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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen gesinterten Ringmagneten
mit radialer Orientierung, der zum Beispiel bei kompakten Motoren
verwendet wird, sowie auf ein Verfahren zum Herstellen von gesinterten
Ringmagneten mit radialer Orientierung.
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2. Beschreibung des einschlägigen Standes
der Technik
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Ein
anisotroper Ringmagnet mit radialer Orientierung wird bei Permanentmagnetmotoren
häufig verwendet.
Es ist allgemein üblich,
einen in Axialrichtung länglichen
Ringmagneten bei der Herstellung eines kompakten Hochleistungsmotors
mit geringer Trägheit
zu verwenden.
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Ein
Problem, das beim Pressen von Magnetpulver in einem Magnetfeld zum
Herstellen eines in Axialrichtung länglichen Ringmagneten auftritt,
besteht darin, daß keine
ausreichende Feldstärke
des Ausrichtungsfeldes erzielt wird, wobei dies wiederum zu einer
Verminderung des Ausrichtungskoeffizienten des Magnetpulvers sowie
dazu führt,
daß sich keine
hohen Magnetisierungseigenschaften erzielen lassen.
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Wenn
ein Ringmagnet in Radialrichtung magnetisch orientiert wird, so
wird ein Magnetfluß durch einen
Kern einer Metallformeinheit zum Pressen des Magnetpulvers in eine
Ringform gleich dem Magnetfluß,
der innerhalb einer gekrümmten
inneren Oberfläche
einer Form fließt.
Wenn man den Innendurchmesser des Ringmagneten (den Kerndurchmesser der
Metallformeinheit) mit Di bezeichnet, den Außendurchmesser des Ringmagneten
(den Innendurchmesser der Form der Metallformeinheit) mit Dd bezeichnet,
die Höhe
des Ringmagneten (die Höhe
der Form) mit H bezeichnet, die Magnetflußdichte innerhalb des Kerns
der Metallformeinheit mit Bc bezeichnet und die Magnetflußdichte
innerhalb der gekrümmten
Innenoberfläche
der Form mit Bd bezeichnet, besteht eine Beziehung, wie sie in der
nachfolgenden Gleichung (1) angegeben ist: 2 × p/4 × Di2 × Bc
= p × Dd × H × Bd (1).
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Wenn
ein Stahlerzeugnis, wie zum Beispiel S45C, für die Herstellung des Kerns
einer Metallformeinheit verwendet wird, hat dieser eine Sättigungsflußdichte
von etwa 1,5 T. Wenn man Bc = 1,5 in die vorstehend genannte Gleichung
(1) einsetzt und davon ausgeht, daß ein für die magnetische Ausrichtung
erforderliches Magnetfeld gleich oder größer als 1,0 T ist, wobei dies
in Form von Bd = 1,0 T auszudrücken
ist, ergibt sich die Höhe
H des Ringmagneten, die mit magnetischer Ausrichtung gepreßt werden
kann, durch die nachfolgende Gleichung (2): H = 3 Di2/4 Dd (2).
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Es
ist allgemein bekannt, daß ein
Problem aufgrund einer Beeinträchtigung
der Eigenschaften der magnetischen Ausrichtung beim Pressen eines Ringmagneten
in einem Magnetfeld auftritt, wenn der Ringmagnet eine axiale Länge aufweist,
die größer ist
als der Wert von H, der in der vorstehenden Gleichung (2) angegeben
ist. Im Kontext der vorliegenden Beschreibung bezieht sich der Ausdruck "axial länglicher
bzw. in Axialrichtung langgestreckter Ringmagnet" auf einen Ringmagneten, dessen Höhe (axiale
Länge)
größer ist
als der Wert von H, der in der vorstehend genannten Gleichung (2)
angegeben ist.
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Die
herkömmliche
Praxis besteht somit darin, mehrere Ringmagnetstücke herzustellen, von denen
jedes eine kurze axiale Länge
aufweist, die innerhalb eines Bereichs liegt, der die Ausführung eines
Preßvorgangs
in einem Magnetfeld gut zuläßt, sowie
in der Verbindung dieser Ringmagnetstücke zum Beispiel mit einem
Verbindungsmittel, um auf diese Weise einen Ringmagneten mit einer
gewünschten
axialen Länge
herzustellen.
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Die
japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung
Nr. 1990-281721 schlägt
ein Verfahren zum Herstellen eines Ringmagneten mit einer gewünschten
axialen Länge
vor. Gemäß dem Verfahren dieser
Veröffentlichung
wird ein in Axialrichtung langgestreckter Ringmagnet in einem Schritt
für Schritt erfolgenden
Verfahren durch Pressen von Magnetpulver in mehreren Lagen gebildet,
und zwar nach Art eines Stapelns von Pulver-Preßlingen, einen über dem
anderen, in einer Metallform, wobei jede Lage der Pulver-Preßlinge eine
axiale Länge
aufweist, die innerhalb eines Bereichs liegt, der eine magnetische Ausrichtung
zuläßt.
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Im
allgemeinen erfährt
ein Pulver-Preßling beim
Sintern eine Größenreduzierung
von 20 % bis 30 %. Ein bei der Herstellung eines gesinterten Ringmagneten
auftretendes, chronisches Problem besteht darin, daß der Pulver-Preßling nicht
gleichmäßig schrumpft,
sondern als Ergebnis einer Schrumpfung während des Sintervorgangs verformt
wird. Diese Verformung des Pulver-Preßlings ergibt sich aufgrund
des Einflusses einer Differenz in der Dichte innerhalb des Pulver-Preßlings,
einer Differenz beim Schrumpfungsverhältnis in einer Richtung der
magnetischen Ausrichtung sowie anderen Richtungen sowie aufgrund
von Reibung zwischen dem Pulver-Preßling und zum Beispiel einem
Sinter-Tablett.
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Zum Überwinden
dieses Verformungsproblems schlägt
die japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2001-335808
ein Verfahren zum Reduzieren von Verformung, die bei einem Sintervorgang
auftritt, unter Verwendung einer Preßling-Festhalteeinrichtung
vor. Gemäß dem Verfahren dieser
Veröffentlichung
wird ein ringförmiger
Pulver-Preßling
um die Preßling-Festhalteeinrichtung herum
plaziert sowie zusammen mit der Festhalteeinrichtung gesintert.
Die Preßling-Festhalteeinrichtung dient
zum Verhindern einer Verformung des ringförmigen Pulver-Preßlings,
wenn der ringförmige Pulver-Preßling während des
Sintervorgangs schrumpft.
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Das
vorstehend beschriebene Verfahren der japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichung
Nr. 1990-281721 beinhaltet folgende Schritte: Setzen einer speziellen
Metallform in eine Pulverformpresse (Preßmaschine zum Pressen des Magnetpulvers
in einem Magnetfeld), in die eine elektromagnetische Spule integriert
ist; Füllen
von Magnetpulver in die Metallform, Bilden jeder aufeinander folgenden
Lage eines Pulver-Preßlings
durch Pressen des Magnetpulvers in einem Magnetfeld, gefolgt von
einem Entmagnetisierungsvorgang; Freigeben des Pulver-Preßlings aus
der Metallform, Entfernen des Pulver-Preßlings von der Preßmaschine
und Plazieren des Pulver-Preßlings auf
einem Behältnis.
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Da
ein Ringmagnet unter Bildung mehrerer Lagen von Pulver-Preßlingen
durch Ausführen
dieser aufeinander folgenden Schritte hergestellt wird, führt das
Verfahren der japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 1990-281721
zu einer niedrigen Herstellungsproduktivität. Da all diese Schritte ferner
in der Preßmaschine
erfolgen, gibt es verschiedene betriebsmäßige Einschränkungen
bei den einzelnen Schritten. Ferner werden die Pulver-Preßlinge in
den unteren Lagen häufiger
mit Druck beaufschlagt als die in oberen Lagen, und die magnetische
Ausrichtung wird in den Pulver-Preßlingen
der unteren Lagen beeinträchtigt,
so daß unweigerlich
eine Beeinträchtigung
der magnetischen Eigenschaften entsteht.
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Darüber hinaus
ist dieses Ringmagnet-Herstellungsverfahren mit einem Problem dahingehend verbunden,
daß sich
die magnetischen Eigenschaften an jedem Grenzflächenbereich zwischen den einander
benachbarten Pulver-Preßlingen
aufgrund des Einflusses des Pulver-Preßlings in einer unteren Schicht
verschlechtern.
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Bei
dem vorstehend genannten Verfahren der japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr.
2001-335808 besteht in Problem dahingehend, daß es sich bei der Preßling-Festhalteeinrichtung
um einen Verbrauchsartikel handelt und es notwendig ist, die Preßling-Festhalteeinrichtung
derart anzuordnen, daß eine
zentrale Achse von dieser exakt mit einer zentralen Achse des ringförmigen Pulver-Preßlings ausgefluchtet
ist, wobei dies zu einer niedrigen Herstellungsproduktivität führt.
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Da
ferner der ringförmige
Pulver-Preßling auf
einer Sintereinrichtung (Setzeinrichtung) gesintert wird, erfolgt
bei einem unteren Teil des ringförmigen
Pulver-Preßlings
normalerweise kein Schrumpfen während
des Schrumpfvorgangs aufgrund von Reibung gegenüber der Setzeinrichtung. Aus
diesem Grund besteht die Wahrscheinlichkeit, daß in dem unteren Teil des ringförmigen Pulver-Preßlings eine stärkere Verformung
auftritt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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In
Anbetracht der vorstehend geschilderten Probleme des Standes der
Technik besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines gesinterten Ringmagneten,
der ein hohes Ausmaß an
Magnet-Formgenauigkeit aufweist, sowie in der Angabe eines Verfahrens
zum Herstellen von derartigen Ringmagneten mit hoher Produktivität.
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Gemäß einem
wesentlichen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung beinhaltet
ein Verfahren zum Herstellen von gesinterten Ringmagneten folgende
Schritte: Stapeln einer Vielzahl von Pulver-Preßlingen mit radialer Orientierung
in Axialrichtung übereinander,
um einen ringförmigen
Pulver-Preßlingstab
zu bilden; Sintern des ringförmigen Pulver-Preßlingstabes,
um einen gesinterten ringförmigen
Pulver-Preßlingstab
zu bilden, bei dem die ringförmigen
Pulver-Preßlinge
als Ergebnis des Sintervorgangs miteinander verbunden sind; sowie
Teilen des gesinterten ringförmigen
Pulver-Preßlingstabes.
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Bei
diesem Ringmagnet-Herstellungsverfahren werden die ringförmigen Pulver-Preßlinge beim Sintern
an speziellen Grenzflächenbereichen,
die von anderen Grenzflächenbereichen
verschieden sind, mit einer verminderten Verbindungsfestigkeit miteinander
verbunden, und man erhält
die gesinterten Ringmagneten durch Teilen des gesinterten ringförmigen Pulver-Preßlingstabes
an den speziellen Grenzflächenbereichen
mit der verminderten Verbindungsfestigkeit.
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Bei
diesem Ringmagnet-Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung erfolgt die
Handhabung von mehreren Ringmagneten, die durch den Sintervorgang
zu einem einzigen Gebilde bzw. den gesinterten ringförmigen Pulver-Preßlingstab
vereinigt worden sind, in nachfolgenden Prozessen in gemeinsamer Weise.
Diese Vorgehensweise der Erfindung führt zu folgenden vorteilhaften
Effekten. Da insbesondere die Handhabung von mehreren gesinterten
Ringmagneten in Form eines einzigen Gebildes erfolgt, können die
gesinterten Ringmagneten mit hoher Effizienz von einem Prozeß zu einem
nachfolgenden Prozeß verbracht
werden.
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Da
die gekrümmten
inneren Oberflächen und äußeren Oberflächen von
mehreren gesinterten Ringmagneten in Form des gesinterten ringförmigen Pulver-Preßlingstabes
gemeinsam spanend bearbeitet werden können, läßt sich auch eine Steigerung der
Effizienz bei der spanenden Bearbeitung erzielen. Da mehrere gesinterte
Ringmagneten in Form des gesinterten ringförmigen Pulver-Preßlingstabes gemeinsam
einer Antikorrosions-Oberflächenbehandlung
unterzogen werden können,
läßt sich
eine verbesserte Behandlungseffizienz erzielen. Darüber hinaus
ist es auch möglich,
den gesinterten ringförmigen
Pulver-Preßlingstab
mit einem hohen Maß an Formgenauigkeit
herzustellen.
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Diese
und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei
Lektüre
der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung zusammen mit den Begleitzeichnungen noch deutlicher.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1 eine
Perspektivansicht eines gesinterten Ringmagneten gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 eine
Schnittdarstellung eines gesinterten ringförmigen Pulver-Preßlingstabes,
aus dem eine Vielzahl von gesinterten Ringmagneten gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
gebildet werden;
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3 eine
Schnittdarstellung der gesinterten Ringmagneten, die man durch Teilen
des gesinterten ringförmigen
Pulver-Preßlingstabes
der 2 erhält;
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4 eine
Schnittdarstellung von einem der gesinterten Ringmagneten des ersten
Ausführungsbeispiels;
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5 eine
Schnittdarstellung eines Rotors, der unter Anbringung des gesinterten
Ringmagneten des ersten Ausführungsbeispiels
auf einer Rotorwelle gebildet ist;
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6 eine
Draufsicht zur allgemeinen Erläuterung
der Konfiguration eines Herstellungssystems zum Pressen von Magnetpulver
zum Bilden von ringförmigen
Pulver-Preßlingen,
die für
die Herstellung des gesinterten Ringmagneten des ersten Ausführungsbeispiels
verwendet werden;
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7A und 7B eine
Draufsicht bzw. eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion einer
verfahrbaren Metallformeinheit;
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8A, 8B und 8C Schnittdarstellungen
zur Erläuterung
von verschiedenen Typen von Oberstempeln gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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9A, 9B und 9C Schnittdarstellungen
zur Erläuterung
der Konstruktion und der Arbeitsweise einer Pulverzuführungseinheit;
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10A, 10B, 10C und 10D Schnittdarstellungen
zur Erläuterung
der Konstruktion und der Arbeitsweise einer Stempelaufsetzeinheit;
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11A, 11B und 11C Schnittdarstellungen zur Erläuterung
der Konstruktion und der Arbeitsweise einer Preßmaschine;
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12A und 12B Schnittdarstellungen zur
Erläuterung
der Konstruktion einer Preßvorrichtung;
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13A und 13B Draufsichten
und 13C und 13D Schnittdarstellungen
entlang der Linie A-A bzw. B-B der 13A und 13B zur Erläuterung
der Konstruktion eines hinteren Kerns;
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14 eine
Schnittdarstellung zur Erläuterung
eines Zustands von Magnetflüssen,
die während
des Vorgangs der radialen magnetischen Ausrichtung erzeugt werden;
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15A und 15B eine
Draufsicht bzw. eine Schnittdarstellung der Konstruktion einer Entformungseinheit,
wobei 15A die Draufsicht, gesehen
in einer Richtung der Pfeile A-A der 15B zeigt;
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16A, 16B, 16C und 16D Schnittdarstellungen
zur Erläuterung
der Arbeitsweise der Entformungseinheit;
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17A und 17B Schnittdarstellungen zur
Erläuterung
der Konstruktion und der Arbeitsweise einer Pulverabführungseinheit
zum Entfernen von überschüssigem magnetischen
Pulver, das an einem jeweiligen Pulver-Preßling anhaftet;
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18A und 18B Schnittdarstellungen zur
Erläuterung
der Arbeitsweise, die an der Pulverabführungseinheit der 17A und 17B stattfindet;
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19A und 19B Schnittdarstellungen zur
Erläuterung
der Konstruktion und der Arbeitsweise einer Stapeleinheit;
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20A und 20B Schnittdarstellungen, in
denen ebenfalls die Konstruktion und die Arbeitsweise der Stapeleinheit
veranschaulicht sind;
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21A und 21B Schnittdarstellungen, in
denen ebenfalls die Konstruktion und die Arbeitsweise der Stapeleinheit
veranschaulicht sind;
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22 eine
Schnittdarstellung eines gesinterten ringförmigen Pulver-Preßlingstabes,
aus dem eine Vielzahl gesinterter Ringmagneten gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung hergestellt werden;
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23 eine
Schnittdarstellung der gesinterten Ringmagneten, die man durch Teilen
des gesinterten ringförmigen
Pulver-Preßlingstabes
der 22 erhält;
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24 eine
Schnittdarstellung eines gesinterten ringförmigen Pulver-Preßlingstabes,
aus dem eine Vielzahl gesinterter Ringmagneten gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung hergestellt werden; und
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25 eine
Schnittdarstellung eines gesinterten ringförmigen Pulver-Preßlingstabes,
aus dem eine Vielzahl gesinterter Ringmagneten gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung hergestellt werden.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Im
folgenden werden spezielle Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen
ausführliche
beschrieben.
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ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
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1.) Konstruktion des gesinterten
Ring-magneten des ersten Ausführungsbeispiels
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Als
erstes wird die Konstruktion eines gesinterten Ringmagneten 100 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung unter Bezugnahme auf 1 beschrieben,
die eine Perspektivansicht des gesinterten Ringmagneten 100 zeigt.
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Wie
unter Bezugnahme auf 1 ersichtlich, handelt es sich
bei dem gesinterten Ringmagneten 100 dieses Ausführungsbeispiels
um einen Ringmagneten, der durch Stapeln einer Vielzahl von ringförmigen Pulver-Preßlingen 102 in
Lagen (bei dem dargestellten Beispiel 3 Lagen) in Axialrichtung
gebildet wird, wobei die ringförmigen
Pulver-Preßling 102 durch
Sintern der gestapelten ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 miteinander
verbunden werden.
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Die
einzelnen ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 werden
als Ergebnis des Sintervorgangs an Grenzflächen 101 miteinander
verbunden, so daß sie ein
einziges Gebilde bilden. Wie in 1 dargestellt ist,
ist bei diesem Ausführungsbeispiel
ein ringförmiger
vorstehender Bereich 103 an einer oberen Endfläche des
ringförmigen
Pulver-Preßlings 102 in
einer obersten Lage des gesinterten Ringmagneten 100 gebildet.
Es ist zwar nicht dargestellt, jedoch sind seitliche Oberflächen des
vorstehenden Bereichs 103 vorzugsweise in Richtung nach
oben abgeschrägt,
so daß ein
schmaleres oberes Ende gebildet wird.
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2.) Verfahren zum Herstellen
des gesinterten Ringmagneten des ersten Ausführungsbeispiels
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Als
nächstes
wird ein Verfahren zum Herstellen des gesinterten Ringmagneten 100 des
ersten Ausführungsbeispiels
beschrieben.
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Im
allgemeinen bestehen bei der Herstellung eines Ringmagneten mit
radialer Orientierung Einschränkungen
hinsichtlich der axialen Länge
eines ringförmigen
Pulver-Preßlings,
bei der eine magnetische Orientierung in einem einzigen Vorgang
unter Aufbringung eines magnetischen Ausrichtungsfeldes stattfinden
kann. Aus diesem Grund besteht die allgemein übliche Praxis für die Herstellung
eines eine große
axiale Länge
aufweisenden Ringmagneten mit radialer Orientierung darin, eine
Vielzahl von ringförmigen
Pulver-Preßlingen
durch Pressen von Magnetpulver in einer Metallform herzustellen,
wobei jeder der ringförmigen
Pulver-Preßlinge
eine axiale Länge aufweist,
die eine radiale Orientierung in einem Magnetfeld zuläßt, woraufhin
die aus der Metallform entfernten, mehreren ringförmigen Pulver-Preßlinge in Axialrichtung
gestapelt werden und die ringförmigen Pulver-Preßlinge unter
Ausführung
eines Sintervorgangs zur Bildung eines einzigen Gebildes miteinander
verbunden werden.
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Gemäß dem Verfahren
zum Herstellen des gesinterten Ringmagneten 100 des ersten
Ausführungsbeispiels
wird eine größere Anzahl
von ringförmigen
Pulver-Preßlingen 102,
als diese für
die Bildung eines einzigen gesinterten Ringmagneten 100 erforderlich
sind, in der in 2 dargestellten Weise gestapelt.
Wie aus 2 ersichtlich ist, weisen bestimmte
dieser ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 die
bereits genannten vorstehenden Bereiche 103 auf, die an
den oberen Endflächen
von diesen gebildet sind. Die gestapelten ringförmigen Pulver-Preßlinge 102,
wie sie in 2 dargestellt sind, werden gesintert
und einer anschließenden
Wärmebehandlung
unterzogen.
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Infolgedessen
werden die ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 an
ihren Grenzflächen
miteinander verbunden, wobei sie zusammen einen gesinterten, ringförmigen Pulver-Preßlingstab 300 bilden.
Während
alle der ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 an den Grenzflächen miteinander
verbunden sind, weisen die ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102,
die die vorstehenden Bereiche 103 aufweisen, jeweils eine kleinere
Berührungsfläche mit
den unmittelbar darüber
befindlichen ringförmigen
Pulver-Preßlingen 102 auf.
Auf diese Weise ist die Verbindungsfestigkeit an den Grenzflächen, an
denen die vorstehenden Bereiche 103 vorgesehen sind, geringer
als an den anderen Grenzflächen.
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Eine
gekrümmte
innere Oberfläche
und eine gekrümmte äußere Oberfläche des
gesinterten ringförmigen
Pulver-Preßlingstabes 300,
bei dem die ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 durch
Sintern zu einem einzigen Gebilde vereinigt sind, werden durch spanende
Bearbeitung fertigbearbeitet, und der gesinterte ringförmige Pulver-Preßlingstab 300 wird
einer Antikorrosions-Oberflächenbehandlung
unterzogen. Anschließend
wird eine mechanische Biegebelastung auf die Grenzflächenbereiche
des gesinterten ringförmigen
Pulver-Preßlingstabes 300 aufgebracht,
und infolgedessen bricht der gesinterte ringförmige Pulver-Preßlingstab 300 an
den Grenzflächenbereichen,
an denen die vorstehenden Bereiche 103 ausgebildet sind,
und man erhält
mehrere gesinterte Ringmagneten 100, wie diese in 3 dargestellt
sind.
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Selbst
ohne das Aufbringen einer externen mechanischen Kraft wäre es möglich, den
gesinterten ringförmigen
Pulver-Preßlingstab 300 an
den Grenzflächenbereichen,
an denen sich die vorstehenden Bereiche 103 befinden, zu
teilen, indem einfach ein gepulstes Magnetfeld während des Magnetisierungsvorgangs
als Ergebnis einer während
der Magnetisierung erzeugten Stoßwirkung aufgebracht wird.
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Anstatt
einer Fertigbearbeitung der gekrümmten
inneren Oberfläche
des gesinterten ringförmigen
Pulver-Preßlingstabes 300 durch
eine spanende Bearbeitung der vorstehend genannten Art können gemäß der Erfindung
auch die gekrümmten inneren
Oberflächen
der einzelnen gesinterten Ringmagneten 100 spanend bearbeitet
werden, die man durch Teilen des gesinterten ringförmigen Pulver-Preßlingstabes 300 erhält.
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Da
der gesinterte ringförmige
Pulver-Preßlingstab 300 und
somit die durch das Teilen des gesinterten ringförmigen Pulver-Preßlingstabes 300 gebildeten
gesinterten Ring magneten 100 ein hohes Maß an Formgenauigkeit
aufweisen, kann jeder der gesinterten Ringmagneten 100 auf
eine Rotorwelle gepaßt
und mit dieser verbunden werden, ohne daß irgendeine Fertigbearbeitung
an der gekrümmten
inneren Oberfläche
stattfindet.
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4 zeigt
eine Schnittdarstellung von einem der gesinterten Ringmagneten 100,
den man durch Teilen des gesinterten ringförmigen Pulver-Preßlingstabes 300 erhält, und 5 zeigt
eine Schnittdarstellung eines Rotors, der durch Anbringen des gesinterten
Ringmagneten 100 der 4 auf einer
Rotorwelle 200 gebildet ist. Wie unter Bezugnahme auf die
Schnittdarstellung der 4 ersichtlich, stellen dicke
Linien 105 Oberflächenbereiche
des gesinterten Ringmagneten 100 dar, an denen die Oberflächenbehandlung
stattfindet.
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Die
Oberflächenbehandlung
findet nicht an Bereichen des gesinterten Ringmagneten 100 dar, die
in der Schnittdarstellung der 4 mit dünnen Linien
dargestellt sind. Diese unbehandelten Oberflächenbereiche des gesinterten
Ringmagneten 100 entsprechen den Grenzflächenbereichen,
an denen der gesinterte ringförmige
Pulver-Preßlingstab 300 an
den vorstehenden Bereichen 103 geteilt worden ist, und
zwar genauer gesagt einer oberen Endfläche des vorstehenden Bereichs 103 sowie
einem Bereich einer unteren Endfläche des gesinterten Ringmagneten 100,
an der der vorstehende Bereiche 103 des unmittelbar darunter
befindlichen gesinterten Ringmagneten 100 verbunden war.
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Der
gesinterte Ringmagnet 100 ist jedoch an diesen unbehandelten
Oberflächenbereichen
keiner Korrosion ausgesetzt, da die unbehandelten Oberflächenbereiche
des gesinterten Ringmagneten 100 in einem Vorgang zum Verbinden
des gesinterten Ringmagneten 100 mit der Rotorwelle 200 vollständig mit einem
Verbindungs- bzw. Haftmittel 210 überdeckt werden.
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Beim
Sintern eines Pulver-Preßlings
wird der Pulver-Preßling
im allgemeinen auf einem Tablett plaziert, auf das ein Trennpulver
aufgestäubt
wird und das in einen Sinterofen eingebracht wird. Das Trennpulver
wird verwendet, um ein Anhaften des Pulver-Preßlings an dem Tablett als Ergebnis
des Sintervorgangs zu verhindern. Das Trennpulver dient auch zum
Vermindern der Reibung zwischen dem Pulver-Preßling (gesinterter Pulver-Preßling) und dem
Tablett, wenn während
des Sintervorgangs ein durch das Sintern bedingtes Schrumpfen stattfindet, um
auf diese Weise eine Sinter-Verformung
zu verhindern.
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Beim
Sintern eines ringförmigen
Pulver-Preßlings
kann eine Verschlechterung des normalen Sinter-Schrumpfens aufgrund
von Reibung zwischen dem Pulver-Preßling und dem Tablett nicht durch
die Verwendung des Trennpulvers alleine vermieden werden, wobei
dies zum Auftreten von Sinterverformung führt. Typischerweise wird ein
unterer Bereich des ringförmigen
Pulver-Preßlings,
der mit dem Tablett in Berührung
steht, in eine ovale Formgebung verformt oder er nimmt in seiner
Größe zu.
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Da
der gesinterte ringförmige
Pulver-Preßlingstab 300 des
vorliegenden Ausführungsbeispiels durch
Stapeln einer Vielzahl von ringförmigen
Pulver-Preßlingen 102 in
Axialrichtung sowie durch Sintern der gestapelten ringförmigen Pulver-Preßlinge 102 gebildet
wird, findet eine Verformung aufgrund der Sinter-Schrumpfung nur
bei dem ringförmigen Pulver-Preßling 102 in
der untersten Lage statt, während
die ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 in
den oberen Lagen ihre Ringform mit einem hohem Maß an Formgenauigkeit
auch nach dem Sintervorgang aufrecht erhalten.
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Aus
diesem Grund ist es bevorzugt, daß der ringförmige Pulver-Preßling 102,
der in der untersten Lage des gesinterten ringförmigen Pulver-Preßlingstabes 300 verwendet
wird, mit einer Formgebung mit einem kleineren Innendurchmesser
versehen wird, so daß die
gekrümmte
innere Oberfläche
dieses ringförmigen
Pulver-Preßlings 102 selbst
bei Auftreten von Sinter-Verformung mit einer ausreichenden Bearbeitungszugabe
fertig bearbeitet werden kann. Obwohl der ringförmige Pulver-Preßling 102 nur
in der untersten Lage eine größere Bearbeitungszugabe
aufweisen muß,
weist der auf diese Weise hergestellte gesinterte ringförmige Pulver-Preßlingstab 300 insgesamt
ein hohes Maß an
Formgenauigkeit auf.
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Gemäß dem vorstehend
beschriebenen Ringmagnet-Herstellungsverfahren erfolgt die Handhabung
von mehreren Ringmagneten 100, die bei dem Sinterverfahren
zu einem einzigen Gebilde vereinigt werden, bzw. des gesinterten
ringförmigen
Pulver-Preßlingstabes 300 in
nachfolgenden Prozessen in gemeinsamer Weise. Diese Verfahrensweise
der Erfindung führt
zu folgenden vorteilhaften Effekten:
- (a) Da
die Handhabung von mehreren gesinterten Ringmagneten 100 in
Form eines einzigen Gebildes erfolgt, können die gesinterten Ringmagneten 100 mit
hoher Effizienz von einem Prozeß zu
einem nachfolgenden Prozeß verbracht
werden.
- (b) Da die gekrümmten
inneren Oberflächen
und äußeren Oberflächen von
mehreren gesinterten Ringmagneten 100 in Form des gesinterten
ringförmigen
Pulver-Preßlingstabes 300 gemeinsam einer
spanenden Bearbeitung unterzogen werden können, läßt sich auch eine verbesserte
Effizienz bei der spanenden Bearbeitung erzielen.
- (c) Da mehrere gesinterte Ringmagneten 100 in Form
des gesinterten ringförmigen
Pulver-Preßlingstabes 300 gemeinsam
der Anti-Korrosionsoberflächenbehandlung
unterzogen werden können,
läßt sich
eine verbesserte Behandlungseffizienz erzielen.
- (d) Der gesinterte ringförmige
Pulver-Preßlingstab 300 läßt sich
mit einem hohen Maß an
Formgenauigkeit herstellen.
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Bei
dem Ringmagnet-Herstellungsverfahren des vorliegenden Ausführungsbeispiels
müssen
die an den oberen Endflächen
der speziellen ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 ausgebildeten
vorstehenden Bereiche 103 nicht unbedingt ringförmig ausgebildet
sein, wie dies in 1 dargestellt ist, sondern es
können
vorstehende Bereiche mit einer beliebigen Formgebung, die die Berührungsflächen mit
den unmittelbar darüber
befindlichen ringförmigen
Pulver-Preßlingen 102 reduziert,
an den oberen Endflächen
der speziellen ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 gebildet
sein.
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Zum
Beispiel kann ein ringförmiger
vorstehender Bereich mit einer im allgemeinen halbkreisförmigen Querschnittsform
oder können
mehrere vorstehende Bereiche, die in Umfangsrichtung voneinander
getrennt sind, an der oberen Endfläche jedes speziellen ringförmigen Pulver-Preßlings 102 gebildet
sein. Anstelle der vorstehenden Bereiche können auch Vertiefungsbereiche
in den oberen Endflächen
der speziellen ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 gebildet
sein, um die Berührungsflächen mit
den benachbarten ringförmigen
Pulver-Preßlingen 102 zu reduzieren.
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Ferner
müssen
solche vorstehenden Bereiche oder Vertiefungsbereiche nicht notwendigerweise
an den oberen Endflächen
der speziellen ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 gebildet
sein, sondern diese können
auch an unteren Endflächen
der ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 gebildet
sein, die sich am Boden der einzelnen gesinterten Ringmagneten 100 befinden.
Darüber
hinaus können
die vorstehenden Bereiche oder die Vertiefungsbereiche auch sowohl
an den oberen Endflächen
der ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102,
die sich an der Oberseite der einzelnen gesinterten Ringmagneten 100 befinden,
als auch an den unteren Endflächen
der ringförmigen Pulver-Preßlinge 102 gebildet
sein, die sich am Boden der einzelnen gesinterten Ringmagneten 100 befinden.
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3.) Verfahren zum Herstellen
des gesinterten Ringmagneten des ersten Ausführungsbeispiels
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Im
folgenden wird eine Verfahrensweise zum Herstellen des gesinterten
Ringmagneten 100 des ersten Ausführungsbeispiels ausführlich beschrieben.
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Bei
dem gesinterten Ringmagneten 100 handelt es sich um einen
Permanentmagneten, der unter Verwendung einer Neodym-Magnetlegierung,
die Neodym (Nd), Dysprosium (Dy), Eisen (Fe) und Bor (B) als Ausgangsmaterial
hergestellt wird. Die Neodym-Magnetlegierung
wird einer Wasserstoff-Okklusionsbehandlung unterzogen und unter
Verwendung einer Strahlmühle
fein pulverisiert, um feines Legierungspulver (magnetisches Pulver)
mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 5 μm zu erhalten.
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Die
ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102,
die bei jedem gesinterten Ringmagneten 100 in mehreren
Lagen gestapelt werden, werden durch Pressen dieses Pulvers gebildet.
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6 zeigt
eine Draufsicht, die im allgemeinen die Konfiguration eines Herstellungssystems zum
Pressen des Magnetpulvers darstellt, um die ringförmigen Pulver-Preßlinge 102 zu
bilden, die zum Herstellen der gesinterten Ringmagneten 100 des ersten
Ausführungsbeispiels
verwendet werden. Wie in 6 gezeigt, beinhaltet das Herstellungssystem folgendes:
ein Förderband 2 zum
Transferieren bzw. Verfahren einer verfahrbaren Metallformeinheit 10; eine
Pulverzuführungseinheit 3 zum
Wiegen des Magnetpulvers und Einfüllen von diesem in einen ringförmigen Hohlraum 10h,
der in der verfahrbaren Metallformeinheit 10 ausgebildet
ist; eine Stempelaufsetzeinheit 4 zum Aufsetzen eines Oberstempels 10g für die Druckbeaufschlagung
des Magnetpulvers in einem Zustand, in dem der Oberstempel 10g das in
die Form 10h der verfahrbaren Metallformeinheit 10 eingefüllte magnetische
Pulver pressen kann; eine Preßeinheit 5 zum
Pressen des Magnetpulvers in einem Magnetfeld in der verfahrbaren
Metallformeinheit 10, wobei der Oberstempel 10g in
eine Position zum einfachen Ausführen
eines Preßvorgangs angeordnet
ist.
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Das
System weist ferner folgendes auf: eine Formfreigabeeinheit bzw.
Entformungseinheit 6 zum Herausziehen eines ringförmigen Pulver-Preßlings, der
in dem Magnetfeld gepreßt
worden ist, aus der verfahrbaren Metallformeinheit 10;
eine Pulverabführungseinheit 7 zum
Abführen
von überschüssigem magnetischen
Pulver, das an einem jeweiligen ringförmigen Pulver-Preßling anhaftet,
der aus der verfahrbaren Metallformeinheit 10 herausgezogen
worden ist; eine Stapeleinheit 8 zum Stapeln von ringförmigen Pulver-Preßlingen,
die in dem Magnetfeld gepreßt
worden sind; sowie eine Pulverabführungs-/Formsetzeinheit 9 zum
Entfernen des an der verfahrbaren Metallformeinheit 10 anhaftenden
Magnetpulvers und zum Verbringen der verfahrbaren Metallformeinheit 10 in
einen verfahrbaren Zustand.
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Wie
in den 7A und 7B gezeigt,
beinhaltet die verfahrbare Metallformeinheit 10 eine Palette 10a,
die sich auf dem Förderband 2 bewegt,
einen ersten Halter 10b zum Halten eines unteren Metallformbereichs,
einen säulenartigen
Kern 10d, einen Unter stempel 10e, eine Form 10f,
die den genannten Hohlraum 10h bildet, in den das magnetische
Pulver zusammen mit dem Kern 10d und dem Unterstempel 10e eingebracht
wird, wobei der Kern 10d im Inneren der Form 10f entlang
einer gemeinsamen Achse mit dieser angeordnet wird, sowie den genannten
Oberstempel 10g, der an einem zweiten Halter 10j gehalten
ist.
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Die 8A, 8B und 8C zeigen Schnittdarstellungen
von Oberstempeln 10g mit verschiedenen Formgebungen. Wie
später
noch erläutert
wird, dient der Oberstempel 10g zum Zusammendrücken des
von oben her in den Hohlraum 10h eingefüllten Magnetpulvers. Bei der
verfahrbaren Metallformeinheit 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels
gibt es eine Auswahl von drei verschiedenen Typen von Oberstempeln 10g.
Hierbei handelt es sich um den in 8A gezeigten
Oberstempel 10g, der ein ebenes unteres Ende aufweist,
den in 8B gezeigten Oberstempel 10g,
der eine in dem unteren Ende ausgebildete Nut g1 aufweist, sowie
den in 8C gezeigten Oberstempel 10g,
der eine sich verjüngende
Nut g2 in seinem unteren Ende aufweist.
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Der
in 8A gezeigte Oberstempel 10g dient zum
Herstellen eines ringförmigen
Pulver-Preßlings 102 mit
einer ebenen oberen Endfläche,
der in 8B gezeigte Oberstempel 10g dient
zum Herstellen eines ringförmigen
Pulver-Preßlings 102 mit einem
vorstehenden Bereich 103, der einen rechteckigen Querschnitt
an der oberen Endfläche
des ringförmigen
Pulver-Preßlings 102 aufweist,
und der in 8C dargestellte Oberstempel 10g dient
zum Herstellen eines ringförmigen
Pulver-Preßlings 102 mit einem
vorstehenden Bereich 103, der einen in Richtung nach oben
schmäler
werdenden trapezförmigen Querschnitt
an der oberen Oberfläche
des ringförmigen
Pulver-Preßlings 102 aufweist.
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Als
erstes wird die verfahrbare Metallformeinheit 10 durch
das Förderband 2 zu
der Pulverzuführungseinheit 3 transportiert.
Die 9A, 9B und 9C zeigen
Schnittdarstellungen zur Erläuterung
der Konstruktion und der Arbeitsweise der Pulverzuführungseinheit 3.
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9A zeigt
einen Pulverwiegevorgang, bei dem die Pulverzuführungseinheit 3 ein
bestimmtes Gewicht an Magnetpulver 11, wie zum Beispiel
der genannten Neodym-Magnetlegierung,
unter Verwendung einer mit Vibration arbeitenden Zuführungseinrichtung
in ein Behältnis 3c einbringt,
während
sie das magnetische Pulver 11 unter Verwendung eines Wiegegeräts abmißt.
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In
den 9B und 9C ist
ein Pulverzuführungsprozeß veranschaulicht,
bei dem eine Pulverzuführungseinrichtung 3a,
die eine trichterartige Konstruktion zum Führen des Magnetpulvers 11 in den
Hohlraum 10h der verfahrbaren Metallformeinheit 10 aufweist,
sowie eine flügelartige
Einrichtung (nicht gezeigt) zum Durchrühren des in den Hohlraum 10h eingebrachten
Magnetpulvers 11 auf die Form 10f der verfahrbaren
Metallformeinheit 10 aufgesetzt werden und anschließend das
Behältnis 3c mit
dem darin aufgenommenen magnetischen Pulver 11 in die Position
der trichterartigen Pulverzuführungseinrichtung 3a bewegt
wird sowie in einen schrägen
Winkel gekippt wird, so daß das
magnetische Pulver 11 in dem Behältnis 3c in die Pulverzuführungseinrichtung 3a transferiert
wird.
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Anschließend wird
die Pulverzuführungseinrichtung 3a mittels
eines Rüttelmechanismus 3b Vibrationen
ausgesetzt, um das magnetische Pulver 11 in der Pulverzuführungseinrichtung 3a vollständig in den
Hohlraum 10h zu transferieren, und die genannte flügelartige
Einrichtung wird gedreht, so daß sich Schaufeln
der flügelartigen
Einrichtung unter allmählicher
Bewegung nach oben drehen, um das in den Hohlraum 10h gefüllte magnetische
Pulver 11 durchzurühren.
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Wenn
das in den Hohlraum 10h eingefüllte magnetische Pulver 11 durch
die rotierenden Schaufeln der flügelartigen
Einrichtung gründlich
gemischt wird, werden Hohlräume
in dem magnetischen Pulver 11 oder Brücken von diesem, falls solche
in dem Hohlraum 10h vorhanden sind, zum Kollabieren gebracht,
so daß der
Hohlraum 10h der verfahrbaren Metallformeinheit 10 gleichmäßig mit
dem magnetischen Pulver 11 gefüllt ist.
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Die
verfahrbare Metallformeinheit 10, deren Hohlraum 10h mit
dem magnetischen Pulver 11 gefüllt worden ist, wird dann durch
das Förderband 2 zu der
Stempelaufsetzeinheit 4 transportiert. Die 10A, 10B, 10C und 10D zeigen Schnittdarstellungen
zur Erläuterung
der Konstruktion und der Arbeitsweise der Stempelaufsetzeinheit 4.
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Wie
in diesem Figuren gezeigt, beinhaltet die Stempelaufsetzeinheit 4 einen
Greifzangenheber 4a zum Aufnehmen des Oberstempels 10g sowie
einen Transfermechanismus (nicht gezeigt) zum Anheben und Absenken
des Greifzangenhebers 4a sowie zum Bewegen des von dem
Greifzangenheber 4a gegriffenen Oberstempels 10g.
Mit dieser Stempelaufsetzeinheit 4 ist es möglich, die
verfahrbare Metallformeinheit 10 in einen Zustand zu bringen,
in dem das magnetische Pulver 11 in dem Hohlraum 10h durch den
Oberstempel 10g mit Druck beaufschlagt werden kann.
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Als
erstes wird die Palette 10a, auf der sich die verfahrbare
Metallformeinheit 10 befindet, auf ein Niveau der Stempelaufsetzeinheit 4 transportiert
und in einer vorgeschriebenen Position positioniert, wie dies in 10A gezeigt ist. Anschließend bewegt sich der Greifzangenheber 4a nach
unten und nimmt den Oberstempel 10g in der in 10B dargestellten Weise auf.
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Der
Greifzangenheber 4a hebt den Oberstempel 10g in
der in 10C dargestellten Weise an,
bewegt diesen in Richtung auf einen unteren Formbereich und bewegt
sich nach unten, um den Oberstempel 10g über den
Kern 10d zu passen, wie dies in 10D gezeigt
ist. Anschließend
gibt der Greifzangenheber 4a den Oberstempel 10g frei,
und der Oberstempel 10g ist in den Hohlraum 10h gepaßt. Der
Durchmesser eines oberen Endbereichs des Kerns 10d ist
um 0,22 mm kleiner ausgebildet als der Durchmesser eines unteren
Bereichs des in dem Hohlraum 10h befindlichen Kerns 10d und
hat eine Verjüngung
von 3°.
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Selbst
wenn die Position der Palette 10a zum Zeitpunkt des Einsetzens
des Stempels von der Position des Greifzangenhebers 4a um
einen Betrag von nicht mehr als 0,1 mm abweicht, kommt es zu keinem
derartigen Problem, daß der
Oberstempel 10g nicht über
den Kern 10d gepaßt
werden kann. Nach dem Freigeben des Oberstempels 10g bewegt sich
der Greifzangenheber 4a nach oben und kehrt in seine ursprüngliche
Position zurück.
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Die
mit dem Oberstempel 10g versehene verfahrbare Metallformeinheit 10 wird
durch das Förderband 2 zu
einer Preß-Stufe
an der Preßeinheit 5 weiterbewegt.
Die 11A, 11B und 11D zeigen Schnittdarstellungen zur Erläuterung
der Konstruktion und der Arbeitsweise der Preßeinheit 5, die 12A und 12B zeigen
Schnittdarstellungen zur Erläuterung
der Konstruktion einer Preßvorrichtung 5c,
und die 13A und 13B zeigen
Draufsichten und die 13C und 13D Schnittansichten
entlang der Linie A-A bzw. B-B der 13A und 13B unter Darstellung der Konstruktion eines hinteren
Jochs 5d.
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Wie
in 6 gezeigt, ist die Preß-Stufe mit einem Transfermechanismus 5h zum
Transferieren der mit dem Oberstempel 10g ausgestatteten
verfahrbaren Metallformeinheit 10 von der Palette 10a auf
dem Förderband 2 zu
der Preßeinheit 5 sowie zum
Zurückführen der
verfahrbaren Metallformeinheit 10 auf die Palette 10a auf
dem Förderband 2 bei Abschluß des Preßvorgangs
ausgestattet.
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Wie
unter Bezugnahme auf die 11A, 11B und 11C ersichtlich,
beinhaltet die Preßeinheit 5 eine
obere und eine untere elektromagnetische Spule 5a (die
an einem oberen und einem unteren Rahmen angebracht sind) zum Erzeugen
eines Ausrichtungsmagnetfeldes zum magnetischen Ausrichten des Magnetpulvers 11;
einen Preßmechanismus 5b zum
Anheben und Absenken der vorstehend genannten Preßvorrichtung 5c zum
Drücken der
oberen elektromagnetischen Spule 5a sowie des Oberstempels 10g nach
unten; einen Aufwärts-/Abwärts-Antriebsmechanismus
zum Anheben und Absenken des oberen Rahmens einschließlich der
oberen elektromagnetischen Spule 5a und des Preßmechanismus 5b;
ein ringförmiges
elastisches Element 5j; sowie das genannte hintere Joch 5d,
das bei Betätigung
durch einen nicht dargestellten Luftzylinder mit der Form 10f in
Berührung
tritt.
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Wie
unter Bezugnahme auf die 12A und 12B ersichtlich, beinhaltet die Preßvorrichtung 5c einen
Stempel-Druckbeaufschlagungsbereich 5e für die Druckbeauf schlagung
des Oberstempels 10g, eine bewegliche Stange 5f,
die sich in das Innere des Stempel-Druckbeaufschlagungsbereichs 5e hineindrücken läßt, sowie
eine Feder 5g, die sich zwischen einer hinteren Oberfläche der
beweglichen Stange 5f und einer inneren Oberfläche des
Stempel-Druckbeaufschlagungsbereichs 5e befindet, um die
bewegliche Stange 5f gegen den Kern 10d zu pressen.
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Wie
unter Bezugnahme auf die 13A, 13B, 13C und 13D ersichtlich, ist das hintere Joch 5d aus
einem Paar ferromagnetischer Elemente gebildet, von denen jedes
eine halbkreisförmige
innere Aussparung aufweist, die von beiden Seiten auf eine gekrümmte äußere Oberfläche der Form 10f paßt. Das
hintere Joch 5d wird zuerst in einer derartigen Weise plaziert,
daß eine
zentrale Achse des hinteren Jochs 5d mit der zentralen
Achse der Form 10f ausgefluchtet ist, und das hintere Joch 5d wird
von beiden Seiten her in Richtung auf die Form 10f bewegt,
bis die halbkreisförmigen
inneren Aussparungen der ferromagnetischen Elemente des hinteren
Jochs 5d mit der Form 10f in Berührung treten.
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Nachdem
die verfahrbare Metallformeinheit 10 durch das Förderband 2 von
der Stempelaufsetzeinheit 4 zu der Preßeinheit 5 voranbewegt
worden ist, wird ein Metallformbereich der verfahrbaren Metallformeinheit 10 von
der Palette 10a durch den Transfermechanismus 5h zusammen
mit dem ersten Halter 10b zu einem Preßbereich der Preßeinheit 5 transferiert,
wie dies in 11A gezeigt ist.
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Wenn
dann der Aufwärts-/Abwärts-Antriebsmechanismus
betätigt
wird, bewegen sich die elektromagnetische Spule 5a und
die Preßvorrichtung 5c nach
unten, der obere und der untere Rahmen werden durch eine Klemmfunktion
aneinander festgelegt, und die Form 10f wird durch das
ringförmige elastische
Element 5j in seiner Position befestigt, das an einem unteren
Teil des oberen Rahmens angebracht ist, wie dies in 11B gezeigt ist.
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Die
ferromagnetischen Elemente des hinteren Jochs 5d nähern sich
dann von beiden Seiten her an die Form 10f an und treten
in enge Berührung
mit der gekrümmten äußeren Oberfläche der
Form 10f. Anschließend
läßt man einen
Strom durch die obere und die untere elektromagnetische Spule 5a fließen, um
ein radial ausrichtendes Magnetfeld zu erzeugen, und die Preßvorrichtung 5c wird
zur Ausführung
einer Bewegung nach unten veranlaßt, um den Oberstempel 10g nach
unten zu drücken,
wie dies in 11C gezeigt ist.
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Infolgedessen
preßt
der Oberstempel 10g das in den Hohlraum 10h gefüllte magnetische
Pulver 11, so daß man
einen ringförmigen
Pulver-Preßling 102 mit
radialer Orientierung erhält.
Der Verdichtungsdruck sollte 10 bis 100 MPa vorzugsweise 40 MPa
betragen, und die Stärke
des ausrichtenden Magnetfeldes sollte gleich oder höher als
1T sein.
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14 zeigt
eine Schnittdarstellung zur Erläuterung
eines Zustands von Magnetflüssen,
die während
des radialen magnetischen Ausrichtungsvorgangs erzeugt werden. Ein
durch die obere elektromagnetische Spule 5a erzeugtes Magnetfeld
fließt durch
die Preßvorrichtung 5c,
bei der es sich um ein ferromagnetisches Element handelt, in Form
eines Magnetflusses und tritt in die bewegliche Stange 5f ein,
bei der es sich ebenfalls um ein ferromagnetisches Element handelt,
während
ein durch die untere elektromagnetische Spule 5a erzeugtes
Magnetfeld durch den ersten Halter 10b fließt, bei
dem es sich um ein ferromagnetisches Element handelt, und in den
Kern 10d eintritt. Bei dem Unterstempel 10e und dem
Oberstempel 10g handelt es sich um nichtmagnetische Elemente.
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Wie
in 14 gezeigt, fließen die durch Pfeile in unterbrochenen
Linien dargestellten Magnetflüsse
durch die bewegliche Stange 5f und den Kern 10d,
bei denen es sich um ferromagnetische Elemente handelt, sowie durch
den Hohlraum 10h innerhalb der Form 10f, bei der
es sich um ein ferromagnetisches Element handelt, in Radialrichtung
von diesem, so daß im
Inneren des Hohlraums 10h ein radial ausrichtendes Magnetfeld
erzeugt wird.
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Der
ringförmige
Pulver-Preßling 102 mit
radialer Orientierung wird durch den Transfermechanismus 5h zusammen
mit der verformbaren Metallformeinheit 10 auf die Palette 10a zurück gebracht.
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In
der vorstehend beschriebenen Preß-Stufe kann die Stärke des
bei dem Preßvorgang
angelegten ausrichtenden Magnetfeldes durch Regulieren der Strommenge
gesteuert werden, die man durch jede elektromagnetische Spule 5a fließen läßt. Es ist möglich, den
in jeder Lage zu verwendenden Ausrichtungskoeffizienten des ringförmigen Pulver-Preßlings 102 durch
Regulieren des durch jede elektromagnetische Spule 5a hindurchzuleitenden
Stroms einzustellen. Dies ermöglicht
die Verwendung von ringförmigen
Pulver-Preßlingen
in einzelnen Lagen, die spezielle magnetische Eigenschaften aufweisen,
wie dies in bezug auf die Ausführungsbeispiele
1 bis 3 beschrieben wird.
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Als
nächstes
wird die verfahrbare Metallformeinheit 10, die den ringförmigen Pulver-Preßling 102 trägt, durch
das Förderband 2 zu
einer Entformungsstufe an der Entformungseinheit 6 weiter
bewegt. Die 15A und 15B zeigen
eine Draufsicht bzw. eine Schnittdarstellung zur Erläuterung
der Konstruktion der Entformungseinheit 6, wobei 15A eine Draufsicht in Richtung der Pfeile A-A der 15B zeigt.
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Wie
in diesen Zeichnungen dargestellt, ist die Entformungseinheit 6 mit
einem Preßmechanismus
versehen, der einen Luftzylinder 6a für die Druckbeaufschlagung des
ringförmigen
Pulver-Preßlings 102 aufweist,
sowie mit einem Oberstempel-Anschlag 6d und mit einem Formhebemechanismus versehen,
der einen Tisch 6c sowie Luftzylinder 6b zum Anheben
der Form 10f in Richtung nach oben beinhaltet.
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Die 16A, 16B, 16C und 16D zeigen
Schnittdarstellungen zur Erläuterung
eines Entformungsvorgangs, wie dieser an der Entformungseinheit 6 stattfindet.
Die Palette 10a, die mit der den ringförmigen Pulver-Preßling 102 tragenden
verformbaren Metallformeinheit 10 beladen ist, wird durch
das Förderband 2 transportiert
und in einer vorbestimmten Position auf der Entformungsstufe angeordnet.
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Wenn
der Luftzylinder 6a die Palette 10a in der in 10A dargestellten Weise anhebt, gelangt der Oberstempel 10g in
Berührung
mit dem Oberstempel-Anschlag 6d, so daß der ringförmige Pulver-Preßling 102 mit
Druck beaufschlagt wird. Der von dem Luftzylinder 6a auf
den ringförmigen
Pulver-Preßling 102 ausgeübte Druck
sollte 0,1 bis 1 MPa betragen.
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Wie
in 16B gezeigt, werden als nächstes die Luftzylinder 6b betätigt, und
der Tisch 6c, der durch die Luftzylinder 6b nach
oben gedrückt
wird, hebt die Form 10f an, so daß der ringförmige Pulver-Preßling 102 aus
der Form 10f gelöst
wird.
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Anschließend zieht
sich der Luftzylinder 6a zurück, und die Palette 10a liegt
in der in 16C dargestellten Weise auf
dem Förderband 2 auf.
Das Förderband 2 bewegt
dann die Palette 10a bis in eine Position, in der die Form 10f auf
dem auf der Palette 10a plazierten zweiten Halter 10j aufliegt,
wenn die von dem Tisch 6c abgestützte Form 10f sich
nach unten bewegt, wie dies in 16d gezeigt
ist. Wenn die Palette 10a diese Position erreicht, ziehen
sich die Luftzylinder 6b zurück, so daß sich der Tisch 6c nach unten
bewegt, so daß die
Form 10f auf dem zweiten Halter 10j plaziert wird.
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Bei
dem Formfreigabevorgang bzw. Entformungsvorgang zum Entformen des
ringförmigen
Pulver-Preßlings 102 aus
der verfahrbaren Metallformeinheit 10 gibt es eine Differenz
in der internen Belastung zwischen einem oberen Bereich des ringförmigen Pulver-Preßlings 102,
der aus der verfahrbaren Metallformeinheit 10 herausgezogen
ist, sowie einem unteren Bereich des ringförmigen Pulver-Preßlings 102,
der noch in der verfahrbaren Metallformeinheit 10 verblieben
ist.
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Im
allgemeinen besteht die Wahrscheinlichkeit der Entstehung von Rissen
in dem Grenzflächenbereich
zwischen dem oberen Bereich des ringförmigen Pulver-Preßlings 102,
der aus der verfahrbaren Metallformeinheit 10 herausgezogen
ist, und dem unteren Bereich des ringförmigen Pulver-Preßlings 102, der
in der verfahrbaren Metallformeinheit 10 verblieben ist,
aufgrund dieser Differenz in der internen Belastung.
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Bei
der Entformungseinheit 6 des vorliegenden Ausführungsbeispiels
wird jedoch der ringförmige
Pulver-Preßling 110 unter
Bedingungen aus der Form 10f herausgezogen, bei denen der
ringförmige Pulver-Preßling 110 mit
Druck beaufschlagt wird, und aus diesem Grund ist die Differenz
in der inneren Belastung zwischen dem oberen und dem unteren Bereich
des ringförmigen
Pulver-Preßlings 102 so
gering, daß das
Entstehen von Rissen vermieden wird.
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Die
verfahrbare Metallformeinheit 10, aus der der ringförmige Pulver-Preßling 102 herausgezogen
worden ist, wird durch das Förderband
zu der Pulverabführungseinheit 7 weiter
befördert.
Die 17A, 17B, 18A und 18B zeigen Schnittdarstellungen
zur Erläuterung
der Konstruktion und der Arbeitsweise der Pulverabführungseinheit 7.
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Wie
in diesen Zeichnungen dargestellt, besitzt die Pulverabführungseinheit 7 zum
Ausführen eines
Pulverabführungsvorgangs
einen Anhebe-/Absenkmechanismus, der einen Tisch 7a und
Luftzylinder 7b aufweist, zum Anheben und Absenken des
Tisches 7a, eine Düse 7c zum
Abgeben von Stickstoffgas sowie einen Staubsammelkanal 7d zum
Ansaugen und Sammeln von überschüssigem magnetischen
Pulver und Eisenpulver in einem Staubsammler.
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Da
das überschüssige magnetische
Pulver, das an dem ringförmigen
Pulver-Preßling 102 anhaftet,
an der Pulverabführungseinheit 7 entfernt
wird, läßt sich
verhindern, daß der
ringförmige
Pulver-Preßling 102 sich
in einem Stapelvorgang in einer nachfolgenden Stufe anhebt oder
von einer normalen Position weg verschoben wird.
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Die
Palette 10a, die die verfahrbare Metallformeinheit 10 trägt, aus
der der ringförmige
Pulver-Preßling 102 entformt
worden ist, wird durch das Förderband 2 transportiert
und in einer vorbestimmten Position in der Pulverabführungseinheit 7 positioniert,
und anschließend
werden die Luftzylinder 7b betätigt, so daß der Tisch 7a zur
Ausführung
einer Bewegung nach oben veranlaßt wird, wie dies in 17A gezeigt ist. Wie in 17B gezeigt
ist, bewegt sich der durch den Tisch 7a abgestützte Unterstempel 10e dadurch
nach oben, so daß der
ringförmige
Pulver-Preßling 102 von
dem Kern 10d entfernt wird.
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Beim
Abziehen des ringförmigen
Pulver-Preßlings 102 von
dem Kern 10d streift der ringförmige Pulver-Preßling 102 jegliches überschüssige magnetische
Pulver ab, das an der gekrümmten äußeren Oberfläche des
Kerns 10d anhaftet, so daß das überschüssige magnetische Pulver an
sowie um die oberen und die unteren Enden einer gekrümmten inneren
Oberfläche
des ringförmigen
Pulver-Preßlings 102 anhaften
bleibt. Wenn der ringförmige
Pulver-Preßling 102 von
dem Kern 10d entfernt wird, so wird auch der Oberstempel 10g entfernt
und auf dem zweiten Halter 10j plaziert.
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Da
die obere Endfläche
des ringförmigen Pulver-Preßlings 102 bei
dem vorstehend genannten Vorgang des Abziehens des ringförmigen Pulver-Preßlings 102 von
dem Kern 10d geringfügig über den
Kern 10d hinaus hervorsteht, wird der Oberstempel 10g entfernt,
Stickstoffgas wird von der Düse 7c abgegeben,
um das an Oberflächen
des ringförmigen
Pulver-Preßlings 102 anhaftende
magnetische Pulver wegzublasen, und das magnetische Pulver wird
von dem Staubsammelkanal 7d angesaugt, wie dies in 18A dargestellt ist. Anschließend wird der ringförmige Pulver-Preßling 102 weiter
nach oben gezogen, wie dies in 18B gezeigt
ist. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß der ringförmige Pulver-Preßling 102 nicht
notwendigerweise vollständig von
dem Kern 10d abgezogen werden muß.
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Die 19A, 19B, 20A, 20B, 21A und 21B zeigen
Schnittdarstellungen zur Erläuterung
der Konstruktion und der Arbeitsweise der Stapeleinheit 8.
Wie in diesen Figuren gezeigt ist, besitzt die Stapeleinheit 8 einen
Greifmechanismus mit einem Greifzangenheber 8a zum Ergreifen des
ringförmigen
Pulver-Preßlings 102,
einen Tisch 8b, auf dem die mehreren ringförmigen Pulver-Preßlinge 102 gestapelt
sind, einen Mechanismus (nicht gezeigt) zum Positionieren, Anheben,
Absenken und Bewegen des Greifzangenhebers 8a, sowie einen Drehmechanismus
(nicht gezeigt) zum Drehen des Tisches 8b. Bei einer Ausführungsform
des Ausführungsbeispiels
kann eine elektromagnetische Greifvorrichtung für den geschilderten Greifmechanismus verwendet
werden.
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Zuerst
wird der Greifzangenhebers 8a des Greifmechanismus in eine
Position unmittelbar oberhalb des ringförmigen Pulver-Preßlings 102 bewegt, der
von dem Kern 10d abgezogen ist, wie dies in 19A gezeigt ist. Anschließend wird der Greifzangenheber 8a abgesenkt,
um den ringförmigen
Pulver-Preßling 102 zu
greifen, wie dies in 19B gezeigt ist. Die von dem
Greifzangenheber 8a ausgeübte Greifkraft ist auf 0,1
bis 4 N eingestellt.
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Anschließend wird
der Greifzangenheber 8a angehoben, und der Greifzangenheber 8a wird
derart bewegt, daß sich
das Zentrum des Greifzangenhebers 8a exakt über dem
Tisch 8b befindet, wie dies in 20A gezeigt
ist. Dann wird der Greifzangenheber 8a nach unten abgesenkt,
und der ringförmige Pulver-Preßling 102 wird
auf dem Tisch 8b plaziert, wie dies in 20B gezeigt ist.
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Unter
Verwendung des gleichen Verfahrens, wie es vorstehend erläutert worden
ist, werden die ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 für die zweite
und die dritte Lage auf den ringförmigen Pulver-Preßling 102 gestapelt,
der eine erste Lage (untere Lage) bildet, wie dies in den 21A und 21B dargestellt ist.
Durch Wiederholen des vorstehend beschriebenen Stapelvorgangs kann
eine gewünschte
Anzahl von ringförmigen
Pulver-Preßlingen 102 aufeinander gestapelt
werden.
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Zum
Bilden des in 1 gezeigten gesinterten Ringmagneten 100 sollte
es sich bei dem in der dritten Lage (der obersten Lage des gesinterten Ringmagneten 100)
gestapelten ringförmigen
Pulver-Preßling 102 um
einen Typ handeln, bei dem der vorstehende Bereich 103 an
der oberen Endfläche ausgebildet
ist, wie dies in 21A dargestellt ist.
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Genauer
gesagt, man erhält
dann, wenn jede dritte verfahrbare Metallformeinheit 10 mit
dem Oberstempel 10g versehen wird, der die Nut g1 mit rechteckigem
Querschnitt (8B) oder die Nut g2 mit trapezförmigem Querschnitt
(8C) an dem unteren Ende aufweist, einen Stapel
aus mehreren ringförmigen
Pulver-Preßlingen 102 bzw.
einen ringförmigen
Pulver-Preßlingstab
mit einer Formgebung wie der des in 2 dargestellten
gesinterten ringförmigen
Pulver-Preßlingstabes 300.
Der Oberstempel 10g, der die Nut g2 mit trapezförmigem Querschnitt (8C)
aufweist, ist gegenüber dem
Oberstempel 10g bevorzugt, der die Nut g1 mit dem rechteckigen Querschnitt
(8B) aufweist.
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Der
Grund hierfür
besteht darin, daß bei
Verwendung des Oberstempels 10e, der die Nut g2 mit einer
abgeschrägten
Querschnittsgestalt gemäß 8C aufweist,
der ringförmige
Pulver-Preßling 102 gebildet
wird, bei dem der vorstehende Bereich 103 einen in Richtung
nach oben schmaler werdenden trapezförmigen Querschnitt aufweist,
wobei der auf diese Weise ausgebildete ringförmige Pulver-Preßling 102 bei
der Trennung von dem Oberstempel 10g weniger anfällig für Rißbildung
und andere Schäden
ist.
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Es
ist unmöglich,
einen Stapel aus mehreren ringförmigen
Pulver-Preßlingen
durch ein herkömmliches
Preßverfahren
zu bilden, bei dem einzelne ringförmige Pulver-Preßlinge unter
Verwendung einer Metallform gepreßt werden, die an einer Preßmaschine
festgelegt ist. Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
erhält
man dagegen einen ringförmigen
Pulver-Preßlingstab
mit der gleichen Formgebung wie der gesinterte ringförmige Pulver-Preßlingstab 300 der 2 durch
sukzessives Aufeinanderstapeln von zwei ringförmigen Pulver-Preßlingen 102 mit
ebener oberer und unterer Endfläche
sowie von einem ringförmigen
Pulver-Preßling 102 mit
ebener unterer Endfläche
sowie dem an der oberen Endfläche
ausgebildeten vorstehenden Bereich 103, wie dies in 20B gezeigt ist.
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Wenn
Schwankungen in der Höhe
unter den einzelnen ringförmigen
Pulver-Preßlingen 102 auftreten
(wenn die gestapelten ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 hoch
werden), wird während
des Stapelvorgangs ein unerwünschter
Druck auf die ringförmigen Pulver-Preßlinge 102 ausgeübt, der
potentiell ein Brechen der ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 verursachen
kann, oder der Greifzangenheber 8h kann unbeabsichtigterweise
den ringförmigen
Pulver-Preßling 102 in
der Luft freigeben, so daß es
zu einem potentiellen Brechen des ringförmigen Pulver-Preßlings 102 als
Ergebnis des Aufpralls beim Fallen kommen kann.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird
jedoch das Gewicht des Magnetpulvers 11, das zum Bilden
des ringförmigen
Pulver-Preßlings 102 in jedem
Zyklus des Preßvorgangs
zu pressen ist, in dem von der Pulverzuführungseinheit 3 ausgeführten Magnetpulver-Wiegevorgang
auf eine feststehende Menge abgemessen, so daß die Höhe jedes ringförmigen Pulver-Preßlings 102 konstant
gemacht ist und kein solches Problem entsteht, daß eine unerwünschte Kraft
oder eine Aufprallkraft während
des Stapelvorgangs auf den ringförmigen
Pulver-Preßling 102 einwirkt.
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Nach
Abschluß des
Stapelvorgangs werden der erste Halter 10b, der Kern 10d und
der Unterstempel 10e der verfahrbaren Metallformeinheit 10 durch
den Transfermechanismus 12 auf die Palette 10a zurückgeführt, und
die verfahrbare Metallformeinheit 10 wird zu der Pulverabführungs-/Formsetzeinheit 9 verbracht,
wo ein nachfolgender Vorgang ausgeführt wird. Die Pulverabführungs-/Formsetzeinheit 9 ist
mit einem Pulverabführungsmechanismus zum
Entfernen von Magnetpulver, das an der verfahrbaren Metallformeinheit 10 anhaftet,
sowie mit einem Setzmechanismus versehen, um einzelne Teile der verfahrbaren
Metallformeinheit 10 in einen Ausgangszustand zu verbringen,
in dem die Pulverzuführungseinheit 3 wieder
das magnetische Pulver 11 zuführen kann.
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Der
Pulverabführungsmechanismus
besitzt eine Düse
zum Blasen von Stickstoffgas gegen die einzelnen Teile der verfahrbaren
Metallformeinheit 10 sowie einen Vakuummechanismus zum
Ansaugen und Sammeln des von dem Stickstoffgas weggeblasenen Magnetpulvers.
Bei dem Setzmechanismus handelt es sich um einen Mechanismus zum
Anheben der auf dem zweiten Halter 10j plazierten Form 10f und
zum Bewegen der Form 10f auf den Unterstempel 10e,
der auf dem ersten Halter 10b plaziert ist, nach Abschluß des Stapelvorgangs.
Durch die Ausbildung des Pulverabführungsmechanismus und des Setzmechanismus
läßt sich
ein nachfolgender Zyklus der Vorgänge von dem Preßvorgang
bis zu dem Stapelvorgang in gleichmäßiger Weise ausführen.
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Der
ringförmige
Pulver-Preßlingstab,
den man durch Stapeln der ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 erhält, wird
zu einem Sinter-/Wärmebehandlungsofen
transferiert, in dem der ringförmige
Pulver-Preßlingstab
gesintert wird und einer Wärmebehandlung
unterzogen wird, wobei dies bei einer bestimmten Temperatur erfolgt.
Infolgedessen erhält man
einen gesinterten ringförmigen
Pulver-Preßlingstab
wie den in 2 dargestellten. Der gesinterte ringförmige Pulver-Preßlingstab
wird dann zum Bilden einer Vielzahl von gesinterten Ringmagneten 100 durch
ein bereits erläutertes
Verfahren geteilt, und jeder gesinterte Ringmagnet 10 wird
auf der Rotorwelle 200 in der in 5 dargestellten
Weise angebracht.
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ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
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22 zeigt
eine Schnittdarstellung eines gesinterten ringförmigen Pulver-Preßlingstabes 300, den
man durch ein Verfahren zum Herstellen von gesinterten Ringmagneten
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung erhält. 23 zeigt eine
Schnittdarstellung der gesinterten Ringmagneten, die man durch Teilen
des gesinterten ringförmigen
Pulver-Preßlingstabes
der 22 erhält.
Genauer gesagt, es werden eine gekrümmte innere Oberfläche und
eine gekrümmte äußere Oberfläche des
gesinterten ringförmigen
Pulver-Preßlingstabes 301,
der durch Sintern einer Vielzahl von ringförmigen Pulver-Preßlingen 102, 102B gebildet
wird, durch spanende Bearbeitung fertig bearbeitet, und der gesinterte
ringförmige
Pulver-Preßlingstab 301 wird
einer Antikorrosions-Oberflächenbehandlung unterzogen.
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Anschließend wird
eine mechanische Biegebelastung auf Grenzflächenbereiche des gesinterten ringförmigen Pulver-Preßlingstabes 301 ausgeübt, und
infolgedessen bricht der gesinterte ringförmige Pulver-Preßlingstab 301 an
den Grenzflächenbereichen,
an denen die ringförmigen
vorstehenden Bereiche 103 ausgebildet sind, und man erhält die gesinterten
Ringmagneten des zweiten Ausführungsbeispiels,
wie dies in 23 dargestellt ist.
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Wie
in 22 dargestellt, wird ein ringförmiger Pulver-Preßlingstab,
aus dem der gesinterte ringförmige
Pulver-Preßlingstab 301 des
zweiten Ausführungsbeispiels
gebildet wird, durch Stapeln eines ringförmigen Pulver-Preßlings 102B in
einer untersten Lage sowie einer gewünschten Anzahl von ringförmigen Pulver-Preßlingen 102 in
obe ren Lagen gebildet. Der ringförmige
Pulver-Preßling 102B in
der untersten Lage ist dünner
als die übrigen
ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102,
und der ringförmige
vorstehende Bereich 103 ist an einer oberen Endfläche des
ringförmigen
Pulver-Preßlings 102B gebildet.
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Obwohl
der ringförmige
Pulver-Preßling 102B in
der untersten Lage des ringförmigen
Pulver-Preßlingstabes,
die direkt auf einem auf ein Tablett aufgestäubten Trennpulver aufliegt,
durch Schrumpfen beim Sintern verformt würde oder aber nicht in der
beim Sintervorgang erwarteten Weise schrumpfen würde, kommt es bei den übrigen ringförmigen Pulver-Preßlingen 102,
die sich in den oberen Lagen befinden, zu einem gleichmäßigen Schrumpfen
ohne Sinter-Verformung. Auf diese Weise ist es möglich, den gesinterten ringförmigen Pulver-Preßlingstab 301 mit
Ausnahme des ringförmigen
Pulver-Preßlings 102B in
der untersten Lage mit einem hohen Maß an Formgenauigkeit zu bilden.
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Im
allgemeinen wird bei der Herstellung von gesinterten Ringmagneten
ein beträchtlicher
Anteil der Gesamtherstellungszeit für die Oberflächenfertigbearbeitung
aufgewendet, die in einem späteren
Stadium erfolgt. Selbst wenn der als Dummy- bzw. Schein-Pulver-Preßling dienende
ringförmige
Pulver-Preßling 102B vor
dem Sintervorgang in der untersten Lage des gesinterten ringförmigen Pulver-Preßlingstabes 301 plaziert
wird, dann wird somit die Gesamtherstellungszeit aufgrund einer
Verminderung bei der Sinter-Verformung und einer sich daraus ergebenden
Reduzierung der Zeit für
die spanende Bearbeitung verkürzt.
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Daher
ermöglicht
das Verfahren zum Herstellen der gesinterten Ringmagneten des zweiten Ausführungsbeispiels
eine Reduzierung der Gesamtkosten. Da eine große Anzahl gesinterter Ringmagneten 100 unter
Verwendung von einem einzigen ringförmigen Pulver-Preßling 102B gebildet
werden kann, der bei dem Herstellungsverfahren des zweiten Ausführungsbeispiels
als Schein-Pulver-Preßling dient,
sind Verluste hinsichtlich der Kosten und der Zeit, die für die Bereitstellung
des ringförmigen Schein-Preßlings 102B erforderlich
sind, insgesamt nahezu vernachlässigbar.
Es ist daher da von auszugehen, daß das Herstellungsverfahren
des zweiten Ausführungsbeispiels
letztendlich zu Kosteneinsparungen beiträgt.
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DRITTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
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24 zeigt
eine Schnittdarstellung eines gesinterten ringförmigen Pulver-Preßlingstabes 302, der
durch ein Verfahren zum Herstellen von gesinterten Ringmagneten
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung gebildet wird. Wie unter Bezugnahme auf 24 ersichtlich,
wird Aluminiumoxidpulver 104 mit einer durchschnittlichen
Teilchengröße zwischen
1 μm und
100 μm auf
eine Dicke von 1 μm
bis 100 μm
in speziellen Grenzflächenbereichen
von ringförmigen
Pulver-Preßlingen 102 aufgestäubt, die
zum Bilden des gesinterten ringförmigen Pulver-Preßlingstabes 302 aufeinander
gestapelt sind. Das Aluminiumoxidpulver 104 wird auf die
Hälfte
oder weniger der Fläche
jedes Grenzflächenbereichs
aufgestäubt.
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Die
ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102,
die zum Herstellen des gesinterten ringförmigen Pulver-Preßlingstabes 302 des
dritten Ausführungsbeispiels
verwendet werden, werden im wesentlichen in dem gleichen Herstellungsverfahren
gebildet, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf das erste Ausführungsbeispiel
erläutert
worden ist. Zum Beispiel werden zum Herstellen des gesinterten ringförmigen Pulver-Preßlingstabes 302 der 24 drei ringförmige Pulver-Preßlinge 102 in
Lagen aufeinandergestapelt, und es wird eine geringe Menge des Aluminiumoxidpulvers 104 auf
die obere Endfläche des
ringförmigen
Pulver-Preßlings 102 in
der obersten Lage (dritte Lage) aufgestäubt.
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Das
Aluminiumoxidpulver 104 muß eine durchschnittliche Teilchengröße von nicht über 100 μm aufweisen,
und die Dicke jeder Schicht des Aluminiumoxidpulvers 104 sollte
100 μm nicht überschreiten,
da die ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 an
ihren speziellen Grenzflächen
keine Verbindung miteinander eingehen würden, wenn die durchschnittliche
Teilchengröße des Aluminiumoxidpulvers 104 oder
die Dicke der Aluminiumschicht 100 μm übersteigt.
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Auch
ist die durchschnittliche Teilchengröße des Aluminiumoxidpulvers 104 und
die Dicke der Aluminiumschicht gleich oder größer als 1 μm, da die Verbindungsfestigkeit
an den speziellen Grenzflächenbereichen
nicht vermindert würde,
wenn die durchschnittliche Teilchengröße des Aluminiumoxidpulvers 104 oder
die Dicke der Aluminiumschicht geringer als 1 μm ist.
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Man
erhält
den gesinterten ringförmigen
Pulver-Preßlingstab 302 durch
Sintern der ringförmigen Pulver-Preßlinge 102,
die in der in 24 dargestellten Weise gestapelt
sind, wobei das Aluminiumoxidpulver 104 auf die obere Endfläche jedes
dritten ringförmigen
Pulver-Preßlings 102 aufgestäubt wird,
wie dies vorstehend erläutert
worden ist. Bei dem auf diese Weise hergestellten gesinterten ringförmigen Pulver-Preßlingstab 302 des
dritten Ausführungsbeispiels
sind die ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 an den
speziellen Grenzflächenbereichen
mit einer verminderten Verbindungsfestigkeit miteinander verbunden.
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Gemäß dem vorstehend
beschriebenen Herstellungsverfahren des dritten Ausführungsbeispiels ist
es möglich,
den gesinterten ringförmigen
Pulver-Preßlingstab 302 in
einfacher Weise herzustellen, wobei die ringförmigen Pulver-Preßlinge 102 an den
speziellen Grenzflächenbereichen
mit einer verminderten Verbindungsfestigkeit miteinander verbunden
werden, und zwar unter Einsatz eines vereinfachten Herstellungsvorgangs
ohne Notwendigkeit der Ausbildung von vorstehenden Bereichen oder vertieften
Bereichen an den Endflächen
der ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 im
Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen.
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Es
ist darauf hinzuweisen, daß anstatt
des Aluminiumoxidpulvers 104, das bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
zum Einsatz kommt, auch Pulver aus Magnesiumoxid oder anderem keramischen
Material verwendet werden kann.
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VIERTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
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25 zeigt
eine Schnittdarstellung eines gesinterten ringförmigen Pulver-Preßlingstabes 303, den
man durch ein Verfahren zum Herstellen von gesinterten Ringmagneten
gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung erhält.
Wie unter Bezugnahme auf 25 ersichtlich,
werden Grate an Oberflächen
der ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 während des
Preßvorgangs
gebildet, und überschüssiges Magnetpulver
haftet an den gekrümmten
inneren Oberflächen
der ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 an,
wenn die jeweiligen ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 von
dem Kern 10d abgezogen werden; diese Grate und das überschüssige Pulvermaterial
werden nicht von den speziellen Grenzflächenbereichen 106 der
ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 entfernt.
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Die
ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102,
die zum Herstellen des gesinterten ringförmigen Pulver-Preßlingstabes 303 des
vierten Ausführungsbeispiels
verwendet werden, werden im wesentlichen in dem gleichen Herstellungsverfahren
gebildet, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf das erste Ausführungsbeispiel
erläutert
worden ist, mit der Ausnahme, daß der unmittelbar unterhalb
von jedem Grenzflächenbereich 106 zu
plazierende ringförmige Pulver-Preßling 102 von
dem Formfreigabevorgang unter Umgehung des in den 18A und 18B dargestellten
Pulverabführungsvorgangs
zu dem Stapelvorgang weiter transportiert wird.
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Da
Grate und/oder überschüssiges magnetisches
Pulver an den speziellen Grenzflächenbereichen 106 belassen
werden, treten die oberen und die unteren Endflächen der ringförmigen Pulver-Preßlinge 102 an
diesen Grenzflächenbereichen 106 nicht
in enge Berührung
miteinander. Wenn die auf diese Weise gestapelten ringförmigen Pulver-Preßlinge 102 gesintert
werden, erhält
man den gesinterten ringförmigen
Pulver-Preßlingstab 303 gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel,
bei dem die ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 an
den speziellen Grenzflächenbereichen 106 mit
einer verminderten Verbindungsfestigkeit miteinander verbunden sind.
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Gemäß dem vorstehend
beschriebenen Herstellungsverfahren des vierten Ausführungsbeispiels ist
es möglich,
den gesinterten ringförmigen
Pulver-Preßlingstab 303,
bei dem die ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 mit
einer verminderten Verbindungsfestigkeit an den speziellen Grenzflächenbereichen 106 miteinander
verbunden sind, ohne die Notwendigkeit zum Ausbilden von vorstehenden
Bereichen oder Vertiefungsbereichen oder des Aufstäubens von
Keramikpulver auf die Endflächen
der ringförmigen
Pulver-Preßlinge 102 zu
bilden, wie dies bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen der Fall ist.
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- 100
- Ringmagnet
- 101;
106
- Grenzflächenbereich
- 102;
102; 102B
- Pulver-Preßling
- 103
- vorstehender
Bereich
- 104
- Aluminiumoxidpulver
- 105
- dicke
Linien
- 200
- Rotorwelle
- 210
- Verbindungsmittel
- 300;
301; 302; 303
- Pulver-Preßlingstab
- 2
- Förderband
- 3
- Pulverzuführungseinheit
- 3a
- Pulverzuführungseinrichtung
- 3b
- Rüttelmechanismus
- 4
- Stempelaufsetzeinheit
- 4a
- Greifzangenheber
- 5
- Preßeinheit
- 5a
- Spulen
- 5b
- Preßmechanismus
- 5c
- Preßvorrichtung
- 5d
- hinteres
Joch
- 5e
- Stempel-Druckbeaufschlagungsbereich
- 5f
- bewegliche
Stange
- 5g
- Feder
- 5h
- Transfermechanismus
- 5j
- ringförmiges elastisches
Element
- 6
- Entformungseinheit
- 6a,
6b
- Luftzylinder
- 6c
- Tisch
- 6d
- Oberstempel-Anschlag
- 7
- Pulverabführungseinheit
- 7a
- Tisch
- 7b
- Luftzylinder
- 7c
- Düse
- 7d
- Staubsammelkanal
- 8
- Stapelbereich
- 8a
- Greifzangenheber
- 8b
- Tisch
- 9
- Pulverabführungs-/Formsetzeinheit
- 10
- verfahrbare
Metallformeinheit
- 10a
- Palette
- 10b,
10j
- Halter
- 10d
- säulenartiger
Kern
- 10e
- Unterstempel
- 10f
- Form
- 10g
- Oberstempel
- 10h
- Hohlraum
- 11
- magnetisches
Pulver
- g1,
g2
- Nuten