JP2008246627A - 面取り装置、面取り方法および焼結磁石 - Google Patents

Abstract

【課題】砥石の寿命を延ばすことができかつ焼結磁石の面取り面に短い研磨目を形成できる、面取り装置および面取り方法を提供する。
【解決手段】面取り装置１０は、焼結磁石１００を保持する保持ユニット１２、および円柱状に形成される砥石４８を回転させる砥石ユニット１４を含む。保持ユニット１２は、焼結磁石１００の回転軸Ｓ１が砥石４８の回転軸Ｓ２に対して９０°傾きかつ焼結磁石１００の回転軸Ｓ１が砥石４８の回転軸Ｓ２に交わらないように焼結磁石１００を保持する。面取り装置１０では、外周面４８ａの周速度が外周縁１０２の周速度よりも大きくなるように焼結磁石１００と砥石４８とをそれぞれ回転させつつ焼結磁石１００を矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に移動させる。面取り装置１０によって面取りされた焼結磁石１００ａの面取り面１０４には、略放射状に延びる短い研磨目が形成される。
【選択図】図４

Description

この発明は、面取り装置、面取り方法および焼結磁石に関し、より特定的には、焼結磁石の円形の外周縁を面取りする面取り装置および面取り方法、ならびに外周縁が面取りされた焼結磁石に関する。

一般に、モータ等に用いられる円筒状の永久磁石の外周縁には、表面処理の際に表面処理膜を容易に形成するためや、モータの組み立ての際に欠けを防止するために、面取り面が形成される。永久磁石の外周縁を面取りする装置として、カップ型の砥石のテーパーする内周面に永久磁石の外周縁を圧接させる面取り装置が知られている。しかし、このような面取り装置では、砥石の内周面の特定箇所に永久磁石が接するので、砥石の内周面が線状に偏磨耗し、砥石の寿命が短いという問題があった。

このような問題を解決するためにたとえば特許文献１には、一方の回転軸が他方の回転軸に対して傾くように配置される円筒状のワークと円柱状の砥石とをそれぞれ回転させつつ、砥石を軸方向に往復移動させる面取り装置が開示されている。特許文献１の技術によれば、砥石の偏磨耗を抑えることができ、砥石の寿命を延ばすことができる。特許文献１の面取り装置では、ワークの外周縁の周速度および砥石の外周面の周速度よりも大きい速度で砥石を軸方向に移動させることは構造上困難であるので、ワークの面取り面に略周方向に延びる研磨目が形成されると考えられる。
特開２００１−１７９５８０号公報

通常、面取りされたワークには、バリを取り除くとともに角部を丸めるためのバレル処理が施される。しかし、面取り面に周方向に延びる長い研磨目が形成されたワークでは、バレル処理の際に面取り面およびその近傍が長い研磨目に沿って大きく欠けやすいという問題があった。この問題は、ワークとしてたとえば希土類焼結磁石等の脆い焼結磁石を用いる場合に顕著であった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、砥石の寿命を延ばすことができかつ面取り面に短い研磨目を形成できる、面取り装置および面取り方法を提供することである。
この発明の他の目的は、欠けにくい焼結磁石を提供することである。

上述の目的を達成するために、請求項１に記載の面取り装置は、円形の外周縁を有する筒状または柱状の焼結磁石の面取り装置であって、円柱状の砥石、前記焼結磁石を周方向に回転させる第１回転手段、前記砥石の外周面の周速度が前記焼結磁石の外周縁の周速度よりも大きくなるように前記砥石を周方向に回転させる第２回転手段、前記焼結磁石と前記砥石とを一方の回転軸が他方の回転軸に対して９０°傾きかつ一方の回転軸が他方の回転軸に交わらないように配置する配置手段、前記焼結磁石の外周縁が前記砥石の外周面に接するように前記焼結磁石と前記砥石との少なくともいずれか一方を他方側に移動させる第１移動手段、および前記焼結磁石の外周縁が前記砥石の外周面上を往復移動するように前記焼結磁石と前記砥石との少なくともいずれか一方を前記砥石の軸方向に移動させる第２移動手段を備える。

請求項２に記載の面取り方法は、筒状または柱状の焼結磁石の円形の外周縁を面取りする面取り方法であって、前記焼結磁石と円柱状の砥石とを一方の回転軸が他方の回転軸に対して９０°傾きかつ一方の回転軸が他方の回転軸に交わらないように配置する工程、前記砥石の外周面の周速度が前記焼結磁石の外周縁の周速度よりも大きくなるように前記焼結磁石と前記砥石とをそれぞれ周方向に回転させる工程、および前記焼結磁石の外周縁が前記砥石の外周面に接するように前記焼結磁石と前記砥石との少なくともいずれか一方を他方側に移動させつつ前記焼結磁石の外周縁が前記砥石の外周面上を往復移動するように前記焼結磁石と前記砥石との少なくともいずれか一方を前記砥石の軸方向に移動させる工程を備える。

請求項３に記載の焼結磁石は、円形の外周縁が面取りされた面取り面を有する筒状または柱状の焼結磁石であって、前記面取り面に略放射状に延びる研磨目が形成されることを特徴とする。

請求項１に記載の面取り装置では、焼結磁石と砥石とを、一方の回転軸が他方の回転軸に対して９０°傾きかつ一方の回転軸が他方の回転軸に交わらないように配置し、砥石の外周面の周速度が焼結磁石の外周縁の周速度よりも大きくなるようにそれぞれ回転させる。そして、外周縁が外周面に接するように焼結磁石と砥石との少なくともいずれか一方を他方側に移動させつつ外周縁が外周面上を往復移動するように焼結磁石と砥石との少なくともいずれか一方を砥石の軸方向に移動させる。このように焼結磁石と砥石とを配置して相対的に移動させることによって、砥石の外周面を有効に利用して焼結磁石の外周縁を面取りでき、砥石の寿命を延ばすことができる。また、このように焼結磁石と砥石とを配置して外周面の周速度が外周縁の周速度よりも大きくなるようにそれぞれ回転させることによって、外周縁を焼結磁石の略径方向に研削できる。これによって、周方向に交わる方向に延びる短い研磨目を焼結磁石の面取り面に形成できる。請求項２に記載の面取り方法についても同様である。

請求項３に記載の焼結磁石では、面取り面に略放射状に延びる短い研磨目が形成されていることによって、バレル処理の際に面取り面およびその近傍が欠けにくく、たとえ欠けたとしてもその範囲を小さくできる。

この発明によれば、砥石の寿命を延ばすことができかつ焼結磁石の面取り面に短い研磨目を形成できる。
また、欠けにくい焼結磁石が得られる。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
図１を参照して、面取り装置１０は、焼結磁石１００の円形の外周縁１０２｛図２（ａ）参照｝を面取りすることによって、面取り面１０４を有する焼結磁石１００ａ｛図２（ｂ）参照｝を得るために用いられる。円筒状の焼結磁石１００はたとえばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石等の希土類焼結磁石であり、焼結磁石１００を面取りすることによって得られる焼結磁石１００ａはたとえばモータ等に用いられる。

図１に示すように、面取り装置１０は、保持ユニット１２および砥石ユニット１４を含む。保持ユニット１２は、基台１６、基台１６上に設けられるロボットアーム１８、およびロボットアーム１８に設けられるロボットハンド２０を含む。

ロボットアーム１８は、基台１６上に設けられる支持部２１、支持部２１上に設けられる回転部２２、回転部２２に連結される第１アーム２４、第１アーム２４に連結される第２アーム２６、および第２アーム２６に連結される第３アーム２８を含む。
支持部２１は、回転部２２を鉛直方向（矢印Ａ方向）に延びる回転軸を中心として回転させるためのモータ３０を含む。

第１アーム２４は、図１の紙面に直交する方向（水平方向の一方向）に延びる連結シャフト３１ａを介して回転部２２に連結され、図示しないサーボモータによって連結シャフト３１ａを支点として回転部２２に対して揺動される。第２アーム２６は、連結シャフト３１ａに平行な連結シャフト３１ｂを介して第１アーム２４に連結され、図示しないサーボモータによって連結シャフト３１ｂを支点として第１アーム２４に対して揺動される。第３アーム２８は、連結シャフト３１ａおよび３１ｂに平行な連結シャフト３１ｃを介して第２アーム２６に連結され、連結シャフト３１ｃを支点として図示しないサーボモータによって第２アーム２６に対して揺動される。このような第１アーム２４、第２アーム２６および第３アーム２８の揺動によって、ロボットハンド２０ひいてはロボットハンド２０に保持される焼結磁石１００が矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向（水平方向の他の方向）の少なくともいずれか一方に移動される。つまり、ロボットアーム１８は、第１アーム２４、第２アーム２６および第３アーム２８の３つのアームの直線補間動作を実行可能に構成され、ロボットハンド２０（焼結磁石１００）を矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向の少なくともいずれか一方に移動させる。

第３アーム２８は、第２アーム２６に連結される駆動部３２、および駆動部３２に回転可能に設けられる柱状の回転部３４を含む。回転部３４の一端は駆動部３２内に設けられるモータ３６に連結される。また、回転部３４の他端にはワーク１００を保持するロボットハンド２０が設けられる。ロボットハンド２０は、３本の爪３８を有するいわゆる３本爪型に構成される。ロボットハンド２０は、３本の爪３８で焼結磁石１００の外周面１０６を挟むことによって、焼結磁石１００を回転部３４と同軸上に保持する。

このような保持ユニット１２では、焼結磁石１００の端面１０８｛図２（ａ）参照｝が真下を向くように焼結磁石１００を保持する。そして、その状態でモータ３６を駆動させることによって、矢印Ａ方向に延びる回転軸Ｓ１（一点鎖線で示す）を中心として回転部３４ひいては焼結磁石１００を周方向（矢印Ｃ１方向：図４参照）に回転させる。

砥石ユニット１４は、基台４０、基台４０上に設けられるＬ字状の板状部材４２、板状部材４２に取り付けられるモータ４４、基台４０上に設けられるスピンドルユニット４６、およびスピンドルユニット４６に取り付けられる砥石４８を含む。

スピンドルユニット４６は、矢印Ｂ方向に延びるスピンドルシャフト５０、およびスピンドルシャフト５０を回転可能に支持する支持部５２を含む。スピンドルシャフト５０の一端はモータ４４に連結される。また、スピンドルシャフト５０の他端には砥石４８が取り付けられる。砥石４８は、矢印Ｂ方向に延びる円柱状に形成される。砥石４８としては、超硬合金からなるベースにダイヤモンド砥粒を電着したもの等が用いられる。

このような砥石ユニット１４では、モータ４４を駆動させることによって、矢印Ｂ方向に延びる回転軸Ｓ２（一点鎖線で示す）を中心としてスピンドルシャフト５０ひいては砥石４８を周方向（矢印Ｃ２方向：図４参照）に回転させる。

この実施形態では、モータ３６が第１回転手段に相当し、モータ４４が第２回転手段に相当し、ロボットアーム１８が第１および第２移動手段として機能する。また、配置手段は、ロボットアーム１８、ロボットハンド２０およびスピンドルユニット４６を含む。

ついで、図１、図３および図４を参照して、面取り装置１０の主要動作について説明する。
まず、保持ユニット１２によってベルトコンベア等から焼結磁石１００が取得される。そして、図１に示すように、取得された焼結磁石１００が、保持ユニット１２によってその回転軸Ｓ１が砥石４８の回転軸Ｓ２に対して９０°傾きかつその回転軸Ｓ１が砥石４８の回転軸Ｓ２に交わらないように保持される（図４参照）。つまり、面取り装置１０では、焼結磁石１００の回転軸Ｓ１が砥石４８の回転軸Ｓ２に対して９０°傾きかつ焼結磁石１００の回転軸Ｓ１が砥石４８の回転軸Ｓ２に交わらないように焼結磁石１００と砥石４８とが配置される。

つづいて、モータ３６を駆動させてロボットハンド２０ひいては焼結磁石１００を矢印Ｃ１方向（図４参照）に回転させるとともにモータ４４を駆動させて砥石４８を矢印Ｃ２方向（図４参照）に回転させる。面取り装置１０では、砥石４８の外周面４８ａの周速度が焼結磁石１００の外周縁１０２の周速度の４０倍以上になるようにモータ３６が焼結磁石１００を回転させかつモータ４４が砥石４８を回転させる。

そして、焼結磁石１００を矢印Ａ方向（焼結磁石１００の軸方向）かつ砥石４８側（ここでは下側）に移動させる（送る）ように、ロボットアーム１８が直線補間動作を実行する。これによって、図３および図４に示すように焼結磁石１００の外周縁１０２が砥石４８の外周面４８ａに接する。その後、焼結磁石１００を矢印Ａ方向かつ砥石４８側に移動させつつ矢印Ｂ方向（砥石４８の軸方向）に往復移動させるように、ロボットアーム１８が直線補間動作を実行する。これによって、外周縁１０２が外周面４８ａに圧接しつつ外周縁１０２が外周面４８ａ上で往復移動し、外周縁１０２が面取りされる。

その後、焼結磁石１００が矢印Ａ方向かつ砥石４８側に所定量（所定時間）移動されれば外周縁１０２の面取りが終了し、面取り面１０４が形成された焼結磁石１００ａ｛図２（ｂ）参照｝が保持ユニット１２によってベルトコンベア等に与えられる。

このような面取り装置１０によれば、焼結磁石１００を矢印Ａ方向に移動させつつ矢印Ｂ方向に往復移動させることによって、外周面４８ａの全面を有効に利用して外周縁１０２を面取りでき、砥石の寿命を延ばすことができる。また、焼結磁石１００と砥石４８とを、回転軸Ｓ１が回転軸Ｓ２に対して９０°傾きかつ回転軸Ｓ１と回転軸Ｓ２とが交わらないように配置し、外周面４８ａの周速度が外周縁１０２の周速度よりも大きくなるようにそれぞれ回転させることによって、外周縁１０２を焼結磁石１００の略径方向（矢印Ｄ方向：図４参照）に研削できる。これによって、矢印Ｃ１方向（図４参照）に交わる方向に延びる短い研磨目（研削目）を面取り面１０４｛図２（ｂ）参照｝に形成できる。

外周面４８ａの周速度を外周縁１０２の周速度の４０倍以上にすることによって、確実に外周縁１０２を略矢印Ｄ方向（図４参照）に研削でき、確実に面取り面１０４に略放射状に延びる短い研磨目を形成できる。

ついで、従来技術の面取り装置で面取りされた焼結磁石と、面取り装置１０で面取りされた焼結磁石との比較例について説明する。なお、いずれの面取り装置においても外周縁１０２の直径（外径）が３２ｍｍの焼結磁石１００を面取りした。

従来技術の面取り装置では、焼結磁石１００とカップ型の砥石とを同軸上に配置し、焼結磁石１００の外周縁１０２をカップ型の砥石のテーパーする内周面に圧接させつつそれぞれを周方向に回転させることによって外周縁１０２を面取りした。

面取り装置１０では、端面４８ｂ（図４参照）の直径が３０ｍｍの円柱状の砥石４８を用いた。また、面取り装置１０では、外周縁１０２の回転数が１２０ｒｐｍになるように焼結磁石１００を回転させ、外周面４８ａの回転数が６０００ｒｐｍになるように砥石４８を回転させた。この条件から直径×円周率×回転数を用いて外周縁１０２の周速度、および外周面４８ａの周速度を求めると、外周縁１０２の周速度は約０．２ｍ／ｓとなり、外周面４８ａの周速度は約９．４ｍ／ｓとなる。したがって、外周面４８ａの周速度は外周縁１０２の周速度の約４７倍となる。

従来技術の面取り装置によって面取りされた焼結磁石の要部を図５に示し、面取り装置１０によって面取りされた焼結磁石の要部を図６に示す。
従来技術の面取り装置では、外周縁を周方向に研削するので、図５に示すように面取り面に周方向に延びる研磨目が形成される。一方、面取り装置１０では、回転軸Ｓ１と回転軸Ｓ２との傾きが９０°でありかつ砥石４８の外周面４８ａの周速度が焼結磁石１００の外周縁１０２の周速度よりも大幅に大きいので、焼結磁石１００を略矢印Ｄ方向（図４参照）に研削できる。これによって、図６に示すように、面取り面に略放射状に延びる研磨目を形成できる。

一般に、バリを取り除くとともに角部を丸めるために、たとえば砥粒と面取りされた複数の焼結磁石とを入れた容器を回転させることによって、面取りされた焼結磁石にバレル処理を施すことが知られている。

従来技術の面取り装置によって面取りされた焼結磁石では、面取り面に周方向に延びる長い研磨目が形成されるために、バレル処理の際に他の焼結磁石と衝突することによって面取り後の外周縁近傍（図５参照）が欠けやすく、長い研磨目に沿って欠けの範囲も広くなりやすい。一方、面取り装置１０によって面取りされた焼結磁石１００ａでは、面取り面１０４に略放射状に延びる短い研磨目が形成されるので、他の焼結磁石１００ａと衝突しても面取り後の外周縁近傍（図６参照）が欠けにくく、たとえ欠けたとしてもその範囲を小さくできる。

このように面取り装置１０によって面取りされた焼結磁石１００ａは、面取り面１０４に略放射状に延びる短い研磨目が形成されることによって、バレル処理の際に面取り面１０４およびその近傍が欠けにくく、生産性が良好である。

なお、上述の実施形態では、第１および第２移動手段をロボットアーム１８によって構成する場合について説明したが、第１および第２移動手段は任意に構成できる。たとえば、第１移動手段として第１アクチュエータによって焼結磁石を砥石側に移動させ、第２移動手段として第２アクチュエータによって焼結磁石を砥石の軸方向に移動させるようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、鉛直方向に並ぶように焼結磁石と砥石とを配置する場合について説明したが、一方の回転軸と他方の回転軸との傾きが９０°であれば焼結磁石と砥石との配置態様は特に限定されない。たとえば、焼結磁石の回転軸が水平方向に延びて砥石の回転軸が鉛直方向に延びるように焼結磁石と砥石とを配置してもよいし、焼結磁石の回転軸と砥石の回転軸とがそれぞれ水平方向に延びるように焼結磁石と砥石とを配置してもよい。

さらに、上述の実施形態では、焼結磁石を移動させる場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。焼結磁石と砥石との少なくともいずれか一方を移動させることによって、砥石の外周面に焼結磁石の外周縁を圧接させればよい。また、焼結磁石と砥石との少なくともいずれか一方を移動させることによって、焼結磁石の外周縁を砥石の外周面上で往復移動させればよい。

なお、上述の実施形態では、円筒状の焼結磁石を面取りする場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。たとえば円柱状の焼結磁石を面取りしてもよい。

この発明の一実施形態を示す側面図解図である。 焼結磁石を示す斜視図であり、（ａ）は面取り前の焼結磁石を示し、（ｂ）は面取り後の焼結磁石を示す。 図１の状態から焼結磁石を鉛直方向かつ砥石側に移動させた状態を示す側面図解図である。 焼結磁石の外周縁と砥石の外周面とが接触した状態を示す斜視図解図である。 従来の面取り装置によって面取りされた焼結磁石の要部を示す図解図である。 この発明の面取り装置によって面取りされた焼結磁石の要部を示す図解図である。

符号の説明

１０ 面取り装置
１２ 保持ユニット
１４ 砥石ユニット
１８ ロボットアーム
２０ ロボットハンド
３０，３６，４４ モータ
４６ スピンドルユニット
４８ 砥石
４８ａ 外周面
１００，１００ａ 焼結磁石
１０２ 外周縁
１０４ 面取り面
Ｓ１，Ｓ２ 回転軸

Claims (3)

1. 円形の外周縁を有する筒状または柱状の焼結磁石の面取り装置であって、
   円柱状の砥石、
   前記焼結磁石を周方向に回転させる第１回転手段、
   前記砥石の外周面の周速度が前記焼結磁石の外周縁の周速度よりも大きくなるように前記砥石を周方向に回転させる第２回転手段、
   前記焼結磁石と前記砥石とを一方の回転軸が他方の回転軸に対して９０°傾きかつ一方の回転軸が他方の回転軸に交わらないように配置する配置手段、
   前記焼結磁石の外周縁が前記砥石の外周面に接するように前記焼結磁石と前記砥石との少なくともいずれか一方を他方側に移動させる第１移動手段、および
   前記焼結磁石の外周縁が前記砥石の外周面上を往復移動するように前記焼結磁石と前記砥石との少なくともいずれか一方を前記砥石の軸方向に移動させる第２移動手段を備える、面取り装置。
2. 筒状または柱状の焼結磁石の円形の外周縁を面取りする面取り方法であって、
   前記焼結磁石と円柱状の砥石とを一方の回転軸が他方の回転軸に対して９０°傾きかつ一方の回転軸が他方の回転軸に交わらないように配置する工程、
   前記砥石の外周面の周速度が前記焼結磁石の外周縁の周速度よりも大きくなるように前記焼結磁石と前記砥石とをそれぞれ周方向に回転させる工程、および
   前記焼結磁石の外周縁が前記砥石の外周面に接するように前記焼結磁石と前記砥石との少なくともいずれか一方を他方側に移動させつつ前記焼結磁石の外周縁が前記砥石の外周面上を往復移動するように前記焼結磁石と前記砥石との少なくともいずれか一方を前記砥石の軸方向に移動させる工程を備える、面取り方法。
3. 円形の外周縁が面取りされた面取り面を有する筒状または柱状の焼結磁石であって、
   前記面取り面に略放射状に延びる研磨目が形成される、焼結磁石。