JP4181003B2 - Permanent magnet forming device - Google Patents
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Description
この発明は、磁石材料成形用の磁性粉末が充填された複数の金型を順次搬送して、ラジアル方向に磁場をかけながら、磁性粉末を加圧することでラジアル配向された永久磁石成形品を成形する永久磁石成形装置に関するものである。 This invention forms a radially oriented permanent magnet molded product by sequentially conveying a plurality of dies filled with magnetic powder for molding magnetic material and applying magnetic field in the radial direction while pressing the magnetic powder. The present invention relates to a permanent magnet forming apparatus.
従来のリング状の永久磁石成形装置は、例えば、コア及び下パンチが挿入され、キャビティが形成されたダイ及び下パンチと対向して配置された上パンチからなる金型のキャビティ内に磁石材料成形用粉末を充填し、この磁石材料成形用粉末に金型の周辺に配設された一対のコイルにより磁場をかけて配向を行いながら、上パンチによりプレス加工を施すように構成されている。 A conventional ring-shaped permanent magnet forming apparatus, for example, forms a magnet material in a cavity of a mold including a die having a core and a lower punch inserted therein and an upper punch disposed to face the lower punch. The powder for forming the magnet material is filled, and a magnetic field is applied to the powder for molding the magnetic material by a pair of coils arranged around the mold, and the pressing is performed by the upper punch while performing orientation.
一般に、小型モータに多用されているラジアル異方性リング磁石を磁場成形するにあたって、軸方向に長いリング状の磁石を成形する場合、十分な配向磁場強度が得られず、磁性粉末の配向率が低下し、高い磁気特性が得られないという問題がある。 In general, when magnetically forming a radial anisotropic ring magnet often used in small motors, when forming a ring-shaped magnet long in the axial direction, sufficient magnetic field strength cannot be obtained, and the orientation rate of the magnetic powder is low. There is a problem that the high magnetic characteristics cannot be obtained.
リング磁石をラジアル配向する場合、一般に、磁性粉末をリング状に成形する金型のコアを通過する磁束とダイの内部径を通過する磁束は等しくなるので、リング磁石の内径(金型のコア径)をDi、リング磁石の外径(金型のダイ内径)をDo、リング磁石の高さ(ダイの高さ)をH、金型のコアを通過する磁束密度をBc、ダイ内部径を通過する磁束密度をBdとすると、下記式(1)の関係が成り立つ。
2×π/4×Di2×Bc=π×Do×H×Bd…(1)
When the ring magnet is radially oriented, the magnetic flux that passes through the core of the mold that forms the magnetic powder in a ring shape is generally equal to the magnetic flux that passes through the inner diameter of the die, so the inner diameter of the ring magnet (the core diameter of the mold) ), Di is the outer diameter of the ring magnet (die inner diameter of the die) is Do, H is the height of the ring magnet (die height), Bc is the magnetic flux density that passes through the core of the die, and it passes through the inner diameter of the die. When the magnetic flux density to be performed is Bd, the relationship of the following formula (1) is established.
2 × π / 4 × Di 2 × Bc = π × Do × H × Bd (1)
金型のコアにS45C等の鋼材を用いた場合、この鋼材の飽和磁束密度は1.5T程度なので、上記式(1)においてBc=1.5とし、磁場配向に必要な磁場を1.0T以上とすると、Bd=1.0Tとなり、磁場配向成形できるリング磁石の高さHは下記式(2)となる。
H=3Di2 /4Do…(2)
When a steel material such as S45C is used for the core of the mold, the saturation magnetic flux density of this steel material is about 1.5T. Therefore, in the above formula (1), Bc = 1.5 and the magnetic field necessary for the magnetic field orientation is 1.0T. If it is above, it will be Bd = 1.0T and the height H of the ring magnet which can carry out magnetic field orientation shaping | molding will become following formula (2).
H = 3Di 2 / 4Do (2)
リング磁石を磁場成形する場合、リング磁石の軸長が上記式(2)のHの値を超えると配向性の低下が問題となる。そこで従来は上記式(2)のHの値以下の短い軸長のリング磁石を製作し、それを接着剤等で接合し、必要な軸長のリング磁石を製造していた。 When a ring magnet is magnetically molded, if the axial length of the ring magnet exceeds the value of H in the above formula (2), a decrease in orientation becomes a problem. Therefore, conventionally, a ring magnet having a short axial length equal to or less than the value of H in the above formula (2) is manufactured, and this is joined with an adhesive or the like to manufacture a ring magnet having a required axial length.
また、磁場成形ができる範囲の短い磁石成形体を金型内で積層して必要な軸長の磁石を成形する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In addition, a method has been proposed in which a magnet molded body having a short magnetic field forming range is stacked in a mold to form a magnet having a required axial length (see, for example, Patent Document 1).
また、磁場成形によって、予備成形体を成形し、複数個の予備成形体を予備成形時の加圧力よりも大きな加圧力で加圧して一体化する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, a method has been proposed in which a preform is formed by magnetic field shaping, and a plurality of preforms are pressed and integrated with a pressure greater than the pressure applied during the preforming (for example, Patent Document 2). reference).
上記のように、短い軸長のリング磁石を接着剤等で接合する方法では、短い軸長のリング磁石を焼結熱処理した後に形状加工し、それらを接合する必要があるため生産性が悪く、また、接合後の形状精度が悪いという問題がある。 As described above, in the method of bonding a short axial length ring magnet with an adhesive or the like, the shape processing is performed after sintering the heat treatment of the short axial length ring magnet, and it is necessary to join them, so the productivity is poor, In addition, there is a problem that the shape accuracy after bonding is poor.
また、短い磁石成形体を金型内で積層して必要な軸長の磁石を成型する方法では、積層界面付近の配向が乱れやすく、磁気特性が劣化するという問題がある。 In addition, in the method of forming a magnet having a required axial length by laminating short magnet molded bodies in a mold, there is a problem that the orientation in the vicinity of the lamination interface is easily disturbed and the magnetic characteristics are deteriorated.
また、予備成形体を成形し、複数個の予備成形体を予備成形時の加圧力よりも大きな加圧力で加圧して一体化する方法では再加圧のためのより大きな成型設備が必要になるとともに、再加圧の際に予備成形体が破損しやすいという問題がある。 Further, in the method of forming a preform and integrating a plurality of preforms with a pressure larger than the pressure applied at the time of preforming, a larger molding facility for re-pressurization is required. At the same time, there is a problem that the preform is easily damaged during re-pressurization.
上記のような問題を解決するためには、短い軸長のリング磁石を必要個数段積み(積層し)、段積みした成形体を焼結・熱処理して必要な軸長のリング状永久磁石を得るようにすればよいが、従来の永久磁石成形装置では、成形体が成形されると金型から取り出し、空になったキャビティ内に磁性粉末を充填するという動作を交互に繰り返すことになり、磁性粉末を充填している間は、配向及びプレス加工動作を中断しなければならない。そのため生産性が低下する。また、磁場成形機内ですべての処理を行うために、各処理動作には制限が多いという問題がある。 In order to solve the above problems, the required number of ring-shaped permanent magnets with the required axial length is obtained by stacking (stacking) the required number of ring magnets with a short axial length, sintering and heat-treating the stacked compacts. However, in the conventional permanent magnet molding apparatus, when the molded body is molded, it is removed from the mold, and the operation of filling the empty cavity with the magnetic powder is repeated alternately. While filling with magnetic powder, the orientation and pressing operations must be interrupted. Therefore, productivity is reduced. In addition, since all the processes are performed in the magnetic field molding machine, there is a problem that there are many restrictions on each processing operation.
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、リング成形体間の境界部の磁気特性劣化が小さいリング型磁石を生産性よく製造することができる永久磁石成形装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a permanent magnet molding apparatus capable of manufacturing a ring magnet with a small deterioration in magnetic properties at a boundary portion between ring molded bodies with high productivity. It is intended to do.
この発明の永久磁石成形装置は、ダイと、上記ダイ内部に挿入され、リング状の空間を上記ダイとの間で形成するコアと、上記空間の下部を閉塞して磁性粉末が供給・充填されるキャビティを形成する下パンチと、上記キャビティ内の磁性粉末を加圧するための上パンチを具備するとともに、搬送可能な搬送金型と、
上記キャビティ内に上記磁性粉末を供給・充填する給粉・充填ユニットと、
上記ダイの上記加圧方向の面を押圧するリング状弾性部材を備えることにより、上記搬送金型の上記押圧方向の厚さの違いを吸収して、上記搬送金型を所定の位置に固定する機能を有するとともに、上記キャビティ内で加圧される上記磁性粉末に上記加圧方向と直交するラジアル方向に、上記ダイに当接するバックヨークを介して磁場をかけながら配向を行い、ラジアル配向された成形体を成形する磁場成形ユニットと、
上記成形体を上記搬送金型から抜き出す脱型ユニットと、
上記搬送金型から抜き出した成形体をその軸方向に複数段に積層する段積みユニットとを備え、
上記搬送金型を順次、上記供給・充填ユニット、上記磁場成形ユニット、脱型ユニット及び段積みユニットへ搬送し、上記各ユニットにおける工程を実施できるように上記各ユニットを配置しているものである。
The permanent magnet molding device according to the present invention includes a die, a core that is inserted into the die, and forms a ring-shaped space between the die and a lower portion of the space, and is supplied and filled with magnetic powder. A lower punch for forming a cavity, an upper punch for pressurizing the magnetic powder in the cavity, and a transfer mold capable of being transferred,
A powder supply and filling unit for supplying and filling the magnetic powder in the cavity;
By providing a ring-shaped elastic member that presses the surface of the die in the pressurizing direction, the difference in thickness of the transport mold in the press direction is absorbed, and the transport mold is fixed at a predetermined position. The magnetic powder pressed in the cavity is oriented in a radial direction perpendicular to the pressing direction while applying a magnetic field through a back yoke in contact with the die, and is radially oriented. A magnetic field forming unit for forming a molded body;
A demolding unit for extracting the molded body from the conveying mold;
A stacking unit that stacks a plurality of molded bodies extracted from the conveying mold in the axial direction;
The transfer molds are sequentially transferred to the supply / fill unit, the magnetic field forming unit, the demolding unit, and the stacking unit, and the units are arranged so that the processes in the units can be performed. .
上記発明の構成によれば、リング成形体間の境界部の磁気特性劣化が小さいリング型磁石を生産性よく製造することができる。 According to the structure of the said invention, the ring-type magnet with small magnetic characteristic degradation of the boundary part between ring molded objects can be manufactured with high productivity.
以下、この発明の各実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の永久磁石成形装置で成形し、焼結して得られるリング磁石の例を示す斜視図、図2は、この発明の実施の形態1における永久磁石成形装置の構成を示す平面図、図3は、図2における搬送金型の構成を示し、(a)は平面図、(b)はA−A断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a ring magnet obtained by molding and sintering with the permanent magnet molding apparatus of the present invention, and FIG. 2 shows the configuration of the permanent magnet molding apparatus in
図1に示したように、この発明の永久磁石成形装置で成形し、製造するリング磁石1は、図1(a)のように円筒状に成形したリング成形体1aを積層し、焼結して得られるもの、あるいは図1(b)のように周面に凹凸を有する(図では外周面に凹凸があるが内周面に凹凸を有するものも含む)リング成形体1aを積層し、焼結して得られるものである。
As shown in FIG. 1, a
このように、短軸のリング成形体1aを積層し、焼結したリング磁石1は、リング成形体1a間境界部における磁気特性の劣化が小さくなるため、総磁束量が大きなリング磁石とすることができる。
In this way, the
この実施の形態における永久磁石成形装置は、図2に示したように、搬送金型10を搬送するベルトコンベア2と、搬送金型10のリング状キャビティ内に、磁性粉末を計量して供給し充填する給粉・充填ユニット3と、磁性粉末が充填された搬送金型10におけるキャビティ内の磁性粉末を加圧するための上パンチが加圧成形できる状態にセットするパンチセットユニット4と、上パンチがセットされ、加圧成形できる状態になった搬送金型10で磁場加圧成形を行う磁場成形ユニット5と、磁場加圧成形されたリング成形体を搬送金型10から抜き出すための脱型ユニット6と、抜き出されたリング成形体に付着する余分な磁性粉末を取り除くための成形体脱粉ユニット7と、磁場加圧成形されたリング成形体を積み重ねるための段積みユニット8と、搬送金型10に付着した磁性粉末を除去し、搬送金型10を搬送状態にセットする金型脱粉/金型セットユニット9とを備えている。
As shown in FIG. 2, the permanent magnet molding apparatus in this embodiment measures and supplies magnetic powder into the
図3に示したように、搬送金型10は、ベルトコンベア2上を移動するパレット10aと、下金型部分を保持するホルダー(第1のホルダー)10b,10cと、柱状のコア10dと、下パンチ10eと、中心にコア10dを配し、下パンチ10eとコア10dとともに、磁性粉末が供給されるキャビティ10hを形成するダイ10fと、別のホルダー(第2のホルダー)10jに保持された上パンチ10gとを備えている。なお、ホルダー10bは強磁性体部材であり、ホルダー10cは非磁性体部材である。
As shown in FIG. 3, the
パレット10aとホルダー10b,10j、ホルダー10bと下パンチ10e、及び下パンチ10eとダイ10fは、それぞれ位置決めピンによる位置決め機構で位置及び方向を規制している。
The positions and directions of the
このように位置決め機構を設けることによって、パレット上で金型部品のセットを行う(上パンチ10gをコア10d及びダイ10fに挿入する)、あるいは搬送金型10を磁場成形ユニット5移送する際の位置決めを行う工程が容易に行える。
By providing the positioning mechanism in this manner, the mold parts are set on the pallet (the
以下、図2を参照して、この実施の形態における永久磁石成形装置の構成及び動作を説明する。
図4は、給粉・充填ユニットの構成及びその動作を説明する断面図である。図4(a)は磁性粉末の計量工程、図4(b)、(c)は搬送金型10への給粉工程である。
Hereinafter, the configuration and operation of the permanent magnet forming apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the configuration and operation of the powder supply / filling unit. FIG. 4A shows a magnetic powder weighing process, and FIGS. 4B and 4C show a powder feeding process to the
給粉・充填ユニットは、図2に示したように、磁性粉末を計量する計量機構3dと、計量され容器3cに採取されて磁性粉末11を搬送金型10の位置まで搬送する搬送機構3eとを備えている。また、図4に示したように、給粉・充填ユニット3は、容器3cを回転させて傾ける回転機構3fと、容器3c内の磁性粉末11をキャビティ10h内に導くための給粉治具3aと、給粉治具3aを振動させる振動子等からなる振動機構3bとを備えている。
As shown in FIG. 2, the powder feeding / filling unit includes a
搬送金型10が給粉・充填ユニットに搬送されると、図4(a)の磁性粉末の計量工程では、振動フィーダと重量計を用いて一定重量の磁性粉末11を計量しながら容器3cに収納する。
When the
図4(b)、(c)の給粉工程では、磁性粉末11を搬送金型10のキャビティ10hに導くロート上の給粉治具3aとキャビティに供給した磁性粉末11を攪拌する羽状治具(図示せず)を搬送治具10のダイ10f上にセットした後、磁性粉末11を収納した容器3cをロート状の給粉治具3aの位置まで移動し、容器3cを回転させて傾け、容器3c内の磁性粉末11をロート状の給粉治具3aへ移す。さらに、容器3cにノッカーで衝撃を加え、容器3c内の磁性粉末11を残りなくロート状の給粉治具3aへ移す。さらに、ロート状の給粉治具3aに振動機構3bで振動を加えて給粉治具3a上の全ての磁性粉末11をキャビティ10h内に移し、上記羽状治具の羽を回転させてキャビティ10h内の磁性粉末11をかき混ぜながら羽を上昇させてキャビティ内に磁性粉末11を充填する。
4 (b) and 4 (c), the
上記羽状治具の羽を回転させてキャビティ内の磁性粉末11をかき混ぜながら羽を上昇させてキャビティ内に磁性粉末11を充填することによって、キャビティ内の磁性粉末中にある空洞あるいは磁性粉末11のブリッジが壊されて、キャビティ中に磁性粉末11が均一に充填される。
By rotating the wing of the wing jig and stirring the
図5は、パンチセットユニットの構成及び動作を説明する断面図である。同図に示したように、パンチセットユニットは、上パンチ10gをキャッチングするハンド4aと、ハンド4aを昇降させ、キャッチングした上パンチ10gを移動させる移動機構を備えている。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the configuration and operation of the punch set unit. As shown in the figure, the punch set unit includes a
パンチセットユニットによって、上パンチ10gでキャビティ内の磁性粉末を加圧できる状態に金型をセットすることができる。
With the punch set unit, the mold can be set in a state where the magnetic powder in the cavity can be pressurized with the
キャビティに磁性粉末が充填されると、図5(a)のように、パレット10aがパンチセットユニット4のステージに搬送され、規定位置で位置決めされ、図5(b)のように、ハンド4aが下降し、上パンチ10gをキャッチングし、図5(c)のように、ハンド4aは上パンチ10gを持ち上げて、図5(d)のように、下型の方へ移動し、下降して上パンチ10gをコア10dに挿入し、上パンチ10gを放し、上パンチ10gはキャビティに嵌り合う。コア10dの上端部の直径は、キャビティ内における直径より0.02mm小さく、3゜のテーパが付与されているので、パンチ挿入時にパレットとハンド4aの位置に、0.1mm未満のずれがあっても、コア10dにパンチ10gが挿入できないといった不良は発生しない。次に、ハンド4aは上パンチ10gを放した後、上昇し元の位置に移動する。
When the cavity is filled with magnetic powder, the
図6は、磁場成形ユニットの構成及び動作を説明する断面図、図7は、加圧子の構造を示す断面図、図8は、バックコアの構成を示す平面図(a),(c)及びA−A断面図(b),(d)である。図2に示したように、上パンチ10gがセットされた搬送金型10をベルトコンベア上の2パレット10から磁場成形ユニット5に移載し、磁場成形後にベルトコンベア2上のパレット10aに戻す移載機構5hを有する。図6に示したように、磁場成形ユニット5は、磁性粉末を配向させるための配向磁場を発生する電磁コイル5a(フレームに固定されている)と、上側電磁コイル5a及び上パンチ10gを加圧する加圧子5cを昇降させる圧縮成型機構5bと、図示していないエアシリンダによって駆動されてダイ10fと接触するバックヨーク5dを備えている。
6 is a cross-sectional view illustrating the configuration and operation of the magnetic field forming unit, FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the structure of the pressurizer, and FIG. 8 is a plan view (a), (c), and FIG. It is AA sectional drawing (b), (d). As shown in FIG. 2, the
図7に示したように、加圧子5cは、上パンチを加圧するパンチ加圧部5eと、パンチ加圧部5e内部へくぼむように可動する可動ロッド5fと、可動ロッド5fの背面とパンチ加圧部5e内面との間にあり、可動ロッド5fをコア10dに押し付けるバネ5gを備えている。
As shown in FIG. 7, the
また、図8に示したように、バックヨーク5dはダイ10fの外径に嵌り合う半円状の凹部を有する一つの強磁性体である。バックヨーク5dは、その厚みの中心がダイ10fの厚みの中心位置と一致するように設定、設置され、ダイ10fの方向に移動して当接する。
Further, as shown in FIG. 8, the
上パンチがセットされ、パレット10aがパンチセットユニット4からベルトコンベア2で搬送されると、図6(a)に示したように、金型部が、移載機構5h(図2参照)でパレット10aから磁場成形ユニット5の成形部に移載される。
When the upper punch is set and the
次に、図6(b)に示したように、圧縮成型機構5bが作動し、電磁コイル5a及び加圧子が下降し、上側及び下側フレーム同士がチャッキング機能によって固定されると共に、上側フレームの下部に取り付けられたリング状弾性部材5jにより、ダイ10fが固定される。その後、ダイ10fの両側からバックヨーク5dが移動し、ダイ10fの外周に密着する。次いで、電磁コイル5aに電流が流されてラジアル配向磁場が発生するとともに、加圧子5cが下降し、上パンチ5gが加圧され、図6(c)に示したように、上パンチ5gがキャビティ内の磁性粉末を圧縮成型することによってラジアル配向された成形体が得られる。圧縮成型圧力は10〜100MPa、好ましくは40MPaとし、配向磁界は1T以上にする。
Next, as shown in FIG. 6B, the
図9は、ラジアル配向における磁束の状態を示す断面図である。上側のコイル5aで発生した磁界は、磁束となって強磁性体である加圧子5cを通って、同じく強磁性体である可動ロッド5fに入り、下側のコイル5aで発生した磁界は、強磁性体であるホルダー10bを通ってコア10dに入る(図6参照)。下パンチ10e及び上パンチ10gは非磁性体である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state of magnetic flux in the radial orientation. The magnetic field generated by the
図9に示したように、破線矢印で示す磁束は、強磁性体である可動ロッド5f及びコア10dを通って、強磁性体であるダイ10fのキャビティ10hを直径方向に通り、キャビティ10h内にラジアル配向磁場が形成される。
As shown in FIG. 9, the magnetic flux indicated by the broken line arrow passes through the
ラジアル配向された成形体は搬送金型とともにパレット10a上に移載機構5hによって戻される。
The radially oriented molded body is returned to the
図10は、脱型ユニットの構成を示す平面図(a)及びA−A断面図(b)である。同図に示したように、脱型ユニットは、成形体13を加圧するエアシリンダ6a及び上パンチ突き当て部6dで構成される成形体加圧機構と、ダイ10fを上方に押し上げるテーブル6c及びエアシリンダ6b等からなるダイ押し上げ機構とを備えている。
FIG. 10 is a plan view (a) and a cross-sectional view AA (b) showing the configuration of the demolding unit. As shown in the figure, the demolding unit includes a molded body pressurizing mechanism including an
図11は、脱型ユニットにおける動作を説明するための断面図である。図11(a)に示したように、ラジアル配向された成形体を含む金型部をのせたパレット10aは、ベルトコンベア2によって脱型ユニット6に搬送され規定の位置で停止する。エアシリンダ6aがパレット10aを持ち上げ、上パンチ10gが上パンチ突き当て部6dに当たる成形体加圧機構によって、成形体13が加圧される。加圧力は0.1〜1MPaとする。
FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining the operation of the demolding unit. As shown in FIG. 11A, the
次に、図11(b)に示したように、エアシリンダ6bが作動し、テーブル6cがダイ10fを持ち上げ、成形体13がダイ10fから抜き出される。
Next, as shown in FIG. 11B, the
次に、図11(c)に示したように、エアシリンダ6aが下降し、パレット10aがベルトコンベア2上に乗る。ベルトコンベア2によって、パレット10aは、テーブル6cに支持されたダイ10fが下降したときにパレット10a上に置かれた別のホルダー10jに載置される位置まで移動し、図11(d)に示したように、テーブル加圧シリンダ6bが作動し、テーブル6cが下降してホルダー10j上にダイ10fが載置される。
Next, as shown in FIG. 11 (c), the
成形体13を搬送金型10から抜き出す過程において、搬送金型10から抜き出された成形体13の上部と搬送金型10内にある成形体13の下部との間に内部応力差があるとクラックが生じやすいが、この脱型ユニットにおいては、成形体13が加圧された状態でダイ10fから成形体13を抜き出すので、成形体13の上部と下部との間の内部応力差が小さくなり、クラックの発生が防止される。
In the process of extracting the molded
図12及び図13は、成形体脱粉ユニット及の構成及び動作を説明する断面図である。同図に示したように、成形体脱粉ユニットは、テーブル7a及びテーブル7aを昇降させるエアシリンダ7bからなる昇降機構と、窒素ガスを噴射するノズル7cと、磁性粉を吸入し集塵機に回収するための吸塵ダクト7dとを備えている。
FIG.12 and FIG.13 is sectional drawing explaining the structure and operation | movement of a molded object powdering unit. As shown in the figure, the compact de-dusting unit includes a table 7a and an elevating mechanism including an
成形体脱粉ユニットで、成形体13に付着した余分な磁性粉末を除去することによって、次工程の段積みにおいて、成形体13が傾いたりずれたりするのを防止することができる。
By removing excess magnetic powder adhering to the molded
図12(a)に示したように、ダイが抜き取られた成形体13は、ベルトコンベア2で成形体脱粉ユニットに移送され規定の位置で停止し、エアシリンダ7bが作動しテーブル7aが上昇し、図12(b)に示したように、下コア10eはテーブル7aに支持されて上昇し、成形体13はコア10dから抜き出される。この時、コア10d外周に付着していた磁性粉末が掻き取られながら成形体13が抜き出されるので、成形体13の内周端面部に磁性粉末が11が付着する。なお、この時上パンチ10gも同時に抜き出され、別のホルダー10j(図3参照)に載置される。
As shown in FIG. 12 (a), the molded
図13(a)に示したように、コア10dから成形体13を抜き出す過程において、成形体13の上面が若干コア10dから突出した時に、ノズル7cから窒素ガスを噴出して成形体13表面に付着する磁性粉末を吹き飛ばし、吸引ダクト7dで吸引する。その後、図13(b)に示したようにコア10dから成形体13を抜き出す。
As shown in FIG. 13A, in the process of extracting the molded
図14、図15及び図16は、段積みユニットの構成及び動作を説明するための断面図である。同図に示したように、段積みユニットは、成形体13をチャッキングする機構としてハンド8aと、成形体13を積層するテーブル8bと、図示していないが、ハンド8aを位置決めし、昇降させ、移動させる機構と、テーブル8bを回転させるモータ等の機構とを備えている。
14, FIG. 15 and FIG. 16 are cross-sectional views for explaining the configuration and operation of the stacking unit. As shown in the figure, the stacking unit includes a
図14(a)に示したように、ハンド8aをコア10dから抜き出された成形体13の直上に移動させ、図14(b)に示したように、ハンド8aを下降させて成形体13をハンド8aでチャッキングする。チャッキング力は0.1〜4Nとする。
As shown in FIG. 14A, the
次に、ハンド8aを上昇させ、図15(a)に示したように、ハンド8aをその中心がテーブル8bの回転中心の直上となるように移動し、図15(b)に示したように、ハンド8aを下降させて成形体13をテーブル8bに載置する。この時、成形体13の中心はテーブル8bの回転中心と一致する。
Next, the
さらに、同様にして、図16(a)及び(b)に示したように、1段目の成形体13の上に2段目及び3段目の成形体13を積層し、この積層工程を繰り返して必要な段数だけ成形体13を積層する。
Further, similarly, as shown in FIGS. 16A and 16B, the second and third-stage molded
成形体13の高さにばらつきが生じると、段積みの際に不要な圧力が成形体13に加わり(高さが高い場合)、成形体13が押しつぶされる、あるいはハンド8aが空中で成形体を放し、落下の衝撃で破壊するといったことが生じるが、この実施の形態では1回に成形される成形体13の重量は、図2に示した給粉・充填ユニット3の磁性粉末の計量工程で一定量に計量されているので、成形体13の高さは一定になり、段積みの際に成形体13に不要な力が加わったり、衝撃力が加わったりすることはない。
When the height of the molded
図17は、各段の成形体13を任意の角度だけ回転された状態に積層する工程を示す図であり、例えば、図17(a)に示したように、1段目の成形体13のA位置を図17(b)に示したように、テーブル8bを回転させてA位置を180゜反転させて、2段目の成形体13の積層を行う。さらに、図17(c)に示したように、テーブル8bを45゜回転させて3段目の成形体13の積層を行い、図17(d)に示したように、さらに180゜テーブル8bを回転させて4段目の成形体13の積層を行う。
FIG. 17 is a diagram showing a process of laminating the molded
このように、各段の成形体13を任意の角度だけ回転された状態に積層することによって、例えば、図1(b)に示したように、凹凸形状を有するリング成形体1aの凸部を各段においてスキュー角度回転させたリング磁石を得ることができる。
In this way, by stacking the molded
図18は、成形体の軸方向端面を上下反転させて段積みした状態を示す断面図である。成形体13の磁気特性は、例えば、上パンチ側と下パンチ側で勾配を生じる場合があり、各段の接合部で急峻な磁気特性の変化が生じることがあるが、図18のように、1段目は成形体の軸方向端面を反転させて下面を上パンチ側とし、2段目は反転させず下面を下パンチ側とし、順次反転した積層と反転しない積層を繰り返すことによって、各段の接合部における磁気特性の急峻な変化を防止することができる。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a state where the axial end faces of the molded body are vertically inverted and stacked. For example, the magnetic characteristics of the molded
このように、成形体を反転させて積層するためには、図14乃至図16に示したハンド8aのチャック部分に回転アクチュエータを設ける。
Thus, in order to invert and stack the compacts, a rotary actuator is provided in the chuck portion of the
段積み工程が終了すると、搬送金型10b,10d,10eは移載機構12によってパレット上に戻され、次の工程を行う金型脱粉/金型セットユニットに搬送される。
When the stacking process is completed, the
金型脱粉/金型セットユニットは、搬送金型10に付着した磁性粉末を除去する除粉機構と、給粉・充填ユニットにおいて磁性粉末を供給でき初期の状態に搬送金型の各部をセットするセット機構とを備えている。
The mold de-dusting / mold setting unit is a powder removal mechanism that removes the magnetic powder adhering to the
除粉機構は、窒素ガスを搬送金型の各部に噴射することができるノズル(各部に移動させる機構を有する)と、窒素ガスによって吹き飛ばされた磁性粉末を吸引し、集塵するための吸引機構とを有する。 The dust removal mechanism includes a nozzle (having a mechanism for moving each part) that can inject nitrogen gas onto each part of the transport mold, and a suction mechanism for sucking and collecting the magnetic powder blown off by the nitrogen gas. And have.
除粉機構及びセット機構によって、次サイクルの成形及び段積みまでの工程を円滑に行うことができる。 By the powder removal mechanism and the set mechanism, the steps up to the molding and stacking of the next cycle can be performed smoothly.
セット機構は、積層工程終了後には、図3に示したホルダー10j上に載置されているダイ10fを、持ち上げてホルダー10bに載置されている下パンチ10e上に移動させる機構である。ダイ10fは、その下側端面の内径部に、テーパが付与されているので、下パンチ10eに容易に挿入することができる。このテーパ部の高さは、下パンチ10eのラジアル方向凸部の高さより小さい。
The set mechanism is a mechanism that lifts the
成形体13が段積みされた成形体は、焼結・熱処理炉へ移され、所定の温度で焼結・熱処理をした後、必要に応じて仕上げ加工を施し、図1に示したリング磁石1を得る。
The formed bodies on which the formed
この実施の形態におけるリング型磁石の製造装置によれば、複数個の搬送金型10をベルトコンベア2を用いて、同時にベルトコンベア2の各所に設けられた各ユニットで短い成形体を製作するプロセスを処理し、必要な個数の成形体を段積み(積層)するので、タクトタイムが短くなり、リング成形体間の境界部の磁気特性劣化が小さいリング型磁石を生産性よく製造することができる。
According to the ring-type magnet manufacturing apparatus in this embodiment, a process of manufacturing a short molded body by using a plurality of conveying
この発明は、例えば、モータ等の回転電動機に使用する永久磁石の製造に用いられるものである。 The present invention is used, for example, for manufacturing a permanent magnet used for a rotary electric motor such as a motor.
1 リング磁石、1a リング成形体、2 ベルトコンベア、
3 給粉・充填ユニット、3a 給粉治具、3b 振動機構、3c 容器、
3d 計量機構、3e 搬送機構、3f 回転機構、4 パンチセットユニット、
4a,8a ハンド、5磁場成形ユニット、5a 電磁コイル、5b 圧縮成形機構、
5c 加圧子、5d バックヨーク、5e パンチ加圧部、5f 可動ロッド、
5g バネ、5h,12 移載装置、5j リング状弾性部材、6 脱型ユニット、
6a,7b エアシリンダ、6b テーブル加圧シリンダ、
6c,7a,8b テーブル、6d 上パンチ突き当て部、7 成形体脱粉ユニット、
7b エアシリンダ、7c ノズル、7d 吸塵ダクト、8 段積みユニット、
9 金型脱粉/金型セットユニット、10 搬送金型、10 パレット、
10,10c,10j ホルダー、10d コア、10e 下パンチ、10f ダイ、
10g 上パンチ、10h キャビティ、11 磁性粉末、13成形体。
1 ring magnet, 1a ring molded body, 2 belt conveyor,
3 powder supply / filling unit, 3a powder supply jig, 3b vibration mechanism, 3c container,
3d weighing mechanism, 3e transport mechanism, 3f rotation mechanism, 4 punch set unit,
4a, 8a hand, 5 magnetic field forming unit, 5a electromagnetic coil, 5b compression molding mechanism,
5c Pressurizer, 5d Back yoke, 5e Punch pressurizing part, 5f Movable rod,
5g Spring, 5h, 12 Transfer device, 5j Ring-shaped elastic member, 6 Demolding unit,
6a, 7b Air cylinder, 6b Table pressurizing cylinder,
6c, 7a, 8b Table, 6d Upper punch abutting section, 7 Molded body powdering unit,
7b Air cylinder, 7c Nozzle, 7d Dust collection duct, 8 stack unit,
9 Mold de-dusting / Mold set unit, 10 Transport mold, 10 Pallet,
10, 10c, 10j holder, 10d core, 10e lower punch, 10f die,
10g upper punch, 10h cavity, 11 magnetic powder, 13 compacts.
Claims (10)
上記キャビティ内に上記磁性粉末を供給・充填する給粉・充填ユニットと、
上記ダイの上記加圧方向の面を押圧するリング状弾性部材を備えることにより、上記搬送金型の上記押圧方向の厚さの違いを吸収して、上記搬送金型を所定の位置に固定する機能を有するとともに、上記キャビティ内で加圧される上記磁性粉末に上記加圧方向と直交するラジアル方向に、上記ダイに当接するバックヨークを介して磁場をかけながら配向を行い、ラジアル配向された成形体を成形する磁場成形ユニットと、
上記成形体を上記搬送金型から抜き出す脱型ユニットと、
上記搬送金型から抜き出した成形体をその軸方向に複数段に積層する段積みユニットとを備え、
上記搬送金型を順次、上記供給・充填ユニット、上記磁場成形ユニット、脱型ユニット及び段積みユニットへ搬送し、上記各ユニットにおける工程を実施できるように上記各ユニットを配置していることを特徴とする永久磁石成形装置。 A die, a core inserted into the die and forming a ring-shaped space between the die, a lower punch that closes a lower portion of the space and forms a cavity in which magnetic powder is supplied and filled; While having an upper punch for pressurizing the magnetic powder in the cavity, a transport mold capable of transport,
A powder supply and filling unit for supplying and filling the magnetic powder in the cavity;
By providing a ring-shaped elastic member that presses the surface of the die in the pressurizing direction, the difference in thickness of the transport mold in the press direction is absorbed, and the transport mold is fixed at a predetermined position. The magnetic powder pressed in the cavity is oriented in a radial direction perpendicular to the pressing direction while applying a magnetic field through a back yoke in contact with the die, and is radially oriented. A magnetic field forming unit for forming a molded body;
A demolding unit for extracting the molded body from the conveying mold;
A stacking unit that stacks a plurality of molded bodies extracted from the conveying mold in the axial direction;
The conveyance mold is sequentially conveyed to the supply / filling unit, the magnetic field forming unit, the demolding unit, and the stacking unit, and the units are arranged so that the processes in the units can be performed. A permanent magnet forming apparatus.
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