DE10144937B4

DE10144937B4 - Pulvereintragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10144937B4
Application number: DE10144937A
Authority: DE
Inventors: Akira Nakamura; Atsuo Tanaka; Shouichi Matsugami; Tadahiro Iwasaki; Yoshiro Takano
Original assignee: Neomax Co Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2000-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2007-03-15
Anticipated expiration: 2021-09-13
Also published as: US20020051726A1; DE10144937A1; CN1270854C; CN1347801A; CN1618551A; CN1226113C; US6656416B2

Abstract

Pulvereintragungsvorrichtung (14, 14a, 14b, 114) für die Eintragung von Pulver in einen in einer Pressform (20, 120) gebildeten Hohlraum (28, 128), aufweisend:
einen Behälter (52, 76) mit einem Bodenabschnitt, der einen Pulverhalteabschnitt aufweist, in dem eine Vielzahl von Öffnungen ausgebildet sind, durch welche das Pulver hindurchtreten kann, und
einen Stoßkörper (54, 88), der gegen den Behälter (52, 76) schlagen kann,
um auf den Behälter (52, 76) eine Impulskraft auszuüben, wodurch das in dem Behälter (52, 76) vorhandene Pulver durch die Öffnungen in den Hohlraum (28, 128) eingetragen wird.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pulvereintragungsvorrichtung und ein Pulvereintragungsverfahren für die Eintragung von Pulver in einen in einer Pressform gebildeten Hohlraum.
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
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.
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.
Üblicherweise wird eine Vielzahl von Verfahren für die Zufuhr des Pulvers der magnetischen Legierung in den Hohlraum im Pressapparat vorgeschlagen.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Dieses Problem wird auch für den Apparat, der in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung (einer für Einspruchszwecke geprüften Anmeldung) Nr. 59-32,568 offenbart ist, vermutet.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Zusammenfassung der Erfindung

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, die als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Hauptbereich eines Pressapparates zeigt;
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;
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;
4 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teiles eines Pulverbehälters zur Illustration eines Spaltes zwischen einer Pressformoberfläche und dem Netzelement;
5 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem Spalt zwischen der Pressformoberfläche und dem Netzelement und einer Inkonsistenz in der Dicke zeigt;
6 ist ein schematisches Diagramm, welches den Pressapparat in 1 und einen umgebenden Aufbau zeigt;
7 ist eine Schnittansicht eines Pulverbehälters in einer Pulvereintragungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform;
8A und 8B sind Draufsichten, welche jeweils eine Variation des Netzelementes zeigen;
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;
10 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Hauptbereich des Pressapparates gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 ist eine Seitenansicht, die einen Bereich eines Hauptteiles der Ausführungsform von 10 zeigt;
12 ist eine Endansicht, welche in der Linie C-C (gezeigt in 11) genommen wurde, welche einen Hauptteil der Ausführungsform von 10 zeigt;
13 ist eine Seitenansicht, die einen Hauptteil einer Pulvereintragungsvorrichtung zeigt, die in der Ausführungsform von 10 benutzt wird;
14 ist eine perspektivische Sicht, die eine Eintragungsbox zeigt, die mit einer Schütteleinrichtung und langgestreckten, geradlinigen Elementen ausgestattet ist;
15A bis 15D sind Ansichten, die einen Pulvereintragungsvorgang gemäß der Ausführungsform von 10 illustrieren;
16 ist ein Diagramm, das die Zustandsänderungen bei der Pulvereintragung gemäß der Ausführungsform von 10 illustriert;
17A ist eine Ansicht, die einen in einem Experiment gebildeten Presskörper zeigt, wohingegen 17B eine Tabelle ist, die ein Ergebnis des Experimentes zeigt;
18 ist ein schematisches Diagramm, welches eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
19 ist ein schematisches Diagramm, welches weiterhin eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
20A und 20B sind graphische Darstellungen, die das Ergebnis eines weiteren Experimentes zeigen;
21A bis 21D sind Diagramme, welche einen mittels eines konventionellen Apparates durchgeführten Eintragungsvorgang illustrieren; und
22 ist ein Diagramm, das die Zustandsänderungen bei der Pulvereintragung gemäß der konventionellen Vorrichtung illustriert.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst eine Pulverpressapparat 10 als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Pressteil 12 und eine Pulvereintragungsvorrichtung 14.
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.
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.
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.
Bezug wird nun genommen auf 2A und 2B und eine Beschreibung wird vorgenommen für einen Hauptteil der Pulvereintragungsvorrichtung 14.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Nun wird die Beschreibung einen Arbeitsvorgang des Pressapparates 10 betreffen.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
Im folgenden wird die Beschreibung ein Verfahren zur Herstellung eines R-T-(M)-B-Seltene Erden-Magneten unter Verwendung der Pulvereintragungsvorrichtung 14 betreffen.
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.
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.
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.
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.
Als nächstes wird der Pressapparat 10 verwendet, um aus dem oben beschriebenen Legierungspulver Presskörper zu bilden.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Tabelle 1 zeigt ein Resultat eines Experiments, das mit den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und einem Vergleichsbeispiel durchgeführt wurde.
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.
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.
Tabelle 1
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Der Pulverpressapparat 100 umfasst einen pressenden Teil 112 und einen Pulver eintragenden Teil 114.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Beschreibung wird nun einen Betrieb des Pressapparates 100 betreffen.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Als nächstes wird ein anderes Element beschrieben.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

Pulvereintragungsvorrichtung (14, 14a, 14b, 114) für die Eintragung von Pulver in einen in einer Pressform (20, 120) gebildeten Hohlraum (28, 128), aufweisend: einen Behälter (52, 76) mit einem Bodenabschnitt, der einen Pulverhalteabschnitt aufweist, in dem eine Vielzahl von Öffnungen ausgebildet sind, durch welche das Pulver hindurchtreten kann, und einen Stoßkörper (54, 88), der gegen den Behälter (52, 76) schlagen kann, um auf den Behälter (52, 76) eine Impulskraft auszuüben, wodurch das in dem Behälter (52, 76) vorhandene Pulver durch die Öffnungen in den Hohlraum (28, 128) eingetragen wird.
Vorrichtung (14, 14a, 14b, 114) gemäß Anspruch 1, die weiterhin einen Vibrier-Mechanismus (84) aufweist, der mit einem oberen Abschnitt des Behälters (52, 76) verbunden ist, wobei der Stoßkörper (54, 88) so bereitgestellt ist, dass er gegen einen unteren Abschnitt des Behälters (52, 76) schlägt, und wobei der Vibrier-Mechanismus (84) einen oberen Abschnitt des Behälters (52, 76) vibriert.
Vorrichtung (14, 14a, 14b, 114) gemäß Anspruch 1, wobei der Pulverhalteabschnitt aus einem Netz (56, 80, 82) gebildet ist, das eine Maschenweite von 1.8 mm bis 12.7 mm hat.
Vorrichtung (14, 14a, 14b, 114) gemäß Anspruch 1, wobei der Pulverhalteabschnitt aus einem Netz (56, 80, 82) gebildet ist, das eine Maschenweite von 3.2 mm bis 12.7 mm hat.
Vorrichtung (14, 14a, 14b, 114) gemäß Anspruch 1, wobei der Pulverhalteabschnitt in einer Höhe von weniger als 2.0 mm von der Oberfläche der Pressform (20, 120) bereitgestellt ist.
Vorrichtung (14, 14a, 14b, 114) gemäß Anspruch 1, wobei der Pulverhalteabschnitt in einer Höhe von weniger als 1.0 mm von der Oberfläche der Pressform (20, 120) bereitgestellt ist.
Vorrichtung (14, 14a, 14b, 114) gemäß Anspruch 1, wobei der Behälter (52, 76) sich bewegen kann, wenn auf den Behälter (52, 76) durch das Schlagen des Stoßkörpers (54, 88) gegen den Behälter (52, 76) die Impulskraft ausgeübt wird.
Vorrichtung (14, 14a, 14b, 114) gemäß Anspruch 1, aufweisend eine Vielzahl von Stoßkörpern (54, 88), die außerhalb des Behälters (52, 76) einander gegenüberliegend angeordnet sind, mit dem Behälter (52, 76) dazwischen.
Vorrichtung (14, 14a, 14b, 114) gemäß Anspruch 1, aufweisend weiterhin eine innerhalb des Behälters (52, 76) angeordnete Teilungsplatte (78).
Vorrichtung (14, 14a, 14b, 114) gemäß Anspruch 1, wobei die Größe der in dem Pulverhalteabschnitt bereitgestellten jeweiligen Öffnungen in Abhängigkeit von der Position der Öffnung im Hohlraum (28, 128) ist.
Pulvereintragungsvorrichtung (14, 14a, 14b, 114) für die Eintragung eines Pulvers in einen in einer Pressform (20, 120) gebildeten Hohlraum (28, 128), aufweisend einen Behälter (52, 76) zum Enthalten des Pulvers, mit einem Bodenabschnitt, der mit einem Netz (56, 80, 82) ausgestattet ist, wobei das Netz (56, 80, 82) in einer Höhe bereitgestellt ist, die weniger als 2.0 mm von der Oberfläche der Pressform (20, 120) beträgt.
Pulvereintragungsvorrichtung (14, 14a, 14b, 114) für die Eintragung von Pulver in einen in einer Pressform (20, 120) gebildeten Hohlraum (28, 128), aufweisend einen Behälter (52, 76) mit einem Bodenabschnitt, der mit einem Netz (56, 80, 82) versehen ist, wobei die Größe einer jeweiligen Öffnung (56a) des Netzes (56, 80, 82) in Abhängigkeit von der Position der Öffnung im Hohlraum (28, 128) ist.
Pulvereintragungsvorrichtung (14, 14a, 14b, 114) für die Eintragung von Pulver in einen in einer Pressform (20, 120) gebildeten Hohlraum (28, 128), aufweisend: eine bis zu einer Stelle oberhalb des Hohlraums (28, 128) bewegbare Eintragungsbox (32, 32b, 132), die einen Bodenabschnitt (188) aufweist, der mit einer Öffnung (190) ausgebildet ist, und die zum Halten des Pulvers vorgesehen ist; ein Stabelement (150, 150a, 150b), das innerhalb der Eintragungsbox (32, 32b, 132) zum Nachuntendrücken des Pulvers bereitgestellt ist, ein langgestrecktes, geradliniges Element (192), das an der Öffnung (190) der Eintragungsbox (32, 32b, 132) fixiert bereitgestellt ist, und Ausrichtungsmittel (194, 195) zum Ausrichten des von der Eintragungsbox (32, 32b, 132) in den Hohlraum (28, 128) eingetragenen Pulvers.
Vorrichtung (14, 14a, 14b, 114) gemäß Anspruch 13, wobei das Stabelement (150, 150a, 150b) von dem langgestreckten, geradlinigen Element (192) durch einen Abstand von nicht kleiner als 0.5 mm und nicht größer als 10 mm getrennt ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 13, die ferner mehrere langgestreckte, geradlinige Elemente (192) aufweist, die in der Öffnung (190) der Eintragungsbox (32, 32b, 132) bereitgestellt sind, wobei der Abstand zwischen den langgestreckten, geradlinigen Elementen (192) nicht kleiner als 2 mm und nicht größer als 12 mm ist.
Pulvereintragungsverfahren zum Eintragen eines Pulvers in einen in einer Pressform (20, 120) gebildeten Hohlraum (28, 128), wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt des Bewegens einer Eintragungsbox (32, 32b, 132) zu einer Stelle oberhalb des Hohlraumes (28, 128) der Pressform (20, 120), wobei die Eintragungsbox (32, 32b, 132) das Pulver enthält, mit einem in einer horizontalen Richtung beweglichen Stabelement (150, 150a, 150b) versehen ist, und eine Öffnung hat (190), die mit einem fixierten, langgestreckten, geradlinigen Element (192) bereitgestellt ist; einen Schritt des Eintragens des Pulvers in den Hohlraum (28, 128), während das Stabelement (150, 150a, 150b) innerhalb der Eintragungsbox (32, 32b, 132) in horizontaler Richtung bewegt wird, wenn die Eintragungsbox (32, 32b, 132) oberhalb des Hohlraumes (28, 128) ist; und einen Schritt des Ausrichtens des Pulvers durch Anwenden eines ausrichtenden magnetischen Feldes auf das Pulver im Hohlraum (28, 128).
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei das Verfahren einen Schritt des raschen Abschreckens aufweist, durch den das Pulver hergestellt wird.