、サイクルタイムを３５秒とする場合
には上記の各１秒間は５秒間となる。

【００７２】図８および図９は、この発明の第６の実施
の形態の粉末成形装置を示す。すなわち、これは先述と
違い臼型２が移動しない成型機の例である。臼型２の下
方にノックアウト機構２０があり、臼型２の底部２ｃが
昇降可能に設けられ、ノックアウト機構２０の連結部２
３に連結されている。モータ２２を駆動して垂直ねじ棒
２１を回転するとその回転方向により連結部２３が昇降
し、同時に底部２ｃが昇降する。これにより加圧ロッド
３およびエラストマ板４を介して成形体を上部開口部２
ｂより押し出すことができる。また上蓋１および紛末供
給のためのフィーダ２６が互いに連結されてガイド３６
により移動自在にガイドされ、駆動装置３１により上部
開口部２ｂ上に上蓋１を移動し、成形体が押し出されて
いる場合には上蓋１の先端で成形体を押して製品取出位
置３３に移動させる。この駆動装置３１は、モータ３３
と、駆動棒３４と、モータ３３に連動して駆動棒３４を
駆動する駆動手段３５からなり、フィーダ２６を臼型２
の上部に位置させることで上蓋１の先端により成形体を
製品取出位置３３に押し出すと同時にフィーダ２６より
つぎに成形すべき粉末を臼型２内に供給する。くさび７
は３段式であり、各くさび７Ｌ〜７Ｎは各駆動装置３２
ａ〜３２ｃにより駆動される。駆動装置３２ａ、３２ｂ
は下側２段のくさび７Ｌ、７Ｍを個別に駆動するもの
で、それぞれモータ１９と、ねじ棒１７と、連結部１８
からなる。駆動装置３２ｃは油圧装置により構成してい
る。１１は臼型の周囲に巻いた磁場コイルであり、必要
に応じて加圧成形時に磁場を印加する。３７は各装置を
支持する台である。

【００７３】動作について説明する。駆動装置３１を動
作してフィーダ２６のホッパ２６ａを臼型２の上部に位
置しホッパ２６ａを通して粉末を臼型２に充填する。駆
動装置３１を作動して上蓋１で臼型２の上部開口２ｂを
閉じる。第１段目のくさび７Ｌを臼型２の加圧ロッド３
の下側に挿入して加圧ロッド３を順次持ち上げ粉末をス
テップ加圧する。続いて第２段目のくさび７Ｍを駆動し
てさらに加圧ロッド３を持ち上げる。最後に第３段目の
くさび７Ｎを駆動して粉末成形を完了する。この間、粉
末を加圧しながら磁場コイル１１に電流を供給し、粉末
を磁化し、粉末成形後くさび７を抜きながら消磁する。
駆動装置３１を作動して上蓋１を除き、ノックアウト機
構２０により成形体を臼型２の開口２ｂ上に押し出し、
取り出し位置３３まで上蓋１の先端で駆動装置３１によ
り成形体を搬送し、搬送位置でホッパ２６ａが臼型２の
開口２ｂ上に位置するようにしている。

【００７４】以上の成形機は省スぺースのために効率よ
く配列が可能である。またくさび７を３段式にしたた
め、各くさび７Ｌ〜７Ｎを駆動する駆動力を軽くでき、
各モータ１９および油圧装置のパワーを小さくすること
ができる。

【００７５】図１０は、この発明の第７の実施の形態の
粉末成形装置を示す。これは図５および図６の成形装置
の複数を縦および横に連結し積層した例を示す。実施の
形態では１つの架台４５に縦に３台階層し、横にそれぞ
れ４台配置している。この場合、各粉末充填部４０には
最上部に配置した材料粉末タンク４１から配管４２によ
り供給する構成としている。また材料粉末タンク４１を
除く全体を囲い体４６で包囲し、Ｎ₂またはＡｒガス、
その他の不活性ガスを供給排出口４７、４８により供給
排出している。なお、メンテナンスのための機構（図示
せず）は別途各成型装置ごとに積層ラインから移動可能
となっている。

【００７６】この第７の実施の形態と同程度の総加圧力
を備えた従来の油圧成形機を比較のために図１１に示す
が、スペース上大きな相違があり、本発明の成形機が小
型化に対して大きな進歩であることを示している。な
お、本発明で示す成形機はすべてこの連結と積層が可能
である。例えば、第６の実施の形態の装置の複数を第７
の実施の形態のように縦横に配置することが可能であ
る。

【００７７】図１２は、この発明の第８の実施の形態の
粉末成形装置を示す。このステップ圧縮は、複数種類の
くさび５０ａ〜５０ｄからなる複列くさびと複数個異形
状の成形部５２ａ〜５２ｄをもつ臼型および上蓋１の組
合せによる成形を可能とする。図１２では、成形体５１
ａ〜５１ｄが順次略半円柱体、棒体、長方体、略半円筒
体の例を示している。上蓋１は、略半円筒体の内周面を
形成する凸曲面５３ｄ、長方体の表面を形成する平面５
３ｃ、棒体の半外周面を形成する凹曲面５３ｂ、略半円
柱体の外周面を形成する凹曲面５３ｃをそれぞれ形成し
ている。また加圧ロッド５４ａ〜５４ｄの先端に各形状
に対応した曲面ないし平面を形成している。複列くさび
は各くさび５０ａ〜５０ｄの基端部を連結部材により一
体に連結している。その他は第１の実施の形態と同様で
ある。

【００７８】第６の実施の形態によれば、複数の相互に
形状の異なる成形体を同時に成形することができる。

【００７９】なお、成形体は異形ではなく同形のものを
複数個同時に成形するように、各くさび、臼型の各成形
部５２ａ〜５２ｄの形状、上蓋の形状、加圧ロッドの形
状を同形にすることもできる。弾性板４は各形状に併せ
て形成するか、平板でもよい。

【００８０】図１３および図１４は、この発明の第９の
実施の形態を示す。すなわち、上蓋１に複数個成形のた
めのスライス機能であるスライサ１０を図３に示したよ
うに設けるものである。スライサ１０の役目は上記した
ように薄い刃を組合せた構造である。図３に示すように
加圧ロッド３とエラストマ板４が上昇することによっ
て、粉末が圧縮される際に個々の成形体に分割するもの
である。成形体は略円筒体を形成するものである。図１
３において、スライサ機構は、スライサ１０が上端の基
端部両側に取付部１０ａを張出し下端を、成形されるべ
き略半円筒状の成形体６２に対応して円弧状に形成され
ている。これらのスライサ１０を挿入するための切込み
５５を下面に形成した上蓋１を兼ねた磁場ヨーク８と、
磁場ヨーク８に嵌挿しスライサ１０の取付部１０ａを係
止する溝５６を形成したスライサ固定枠５７と、取付部
１０ａをスライサ固定枠５７に対して押えるスライサ押
え板５８と、磁場ヨーク８を挿通する枠状であって内周
面にスライサ１０の側部を挿入する溝５９を形成し、皿
子ねじ６３でスライサ押え板５８およびスライサ固定枠
５７を取付ける上蓋枠６１と、スライサ固定枠５７と上
蓋枠６１との間に介在されたばね６０とで構成してい
る。６２はスライスされた成形体である。

【００８１】図１４において、この上蓋枠６１をコイル
枠体２９に固定し、磁場ヨーク８にコイル１１を巻装し
てコイル枠体２９に支持している。コイル枠体２９を取
付台２７に取付けたモータ２８の昇降部材６４に取付け
ている。また上蓋枠６１と臼型２に位置決め孔６１ａ、
２ｅを形成し、モータ２８を駆動して両孔を整合して位
置決めピン６を挿入し、両者を連結する。その他成形装
置としては、第５の実施の形態と共通する。

【００８２】図１５から図２２は、この発明の第１０の
実施の形態を示す。これは、第１の実施の形態におけ
る、くさび棒７の傾斜面の数、傾斜角度、エラストマ板
４等に関する。

【００８３】成形における第１の操作として臼型２のエ
ラストマ板４上に粉末を充填するが、この充填自体は従
来成形方法と相違が無い。次に第２の操作としてくさび
棒７の先端の挿入から挿入完了までの過程において、く
さび棒７が底面に対する傾斜面（以下単に傾斜面とし挿
入方向の斜面を意味する）の角度と傾斜面の数つまり多
段を必要とするかどうか決定しなけらばならない。はじ
めに、先端の傾斜面７ａ、７ｂの角度は充填した粉末が
臼型２全体にわたり偏りを生ずる不具合を起こさない限
界範囲以下にすることである。一方において、粉末の種
類（例えば粉末の安息角）に依存し、他方においてくさ
び棒７の挿入速度に関して早いか遅いかでも同様な不具
合が発生する。それ故に好ましい角度は個々の条件で異
なる。

【００８４】次に磁場成形する際の磁場印加タイミング
として、磁化容易軸を持つ粉末粒子が磁場方向に回転す
る限界の空間が必要であること、および、この傾斜面７
ａ、７ｂに続く平行平面７ｃ、７ｄの長さで印加時間を
確保しこの平行平面７ｃ、７ｄの高さでこの空間が確保
される。

【００８５】以上この２つの条件によって、好ましい傾
斜面７ａ、７ｂの角度を決定しそれに続く平行平面７
ｃ、７ｄの長さについても目的とする成形体に応じて決
定する。これによって加圧ロッド３はこの傾斜面７ａ、
７ｂにより上昇し、目的の成形体密度を得る加圧力をエ
ラストマ板４に伝達する。

【００８６】次に目的とする成形体の密度を得るための
直前の傾斜面７ａ、７ｂに続く平行平面７ｃ、７ｄの全
長は成形体の長さ、つまり臼型２の全長以上すなわちＬ
≧Ｗであることが望ましい。何故ならば図１５（ｃ）、
（ｄ）に示すように、L<W の場合、くさび棒７の上面で
粉末を成形圧に成形しても十分に成形されていない状態
で成形圧が解除されるので、臼型２内の成形体に歪Ｐま
たはクラックを発生させる原因となるからである。ここ
で、Ｌはくさび棒７の移動方向の平行平面７ｄの長さ、
Ｗは臼型２内の容積のくさび棒７の移動方向の長さであ
る。

【００８７】また平行平面７ｃ、７ｄの高さ寸法のばら
つきは成形体の材質、高さ寸法、くさび棒自身の加工精
度等にも依存するが成形後の次工程に不具合を生じない
範囲とする。

【００８８】以上この平面の確保のもとにくさび棒７は
臼型２から引き抜かれるが、くさび棒７は駆動アクチュ
エータに連動して図８に示したような多段も考えられ
る。

【００８９】このくさび棒７は成形圧力が１００〜１０
００MPａに耐え、しかも繰り返し動作に対する耐久性を
有するものとする。

【００９０】図１において説明したように、加圧ロッド
３とエラストマ板４は臼型２内に収納され、くさび棒７
の挿入に伴って上蓋１に向かって順次垂直に上昇し粉末
をステップ圧縮する重要な構成部品である。その機能と
して、臼型２の内底面上に加圧ロッド３が配列されくさ
び棒７がこの底面に沿って挿入するに際し、くさび棒７
の先端は内底面と加圧ロッド３間に容易に挿入できなけ
ればならない。

【００９１】このためには加圧ロッド３の臼型２の底面
と接する側の形状はＲ形状を付けることが好ましい。ま
た各加圧ロッド３は互いに平行平面７ｃ、７ｄで接し
て、くさび棒７の挿入のための臼型２の下部開口部２ａ
を除いて臼型２の内側面（または内壁面）の空間内に制
約される。この制約はくさび棒７から受ける加圧力を臼
型２の底面に垂直な上方向にステップ圧縮として順次伝
達するための機能を保持するためのものである。前述の
加圧機能を果たし、角板、円柱、円板、セグメント、そ
の他の形状等の成形条件に合致させ、材質面でも磁性ま
たは非磁性素材の選択をする。

【００９２】この総加圧力はくさび棒７の傾斜面７ａ、
７ｂ上と平行平面７ｃ、７ｄ上の加圧ロッド３が受け持
っている。言い換えれば粉末の成形体を非弾性であると
見なして、加圧位置を変え順次粉末の加圧成形するのに
要する加圧力と、加圧ロッド３が圧縮直後の成形体を上
蓋とエラストマ板４でもって挟み込みながら保持するに
必要とする加圧力の総和である。

【００９３】この加圧力の総和、つまり本発明の目的で
ある総加圧力はくさび棒７の挿入過程で必要とする最大
の加圧力のことでもある。総加圧力Fｓは次式で与えら
れる。

【００９４】

【式１】

【００９５】ここで、Ｆｐｃは図３９に示すように加圧
ロッド３がくさび棒７の傾斜面７ａ、７ｂの角度θで上
昇することによる粉末加圧力、Ｆｅｆは臼型内部のエラ
ストマ板４が圧縮されることに起因するくさび棒７の平
行平面７ｄが受ける力であり、次の２式で算出する。

【００９６】

【式２】

【００９７】

【式３】

【００９８】ここで、ｎは加圧過程の加圧ロッド数、SK
は１個の加圧ロッド３の加圧投影断面積（ＳK＝厚さｗ
と幅ｄの積）、Pｉは図３６の粉末圧縮特性図における
各密度に対応する曲線上の圧力点であり、図中Ｐ１は目
標の成形密度での圧力値である。μは臼底面、加圧ロッ
ド３とくさび棒７間の摩擦係数、SEはエラストマ板４の
全面積である（SE＝ｎ・SK）。

【００９９】図３６から目標の成形密度に到達するのに
要する加圧ロッド３の移動距離を算定する。ただし、加
圧ロッド３はＭＰａ単位の圧力下での移動距離であり、
加圧初期値としての密度は図の曲線を延長して零圧力の
交点の値を適用する。

【０１００】この目標の成形密度までの圧力と算定した
加圧ロッド３の加圧移動距離を図３８図の曲線で示す。
この曲線上には加圧ロッド３の個数に対応する間隔で各
圧力点Ｐｉ値を求めて式２に代入して粉末加圧力を算出
する。ここで各圧力点Ｐｉは図３７の関係にあり、好ま
しいくさび棒７の傾斜面７ａ、７ｂの角度θと加圧ロッ
ド３の厚さｗを決めることで求まる。好ましいくさび棒
７の傾斜面７ａ、７ｂの角度θは各種の充填粉末に依存
して異なる。だが、臼型２内での加圧直前の粉末均一分
布を維持するためには１５°以下が好ましく、最も好ま
しい角度はくさび棒７の機械的強度、耐久面と駆動長さ
等に配慮して４〜１０°の範囲で選択する。

【０１０１】加圧ロッド３の厚さに関しても、上記と同
様の機械的強度、エラストマ板４との関連もあり２ｍｍ
以上で、その数は加圧の際の移動距離を２個以上で担う
ことが望ましい。摩擦係数μは選択する材質と加圧する
構造に依存するが金型として、０．０２〜０．１の範囲
の数値を適用して、式３の値を算出する。

【０１０２】本発明のステップ圧縮はくさび棒７の傾斜
面７ａ、７ｂ上に載った限られた加圧ロッド３とそれに
接する圧縮直後の成形体を保持する加圧ロッド３の働き
のことを意味する。ここで各種粉末の圧縮特性を図１６
に示すが、目標とする成形密度はくさび棒７の傾斜面７
ａ、７ｂから平行平面７ｃ、７ｄに移る部位７ｂ′（図
１５参照）が配列した加圧ロッド３の下部を通過する時
に到達するようくさび棒７と加圧ロッド３の設計を行
う。つまり、ステップ圧縮はくさび棒７の挿入部位の変
化で臼型２の粉末充填空間が変わり、充填粉末を加圧す
る機構のことである。これに対して従来工法の加圧力は
臼型２内の全ての加圧ロッド３をくさび棒７の代わりに
下パンチで置き換えて一度に圧縮するのに必要とする力
のことである。

【０１０３】図１６に示した各種の粉末成形の圧縮特性
は、既存の技術に基づいて行われ、成形は臼型２に粉末
を充填して、上下パンチの加圧によって図３３に示す方
法で行われているものである。（ａ）は下パンチ１６０
上の臼型内に粉末１６２を充填する工程、（ｂ）は上パ
ンチ１６３で粉末を加圧する工程、（ｃ）は下パンチ１
６０を押し上げて成形体１６４を押し出す工程である。

【０１０４】本発明の意図することは、この圧縮機構の
差異で従来工法に比べて総加圧力が低減することを明ら
かにすることである。従来工法は圧縮時間が極限られた
一瞬に高い総加圧力を必要とする。これに対して、本発
明のステップ圧縮はくさび棒の挿入速度に従って、一部
分づつの面積のみに順次加圧力を加えることで成形体を
形作ることにある。

【０１０５】図１７は、本発明（図（ａ））と従来工法
（図（ｂ））を簡略式に示す。この図から本発明工法と
従来工法では同形状の成形体に必要とする圧力を与える
面積が図中の斜線部分の相違と、加圧移動の有無の違い
を示す。なお図中のσＰａは目標の成形密度を得るため
に必要とする成形圧力を意味する。

【０１０６】臼型２内でくさび棒７の傾斜面７ａ、７ｂ
の挿入によって、加圧ロッド３がエラストマ板４を押し
上げる際のエラストマ板４と加圧ロッド３の関連につい
て説明する。

【０１０７】図１８（ｂ）に示すように、第１にエラス
トマ板４が無く平坦な加圧ロッド３上に粉末が充填され
順次加圧ロッド３が上昇することを想起するとくさび棒
７の挿入に従って、その挿入方向に加圧ロッド３単位の
不均一な粉末の充填密度分布が起きる。この原因によ
り、密度ばらつきをもった成形体となる。このような不
具合の他に、加圧ロッド３間および臼型２との隙間に粉
末が入り込んで加圧ロッド３の移動の繰り返し動作を不
可能とする。また磁場成形の場合について想起すること
では、密度ばらつき以外に粉末の磁場配向の乱れを生じ
磁気特性の不安定性を招くことになり、劣化を生じる。

【０１０８】図１８はエラストマ板４の有無の場合にお
いて、エラストマ板４がない場合は図１８（ｂ）に示す
ように成形体（５）の密度分布が加圧ロッド３の上昇単
位で不均一となることを図中の縦縞模様でもって示す。
また充填した粉末に対して非連続で破断面を有する加圧
は粉末（５）間の摩擦を増加することとなる。結果とし
て成形する事ができないか、あるいは成形しても内部歪
を有する成形体（５）となる。これに対して、図１８
（ａ）はエラストマ板４が有る場合でくさび棒７の挿入
途上の成形過程を示す。

【０１０９】本発明で重要なことは充填した粉末に対し
て連続した加圧面が作り出せることを実証して、目的と
する形状の部分加圧つまりステップ圧縮することによっ
て成形体を得ることができることにある。それには高い
圧力に耐えるエラストマ板４を成形金型内に導入するこ
とで達成できることを見出したことに他ならない。以上
のように、エラストマ板４は本発明のステップ圧縮をす
る場合に欠くべからざる構成部品である。

【０１１０】このエラストマ板４は臼型２の内壁に密着
しながら、加圧ロッド３の上昇に伴う加圧力そのものを
充填粉末に伝える役目も担っている。その際、加圧ロッ
ド３とエラストマ板４間の接触面に生じる隙間が最小限
の状態でエラストマ板４が伸びながら変形する事が好ま
しい。

【０１１１】この事に関して図１９（ａ）、（ｂ）図に
加圧ロッド３のＲ加工の有り無し条件で対比したモデル
図を示す。この図（ａ）において加圧ロッド３の上部が
Ｒ加工有りに比較して図（ｂ）の加圧ロッド３の上端部
が平坦な条件ではこの隙間が大きいことを示し、この事
は弾性限界を超えた伸び率を要求しエラストマ板４の断
裂が起きる。

【０１１２】加圧時において、エラストマ板４が各加圧
ロッド３の端部近傍で局部的な伸びを必要とし、単なる
フレキシブル性を有する材質では要求仕様を満足しない
ことを意味する。またエラストマ板４であることで、加
圧終了後は元の形状に復元する。エラストマ板４の機械
的、物理的性質はこの要求事項を満足するための伸び率
を有し、かつ１００〜１０００MＰａの高圧に耐える材
質選択をしなければならない。エラストマ板４の形状は
加圧ロッド３の配列形状と同じ形で先述の局部的に要求
する伸びを緩和する、図１９（ａ）で示すように加圧ロ
ッド３の上端部の凸曲面３ａに対応する凹曲面４ａを有
するものが好ましいものと考える。

【０１１３】第２にエラストマ板４の必要性を容認した
上で、上部に充填した粉末が置かれている本発明の構成
内容に沿った説明をする。この粉末充填は可能な限り臼
型２内で均一であることが好ましい。また、この充填層
そのものは成形過程のくさび棒７の挿入よっても偏りを
起こしてはならない。このためにはエラストマ板４は下
部加圧ロッド３が順次上部に垂直移動する際にその接触
面から浮き上がることがないことである。エラストマ板
４の両端部の浮き上がり防止のために加圧ロッド接触面
との嵌め合いもしくは接着等での固着も行うことであ
る。仮にセグメント形状でエラストマ板４の下部の加圧
ロッド３側を平坦にした場合いはこの浮き上がりを増大
させる事になり好ましくない。この事から、エラストマ
板４は成形体のエラストマ板４側の形状に同じ形状で均
一な板厚が最も好ましく、このことは形状別の例として
既に図１５に示す。

【０１１４】一方において、このことは各種粉末の流動
性、潤滑剤の有無等の粉体特性にも依存する。他方にお
いて充填層の深さおよび成形体の厚さにも依存して最適
形状の条件が存在する。故にエラストマ板４の実寸法に
関しては個々の成形条件での実験にて最適なものを見出
すことである。

【０１１５】本発明のステップ圧縮において、エラスト
マ板４は粉末を含めて密閉構造の中に置かれている。ま
た臼型２内で個々の加圧ロッド３は移動可能な僅かな隙
間を与えられながら垂直で上方向に加圧動作する。この
事で加圧ロッド３上のエラストマ板４はこの僅かな隙間
に耐える物理、機械的性質を有しなければならない。も
しも、エラストマ板４のこの性質が低い場合は１００〜
１０００ＭＰａの加圧力に耐えられずに臼型２および加
圧ロッド３の隙間に変形しはみ出る。したがってこのは
み出しの状況を明らかにする必要がある。そのために隙
間が明確な金型にて各種ゴム、エラストマ板４をテスト
した結果について図２０に示す。

【０１１６】図２０（ａ）はテストに適用した金型の断
面図である。臼型７０と底型７１で形成した内部に同径
のゴム、エラストマ７４を入れパンチ棒７２にて加圧す
る。その際臼型７０とパンチ棒７２の直径差を７０μ、
１７０μに設定して図２０（ｂ）で示すエラストマ板４
のはみ出し７４ａが発生し元に復元しない圧力範囲まで
をテストした。その結果を表１および表２にゴム、エラ
ストマ板の復元圧力テストのために入手した各種材質名
で適用に耐えると判定するはみ出す復元圧力範囲を矢印
で示す。

【０１１７】

【表１】

【０１１８】

【表２】

【０１１９】ここで直径差は実際に金型製作の際に臼型
２と加圧ロッド３間の嵌合精度の設定値を想定した数値
である。多数配列する加圧ロッド３と臼型内壁間の製作
精度と耐用限度としての精度をそれぞれ７０μ、１７０
μの隙間７３以下が望ましいこととして実用性に配慮し
たものである。

【０１２０】このデータから、はみ出し復元圧力範囲１
００〜１０００ＭＰａという高圧領域に適用可能なゴ
ム、エラストマ７４はＮｏ.１，２，５，９，１１で
あり伸び率を４００％以上、硬度ショアＡ９０以上を有
していることがわかる。他の材質は上記に比較してはみ
出し復元圧力範囲がより低い値を示している。また表
１、表２から硬度ショアＡ９０以上とはみ出し復元圧力
範囲が一義的に相関関係になく個々のメーカに依存する
ことが明らかである。例えばエステル系とエーテル系ウ
レタンで同硬度の材質を比べても、製作するメーカによ
ってはみ出し復元範囲の違いが生じている。なお表１の
中でＮｏ．２は最高値である１１００ＭＰａまでのはみ
出し復元圧力を有している。

【０１２１】本発明の目的とする１００ＭＰａ以上の加
圧領域で上記のような材質評価のデータは見当たらな
い。これらのゴム、エラストマ７４に関し圧力範囲約８
０ＭＰａ以下とする諸材質評価がなされている。例えば
油圧技術で同様の材質を適用しているオイルシールの材
質評価も本発明で必要とする圧力範囲より遥かに低い
（油圧技術便覧、日刊工業新聞社発行参照）。また材料
技術の文献および工業規格等で示す既存のデータについ
ても同様の低い圧力範囲である。上記の表１の中に示し
たごとく、本発明はステップ圧縮機構で必要とする小さ
い隙間で高い加圧範囲に適用可能なエラストマ７４の存
在することを新たに見出したものである。

【０１２２】上蓋１と臼型２および磁場成形の関連につ
いて説明する。各成形体の形状により、また磁場成形の
有無で上蓋１と臼型２の構成が当然に異なってくる。臼
型２内から加圧完了後にくさび棒７を引き抜き、次に上
蓋１と臼型２の引き離しを行う。この手順は臼型２内部
のエラストマ板４が直下のくさび棒７で加圧状態にある
うちに、上蓋１を臼型２から引き離すと臼型２内部の成
形体に歪を与えることになり、成形体クラックを生じる
からである。以上の動作は本発明のステップ圧縮におけ
る上蓋１と臼型２に関連する成形操作上に共通すること
である。はじめに磁場成形に関連しない事項から説明す
る。加圧成形前に臼型２と上蓋１の間は互いの嵌合構造
あるいはピン固定で固定するが、その際臼型２に充填し
た粉末を加圧する必要性はない。上蓋１の下面は成形体
に対応した形状を有し、臼型２の開口上部に固定する。

【０１２３】本発明は従来工法に比較して長い成形体を
も成形可能とする工法でもある。この利点を活用して上
蓋１と臼型２に多数個の成形を可能とするスライサ機構
を付加することは有用な一例として既に図１３および図
１４に示した通りである。スライサ機構は長く連なった
最終段階の加圧成型状態に有る成形体をスライサの刃に
より多数個に分割するものである。この分割において、
スライサの刃はエラストマ板４に食込む状態が想定され
る。しかし、そのような状態はエラストマ板４なるが故
に許容される。

【０１２４】エラストマ板４以外の材質を適用すること
は不適当であり、本発明が従来工法との違いを示す一例
である。この機構のある場合を含めて、加圧成形の動作
の後に上蓋１は臼型２から垂直上方向または水平方向に
引き離す。引き離し動作時には成形体に不具合となる圧
力を加えない条件のもで、成形体の形状によって引き離
し方向の選択をする。例えば成形体が角板形状の場合は
水平方向にも上蓋を引き離すことが可能である。

【０１２５】次に上蓋１の引き離し後、成形体を臼型２
からノックアウトする機構を説明する。従来工法におい
ては臼型２の略中央部で加圧成形が完了する。その際起
きる不具合としては臼型２の内壁と上下パンチ間に起き
る金属粉末のかじり付着、成形体をノックアウトする際
の臼型内壁面との間に生じる欠け、クラック等がある。
これらの不具合を防止する為に粉末に各種有機バインダ
ーを適用することによる顆粒化および潤滑材の添加、臼
型内壁面の深い位置からの抜きテーパおよび超硬合金を
嵌合した金型の採用等の対策を講じている。これらの対
策をしても、従来工法は上パンチの進行方向の成形体投
影面積に目標とする圧力を乗じた高い総加圧力で成形す
ることから逃れられず、同時に、高価で堅牢な金型構造
と高圧力を供給できる成形機なしでは成形が成り立たな
い。

【０１２６】以上のことに対して、本発明のステップ圧
縮では成形体とほぼ同寸法の浅い抜きテーパの付加でノ
ックアウトが有効に行い得る。また粉末の種類によって
は耐磨耗性コーテングを施して、低い総加圧力に対応し
た金型構造でよく、金型と成形機の両面で廉価工法を可
能とする。

【０１２７】次に磁場成形の場合について述べる。本発
明の工法は既に図４に示したように磁場コイル１１と磁
性あるいは非磁性の材料で構成した磁気回路の磁場成形
である。これに対して、従来工法は磁場コイルで発生す
る磁場方向とそれぞれ垂直方向および平行方向から加圧
する、当業者が図２１に示す横磁場成形と称するもので
ある。図２１はその横磁場成形であり、臼型８０の両側
に磁場ヨーク８１を配置し、磁場ヨーク８１にそれぞれ
磁場コイル８２を配置している。８３は上パンチ、８４
は下パンチである。図２２は縦磁場成形であり、臼型８
０の外周に磁場コイル８５を配置している。８６は成形
体である。

【０１２８】図２３から図２５は本発明の第１１の実施
の形態を示す。これは図２１と同目的の機能に相当する
が、成形機としての外観および機能は大幅に異なること
が判る。

【０１２９】従来工法は駆動アクチュエータとして、上
下ラムあるいは上下シリンダの先端に上下パンチ８３、
８４を装着して図２１のように加圧する。故に加圧力は
駆動アクチュエータから鉛直方向に作用するのに対し
て、本発明では水平方向に動作するくさび棒７の傾斜面
７ａと加圧ロッド３によって、垂直方向に変えられる。

【０１３０】このような加圧機構であるが故に、従来工
法にはない新規性のある図２３から図２５に示す臼型２
を磁場コイル１１内に移動挿入する横磁場成形機が実現
可能となる。従来の横磁場成形機では図２１のように通
常２個の磁場コイル８２とヨーク８１で臼型８０内の粉
末に平行磁場を与える構成であるが、本発明では図４で
も説明したように１個の磁場コイル１１内に臼型２を収
納することで磁場コイル１１の小型化と磁気回路ヨーク
の省略および省スペースも同時に実現可能とする。

【０１３１】すなわち、この実施の形態は、図５および
図６に示す構成とほぼ共通し、相違点は上蓋１を開閉す
る位置と、後退位置のくさび棒７との間に成形体加圧位
置を設けていることである。そしてこの位置に臼型２の
移動方向の軸をもち臼型２を内部に挿入させる磁場コイ
ル１１を配設している。一方、上蓋１はヨークではなく
通常のもので、上蓋駆動手段の上蓋取付体２９′にピン
駆動手段によるピン結合により着脱自在に取付けられて
おり、粉末充填装置２６による粉末充填後に上蓋取付位
置でモータ２８により上蓋１を下ろして臼型２に固定
し、成形体加圧位置に臼型２を移動する。くさび棒７を
挿入して成形すること、取り出すこと等は図５および図
６における説明と同様であり、共通部分に同じ符号を付
している。１００は支持台である。なお、この装置の複
数を、第７の実施の形態のように縦横に配置することが
可能である。

【０１３２】さらに本発明の成形機では、先述の臼型２
全体を収納するような磁場コイル１１では無く、より薄
型の磁場コイルにして臼型２に対するくさび棒７の挿入
の順に高磁場パルス電源で５Ｔ以上の印加磁場を適用す
ることによって、さらなる高磁気特性磁石の実現が期待
される。

【０１３３】以上のことを総括すると、従来工法は粉末
成形の分野で適用してきた成形機、成形金型、成形工法
が目的とする成形体の形状の大半を受け入れ可能な機能
を具備すべきものと考えられてきた。

【０１３４】例えば図２６に示すように上下パンチ１０
１、１０２、中棒（コアロッド）１０３、臼型（ダイ）
１０４で構成した成形金型をダイセット１０５に装着し
て多様な形状にも対応可能であるべきものと考えられて
きた。１０６、１０７は上下ラムである。さらに、充填
した空間内の粉末に対して均一な加圧面で成形すること
が唯一の成形工法と考えられてきた。この目的を達成す
るためには粉末にバインダを添加する顆粒化、潤滑剤の
添加、複雑な加圧プロファイルの設定等が当たり前のご
とく用意され、臼型１０４の中程で加圧完了すべきもの
とする固定概念が受け入れられてきた。本発明はこの固
定概念の打破にあり、今日まで残された工法が存在する
ことを示すことにある。

【０１３５】本発明のステップ圧縮を導入することで、
臼型２の上部で成形体の一部づつを加圧完了させ成形時
の総加圧力の低減、成形機の小型化および連結積層、不
活性ガスの密封、金型コストの低減等発明の効果で述べ
る本発明の多くの利点がある。後述の実施例に示す各種
の成形体は本発明の成形工法の有効性を示す一部であ
る。

【０１３６】図２７および図２８は第１２の実施の形態
を示す。これまで本発明の説明には中棒を必要としない
形状について述べてきた。例えば図２７にφ１００mm以
上の円板形状の例を示す。図２７（ａ）は臼型２とくさ
び棒７を示し、臼型２の下部開口部２ａにはくさび棒７
をガイドする溝２ｅを形成し、くさび棒７に溝２ｅに係
合する突条７ｅを形成している。図２７（ｂ）は加圧ロ
ッド３の多数を相互間隔をおいて並べている。図２７
（ｃ）は成形体を示す。これにたいして、図２８は、金
型構造の一部を改良して中棒を必要とする形状も成形可
能である実例を穴あり円板形状として示す。この図２８
は代表的なスピーカ磁石形状である。ここで、コアロッ
ド１１０は臼型２の中央部に位置する円柱形をなし、そ
の下端部と臼型２の底部とが矩形の連結部１１１で一体
に連結されている。くさび棒７は連結部１１１を避ける
ように二股形に形成されている。弾性板はコアロッド１
１０を貫通する形状をなし、ほぼ図（ｄ）に示す成形体
のリング形状に類似形に形成されている。また加圧ロッ
ド３はコアロッド１１０を避けるため切欠１１２を形成
するとともに連結部１１１を避けるために側面に凹部１
１３を形成している。

【０１３７】図２９および図３０はこの発明の第１３の
実施の形態を示す。本発明のステップ圧縮の新規性と有
用性は図２８の実施の形態に止まらずソフトフェライト
分野のＥ形のトランスコア形状を複数個成形する場合の
成形金型の構成をさらに示す。図２９（ａ）、（ｂ）は
５つの容部１２０からなる臼型１２１であり、各容部１
２０にそれぞれコア部１２２を一列に４個ずつ２列に立
設している。コア部１２２と臼型１２１の底面との連結
部（図示せず）は図２８の連結部１１１と同様な構成で
ある。図２９（ｃ）は加圧ロッド１２３を示し、コア部
１２２をまたがない平板形の加圧ロッド１２３ａと、コ
ア部１２２をまたぐ略Ｗ字形の加圧ロッド１２３ｂがあ
り、連結部を避けるため側面に凹部（図示せず）を設け
ている。弾性板（図示せず）は各コア部１２２を貫通す
る穴部を形成した平板状に形成されている。図３０
（ａ）に示すくさび棒１２７はコア部１２２を避けるよ
うに各容部１２０に対応して３つ又形状に形成され、か
つ容部数連結している。各くさび部１２７ａの下面に突
条（図示せず）を形成し、臼型１２１の下部開口部１２
１ａの溝１２５に係合させるようにしている。スライサ
付上蓋１２４は、図３０（ｂ）に示し、所定の長さに成
形体をスライスするものであり、一列に並ぶ４個のコア
部１２２間に位置するスライサ１２５は長方形に突出
し、各コア部１２２を避けるスライサ１２６は３つに分
割されている。図３０（ｃ）は形成された成形体であ
り、スライサ１２５、１２６により一列にＥ型に８個成
形されている。

【０１３８】図３１は、この発明の第１４の実施の形態
を示し、図（ｃ）に示すようにソフトフェライト、磁
石、粉末冶金等に限らず円板、または片面半球付き形状
の成形体を成形する場合の円筒形状の加圧ロッドとくさ
び棒の新たな組合せの一例を示す。

【０１３９】上部開口部２ｂを有する円筒穴部を中央部
に縦に形成した臼型２は、底部２ｃに横方向に下部開口
部２ａが形成されている。加圧ロッド３は径の異なる複
数の同心の円筒体であり、臼型２内に摺動自在に挿入さ
れている。１３０は回転防止突起であり、臼型２の内底
面に形成した係止凹部１３１に位置決め嵌合する。弾性
板は円筒穴部に挿入される円板形である。くさび棒７
は、先端に略Ｖ字形部７ｆが切欠形成され、その先端面
および内側面に階段状に傾斜面７ａを形成している。さ
らに基端側の上面に段部が設けられ、その先端にも略Ｖ
字形部７ｆと同形状の略Ｖ字形部７ｇが切欠形成され
て、その先端および内側面に階段状に傾斜面７ｂを形成
し、２段押しの形をなしている。

【０１４０】臼型２に全加圧ロッド３を挿入し、その上
に弾性板を挿入して臼型２内に粉末を充填し、上蓋（図
示せず）で閉じて、くさび棒７を下部開口部２ａより挿
入すると、その先端側の両端の第１の傾斜面７ａ₁ に
より加圧ロッド３の最外ロッド３ａが押上げられ、続い
て第２の傾斜面７ａ₂ により内側のロッド３ｂが押上
げられ、同様にして順次小さい加圧ロッドが押上げられ
て第１の成形が成され、さらに同様にして上段の傾斜面
７ｂ₁、７ｂ₂ 等により最終の成形が行なわれる。

【０１４１】第３２図は、この発明の第１５の実施の形
態を示し、図（ａ）において、２は臼型であり、その平
面図を図（ｂ）に示す。３は加圧ロッドでそれぞれ平板
からなる。４はエラストマ板であり、加圧ロッド３と反
対側の表面に略半円柱凹部１５０を６本並列に形成して
いる。１は上蓋であり、エラストマ板４の略半円柱凹部
１５０に対向して同数の略半円柱凹部１５１を形成し、
さらに略半円柱凹部１５１の底面に貫通するヨーク挿通
溝１５２を形成している。１５３は磁場ヨークであり、
上蓋１のヨーク挿通溝１５２に挿通する６個の脚部１５
４と脚部同志を連結する連結体部１５５からなってい
る。１５６は磁場コイルであり、各脚部１５２を通して
磁場が形成されて成形体に流れるように配置されてい
る。図（ｃ）においてくさび棒７は第１の実施の形態等
と同様に２段に形成されている。図（ｄ）は成形後に分
離可能な６本の連なった円柱体の成形体であり、円柱形
状で強度が低い成形体として、多連結した一体成形の例
を示す。

【０１４２】以下に、本発明のステップ圧縮を適応した
設計条件で各種の粉末成形の実施例を従来工法で必要と
する総加圧力と比較して説明する。

【０１４３】

【実施例】実施例１Ｍｎ−Ｚｎフェライト顆粒材の大型角板形状に成形する
実施例を示す。本発明の工法で大型角板形状１２０×
１２０×１０ｍｍの成形を行った。この場合は図１の金
型構成で図８および図９に示す加圧力２５０ｋＮのくさ
び棒駆動アクチュエータを具備する成形機で磁場コイル
を撤去した状態で行った。

【０１４４】加圧ロッドは厚さ１０mm、幅１２０mmのも
のを１２個臼型２内に配置してくさび棒７の傾斜面の角
度６°にて成形したが、その際エラストマ板４は表１の
Ｎｏ５の材質を選択して臼型開口面の寸法にて図３３
（ｄ）に示すように加圧ロッド３の断面半円状の上端に
嵌合する断面半円状の凹溝４ａのある形状を適用した。
なお、臼型２の上方開口部２ｂの内面部の深さ１０ｍｍ
の範囲には成形体のノックアウトのための抜きテーパを
２／１００付加し超硬素材等は使用せずダイス鋼のみで
ある。

【０１４５】図８および図９の成形機でステップ圧縮成
形する時の成形加圧力曲線を図３４に示す。図（ａ）の
ａ〜ｄはそれぞれ図（ｂ）のくさびの１往復における途
中の位置ａ〜ｄを示している。この図中の最大加圧力の
値は１０回の平均で２１２ｋＮであった。また加圧力曲
線はくさび棒７が臼型２に挿入出の際のエラストマ板４
に蓄えられる内部応力と、臼型２の底面および加圧ロッ
ド４間の摩擦力を含んだものである。この成形動作にお
いて、エラストマ板４は何らのダメージを受けず継続し
た使用に耐えることを確認した。

【０１４６】ここで、従来工法は成形密度２．８８×１
０³ｋｇ／ｍ³を得るためにの圧力が１７５ＭＰａ必要
とするので、成形体全面積では総加圧力２５２０ｋＮと
なる。本発明はステップ圧縮機構により従来工法の約
８．５％の総加圧力で目的の密度の成形体を得ることが
できた。

【０１４７】実施例２Ｓrフェライト燒結粉を用いて、角板形状２００×１２
０×２０mmの磁場成形を行った。図１の中で非磁性材料
を臼型２側壁面と上蓋１の成形体に対向する面以外に適
用した金型構成で上記形状の成形可能な金型を図８およ
び図９に示す磁場コイル１１内に設置した。磁場コイル
１１と磁場電源は臼型２内の粉末充填位置に印加磁場が
約８００ｋＡ／ｍを発生させ得るものを用意した。加圧
ロッド３は厚さ１０mmで１２０mm幅の板状のものを２０
個臼型２内に配置し図３３（ｄ）のエラストマ板４で表
１のNo９の材質を適用した。くさび棒７は傾斜面７ａ、
７ｂ間に平行面７ｃの長さ２１０mmを有して第１段傾斜
面角度８°、第２段傾斜面角度６°とした。

【０１４８】なお、臼型２の上方開口部２ｂの内面部２
０mmの深さの範囲には実施例１と同条件で抜きテーパを
施している。臼型２内にくさび棒７の平行面７ｃと第２
段傾斜面７ｂがある位置にて前述の磁場を印加継続し、
図７に示す動作線図に基づく成形動作で目的の密度２．
９４×１０³ｋｇ／ｍ³の磁場成形体を得た。この時図３
４と同様の加圧力曲線の最大加圧力は１０回平均値１３
２ｋＮであった。この密度を得るためには１００ＭＰａ
の圧力が必要であり、故に従来工法では２４００ｋN以
上の総加圧力を保有する成形機のみで達成できるもので
ある。したがって、この実施例は大幅な総加圧力低減で
あり、従来比５．５％にて達成したことになる。

【０１４９】実施例３ Sｒフェライト圧縮ボンド粉を適用して、複数個同形状
で接続面幅を片側０．２mmづつ付加したφ１３．６×２
２４mm２連の磁場成形の実施例を示す。図５および図６
の装置と図３２に示す金型構成にて、図３３（ｄ）に示
すような形状で上蓋１に対向する面の凹溝が６連形成の
エラストマ板４を適用し、表１のＮｏ２の材質を適用し
て成形した。加圧ロッド３は厚さ８mmで幅２７．６mmを
２８個臼型２内に配置した。くさび棒７は第１段、第２
段共に傾斜面角度６°度として、この傾斜面７ａ、７ｂ
間における平行平面７ｃの長さ２３０mmと第２段の傾斜
面７ｂが挿入している間に上蓋１に設けた磁気回路で磁
場約１MA／mを印加して充填粉末の成形を図７の動作線
図に従って行った。

【０１５０】Sｒフェライトの圧縮ボンド粉は圧縮特性
で５００MPａの圧力において３．９４×１０³ｋg／ｍ³
である。故に従来工法では成形体の加圧方向の投影面積
を乗じた数値である３０９０ｋＮの総加圧力を必要とす
る。

【０１５１】本実施例の装置で図３４と同様の加圧力曲
線の最大加圧力値は１０回平均で１６４ｋＮの値から従
来工法の５．３％の総加圧力であった。なお、エラスト
マ板４はこの圧力範囲０〜５００MPａにおいても繰り返
し耐用し、臼型２と加圧ロッド３間の嵌合隙間３０〜１
５０μｍではみ出しのダメージが無いことを確認した。

【０１５２】実施例４ Nｄ―Fｅ―B系燒結粉で図４に示す金型構成のVCM磁石形
状の成形を目的とした実施例について記す。図２３およ
び図２４に示す装置において、エラストマ板４は表１の
Nｏ１の材質を適用し、投影面積としての寸法が４０×
１２０mmで図３３（ｅ）に示すようにエラストマー面が
円弧の形状をなし、上蓋１は下面に２つのR付き溝形状
をもつ金型である。

【０１５３】この臼型２の金型は磁場コイル１１の中に
装着するために金型内くさび棒７の進行方向の側面の一
部を除き、くさび棒７を含めてその他は非磁性素材を適
用した。加圧ロッド３はステライト系非磁性素材で厚さ
６mm、幅４０mmを２0個臼型２内に配置した。くさび棒
７は第１の傾斜面角度を６°とし第２段の傾斜面角度４
°とした。第１段と第２段間の平行平面７ｃおよび第２
段傾斜面７ｂが臼型２の内面に挿入している約２．５〜
３×１０³ｋｇ／ｍ³の粉末密度の間に磁場コイルで１．
６MＡ／ｍの磁場を印加した。

【０１５４】さらに、くさび棒７の第２段の傾斜面７ｂ
終端で成形体の最終加圧を行った。上記実施例と同様の
最大加圧力値は１０回平均で１０２ｋＮであった。２５
0MPaの圧力で４．７５×１０³ｋｇ／ｍ³の圧縮密度を得
るため、従来工法では１２００ｋN必要とした。しか
し、本発明の工法では従来比８．５％で磁場成形ができ
たことになる。なお、臼型２はダイス鋼に窒化処理を施
し、更に内壁部に抜きテーパを２／１００（上方開口部
２０mm）付けたことにより従来工法で遭遇したかじり付
着は解消した。

【０１５５】実施例５Ｓrフェライト燒結粉を用いて、円板形状φ１２０×１
５mmの磁場成形を行った。図２７に示す金型構成で内径
１２０mm臼型２を用い、厚さ１０mm単位の円形加圧ロッ
ド３を１２個を用い、円形エラストマ板４を表１のNｏ
１１の材質で作製した。

【０１５６】なお非磁性材料を臼型２の側壁面と上蓋１
の成形体に対向する面以外に適用した金型構成で上記形
状の成形可能な金型を図８および図９に示す磁場コイル
１１内に設置した。磁場コイル１１と磁場電源は臼型２
内の粉末充填位置に印加磁場が約８００ｋＡ／ｍを発生
させ得るものを用意した。

【０１５７】円形加圧ロッド３の１２個を臼型２内に配
置し図３３（ｄ）のエラストマ板４を円形加工して用い
た。くさび棒７は傾斜面７ａ、７ｂ間に平行面７ｃの長
さ１３０mmを有して第１段傾斜面角度８°、第２段傾斜
面角度６°とした。なお、臼型２の上方開口内面部２０
mmの深さ範囲には実施例１と同条件で抜きテーパを施し
ている。臼型２内にくさび棒７の平行面と第２段傾斜面
７ｂがある位置にて前述の磁場を印加継続し、成形動作
は図７に示す動作線図に基づき目的の密度２．９４×１
０³ｋｇ／ｍ³の磁場成形体を得た。この時図３５に示す
加圧力曲線の最大加圧力はくさび棒７の挿入端からの移
動距離８０ｍｍにおいて１０回平均値８２ｋＮであっ
た。図中のａ〜ｄは図３４の場合と同様である。この粉
末は１００ＭＰａのとき２．９４×１０³ｋｇ／ｍ³の
密度に達する。故に従来工法では１１３０ｋNの総加圧
力を保有する成形機のみで達成できるものである。した
がって、大幅な総加圧力の低減であり従来比７．３％
にて達成したことになる。

【０１５８】従来から直径１００mm以上で３００mm前後
の大口径成形体の要求に安価な工法で対応することが不
可能な状況にあるが、本実施例が希土類磁石、ソフト、
ハードフェライトの応用分野の要求する課題への工法と
装置の解決すべき方向を示していると考える。

【０１５９】実施例６ Sｒフェライト燒結粉を用いて、セグメント形状の投影
面積４０×１２０mmの磁場成形を行った。

【０１６０】図３、図１３および図１４に示す金型構成
に基づき、図５、図６および図７に示す装置および動作
線図で成形した。上蓋１側には４個のスライサ１０のあ
るスライサー機構が磁気回路の磁場ヨークと一体の構成
で付加してある。エラストマ板４は図３３（ｅ）の形状
で表１のＮｏ９の材質を適用した。

【０１６１】すなわち、セグメント形状の外内周と長さ
が２３r×１９r×２４mmに合致した図３で示すエラスト
マ板４と加圧ロッド３の先端形状を有している。加圧ロ
ッド３には磁性素材を適用して厚さ５mmで４０mm幅のも
のを２５個非磁性側壁からなる臼型２内に配列した。く
さび棒７は傾斜面７ａ、７ｂ間に平行面７ｃの長さ１４
０mmを有して第１、２段ともに傾斜面角度５°とした。
臼型２内にくさび棒７の平行面７ｃと第２段傾斜面７ｂ
がある位置にて前述の磁場ヨーク外周の磁場コイル１１
で印加継続し、図７に示す動作線図に基づく成形動作を
行い目的の密度２．９４×１０³ｋｇ／ｍ³の磁場成形体
５個を得た。

【０１６２】なおこの際の磁場コイル１１と磁場電源は
臼型２内の粉末充填位置に印加磁場が約８００ｋＡ／ｍ
を発生させ得るものを用意した。この時図３４と同様の
加圧力曲線の最大加圧力は１０回平均値３４．４ｋＮで
あった。この密度を得るためには１００ＭＰａの圧力が
必要であり、故に従来工法では４８０ｋN以上の総加圧
力を保有する成形機のみで達成できるものである。従っ
て大幅な総加圧力低減であり従来比７．２％にて達成し
たことになる。なお、成形動作後のエラストマ板４にお
いて臼型２と加圧ロッド３間３０〜１７０μｍの隙間へ
のはみ出しは見当らず継続使用可能であった。

【０１６３】実施例７ Nｄ―Fｅ―B系圧縮ボンド粉を用いて、角板形状１０×
１２０×６mmの無磁場成形の実施例を示す。

【０１６４】この圧縮ボンド粉は図１６に示すように１
１００ＭＰａの圧力で６．１×１０ ³ｋｇ／ｍ³の密度の
圧縮特性を示し、８００MＰａ前後から緩やかな密度上
昇となる。図１に示す金型構成で臼型２内に１５個の加
圧ロッド３（厚さ８mm、幅１０mm）を配列した。次に臼
型２の内壁と加圧ロッド３の隙間を１７０μｍ以内で製
作して、エラストマ板４は表１のＮｏ２の材質で図３３
（ｄ）の形状とした。

【０１６５】図８および図９の装置に金型を装着して傾
斜面角度８°のくさび棒７にて充填粉末を加圧した結
果、エラストマ板４の臼型２の側面と加圧ロッド３の隙
間の一部にはみ出しが起きた。以上の事はくさび棒７の
傾斜面上における加圧ロッド３間の段差に応じてエラス
トマ板４に伸びることを限界の圧力下で要求するため
に、はみ出し復元圧力範囲が低下したものと推測する。
そこで傾斜面角度を５°に変更して、かつ目的の成形密
度を下げて１０００MPａの圧力で５．９５×１０³ｋｇ
／ｍ³の条件のもとでははみ出しが起きないことを確認
した。この時の最大加圧力は３５５ｋNで従来工法の１
２００ｋNで１５．４％であった。

【０１６６】以上に述べた新たな金型構造と成形機によ
る工法と装置の革新によって粉末成形分野の低コスト
化、省エネルギ、省スペースおよび自動化に大きく寄与
するものと考える。

【０１６７】なお、この発明において、上蓋１に液体の
吸引機構を付加することにより、フェライト磁石の湿式
成形機に容易に変換可能である。更に金属系粉末、特に
希土類磁石の製造にとって、成形ラインの粉末の耐酸化
対策が容易な成形機構造である。

【０１６８】また、本発明の実際の適用に関して、磁性
材料並びに磁石分野はその材料製造の際に仮焼成するた
めの成形、電波吸収体、トランス用の各種ソフトフェラ
イト材、各種モータ向セグメント磁石、複写機およびプ
リンタ向マグロールの圧縮ボンド磁石、燒結フェライト
磁石、また希土類磁石に一例を取ればＨＤＤ向ＶＣＭ磁
石等の製造ラインが考えられる。この他、セラミックス
における誘電体、絶縁体および粉末冶金の各種合金部品
等の製造ラインでの広い利用が考えられる。

【０１６９】なお、本発明において、型容器に対する磁
場の印加方向は垂直および水平に限らない。

【０１７０】

【発明の効果】請求項１記載の粉末成形方法によれば、
ステップ圧縮により、従来工法で必要とする総加圧力の
低減が可能となり、粉末成形をより小形の成形機で実現
することができ、廉価な装置を提供することができる。

【０１７１】請求項２記載の粉末成形装置によれば、請
求項１と同様な効果がある。

【０１７２】請求項３記載の粉末成形装置によれば、請
求項１と同様な効果がある。

【０１７３】請求項４記載の粉末成形装置によれば、請
求項３と同様な効果のほか、多様な形状の成形体を製造
することができる。

【０１７４】請求項５記載の粉末成形装置によれば、請
求項３と同様な効果のほか、粉末の加圧状態をある時間
維持することができるので、成形後のクラック等を防止
できる。

【０１７５】請求項６記載の粉末成形装置によれば、請
求項３と同様な効果のほか、成形体を取り出すノックア
ウト位置が型容器の臼型上部である開口部の近傍にあ
り、上方開口部のみの抜きテーパにより抜き圧力の低減
と成形体の内部歪の低減も図られる。この内部歪の低減
は成形体の欠け、割れ、ラミネートクラック等の欠陥の
低減に寄与するものである。また金属粉末系に生ずる臼
型のかじり不具合を解消し、各種粉末に必要とされるバ
インダ、潤滑剤の量の低減にも寄与するものと推測す
る。さらに従来工法では臼型には高価な超硬合金と高圧
力に耐えるための金型構造とその為の特別な加工寸法精
度が必要とされていたが、本発明によればこれらの要求
事項から開放され、廉価な金型構造を適用可能となる。

【０１７６】請求項７記載の粉末成形装置によれば、請
求項３、請求項４または請求項５と同様な効果のほか、
磁場印加装置の構造が簡単になる。

【０１７７】請求項８記載の粉末成形装置によれば、請
求項３、請求項４または請求項５と同様な効果のほか、
磁場印加装置が簡単にできる。

【０１７８】請求項９記載の粉末成形装置によれば、請
求項３と同様な効果のほか、小形化請求項１０記載の粉
末成形装置によれば、請求項３と同様な効果のほか、く
さびを段階的に駆動することができるので、駆動装置の
駆動力を低減することができる。

【０１７９】請求項１１記載の粉末成形装置によれば、
請求項３と同様な効果がある。

【０１８０】請求項１２記載の粉末成形装置によれば、
請求項３または請求項１１と同様な効果のほか、同時に
複数の成形体を製造することができる。

【０１８１】請求項１３記載の粉末成形装置によれば、
請求項３と同様な効果がある。

【０１８２】請求項１４記載の粉末成形装置によれば、
請求項３と同様な効果のほか、弾性板の引っ張り力を緩
和できる。

【０１８３】請求項１５記載の粉末成形装置によれば、
請求項２と同様な効果のほか、装置全体の構成を単純に
することができる。

【０１８４】請求項１６記載の粉末成形装置によれば、
請求項１５と同様な効果のほか、全装置が一直線上に配
置できるので、スペースを単純化できる。

【０１８５】請求項１７記載の粉末成形装置によれば、
請求項１５と同様な効果がある。

【０１８６】請求項１８記載の粉末成形装置によれば、
請求項３または請求項１７と同様な効果のほか、各くさ
びを駆動する駆動力を低減することができる。

【０１８７】請求項１９記載の粉末成形装置によれば、
請求項１５と同様な効果がある。

【０１８８】請求項２０記載の粉末成形装置によれば、
請求項８、請求項１５、請求項１７または請求項１９と
同様な効果のほか、より小形化が可能となる。

【０１８９】請求項２１記載の粉末成形装置によれば、
請求項３または請求項２０と同様な効果のほか、希土類
磁石粉末の酸化防止対策が容易となり、より高性能な磁
気特性が期待でき、不活性ガスの密閉が容易で密封ガス
量も低減できる。をより一層実現しやすい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態を示し、（ａ）は
（ｅ）のＸ−Ｘ線断面図、（ｂ）はくさび棒を途中まで
挿入した状態の断面図、（ｃ）は加圧前の（ａ）のＹ−
Ｙ線断面図、（ｄ）はその加圧後の断面図、（ｅ）は正
面図である。

【図２】この発明の第２の実施の形態を示し、（ａ）は
（ｅ）のＸ−Ｘ線断面図、（ｂ）はくさび棒を途中まで
挿入した状態の断面図、（ｃ）は加圧前の（ａ）のＹ−
Ｙ線断面図、（ｄ）はその加圧後の断面図、（ｅ）は正
面図である。

【図３】この発明の第３の実施の形態を示し、（ａ）は
（ｅ）のＸ−Ｘ線断面図、（ｂ）はくさび棒を途中まで
挿入した状態の断面図、（ｃ）は加圧前の（ａ）のＹ−
Ｙ線断面図、（ｄ）はその加圧後の断面図、（ｅ）は正
面図である。

【図４】この発明の第４の実施の形態を示し、（ａ）は
（ｅ）のＸ−Ｘ線断面図、（ｂ）はくさび棒を途中まで
挿入した状態の断面図、（ｃ）は加圧前の（ａ）のＹ−
Ｙ線断面図、（ｄ）はその加圧後の断面図、（ｅ）は正
面図である。

【図５】この発明の第５の実施の形態の側面図である。

【図６】その平面図である。

【図７】その動作タイミング図である。

【図８】第６の実施の形態の一部断面側面図である。

【図９】その平面図である。

【図１０】第７の実施の形態を示し、（ａ）は断面正面
図、（ｂ）は側面図である。

【図１１】図１０と比較する従来例を示し、（ａ）は正
面図、（ｂ）は側面図である。

【図１２】第８の実施の形態を示し、（ａ）は臼型、く
さびおよび成形体の説明図、（ｂ）は成形状態の断面図
である。

【図１３】第９の実施の形態のスライサ機構を示す分解
斜視図である。

【図１４】そのスライサ機構を用いた成形装置の断面図
である。

【図１５】第１０の実施の形態を示し、（ａ）は成形途
中の断面図、（ｂ）はそのくさび棒の側面図、（ｃ）は
くさびの平面部が短いときの成形途中の断面図、（ｄ）
はそのくさびの側面図である。

【図１６】各種粉末の圧縮特性図である。

【図１７】本発明工法（ａ）と従来工法（ｂ）の加圧面
積の相違を説明する説明図である。

【図１８】エラストマ板の有無の場合の成形体の成形結
果を説明する説明図である。

【図１９】エラストマ板と加圧ロッドの接触部のＲ加工
の有無の構成を説明する説明図である。

【図２０】エラストマ板のはみ出しを説明する説明図で
ある。

【図２１】従来例の横磁場成形を説明する説明図であ
る。

【図２２】従来例の縦磁場成形を説明する説明図であ
る。

【図２３】第１１の実施の形態の側面図である。

【図２４】その平面図である。

【図２５】その成形位置の断面図である。

【図２６】コアロッドがある場合の従来例の断面図であ
る。

【図２７】第１２の実施の形態における、円板形の成形
体を成形する場合の臼型、くさび棒および加圧ロッドを
示す斜視図である。

【図２８】コアロッドがある場合の各部の斜視図であ
る。

【図２９】第１３の実施の形態を示すもので、Ｅ型の成
形体を成形する場合の臼型および加圧ロッドの斜視図で
ある。

【図３０】そのくさび棒、スライサ付き上蓋およびＥ型
成形体の斜視図である。

【図３１】第１４の実施の形態の円板形の成形体を成形
する場合を示し、（ａ）は臼型およびくさび棒の斜視
図、（ｂ）は加圧ロッドの斜視図、（ｃ）は成形体の斜
視図である。

【図３２】第１５の実施の形態を示し、（ａ）は装置の
縦断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）はくさび棒の平面
図、（ｄ）は成形体の斜視図である。

【図３３】（ａ）〜（ｃ）は従来の成形工程を説明する
説明図、（ｄ）、（ｅ）は各種のエラストマ板を示す斜
視図である。

【図３４】（ａ）は成形加圧力曲線図、（ｂ）はくさび
の位置を示す説明図である。

【図３５】（ａ）は直径１２０ｍｍの円板形成形体の成
形加圧力曲線図、（ｂ）はくさびの位置を示す説明図で
ある。

【図３６】成形圧力に成形密度のグラフである。

【図３７】くさびに載る加圧部材を説明する説明図であ
る。

【図３８】くさびの加圧移動距離に対する加圧部材の圧
力の関係図である。

【図３９】くさびに加える力と加圧ロッドに加わる力の
関係を説明する説明図である。

【符号の説明】

１上蓋２臼型２ａ下側部開口部２ｂ上端開口３加圧ロッド３ａ凹み４エラストマ板４ａ凹み５粉末６位置決めピン７くさび棒７ａ傾斜面７ｂ傾斜面７ｃ平行平面７ｄ平行平面８磁気回路ヨーク１０スライサ１１磁場コイル２０ノックアウト機構２４取出くさび２５エラストマ引き下げ装置２６粉末充填装置２７取付台２９コイル枠体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２２Ｆ 3/02 Ｂ２２Ｆ 3/02 Ｒ 3/03 3/03 Ｂ２８Ｂ 3/00 １０１Ｂ２８Ｂ 3/00 １０１ 3/08 3/08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加圧すべき粉末を型容器に充填する工程
と、前記粉末の加圧面に弾性板を介して並設された複数
の加圧部材を順次個別に前記粉末に向けて押圧する工程
とを含む粉末成形方法。
【請求項２】底部に複数の加圧部材を有し前記加圧部
材上に弾性板を載せて前記弾性板を底面とする型容器を
用い、前記複数の加圧部材を順次駆動することにより前
記弾性板を介して粉末を加圧成形する粉末成形装置。
【請求項３】上部に粉末充填用開口を有し側壁にくさ
び挿入孔を有する有底の型容器と、この型容器の底板上
に複数並置された複数の加圧部材と、この複数の加圧部
材上に配置されて前記粉末充填用開口から粉末を充填す
る際の前記粉末の底面をなす弾性板と、前記粉末充填用
開口を塞ぐ蓋体と、前記くさび挿入孔に挿入されて前記
底板の内表面と前記加圧部材との間に前記底板に沿って
押し込むことにより前記弾性板を介して前記複数の加圧
部材で前記粉末を順次加圧成形するくさびとを備えた粉
末成形装置。
【請求項４】前記成形体が円柱もしくは略半円柱また
は略半円筒もしくは部分円筒をなすように、少なくとも
前記蓋体および前記加圧部材の前記弾性板を介した成形
面が曲面に形成されている請求項３記載の粉末成形装
置。
【請求項５】前記くさびは前記加圧部材を押し上げる
ための傾斜面とこの傾斜面に続き前記加圧部材を押し上
げた位置に維持するための平面で構成される請求項３記
載の粉末成形装置。
【請求項６】前記型容器の前記粉末充填用開口の内周
面は外方に向かって広がるようにテーパが付いている請
求項３記載の粉末成形装置。
【請求項７】前記上蓋は磁場ヨークを兼ね、前記型容
器に垂直方向に磁場が生じるように前記磁場ヨークにコ
イルを巻装している請求項３、請求項４または請求項５
記載の粉末成形装置。
【請求項８】前記型容器の前記くさびの挿脱方向に磁
場が生じるように、前記型容器の外周にコイルを配置し
ている請求項３、請求項４または請求項５記載の粉末成
形装置。
【請求項９】前記型容器は同形または異形の複数の成
形部を有し、前記くさび、前記弾性板および前記加圧部
材が前記成形部の各々に対応して設けられ、前記くさび
は基端部が相互に連結されている請求項３記載の粉末成
形装置。
【請求項１０】前記くさびは前記傾斜面と前記平面が
複数段に階段状に連続形成されている請求項５記載の粉
末成形装置。
【請求項１１】前記型容器は、前記成形体の中空部を形
成するためのコアを有し、前記加圧部材は前記コアを避
ける構成を有し、前記くさびは前記コアを避ける構成を
有する請求項３記載の粉末成形装置。
【請求項１２】前記型容器内に突出して粉末成形時に成
形体を分割するスライサを前記蓋体に設けた請求項３ま
たは請求項１１記載の粉末成形装置。
【請求項１３】前記加圧部材は複数の同心の円筒体から
なり、前記くさびは先端がＶ字状をなし前記加圧部材の
各々を順次押し上げる複数の傾斜面を前記Ｖ字状の内側
面に沿って形成した請求項３記載の粉末成形装置。
【請求項１４】前記加圧部材の上端を凸曲面に形成し、
前記弾性板に前記凸曲面が嵌合する凹曲面を形成した請
求項３記載の粉末成形装置。
【請求項１５】請求項２記載の粉末成形装置であっ
て、前記型容器の上部開口を塞ぐ上蓋を昇降する上蓋昇
降装置と、この上蓋昇降装置から離れた位置に配置され
て成形体を取り出す取出装置と、前記上蓋昇降装置と前
記取出装置間に前記型容器を往復可能に移送する移送手
段と、前記上蓋昇降装置と前記取出装置の間に配置され
て前記取出装置により成形体を取出した後に前記型容器
の上部開口よりつぎに成形すべき粉末を充填する充填装
置と、前記上蓋昇降装置により前記型容器の上部開口を
閉じた後前記加圧部材を順次駆動するためのくさびを前
記型容器内に挿入するくさび駆動手段とを備えた粉末成
形装置。
【請求項１６】前記くさび駆動手段のくさび移動方向
が前記型容器の移動方向と一直線上に揃う請求項１５記
載の粉末成形装置。
【請求項１７】請求項２記載の粉末成形装置であっ
て、前記型容器の上部開口を閉じる上蓋および前記上部
開口より粉末を充填する粉末充填装置を有し前記上蓋お
よび前記粉末充填装置を連結して前記上部開口上に個別
に移動させる駆動装置と、前記加圧部材と前記型容器の
底部との間に挿入されて前記加圧部材で前記弾性板を介
して粉末を加圧するくさびを有して前記くさびを挿入ま
たは引出駆動するくさび駆動装置と、前記型容器の底部
が昇降自在に構成されて前記くさびが前記型容器から引
き出された状態で前記底部を押し上げて成形体を前記上
部開口より押し出す取出装置とを備え、前記駆動装置は
前記上蓋の先端で前記成形体を製品取出位置に押すとと
もに前記粉末充填装置を前記上部開口上に位置させるこ
とを特徴とする粉末成形装置。
【請求項１８】前記くさびは、複数段に積み重なった
構成であり、それぞれ個別に駆動手段により駆動される
請求項３または請求項１７記載の粉末成形装置。
【請求項１９】請求項２記載の粉末成形装置であっ
て、前記型容器を挿入させる磁場コイルと、この磁場コ
イルの近傍に配置されて前記型容器の上部開口を塞ぐ上
蓋を着脱する上蓋着脱装置と、前記磁場コイルの前記上
蓋着脱装置と反対側に配置されて成形体を取り出す取出
装置と、前記磁場コイルと前記取出装置間に前記型容器
を往復可能に移送する移送手段と、前記上蓋着脱装置と
前記取出装置の間に配置されて前記取出装置により前記
成形体を取出した後に前記型容器の前記上部開口よりつ
ぎに成形すべき粉末を充填する充填装置と、前記磁場コ
イルの前記上蓋着脱装置と反対側に配置されて前記上蓋
着脱装置により前記型容器の開口を閉じかつ前記型容器
が前記磁場コイル内に位置する状態で前記加圧部材を順
次駆動するためのくさびを有して前記くさびを前記型容
器内に挿入するくさび駆動手段とを備えた粉末成形装
置。
【請求項２０】請求項８、請求項１５、請求項１７ま
たは請求項１９記載の粉末成形装置を縦横に並べ、材料
粉末タンクを共用した粉末成形装置。
【請求項２１】不活性ガスで密封された請求項３また
は請求項２０記載の粉末成形装置。