JP2016134559A - 磁粉除去方法及び磁粉除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁粉を磁界中で成形してなる成形体の表面に付着した磁粉を除去する際に、一旦除去した磁粉が成形体に再付着しないような除去方法及びそのための除去装置を提供する。【解決手段】磁界中で磁粉を成形して得られた成形体Ｃの表面に付着した不要な磁粉を除去する磁粉除去方法であって、配列させた複数の永久磁石Ｍ１〜Ｍ４を成形体に対して相対的に移動させることにより、強度及び方向が時間的に変化する磁界を成形体に印加し、成形体に付着した磁粉を変化する磁界によって剥離するとともに、永久磁石によって吸着し、除去する。【選択図】図１

Description

本発明は、磁粉を磁界中で成形してなる成形体の表面に付着した磁粉を除去する磁粉除去方法及び磁粉除去装置に関する。

希土類磁石等の製造において、金型に充填した磁性材料の粉末に磁界をかけながら圧縮成形を行うことで、磁石に異方性を付与することができ、高い保磁力を有する焼結磁石が得られる。磁界中で圧縮成形された成形体は、金型内で脱磁を行った後取出されるが、完全な脱磁は困難であり、そのため成形体は残留磁気を有し、成形体には、下型面に存在するこぼれ磁粉や、上型面に残留磁気吸着していた磁粉が引きつけられ付着してしまう。この付着磁粉を完全に除去しないで後工程に流すと、(a)焼成時に付着磁粉が焼き付いたり、焼結容器との接触面に付着磁粉がある場合には焼結体が変形したりする、(b)焼き付いた付着磁粉のため、外形寸法が所定値に収まらなくなり研削加工機のワーク供給装置内で詰まり故障が発生する、(c)焼き付いた付着磁粉を加工で除去することができず不良品となる等の問題が発生し、生産効率の低下、寸法不良の発生原因となる。

特開平11-273978号（特許文献１）は、磁粉を磁場中で成形した成形体に、パルス状振動減衰磁界をかけた後、交番磁界をかけて成形体表面の磁粉を除去する成形体の磁粉除去方法を開示している。特許文献１に記載の方法は、除粉コイルにより交番磁界を発生させ磁粉を動かすことにより成形体から磁粉を落下させることを特徴とする磁粉の除去方法である。しかしながら、引用文献１に記載の方法は、落下した磁粉が成形体に再付着しないようにするため、除粉コイルを成形体の下側に配置しなければならず、成形体上側の磁粉が十分に除去できない場合がある。

特開平11-273978号公報

従って、本発明の目的は、磁粉を磁界中で成形してなる成形体の表面に付着した磁粉を除去する際に、一旦除去した磁粉が成形体に再付着しないような除去方法及びそのための除去装置を提供することである。

上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、永久磁石を成形体に対して相対移動させることによって発生させた、強度及び方向が時間的に変化する磁界で前記成形体の表面に付着した磁粉を剥離するとともに、前記永久磁石によって前記剥離した磁粉を吸着することにより、前記剥離した磁粉の前記成形体への再付着が防止され、前記成形体の上部に付着した磁粉でも効率よく除去できることを見出し、本発明に想到した。

すなわち、本発明の磁粉除去方法は、
磁界中で磁粉を成形して得られた成形体の表面に付着した不要な磁粉を除去する磁粉除去方法であって、
配列させた複数の永久磁石を前記成形体に対して相対的に移動させることにより、強度及び方向が時間的に変化する磁界を前記成形体に印加し、前記成形体に付着した磁粉を前記変化する磁界によって剥離するとともに、前記永久磁石によって吸着し、除去することを特徴とする。

前記時間的に変化する磁界は、前記成形体に磁極面が対向するように前記永久磁石を周方向に配列させ、中心軸周りに前記永久磁石を回転させることによって発生させるのが好ましい。

前記時間的に変化する磁界は、前記成形体に磁極面が対向するように前記永久磁石を直線方向に配列させ、前記配列方向に沿って前記永久磁石を往復させることによって発生させるのが好ましい。

前記永久磁石は、前記成形体に対向する一の面に前記磁極面を一致させて配列させるのが好ましい。

前記複数の永久磁石は、極性の異なる磁極が交互に並ぶように配列させたものであるのが好ましい。

前記永久磁石によって磁粉を吸着した後に、前記吸着した磁粉を廃棄するのが好ましい。

本発明の磁粉除去装置は、
磁界中で磁粉を成形して得られた成形体の表面に付着した不要な磁粉を除去するための磁粉除去装置であって、
複数の永久磁石を具備する除粉板と、前記除粉板に設けられた複数の磁石を成形体に対して相対移動させる相対移動手段と、前記除粉板に磁粉が直接付着することを阻止する清掃機構とを有することを特徴とする。

前記相対移動手段は、前記複数の永久磁石からなる除粉板を前記成形体に対向する面において回転運動させる手段であるのが好ましい。

前記相対移動手段は、前記複数の永久磁石からなる除粉板を前記成形体に対向する面において直進運動させる手段であるのが好ましい。

本発明の磁粉除去方法は、磁界中で磁粉を成形して得られた成形体の表面に付着した磁粉を、強度及び方向が変化する磁界によって剥離するとともに、前記剥離した磁粉を永久磁石によって吸着するので、剥離した磁粉の成形体への再付着が防止されるだけでなく、剥離した磁粉が周囲に散乱することなく効率よく磁粉を回収することが可能となる。

本発明の磁粉除去装置は、成形体の表面に付着した磁粉を剥離する機能と、剥離した磁粉を吸着除去する機能とを併せ持っているので、成形体の下部だけでなく成形体の上部に付着した磁粉の除去にも好ましく用いることができる。

極性の異なる磁極が交互に並ぶように配列させた複数の永久磁石により発生する磁界と成形体との相対移動の様子を示す模式図である。 強度及び方向が時間的に変化する磁界を発生させる手段の一例を模式的に示す(a)正面図、及び(b)(a)のA-A断面である。 強度及び方向が時間的に変化する磁界を発生させる手段の他の一例を示す模式図である。 強度及び方向が時間的に変化する磁界を発生させる手段のさらに他一例を示す模式図である。 強度及び方向が時間的に変化する磁界を発生させる手段のさらに他の一例を模式的に示す(a)正面図、及び(b)(a)のB-B断面である。 本発明の磁粉除去方法を説明するための模式図である。 本発明の磁粉除去方法を説明するための模式図である。

[1] 磁粉除去方法
磁界中で磁粉を成形して得られる成形体の表面に付着した磁粉を除去する本発明の磁粉除去方法は、極性の異なる磁極が隣接するように配列させた複数の永久磁石を前記成形体に対して相対的に移動させることにより、強度及び方向が時間的に変化する磁界を前記成形体に印加し、前記成形体に付着した磁粉を前記変化する磁界によって振動させて剥離するとともに、前記永久磁石によって吸着し、除去することを特徴とする。前記複数の永久磁石は、極性の異なる磁極が交互に並ぶように配列させるのがより好ましい。

前記強度及び方向が時間的に変化する磁界の発生手段としては、極性の異なる磁極を交互に並べた複数の永久磁石を前記成形体に対して相対的に移動させる方法が挙げられる。ここで複数の永久磁石を、極性の異なる磁極が交互に並ぶように、すなわちN、S、N、S・・・といった順で配列させるのが最も効果的であるが、必ずしも隣接する磁極を完全に極性の異なるように並べる必要はなく、例えば、N、N、S、S、N、N、S、S、・・・といった順で配列させてもよく、その配列順は特に限定しない。これらの方法により発生させた磁界は、成形体表面のある点においては、複数の永久磁石と成形体とが相対移動するに従って方向が回転するように振る舞う回転磁界となる。以下に図１を用いて、極性の異なる磁極を交互に並べた複数の永久磁石の場合について説明する。

例えば、図1(a)に示すように、永久磁石M1の真上に成形体が位置する場合、成形体Cの永久磁石M1に対向する面F上の点Pでは、成形体Cの面Fに直交する上向きの磁界が印加される。次に成形体Cが、図1(b)に示すように、永久磁石M1と永久磁石M2との中間の位置に相対移動した場合、成形体Cの面F上の点Pでは、成形体Cの面Fに平行する右方向の磁界が印加される。さらに成形体Cが、図1(c)に示すように、永久磁石M2の真上の位置に相対移動した場合、成形体Cの面F上の点Pでは、成形体Cの面Fに直交する下向きの磁界が印加される。さらに成形体Cが、図1(d)に示すように、永久磁石M2と永久磁石M3との中間の位置に相対移動した場合、成形体Cの面F上の点Pでは、成形体Cの面Fに平行する左方向の磁界が印加される。このように、成形体が複数の永久磁石に対して、図1(a)〜図1(d)に示すように、右方向に相対移動することにより、成形体Cの面F上の点Pには時計回りに回転する磁界が印加されることになる。

このとき、成形体Cの表面の点Pにおける磁界は、隣接する永久磁石の間隔が小さい場合は、ほぼ一定の強度となるが、前記距離が大きい場合は、隣接する２つの永久磁石間では強度が減少するため、方向及び強度が変動する磁界となる。これらの回転磁界発生手段について具体例を示し説明する。なお本発明におけるこれらの手段は、以下に示す例に限定されるものではない。

(1) 回転磁界発生手段
極性の異なる磁極を交互に並べた複数の永久磁石を成形体に対して相対的に移動させる手段としては、図2(a)及び図2(b)に示すように、非磁性体からなる円板10上に中心11から等距離の位置に複数の永久磁石12a〜12fを円周上に並べた除粉板1を、成形体に対向させ、前記中心11を通り前記円板10に直交する軸周りに回転させる手段が挙げられる。前記複数の永久磁石12a〜12fは、前記円板10に直交する方向に磁化され、隣接する永久磁石（例えは、永久磁石12a及び永久磁石12b）の極性が異なるように並べられており、成形体に対向する面において前記軸を中心に回転させることにより、円板10に対向する方向に回転磁界を発生させることができる。前記永久磁石12a〜12fは、前記円板10に設けられた窪み13a〜13fに埋め込まれるように配置されるのが好ましい。

前記磁粉板を回転させて発生させる回転磁界の周期は、除粉を行う成形体の残磁、大きさ、磁粉の付着量、除粉に要する時間等を考慮し事前実験等により適宜設定すれば良い。磁石によって発生する成形体表面の磁界の強さについても同様である。

成形体に対して、磁石を相対移動させることによる磁粉除去の原理を以下に述べる。成形直後の成形体には、成形体に残っている残磁により、磁粉が吸着している場合がある。成形時の配向磁界によって成形後の成形体に生じる磁力は、通常、成形終了時に脱磁を行うことで低減させている。しかし十分な脱磁が行われていないことにより成形体に磁力が残っている場合がある。さらに成形を行う成形機の金型部分には給粉時に残った磁石の粉（磁粉）が残っている場合があり、この磁粉は残磁を有する成形体に吸着される。脱磁後の成形体はそれほど大きな吸着力を有しているわけではないが、吸着されている磁粉の大きさは10μm以下と細かく、質量も小さいため成形体から自然に脱落することは少ない。

このような磁粉に対して回転磁界を印加すると磁粉は回転する磁界により振動又は回転する。磁粉は、微少な粒子であるがその一つ一つにN極とS極とを有しており、外部からの磁界の方向の変化に呼応して外部磁界の向きと逆方向の磁化を外部磁界に向けようとして振動及び／又は回転する。この際に、磁粉の成形体への吸着力が弱まり、回転磁界の磁界強度が磁粉の成形体との吸着力より勝る場合には、磁粉は成形体を離脱し回転磁界の発生源へ飛翔する。回転磁界の発生源が、磁石の成形体に対しての相対移動の場合には、磁石はそれ自身で磁界を発生しているので、磁粉は磁石に吸着される。磁石の発生する磁界が十分に強い場合には、一度吸着した磁粉は、磁石から脱離することは少ない。

本発明の場合、この振動及び/又は回転と永久磁石による吸着が同時に発生しており、この現象を、「変化する磁界によって剥離するとともに、前記永久磁石によって吸着」と表記している。

図2(a)及び図2(b)は、軸方向視で円形の永久磁石12a〜12fを使用した除粉板1の例を示したが、図３に示すように、軸方向視で台形状の永久磁石14a〜14fを同様にして配置して除粉板1を構成しても良いし、図４に示すように、矩形の永久磁石15a,15bを中心11に対して対象に配置して除粉板1を構成しても良い。また配置する永久磁石の数は、図2(a)及び図2(b)並びに図３に示す構成では６個、図４に示す構成では２個の例を示したが、これらの構成に限定されるものではない。

永久磁石を成形体に対して相対的に移動させる他の手段としては、図5(a)及び図5(b)に示すように、非磁性体からなる板20上に、前記板20に直交する方向に磁化された複数の永久磁石21a〜21fをX軸方向に一列に並べた除粉板2を、前記板20を前記X軸方向に往復させる手段が挙げられる。前記複数の永久磁石21a〜21fは、隣接する永久磁石（例えは、永久磁石21a及び永久磁石21b）の極性が異なるように並べられており、前記板20を前記A軸方向に往復させることにより、前記板20に対向する方向に回転磁界を発生させることができる。前記永久磁石21a〜21fは、X軸方向長さが、前記板20の面に平行でX軸に直交する方向の長さよりも短く構成されているのが好ましい。前記永久磁石21a〜21fは、前記板20に設けられた窪み22a〜22fに埋め込まれるように配置されるのが好ましい。

(2)磁粉除去の手順
磁粉除去の手順を、図２に示す除粉板1の回転により回転磁界を発生させる手段(以下単に、磁界発生手段という場合もある。）を用いた場合で説明する。除粉板1は、図6(a)に示すように、成形体101の上部及び下部に配置することができる。除粉板100a、100bは、非磁性のケース104a、104bに、軸111a、111bの周りに回転自在に収納されている。成形体101の上部に配置した除粉板100aは、主として成形体上面101aの磁粉102aを剥離及び吸着し、成形体101の下部に配置した除粉板100bは、主として成形体下面101bの磁粉102bを剥離及び吸着する。除粉板100a、100bを収納したケース104a、104bと、成形体101a、101bとの間に仕切り板103a、103bを配置し、除粉板100a、100bにより吸着した磁粉102a、102bを容易に除去することのできる清掃機構を有するのが好ましい。

まず、図6(a)に示すように、成形体101を除粉板100aに近づけ、除粉板100aの円板10を軸111a周りに回転させることにより回転磁界を発生させ、成形体101の上面101aに付着した磁粉102aを剥離させる。このとき成形体101は、回転する永久磁石21a〜21fに対向するように配置するのが好ましい。成形体101の上面101aから剥離した磁粉102aは、図6(b)に示すように、永久磁石12a〜12f（図6では112a、112bで表示）が並んだ円周上に吸着される。成形体101の上面101aの磁粉102aが完全に剥離した後は、除粉板100aの円板10の回転を止めてもよいが、例えば、連続的に複数の成形体101に付着した磁粉102aを除去する場合は、必ずしも除粉板100aの円板10の回転を止めなくてもよい。このとき成形体101と除粉板100aとの間に仕切り板103aを配置することにより、剥離させた磁粉102aが除粉板100aを構成する永久磁石12a〜12fに直接吸着せず仕切り板103aに吸着する。

次に、図6(c)に示すように、上面101aに付着していた磁粉102aが除去された成形体101を除粉板100bに近づけ、上面101aに付着していた磁粉102aの除去と同様にして、除粉板100bの円板10を回転させることにより発生させた回転磁界により成形体101の下面101bに付着した磁粉102bを剥離させ、除粉板100bを構成する永久磁石12a〜12fにより仕切り板103bを介して吸着させる。一方で、成形体上面101aに付着していた磁粉102aを吸着した除粉板100a及び仕切り板103aは、除粉板100bと干渉しない位置まで退避させる。

除粉板100a／仕切り板103a及び除粉板100b／仕切り板103bによって吸着された磁粉102a、102bは、図6(d)及び図6(e)に示すように、仕切り板103a、103bを除粉板100a、100bから離脱させ、傾けることにより容易に除去することができる。

回転磁界を発生させる手段を用いて円筒状の成形体101の軸方向端面に付着した磁粉102aを除去する場合、図7(a)に示すように、円筒状の成形体101の軸方向端面を回転する除粉板100aに対向するように配置して除粉を行っても良いし、図7(b)に示すように、円筒状の成形体101の側面を回転する除粉板100aに対向するように配置して除粉を行っても良い。

なお図６及び図７では円筒状の成形体を用いているがこれに限られるわけではなく、直方体状や瓦形状（弓型）あるいは円柱状等の磁石に適用でき磁石の形状に依存せず適用できる。

[2] 磁粉除去装置
本発明の磁粉除去装置は、磁界中で磁粉を成形して得られた成形体の表面に付着した不要な磁粉を除去するための磁粉除去装置であって、複数の永久磁石を具備する除粉板と、前記除粉板を成形体に対して相対移動させる相対移動手段と、前記除粉板に磁粉が直接付着することを阻止する清掃機構とを有する。前記除粉板、相対移動手段及び清掃機構については、前述した通りである。

１、２・・・除粉板
10・・・円板
11・・・中心
12a〜12f・・・永久磁石
13a〜13f・・・窪み
14a〜14f・・・永久磁石
15a,15b・・・永久磁石
20・・・板
21a〜21f・・・永久磁石
22a〜22f・・・窪み
100a、100b・・・除粉板
101・・・成形体
101a・・・上面
101b・・・下面
102a、102b・・・磁粉
103a、103b・・・仕切り板
104a、104b・・・ケース
111a・・・軸
112a、112b・・・永久磁石

Claims (9)

1. 磁界中で磁粉を成形して得られた成形体の表面に付着した不要な磁粉を除去する磁粉除去方法であって、
   配列させた複数の永久磁石を前記成形体に対して相対的に移動させることにより、強度及び方向が時間的に変化する磁界を前記成形体に印加し、前記成形体に付着した磁粉を前記変化する磁界によって剥離するとともに、前記永久磁石によって吸着し、除去することを特徴とする磁粉除去方法。
2. 請求項１に記載の磁粉除去方法において、前記時間的に変化する磁界は、前記成形体に磁極面が対向するように前記永久磁石を周方向に配列させ、中心軸周りに前記永久磁石を回転させることによって発生させることを特徴とする磁粉除去方法。
3. 請求項１に記載の磁粉除去方法において、前記時間的に変化する磁界は、前記成形体に磁極面が対向するように前記永久磁石を直線方向に配列させ、前記配列方向に沿って前記永久磁石を往復させることによって発生させることを特徴とする磁粉除去方法。
4. 請求項２又は３に記載の磁粉除去方法において、前記永久磁石は、前記成形体に対向する一の面に、前記磁極面を一致させて配列させることを特徴とする磁粉除去方法。
5. 請求項２〜４のいずれかに記載の磁粉除去方法において、前記複数の永久磁石は、極性の異なる磁極が交互に並ぶように配列させたものであることを特徴とする磁粉除去方法。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の磁粉除去方法において、前記永久磁石によって磁粉を吸着した後に、前記吸着した磁粉を廃棄することを特徴とする磁粉除去方法。
7. 磁界中で磁粉を成形して得られた成形体の表面に付着した不要な磁粉を除去するための磁粉除去装置であって、
   複数の永久磁石を具備する除粉板と、前記除粉板に設けられた複数の永久磁石を成形体に対して相対移動させる相対移動手段と、前記除粉板に磁粉が直接付着することを阻止する清掃機構とを有することを特徴とする磁粉除去装置。
8. 請求項７に記載の磁粉除去装置において、前記相対移動手段が、前記複数の永久磁石からなる除粉板を前記成形体に対向する面において回転運動させる手段であることを特徴とする磁粉除去装置。
9. 請求項７に記載の磁粉除去装置において、前記相対移動手段が、前記複数の永久磁石からなる除粉板を前記成形体に対向する面において直進運動させる手段であることを特徴とする磁粉除去装置。

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