JP3841786B2 - 焼結体の試験方法、試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、焼結磁石等、リング状、筒状を呈した焼結体の試験方法、供試体の欠陥検査方法、試験装置に関する。

フェライト磁石やサマリウムコバルト系磁石、ネオジウム−鉄−硼素系磁石等の焼結磁石において、リング状、筒状の形状を有したものは、その磁化配向方向により、等方性、２極異方性、放射状異方性、多極異方性等がある。
これらの磁石を形成する磁性材料は、セラミックおよびセラミックに近い脆性破壊を起こす金属間化合物が主成分であり、脆い性質を有している。また、これら磁性材料の熱収縮（膨張）率は、結晶の配向方向による異方性を有するため、特に異方性焼結磁石の場合、焼結後にクラックを生じやすい。
クラックを生じた磁石は、その機械的強度が劣るため、検査を行い、不良品として排除している。

磁石におけるクラックの発生の有無を検査する方法としては、目視による検査や、拡大鏡を用いた検査が一般的であるが、これら視覚に頼った検査方法では、小さなクラックや、内径面のクラック等を見逃す可能性があり、信頼性の高い方法とは言えない。
検査精度を上げるため、現像液を用いた、いわゆるカラーチェックと称される方法もあるが、この方法でも、内径面のクラックは、特に内径が小さい場合に目視で判別しにくい。またこの方法は、検査後の現像液の洗浄等に手間がかかり、全数検査には不向きである。

目視に頼らない検査方法として、一定の力を磁石に加え、これによって磁石が割れるか否かで、クラックの発生の有無を判別する破壊式の検査方法がある。
図８に示すように、円錐形状の冶具１を、磁石２の内径部３の一端に押し込み、内径部３を広げる方向の力を作用させる方法がある。この方法では、クラックが生じている磁石２は強度が低いため、冶具１を押し込むことで磁石２が割れ、これによってクラックの有無を判別することができる。
しかし、この方法では、内径部３が完全な真円ではないため、冶具１と内径部３が点接触となり、点接触した部分に力が集中してしまい、均一に押し広げるのが困難である。また、例えば内径部３の他端側（図８においては下側）にクラックが存在した場合、冶具１を押し込んでも磁石２が割れず、クラックの有無を正確に判別することができない。もちろん、磁石２の上下を反転させ、内径部３の他端側にも冶具１を押し込んで検査を行うこともできるが、これでは磁石２を反転させる手間も余分にかかり、検査を効率的に行うことが困難となる。

他の破壊式の検査方法として、静水圧を用いるものがあり、例えば、リング状、円筒状のセラミックスの内径部の両端を塞いだ状態で、高圧水を注入することで磁石に圧力を加える方法（例えば、特許文献１参照。）や、環状のチューブに圧力媒体を注入することで、円筒状のセラミック製部品の内径部に圧力を加える方法がある（例えば、特許文献２参照。）。
これら、静水圧を用いる方法によれば、内径部に均一に圧力をかけることができ、信頼性の高い結果を得ることができる。

特開平６−２４９７７２号公報 特開平５−１３３８４２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された方法では、高圧水を注入するために内径部の両端を塞ぐ必要があり、これには手間が掛かり、全数検査するには効率が悪い。加えて、製品が水に濡れるため、その後、乾燥処理等が必要となり、これにも手間が掛かる。
一方、特許文献２に記載された方法によれば、特許文献１の方法に比較すれば容易であり、また製品が水に濡れることもない、という利点がある。しかしながら、この方法においては、圧力媒体をチューブに入れたり抜いたりするため、装置が複雑となり、時間も掛かる。さらに、効率を高めるには、圧力を加えた後の除荷も急速に行う必要があり、このために、装置がさらに大掛かりになる。
このようにして、従来の方法では、リング状、円筒状の焼結磁石を、高い精度で、しかも効率良く検査することができず、磁石の大量生産を行う場合にその全数検査を行うこと自体が困難であるのが実状であった。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、リング状、円筒状の焼結磁石等の焼結体や供試体を、高い精度でかつ効率良く検査することのできる焼結体の試験方法、供試体の欠陥検査方法、試験装置を提供することを目的とする。

かかる目的のもとになされた本発明は、中央部に一方向に連続する孔が形成された断面環状の焼結体の試験方法であって、焼結体の孔に押し冶具に一体に設けられた弾性体を挿入する工程と、押し冶具で、弾性体を、孔が連続する方向に押圧し、孔の径方向に変形させつつ、付勢部材で前記焼結体を押圧方向に付勢する工程と、孔の径方向に変形した弾性体の外周面を焼結体の孔の内周面に接触させた状態で、焼結体に圧力を加える工程と、圧力を加えた焼結体に欠陥が存在するか否かを判定する工程と、を含むことを特徴とするものである。ここで、弾性体を変形させる工程では、固体を介して荷重をかけることで、弾性体を孔が連続する方向に押圧するのが好ましい。固体を介して弾性体に荷重をかける手段としては、エアシリンダ、油圧シリンダ等の伸縮によるものや、サーボモータ等でロッド等を介して固体を押すもの等がある。これらの機械的な荷重発生手段によって固体を押し、弾性体に荷重をかけるのである。ここで、固体を押す方向を、焼結体の孔が連続する方向とすれば、弾性体はこの方向に直交する方向に変形する。また、弾性体に孔を形成し、孔の内側から前記したような荷重発生手段等で固体を介して弾性体を押してもよい。このようなケースでも、焼結体には弾性体が接触することになるので、点接触を防ぎ、圧力を均一に作用させることができる。
弾性体としては、中実のゴム系材料を用いるのが好ましい。これにより、弾性体を押圧して変形させたり、押圧を解放して元の形状に戻すのに時間がかからない。
このようにして、焼結体の孔に挿入した弾性体を、孔が連続する方向に押圧すると、この弾性体は孔の径方向に変形し、焼結体の孔の内周面に圧力が加わる。このとき、焼結体にクラックやボイドが生じていたり、強度が不足していると、焼結体が割れる。これにより、焼結体の不良検査や、強度試験等を行うことが可能となる。

そして、焼結体に欠陥が存在するか否かを判定する工程では、焼結体に加える圧力が予め設定した値に到達するまでに、焼結体が破損するか否かに基づいて判定を行うとともに、弾性体を押圧し始めてからの経過時間、および弾性体を押圧するときのストローク量の少なくとも一方が、設定時間、設定ストローク量に到達していると判定されたとき、焼結体が破損していると判定する。
焼結体にクラックやボイド等の欠陥が存在すれば、その焼結体は欠陥の無い焼結体に比較して強度が低い。そこで、押し冶具で弾性体を押圧し始めてからの経過時間が所定の設定時間に到達しても、押し冶具で弾性体を押圧するときの荷重が得られない場合や、押し冶具で弾性体を押圧するときのストローク量が所定量に到達しても、押し冶具で弾性体を押圧するときの荷重が得られない場合には、焼結体が割れているために荷重がそれ以上あがらず、焼結体に欠陥が生じていると判定することができるのである。

本発明は、中央部に一方向に連続する孔が形成された断面環状の焼結体を対象とした試験装置として捉えることもできる。この試験装置は、孔の連続する方向を直交させた状態で、異方性焼結磁石等の焼結体がセットされるセット面と、セット面にセットされる焼結体の孔に挿入される弾性体と、弾性体と一体に設けられ、弾性体を、セット面に略直交する方向に押圧する押し冶具と、を備えることを特徴とする。
このような試験装置では、焼結体の孔が連続する方向を直交させた状態で焼結体をセット面にセットし、弾性体をセットされた焼結体の孔に挿入する。そして、押し冶具で弾性体をセット面に略直交する方向に押圧する。これにより、焼結体の孔に挿入された弾性体は、セット面に平行な方向に広がるように変形し、焼結体の孔の内周面に接触して圧力を加える。
この試験装置は、押し冶具で弾性体を押圧するときの荷重に基づき、焼結体に欠陥が存在するか否かを判定するとともに、押し冶具で弾性体を押圧し始めてからの経過時間、および押し冶具で弾性体を押圧するときのストローク量の少なくとも一方が、設定時間、設定ストローク量に到達していると判定されたとき、焼結体に欠陥が存在すると判定する判定部をさらに備える。
このような手法によれば、通常の引張試験機等の各種強度試験機のように、荷重の変位を解析することで焼結体が割れたか否かを判定する必要が無く、非常に簡易な構成、ロジックで焼結体の割れを検出できる。
ここで、弾性体はゴム系材料からなり、そのゴム硬度Ｈｓが、４０≦Ｈｓ≦７０とするのが好ましい。硬度が低すぎると、弾性体が変形したときに、焼結体の孔から外部にはみ出やすく、また硬度が高すぎると、弾性体を変形させるのに大荷重を加えなければならないからである。
また、弾性体とセット面との間に、所定の厚さのプレートを設け、これによって弾性体が変形したときに、弾性体が、焼結体とセット面の隙間から外部にはみ出るのを防止できる。同様の目的で、弾性体のセット面側およびその反対側の少なくとも一方の外周縁部に、面取り部を形成することも有効である。
弾性体は、セット面に保持された焼結体の孔に挿入され、変形を開始する前の状態で、焼結体の上面から上方に突出し、かつ、変形を開始した後の状態で、焼結体の上面と略同等以下のレベルまで押し込まれるような寸法（高さ）に設定するのが好ましい。これによって、弾性体が、焼結体の上側からはみ出るのを防止できる。
さらに、この試験装置には、押し冶具側に保持され、変形を開始した後の状態で、焼結体をセット面側に付勢する付勢部材をさらに備える。つまり、付勢部材にコイルスプリングを用いた場合、弾性体変形機構による変形を開始した後の状態で、コイルスプリングが圧縮状態となることで、焼結体をセット面側に付勢するのである。これにより、弾性体を変形させて焼結体に圧力を印加した後、焼結体が弾性体にくっつき、焼結体の孔から弾性体を引き抜くときに、焼結体が持ちあがってしまうのを防止できる。

また、本発明は、中央部に一方向に連続する孔が形成された断面環状の焼結体を対象とした試験装置であって、焼結体がセットされるセット面と、セット面にセットされる焼結体の孔に挿入され、外周縁部が面取りされた中実の弾性体と、弾性体が先端部に一体に設けられた押し冶具と、押し冶具をセット面に略直交する方向に移動させることで弾性体を押圧して変形させ、その外周面を焼結体の孔の内周面に接触させた状態で、焼結体に圧力を印加させる弾性体変形機構と、を備えることを特徴とする試験装置とすることもできる。
また、本発明は、中央部に一方向に連続する孔が形成された断面環状の焼結体を対象とした試験装置であって、焼結体がセットされるセット面と、セット面にセットされる焼結体の孔に挿入され、下面にプレートが取り付けられた中実の弾性体と、弾性体が先端部に一体に設けられた押し冶具と、押し冶具をセット面に略直交する方向に移動させることで弾性体を押圧して変形させ、その外周面を焼結体の孔の内周面に接触させた状態で、焼結体に圧力を印加させる弾性体変形機構と、を備えることを特徴とする試験装置とすることもできる。
このときも、押し冶具側に保持され、弾性体変形機構による変形を開始した後の状態で、焼結体をセット面側に付勢する付勢部材をさらに備えるのが好ましい。
また、このような本発明の試験装置は、焼結体が異方性焼結磁石である場合に特に有効である。

本発明によれば、リング状、筒状の焼結磁石等の焼結体や供試体を、高い精度でかつ効率良く検査することが可能となり、大量生産を行う場合にも、その全数検査を確実に行うことができる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における検査装置（試験装置）１０の基本的な構成を説明するための図である。
この図１に示すように、検査装置１０は、検査対象となる円筒状の磁石（焼結体、供試体）１００に対し、破壊式の検査を行う検査機構２０を有する。
この検査機構２０は、磁石１００がセットされるセット面２１ａを有したベース２１と、磁石１００の中央部に形成された孔１０１に挿入される弾性体２２と、この弾性体２２の上部に設けられた押し冶具（固体）２３と、この押し冶具２３を移動させる駆動シリンダ（弾性体変形機構）２４とを備える。

弾性体２２は、例えば、ニトリルゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、天然ゴム、ブチルゴム等、入手しやすく、多数回の圧縮変形に耐える耐久性を有したゴム系材料によって形成されている。この弾性体２２は、外形が円形で所定の高さを有したスティック状で、磁石１００の孔１０１の内径よりも小さな外径を有している。
この弾性体２２は、押し冶具２３の下面に、接着剤等によって固定されている。押し冶具２３は、硬質樹脂や木材、あるいはアルミニウム、真鍮等の比較的柔らかい金属等、磁石１００よりも柔らかく、磁石１００に接触しても磁石１００に傷をつけない材質で形成するのが好ましい。

駆動シリンダ２４は、エアシリンダ、油圧シリンダ等によって構成され、弾性体２２が一体に固定された押し冶具２３を、上下方向、つまりベース２１のセット面２１ａ上にセットされた磁石１００の孔１０１に対し弾性体２２を挿抜させる方向に移動させる。この駆動シリンダ２４に代え、サーボモータを駆動させ、これを駆動源として押し冶具２３を移動させることもできる。なお、以下の説明において、特に言い分ける必要が無い限り、押し冶具２３の駆動源を、駆動シリンダ２４と称する。
また、この駆動シリンダ２４には、押し冶具２３を下降させ、弾性体２２をベース２１に押し付けたときの荷重を検出するロードセル（図示無し）を備えている。

このような検査機構２０で、磁石１００の検査を行うには、ベース２１上の所定の位置に磁石１００をセットし、この状態で、図１（ａ）に示すように、駆動シリンダ２４によって押し冶具２３および弾性体２２を下降させ、弾性体２２を磁石１００の孔１０１に挿入する。そして、図１（ｂ）に示すように、弾性体２２がベース２１に接触した後も、さらに駆動シリンダ２４で押し冶具２３を下降させる。このようにして、弾性体２２に対し、セット面２１ａ上にセットされた磁石１００の孔１０１が連続する方向、つまりセット面２１ａに直交する方向に荷重をかけると、弾性体２２が、荷重がかけられた方向に直交する方向である側方（孔１０１および弾性体２２の径方向外側）に向けて、膨らむように変形し、磁石１００の孔１０１の内周面に接触する。さらに駆動シリンダ２４で押し冶具２３を押し続けることで、弾性体２２から磁石１００の孔１０１の内周面に対し圧力が加わる。
このとき、駆動シリンダ２４によって弾性体２２に加える荷重を予め適切に設定しておくことで、変形した弾性体２２から加える圧力によって、クラックが生じていない磁石１００の場合には磁石１００が割れず、クラックが生じている場合には磁石１００を割ることができ、これによって検査機構２０でクラックの有無を判別できるようになっている。

このような検査機構２０では、弾性体２２の硬度を、ゴム硬度Ｈｓ＝４０〜７０とするのが好ましい。弾性体２２の硬度が低すぎる（Ｈｓ＝４０を下回る）と、弾性体２２が変形したときに、ベース２１と磁石１００の下面との間等に弾性体２２が入り込んでしまい、磁石１００に対して圧力を有効に作用させることができない。また、弾性体２２の硬度が高すぎる（Ｈｓ＝７０を上回る）と、駆動シリンダ２４で弾性体２２を変形させるのに大荷重を加えなければならず、駆動シリンダ２４を大型化させる必要があるからである。
実際には、駆動シリンダ２４で弾性体２２に加える荷重と、この荷重によって変形した弾性体２２から磁石１００に加わる圧力との関係のリニアリティ（相関関係）を事前に評価して、弾性体２２の硬度を選定するのが好ましい。

また、弾性体２２は、駆動シリンダ２４によって予め設定した荷重が加えられて変形した状態で、その上部２２ａが、磁石１００の上面よりも上方に位置せず、略同等あるいはそれ未満の高さとなるよう、変形前の状態での高さを設定するのが好ましい。これも、その上部２２ａが、変形時に磁石１００の上面よりも上方に位置すると、磁石１００の上面と押し冶具２３の間から弾性体２２が側方にはみ出してしまうため、これを防止するためである。

変形時に弾性体２２がはみ出してしまうのを防止するため、以下に示すような構成を採用することもできる。
まず、図２に示すように、弾性体２２の上下の外周縁部（面取り部）２２ｂ、２２ｃを、面取りすることが有効である。弾性体２２の変形時に、外周縁部２２ｂ、２２ｃが外方に突出するように変形した場合、この部分が磁石１００とベース２１の間、磁石１００と押し冶具２３の間に侵入するようなかたちとなるため、この部分を面取りすることで、これを防止するのである。

また、図３に示すように、弾性体２２の下面に、所定の厚さのプレート２５を設けても良い。このプレート２５は、弾性体２２を変形させるだけの荷重が駆動シリンダ２４から作用しても、変形の生じない、金属、樹脂等の材料で形成するのが好ましい。なお、このようなプレート２５は、弾性体２２の下面に取り付けるのではなく、ベース２１に固定して設けることもできる。このようにすれば、磁石１００を手作業でベース２１上にセットする場合であれば、このプレート２５を磁石１００の位置決めに使用することができる。しかし、磁石１００をベース２１上でスライドさせて自動的にセットする場合は、プレート２５は弾性体２２の下面に取り付け、ベース２１の表面は平滑面としておくのが好ましい。

ところで、弾性体２２が変形し、磁石１００の孔１０１に圧力をかける過程で、弾性体２２の外周面が孔１０１に密着するわけであるが、このときに、弾性体２２の材質等によっては、駆動シリンダ２４で押し冶具２３を上昇させて荷重をかけるのを停止させ、弾性体２２が元の形状に戻った後にも、弾性体２２が孔１０１に密着したままになってしまうことがある。この場合、磁石１００が弾性体２２の上昇に伴って持ち上げられてしまうことになる。このような現象を防止するため、図４に示すように、押し冶具（固体）２３’および弾性体２２の外周部側に、コイルスプリング（付勢部材）２６等を設けるのが有効である。押し冶具２３’の上部には、外周に張り出したスプリング保持面２７が形成され、図４（ａ）に示すように、コイルスプリング２６は、押し冶具２３’で弾性体２２を押し潰して変形するときに、このスプリング保持面２７と磁石１００の上面との間で圧縮変形されるようになっている。これにより、図４（ｂ）に示すように、駆動シリンダ２４で押し冶具２３’を上昇させると、コイルスプリング２６の反発力によって磁石１００が下方のベース２１に押し付けられ、これによって磁石１００が弾性体２２に付着したまま持ち上がってしまうのを防止するのである。このような構成は、特に、磁石１００が軽量である場合や、検査装置１０において、複数の磁石１００を連続的に自動検査する場合等に有効である。

さて、上記したような検査機構２０を備える検査装置１０において、検査対象の磁石１００の良否を自動的に判定することもできる。これには、検査装置１０のコントローラ（図示無し：判定部）において、図５に示すような流れの処理を実行する。
まず、磁石１００をベース２１上の所定の位置にセットした後、駆動シリンダ２４を作動させ、押し冶具２３を下降させる(ステップＳ１０１)、すると、図１に示すように、弾性体２２が磁石１００の孔１０１内に挿入される。この弾性体２２がベース２１に接触した後は、駆動シリンダ２４が押し冶具２３をさらに下降させ続けることで、弾性体２２に荷重がかかり、その荷重に応じて弾性体２２が変形し、その外径寸法が徐々に増大する。

このとき、前記した図示しないロードセルで、弾性体２２に作用している荷重を検出し、その検出値（に応じた電気信号）をコントローラ（図示無し）に向けて出力する。コントローラ（図示無し）では、一定時間毎にロードセルからの検出値をモニタリングし、検出された荷重が予め決められた設定荷重に到達したか否かを判定する(ステップＳ１０２)。

押し冶具２３に押されて弾性体２２が変形すると、弾性体２２から磁石１００の孔１０１に圧力が作用する。弾性体２２の変形量が増えるに伴い、磁石１００に作用する圧力も増大するが、クラックが生じていない磁石１００の場合、弾性体２２に作用する荷重が設定荷重に到達しても磁石１００は割れない。一方、クラックが生じている磁石１００の場合、強度が劣るため、弾性体２２に作用する荷重が設定荷重に到達する以前に磁石１００は割れる。磁石１００が割れてしまえば、弾性体２２から磁石１００に作用していた圧力が解放されてしまうので、ロードセルで検出される荷重は設定荷重に到達しない。

つまり、ステップＳ１０２で、ロードセルで検出された荷重が予め決められた設定荷重に到達した、と判定された場合、設定荷重に到達するまで磁石１００は割れていないことになり、その磁石１００は良品と判定できる。
そこで、荷重が設定荷重に到達したと判定できた時点で、駆動シリンダ２４による押し冶具２３の下降を停止させ、試験を中止する。そして、駆動シリンダ２４で押し冶具２３を上昇させて弾性体２２を磁石１００の孔１０１から引き抜く(ステップＳ１０３)。そして、この磁石１００を、良品として払い出すのである(ステップＳ１０４)。

一方、ステップＳ１０２で、ロードセルで検出された荷重が設定荷重に到達していなければ、続いて、駆動シリンダ２４の移動ストローク、つまり押し冶具２３の位置が、予め設定した設定位置に到達したか否かの判定、駆動シリンダ２４が押し冶具２３の下降を開始してからの経過時間が、予め設定した設定時間に到達したか否かの判定を行う(ステップＳ１０５)。押し冶具２３の位置が設定位置に到達していない、または経過時間が設定時間に到達していなければ、ステップＳ１０２に戻り、処理を続行する。

ステップＳ１０５で、押し冶具２３の位置と、経過時間の少なくとも一方が、設定位置、設定時間に到達していると判定されたとき（つまり押し冶具２３の位置、経過時間の双方が設定位置、設定時間に到達している場合も含む）、その場合は、磁石１００が既に割れているために、荷重が設定荷重にまで到達せず、押し冶具２３の下降のみが続行されていたためにその位置が設定位置に到達したか、経過時間が設定時間に到達したと判断できる。つまり、磁石１００はクラックのある不良品であると判定できる。
そこで、駆動シリンダ２４による押し冶具２３の下降を停止させ、試験を中止する。そして、駆動シリンダ２４で押し冶具２３を上昇させて弾性体２２を上昇させる (ステップＳ１０６)。さらに、この磁石１００を、不良品として排出するのである(ステップＳ１０７)。

このような処理を、磁石１００がベース２１にセットされる度に行うことで、磁石１００の破壊式の検査、および検査結果の自動判定を行うことができる。

ところで、上記では、ステップＳ１０４、Ｓ１０７にて、良品の払い出しや不良品の排出を自動的に行うかのように記述したが、検査装置１０では、良品・不良品の判定のみを行い、その判定結果を、音、音声、ランプの点灯、モニタへの表示等、各種の報知手段で外部に報知し、良品の払い出しや不良品の排出は手作業で行うことも可能である。
逆に、複数の磁石１００を連続的に処理する場合、良品の払い出しや不良品の排出は自動的に行う必要がある。加えて、ベース２１上の所定の位置への磁石１００のセットも、自動的に行うのが好ましい。このようにすれば、多数の磁石１００を連続的に検査し、さらに良品と不良品の選別も行うことができる。

上述したように、検査装置１０では、押し冶具２３で弾性体２２を変形させることで磁石１００に静水圧を擬似的に作用させ、これによって磁石１００のクラックの発生の有無を検査できるようにした。これにより、磁石１００の孔１０１に均一に圧力をかけることができ、クラックの発生箇所に関わらず、最も弱い部分から破壊が起き、信頼性の高い結果を得ることができる。
また、弾性体２２の変形は、駆動シリンダ２４の動作で行うことができるので、圧力媒体を入れたり抜いたりする必要もなく、単純な機械動作で済むため、装置構成も簡易であり、しかも検査を高速で行うことができる。このようにして、磁石１００を、高い精度で、しかも効率良く検査することが可能となるのである。しかも弾性体２２を磁石１００に接触させるので、加圧スピードを高めても、磁石１００に加わる衝撃が緩和され、この点においても検査を高速に行うことが可能となる。その結果、磁石１００を大量生産する場合であっても、その全数検査を確実に行うことができる。

しかも、磁石１００の良否の判定は、ロードセルによる弾性体２２に作用する荷重の検出、押し冶具２３の位置、経過時間等で行うことができる。このため、通常の強度試験機のように、検出荷重値を解析する必要はなく、簡易なロジックで判定を行うことができる。
また、駆動シリンダ２４やサーボモータを用いるため、荷重が設定値に達した瞬間に加圧を中止することができ、磁石１００に、設定荷重以上の過大な力が加わるのを防止でき、良品となる磁石１００への余計なダメージを最小限に抑えることができる。

ここで、弾性体２２を形成する弾性材料のゴム硬度について実証実験を行ったのでその結果を示す。
外径２５ｍｍ、内径１８ｍｍ、高さ１８ｍｍのサマリウムコバルトの円筒状の磁石１００を用意した。
一方、弾性体２２としては、外径１７ｍｍ、長さ２０ｍｍのゴムを用意した。ここで、弾性体２２は、ゴム硬度Ｈｓ＝３０、４０、５０、６０、７０、８０の６通りを用意した。この弾性体２２を、硬質樹脂製の押し冶具２３に接着した。

そして、弾性体２２を磁石１００の孔１０１に挿入し、押し冶具２３に荷重をかけて弾性体２２を変形させ、その結果磁石１００が破壊したときの荷重を計測した。
その結果を表１に示す。

表１に示すように、弾性体２２にＨｓ＝３０の材料を用いた場合、弾性体２２が磁石１００の上端と下端からはみ出し、磁石１００が破壊しなかったために、磁石１００が破壊したときの荷重を計測することができなかった。つまり、有効な検査を行えないのである。
弾性体２２にＨｓ＝４０〜７０の材料を用いた場合、磁石１００が破壊したときの荷重は、ほぼ同等の値であった。
また、弾性体２２にＨｓ＝８０の材料を用いた場合、Ｈｓ＝４０〜７０の材料の場合に比較し、磁石１００が破壊したときの荷重値は３０％以上高くなった。このことは、Ｈｓ＝８０といった硬度の高い材料を弾性体２２に用いた場合、上部からの加圧が磁石１００の孔１０１に十分に伝搬せず、均一に圧力が加わっていないことを示している。

このように、弾性体２２には、Ｈｓ＝４０〜７０の材料を用いるのが好ましいことが分かる。

次に、設定荷重を予め決め、その設定荷重を用いてクラック発生の有無を判定した場合の信頼性を評価するための実験を行ったのでその結果を示す。
磁石１００としては、外径１５ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ１５ｍｍの、表面がニッケルめっきされた、ネオジウム−鉄−ホウ素系の材料で形成した円筒状のものを用意した。
そして、孔１０１を拡大鏡による目視検査で大まかなクラックの発生の有無を選別し、クラックが発生している疑いがある３５個を抽出した。
その３５個の磁石１００について、弾性体２２を押し冶具２３で磁石１００の孔１０１に押し込んで変形させて破壊した。このとき、弾性体２２は、外径９ｍｍ、高さ１７ｍｍで、ゴム硬度がＨｓ＝５０とした。また、押し冶具２３から弾性体２２にかけた荷重を検出し、磁石１００が破壊したときの荷重値を記録した。

破壊した磁石１００の全数について、断面を観察した。すると、低い荷重で割れた磁石１００の破断面には、クラックが存在した痕跡として、磁石１００の表面のめっき液がクラックに染み込んで変色した部分が観察された。
そこで、変色した部分の面積と、その磁石１００が破壊したときの荷重の関係を調べた。得られた関係が図６である。

図６の結果からわかるように、破壊荷重が２０００Ｎ以上の磁石１００には、クラックの痕跡である変色部分があるものが存在しなかった。
そこで、クラック発生の有無を判定するための設定荷重を２０００Ｎとし、実際に判定を行ってみた。
これには、上記と同形状の磁石１００を３００個用意した。そして、磁石１００の孔１０１に弾性体２２を挿入し、２０００Ｎの荷重を押し冶具２３から弾性体２２に作用させ、そのとき弾性体２２が割れたか否かを観察した。
その結果、８個の磁石１００が割れ、割れた８個全ての磁石１００の断面には、クラックが存在した痕跡として、磁石１００の表面のめっき液がクラックに染み込んで変色した部分が観察された。

さらに、２０００Ｎの荷重で割れなかった残り２９２個の磁石１００について、さらに荷重をかけて破壊し、破壊荷重を調べた。
その結果、２９２個の磁石１００は、全て２０００Ｎ以上の荷重で割れ、しかも割れた磁石１００の断面には、クラックの痕跡である変色した部分が観察されたものは皆無であった。
このことから、設定荷重を適切に設定することで、クラックの有無の判定を高精度で行えることが明らかとなった。

さらに、上記実施例２と同様の磁石１００を用意し、拡大鏡による目視検査でクラック無しと判定されたものを４０個抽出した。そのうち、２０個の磁石１００についてのみ、上記と同条件、すなわち設定荷重を２０００Ｎとした弾性体２２による検査を行った。
その後、弾性体２２による検査を行った２０個の磁石１００と、残り２０個の磁石１００について、それぞれ弾性体２２を用い、破壊するまで荷重をかけ、そのときの破壊荷重を調べた。その結果を表２に示す。

その結果、弾性体２２による検査を行った２０個の磁石１００と、残り２０個の、弾性体２２による検査を行っていない磁石１００とで、その破壊強度に大差が無く、弾性体２２による検査を行うことで、圧力をかけた磁石１００に強度の劣化が無いことが確認できた。

磁石１００として、外径２０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ１５ｍｍの円筒状のフェライト磁石を２００個用意した。
そのうち、１００個の磁石１００について、上記したような弾性体２２による検査を行った。このとき、クラックの発生の有無の判定に用いる設定荷重を１３００Ｎとしたところ、１００個中２個の磁石１００が割れた。

続いて、弾性体２２による検査を行い、割れなかった残り９８個の磁石１００と、弾性体２２による検査を行わなかった１００個の磁石１００について、鉄芯を磁石１００の孔１０１に挿入し、熱可塑性樹脂を用いて射出成形を行い、鉄芯と磁石１００を一体成形した。なお、射出成形時の樹脂の充填圧力は最大２５ＭＰとした。
射出成形時に、樹脂の内圧によって割れが生じた磁石１００の数を計数した。
その結果、弾性体２２による検査を行い、割れなかった残り９８個の磁石１００については、樹脂の内圧によって割れが生じたものは皆無であった。
これに対し、弾性体２２による検査を行わなかった１００個の磁石１００には、割れた磁石１００が３個あった。
このことから、弾性体２２による判定が有効に働いていることがわかる。

なお、上記実施の形態では、検査機構２０の構成を例示したが、弾性体２２を径方向に変形させることで磁石１００の孔１０１に圧力をかけることができるのであれば、他の構成を採用しても良い。
例えば、図７（ａ）に示すように、弾性体２２’の中心軸線に沿って孔２８を形成し、この孔２８に、孔２８の内径よりも大きな外径を有した棒体２９を挿入することで、図７（ｂ）に示すように、弾性体２２’を径方向外方向に変形させ、これによって磁石１００の孔１０１に圧力をかける構成とすることができる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

本実施の形態の検査装置における磁石の検査部、および検査原理を示す図である。 はみ出し防止のために面取りした弾性体を示す図である。 はみ出し防止のためにプレートを設けた例を示す図である。 磁石の持ち上がりを防止するコイルスプリングを備えた例を示す図である。 磁石の検査結果を自動判定するための処理の流れを示す図である。 実施例２の結果を示す図である。 弾性体を変形させるための他の機構の例を示す図である。 従来の検査装置の一例を示す図である。

符号の説明

１０…検査装置（試験装置）、２０…検査機構、２１…ベース、２１ａ…セット面、２２…弾性体、２２ｂ、２２ｃ…外周縁部（面取り部）、２３、２３’…押し冶具（固体）、２４…駆動シリンダ（弾性体変形機構）、２５…プレート、２６…コイルスプリング（付勢部材）、２８…孔、２９…棒体、１００…磁石（焼結体、供試体）、１０１…孔

Claims (9)

1. 中央部に一方向に連続する孔が形成された断面環状の焼結体の試験方法であって、
   押し冶具に一体に設けられた弾性体を前記焼結体の前記孔に挿入する工程と、
   前記押し冶具で、前記弾性体を、前記孔が連続する方向に押圧して、前記孔の径方向に変形させつつ、付勢部材で前記焼結体を押圧方向に付勢する工程と、
   前記孔の径方向に変形した前記弾性体の外周面を前記焼結体の前記孔の内周面に接触させた状態で、前記焼結体に圧力を加える工程と、
   圧力を加えた前記焼結体に欠陥が存在するか否かを判定する工程とを含み、
   前記焼結体に欠陥が存在するか否かを判定する工程では、前記焼結体に加える圧力が予め設定した値に到達するまでに、前記焼結体が破損するか否かに基づいて判定を行うとともに、
   前記弾性体を押圧し始めてからの経過時間、および前記弾性体を押圧するときのストローク量の少なくとも一方が、設定時間、設定ストローク量に到達していると判定されたとき、前記焼結体が破損していると判定することを特徴とする焼結体の試験方法。
2. 前記弾性体を変形させる工程では、固体を介して荷重をかけることで前記弾性体を前記孔が連続する方向に押圧することを特徴とする請求項１に記載の焼結体の試験方法。
3. 前記弾性体として、中実のゴム系材料を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の焼結体の試験方法。
4. 中央部に一方向に連続する孔が形成された断面環状の焼結体を対象とした試験装置であって、
   前記焼結体が、前記孔の連続する方向を直交させた状態でセットされるセット面と、
   前記セット面にセットされる前記焼結体の前記孔に挿入される弾性体と、
   前記弾性体と一体に設けられ、前記弾性体を、前記セット面に略直交する方向に押圧する押し冶具と、
   前記押し冶具で前記弾性体を押圧するときの荷重に基づき、前記焼結体に欠陥が存在するか否かを判定するとともに、前記押し冶具で前記弾性体を押圧し始めてからの経過時間、および前記押し冶具で前記弾性体を押圧するときのストローク量の少なくとも一方が、設定時間、設定ストローク量に到達していると判定されたとき、前記焼結体に欠陥が存在すると判定する判定部と、
   前記押し冶具側に保持され、押圧による変形を開始した後の状態で、前記焼結体を前記セット面側に付勢する付勢部材と、
   を備えることを特徴とする試験装置。
5. 前記弾性体はゴム系材料からなり、そのゴム硬度Ｈｓが、４０≦Ｈｓ≦７０であることを特徴とする請求項４に記載の試験装置。
6. 前記弾性体と前記セット面との間に、所定の厚さのプレートが設けられていることを特徴とする請求項４または５に記載の試験装置。
7. 前記弾性体の前記セット面側およびその反対側の少なくとも一方の外周縁部に、面取り部が形成されていることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の試験装置。
8. 前記弾性体は、前記セット面に保持された前記焼結体の前記孔に挿入されて変形を開始する前の状態では、前記焼結体の上面から上方に突出し、かつ、変形を開始した後の状態では、前記焼結体の上面と略同等以下のレベルまで押し込まれることを特徴とする請求項４から７のいずれかに記載の試験装置。
9. 前記焼結体が異方性焼結磁石であることを特徴とする請求項４から８のいずれかに記載の試験装置。

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