CN104981404A - 粉末填充装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供以接近均匀的填充密度向容器内填充粉末的粉末填充装置。该粉末填充装置包括：料斗(11)，其具有用于向容器(30)供给粉末的开口(112)，以在开口(112)处与容器(30)连通且使该料斗(11)与该容器(30)之间密闭的方式装卸自如地安装于容器(30)；粉末供给部(12)，其向料斗(11)供给粉末；气体供给部(13)，其在使料斗(11)与容器(30)连通且密闭的状态下，以脉动状反复地向料斗(11)内供给压缩气体；以及格栅构件(113)，其设于开口(112)且形成有格栅，该格栅的靠料斗(11)的侧壁侧的网眼比该格栅的靠料斗(11)的中心侧的网眼小。通过使粉末容易自料斗(11)落到容器(30)内的格栅的靠料斗(11)的侧壁侧的网眼较小，来抑制粉末自料斗(11)的靠侧壁侧的格栅落下，从而整体地使填充密度均匀。

Description

粉末填充装置
技术领域
本发明涉及一种用于向容器内填充粉末的粉末填充装置。
背景技术
在由粉末状的材料通过压缩、烧结等来获得成形体时，使用向用于进行粉末成形(赋形)的容器(赋形容器)内填充粉末的粉末填充装置。在这样的粉末填充装置中，要求以规定的密度均匀地向容器内填充粉末。而且，多数情况下，要求粉末的填充密度比仅是将粉末加入到容器内时的填充密度(将其称为“自然填充”。)高。以下，将以高于自然填充的填充密度的密度进行填充的情况称为“高密度填充”。
作为进行这样的高密度填充的装置的一例子，在专利文献1中，公开了一种使用气压脉动法(日语：エアタッピング法)向容器内填充粉末的装置。在该装置中，下部设有开口的料斗以在其开口处与粉末填充容器连通的方式可拆卸且可密闭地安装于该容器。另外，该装置具有用于向料斗内供给粉末的粉末供给部和用于向料斗内导入压缩气体的气体供给部。对于压缩气体，在填充难以氧化的粉末的情况下可以使用空气，但在填充容易氧化的粉末的情况下，使用氮气、氩气等非活性气体。
在料斗的下部的开口设有形成有规定大小网眼的网格的、平面状的格栅构件。格栅由筛网、将金属线以恒定间隔平行排列而成的构件、或在薄板上冲出许多孔而成的构件等构成。格栅的网眼的大小调整为，向容器内供给的粉末不会自然落下，而且在如下所述由压缩气体施加了压力时会落下。在此，不言而喻，格栅的网眼的大小大于构成粉末的每个粒子(以下记为粉末粒子)的大小，但在粉末粒子的凝聚性较高的情况下，存在粉末粒子不是一个个地穿过而是粉末以粉末粒子的基团的方式穿过格栅的网眼的问题，因此，格栅的网眼的大小需要设为远远大于粉末粒子的大小。粉末粒子的凝聚性取决于附着在粉末粒子表面的水分、粉末粒子所带有的电荷(静电)磁性、以及粉末粒子的形状等，但通常粉末粒子越小具有越强的凝聚性。
专利文献1的粉末填充装置被按照下述方式使用。首先，自粉末供给部向料斗内供给粉末。此时，格栅的网眼的大小如上所述地设定，因此粉末不会自料斗落下。接着，将料斗安装在容器上而使它们密闭。然后，自气体导入口快速地向料斗内的粉末上部的空间导入压缩气体，在短时间之后，将压缩气体自料斗内排出。以每1秒几十次(几十Hz)的频率交替地重复进行这样的压缩气体的导入和排出，反复地以脉动状向料斗内的粉末的上表面施加压缩气体的压力。由此，粉末穿过格栅构件而落下到容器内。然后，在向容器内充分地供给了粉末之后，在粉末的上表面位于格栅构件的上方的状态下，将料斗自容器上拆除。由此，以格栅构件为分界，填充在容器内的粉末和剩余在料斗内的粉末被分离。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-049101号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，如果使用这样的气压脉动法向容器内填充粉末，会产生填充密度在容器内的不同位置而不同、即填充密度不均匀这样的问题。这样的密度分布不均匀性当然会影响到其填充物(赋形体)制品的各种特性。
本发明要解决的课题在于提供能够以接近均匀的填充密度向容器内填充粉末的粉末填充装置。
用于解决问题的方案
本申请的发明人们对产生上述的填充密度分布的原因进行研究后，结果得出粉末粒子的凝聚力与不均匀性有关的结论。即，凝聚力在粉末粒子之间起作用，因此，料斗的侧壁侧的凝聚力低于料斗的中心侧的凝聚力。而且，如果凝聚力大，则流动性变低，因此，粉末的在料斗的侧壁侧的流动性高于粉末的在料斗的中心侧的流动性。在通过气压脉动对料斗内的具有这样的流动性的粉末施加朝向下方的压力时，相比于料斗的中心侧的粉末，料斗的侧壁侧的粉末更容易穿过格栅构件而落下到容器内。结果，可以认为：在容器内产生了距料斗的开口的侧壁较近的位置的填充密度高于距远离该侧壁的中心较近的位置的填充密度的密度分布。
于是，本申请的发明人们为了防止产生这样的填充密度分布而进一步研究了使用气压脉动法的粉末填充装置的构造，从而做成了本发明。
为了解决上述课题而做成的本发明的粉末填充装置为用于向容器内填充粉末的装置，其特征在于，其包括：
a)料斗，其用于收容上述粉末，具有用于向上述容器供给该粉末的开口，以在该开口处与该容器连通且使该料斗与该容器之间密闭的方式装卸自如地安装于该容器；
b)粉末供给单元，其用于向上述料斗供给上述粉末；
c)气体供给单元，其用于在使上述料斗与上述容器连通且密闭的状态下以脉动状反复地向上述料斗内供给压缩气体；以及
d)格栅构件，其设于上述开口且形成有格栅，该格栅的靠上述料斗的侧壁侧的网眼比该格栅的靠上述料斗的中心侧的网眼小。
在本申请中，“格栅”是指设有许多的眼或孔的构件。典型的格栅可举出通过使将许多的金属线等线状构件平行地排列而成的部件交叉来形成正方形网眼或长方形网眼的格栅，但并不限定于此。例如，仅是将许多的线状构件平行地排列而成的(不使其交叉)格栅、在板状构件上设有许多个孔而成的格栅等也包含在本申请的格栅中。
“以脉动状向料斗内供给压缩气体”是指反复地进行向料斗内压入压缩气体和将压缩气体自料斗内排出的动作。压缩气体的排出可以使用吸引气体的方法强制进行，也可以使气体自然地排出。
在本发明的粉末填充装置中，在利用粉末供给单元向料斗内供给了粉末之后，通过将料斗安装于容器而将容器和料斗密闭。然后，利用气体供给单元以脉动状反复地向料斗内供给压缩气体，从而使料斗内的粉末穿过格栅构件而向容器内填充。其中，对于格栅构件，格栅构件的靠料斗的侧壁侧的网眼比格栅构件的靠料斗的中心侧的网眼小，因此，在以往的气压脉动中导致填充密度升高的、料斗的开口的侧壁附近的粉末粒子不易落下到容器内。由此，能够抑制该侧壁附近的填充密度上升，能够使整个容器内的粉末填充密度接近均匀。
在用于填充粉末的容器中，在一个容器内可以仅设有一个用于填充粉末的空间(腔室)，也可以设有多个腔室。
在一个容器内设有多个腔室的情况下，以使多个所述腔室与共用的(1个)料斗连通的状态将容器与料斗密闭即可。在该状态下，通过反复地向料斗内压入压缩气体及从料斗内排出压缩气体，从而向各腔室内填充粉末。此时，出于与上述相同的原因，在以往的气压脉动中，距离料斗的开口的侧壁较近的腔室的填充密度高于距离中心较近的腔室的填充密度。于是，通过使用形成有靠料斗的侧壁侧的网眼比靠中心侧的网眼小的格栅的格栅构件，从而，对于距离料斗的开口的侧壁较近的腔室，粉末不易自料斗落下到腔室内，因此，能够抑制被配置于开口的侧壁附近的腔室的填充密度上升。因此，能够使各腔室的填充密度接近均匀。
本发明的粉末填充装置例如用于制造烧结磁铁，因此，特别是适用于通过无压力法来制造烧结磁铁。无压力法是指如下方法：将作为烧结磁铁的原料的合金粉碎而获得合金粉末，将该合金粉末向容器内填充(填充工序)，在将该合金粉末收容在容器内的状态下不施加压力，而是在磁场中进行定向(定向工序)及进行用于烧结的加热(烧结工序)，从而获得烧结磁铁。根据该无压力法，相比于在填充工序后对粉末进行压缩成形的压力法，(i)于在磁场中进行合金粉末定向时，合金粉末的粒子容易沿着磁场方向转动，因此能够提高定向度，并且，(ii)由于不需要使用大型的压力机，因此能够使填充到烧结都在密闭容器内进行，能够防止氧化，基于以上两点，能够提高最终获得的烧结磁铁的磁特性。
在利用这样的无压力法制造烧结磁铁时，能够使用本发明的粉末填充装置作为向腔室填充合金粉末的装置。在此，为了防止合金粉末氧化，使用非活性气体作为自气体供给单元向料斗供给的气体。
即，本发明的烧结磁铁制造装置的特征在于，其包括：
1)粉末填充单元，其是用于向容器内填充作为烧结磁铁的原料的合金粉末的单元，该粉末填充单元包括：
a)料斗，其用于收容上述合金粉末，具有用于向上述容器供给该合金粉末的开口，该料斗以在该开口处与该容器连通且使该料斗与该容器之间密闭的方式装卸自如地安装于该容器；
b)粉末供给单元，其用于向上述料斗供给上述合金粉末；
c)气体供给单元，其用于在使上述料斗与上述容器连通且密闭的状态下以脉动状反复地向上述料斗内供给压缩非活性气体；以及
d)格栅构件，其设于上述开口，且形成有格栅，该格栅的靠上述料斗的侧壁侧的网眼比该格栅的靠上述料斗的中心侧的网眼小；
2)定向单元，其用于在将上述合金粉末填充到了上述容器内的状态下不施加机械压力而是向该合金粉末施加磁场，从而使该合金粉末定向；
3)烧结单元，其用于在将上述合金粉末填充到了上述容器内的状态下不施加机械压力而是对该合金粉末进行加热，从而使该合金粉末烧结；以及
4)收容单元，其用于将上述粉末填充单元、上述定向单元以及上述烧结单元收容在无氧气氛中。
如上所述，将本发明的粉末填充装置应用于无压力法的烧结磁铁制造，能够使合金粉末向容器内填充的填充密度接近均匀，由此，能够使烧结磁铁的特性也与烧结磁铁中的位置无关而接近均匀。
在本发明的烧结磁铁制造装置中，也可以在一个容器内仅设有一个用于填充合金粉末的空间(腔室)，也可以设有多个腔室。在一个容器内设有多个腔室的情况下，能够使每个腔室的合金粉末的填充密度接近均匀，能够使由此获得的多个烧结磁铁的磁特性也接近均匀。
发明的效果
采用本发明的粉末填充装置，能够以接近均匀的填充密度向容器内填充粉末。
另外，利用使用了本发明的粉末填充装置的、本发明的烧结磁铁制造装置，能够获得具有接近均匀的磁特性的烧结磁铁。
附图说明
图1是表示本发明的粉末填充装置的一实施例的概略结构图。
图2的(a)是表示利用本实施例的粉末填充装置进行粉末填充的容器的一例子的纵剖视图，图2的(b)是表示该容器的俯视图。
图3的(a)是表示设于本实施例的粉末填充装置的格栅构件的俯视图，图3的(b)是表示将格栅假想分割而得到的区域A～区域D的俯视图。
图4是表示本实施例的粉末填充装置的动作的示意图。
图5的(a)是表示容器的变形例的纵剖视图，图5的(b)是表示容器的变形例的俯视图，图5的(c)是表示用于向该容器内填充粉末的格栅构件的例子的俯视图。
图6是表示本发明的烧结磁铁制造装置的一实施例的概略结构图。
图7是烧结磁铁制造装置的定向部的变形例。
图8的(a)是使用具有图3所示的格栅构件的本实施例的烧结磁铁制造装置制作出的烧结磁铁，图8的(b)是表示分别使用本实施例的烧结磁铁制造装置和对比例的烧结磁铁制造装置制作出的烧结磁铁的剩余磁通密度Br的测量结果的曲线图。
图9是表示分别使用具有图5的(c)所示的格栅构件的本实施例的烧结磁铁制造装置、和使用对比例的烧结磁铁制造装置制作出的烧结磁铁的剩余磁通密度Br的测量结果的曲线图。
具体实施方式
使用图1～图9说明本发明的粉末填充装置的实施例、及使用了该粉末填充装置的烧结磁铁制造装置的实施例。
实施例
(1)粉末填充装置的实施例
首先，说明本实施例的粉末填充装置10。图1所示的粉末填充装置10在后述的本实施例的烧结磁铁制造装置20中用于向容器30内填充作为烧结磁铁的原料的合金粉末，也能够直接用于向容器内填充除合金粉末以外的粉末。如图2所示，在本实施例中，容器30使用将两个长边为95.2mm、短边为17.9mm、深为7.7mm的大致长方体状的腔室301沿腔室的短边方向排列设置而成的容器。
(1-1)粉末填充装置10的结构
粉末填充装置10具有料斗11、用于向料斗11供给合金粉末的粉末供给部12、用于向料斗11供给压缩气体的气体供给部13、以及为了将料斗11与容器30连通/分离而使料斗11移动的移动单元(未图示)。另外，容器30利用后述的烧结磁铁制造装置20所具有的容器输送装置24(参照图1、图6)被输入至料斗11的正下方和自该料斗11的正下方输出。
料斗11具有横截面积随着自上部开口111趋向下部开口112而减小的、类似于漏斗的形状。料斗11的下部开口112侧以使容器30的上部密闭的方式装卸自如地安装于容器30。下部开口112与容器30的上表面的形状相对应地呈长方形，由垂直延伸的侧壁将四面包围起来。在下部开口112设有图3的(a)所示的板状的格栅构件113。格栅构件113的格栅114以与容器30的两个腔室301相对应的方式设于板材中的两个大致长方形的区域(格栅形成区域)。上述板材为SUS304制的，格栅114通过在该板材上穿孔出许多个大致长方形的孔(网眼)的方式形成，其中，许多个孔(网眼)沿格栅形成区域的长边方向和短边方向排列。
格栅114的网眼大小设定为，格栅形成区域的靠长边的端部侧(料斗11的下部开口112的侧壁侧)的网眼小于靠中心侧的网眼。具体而言，将格栅114沿长边方向分割为七个假想区域，将长边方向上的中央的假想区域设为“区域A”，将与区域A相邻的两个假想区域设为“区域B”，将与区域B相邻的两个区域设为“区域C”，将长边方向上的两端的假想区域设为“区域D”(图3的(b))，作为格栅114的网眼大小，在区域A中为8.6mm×2.5mm，在区域B中为8.6mm×2.2mm，在区域C中为8.6mm×2.0mm，在区域D中为8.6mm×1.8mm。另外，作为烧结磁铁的原料的合金粉末的平均粒径通常为几μm～10μm左右，而格栅114的网眼的位数比合金粉末的平均粒径的位数大三位数，但由于合金粉末的粒子因带有磁性而凝聚，因此，料斗11内的合金粉末不会轻易地穿过格栅114的网眼。
粉末供给部12具有用于储存合金粉末的储存部121、和将合金粉末自储存部121的下部排出的粉末排出口122。另外，在粉末供给部12设有用于使粉末排出口122向料斗11的上部开口111的上方移动的移动单元(未图示)。
气体供给部13具有用于生成压缩气体的压缩气体源131、用于将料斗11的上部开口111密闭的盖构件132、以及后述的气体供给管133。另外，在气体供给部13设有使盖构件132移动的移动单元(未图示)，以将盖构件132安装于料斗11的上表面、或使盖构件132自该上表面脱离。在本实施例中，为了防止合金粉末氧化，压缩气体使用作为非活性气体的氮气。另外，也可以使用氩气等除氮气以外的非活性气体、或将多种非活性气体混合而成的气体。另外，(在制造烧结磁铁时不使用)在向容器内填充难氧化的粉末的情况下也可以使用空气。
气体供给管133的一端连接于压缩气体源131、另一端(盖侧的端部)连接于贯通盖构件132的孔。另外，自气体供给管133中途的第一分支部136分支出分支管134，在该分支管134上连接有吸气器(喷射器)135。吸气器135在通过管135A的中途设有狭窄部，并且设有自该狭窄部分支的吸引管135B，能够使压缩气体从通过管135A中通过，从而使吸引管135B内压力降低。吸引管135B在比第一分支部136设得靠盖构件132侧的第二分支部137处连接于气体供给管133。在气体供给管133的位于第一分支部136与第二分支部137之间的部分上设有第一阀138，在分支管134设有第二阀139。
在自压缩气体源131向气体供给管133供给了压缩气体的状态下，在将第一阀138设为“打开”、将第二阀139设为“关闭”时，自气体供给管133的盖侧的端部供给压缩气体。另一方面，在将第一阀138设为“关闭”、将第二阀139设为“打开”时，经由分支管134向吸气器135的通过管135A供给压缩气体，由此，吸引管135B内压力降低，气体自与吸引管135B连通的气体供给管133的靠盖侧的端部被吸引。因而，只要将第一阀138和第二阀139交替地反复打开或关闭，就能够自气体供给管133的靠盖侧的端部以脉动状反复地进行压缩气体的放出和吸引(安装有盖)。
(1-2)粉末填充装置10的动作
(a)使用图4说明本实施例的粉末填充装置10的动作。首先，使粉末供给部12移动至料斗11的上部开口111的上方，自粉末排出口122向料斗11供给合金粉末。此时，合金粉末的粒子因带有磁性而凝聚，因此，料斗11内的合金粉末基本都不会落下到格栅构件113的下方。另外，若向料斗11内供给远多于(例如数十倍～数百倍的)一个容器30的腔室301的容量的合金粉末，则在向第二个及第二个以后的容器30内填充合金粉末时，能够省略该操作。
(b)接着，利用输送单元，将容器30输送至料斗11的正下方。然后使料斗11下降并使其下表面与容器30相接触，从而将下部开口112密闭。与此同时，在料斗11的上表面安装气体供给部13的盖构件132，将上部开口111密闭。由此，料斗11内和容器30的腔室301以使两者连通的状态被密闭。
(c)接着，如上所述，在自压缩气体源131向气体供给管133供给了压缩气体的状态下，通过将第一阀138和第二阀139交替地反复打开或关闭，从而自气体供给管133的盖侧的端部反复进行压缩气体的放出和吸引。由此，压缩气体被以脉动状反复地供给，料斗11内的合金粉末被向格栅构件113的方向挤压，从而穿过格栅114的网眼而落下到容器30的腔室301中。此时，由于在格栅114形成有随着自其长边方向的中心附近(区域A)趋向两端(区域D)而减小的网眼，因此，在以往的气压脉动中合金粉末容易落下的两端附近、即距离上部开口111的侧壁较近的位置，能够利用网眼较小的格栅114抑制合金粉末自料斗11落下到容器30中。其结果，能够使腔室301整体的填充密度接近均匀。
(d)在规定时间内反复进行压缩气体的压入和排出，将规定量的合金粉末填充到容器30内，之后，将容器30自料斗11拆除。由此，填充在容器30内的粉末被以格栅构件113为分界与剩余在料斗11内的粉末分离开，完成合金粉末向一个容器30内的填充。
(1-3)格栅的变形例
使用图5说明变形例的格栅构件1131。格栅构件1131被用于向图5的(a)和图5的(b)所示的容器30A填充合金粉末。容器30A设有合计12个长边为23.8mm、短边为17.0mm、深为4.6mm的大致长方体状的腔室3011，这些腔室3011以在长边方向上为4列、在短边方向上为3列的方式等间隔排列(图5的(b))。对应这些腔室3011，在格栅构件1131上设有合计12个格栅1141，这些格栅1141与腔室3011相对应地，以在长边方向上为4列、在短边方向上为3列的方式排列(图5的(c))。
这12个格栅1141的网眼的大小设定为在每个格栅1141内相同，但对于不同的格栅1141，根据其距格栅构件1131的长边的距离和距格栅构件1131的短边的距离，换言之，根据其与料斗11的下部开口112的安装于格栅构件1131长边的上侧的侧壁和安装于格栅构件1131的短边的上侧的侧壁之间的距离而不同。具体而言，与长边和短边均不相邻的、与下部开口112的侧壁远离的格栅1141(在图5的(c)中标注了附图标记A的两个格栅。以下称为“格栅A”。)的网眼的大小为8.0mm×2.0mm，与长边(侧壁的一面)相邻的格栅1141(格栅B。共4个。)的网眼的大小为8.0mm×1.8mm，与短边(侧壁的另一面)相邻的格栅1141(格栅C。共2个。)的网眼的大小为8.0mm×1.6mm，与长边和短边(侧壁的两个面)均相邻的格栅1141(格栅D。共4个。)的网眼的大小为8.0mm×1.4mm。若将各格栅1141的位置定义为：自长边方向的一侧端的列开始为序号X(X＝1～4)，自短边方向的一侧端的列开始为序号Y(Y＝1～3)，则各格栅1141的位置能够如以下方式表示。
·格栅A：(X,Y)＝(2,2)和(3,2)
·格栅B：(X,Y)＝(2,1)、(2,3)、(3,1)以及(3,3)
·格栅C：(X,Y)＝(1,2)、(4,2)
·格栅D：(X,Y)＝(1,1)、(1,3)、(4,1)以及(4,3)
另外，在上述说明中，对格栅1141标注了附图标记A～D，在以下的说明中，对分别与各格栅相对应的腔室3011也标注“腔室A”～“腔室D”的附图标记。
在说明变形例的格栅构件1131的作用之前，为了进行比较，对容器30A的全部的腔室3011使用网眼大小相等的以往的格栅构件的情况进行说明。在使用该格栅构件进行气压脉动时，与下部开口112的侧壁的两个面相邻的腔室D的填充密度最高，与短边侧的侧壁的一个面相邻的腔室C、与长边侧的侧壁的一个面相邻的腔室B、远离侧壁的腔室A各自的填充密度依次降低。可以认为其原因在于，与在1个腔室的情况下料斗的侧壁侧的填充密度高于料斗的开口的中心处的填充密度的原因相同，越接近料斗的开口的侧壁，料斗11内的粉末越容易落下到腔室3011内。另外，对于腔室B和腔室C，腔室B与距离该腔室B最近的下部开口112的侧壁(在腔室B中为长边侧)之间的距离、和腔室C与距离该腔室C最近的下部开口112的侧壁(在腔室C中为短边侧)之间的距离相等，而腔室C与距离该腔室C相对较远一侧的侧壁(在腔室C中为长边侧)之间的距离小于腔室B与距离该腔室B相对较远一侧的侧壁(在腔室B中为短边侧)之间的距离。因此可以认为，腔室C比腔室B更容易受到侧壁的影响，填充密度较高。
相对于此，通过使用本变形例的格栅构件1131，由于越是合金粉末容易向料斗11内移动的腔室，其所连接的格栅的网眼越小，因此，能够抑制合金粉末向料斗11内移动。由此，能够使每个腔室3011的填充密度均匀。
(2)烧结磁铁制造装置的实施例
使用图6说明本发明的烧结磁铁制造装置的一实施例。本实施例的烧结磁铁制造装置20是用于利用无压力法、即、以不对作为烧结磁铁的原料的合金粉末进行压缩成形的方式进行烧结的方法来制造烧结磁铁的装置。
(2-1)烧结磁铁制造装置20的结构
烧结磁铁制造装置20具有粉末填充装置10、盖安装部21、定向部22、以及烧结部23。另外，在烧结磁铁制造装置20中设有将容器30依次向粉末填充装置10、盖安装部21、定向部22、烧结部23进行输送的容器输送装置(带式输送机)24。
粉末填充装置10、盖安装部21以及定向部22收容在能够由氩气、氮气等非活性气体将室内充满的密闭室25内。其中，如下所述，粉末填充装置10的一部分配置于密闭室25的外部。烧结部23配置于密闭室25的外部，如下所述，其能够与密闭室25独立地由非活性气体将内部充满。
粉末填充装置10的结构如上所述。另外，在气体供给部13中，由于除整个盖构件132和气体供给管133的一部分以外的结构要素不会直接影响到合金粉末的氧化，因此，这部分结构要素被配置于密闭室25的外部。
盖安装部21为用于将盖302(与粉末填充装置10的盖构件132不同)向利用粉末填充装置10填充了合金粉末的容器30上安装的装置。盖302用于防止因定向部22中的磁场、烧结部23中的气体对流等而导致合金粉末自容器30飞散。
定向部22具有线圈221和容器升降装置222。线圈221配置于容器升降装置222的上方，具有沿大致垂直方向(上下方向)的轴线。容器升降装置222为将由容器输送装置24输送来的容器30在载置于台2221上的状态下使其在容器输送装置24与线圈221内之间进行升降的装置。另外，在对腔室内的合金粉末进行定向时，根据腔室的形状、要制造的磁铁的用途来设定磁场的施加方向、即线圈轴线的方向。在本实施例中，为了对容器30施加大致铅直方向的磁场而采取了上述结构，但例如在施加大致水平方向的磁场的情况下，也可以如图7所示，将线圈221A的轴线设为大致水平方向，直接利用容器输送装置24将容器30输送至线圈221A内。
烧结部23具有：烧结室231，其用于收容许多个容器30；输入口232，其设有具有绝热性的门，用于将容器30自密闭室25输入烧结室231；输出口(未图示)，其用于将自容器30自烧结室231输出；以及加热部(未图示)，其用于对烧结室231内进行加热。密闭室25和烧结室231经由输入口232而连通，但通过将具有绝热性的门闭合而实现热分离。另外，烧结室231的内部(与密闭室25独立地)由非活性气体充满。在烧结室231中，也可以代替将内部由非活性气体充满而设为真空。
(2-2)烧结磁铁制造装置20的动作
说明烧结磁铁制造装置20的动作。首先，利用容器输送装置24将容器30输送至粉末填充装置10，如上所述，向容器30的腔室301内填充合金粉末。接着，利用容器输送装置24将容器30输送至盖安装部21，在盖安装部21安装盖302。
接着，利用容器输送装置24将安装了盖302的容器30输送至定向部22的台2221上。接着，利用容器升降装置222使载置于台2221上的容器30上升，将其配置在线圈221内。然后，利用线圈221施加上下方向的磁场，由此，腔室301内的合金粉末的粒子定向为一个方向。为了制造板状的烧结磁铁，本实施例中所使用的容器30形成有以相当于烧结磁铁的板厚的方向为上下方向的腔室301，因此，沿与该板大致垂直的方向施加磁场。在施加该磁场时，不会对腔室301内的合金粉末施加机械压力。
在磁场施加结束后，将容器30利用容器升降装置222从线圈221内下降到容器输送装置24的高度，并利用容器输送装置24输入至烧结室231内。然后，在向烧结室231内输入了规定数量的容器30之后，将输入口232的门闭合，利用加热部将烧结室231内加热至规定的烧结温度(通常为900℃～1100℃)。由此，腔室301内的合金粉末烧结而制得烧结磁铁。另外，在烧结部23中也不对腔室301内的合金粉末施加机械压力。
在以上的说明中，说明了使用容器30的例子，对于烧结磁铁制造装置20的动作，在使用上述的容器30A的情况下也相同。
根据本实施例的烧结磁铁制造装置20，通过使用粉末填充装置10，能够使向腔室301内填充的合金粉末的填充密度接近均匀，因此，最终制得的烧结磁铁的特性也能够与在烧结磁铁中的位置无关而接近均匀。
(3)实验结果
接着，使用本实施例的烧结磁铁制造装置20制作RFeB(R2FeB14、R为稀土类)系烧结磁铁，将测量其剩余磁通密度Br所得到的实验结果与对比例一起表示。在此，由于填充密度越高合金粉末的粒子越不易定向，因此，制作时的合金粉末的填充密度与剩余磁通密度Br具有填充密度越高剩余磁通密度Br越低这样的关系。另外，在以下的实验中，制作了R＝Nd的NdFeB系烧结磁铁，制作除此以外的RFeB系烧结磁铁也同样。
(3-1)实验1
在实验1中，使用格栅构件113和容器30制作了烧结磁铁(本实施例1)。同时，代替格栅构件113，使用格栅具有大小全部相同的网眼(8.6mm×2.2mm)的格栅构件和容器30制作了烧结磁铁(对比例1)。在本实施例1、对比例1中，所制得的烧结磁铁的大小均由于在烧结时发生收缩而稍小于腔室301的大小，为80mm左右×15mm左右×5mm左右。通过将制得的本实施例1和对比例1的烧结磁铁沿长度方向切断为六等分，从而分别制得各六个烧结磁铁片(图8的(a))。对这些烧结磁铁片分别测量剩余磁通密度Br。将其结果示出在图8的(b)中。
在对比例1中，切断前位于长度方向的中央附近的烧结磁铁片(图8的(a)中标注了附图标记3、4的磁铁片)的剩余磁通密度Br最高，位于长度方向的两端的烧结磁铁片(附图标记1、6)的剩余磁通密度Br最低。如上所述，由于填充密度越高剩余磁通密度Br越低，因此，在对比例1中，形成了长度方向的两端的填充密度高于长度方向的中央附近的密度分布。
与之相对，在本实施例1中，切断前位于长度方向的中央附近的烧结磁铁片(附图标记3、4)的剩余磁通密度Br与对比例1的切断前位于长度方向的中央附近的烧结磁铁片(附图标记3、4)的剩余磁通密度Br大致相等，而位于长度方向的两端的烧结磁铁片(附图标记1、6)的剩余磁通密度Br高于对比例1的位于长度方向的两端的烧结磁铁片(附图标记1、6)的剩余磁通密度Br，获得与附图标记3、4的烧结磁铁片的剩余磁通密度Br接近的值。另外，标注了附图标记2、5的烧结磁铁片的剩余磁通密度Br也高于对比例的附图标记2、5的烧结磁铁片的剩余磁通密度Br。而且，每个烧结磁铁片的剩余磁通密度Br的偏差小于对比例的每个烧结磁铁片的剩余磁通密度Br的偏差。
上述本实施例1的实验结果表明，与对比例相比，本实施例1的在制作时向腔室301填充的合金粉末的填充密度接近均匀。该结果与上述的基于料斗的侧壁的影响而进行的说明一致。
(3-2)实验2
在实验2中，使用格栅构件1131和容器30A制作了烧结磁铁(本实施例2)。同时，代替格栅构件1131，使用格栅全部具有相同大小的网眼(8.0mm×2.0mm)的格栅构件和容器30A制作了烧结磁铁(对比例2)。本实施例2和对比例2均由填充在容器30A所具有的12个腔室内的合金粉末而制得12个烧结磁铁。图9表示对这些烧结磁铁测量剩余磁通密度Br的结果。
在对比例2中，能够看出：关于剩余磁通密度Br，由填充在与A的格栅(图5的(c))相对应的腔室中的合金粉末制作的烧结磁铁最高，接下来依次是B和C(以本实验的精度没能发现B与C之间的差值)、D这样的剩余磁通密度Br的分布。因而，关于在制作时向腔室填充的填充密度，腔室D最高，接着是腔室B和腔室C，而腔室A最低。
对此，在本实施例2中，腔室A的剩余磁通密度Br与对比例2的腔室A的剩余磁通密度Br大致相同，在腔室B～腔室D中，本实施例2的剩余磁通密度Br高于对比例的剩余磁通密度Br。而且，对于剩余磁通密度Br的分布的分散，本实施例2小于对比例2。因而可以说，本实施例2的每个腔室的填充密度的偏差小于对比例2的每个腔室的填充密度的偏差。该结果与上述的基于料斗侧壁的影响来进行的说明一致。
附图标记说明
10、粉末填充装置；11、料斗；111、上部开口；112、下部开口；113、1131、格栅构件；114、1141、格栅；12、粉末供给部；121、储存部；122、粉末排出口；13、气体供给部；131、压缩气体源；132、盖构件；133、气体供给管；134、分支管；135、吸气器；135A、通过管；135B、吸引管；136、第一分支部；137、第二分支部；138、第一阀；139、第二阀；20、烧结磁铁制造装置；21、盖安装部；22、定向部；221、221A、线圈；222、容器升降装置；2221、容器升降装置的台；23、烧结部；231、烧结室；232、输入口；24、容器输送装置；25、密闭室；30、30A、容器；301、3011、腔室；3011、腔室；302、容器的盖。

Claims (4)

1.一种粉末填充装置，其用于向容器内填充粉末，该粉末填充装置的特征在于，包括：
a)料斗，其用于收容所述粉末，具有用于向所述容器供给该粉末的开口，以在该开口处与该容器连通且使该料斗与该容器之间密闭的方式装卸自如地安装于该容器；
b)粉末供给单元，其用于向所述料斗供给所述粉末；
c)气体供给单元，其用于在使所述料斗与所述容器连通且密闭的状态下以脉动状反复地向所述料斗内供给压缩气体；以及
d)格栅构件，其设于所述开口且形成有格栅，该格栅的靠所述料斗的侧壁侧的网眼比该格栅的靠所述料斗的中心侧的网眼小。
2.根据权利要求1所述的粉末填充装置，其特征在于，
所述容器具有多个供所述粉末填充的腔室，
所述料斗以与多个所述腔室连通且使所述料斗与多个所述腔室之间密闭的方式安装于所述容器。
3.一种烧结磁铁制造装置，其特征在于，其包括：
1)粉末填充单元，其是用于向容器内填充作为烧结磁铁的原料的合金粉末的单元，该粉末填充单元包括：
a)料斗，其用于收容所述合金粉末，具有用于向所述容器供给该合金粉末的开口，该料斗以在该开口处与该容器连通且使该料斗与该容器之间密闭的方式装卸自如地安装于该容器；
b)粉末供给单元，其用于向所述料斗供给所述合金粉末；
c)气体供给单元，其用于在使所述料斗与所述容器连通且密闭的状态下以脉动状反复地向所述料斗内供给压缩非活性气体；以及
d)格栅构件，其设于所述开口，且形成有格栅，该格栅的靠所述料斗的侧壁侧的网眼比该格栅的靠所述料斗的中心侧的网眼小；
2)定向单元，其用于在将所述合金粉末填充到了所述容器内的状态下不施加机械压力而是向该合金粉末施加磁场，从而使该合金粉末定向；
3)烧结单元，其用于在将所述合金粉末填充到了所述容器内的状态下不施加机械压力而是对该合金粉末进行加热，从而使该合金粉末烧结；以及
4)收容单元，其用于将所述粉末填充单元、所述定向单元以及所述烧结单元收容在无氧气氛中。
4.根据权利要求3所述的烧结磁铁制造装置，其特征在于，
所述容器具有多个供所述合金粉末填充的腔室，
所述料斗以与多个所述腔室连通且使所述料斗与多个所述腔室之间密闭的方式安装于所述容器。
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