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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Pulvereintragungsvorrichtung
und ein Pulvereintragungsverfahren für die Eintragung von Pulver
in einen in einer Pressform gebildeten Hohlraum.
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Beschreibung
des verwandten Standes der Technik
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Gegenwärtig werden
als gesinterte Magneten aus gesinterten Legierungen von Seltenen
Erden zwei Arten, d.h., ein Samarium-Cobalt-Magnet und ein Seltene
Erde-Eisen-Bor-Magnet, auf vielen Gebieten extensiv benutzt. Von
den beiden wird der Seltene Erde-Eisen-Bor-Magnet für die Verwendung
in einer Vielzahl von elektronischen Vorrichtungen und Apparaten
geschätzt.
(Im folgenden, wird der Seltene Erde-Eisen-Bor-Magnet „R-T-(M)-B-Magnet" genannt, worin R
für ein
Element der Seltenen Erden einschließlich Yttrium steht, T für Eisen
oder Eisen, das teilweise durch ein Übergangsmetallelement ersetzt
ist, steht, M für
ein dotiertes Element steht, und B für Bor steht.) Ein Grund hierfür ist, dass
der R-T-(M)-B-Magnet unter vielen Arten von Magneten der hinsichtlich
des magnetischen Energieproduktes am meisten überlegene ist und in Hinblick
auf den Preis relativ billig ist. Das als T enthaltene Übergangsmetall
kann beispielsweise Kobalt sein. Bor kann teilweise durch Kohlenstoff
ersetzt sein.
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Bei
der Herstellung eines solchen Seltene Erde-Magneten wird zunächst ein
magnetisches Legierungspulver, das durch Mahlen einer Legierung
aus Seltenen Erden hergestellt wurde, mittels eines Pressapparates
in einen Presskörper
(Grüner
Presskörper)
gepresst. Bei der Herstellung des Presskörpers wird das Pulver der magnetischen
Legierung in einen Hohlraum geführt,
der durch ein Pressformloch gebildet ist (through hole), das in
einer Pressform vorgesehen ist, und einen niederen Stempel, der
in die Pressform eingeführt
ist. Das in den Hohlraum eingeführte
Pulver der magnetischen Legierung wird durch einen oberen Stempel
gepresst. Der auf diese Weise erhaltene Presskörper wird dann bei einer Temperatur
von ungefähr
1000°C bis
1100°C gesintert
und dann als gesinterter Seltenerdmetall-Magnet fertiggestellt.
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Üblicherweise
wird eine Vielzahl von Verfahren für die Zufuhr des Pulvers der
magnetischen Legierung in den Hohlraum im Pressapparat vorgeschlagen.
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Beispielsweise
offenbart die
JP
2000248301 A eine Zuführvorrichtung
mit einem Pulverzuführkasten, der
in seinem unteren Bereich eine Öffnung
aufweist. Der Pulverzuführkasten
ist mit stabähnlichen
Elementen bereitgestellt, die parallel zu dem unteren Bereich bewegt
werden, wodurch das Pulver durch die Hin- und Herbewegungen der
stabähnlichen
Elemente dem Hohlraum der Pressform zugeführt wird.
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Ferner
offenbaren beispielsweise die japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung
(geprüfte
Anmeldung für
den Einspruch) Nr. 59-32568 und die japanische offengelegte Patentanmeldung
Nr. 61-147,802 jeweils eine Technik für das Vibrieren eines Behälters, der
das Pulver hält
und dadurch das Pulver in siebender Aktion durch ein Metallnetz
in den Hohlraum liefert.
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Gemäß der japanischen
offengelegten Patentanmeldung Nr. 61-147,802 wird ein Apparat beschrieben,
der einen Eintragungsbecher (den Pulverbehälter) umfasst, der ein mit
einem Metallnetz ausgestattetes unteres Teil hat. Der Eintragungsbecher
wird unter Verwendung einer Magnetspule relativ stark vibriert,
wodurch das granulierte magnetische Pulver innerhalb kurzer Zeit
durch das Metallnetz in den Hohlraum eingeführt wird.
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Jedoch
wird gemäß dem konventionellen
Apparat, wie er in der japanischen offengelegten Patentanmeldung
Nr. 61-147802 beschrieben ist, die Vibration mittels einer anziehenden
Kraft zwischen der Magnetspule und einem Eisenkern erzeugt, und
durch Wiederherstellung der von einer Feder gelieferten Kraft, und die
Vibration wird an den Eintragungsbecher selbst gegeben, der das
Pulver hält.
Der Eisenkern (bewegliches Teil) ist mittels einer verbindenden
Hardware an dem Eintragungsbecher befestigt. Bei dieser Anordnung
ist die vibrierende Kraft, die auf das Pulver im Zufuhrbehälter übertragen
wird, nur eine abwechselnd wirkende Kraft, und die übertragene
Kraft reicht immer noch nicht aus, um einen Klumpen Pulver auseinander
zu brechen. Um in einem solchen Apparat das granuläre Pulver
unter Vermeidung von Brückenbildung
in den Hohlraum zu liefern, ist eine Möglichkeit die Verwendung eines
Metallnetzes mit einem feinen Gitter (Maschen). Jedoch bereitet
die Verwendung eines solchen feinmaschigen Metallnetzes ein anderes
Problem, dass das Pulver nicht rasch gesiebt wird und es eine signifikante
Erhöhung
der Zeit für
die Zufuhr des Pulvers gibt.
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Ein
anderes Problem mit dem obigen konventionellen Apparat ist, dass
es schwierig ist, den Schlag (Amplitude) der dem Eintragungsbecher
gegebenen Vibration zu erhöhen.
Wenn der Eintragungsbecher nur in einem kurzen Schlag bewegt wird,
ist es schwierig, das Pulver, einheitlich in den Hohlraum zu überführen.
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Es
gibt noch ein weiteres Problem. Es ist besonders schwierig, Ecken-
und/oder Kantenbereiche des Hohlraums mit dem Pulver zu füllen, verglichen
mit einem zentralen Bereich des Hohlraumes. Nach dem herkömmlichen
Apparat neigt das Pulver dazu, wenn das Pulver der Legierung aus
Seltenen Erden durch das Metallnetz geliefert wird, welches an einer
gegenüber
der Pressformoberfläche
hohen Position vorgesehen ist, einen hohen Anteil in dem zentralen
Bereich zu bilden. Wenn das Pulver in einer solchen nicht einheitlichen Dichte
in den Hohlraum geführt
wird, hat der durch den Pressvorgang gebildete Presskörper nicht
akzeptable hohe Unterschiede in seiner Druckdichte, zwischen den
Ecken- und/oder Kantenbereichen und dem zentralen Bereich. Dieser
Dichteunterschied kann im Presskörper
einen Riss bewirken.
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Dieses
Problem wird auch für
den Apparat, der in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung (einer
für Einspruchszwecke
geprüften
Anmeldung) Nr. 59-32,568
offenbart ist, vermutet.
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Andere
Techniken für
die Zufuhr von Pulver in den Hohlraum werden in der japanischen
offengelegten Patentanmeldung Nr. 11-49,101 und der japanischen
offengelegten Patentanmeldung Nr. 2000-248,301 vorgeschlagen.
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Gemäß der in
der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 11-49,101 offenbarten
Technik wird eine Füllung
mittels „pneumatic
tapping" und durch
einen versorgenden Trichter („supplying
hopper") eingetragen.
Eine Anordnung ist geschaffen, so dass die Füllung nach dem „pneumatic
tapping" sowohl
im zuführenden
Trichter wie auch im Behälter
vorhanden ist. Dann wird von der Masse der Füllung, die sowohl im zuführenden
Trichter und im Behälter
vorhanden ist, ein Teil mit einheitlicher Dichte, der im Behälter gebildet
wurde, von der in dem zuführenden
Trichter verbleibenden Füllung
abgetrennt.
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Die
japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2000-248,301 offenbart
einen versorgenden Apparat, in welchem eine Zufuhrkammer, die im
Boden eine Öffnung
hat, oberhalb eines Hohlraumes geführt wird, der in einem Pressformwerkzeug
gebildet ist. Hierdurch wird es ermöglicht, dass ausgehend von
der Öffnung ein
Pulver aus einer Legierung aus Seltenen Erden in den Hohlraum geliefert
werden kann. Der versorgende Apparat umfasst stäbchenförmige Teile, welche im Bodenbereich
innerhalb der Zufuhrkammer horizontal bewegt werden. Die Zylinder
werden hin- und herbewegt, wenn das in der Zufuhrkammer befindliche
Pulver der Legierung aus Seltenen Erden in den Hohlraum eingeführt wird.
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Jedoch
wird gemäß der in
der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 11-49,101 offenbarten Technik,
die Zufuhrdichte der Befüllung
in den Behälter
höher als
bei einem Fall aufgrund natürlicher
Gravitation, weil die Zufuhr in den Behälter durch „pneumatic tapping" bewirkt wird. Beispielsweise
hat ein Pulver aus einer Legierung aus Seltenen Erden, das durch
natürlichen,
durch die Schwerkraft bedingten Fall zugeführt wurde, eine Zufuhrdichte
von ungefähr
1.8 g/cm3, verglichen mit einer Zufuhrdichte
von 3.4 g/cm3 mittels „pneumatic tapping". Die auf eine solche
hohe Dichte gepackte Füllung
erlaubt es den Partikeln des Pulvers nicht, sich leicht zu bewegen,
und erfordert ein stärkeres
magnetisches Feld, um das Pulver auszurichten, was zu erhöhten Herstellungskosten
führt.
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Andererseits
wird gemäß der in
der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 2000-248,301 offenbarten
Technik, wie es in 21A gezeigt
wird, eine Zufuhrkammer 2 auf einen Hohlraum 1 zu
bewegt. Dann wird, wie es in 21B gezeigt
ist, wenn die Zufuhrkammer 2 oberhalb des Hohlraumes 1 angeordnet ist,
das Pulver 3 aufgrund des Gewichtes von Pulver 3 selbst
in den Hohlraum 1 eingeführt. Die auf diese Weise bewirkte
Zufuhr ist nicht einheitlich, und daher wird das Pulver 3 nicht
gleichmäßig verteilt.
Danach wird, wie es in den 21C und 21D gezeigt ist, ein Schüttelapparat 4 aktiviert,
um den Hohlraum 1 mit dem Pulver 3 zu füllen. Das
Schüttelgerät 4 zwingt
das Pulver 3 zu einer Dichte von ungefähr 2.3 g/cm3 hinein,
wodurch die Füllungsdichte
vereinheitlicht wird. Im Ergebnis ist ein stärkeres magnetisches Feld notwendig,
um einen gewünschten
Grad der Ausrichtung zu erhalten. 22 zeigt
Zustandsänderungen
bei dem Füllungsvorgang, der
von diesem konventionellen Apparat durchgeführt wird.
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Weiterhin
wird die Inkonsistenz in der Füllungsdichte
in den Hohlraum nicht leicht durch den Pressvorgang korrigiert,
wenn der Hohlraum in einer Richtung des Pressvorgangs, wie er von
den Stempeln geliefert wird, eine geringe Tiefe hat, was zu gelegentlicher
Entwicklung von Rissen im Presskörper
führt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist daher das primäre
Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Pulvereintragungsvorrichtung
und ein Pulvereintragungsverfahren für die Zufuhr von Pulver bereitzustellen,
mit dem das Pulver gleichförmig
und in einem kurzem Zeitraum in den Hohlraum eines Pressapparates
geführt
werden kann.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
einer Pulvereintragungsvorrichtung und eines Pulvereintragungsverfahrens
für die
Zufuhr von Pulver, womit eine gewünschte Ausrichtung und eine
hohe magnetische Charakteristik bei gleichzeitig geringen Kosten
bereitgestellt werden kann.
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Nach
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Pulvereintragungsvorrichtung
für die
Eintragung von Pulver in einen in einer Pressform gebildeten Hohlraum
bereitgestellt, der aufweist: einen Behälter mit einem Bodenabschnitt,
der einen Pulverhalteabschnitt aufweist, in dem eine Vielzahl von Öffnungen
ausgebildet sind, durch welche das Pulver hindurchtreten kann, und
einen Stoßkörper, der
gegen den Behälter schlagen
kann, um auf den Behälter
eine Impulskraft auszuüben,
wodurch das in dem Behälter
enthalten Pulver durch die Öffnungen
in den Hohlraum eingetragen wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann aufgrund des Stoßkörpers, der
gegen den Behälter
schlägt, ein
Klumpen aus Pulver, der in dem Behälter enthalten ist, aufgebrochen
werden; und das Pulver in dem gebrochenen Zustand kann in den Hohlraum
geführt
werden.
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Vorzugsweise
weist die Vorrichtung weiterhin einen Vibrier-Mechanismus auf, der
mit einem oberen Abschnitt des Behälters verbunden ist, wobei
der Stoßkörper so
bereitgestellt ist, dass er gegen einen unteren Abschnitt des Behälters schlägt, und
wobei der Vibrier-Mechanismus
einen oberen Abschnitt des Behälters
vibriert.
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Auf
diese Weise wird es durch die Verbindung des Vibrier-Mechanismus
mit dem Behälter
und durch die Trennung des Stoßkörpers vom
Vibrier-Mechanismus möglich,
das Aufwirbeln des Pulvers zu verringern, wodurch das Binden des
Pulvers im vibrierenden Mechanismus verringert wird. Weiterhin kann
die Einwirkung direkter auf die Öffnung
des Behälters übertragen
werden, indem der Stoßkörper den
unteren Abschnitt des Behälters
schlägt,
wodurch es möglich
wird, die Einwirkung auf die gesamte bei der Öffnung vorhandene Masse an
Pulver zu übertragen,
wodurch das Pulver gleichförmig
den Hohlraum befüllt.
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Weiterhin
ist vorzugsweise der Teil für
das Zurückhalten
des Pulvers aus einem Netz mit einer Maschenweite von 1,8 mm bis
12,7 mm gebildet. Bevorzugter ist der Teil für das Zurückhalten des Pulvers aus einem
Netz mit einer Maschenweite von 3,2 mm bis 12,7 mm gebildet.
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Indem
ein relativ grobes Netz wie das obige verwendet wird, kann das Pulver
gleichförmig
in den Hohlraum eingeführt
werden, wobei die für
die Zufuhr des Pulvers notwendige Zeit merklich reduziert werden
kann.
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Vorzugsweise
ist der Pulverhalteabschnitt in einer Höhe von weniger als 2,0 mm von
der Oberfläche der
Pressform bereitgestellt. Pressform Besonders bevorzugt ist der
Pulverhalteabschnitt in einer Höhe
von weniger als 1,0 mm von der Oberfläche der Pressform bereitgestellt.
Pressform Diese Anordnung ermöglicht es,
dass nur eine kleine Menge des Pulvers aus dem Hohlraum über die
Oberfläche
der Pressform geschleudert werden kann. Daher ist die Menge an zusätzlichem
Pulver, die weggewischt werden muss, klein und ein Klumpen, der
in dem Wischvorgang durch den Behälter gebildet wird, wird nicht
unerwünscht
beim nächsten Durchgang
der Pulverzufuhr in den Hohlraum geführt.
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Weiterhin
ist es bevorzugt, dass der Behälter
sich bewegen kann, wenn auf den Behälter durch das Schlagen des
Stoßkörpers gegen
den Behälter
eine Impulskraft ausgeübt
wird. Mit dieser Anordnung wird es möglich, dass der bewegliche
Behälter
von einem Stoßkörper getroffen
wird und einen reversen Impakt auf den Behälter zu geben, und dadurch
den Hohlraum gleichförmiger
mit dem Pulver zu füllen.
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Vorzugsweise
umfasst der Apparat eine Vielzahl von Stoßkörpern, die außerhalb
des Behälters
einander gegenüberliegend
angeordnet sind, mit dem Behälter
dazwischen. Mit dieser Anordnung kann die impulsive Kraft kontinuierlich
an den Behälter
gegeben werden.
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Weiterhin
umfasst der Apparat vorzugsweise eine Teilungsplatte, die innerhalb
des Behälters
vorgesehen ist. Mit dieser Anordnung kann die impulsive Kraft dispersiv
auf das Pulver in dem geteilten Behälter übertragen werden, wenn der
Stoßkörper eine
Seitenwand des Behälters
trifft, wodurch es möglich
wird, das Pulver effizienter einzutragen. Diese Anordnung kann die
Eintragungszeit des Pulvers in den Hohlraum merklich verringern.
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Weiterhin
ist vorzugsweise die Größe der in
dem Pulverhalteabschnitt bereitgestellten jeweiligen Öffnungen
in Abhängigkeit
von der Position der Öffnung
im Hohlraum. Durch die Änderung
der Grobheit entsprechend dem Ort der Öffnung kann auf diese Weise
die Menge des in die Hohlräume
einzutragenden Pulver entsprechend dem Pulverhalteabschnitt kontrolliert
werden.
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Wenn
das Pulver ein Pulver aus Seltenen Erden ist, sind die Pulverpartikel
kantig und mit der Hinzufügung
eines Gleitmittels nimmt die Fließfähigkeit des Pulvers ab und
bildet einen Klumpen hin zu einem Zustand, in dem es nicht leicht
von der Öffnung
des Pulver haltenden Bereiches fällt.
Jedoch kann das Pulver gemäß der vorliegenden
Erfindung gleichförmig
und effizient in kurzer Zeit in den Hohlraum eingetragen werden,
selbst wenn das Pulver ein Pulver aus einer Legierung von Seltenen
Erden ist, das mit einem Gleitmittel gemischt ist und hinsichtlich
der Fließfähigkeit
schlecht ist.
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Nach
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Pulvereintragungsvorrichtung
für die
Eintragung eines Pulvers in einen in einer Pressform gebildeten
Hohlraum bereitgestellt, die aufweist: einen Behälter zum Enthalten des Pulvers,
mit einem Bodenabschnitt, der mit einem Netz ausgestattet ist, wobei
das Netz in einer Höhe
bereitgestellt ist, die weniger als 2.0 mm von der Oberfläche der
Pressform beträgt.
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Nach
einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine
Pulvereintragungsvorrichtung für
die Eintragung von Pulver in einen in einer Pressform gebildeten
Hohlraum bereitgestellt, die aufweist: einen Behälter mit einem Bodenabschnitt,
der mit einem Netz versehen ist, wobei die Größe einer jeweiligen Öffnung des
Netzes in Abhängigkeit
von der Position der Öffnung
im Hohlraum ist.
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Nach
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Pulvereintragungsvorrichtung
für die
Eintragung eines Pulvers in den in einer Pressform gebildeten Hohlraum
bereitgestellt, der aufweist: eine bis zu einer Stelle oberhalb
des Hohlraums bewegbare Eintragungsbox, die einen Bodenabschnitt
aufweist, der mit einer Öffnung
ausgebildet ist, und die zum Halten des Pulvers vorgesehen ist;
ein Stabelement, das innerhalb der Eintragungsbox zum Nachuntendrücken des
Pulvers bereitgestellt ist; ein langgestrecktes, geradliniges Element,
das an der Öffnung
der Eintragungsbox fixiert bereitgestellt ist; und Ausrichtungsmittel
zum Ausrichten des von der Eintragungsbox in den Hohlraum eingetragenen
Pulvers.
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Vorzugsweise
ist das Stabelement von dem langgestreckten, geradlinigen Element
durch einen Abstand von nicht kleiner als 0,5 mm und nicht größer als
10 mm getrennt. Mit dieser Anordnung wird der Fluss des Pulvers
in der Nähe
des langgestreckten, geradlinigen Elementes unterstützt, wodurch
es möglich
wird, das Pulver glatt bei einer für die Ausrichtung geeigneten
Dichte in den Hohlraum einzutragen.
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Ferner
weist die Vorrichtung vorzugsweise mehrere langgestreckte, geradlinige
Elemente auf, die in der Öffnung
der Eintragungsbox bereitgestellt sind, wobei der Abstand zwischen
den langgestreckten, geradlinigen Elementen nicht kleiner als 2
mm und nicht größer als
12 mm ist.
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Nach
einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zum Eintragen eines Pulvers in einen in einer Pressform gebildeten
Hohlraum bereitgestellt, Pressformwobei das Verfahren umfasst: einen
Schritt des Bewegens einer Eintragungsbox zu einer Stelle oberhalb
des Hohlraums der Pressform, wobei die Eintragungsbox das Pulver
enthält,
mit einem in einer horizontalen Richtung beweglichen Stabelement
versehen ist, und eine Öffnung
hat, die mit einem fixierten, langgestreckten, geradlinigen Element bereitgestellt
ist; einen Schritt des Eintragens des Pulvers in den Hohlraum, während das
Stabelement innerhalb der Eintragungsbox in horizontaler Richtung
bewegt wird, wenn die Eintragungsbox oberhalb des Hohlraums ist;
und ein Schritt des Ausrichtens des Pulvers durch Anwenden eines
ausrichtenden magnetischen Feldes auf das Pulver im Hohlraum.
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Gemäß dieser
Erfindung, indem das langgestreckte, geradlinige Element bei der Öffnung der
Eintragungskammer bereitgestellt wird, fällt das Pulver nicht in den
Hohlraum, selbst wenn die Eintragungskammer sich bis oberhalb des
Hohlraums bewegt hat. Das Pulver kann anschließend in den Hohlraum eingetragen
werden, in dem das Stabelement in der Eintragungsbox aktiviert wird.
Bei dieser Eintragung kann das Pulver gleichmäßig mit einer natürlichen
Eintragungsdichte (z.B. 1.7 g/cm3 bis 2.0
g/cm3) in den Hohlraum eingetragen werden.
Da das Pulver nicht mit einer hohen Dichte eingetragen wird, können sich
die Pulverpartikel leicht bewegen, und eine erwünschte Ausrichtung kann durch
ein ausrichtendes magnetisches Feld von relativ niedriger Stärke erreicht
werden. Dies ermöglicht
es, die Erhöhung
der Herstellungskosten zu vermeiden. Weiterhin kann, da die Dichteverteilung
bei der Eintragung gleichförmig
gemacht werden kann, ein Produkt mit einer hervorragenden magnetischen
Charakteristik erhalten werden, indem das Pulver im Hohlraum ausgerichtet wird.
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Wenn
das Pulver unter Verwendung eines Prozesses mit raschem Abschrecken
hergestellt wird und ein Partikelverteilungsmuster des Pulvers eng
gemacht wird, hat das Pulver eine extrem schlechte Fließfähigkeit.
Jedoch kann gemäß der vorliegenden
Erfindung, da die Fließfähigkeit
des Pulvers durch die Eintragung bei natürlicher Gravitation verbessert
werden kann, die Dichtekonsistenz des Pulvers im Hohlraum verbessert werden,
selbst wenn das Pulver unter Verwendung des Verfahrens mit rascher
Abschreckung hergestellt wurde und das Partikelverteilungsmuster
des Pulvers scharf gestaltet wurde. Weiterhin kann jedes Pulverpartikel leicht
bewegt werden und daher wird es möglich, einen Magneten zu bilden,
der z.B. eine hohe magnetische Anisotropie hat.
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Nach
dieser Erfindung kann ein Presskörper
mit hoher Gleichförmigkeit
hinsichtlich der Dichte erhalten werden, indem das mittels des oben
beschriebenen Verfahrens in den Hohlraum eingetragene Pulver gepresst wird;
und dadurch kann die Entwicklung von Rissen und Brüchen im
Presskörper
verringert werden. Im Ergebnis hat der durch Sintern des Presskörpers erhaltene
gesinterte Magnet eine reduzierte Rate an Defekten aufgrund von
Rissbildung und/oder Bruchbildung, und eine reduzierte Rate von
Deformation. Daher wird es möglich,
die Ausbeute im Herstellungsverfahren zu verbessern, die Produktivität des gesinterten
Magneten zu verbessern, und einen gesinterten Magneten mit einer
vorteilhaften magnetischen Charakteristik herzustellen.
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Die
obigen Ziele, andere Ziele, Charakteristik, Aspekte und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden klarer aufgrund der folgenden
Beschreibung von Ausführungsformen,
welche unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen präsentiert
werden sollen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die als Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung einen Hauptbereich eines Pressapparates zeigt;
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2A und 2B sind
Ansichten, die einen Hauptteil der in der Ausführungsform von 1 benutzten
Pulvereintragungsvorrichtung zeigen; 2A ist
eine Draufsicht, bei der ein Deckel entfernt ist, wohingegen 2B eine
Schnittansicht mit anwesendem Pulver ist;
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3A und 3B sind
Schnittansichten, die einen Fall des Pulvers von einem Netzelement
zeigen, der durch eine einwirkende Kraft hervorgerufen wurde; 3A illustriert
einen Zustand vor der Anwendung der einwirkenden Kraft, wohingegen 3B einen
Zustand unmittelbar nach der Anwendung der einwirkenden Kraft illustriert;
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4 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
eines Teiles eines Pulverbehälters
zur Illustration eines Spaltes zwischen einer Pressformoberfläche und
dem Netzelement;
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5 ist
eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem Spalt
zwischen der Pressformoberfläche
und dem Netzelement und einer Inkonsistenz in der Dicke zeigt;
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6 ist
ein schematisches Diagramm, welches den Pressapparat in 1 und
einen umgebenden Aufbau zeigt;
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7 ist
eine Schnittansicht eines Pulverbehälters in einer Pulvereintragungsvorrichtung
gemäß einer anderen
Ausführungsform;
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8A und 8B sind
Draufsichten, welche jeweils eine Variation des Netzelementes zeigen;
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9A und 9B sind
Ansichten, die jeweils einen Hauptbereich einer in einer weiteren
Ausführungsform
benutzten Pulvereintragungsvorrichtung zeigen; 9A ist
eine Draufsicht bei entferntem Deckel, wohingegen 9B eine
Schnittansicht bei anwesendem Pulver zeigt;
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10 ist
eine perspektivische Ansicht, welche einen Hauptbereich des Pressapparates
gemäß einer anderen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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11 ist
eine Seitenansicht, die einen Bereich eines Hauptteiles der Ausführungsform
von 10 zeigt;
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12 ist
eine Endansicht, welche in der Linie C-C (gezeigt in 11)
genommen wurde, welche einen Hauptteil der Ausführungsform von 10 zeigt;
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13 ist
eine Seitenansicht, die einen Hauptteil einer Pulvereintragungsvorrichtung
zeigt, die in der Ausführungsform
von 10 benutzt wird;
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14 ist
eine perspektivische Sicht, die eine Eintragungsbox zeigt, die mit
einer Schütteleinrichtung und
langgestreckten, geradlinigen Elementen ausgestattet ist;
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15A bis 15D sind
Ansichten, die einen Pulvereintragungsvorgang gemäß der Ausführungsform
von 10 illustrieren;
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16 ist
ein Diagramm, das die Zustandsänderungen
bei der Pulvereintragung gemäß der Ausführungsform
von 10 illustriert;
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17A ist eine Ansicht, die einen in einem Experiment
gebildeten Presskörper
zeigt, wohingegen 17B eine Tabelle ist, die ein
Ergebnis des Experimentes zeigt;
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18 ist
ein schematisches Diagramm, welches eine andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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19 ist
ein schematisches Diagramm, welches weiterhin eine andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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20A und 20B sind
graphische Darstellungen, die das Ergebnis eines weiteren Experimentes zeigen;
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21A bis 21D sind
Diagramme, welche einen mittels eines konventionellen Apparates
durchgeführten
Eintragungsvorgang illustrieren; und
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22 ist
ein Diagramm, das die Zustandsänderungen
bei der Pulvereintragung gemäß der konventionellen
Vorrichtung illustriert.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Im
folgenden werden Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben.
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Unter
Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst
eine Pulverpressapparat 10 als Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung einen Pressteil 12 und eine Pulvereintragungsvorrichtung 14.
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Der
Pressteil 12 beinhaltet ein Pressformset 16 und
ein Pressformwerkzeug 18. Das Pressformwerkzeug 18 beinhaltet
eine Pressform 20, niedere Stempel 22 und obere
Stempel 24 (vgl. 6). Die
Pressform 20 hat einen Sättigungsmechanismus, der z.B.
nicht kleiner als 0.05 T und nicht größer als 1.2 T ist. Die Pressform 20 ist
in das Pressformset 16 eingepasst. Jeder der niederen Stempel 22 ist
so angeordnet, um von unten in ein Pressformloch 26 eingeführt zu werden.
Das Pressformloch 26 ist ein Durchgangsloch, das vertikal
durch die Pressform 20 verläuft. Eine obere Endoberfläche des
niederen Stempels 22 und eine innere Umfangsoberfläche des
Pressformlochs 26 bilden einen Hohlraum 28 (vgl. 2B)
von variablem Volumen. Mit dieser Anordnung wird der obere Stempel 24 in
den Hohlraum 28 eingeführt,
um das Pulver m (welches später
beschrieben wird), das in den Hohlraum 28 eingetragen wurde,
zu einem Presskörper
zu pressen. Weiterhin ist in der Nähe von dem Hohlraum 28 eine
ein Magnetfeld erzeugende Spule 29 bereitgestellt. Durch
die Verwendung von Spule 29 für die Erzeugung eines magnetischen
Feldes wird ein ausrichtendes magnetisches Feld mit einer Stärke von
z.B. 1.2 T parallel zur Pressrichtung auf das Pulver m angewandt.
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Die
Pulvereintragungsvorrichtung 14 beinhaltet eine Grundplatte 30,
die angrenzend an das Pressformset 16 angeordnet ist. Auf
der Grundplatte 30 ist eine Eintragungsbox 32 angeordnet.
Die Eintragungsbox 32 wird durch einen Zylinderstab 36 eines
Zylinders 34 bewegt, der z.B. hydraulisch oder pneumatisch
angetrieben wird (oder durch einen elektrischen Servomotor), in
einem hin- und herbewegenden Muster zwischen einer vorbestimmten
Position auf der Pressform 20 und einer Stand-by-Stellung.
In der Nähe
der Stand-by-Stellung der Eintragungsbox 32 ist ein Nachfüllapparat 38 für das Nachfüllen der
Eintragungsbox 32 mit dem Pulver m bereitgestellt.
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Der
Nachfüllapparat 38 beinhaltet
eine Waage 40, einen darauf befindlichen Eintragungsbecher 42, und
einen vibrierenden Trog 44, der das Pulver m in kleiner
Menge in den Eintragungsbecher 42 fallen lässt. Der
Einwaagevorgang wird durchgeführt
während
die Eintragungsbox 32 auf die Pressform 20 bewegt
wird. Wenn das Gewicht des Pulvers m im Eintragungsbecher 42 ein
vorbestimmtes Level erreicht, greift ein Roboter 46 den
Eintragungsbecher 42, und wenn die Eintragungsbox 32 zur
Stand-by-Stellung zurückgeht,
füllt der Roboter 46 die
Eintragungsbox 32 mit dem Pulver m im Eintragungsbecher 42.
Die Menge des Pulvers m in dem Eintragungsbecher 42 füllt eine
Menge des Pulvers in der Eintragungsbox 32 nach, die in
einem Zyklus des Pressvorgang benutzt wird. Daher hält die Eintragungsbox 32 eine
konstante Menge des Pulvers m. Aufgrund der Konstanz der Menge an
Pulver m, die in der Eintragungsbox 32 gehalten wird, ist
der Druck beim Fall des Pulvers m in den Hohlraum 28 aufgrund
der Gravitation konstant, und eine Menge des in den Hohlraum 28 eingetragenen
Pulvers m ist konstant. Das Pulver m kann z.B. ein Pulver aus einer
Legierung von Seltenen Erden sein.
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Bezug
wird nun genommen auf 2A und 2B und
eine Beschreibung wird vorgenommen für einen Hauptteil der Pulvereintragungsvorrichtung 14.
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Die
Eintragungsbox 32 der Pulvereintragungsvorrichtung 14 beinhaltet
ein einschließendes
Teil 48 und einen Deckel 50, welcher auf einer
oberen Fläche
des einschließenden
Teiles 48 angeordnet ist und geöffnet und geschlossen werden
kann. Innerhalb des einschließenden
Teiles 48 ist ein Pulverbehälter 52 vorhanden. Der
Pulverbehälter 52 befindet
sich zwischen einem Paar von entgegengesetzten Stoßkörpern 54.
Die Eintragungsbox 32 mit dem Pulverbehälter 52, der das Pulver
m enthält,
wird zu einer Stelle oberhalb des in der Pressform 20 des
Pressapparates 10 gebildeten Hohlraumes 28 bewegt,
wodurch das Pulver m in den Hohlraum 28 befördert werden
kann.
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Der
auf der oberen Oberfläche
der einschließenden
Einheit 48 befindliche Deckel 50 kann das Innere der
einschließenden
Einheit 48 versiegeln. Vorzugsweise wird innerhalb der
einschließenden
Einheit 48 ein inertes Gas wie beispielsweise Stickstoffgas
bereitgestellt, um die Oxidation des im Pulverbehälter 52 befindlichen
Pulvers M durch die Atmosphäre
zu verhindern. Der Deckel 50 kann beispielsweise durch
einen Luftzylinder automatisch geöffnet und geschlossen werden.
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Der
Pulverbehälter 52 hat
einen Bodenabschnitt, der mit einem Netzelement 56 ausgerüstet ist,
welches das Pulver m halten kann und den Durchtritt des Pulvers
m nach Einwirkung durch den Stoßkörper 54 ermöglichen
kann. Vorzugsweise ist das Netzelement 56 aus einem rostfreien
Stahl wie SUS 304 hergestellt, und hat eine Maschenweite
von 2 bis 14 (Sieböffnung
nicht kleiner als 1.8 mm und nicht größer als 12.7 mm). Besonders
bevorzugt beträgt
die Maschenweite 2 bis 8 (Sieböffnung nicht kleiner als 3.2
mm und nicht größer als
12.7 mm). Beispielsweise kann das Netzelement mit einer Maschenweite
von 8 aus einem Metalldraht mit einem Durchmesser von 0.6 mm, der
in ein Netz mit einem Gitter von 3.0 mm gewoben ist, hergestellt
werden. Das Netzelement 56 ist vorzugsweise beispielsweise
mit Nickel plattiert. Dies verringert die Rauheit der Oberfläche des
Netzelementes 56, wodurch es möglich ist, bei der Eintragung
die Fließfähigkeit
des Pulvers aus einer Legierung von Seltenen Erden zu verbessern.
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Jeder
der Stoßkörper 54 wird
unabhängig
vom anderen mit einem Luftzylinder 58 ausgestattet und
angetrieben. Der Stoßkörper 54 kann
mittels des Luftzylinders 58 rasch zum Pulverbehälter 52 bewegt
werden, um auf eine Seitenwand des Pulverbehälters 52 zu schlagen
und dadurch eine impulsartige Kraft anzuwenden (eine aufprallende
Kraft). Durch diesen Aufprall wird das im Pulverbehälter 52 enthaltene
Pulver m durch das Netzelement 56 in den Hohlraum 28 befördert. Vorzugsweise
werden die Stoßkörper 54 durch
die Luftzylinder 58 angetrieben, um den Pulverbehälter 52 mit
einer Rate von 50 bis 120 pro Minute zu schlagen. Jeder der Stoßkörper 54 hat
eine hin- und hergehende Hublänge
von z.B. 10 mm–20
mm.
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Vorzugsweise
kann sich der Pulverbehälter 52 nach
Einwirkung durch einen der Stoßkörper 54 vorwärts zum
anderen Stoßkörper 54 bewegen.
Um dies zu ermöglichen,
ist die einschließende
Einheit 48 mit einem Paar von Führungselementen 60 ausgestattet,
die sich parallel zueinander in der Richtung erstrecken, in welche
die Stoßkörper bewegt
werden. Der Pulverbehälter 52 kann
sich linear in der einschließenden
Einheit 48 entlang den Führungselementen 60 bewegen.
Bei dieser Anordnung kann der andere Stoßkörper 54 gegen den
sich nähernden
Pulverbehälter 52 geschlagen
werden, und es wird möglich,
dem Pulverbehälter 52 eine Einwirkung
in umgekehrter Richtung zur Richtung der Bewegung des Behälters zu
geben. Dies ermöglicht
es, das Pulver m gleichförmig
in den Hohlraum 28 zu befördern.
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Der
Pulverbehälter 52 hat
eine Bodenkante, die mit einem gleitenden Element 62 (Dicke:
z.B. ungefähr 5
mm) ausgestattet ist, das aus einem solchen Material wie einer dünnen Platte
aus Fluorharz oder Filz gemacht ist. Das gleitende Element 62 verringert
die Möglichkeit
für das
Pulver m, zwischen dem Pulverbehälter 52 und
der Pressform 20 gefangen zu werden, wodurch es dem Pulverbehälter 52 möglich wird,
glatt auf die Pressform 20 zu gleiten. Ein ähnliches
gleitendes Element 64 ist am Bodenrand des einschließenden Elementes 48 vorgesehen.
Das gleitende Element 64 verringert die Möglichkeit
für das
Pulver m, zwischen dem einschließenden Element 48 und
der Pressform 20 gefangen zu werden, wodurch es dem einschließenden Element 48 ermöglicht wird,
glatt auf die Pressform 20 zu gleiten. Mit diesen Anordnungen
kann die Eintragungsbox 32 glatt auf die Pressform 20 des
Pressapparates 10 gleiten.
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Als
nächstes
wird Bezug genommen auf die 3A und 3B. 3A zeigt
einen Zustand vor der Einwirkung durch den Stoßkörper 54. Wenn das
Pulver m ein Pulver aus einer Legierung von Seltenen Erden ist,
das unter Verwendung eines „strip
cast" Verfahrens
hergestellt wurde, ist jedes Pulverpartikel kantig. Weiterhin nimmt
die Fließfähigkeit
des Pulvers m ab und das Pulver bildet einen Klumpen, wenn zum Pulver
m ein Gleitmittel hinzugefügt
wird. In diesem Fall ist das Pulver m, d.h. das Pulver aus einer
Legierung von Seltenen Erden, in einem Zustand, dass es nicht leicht
von der Öffnung 56a (Gitter)
des Netzelementes 56 fällt.
Aus diesem Grund hat das Netzelement ein relativ grobes Gitter mit
einer Maschenweite von ungefähr
2 bis 14, wobei die Öffnung 56a eine
relativ große
Weite (Spalt) d1 aufweist, welcher wenige Millimeter bis zu 10 und
einige Millimeter mehr beträgt.
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Danach
wird, wie es in 3B gezeigt ist, durch den Stoßkörper 54 ein
Schlag verliehen, um den Klumpen aufzubrechen, wodurch es dem Pulver
m oder Partikeln, die kleiner als die Maschenweite sind, erlaubt
ist, durch die Öffnung 56a des
Netzelementes 56 zu fallen. Hier sollte eine Bemerkung
eingefügt
werden, dass in 3A und 3B die
illustrierten Partikel des Pulvers m relativ zu groß gezeichnet
sind. In Wirklichkeit hat jedoch ein Partikel des Pulvers m, das
durch ein Pulver aus einer Legierung von Seltenen Erden bereitgestellt
wird, typischerweise einen Durchmesser von nicht größer als
10 μm, welcher
bei weitem kleiner ist als die Weite d1 (wenige Millimeter bis zu
zehn und einige Millimetern mehr) von Öffnung 56a.
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Wie
es beschrieben wurde, werden gemäß der vorliegenden
Ausführungsform,
ungleich des Standes der Technik, nach welchem der Behälter selbst
vibriert wird, die Stoßkörper 54 gegen
den Pulverbehäter 52 geschlagen,
wie es in 2A und 2B gezeigt
ist. Dies ermöglicht
es, das Pulver m aufzubrechen, das hinsichtlich der Fließfähigkeit
schlecht ist und im Pulverbehälter 52 der
Bildung von Klumpen ausgesetzt ist, und den Hohlraum 28 mit
dem Pulver m im gebrochenen Zustand zu beliefern. Die Verwendung
der Stoßkörper 54 ermöglicht die
Anwendung des Pulverbehälters 52 mit
einer sehr großen
Kraft, die in einer signifikant kurzen Zeit wirkt (sofortige Kraft),
welche das Pulver m überträgt und den
Klumpen von Pulver m effektiv in einen feineren Zustand bricht.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird es unter Verwendung eines relativ groben Netzes mit
einer Maschenweite von ungefähr
2 bis 14 möglich,
das Pulver m gleichförmig
in einer merklich reduzierten Zeit in den Hohlraum 28 einzufüllen.
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Als
nächstes
wird Bezug genommen auf 4. Gemäß der Pulvereintragungsvorrichtung 14 wischt eine
Bodenkante des Pulverbehälters 52 einen
Spitzenteil des eingetragenen Pulvers nachdem das Pulver m in den
Hohlraum 28 befördert
wurde und wenn sich die Eintragungsbox 32 von oberhalb
des Hohlraumes 28 wegbewegt. Dies ermöglicht es, in den Hohlraum 28 auf
exakte Weise eine vorbestimmte Menge an Pulver m einzutragen, die
in einen Presskörper
gepresst werden soll. Um ordnungsgemäß die Menge des Pulvers durch den
Wischvorgang zu adjustieren, ist das Netzelement 56 eng
mit der Oberfläche
der Pressform 20 verbunden, im Bodenbereich des Pulverbehälters 52.
Das Netzelement 56 ist von der Oberfläche der Pressform 20 durch einen
Abstand d2 getrennt, welcher vorzugsweise kleiner als 2 mm, und
noch mehr bevorzugt kleiner als 1 mm ist.
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Wenn
der Spalt d2 zwischen dem Netzelement 56 und der Oberfläche der
Pressform 20 wie beschrieben klein ist, kann nur eine kleine
Menge des Pulvers m aus dem Hohlraum 28 über die
obere Oberfläche
der Pressform 20 geschleudert werden. Daher ist die abzuwischende
zusätzliche
Menge an Pulver klein und ein Klumpen von Pulver, der aus dem Wischvorgang
durch den Pulverbehälter 52 resultiert,
wird im nächsten
Zyklus der Pulvereintragung nicht in den Hohlraum 28 eingetragen.
Weiterhin wird es möglich,
die Menge des Pulvers m zu verringern, die zwischen der Oberfläche der
Pressform 20 und dem Netzelement 56 in einen anderen
Bereich als den Hohlraum 28 fällt, wodurch es vermieden werden
kann, das diese zusätzliche
Menge an Pulver m zum Zeitpunkt des Wischens in den Hohlraum 28 eingetragen
(gedrückt)
wird.
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Weiterhin,
selbst wenn der Hohlraum 28 Ecken- und/oder Kantenbereiche
hat, welche verglichen mit dem zentralen Bereich des Hohlraums schwierig
mit dem Pulver m zu versorgen sind, so ist es möglich, zu verhindern, dass
das Pulver m in den zentralen Bereich geschleudert wird (d.h. zu verhindern,
das eine zusätzliche
Menge an Pulver eingetragen wird), und das Pulver m gleichmäßig in die
Ecken- und/oder Kantenbereiche des Hohlraums 28 bis zu
der Oberfläche
der Pressform 20 einzutragen.
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Wie
es beschrieben wurde, wird es durch die Befestigung des Netzelementes 56 nahe
bei der Oberfläche
der Pressform 20 möglich,
das Pulver m gleichmäßig in den
Hohlraum 28 einzutragen. Es sollte hier bemerkt werden,
dass es bevorzugt ist, falls das Netzelement 56 nahe bei
der Oberfläche
der Pressform 20 vorgesehen ist, wie es oben beschrieben
ist, um zu vermeiden, dass das Netzelement 56 die Oberfläche der Pressform 20 kontaktiert,
dass das Netzelement 56 nicht leicht durchhängt. Aus
diesem Grund ist das Netzelement 56 vorzugsweise aus einem
gerollten Sieb hergestellt, das nicht leicht verzerrt wird.
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5 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Abstand (Spalte) d2
zwischen dem Netzelement 56 und der Oberfläche der
Pressform 20 mit der Inkonsistenz der Dicke des gesinterten
Presskörpers (gesinterter
Körper)
zeigt. Die Inkonsistenz der Dicke wurde wie folgt gemessen: Zunächst wurden
blockähnliche
Presskörper,
die jeweils eine Größe mit einer
Weite von 55 mm, einer Länge
von 45 mm und einer Höhe von
16 mm haben, durch den Pressapparat 10 hergestellt. Die
Presskörper
wurden dann gesintert, und dann wurden Messungen der Dicke an insgesamt
fünf Stellen
durchgeführt,
d.h. vier Stellen in der Nähe
jeweiliger Ecken wie auch einer zentralen Stelle, auf einer oberen
Oberfläche
des gesinterten Körpers.
Die Inkonsistenz der Dicke (Prozent) wurde berechnet, indem die
Differenz zwischen einer maximalen Messung und einer minimalen Messung
der fünf
Messungen durch den Durchschnitt aus den fünf Messungen geteilt wurde.
Für jede Einstellung
des Spaltes d2 wurde die Inkonsistenz der Dicke für dreißig gesinterte
Körper
erhalten, deren Durchschnitt dann auf dem Graphen als die Inkonsistenz
der Dicke (Prozent) bei jedem besonderen Spalt d2 aufgetragen wurde.
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Wie
es ausgehend von dem Diagramm verstanden werden kann, könnte die
Inkonsistenz der Dicke auf nicht größer als 4 % verringert werden,
wenn der Spalt d2 kleiner als 2 mm ist, und Presskörper mit
einer gewünschten
Form, die eine relativ einheitliche Dicke haben, könnten hergestellt
werden. Außerdem
wurde aus der Auftragung gelernt, dass zur verlässlichen Herstellung eines
Presskörpers,
der eine kleine Inkonsistenz der Dicke aufweist, der Spalt d2 auf
nicht größer als
0.5 mm eingestellt werden soll. Es wird möglich, einen sehr genau gesinterten
Körper
mit einer merklich verringerten Inkonsistenz der Dicke herzustellen.
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Wie
es beschrieben wurde, liefern die Stoßkörper 54 in der Pulvereintragungsvorrichtung 14 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
eine impulsartige Kraft, um den Klumpen von Pulver m im Pulverbehälter 52 aufzubrechen,
und es dem Pulver m zu ermöglichen,
durch den Hohlraum 28 durch das relativ grobe Netzelement 56,
das nahe zur Oberfläche
der Pressform 20 bereitgestellt wird, eingeführt zu werden;
wodurch es möglich
wurde, das Pulver m gleichförmig
einzutragen, unabhängig
von der Tiefe oder dem Bereich im Hohlraum 28. Weiterhin
wurde es möglich,
die für
die Pulverversorgung notwendige Zeit merklich zu verringern. Die Pulvereintragungsvorrichtung 14 gemäß der vorliegenden
Erfindung wurde für
den Eintragungsvorgang eines Pulvers aus einer Legierung von Seltenen
Erden angewandt, das aufgrund der Zugabe eines Gleitmittels, das aus
einem später
zu beschreibenden Rohmaterial gemacht wurde, eine schlechte Fließfähigkeit
hatte. Es wurde ermittelt, das es einen signifikanten Effekt hat.
Weiterhin war der Effekt besonders bemerkenswert, wenn die Tiefe
des Hohlraumes 28, in den das Pulver eingetragen wurde,
nicht größer als
30 mm war.
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Nun
wird die Beschreibung einen Arbeitsvorgang des Pressapparates 10 betreffen.
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Ein
inertes Gas wie Stickstoffgas wird in den Pulverbehälter 52 in
der Eintragungsbox 32 geleitet. Unter diesem Zustand ist
der Deckel 50 der Eintragungsbox 32 geöffnet, und
der Roboter 46 beliefert den Pulverbehälter 52 mit einer
vorbestimmten Menge an Pulver m, der in dem Eintragungsbecher 42 gemessen
wurde. Nach der Belieferung mit Pulver m wird der Deckel 50 geschlossen,
um den Zustand aufrecht zu erhalten, dass das Innere des Pulverbehälters 52 mit
dem inerten Gas gefüllt
ist. Die Zuführung
des inerten Gases in den Pulverbehälter 52 ist kontinuierlich,
nicht nur, wenn sich die Eintragungsbox 32 oberhalb des
Hohlraumes 28 bewegt, um zu vermeiden, dass das Pulver
Feuer fängt.
Das inerte Gas kann alternativ Argon- oder Heliumgas sein.
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Unter
den obigen Bedingungen wird die Eintragungsbox 32, die
das Pulver m enthält,
zu einer Stelle oberhalb des Hohlraumes 28 bewegt, und
dann wird die Versorgung mit Pulver durchgeführt. Wie es in den 2A und 2B gezeigt
ist, wird die Versorgung mit Pulver durchgeführt, indem die Luftzylinder 58,
die mit den Stoßkörpern 54 verbunden
sind, angetrieben werden, wodurch eine impulsartige Kraft auf den
Pulverbehälter 52 ausgeübt wird.
Durch Verwendung der Stoßkörper 54 und
dadurch der kontinuierlichen mehrfachen Anwendung der Einwirkung
wird das in dem Pulverbehälter 52 enthaltene
Pulver m durch das Netzelement 56 in den Hohlraum 28 eingeführt.
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Ein
Schlagmuster für
die Stoßkörper kann
auf viele Arten variiert werden. Beispielsweise kann das Muster
so sein, dass der linke Stoßkörper 54 den
Pulverbehälter 52 schlägt, woraufhin
der rechte Stoßkörper 54 den
Pulverbehälter 52 verlässt, und
dann trifft (schlägt)
der rechte Stoßkörper 54 den
Pulverbehälter 52, woraufhin
der linke Stoßkörper 54 den
Pulverbehälter 52 verlässt. Zusammen
mit der schlagenden Aktion ist es bevorzugt, dass der Pulverbehälter 52 sich
auf der Pressform 20 hin- und herbewegen kann, so dass
der Pulverbehälter 52 selbst
auf feine Weise vibriert wird. Indem die Stoßkörper 54 so bereit
gestellt werden, dass sie sich einander gegenüber befinden, auf der linken
und rechten Seite, wird es möglich,
das Pulver m mit einem angemessenen Schlagmuster in den Hohlraum 28 zu
befördern,
was es dem Pulver m ermöglicht,
auf leichte Weise gleichmäßig in den
Hohlraum 28 einzutreten.
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Bezug
genommen wird auf 6. Da nun das Pulver m eingetragen
wurde, beginnen sich die oberen Stempel 24 zu erniedrigen,
und die Spule 29 erzeugt für die Ausrichtung ein Magnetfeld,
welches auf das Pulver m in den Hohlräumen 28 angewandt
wird. Die oberen Stempel 24 und die unteren Stempel 22 pressen
das Pulver m in den Hohlräumen 28,
wodurch in den Hohlräumen 28 Presskörper 66 gebildet
werden. Danach werden die oberen Stempel 24 angehoben und
die niederen Stempel 22 werden angehoben, um die Presskörper 66 aus
der Pressform 20 zu drücken
(zu nehmen). 6 zeigt den Zustand, in welchem
die niederen Stempe 22 die Presskörper 66 vollständig oberhalb
der Pressform 20 gehalten haben.
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Nachdem
der Pressvorgang vervollständigt
ist, werden die Presskörper 66,
welche durch die niederen Stempel 22 angehoben wurden,
mit einem nicht dargestellten Transportroboter auf eine Sinterplatte 68 (Dicke: 0.5
mm bis 3 mm) platziert. Die Platte 68 ist z.B. aus Molybdän-Material
hergestellt. Die Presskörper 66 werden zusammen
mit der Platte 68 auf der Fördereinrichtung 70 in
einen Sinterbehälter 72 transportiert,
welcher in einem Raum platziert ist, der mit einer Atmosphäre aus inertem
Gas wie z.B. einer Atmosphäre
aus Stickstoff gefüllt
ist. Der Sinterbehälter 72 ist
vorzugsweise aus einer Molybdänplatte
hergestellt (Dicke: ungefähr
1 mm bis 3 mm).
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Der
Sinterbehälter 72 ist
mit einer Vielzahl von Molybdänstäben (unterstützenden
Stäben) 74 ausgestattet,
die sich horizontal erstrecken. Die Stäbe 74 stützen die
Platte 68, auf der die Presskörper 66 platziert sind,
im allgemeinen horizontal im Sinterbehälter 72.
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Die
Verwendung des Sinterbehälters 72,
wie sie oben beschrieben ist, ermöglicht es, dass eine Vielzahl
von Presskörpern 66 effizient
im Sinterofen gesintert werden, wobei vermieden wird, dass die Presskörper 66 innerhalb
des Ofens während
des Sinters exponiert werden, wodurch es möglich wird, solche Probleme
wie die Oxidation der Presskörper 66 zu
verhindern.
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Im
folgenden wird die Beschreibung ein Verfahren zur Herstellung eines
R-T-(M)-B-Seltene Erden-Magneten unter Verwendung der Pulvereintragungsvorrichtung 14 betreffen.
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Um
einen R-T-(M)-B-Magneten herzustellen, wird zuerst unter Benutzung
eines „strip
cast"-Verfahrens eine R-Fe-B-Legierung
hergestellt, welches ein bekanntes Verfahren für die Herstellung einer Legierung
mittels eines raschen Abschreckungsprozesses ist (Abschreckgeschwindigkeit:
nicht langsamer als 102 °C/s und nicht schneller als
104 °C/s).
Das „strip
cast" Verfahren
ist beispielsweise im U.S.-Patent Nr. 5,383,978 beschrieben. Insbesondere
wird eine Legierung, die eine Zusammensetzung hat, die 26 Gewichtsprozent
Nd, 5.0 Gewichtsprozent Dy, 1.0 Gewichtsprozent B, 0.2 Gewichtsprozent
Al, 0.9 Gewichtsprozent Co, 0.2 Gewichtsprozent Cu, mit Fe als dem
Rest an Zutaten und nicht vermeidbaren Verunreinigungen umfasst,
durch ein Hochfrequenzschmelzverfahren mit hoher Frequenz in eine
Schmelze überführt. Die
Schmelze wird bei 1350°C
gehalten und dann auf eine einzelne Rolle abgeschreckt, wobei es
eine schuppige Legierung mit einer Dicke von 0.3 mm ergibt. Die
Kühlbedingungen
zu dieser Zeit beinhalten eine periphere Rollengeschwindigkeit von
ungefähr
1 m/s, eine Kühlrate
von 500°C/s
und eine Unterkühlung
von z.B. 200°C.
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Die
erhaltenen Legierungsschuppen werden durch Wasserstoffokklusionsmahlen
(„hydrogen
occlusion milling")
grob pulverisiert und dann weiter in einer Stickstoffatmosphäre mittels
einer Jet-Mühle
zu einem feinen Legierungspulver gemahlen, das einen durchschnittlichen
Partikeldurchmesser von ungefähr
3.5 μm aufweist.
Es ist bevorzugt, dass die Menge an Sauerstoff in der Stickstoffatmosphäre auf einem
niedrigen Level gehalten wird, beispielsweise bei ungefähr 10000
ppm. Eine solche Jet-Mühle,
wie die obige, ist in der japanischen Patentveröffentlichung (einer für Einspruchszwecke
geprüften
Anmeldung) Nr. 6-6728 offenbart. Vorzugsweise sollte die Konzentration
an oxidierendem Gas (wie z.B. Sauerstoff und Feuchtigkeit), die
in der Atmosphäre
während
des feinen Mahlens enthalten ist, kontrolliert werden, wobei der
Gehalt an Sauerstoff (Gewicht) in dem fein gemahlenen Legierungspulver
so kontrolliert ist, dass er nicht größer als 6000 ppm ist. Wenn
der Gehalt an Sauerstoff in dem Pulver aus einer Legierung aus Seltenen
Erden exzessiv ist, mehr als 6000 ppm, enthält der Magnet nichtmagnetisches
Oxid mit einer hohen Rate, welche die magnetische Charakteristik
des resultierenden gesinterten Magneten beeinträchtigt.
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Als
nächstes
wird ein Gleitmittel hinzugefügt
und mit dem Pulver aus einer Legierung aus Seltenen Erden mit einer
Rate von 0.3 Gewichtsprozent gemischt, z.B. in einem Schüttelmixer,
so dass die Partikeloberflächen
des Legierungspulvers mit dem Gleitmittel beschichtet werden. Vorzugsweise
ist das Gleitmittel ein Fettsäureester,
der mit einem Benzinlösungsmittel
verdünnt
ist. Nach der vorliegenden Ausführungsform
können
in geeigneter Weise Capronsäuremethylester
als Fettsäureester
verwendet werden und Isoparaffin kann als Benzinlösungsmittel
verwendet werden. Das Gewichtsverhältnis von Capronsäuremethylester
zu Isoparaffin beträgt
z.B. 1:9.
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Die
Art des Gleitmittels ist nicht auf die oben erwähnten beschränkt. Beispielsweise
sind neben Capronsäuremethylester
verwendbare Fettsäureester
Caprinsäuremethylester,
Laurylsäuremethylester
und Laurinsäuremethylester.
Als Lösungsmittel
ist stellvertretend Isoparaffin genannt, aber viele andere können aus den
Benzinlösungsmitteln
ausgewählt
werden, wie auch Naphthen und andere Lösungsmittel. Das Lösungsmittel
kann zu einem beliebigen Zeitpunkt hinzugefügt werden, d.h. vor, während oder
nach dem feinen Mahlen. Weiterhin kann ein festes (trockenes) Gleitmittel
wie z.B. Zinkstearat zusammen mit dem flüssigen Gleitmittel verwendet
werden.
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Als
nächstes
wird der Pressapparat 10 verwendet, um aus dem oben beschriebenen
Legierungspulver Presskörper
zu bilden.
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Als
erstes wird das Pulver aus der Legierung aus Seltenen Erden in die
Eintragungsbox 32 der Pulvereintragungsvorrichtung 14 eingetragen
und dann wird das Legierungspulver von der Eintragungsbox 32 in die
in der Pressform 20 des Pressapparates gebildeten Hohlräume 28 geliefert.
Indem die Pulvereintragungsvorrichtung 14 verwendet wird,
kann das Pulver gleichmäßig, ohne
das eine Brücke
gebildet wird, in die Hohlräume 28 eingetragen
werden. Als nächsten
wird das Pulver aus einer Legierung von Seltenen Erden in den Hohlräumen 28 innerhalb
eines magnetischen Feldes in Presskörper mit einer vorbestimmten
Form gepresst (Pressbildung). Die Presskörper sind so gemacht, dass
sie eine Dichte von z.B. 4.3 g/cm3 haben.
Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
trägt die
Pulvereintragungsvorrichtung 14 eine vorbestimmte Menge
des Pulvers aus einer Legierung von Seltenen Erden gleichmäßig in jeden der
Hohlräume 28.
Daher werden durch Pressen des auf diese Weise eingetragenen Pulvers
aus einer Legierung aus Seltenen Erden Presskörper gebildet, welche eine
einheitliche Dichte aufweisen. Weiterhin kann die Rissbildung in
dem Presskörper
während des
Pressvorgangs vermieden werden, weil die Pulvereintragungsvorrichtung 14 einheitlich
gleichzeitig eine Vielzahl von Hohlräumen füllen kann. Dadurch können die
Ausbeuten verbessert werden.
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Insbesondere
kann das inkonsistente Eintragen des Pulvers aus einer Legierung
aus Seltenen Erden in den Hohlraum die Bildung von Brücken durch
das Pulver aus einer Legierung aus Seltenen Erden ermöglichen,
wenn die Tiefe des Hohlraumes nicht größer als 30 mm ist, und die
Inkonsistenz der Dichte im resultierenden Presskörper erhöhen. Die Pulvereintragungsvorrichtung 14 kann
das Pulver gleichmäßig eintragen, selbst
wenn die Hohlräume
nicht von solch geringer Tiefe sind.
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Danach
werden, wie es in 6 gezeigt wird, die auf der
Sinterplatte 68 platzierten Presskörper in einen Sinterbehälter 72 eingeschlossen,
zu einem Sinterapparat transportiert und dann in einer Preparationskammer
am Eingang des Sinterapparates platziert. Die Preparationskammer
wird dann versiegelt und die Atmosphäre innerhalb der Preparationskammer
wird teilweise bis auf ungefähr
2 Pa evakuiert, um Oxidation zu verhindern. Als nächstes wird
der Sinterbehälter 72 in
eine Entwachsungskammer transportiert, wo ein Entwachsungsprozess
durchgeführt
wird (Temperatur: 250°C–600°C), atmosphärischer
Druck: 2 Pa, Zeit: 3 Stunden bis 6 Stunden). Das Entwachsungsverfahren
erlaubt es dem Gleitmittel (Wachs), das die Partikeloberflächen des
magnetischen Pulvers beschichtet, vor dem Sinterprozess zu verdampfen.
Um die Ausrichtung des magnetischen Pulvers zum Zeitpunkt des Pressvorgangs
zu verbessern, wird das Gleitmittel vor dem Pressvorgang mit dem
magnetischen Pulver gemischt und liegt zwischen den Partikeln des
magnetischen Pulvers vor. Während
des Entwachsungsprozesses werden verschiedene Gase wie z.B. organische
Gase, Dampf und so weiter von den Presskörpern abgegeben. Daher ist
es bevorzugt, dass ein Getter, welcher diese Gase absorbieren kann,
im voraus in den Sinterbehälter 72 platziert
wird.
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Nach
der Vervollständigung
des Entwachsungsprozesses wird der Sinterbehälter 72 in die Sinterkammer
transportiert, wo die Presskörper
in einer Atmosphäre
aus Argon bei einer Temperatur von 1000°C bis 1100°C während ungefähr 2 Stunden bis 5 Stunden
einen Sinterprozess durchmachen. Während dieses Prozesses werden
die Presskörper
unter Schrumpfung zu gesinterten Körpern gesintert.
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Während des
obigen Prozesses ist die Inkonsistenz der Schrumpfung der Presskörper in
magnetisch anisotropen Richtungen vorteilhaft klein, weil die Presskörper gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
eine gleichförmige
Dichte haben. Daher können
die gesinterten Körper
in einer verringerten Arbeitszeit in eine vorbestimmte Größe fertig
gestellt werden, wodurch es möglich
ist, die Produktivität
zu erhöhen.
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Danach
wird der Sinterbehälter 72 in
eine Kühlkammer
transportiert und auf eine Raumtemperatur gekühlt. Die auf diese Weise gekühlten gesinterten
Körper
werden dann in einen Alterungsofen platziert, um sich einem bekannten
Alterungsprozess zu unterziehen. Der Alterungsprozess wird unter
solchen Bedingungen durchgeführt
wie innerhalb einer Argonatmosphäre
von ungefähr
2 Pa bei einer Temperatur von 400°C
bis 600°C
für 3 Stunden
bis 7 Stunden. Die gesinterten Körper
können
vor dem Alterungsprozess aus dem Sinterbehälter 72 genommen und
auf einen rostfreien Stahlmaschenbehälter getan werden.
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Die
gesinterten Körper
des Seltenen Erden Magneten, der auf diese Weise hergestellt wurde,
um eine gewünschte
magnetische Charakteristik zu haben, werden dann in die gewünschte Form
geschnitten und poliert. Da die gesinterten Körper eine vorteilhafte Inkonsistenz
von kleiner Größe haben,
kann die Arbeitszeit für dene
Gestaltungsvorgang verringert werden. Danach untergehen die gestalteten
Magneten eine Oberflächenbehandlung,
um die Witterungsbeständigkeit
wie notwendig zu verbessern, einschließlich der Bildung einer schützenden
Beschichtung mit einem solchen Material wie Ni und Sn, um als Endprodukte
Magneten aus Seltenen Erden zu sein.
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Es
sollte angemerkt werden, dass der Magnet aus Seltenen Erden, der
durch das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt wurde, nicht auf den Magneten mit der oben
beschriebenen Zusammensetzung beschränkt ist. Beispielsweise kann
das Seltenerdelement R durch ein Rohmaterial bereitgestellt werden,
dass mindestens eines der folgenden Elemente umfasst: Y, La, Ca,
Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm und Lu. Jedoch ist es bevorzugt,
um ein befriedigendes Level der Magnetisierung zu erreichen, dass
zumindest 50 Atomprozent des Seltenerdelementes R von Pr oder Nd
bereitgestellt wird, oder einer Kombination von beiden.
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Das Übergangsmetallelement
T, das Fe und Co beinhalten kann, kann nur Fe beinhalten. Jedoch
erhöht
die Zugabe von Co die Curie-Temperatur und verbessert die Hitzebeständigkeit.
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Vorzugsweise
sollten mindesten 50 Atomprozent des Übergangsmetallelementes T von
Fe bereitgestellt werden, da eine Rate an Fe von weniger als 50
Atomprozent die Sättigungsmagnetisierung
von Verbundwerkstoffen vom Nd2Fe14B-Typ herabsetzt.
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Die
Zugabe von B ist unverzichtbar, um eine stabile Kristallisation
der tetragonalen Verbundstoffe aus Nd2Fe14B-Typ zu erlauben. Eine Menge von B kleiner
als 4 Atomprozent erlaubt die Kristallisation der R2T17-Phase, welche die Koerzitivkraft verringert,
was in einer exzessiven Deformation eines erwünschten rechteckigen Musters
in der Entmagnetisierungskurve resultiert. Aus diesem Grund ist
es erwünscht,
dass B mit einer Rate von nicht kleiner als 4 Atomprozent zugegeben
werden sollte.
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Andere
Elemente können
dotiert werden, um die magnetische Anisotropie des Pulvers weiter
zu erhöhen.
Zumindest eines aus der folgenden Gruppe von Elementen, Al, Ti,
Cu, V, Cr, Ni, Ga, Zr, Nb, Mo, In, Sn, Hf, Ta, W kann vorzugsweise
als das Dopingelement verwendet werden. Das Dopingelement M ist
für den
Erhalt eines magnetisch isotropen Pulvers nicht notwendig, aber
die Zugabe von Al, Cu, Ga und so weiter kann die intrinsische Koerzitivkraft
erhöhen.
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Als
nächstes
wird Bezug genommen auf 7, und die Beschreibung wird
den Pulverbehälter 76 betreffen,
der gemäß einer
anderen Ausführungsform
in einer Pulvereintragungsvorrichtung 14a verwendet wird. Eine
Vielzahl von Teilungsplatten 78 ist innerhalb des Pulverbehälters 76 vorgesehen.
Mit einer solchen Einrichtung wie den Teilungsplatten 78 kann,
wenn der Stoßkörper 54 eine
Seitenwand des Pulverbehälters 76 schlägt, die
impulsive Kraft dispersiv auf das Pulver m, das durch die Teilungsplatten 78 im
Pulverbehälter 76 geteilt
wird, übertragen
werden, wodurch es möglich
ist, das Pulver m effizienter einzutragen. Mit einer solchen Anordnung
kann die für
die Eintragung des Pulvers in den Hohlraum 28 notwendige
Zeit merklich verringert werden. Vertikale Positionen (entlang der
Höhe des
Pulverbehälters 76)
der Teilungsplatten 78 sind einstellbar. Durch Einstellung
der Position der Teilungsplatten 78 in Übereinstimmung mit dem Volumen
m des Pulvers, das in dem Pulverbehälter 76 gehalten wird,
kann die Kraft angemessen auf die gesamte Masse des Pulvers verteilt
werden.
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Das
Netzelement, das im Bodenbereich des Pulverbehälters bereitgestellt ist, kann
variiert werden. 8A und 8B zeigen
solche Variationen als ein Netzelement 80 und ein Netzelement 82.
Wie es in 8A gezeigt ist, beinhaltet das
Netzelement 80 zwei Arten von Netzelementen 80a und 80b,
welche voneinander unterschiedliche Grobheiten der Gitter aufweisen.
Auf ähnliche
Weise, wie es in 8B gezeigt ist, beinhaltet das
Netzelement 82 zwei Arten von Netzanordnungen 82a und 82b,
die jeweils voneinander unterschiedliche Grobheiten im Gitter haben.
Durch die Änderung
der Grobheit des Gitters wie oben, in Übereinstimmung mit den Positionen
in dem Netzelement, wird es möglich,
je nach Bereich die in die Hohlräume 28 zu
füllende
Menge an Pulver m zu kontrollieren.
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Wie
es weiter oben beschrieben wurde, können manchmal Ecken- und/oder
Kantenbereiche des Hohlraums 28 kleinere Mengen an Versorgung
mit Pulver erhalten als ein zentraler Bereich des Hohlraums 28.
In einem solchen Fall ist ein vorteilhaft, um den vollständigen Hohlraum 28 gleichförmig mit
dem Pulver zu versorgen, eine Anordnung zu wählen, um eine größere Menge
des Pulvers m in die Ecken- und/oder Kantenbereiche des Hohlraums 28 zu
liefern.
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Aus
diesem Grund sind gemäß den Netzelementen 80 und 82 in
den 8A und 8B Teile
entsprechend den Kantenregionen des Hohlraumes 28 jeweils
mit gröberen
Netzanordnungen 80b und 82b vorgesehen, wohingegen
die Teile entsprechend dem zentralen Bereich mit feineren Netzanordnungen 80a und 82a ausgestattet
sind. Mit einer solchen Anordnung wird es möglich, die Kantenbereiche des
Hohlraums 28 mit einer größeren Menge an Pulver m zu
befüllen
als den zentralen Bereich.
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Weiterhin
ist gemäß dem in
der 8B gezeigten Netzelement 82 die feinere
Netzanordnung 82a in einem, bezogen auf die Bewegungsrichtung,
hinteren Teil (angezeigt durch einen Pfeil A in der Figur) des Netzelementes 82 während des
Wischvorgangs, welcher nach der Eintragung des Pulvers vorgesehen
ist, bereitgestellt. Der Bereich unterhalb der feineren Netzanordnung 82a erhält weniger
Versorgung mit dem Pulver m. Dies liegt daran, dass das auf der
Pressform 20 zerstreute Pulver m während der Wischvorgang in den
Kantenbereich des Hohlraums 28 (der Bereich, welcher der
feineren Netzanordnung entspricht) gewischt werden kann, so dass
die Menge der Versorgung für
den Bereich im voraus reduziert ist. Eine solche Anordnung erlaubt
es, dass der gesamte Hohlraum 28 eine gleichförmige Eintragung
mit einer angemessenen Menge an Pulver m nach der Vervollständigung
des Wischens hat.
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Die
Tabelle 1 zeigt ein Resultat eines Experiments, das mit den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung und einem Vergleichsbeispiel durchgeführt wurde.
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In
der Ausführungsform
1 wurde die in 2 gezeigte Pulvereintragungsvorrichtung 14 verwendet,
um in die Hohlräume 28 das
Pulver mit einer Legierung aus Seltenen Erden einzutragen, und dann
wurde ein Pressvorgang durchgeführt,
um Presskörper
zu bilden. In der Ausführungsform
2 wurde die in 7 gezeigte Pulvereintragungsvorrichtung 14a verwendet,
um Presskörper
zu bilden. Im Vergleich 1 wurden unter Verwendung einer Pulvereintragungsvorrichtung
vom Schüttelgerät-Typ, der
in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 2000-248301
offenbart ist, Presskörper
gebildet.
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Jeder
der wie oben gebildeten Presskörper
wurde gesintert und Messungen wurden gemacht, um Inkonsistenzen
in der Dicke und Inkonsistenzen im Gewicht des gesinterten Körpers zu
sehen. Die Inkonsistenz der Dicke wurde wie folgt berechnet: Zuerst
wurde für
jeden der gesinterten Körper
an neun Stellen die Dicke gemessen. Dann wurde ein Unterschied zwischen
einer maximalen Messung und einer minimalen Messung von neun Messungen
erhalten und die Differenz wurde durch den Durchschnitt der neun
Dickenmessungen geteilt, um die Inkonsistenz der Dicke zu erhalten.
Es sei angemerkt, dass der in der Tabelle 1 angegebene Wert für die Inkonsistenz
der Dicke ein Durchschnitt für
die Werte der Inkonsistenz der Dicke ist (Prozent), der für 200 gesinterte
Körper
erhalten wurde. Die Inkonsistenz des Gewichts wurde berechnet, indem
zuerst ein Unterschied zwischen einem maximalen Gewicht und einem
minimalen Gewicht der 200 gesinterten Körper erhalten wurde, und dann
die Differenz durch ein durchschnittliches Gewicht der 200 gesinterten
Körper
geteilt wurde. Die Eintragungszeit ist die Dauer der Zeit, die für die Eintragung
einer bestimmten Menge des Pulvers in die Hohlräume benötigt wird.
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-
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Aus
der obigen Tabelle 1 geht deutlich hervor, dass die Pulvereintragungsvorrichtungen 14 und 14a (Ausführungsformen
1 und 2), die in den 2 und 7 gezeigt
sind, jeweils schneller eintragen können und die dimensionale Inkonsistenz
wie auch die Inkonsistenz des Gewichts des gesinterten Körpers verringern können.
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Als
nächstes
wird Bezug genommen auf die 9A und 9B,
die einen wesentlichen Teil des Pulvereintragungsgerätes 14b gemäß einer
anderen Ausführungsform
zeigen. Die Pulvereintragungsvorrichtung 14b umfasst einen
Vibrationsmechanismus 84, der mit einem oberen Teil des
Pulverbehälters 52 verbunden ist.
Der Vibrationsmechanismus 84 ist mit einem Zylinder 86 wie
z.B. einem Luftzylinder verbunden. Weiterhin ist ein Paar von Stoßkörpern 88 an
dem einschließenden
Element 48 befestigt, um einen niederen Teil des Pulverbehälters 52 zu
schlagen. Jeder der Stoßkörper 88 hat
eine Spitze 90, die beispielsweise aus einem harten Harz
gemacht ist, so dass das Schlagen mit dem Pulverbehälter 52 keinen
Funken erzeugt. Andere Anordnungen, einschließlich der Maschengröße des Netzelementes 56,
dem Abstand zwischen der Oberfläche der
Pressform 20 und dem Netzelement 56, sind die
gleichen wie in der Pulvereintragungsvorrichtung 14, der in
den 2A und 2B gezeigt
ist.
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Gemäß der Pulvereintragungsvorrichtung 14b treibt
der Zylinder 86 den Vibrationsmechanismus 84 an,
und der Vibrationsmechanismus 84 vibriert den oberen Teil
des Pulverbehälters 52,
wodurch die Stoßkörper 88 gegen
den unteren Teil des Pulverbehälters 52 geschlagen
werden. Der Pulverbehälter 52 wird
beispielsweise mit einer Hublänge
von 1 mm bis 15 mm bewegt.
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Gemäß der Pulvereintragungsvorrichtung 14b ist
der Vibrationsmechanismus 84 an einer oberen Position angeordnet,
wohingegen die Stoßkörper 88 an
einer niedrigeren Stelle angeordnet sind. Durch eine solche Trennung
können
die Stoßkörper 88 näher zur
Oberfläche
der Pressform 20 angeordnet werden, wodurch es möglich wird,
die einwirkende Kraft gleichmäßiger auf
die Öffnung 56a des
Pulverbehälters 52,
der das Pulver m enthält,
anzuwenden. Daher kann das Pulver m gleichmäßiger und stabil in den Hohlraum 28 eingetragen
werden.
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Weiterhin
wird es möglich,
wenn das Pulver m durch ein sehr feines Pulver bereitgestellt wird,
beispielsweise mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser
von nicht mehr als 10 μm,
das Wirbeln des Pulvers in einer Eintragungsbox 32b aus
dem Pulverbehälter 52 zu
verringern, wodurch es möglich
wird, zu verhindern, dass das Pulver m durch gleitende Teile beispielsweise
zwischen der einschließenden
Einheit 48 und dem Luftzylinder 86 gefangen wird.
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Weiterhin
kann dass durch die Verwendung der Pulvereintragungsvorrichtung 14b in
den Hohlraum 28 eingetragene Pulver m auf dieselbe Weise
gepresst werden wie in der Ausführungsform,
die in 1 gezeigt ist, und dann zu einem gesinterten Magneten
gesintert werden. Auf diese Weise kann ein gesinterter Magnet erhalten
werden, der eine kleine Inkonsistenz in der Größe und im Gewicht hat.
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Die
Pulvereintragungsvorrichtung 14b zeigt im allgemeinen die
gleichen Effekte wie sie von der Ausführungsform 2, die in der oberen
Tabelle 1 gezeigt ist, geboten wird.
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Als
nächstes
wird Bezug genommen auf die 10 bis 14,
und die Beschreibung wird einen Pressapparat 100 gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung betreffen.
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Der
Pulverpressapparat 100 umfasst einen pressenden Teil 112 und
einen Pulver eintragenden Teil 114.
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Der
pressende Teil 112 beinhaltet ein Pressformnset 116 und
ein Pressformnwerkzeug 118. Das Pressformnwerkzeug 118 beinhaltet
eine Pressform 120, einen niederen Stempel 122 und
einen oberen Stempel 124. Die Pressform 120 hat
einen Sättigungsmagnetismus
von beispielsweise nicht weniger als 0.05 T und nicht mehr als 1.2
T. Die Pressform 120 ist in das Pressformset 116 eingepasst.
Der niedere Stempel 122 ist so angeordnet, dass er von
unten in das Pressformloch 126 eingeführt wird. Das Pressformloch 126 ist
ein Durchgangsloch, dass vertikal durch die Pressform 120 läuft. Ein
oberes Ende der Oberfläche
des niederen Stempels 122 und eine innere umfängliche
Oberfläche
des Pressformloches 126 bilden einen Hohlraum 128 von
variablem Volumen. Mit dieser Anordnung ist der obere Stempel 124 in
den Hohlraum 128 eingeführt,
um das in den Hohlraum 128 eingeführte Pulver m zu einem Presskörper zu
pressen.
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Die
Pulvereintragungsvorrichtung 114 beinhaltet eine Basisplatte 130,
die auf angrenzende Weise auf dem Pressformset 116 angeordnet
ist. Auf der Basisplatte 130 wird eine Eintragungsbox 132 angeordnet.
Die Eintragungsbox 132 wird durch einen zylindrischen Stab 136 eines
Zylinders 134 bewegt, der beispielsweise hydraulisch oder
pneumatisch (oder durch einen elektrischen Servomotor) in einem
durch Hin- und Herbewegung gekennzeichneten Muster zwischen einer
vorbestimmten Position auf der Pressform 120 und einer Stand-by-Stellung betrieben
wird. In der Nähe
der Stand-by-Stellung der Eintragungsbox 132 ist ein wiederauffüllender
Apparat 138 für
die Wiederauffüllung
der Eintragungsbox 132 mit dem Pulver m bereitgestellt.
Der wieder auffüllende
Apparat 138 beinhaltet eine Waage 140, einen Eintragungsbecher 142,
einen vibrierenden Trog 144 und einen Roboter 146.
Der Vorgang des wieder auffüllenden
Apparates 138 ist der gleiche wie der des wieder auffüllenden
Apparates 38, der früher
beschrieben wurde, und daher wird die Beschreibung nicht wiederholt.
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Wie
es in der 11 und der 12 gezeigt
ist, ist innerhalb der Eintragungsbox 132 ein Schüttelgerät 148 (das
auch Agitator genannt werden kann) vorgesehen. Das Schüttelgerät 148 beinhaltet
eine Vielzahl von Stabelementen 150, die parallel zu einer
oberen Oberfläche
der Pressform 120 und zu einer oberen Oberfläche der
Basisplatte 130 angeordnet sind, und eine Vielzahl von
im allgemeinen U-förmigen
unterstützenden Einheiten 152.
Jedes der Stabelemente 150 ist beispielsweise aus einem
Stabmaterial hergestellt, dass einen kreisförmigen Ausschnitt von einem
Durchmesser hat, der nicht kleiner als 3 mm und nicht größer als
10 mm ist. Das Stabmaterial kann ein quadratischer Stab sein. Die
Stabelemente 150 und die unterstützenden Elemente 152 sind
beispielsweise jeweils aus rostfreiem Stahl (SUS 304) hergestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung
werden drei Stabelemente 150 und drei unterstützende Elemente 152 verwendet.
Die beiden Endpositionen jedes der Stabelemente 150 sind
mit einem der unterstützende
Elemente 152 verbunden, so dass drei Sets von im allgemeinen
rechtwinkligen rahmenartigen Strukturen bereitgestellt werden. Zwei
unterstützende
Stäbe 158 erstrecken
sich parallel zueinander, durchdringen zwei Seitenwände 154, 156,
welche die Wände
quer zu den Bewegungsrichtungen der Eintragungsbox 132 sind.
Das obere Teil von jeder der unterstützenden Einheiten 152 ist
mit den zwei unterstützenden
Stäben 158 verbunden,
wobei die unterstützenden Einheiten 152 und
die Stabelemente 150 befestigt werden. Jeder unterstützende Stab 158 hat
zwei Enden, die durch Schrauben mit den verbindenden Elementen 160, 162,
die beispielsweise durch streifenartige Stücke bereitgestellt sind, verbunden
sind, und ist miteinander verbunden. Die Seitenwand 156 hat
eine äußere Oberfläche, die
mit einer befestigenden Hardware 164 ausgestattet ist,
an der ein Luftzylinder 166 befestigt ist. Der Luftzylinder 166 hat
einen zylindrischen Schaft 168, der mit dem verbindenden
Element 162 verbunden ist. Mit dieser Struktur hat der
Luftzylinder 166 zwei Enden, die durch ein Luftversorgungsrohr 170 jeweils
mit Luft versorgt werden. Dies bewirkt, dass sich der zylindrische
Schaft 168 hin- und herbewegt, wodurch das Schüttelgerät 148 hin-
und herbewegt wird. Die Rate der Hin- und Herbewegung wird in Übereinstimmung
mit dem einzutragenden Volumen des Pulvers bestimmt.
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Weiterhin
ist in einem zentralen oberen Bereich der Seitenwand 156 der
Eintragungsbox 132 für
die Zufuhr von inertem Gas wie zum Beispiel Stickstoffgas in die
Eintragungsbox 132 ein Gasversorgungsrohr 172 bereitgestellt.
Das inerte Gas wie z.B. Stickstoffgas wird bei einem höheren Druck
als dem normalen atmosphärischen
Druck in die Eintragungsbox 132 geführt, um das Innere der Eintragungsbox 132 mit
dem inerten Gas gefüllt
zu lassen. Aufgrund dieser Anordnung entsteht kein Feuer, selbst
wenn zwischen der Eintragungsbox 132 und dem Pulver durch
die Hin- und Herbewegung des Schüttelgerätes 148 Reibung
erzeugt wird. Auf gleiche Weise wird die Eintragungsbox 132 bewegt,
wobei das Pulver gefangen ist zwischen der Bodenoberfläche der
Eintragungsbox 132 und der Basisplatte 130, aber
die Reibung bei dieser Bewegung führt ebenfalls nicht zur Entzündung.
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Weiterhin
wird der ein Pulver enthaltende Teil 174 der Eintragungsbox 132 durch
den Deckel 176 luftdicht gehalten. Wenn das Pulver m nachgefüllt wird,
muss der Deckel 176 zum Zylinder 166 hinbewegt
werden (in einer nach rechts gerichteten Richtung wie in 13),
um eine obere Oberfläche
des das Pulver enthaltenden Bereiches 174 zu öffnen. Zu
diesem Zweck ist auf einer Seitenwand 180 ein Luftzylinder 178 vorgesehen, der
den Deckel 176 öffnet.
Der Deckel 176 und der Luftzylinder 178 sind miteinander
mit einer Hardware 182 verbunden und durch Schrauben miteinander
verbunden. Um dafür
zu sorgen, dass das Innere der Eintragungsbox 132 mit inertem
Gas gefüllt
ist, ist der Deckel 176 angeordnet, um den das Pulver enthaltenden
Bereich 174 der Eintragungsbox 132 zu normalen
Zeiten zu bedecken, und wird zum Zylinder 166 hin nur dann bewegt,
wenn das Pulver ergänzt
wird. Der Seitenwand 180 der Eintragungsbox 132 steht
eine Seitenwand 184 gegenüber, welche mit Führungselementen
ausgestattet ist (nicht dargestellt), so dass der Deckel 176 sich glatt
während
des Öffnungs-Schließungsvorgangs
durch den Luftzylinder 178 bewegen kann. Bei dieser Anordnung
werden die beiden Enden des Luftzylinders 178 jeweils durch
ein Luftversorgungsrohr 186 mit Luft versorgt. Die Luft
treibt den Schaft des Zylinders (nicht dargestellt) an, wodurch
der Deckel 176 geöffnet
und geschlossen wird.
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Die
Eintragungsbox 132 hat eine Bodenoberfläche, die mit einem Plattenelement 188 ausgestattet
ist. Das Plattenelement 188, das beispielsweise aus einem
Fluorharz hergestellt ist, hat eine Dicke von 5 mm und wird durch
Schrauben befestigt. Die Eintragungsbox 132 gleitet über das
Plattenelement 188 auf die Basisplatte 130, wodurch
das Pulver m davon abgehalten wird, zwischen der Eintragungsbox 132 und
der Basisplatte 130 gefangen zu werden.
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Zusätzlich werden,
wie es in 14 gezeigt ist, eine Vielzahl
von langgestreckten, geradlinigen Elementen 192 bei einer Öffnung 190 der
Eintragungsbox 132 angeordnet, parallel mit einer Richtung
der Bewegung der Eintragungsbox 132. Die Öffnung 190 ist
größer als
eine obere Öffnung
des Hohlraums 128. Die langgestreckten, geradlinigen Elemente 192 sind
aus einem nichtmagnetischen Metalldraht hergestellt, der einen Durchmesser
von ungefähr
0.15 mm hat. Die langgestreckten, geradlinigen Elemente 192 sind
in einem Abstand von nicht weniger als 2 mm und nicht mehr als 4
mm angeordnet. Die Stabelemente 150 sind von den langgestreckten,
geradlinigen Elementen 192 durch einen Abstand von nicht
kleiner als 0.5 mm und nicht größer als
10 mm getrennt. Der Durchmesser der langgestreckten, geradlinigen
Elemente 192 und der Abstand zwischen den Stabelementen 150 und
den langgestreckten, geradlinigen Elementen 192 sind in Übereinstimmung
mit der Größe des Hohlraumes 128 eingestellt.
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Weiterhin
wird als Ausrichtungsmittel ein Paar von ein magnetisches Feld erzeugenden
Spulen 194 bereitgestellt, um das Pressformset 116 andwich-artig
zu umgeben. Im Zentrum jeder Spule 194 ist ein Kern 195 bereitgestellt,
der beispielsweise aus Permendur hergestellt ist. Durch die Energiebeladung
der das magnetische Feld erzeugenden Spulen 194 wird ein
ausrichtendes magnetisches Feld mit einer Stärke von beispielsweise 1.2
T auf das Pulver m im Hohlraum 128 angewandt, in einer
durch den Pfeil B angegebenen Richtung, und das Pulver m wird ausgerichtet.
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Die
Beschreibung wird nun einen Betrieb des Pressapparates 100 betreffen.
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Ein
inertes Gas wie z.B. Stickstoff wird durch das Gaszuführungsrohr 172 in
das Innere des das Pulver enthaltenden Bereiches 174 der
Eintragungsbox 132 geführt.
In diesem Zustand wird der Deckel 176 der Eintragungsbox 132 geöffnet und
der Roboter 146 beliefert den das Pulver enthaltenden Bereich
(portion) 174 mit einer vorbestimmten Menge an Pulver m
von dem Eintragungsbecher 142. Nach der Bereitstellung
des Pulvers m wird der Deckel 176 geschlossen, um sicherzustellen,
dass die innere Atmosphäre
des das Pulver enthaltenden Bereiches 174 mit dem inerten
Gas gefüllt
ist. Die Versorgung mit dem inerten Gas in den das Pulver enthaltenden
Bereich 174 ist kontinuierlich, nicht nur, wenn die Eintragungsbox 132 sich
oberhalb des Hohlraums 128 bewegt, um eine spontane Entzündung des
Pulvers zu verhindern. Das inerte Gas kann alternativ Argon- oder
Heliumgas sein.
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Unter
der obigen Bedingung ist der Luftzylinder 134 aktiviert,
um die Eintragungsbox 132 zu einer Stelle oberhalb des
Hohlraums 128 der Pressform 120 zu bewegen. Dann
werden die Stabelemente 150 in der Eintragungsbox 132 z.B.
5 Mal bis 15 Mal in horizontaler Richtungen bewegt, um es dem Pulver
in der Eintragungsbox 132 zu ermöglichen, in der Atmosphäre des inerten
Gases durch einen Sieb aus langgestreckten, geradlinigen Elementen 192 in
den Hohlraum 128 zu fallen. Der obige Prozess erlaubt die
Versorgung des Pulvers in den Hohlraum 128 mit einer bemerkenswert
einheitlichen Eintragungsdichte, ohne jegliches Risiko der Entzündung. Während des
Prozesses fällt
das Pulver in der Eintragungsbox 132 nicht natürlich, wenn
die Eintragungsbox 132 über
den Hohlraum 128 gelangt. Wenn das Schüttelgerät 148 seine drückende Bewegung beginnt,
beginnt das Pulver durch den Schirm der langgestreckten, geradlinigen
Elemente 192 zu gehen, die in dem Hohlraum 128 mit
einer für
die Ausrichtung geeigneten Dichte platziert sind.
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Nachdem
das Pulver m in den Hohlraum 128 gefüllt ist, wird die Eintragungsbox 132 zurückgezogen und
der obere Stempel 124 wird herabgesetzt. In diesem Zustand,
während
die das Magnetfeld erzeugenden Spulen 194 das ausrichtende
magnetische Feld erzeugen, wird das Pulver m in dem Hohlraum 128 gepresst. Während dieses
Prozesses wird die Eintragungsbox 132, die zurückgezogen
worden war, wieder mit Pulver m gefüllt. Durch die Wiederholung
des oben beschriebenen Zyklus wird der Pressvorgang des Pulvers
m kontinuierlich durchgeführt.
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Gemäß dem Pressapparat 100 fällt das
Pulver m nicht in den Hohlraum 128, selbst wenn die Eintragungsbox 132,
wie es in 15A gezeigt ist, auf den Hohlraum 128 zu
bewegt wird, und selbst nachdem die Eintragungsbox 132 sich über den
Hohlraum 128 bewegt hat, wie es in 15B gezeigt
ist, da das Pulver m im Zustand der Brückenbildung ist, aufgrund der
langgestreckten, geradlinigen Elemente 192, die bei der Öffnung 190 der
Eintragungsbox 132 bereitgestellt sind. Danach erlaubt
jeder hin- und herbewegende Schlag des Schüttelgerätes 148 in der Eintragungsbox 132,
wie es in 15C und 15D gezeigt
ist, dass eine konstante Menge an Pulver m im allgemeinen gleichförmig in
den Hohlraum 128 platziert wird. Insbesondere wird das
Pulver m in den Hohlraum 128, wie es in der 16 illustriert
wird, eingetragen und das Pulver m kann gleichförmig mit einer natürlichen
Eintragungsdichte (1.7 g/cm3 bis 2.0 g/cm3 zum Beispiel) in den Hohlraum 128 eingetragen
werden. Da das Pulver m nicht mit hoher Dichte eingetragen wird,
können
sich, wie beschrieben, die Pulverpartikel leicht bewegen, was eine
gewünschte
Ausrichtung durch ein ausrichtendes magnetisches Feld von relativ
geringer Stärke
ermöglicht.
Dies ermöglicht
es, eine Erhöhung
der Herstellungskosten zu vermeiden. Weiterhin kann, weil die Eintragung
im allgemeinen gleichförmig
vorgenommen werden kann, ein Produkt mit einer hervorragenden magnetischen
Charakteristik erhalten werden, indem das Pulver m im Hohlraum 128 ausgerichtet
wird.
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Es
sollte hier angemerkt werden, dass die Hin- und Herbewegung des
Schüttelgerätes 148 es
zumindest einem Stabelement 150 erlauben sollte, sich von
einer Seite oberhalb des Hohlraumes 128 zu einer anderen
Seite davon zu bewegen. Diese Einstellung erlaubt eine einheitlichere
Eintragung des Pulvers m in den Hohlraum 128.
-
Indem
der Abstand zwischen den Stabelementen 150 und den langgestreckten,
geradlinigen Elementen 192 auf nicht kleiner als 0.5 mm
und nicht größer als
10 mm eingestellt wird, wird der Fluss von Pulver m in der Nähe der langgestreckten,
geradlinigen Elemente 192 unterstützt, wodurch es möglich wird,
das Pulver m glatt in den Hohlraum 128 zu führen bei
einer Dichte, die für
die Ausrichtung geeignet ist. Wenn der Abstand zwischen den Stabelementen 150 und
den langgestreckten, geradlinigen Elementen 192 kleiner
ist als 0.5 mm, entwickelt das Pulver m zwischen den Stabelementen 150 und
den langgestreckten, geradlinigen Elementen 192 eine intensive
Reibung mit den Stabelementen 150 und den langgestreckten,
geradlinigen Elementen 192, und die Reibung kann die feinen
langgestreckten, geradlinigen Elemente 192 schneiden (durchtrennen).
Auf der anderen Seite wird es unmöglich, wenn der Abstand zwischen
den zwei Elementen 10 mm übertrifft,
das Pulver durch die drückende
Aktion der Stabelemente 150 durch den Sieb der langgestreckten, geradlinigen
Elemente 192 hindurchtreten zu lassen; und daher kann eine
für die
Ausrichtung geeignete Eintragung nicht erzielt werden.
-
Weiterhin
kann die Eintragung mittels eines natürlichen Falls aufgrund natürlicher
Gravitation, die durch den Pressapparat 100 durchgeführt wird,
die Fließfähigkeit
des Pulvers m zum Zeitpunkt der magnetischen Ausrichtung verbessern.
Daher können,
selbst wenn das Pulver m durch einen raschen Prozess der Abschreckung
hergestellt wird, die Partikel des Pulvers m leicht in den Hohlraum 128 wandern.
Dies ermöglicht es,
das Pulver m leicht in einer gegebenen magnetischen Richtung auszurichten
und einen Magneten zu bilden, der z.B. eine hohe magnetische Anisotropie
hat.
-
Weiterhin
sollte das Intervall zwischen den langgestreckten, geradlinigen
Elementen 192 vorzugsweise 2 mm bis 12 mm betragen. Wenn
das Intervall kleiner als 2 mm ist, wird es unmöglich, das Pulver m durch die
bewegende Wirkung der Stabelemente 150 zu drücken. Wenn
das Intervall größer als
12 mm ist, wird die Eintragungsdichte höher als die natürliche Eintragungsdichte,
weil die verbrückende
Kraft oberhalb des Hohlraums 128 schwach ist.
-
Weiterhin
kann durch das Pressen des Pulvers m, welches gleichförmig in
den Hohlraum 128 eingetragen wird, ein Presskörper mit
einer hohen gleichförmigen
Dichte erhalten werden. Auch kann die Entwicklung von Rissen und
Brüchen
und die Deformierung aufgrund der inkonsistenten Dichte vermieden
werden.
-
Der
Presskörper
wird dann zu einem Sinterofen transportiert und in einer Atmosphäre aus Argon
bei einer Temperatur von 1050°C
während
zwei Stunden gesintert, um den gesinterten Magneten zu bilden. In
diesem Stadium des gesinterten Magneten ist wiederum die Rate von
defektiven Produkten aufgrund von Rissen und/oder Brüchen verringert,
und die Rate der Deformierung nach dem Sintern nimmt ebenfalls ab.
Daher kann die Marge für
die Bearbeitung, die für
die Korrektur der Dimension vorbehalten ist, verringert werden,
was es ermöglicht,
beim Herstellungsprozess die Ausbeute zu erhöhen, die Produktivität des gesinterten
Magneten zu verbessern und einen gesinterten Magneten herzustellen,
der eine vorteilhafte magnetische Charakteristik hat.
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Weiterhin
wird in dem Hohlraum 128 eine gleichförmige Verteilung der magnetischen
Flussdichte bewirkt, indem der Pressvorgang unter Verwendung der
Pressform 120 durchgeführt
wird, die eine Sättigungsmagnetisierung
von nicht kleiner als 0.05 T und nicht größer als 1.2 T hat; und es wird
möglich,
einen gesinterten Magneten ohne Deformierung herzustellen.
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Als
nächstes
wird die Beschreibung ein Experiment betreffen. Das Experiment wurde
unter Verwendung des Pressapparates 100 und des in der
japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 2000-248,301 offenbarten
Pressapparates durchgeführt,
und die Ergebnisse wurden verglichen.
-
Das
Experiment wurde unter den folgenden Bedingungen durchgeführt.
-
Tabelle
2 Experimentelle
Bedingungen
-
-
In
diesem Experiment wurde ein Presskörper, wie er in 17A gezeigt wird, hergestellt, der beispielsweise
bei der Herstellung eines Schwingspulmotors verwendet werden kann.
Die Größe des Presskörpers betrug
80 mm × 52.2
mm × 20
mm. Ein Presskörper
wurde pro Zyklus des Pressvorgangs hergestellt. Das Pressen wurde
in einem magnetischen Feld durchgeführt, und das Pressen wurde
durchgeführt,
während
ein zur magnetischen Feldrichtung senkrechtes Feld angewandt wurde
(in 17A durch den Pfeil S angegeben). Die
Eintragungsbox war vom Typ einer Einzelhohlraum-Eintragung („single-cavity
feeding type").
Das Schüttelgerät wurde
zehn Male in horizontalen Richtungen hin- und herbewegt. Das Pulver
war ein Pulver aus einer Legierung von Seltenen Erden (Nd-Fe-B-Legierungspulver).
Ein „strip
cast" Verfahren
wurde verwendet, um das Legierungspulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser
von weniger als 2 μm
und nicht größer als
5 μm einzutragen.
Ein Gleitmittel (Capronsäuremethyl)
wurde zu dem Legierungspulver hinzugefügt. Der in 17A gezeigte Presskörper wurde dann gesintert,
gealtert und dann in gesinterte Magneten geschnitten. Von diesen gesinterten
Magneten wurde die magnetische Charakteristik für nur einen gesinterten Magneten
gemessen, der aus dem zentralen Bereich (entsprechend dem schattierten
Stück P
in der 17A) erhalten wurde. Die Messung
wurde auf einer Hauptfläche
des gesinterten Magneten durchgeführt.
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Es
wurde gefunden, das der konventionelle Apparat den Hohlraum mit
einer Eintragungsdichte von ungefähr 2.3 g/cm3 füllte. Auf
der anderen Seite hat ein Pressapparat 100 gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einer Eintragungsdichte von ungefähr 1.8 g/cm3 eingetragen.
Daher, wie es anhand der 17B verstanden
wird, hat der gesinterte Magnet, der von dem Presskörper erhalten
wurde, der durch den Pressapparat 100 hergestellt wurde,
eine verbesserte restliche magnetische Flussdichte Br und ein verbessertes
maximales Energieprodukt (BH) max verglichen mit dem gesinterten
Magneten, der von einem durch einen konventionellen Apparat hergestellten
Presskörper
erhalten wurde.
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Es
sollte angemerkt werden, dass der Pressapparat 100 die
in 1 gezeigte Pressform 20 verwenden kann,
die mit einer Vielzahl von Hohlräumen 28 gebildet
ist.
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In
diesem Fall, wie es in 18 gezeigt ist, kann eine Anordnung
derart gestaltet werden, dass jeder der Hohlräume 28 durch eines
der Stabelemente 150a mit dem Pulver m befüllt wird.
In einer solchen Anordnung, sollte vorzugsweise ein gegenseitig
aneinandergrenzendes Paar von Stabelementen 150a voneinander räumlich getrennt
werden durch einen Abstand, der im allgemeinen gleich ist einem
Abstand von Zentrum zu Zentrum zwischen den entsprechenden Gittern
der Hohlräume 28.
In der oberen Anordnung, damit sich jedes Stabelement 150a von
einer Seite zur anderen Seite über
der entsprechenden Anordnung von Hohlräumen 28 bewegt, sollte
das Stabelement 150a sich nur in einem Hubweg L bewegen,
der im allgemeinen so weit wie der Hohlraum ist. Weiterhin, in der
Schüttelaktion
der Stabelemente 150a, hält keiner der Stabelemente 150a über einer
beziehungslosen Reihe von Hohlräumen 28,
wodurch es möglich
wird, eine nicht-einheitliche Eintragung zu verhindern. Ferner kann
die Inkonsistenz in der Eintragung des Pulvers herabgesetzt werden,
wenn ein Abstand zwischen jedem Stabelement 150a und der
Pressform 20 gleich gesetzt wird.
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Weiter
kann, wie es in der 19 gezeigt ist, jeder der Hohlräume 28 durch
alle Stabelemente 150b mit dem Pulver m gefüllt werden
(drei Stabelemente gemäß dieser
Ausführungsform:
die Zahl der Stabelemente kann eins oder mehr sein). In diesem Fall
wird eine Hublänge
L2 der Stabelemente 150b so eingestellt, um allen Stabelementen 150b zu
ermöglichen,
sich von einer Seite zu der anderen Seite über alle Reihen von Hohlräumen zu
bewegen. In diesem Fall kann wiederum die Inkonsistenz des Gewichtes
bei der Eintragung des Pulvers erniedrigt werden, wenn der Abstand
zwischen jedem Stabelement 150b und der Pressform 20 gleich
gesetzt wird.
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Als
nächstes
wird ein anderes Element beschrieben.
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In
diesem Experiment wurde eine Pressform benutzt, die mit zwei Hohlräumen in
einer Reihe in einer Richtung der Bewegung der Eintragungsbox gebildet
wurde, um pro Presszyklus zwei Presskörper (gesinterte Körper) zu
bilden. Der gesinterte Körper
war für
die Herstellung eines VCM (voice coil motor, Schwingspulmotors)
bestimmt. Während
des Pressvorgangs war eine Pressrichtung des Pulvers senkrecht zu
einer ausrichtenden Richtung des Pulvers. Die gesinterten Körper wurden
jeweils unter Verwendung der Pulvereintragungsvorrichtung 114,
der in 10 gezeigt ist, hergestellt
und der konventionellen Pulvereintragungsvorrichtung, der in der
japanischen offengelegten Patentanmeldungsschrift Nr. 2000-248,301
offenbart ist, und der Vergleich wurde hinsichtlich der Verteilung
des Gewichts durchgeführt.
Die experimentellen Bedingungen waren wie folgt: Die Größe und das
Gewicht des gesinterten Körpers,
der hergestellt werden sollte, wurden eingestellt zu 58.63 mm × 36.9 mm × 18.13
mm, und 217.7 g. Die verwendeten langgestreckten, geradlinigen Elemente wurden
durch einen Draht mit einem Durchmesser von 0.6 mm bereitgestellt,
der zu einem Metallnetz verarbeitet wurde, das eine Sieböffnung von
6 Maschen hat. Eine Gesamtzahl von 300 Blöcken von Presskörpern (gesinterten
Körpern)
wurden in 150 wiederholten Schlagzyklen des Eintragens
und Pressens hergestellt.
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Ein
Ergebnis des Experimentes ist in den 20A und 20B gezeigt. Die Inkonsistenz des Gewichts wurde
um ungefähr
30 % verbessert, von 9.22 g, wie es durch den konventionellen Apparat
erzielt wurde, hin zu 6.04 g, was die Verbesserung in der Genauigkeit
der Eintragung beweist. Wie es beispielhaft belegt ist, kann die
Verwendung des Schüttelgerätes 148 und
der langgestreckten, geradlinigen Elemente 192 in dem mit
einer Vielzahl von Hohlräumen
gebildeten Pressapparat im Vergleich zum konventionellen Apparat
ebenfalls die Inkonsistenz im Gewicht bei der Eintragung in die
Hohlräume
verbessern.
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Es
sollte angemerkt werden, dass die Pressform 120 vorzugsweise
eine niedermagnetische MetallPressform sein sollte, die in der japanischen
offengelegten Patentanmeldung Nr. 2000-248,301 offenbart ist, oder eine MetallPressform
einschließlich
einer nichtmagnetischen Pressform und hochmagnetischen Ablenkspulen,
die auf seitlichen Oberflächen
des Pressformnloches angeordnet sind, die senkrecht zu einer Richtung des
angewandten magnetischen Feldes sind. Indem eine solche MetallPressform
verwendet wird, wird es möglich,
die Dichte des magnetischen Flusses in den Hohlraum 128 zu
vereinheitlichen, und dadurch die Verformung des erhaltenen Presskörpers nach
dem Sintern zu vermeiden.
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Die
langgestreckten, geradlinigen Elemente 192 können senkrecht
zur Richtung der Bewegung der Eintragungsbox 132 bereitgestellt
werden oder können
wie ein Netz gemacht werden, an der Öffnung 190 der Eintragungsbox 132.
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Es
ist offensichtlich, dass diese Beschreibung und Zeichnungen der
insoweit im Detail beschriebenen und illustrierten Erfindung nur
ein Beispiel der vorliegenden Erfindung repräsentieren und nicht als die
Erfindung begrenzend interpretiert werden sollten. Der Geist und
der Umfang der vorliegenden Erfindung wird nur durch die in den
begleitenden Ansprüchen
verwendeten Wörter
begrenzt.