JP4484077B2 - Magnetic field forming apparatus and manufacturing method of ferrite magnet - Google Patents
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Description
本発明は、フェライト磁石を湿式成形で形成するときに用いる磁場成形装置、フェライト磁石の製造方法に関する。 The present invention relates to a magnetic field forming apparatus used when forming a ferrite magnet by wet forming and a method for manufacturing a ferrite magnet.
磁石として主流となっているフェライト(焼結)磁石を製造するには、原料を所定の配合比で混合したものを仮焼してフェライト化させ、得られた仮焼体をサブミクロンサイズまで粉砕し、フェライト粒子からなる材料粉末を得る。次いで、材料粉末を磁場中で金型によって圧縮成形(以下、これを磁場成形と称する)して成形体を得た後、この成形体を焼結することで、フェライト磁石を得る。
磁場成形の工程には、大きく分けて、材料粉末を乾燥させた後に成形を行う乾式と、材料粉末をスラリー状として成形を行う湿式とがある。
In order to produce ferrite (sintered) magnets, which are the mainstream magnets, a mixture of raw materials is calcined by calcination, and the resulting calcined product is pulverized to a submicron size. Thus, a material powder made of ferrite particles is obtained. Next, the material powder is compression-molded in a magnetic field with a mold (hereinafter referred to as magnetic field molding) to obtain a compact, and then the compact is sintered to obtain a ferrite magnet.
The magnetic field forming process is roughly divided into a dry method in which the material powder is dried and then formed, and a wet method in which the material powder is formed in a slurry state.
湿式で磁場成形を行う場合、スラリーを安定して金型に注入するため、スラリーの圧力を検出し、その圧力が所定の設定値に到達した時点で、スラリーの圧力を所定の値に保ち、所定時間、スラリーを金型に供給するということが行われている(例えば、特許文献1参照。)。 When performing wet-type magnetic forming, the slurry pressure is detected in order to stably inject the slurry into the mold, and when the pressure reaches a predetermined set value, the slurry pressure is maintained at a predetermined value, The slurry is supplied to the mold for a predetermined time (see, for example, Patent Document 1).
このような制御は、スラリーを供給する機器(ポンプ)の油温による供給圧力変化や寿命等によって供給圧力不足が生じた場合にスラリーをキャビティに安定供給するために有効な制御である。
また、ポンプの動作には機種間差があるため、機種間差の影響を小さくするという効果もある。
Such control is effective for stably supplying the slurry to the cavity when the supply pressure is insufficient due to a change in the supply pressure due to the oil temperature of the device (pump) for supplying the slurry, the service life, or the like.
Moreover, since there is a difference between the models in the operation of the pump, there is an effect of reducing the influence of the difference between the models.
ところで、スラリーをキャビティに充填するときのスラリーの圧力は、温度が一定であれば脱水の駆動力を反映し、キャビティ内での材料粉末の密度差やキャビティ間の充填量の差(これを充填状態と称する)に影響する。充填時にキャビティ内の材料粉末の密度差が大きくなると、成形体にも密度差が残り、成形後や焼成後の製品にクラックを生じやすくなる。キャビティ間の充填量の差が大きくなると、結果として成形体の密度にバラツキを生じ、例えば、成形密度の低い成形体にクラックや欠け等の不良を生じやすくなる。また、成形体密度のバラツキは焼成体の寸法バラツキにつながり、研磨時に砥石が当たらない部分ができてしまい、未研磨部分が残る等の不良が発生したり、研磨による寸法修正が必要になるといった問題を生じる。
スラリーをキャビティに充填するポンプの作動圧が一定の場合、脱水抵抗が大きいとスラリーの圧力は高くなり、脱水抵抗が小さいとスラリーの圧力は低くなる。脱水抵抗が変化する要因の一つには、材料粉末の粒径(比表面積)があり、粒径が小さいほど(比表面積が大きいほど)脱水抵抗は大きくなる。原料を粉砕して材料粉末を生成する工程で、ロット毎に、粉砕の程度にある程度のバラツキが生じ、これによって材料粉末の粒径(比表面積)も変化する。
特許文献1の技術によれば、脱水抵抗が変化してもスラリーの圧力を一定に保ち、脱水の駆動力を一定とすることができ、品質の安定化を図ることができる。
By the way, when the slurry is filled into the cavity, the slurry pressure reflects the driving force of dehydration if the temperature is constant, and the density difference of the material powder in the cavity and the difference in filling amount between the cavities (filling this) (Referred to as state). If the density difference between the material powders in the cavity increases during filling, the density difference also remains in the molded body, and cracks are likely to occur in the product after molding or after firing. When the difference in the filling amount between the cavities increases, as a result, the density of the molded body varies, and for example, a molded body having a low molding density tends to have defects such as cracks and chips. In addition, the variation in the density of the molded body leads to the variation in the dimensions of the fired body, resulting in a portion that does not hit the grindstone at the time of polishing. Cause problems.
When the operating pressure of the pump that fills the cavity with the slurry is constant, the slurry pressure increases when the dehydration resistance is large, and the slurry pressure decreases when the dehydration resistance is small. One factor that changes the dehydration resistance is the particle size (specific surface area) of the material powder. The smaller the particle size (the larger the specific surface area), the greater the dehydration resistance. In the process of pulverizing the raw material to generate the material powder, a certain degree of variation occurs in the degree of pulverization for each lot, and the particle size (specific surface area) of the material powder also changes.
According to the technique of Patent Document 1, even if the dehydration resistance changes, the slurry pressure can be kept constant, the dehydration driving force can be made constant, and the quality can be stabilized.
しかしながら、スラリーの温度が変化する場合には問題が発生する。スラリーの温度は、季節、スラリーの保管環境等に応じ、例えば5〜40℃等といった範囲で変動し得る。
水の粘性は温度によって変化するため、同じスラリー圧力とした場合、脱水の駆動力が実質上変化してしまう。温度が高くなった場合、水の粘性は低下するため、同じスラリー圧力であれば、実質上脱水の駆動力が大きくなってしまう。逆に温度が低くなった場合、水の粘性は増加するため、同じスラリー圧力であれば、実質上脱水の駆動力が小さくなってしまう。
前述のようにスラリー圧力は品質に大きく影響するが、温度によって水の粘性が変化し、実質的に脱水の駆動力が変化することから、充填時の最適スラリー圧力は温度の影響を受ける。つまり、温度の変動が起きることにより製品の品質が変化してしまうという問題が生じる。
However, problems arise when the temperature of the slurry changes. The temperature of the slurry may vary within a range of 5 to 40 ° C., for example, depending on the season, the slurry storage environment, and the like.
Since the viscosity of water changes with temperature, when the same slurry pressure is used, the driving force for dehydration changes substantially. When the temperature increases, the viscosity of water decreases, and therefore, if the slurry pressure is the same, the dehydration driving force is substantially increased. On the other hand, when the temperature is lowered, the viscosity of water increases. Therefore, if the slurry pressure is the same, the driving force for dehydration is substantially reduced.
As described above, the slurry pressure greatly affects the quality, but the viscosity of water changes with temperature, and the driving force for dehydration changes substantially. Therefore, the optimum slurry pressure at the time of filling is affected by the temperature. That is, there arises a problem that the quality of the product changes due to temperature fluctuation.
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、磁場成形時のスラリーの脱水の駆動力の変動を抑制してキャビティに充填する材料の充填状態を安定させ、クラック等の不良を抑制することのできる磁場成形装置、フェライト磁石の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made on the basis of such a technical problem, suppresses fluctuations in the driving force of slurry dehydration during magnetic field molding, stabilizes the filling state of the material filling the cavity, and causes defects such as cracks. An object of the present invention is to provide a magnetic field forming apparatus and a ferrite magnet manufacturing method capable of suppressing the above.
このような課題に対し、本発明らが鋭意検討を行った結果、スラリーの温度の安定化を図るとともに、キャビティに注入されるスラリーの圧力に応じ、スラリーを送り込むポンプの作動圧力をコントロールし、脱水の駆動力の安定化を図ることが課題の解決に有効であることを見出した。 As a result of the diligent examinations by the present inventors for such a problem, while stabilizing the temperature of the slurry, according to the pressure of the slurry injected into the cavity, the operating pressure of the pump for feeding the slurry is controlled, It was found that stabilizing the driving force for dehydration is effective in solving the problem.
このようにしてなされた本発明は、フェライト磁石を製造するときに用いる磁場成形装置であり、この磁場成形装置では、金型にて、主としてフェライトからなる粉末を分散媒に分散させたスラリーを圧縮成形し、所定形状の成形体を形成し、磁場発生源にて、金型中のスラリーに所定方向の磁場を印加する。そして、温度調整部によって、スラリーの温度を調整する。この温度調整部は、金型の温度を調整することで、スラリーの温度を調整することができる。この場合、金型を30〜120℃で設定された所定温度に調整するのが好ましい。これは、金型の温度が30℃を下回るとスラリーの加熱効果が確実に表れにくいからである。また、キャビティの内圧(すなわちスラリーの圧力)にもよるが、金型の温度が120℃を超えると、スラリーに含まれる水分が沸騰してしまう。したがって、金型の温度の上限は、120℃以下、より好ましくは100℃以下、さらに好ましくは80℃以下とするのが良い。したがって、金型の温度の、より好ましい範囲は30〜100℃、さらに好ましい範囲は30〜80℃である。
また、温度調整部は、金型にスラリーを注入するための供給管の温度を調整することで、スラリーの温度を調整することもできる。この他、供給管にスラリーを送り込むためのポンプにおいてスラリーが流れる部分についても、同様に温度調整部で温度を調整しても良い。
そして、本発明は、このような磁場成形装置において、圧力制御部にて、金型に注入されるスラリーの圧力に基づき、ポンプの作動圧力を制御することを特徴としている。すなわち、圧力制御部は、金型に注入されるスラリーの圧力が、予め定めた範囲内になるよう、ポンプの作動圧力をフィードバック制御する。金型に注入されるスラリーの脱水抵抗は、材料粉末の粒径(比表面積)等によって変動する。このスラリーの圧力の変動に応じ、ポンプの作動圧力を調整することで、材料粉末の粒径(比表面積)等を吸収することが可能となる。
また、本発明は、金型でスラリーの加圧完了した時点での金型のストロークを検出するストロークセンサと、ストロークセンサで検出した金型のストロークに基づき、ポンプの作動時間を制御し、金型へのスラリーの充填時間を調整する動作時間コントローラと、をさらに備えることもできる。
このようにして、温度調整部および圧力制御部では、スラリーの温度、ポンプの作動圧力を制御することで、スラリーの金型からの脱水のための駆動力を安定させる。
The present invention thus made is a magnetic field forming apparatus used when producing a ferrite magnet. In this magnetic field forming apparatus, a slurry in which a powder mainly composed of ferrite is dispersed in a dispersion medium is compressed in a mold. Molding is performed to form a molded body having a predetermined shape, and a magnetic field in a predetermined direction is applied to the slurry in the mold by a magnetic field generation source. And the temperature of a slurry is adjusted with a temperature adjustment part. The temperature adjusting unit can adjust the temperature of the slurry by adjusting the temperature of the mold. In this case, it is preferable to adjust the mold to a predetermined temperature set at 30 to 120 ° C. This is because if the temperature of the mold is lower than 30 ° C., the heating effect of the slurry is hardly exhibited. Although depending on the internal pressure of the cavity (that is, the pressure of the slurry), when the temperature of the mold exceeds 120 ° C., the water contained in the slurry boils. Therefore, the upper limit of the mold temperature is 120 ° C. or less, more preferably 100 ° C. or less, and still more preferably 80 ° C. or less. Therefore, a more preferable range of the mold temperature is 30 to 100 ° C, and a further preferable range is 30 to 80 ° C.
The temperature adjusting unit can also adjust the temperature of the slurry by adjusting the temperature of the supply pipe for injecting the slurry into the mold. In addition, the temperature of the portion where the slurry flows in the pump for feeding the slurry to the supply pipe may be similarly adjusted by the temperature adjusting unit.
The present invention is characterized in that, in such a magnetic field forming apparatus, the pressure control unit controls the operating pressure of the pump based on the pressure of the slurry injected into the mold. That is, the pressure control unit feedback-controls the operating pressure of the pump so that the pressure of the slurry injected into the mold is within a predetermined range. The dehydration resistance of the slurry injected into the mold varies depending on the particle size (specific surface area) of the material powder. It is possible to absorb the particle size (specific surface area) of the material powder and the like by adjusting the operating pressure of the pump according to the fluctuation of the pressure of the slurry.
The present invention also includes a stroke sensor that detects a stroke of the mold when the pressurization of slurry with the mold is completed, and a pump operation time that is controlled based on the stroke of the mold detected by the stroke sensor. And an operation time controller for adjusting a time for filling the mold with the slurry.
In this manner, the temperature adjusting unit and the pressure control unit stabilize the driving force for dehydrating the slurry from the mold by controlling the temperature of the slurry and the operating pressure of the pump.
また、本発明は、主としてフェライトからなる粉末を分散媒に分散させることで得たスラリーを、予め設定した範囲内の温度およびスラリー圧力に調整してキャビティに充填し、所定方向の磁場中にて加圧成形することで成形体を得る成形工程と、成形体を焼成することでフェライト磁石を得る焼成工程と、を有し、成形工程では、金型によるスラリーの加圧が完了した時点でストロークセンサにより検出した金型のストロークに基づき、動作時間コントローラにより金型へのスラリーの充填時間を調整するとともに、金型に注入されるスラリーの圧力が、予め定めた範囲内になるよう、金型にスラリーを注入するためのポンプの作動圧力をフィードバック制御することを特徴とするフェライト磁石の製造方法とすることもできる。 In the present invention, a slurry obtained by dispersing a powder mainly composed of ferrite in a dispersion medium is adjusted to a temperature and a slurry pressure within a preset range and filled in a cavity, and in a magnetic field in a predetermined direction. It has a molding process for obtaining a molded body by pressure molding and a firing process for obtaining a ferrite magnet by firing the molded body . In the molding process, the stroke is performed when the pressurization of the slurry by the mold is completed. Based on the stroke of the mold detected by the sensor, the operation time controller adjusts the filling time of the slurry into the mold, and the pressure of the slurry injected into the mold is within a predetermined range. It is also possible to provide a method for manufacturing a ferrite magnet, in which the operating pressure of a pump for injecting the slurry is feedback controlled .
本発明によれば、磁場成形におけるスラリー充填の際の脱水の駆動力変動を抑制することができ、これによってキャビティに充填する材料粉末の量や充填状態を安定させ、クラック等の不良を抑制することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to suppress fluctuations in the driving force for dehydration during slurry filling in magnetic field molding, thereby stabilizing the amount and filling state of the material powder filling the cavity and suppressing defects such as cracks. It becomes possible.
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フェライト磁石の製造工程の流れの一例を示す図である。なお、本実施の形態で示すフェライト磁石の製造工程はあくまでも一例に過ぎず、適宜変更を加えることが可能なのは言うまでもない。
この図1に示すように、フェライト磁石を製造するには、まず原料を所定の配合比で混合したものを仮焼してフェライト化させる(ステップS101、S102)。原料としては、酸化物粉末、または焼成により酸化物となる化合物、例えば炭酸塩、水酸化物、硝酸塩等の粉末を用いる。仮焼は、通常、空気中等の酸化性雰囲気中で行えば良い。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an example of the flow of a manufacturing process of a ferrite magnet in the present embodiment. In addition, it cannot be overemphasized that the manufacturing process of the ferrite magnet shown in this Embodiment is only an example, and can change suitably.
As shown in FIG. 1, in order to manufacture a ferrite magnet, first, a mixture of raw materials at a predetermined blending ratio is calcined to be converted into ferrite (steps S101 and S102). As the raw material, oxide powder or a compound that becomes an oxide by firing, for example, carbonate, hydroxide, nitrate, or the like is used. The calcination is usually performed in an oxidizing atmosphere such as air.
次いで、得られた仮焼体を粗粉砕工程を経ることで粉砕し(ステップS103)、フェライト粒子からなる仮焼粉末を得る。次いでこの仮焼粉末に適宜添加物を添加し、微粉砕工程を経てサブミクロンサイズまで粉砕し(ステップS104)、主としてマグネトプランバイト型フェライトからなる微粉砕粉末を得る。粗粉砕工程、微粉砕工程は、湿式で行っても乾式で行ってもよい。ただし、仮焼体は一般に顆粒から構成されるので、粗粉砕工程を乾式で行い、次いで微粉砕工程を湿式で行うのが好ましい。その場合、粗粉砕工程で仮焼体を所定以下の粒径となるまで粗粉砕した後、微粉砕工程で粗粉砕粉と水とを含む粉砕用スラリーを調製し、これを用いて所定以下の粒径となるまでの微粉砕を行う。 Next, the obtained calcined body is pulverized through a coarse pulverization step (step S103) to obtain a calcined powder made of ferrite particles. Next, an additive is appropriately added to the calcined powder, and it is pulverized to a submicron size through a fine pulverization step (step S104) to obtain a finely pulverized powder mainly composed of magnetoplumbite type ferrite. The coarse pulverization step and the fine pulverization step may be performed by a wet method or a dry method. However, since the calcined body is generally composed of granules, it is preferable to perform the coarse pulverization step dry and then the fine pulverization step wet. In that case, after roughly pulverizing the calcined body to a predetermined particle size or less in the coarse pulverization step, a pulverization slurry containing coarsely pulverized powder and water is prepared in the fine pulverization step, Fine grinding is performed until the particle size is reached.
この後、微粉砕粉末を分散媒に分散させることで所定濃度のスラリー(スラリー)を調製し、これを磁場成形する。微粉砕工程で湿式粉砕を行った場合、脱水工程(ステップS105)にてスラリーを濃縮することで、所定濃度のスラリーを調製するようにしても良い。
ここで、分散媒としては、水、あるいはヘキサン、トルエン、p-キシレン、メタノール等を用いることができる。
Thereafter, a finely pulverized powder is dispersed in a dispersion medium to prepare a slurry (slurry) having a predetermined concentration, and this is subjected to magnetic field molding. When wet pulverization is performed in the fine pulverization step, a slurry having a predetermined concentration may be prepared by concentrating the slurry in the dehydration step (step S105).
Here, as the dispersion medium, water, hexane, toluene, p-xylene, methanol or the like can be used.
そして、このスラリーを混練した後(ステップS106)、スラリーを型に注入し、所定方向の磁場をかけながら圧縮成形することで磁場成形を行う(ステップS107)。
この後、得られた成形体を焼成して焼結させることで、フェライト磁石を得る(ステップS108)。この後、所定形状への加工を経て、製品としてのフェライト磁石が完成する(ステップS109〜S110)。
Then, after the slurry is kneaded (step S106), the slurry is poured into a mold, and compression molding is performed while applying a magnetic field in a predetermined direction to perform magnetic field shaping (step S107).
Thereafter, the obtained molded body is fired and sintered to obtain a ferrite magnet (step S108). Thereafter, a ferrite magnet as a product is completed through processing into a predetermined shape (steps S109 to S110).
図2、図3は、上記したようなステップS107の磁場成形を行う工程で用いる磁場成形装置10の概略構成を示す図である。
磁場成形装置10は、所定濃度に調製されたスラリーに対し、磁場中で圧縮成形を施すことで、フェライト粒子を配向させ、所定形状のフェライト磁石を形成するものである。図2に示すように、この磁場成形装置10は、複数のフェライト磁石を多数個取りで形成するため、複数のキャビティ11を有している。
2 and 3 are diagrams showing a schematic configuration of the magnetic
The magnetic
図3は、この磁場成形装置10の一つのキャビティ11を対象とした断面図である。この図3に示すように、磁場成形装置10には、金型12として上型12A、下型12B、臼型12Sが備えられている。上型12A、下型12Bの少なくとも一方は、図示しない駆動シリンダ等を駆動源として、上型12A、下型12Bを互いに接近・離間させる方向に動作可能となっている。本実施の形態においては、下型12Bが、上型12Aに対し所定のストロークで上下動するようになっている。
また、臼型12Sは、固定されていてもよいし、上下動可能でも良い。
FIG. 3 is a cross-sectional view targeting one
In addition, the
図2に示したように、臼型12Sには、個々のキャビティ11にスラリーを注入するための注入パス13が形成されている。この注入パス13は、外部に設けられた材料容器14から、材料供給管(供給管)15を介し、ポンプ16によって送り込まれるスラリーを、個々のキャビティ11に分配・注入するようになっている。
As shown in FIG. 2, an
図3に示したように、個々の下型12Bは、そのストローク終端位置において、キャビティ11にて、スラリーを所定の形状に圧縮成形するようになっている。ここで、臼型12Sには、下型12Bとの隙間をシールするシール部材17が設けられている。
上型12Aと臼型12Sの合わせ面には、キャビティ11からスラリーに含まれる水分を排出するための濾布18が挟み込まれている。スラリーに含まれる水分は、濾布18を伝い、上型12Aと臼型12Sの合わせ面から上型12Aおよび臼型12Sの外部に導き出され、これによって脱水がなされるようになっている。
そして、上型12Aの近傍には、図示しない磁界発生コイル等の磁場発生源が設けられており、所定の方向の磁場を加えることができるようになっている。
As shown in FIG. 3, each
A
A magnetic field generating source such as a magnetic field generating coil (not shown) is provided in the vicinity of the
上記したような構成の磁場成形装置10では、前記のステップS106で混練されたスラリーが、ポンプ16によって、材料容器14から材料供給管15、注入パス13を通り、上型12A、下型12B間の各キャビティ11に分配・供給される。図示しない磁界発生コイル等によって発生させた磁界を印加しつつ、所定量のスラリーがキャビティ11に充填されると、下型12Bを作動させ、上型12A、下型12Bにより所定の圧力を加える。すると、スラリーに含まれる水分は濾布18を伝って外部に導き出され、これによって、脱水が行われつつ所定の形状に成形がなされる。
そして、成形の完了後、上型12A、下型12Bを開き、脱型することで、所定形状に成形された成形体が得られる。
In the magnetic
And after completion | finish of shaping | molding, the molded object shape | molded by the predetermined shape is obtained by opening
さて、本実施の形態における磁場成形装置10には、スラリーの温度を調整するための温度調整機構(温度調整部)として、金型12(例えば臼型12S)、材料供給管15、ポンプ16のスラリー供給室16aに、それぞれ熱電対等の温度センサ30A、30B、30Cが設けられている。金型12、材料供給管15、ポンプ16は、周囲の雰囲気の温度やスラリーの温度によって、その温度が変動する。温度センサ30A、30B、30Cは、その、金型12、材料供給管15、ポンプ16の温度を検出する。そして、温度センサ30A、30B、30Cは、検出した温度に対応した電気信号を温度コントローラ31に出力する。
Now, in the magnetic field shaping |
また、金型12(例えば下型12B)、材料供給管15、ポンプ16には、それぞれを加熱または冷却することでその温度を調整するための温度調整部材32A、32B、32Cが設けられている。温度調整部材32A、32B、32Cには、例えば、電熱線、セラミックヒータ等を用いることができる。また、温度調整部材32A、32B、32Cには、金型12、材料供給管15、ポンプ16を液媒によって加熱または冷却を行う液冷式のものを用いても良い。温度調整部材32A、32B、32Cには、金型12、材料供給管15、ポンプ16の加熱または冷却を行うことができるのであれば、他のいかなるものを用いても良いが、応答性を考慮するのが好ましい。
The mold 12 (for example, the
温度調整部材32A、32B、32Cの作動は、温度コントローラ31によって制御されるようになっている。温度コントローラ31では、温度センサ30A、30B、30Cで検出した金型12、材料供給管15、ポンプ16が、予め設定した所定の温度範囲内、例えば35〜50℃となるよう、温度調整部材32A、32B、32Cそれぞれの作動を独立して制御する。例えば、温度調整部材32Aを35±2℃、温度調整部材32Bを45±2℃、温度調整部材32Cを50±2℃となるように制御する。これにより、ポンプ16から材料供給管15を経て金型12のキャビティ11に供給されるスラリーの温度の安定化を図ることができる。スラリー温度の安定化を図ることにより水の粘度を安定化させて脱水の駆動力を安定化でき、その結果、キャビティ11に充填される材料粉末の充填状態を安定させることができる。
ここで、このような温度コントローラ31による温度調整は、必ずしも金型12、材料供給管15、ポンプ16で行う必要はなく、例えば金型12のみ、材料供給管15のみ等、一部のみで行うようにしても良いし、さらに他の部位で行うようにしても良い。
The operation of the
Here, such temperature adjustment by the
また、この磁場成形装置10では、材料供給管15内のスラリーの圧力(以下、これをスラリー充填圧と称する)を制御するスラリー充填圧制御機構(圧力制御部)として、金型12の近傍に、材料供給管15内のスラリー充填圧を検出する圧力センサ40が設けられている。圧力センサ40で検出したスラリー充填圧に応じた電気信号は、充填圧コントローラ41に送出される。
Further, in the magnetic
スラリー充填のためポンプ16が充填開始信号により所定の速度で動作を開始すると、次いで充填圧コントローラ41が制御を開始し、圧力センサ40で検出したスラリー充填圧に基づき、ポンプ16の作動圧力を制御する。
磁場成形に供されるスラリーは、水等の分散媒中に材料粉末を分散させたものであるが、分散媒と材料粉末の比重の違いにより、スラリーを収容した材料容器14内で、上部と下部ではスラリー中の材料粉末の濃度、すなわちスラリー濃度が異なる。このため、同じ材料容器14から供給されたスラリーであっても、スラリー濃度は経時的に変動する。スラリー濃度が変動するとスラリー充填圧も変動する。スラリー充填圧が低くなりすぎると、キャビティ11間での充填量にバラツキが発生したり、キャビティ11内での材料粉末の密度差が発生してしまう。また、スラリー充填圧が高くなりすぎると、脱水の駆動力が大きくなりすぎる結果、脱水速度が速くなりすぎて脱水ムラが生じ、結果としてキャビティ11内での材料粉末の密度差が発生してしまう。材料粉末の密度差は、成形体の焼き上がり寸法異常や、クラック等の発生につながる。
したがって、充填圧コントローラ41では、検出されたスラリー充填圧が予め設定した所定の下限しきい値よりも低い場合には、ポンプ16の作動圧力を高めてスラリー充填圧を高め、スラリー充填圧が予め設定した所定の上限しきい値よりも高い場合には、ポンプ16の作動圧力を低めてスラリー充填圧を低下させることで、キャビティ11内に所定の材料粉末(フェライト)を供給するのである。
このような充填圧コントローラ41による制御は、いわゆるフィードバック制御であり、充填中に設定されたスラリー充填圧力(例えば、3±0.2MPa)になるよう、ポンプ作動圧を制御する。スラリー充填圧力の設定は温度設定に応じて、品質が最適になるように適宜設定する。
When the
The slurry to be subjected to magnetic field molding is obtained by dispersing material powder in a dispersion medium such as water, but due to the difference in specific gravity between the dispersion medium and the material powder, In the lower part, the concentration of the material powder in the slurry, that is, the slurry concentration is different. For this reason, even if the slurry is supplied from the
Therefore, when the detected slurry filling pressure is lower than a predetermined lower limit threshold, the filling
Such control by the filling
さらに、磁場成形装置10では、スラリー充填時間調整機構として、金型12のストローク(本実施の形態の場合は下型12Bのストローク)を検出するストロークセンサ50が設けられている。金型12は、下型12Bをストロークさせるための駆動シリンダ(図示無し)の作動圧力が、予め決められた設定圧力に到達するまで加圧を行うようになっている。材料粉末の粒径(比表面積)、あるいは濾布18の目詰まり状況等に応じ、スラリーからの脱水抵抗が変化すると、これに伴ってキャビティ11内に充填される材料粉末の量も変化する。その結果、加圧後に得られる成形体の寸法(厚さ)が異なることになる。この、成形体の寸法の変動を検出するため、ストロークセンサ50で、加圧完了時点での下型12Bのストローク(位置)を検出するのである。
Further, the magnetic
ストロークセンサ50で検出された下型12Bのストロークに応じた電気信号は、動作時間コントローラ51に送出される。動作時間コントローラ51は、ストロークセンサ50で検出した下型12Bのストロークに基づき、ポンプ16の作動時間を制御する。ストロークセンサ50で検出した下型12Bのストロークが予め設定した所定の上限しきい値よりも大きい場合は、得られる成形体が薄くなるため、ポンプ16の作動時間を長くして、スラリーの充填時間を延長し、また、下型12Bのストロークが予め設定した所定の下限しきい値よりも小さい場合は、得られる成形体が厚くなるため、ポンプ16の作動時間を短くしてスラリーの充填時間を短縮する。この、動作時間コントローラ51による制御もフィードバック制御であり、金型12でプレスを所定回(1回でも良い)行う毎に、直前の下型12Bのストローク量に基づき、次回プレスを行う際のポンプ16の作動時間を必要に応じて調整する。
An electrical signal corresponding to the stroke of the
このように磁場成形装置10では、温度センサ30A、30B、30C、温度コントローラ31、温度調整部材32A、32B、32Cからなる温度調整機構により、金型12のキャビティ11内におけるスラリーの温度の安定化を図るようにした。そのうえで、磁場成形装置10では、圧力センサ40および充填圧コントローラ41からなるスラリー充填圧調整機構により、スラリー充填圧に応じてポンプ16の作動圧力を制御し、キャビティ11へのスラリー充填圧を調整するようにした。これによって、原料を粉砕して材料粉末を生成する工程での、粉砕の程度のバラツキ等に関わらず、キャビティ11からの脱水の駆動力の安定化を図ることが可能となる。また、材料容器14内の上部と下部で異なるスラリー濃度の経時的な変動による流動性の変化を吸収することができ、その結果、キャビティ11に充填される材料粉末の充填状態を安定させ、得られるフェライト磁石において、クラック等の不良を抑制することが可能となる。
加えて、磁場成形装置10では、ストロークセンサ50および動作時間コントローラ51からなるスラリー充填時間調整機構により、キャビティ11からの脱水抵抗の変動に起因して生じる、成形体寸法の変動を抑制し、安定した成形を行うことができる。
As described above, in the magnetic
In addition, in the magnetic
ここで、スラリーの温度制御、充填内圧の制御による効果を確認したのでその結果を以下に示す。
まず、スラリーの温度とキャビティへの充填状況の関係を調べた。
このため、図1に示したような工程で、スラリーを調製した。スラリーの分散媒には水を使用した。そして、φ30mmの円盤状のキャビティに、表1のように温度を種々変化させた前記スラリーを、充填時のスラリーの圧力が一定となるようにポンプを作動させて注入した。
このとき、キャビティに所定量のスラリーが充填されるまでに要した時間を測定した。その結果を表1に示す。
Here, the effects of controlling the temperature of the slurry and controlling the filling internal pressure were confirmed, and the results are shown below.
First, the relationship between the temperature of the slurry and the state of filling into the cavity was examined.
For this reason, a slurry was prepared by a process as shown in FIG. Water was used as a dispersion medium for the slurry. Then, the slurry having various temperatures as shown in Table 1 was injected into a disk-shaped cavity having a diameter of 30 mm by operating the pump so that the slurry pressure at the time of filling was constant.
At this time, the time required to fill the cavity with a predetermined amount of slurry was measured. The results are shown in Table 1.
この表1に示すように、スラリーの温度が高くなるほど、キャビティにスラリーが充填されるまでに要した時間が短くなり、これにより、充填時のスラリーの圧力を一定にしたとしても、スラリーの温度に応じて実質的な脱水の駆動力が変化していることが明確である。したがって、充填状態を安定させるために、スラリーの温度の安定化を図ることの必要性が容易に理解できる。 As shown in Table 1, the higher the slurry temperature, the shorter the time required to fill the cavity with the slurry. Thus, even if the slurry pressure at the time of filling is constant, the slurry temperature It is clear that the driving force for substantial dehydration changes according to the above. Therefore, it is possible to easily understand the necessity of stabilizing the temperature of the slurry in order to stabilize the filling state.
次いで、図3に示したような構成の磁場成形装置において、上記したようなスラリーを用いて磁場成形を行った。磁場成形には、複数のキャビティ11を有した金型12を用い、温度調整機構で、金型12、材料供給管15、ポンプ16が35℃となるように調整・制御した。また、スラリー充填圧調整機構で、材料供給管15の内圧が、3MPaとなるように制御した(実施例)。
比較のため、温度調整機構、スラリー充填圧調整機構による制御を行わず、ポンプ16を一定の作動圧力3MPaで作動させ、磁場成形を行った(比較例1)。
さらに、温度調整機構の制御は行わず、スラリー充填圧調整機構により材料供給管15の内圧が3MPaとなるように制御して、磁場成形を行った(比較例2)。
そして、比較例1、比較例2、実施例のそれぞれにおいて、磁場成形を1500サイクル繰り返し、得られた成形体を焼成し、焼成体を加工してフェライト磁石を得た。
Next, magnetic field shaping was performed using the slurry as described above in the magnetic field shaping apparatus having the configuration as shown in FIG. For magnetic field forming, a
For comparison, the control by the temperature adjustment mechanism and the slurry filling pressure adjustment mechanism was not performed, and the
Further, the temperature adjustment mechanism was not controlled, and the magnetic field forming was performed by controlling the internal pressure of the
And in each of the comparative example 1, comparative example 2, and an Example, magnetic field shaping | molding was repeated 1500 cycles, the obtained molded object was baked, the sintered body was processed, and the ferrite magnet was obtained.
次に、以上のようにして得られたフェライト磁石について、クラック等の不良発生を検査した。その結果を図4に示す。
この図4に示すように、スラリーの温度調整、スラリーの充填圧調整を行った実施例では、スラリーの温度調整、スラリーの充填圧調整を行わなかった比較例1、スラリーの充填圧調整のみを行った比較例2に比べ、横クラック、ハガレ(キャビティ11からの脱型時に材料がキャビティ11に付着してしまう不良)といった不良が明らかに減少し、歩留まりが大幅に改善され、脱水の駆動力を安定させることが品質の向上につながることが確認された。
Next, the ferrite magnet obtained as described above was inspected for occurrence of defects such as cracks. The result is shown in FIG.
As shown in FIG. 4, in the example in which the slurry temperature adjustment and the slurry filling pressure adjustment were performed, only the slurry temperature adjustment and the slurry filling pressure adjustment were performed, and only the slurry filling pressure adjustment was performed. Compared with the comparative example 2 performed, defects such as lateral cracks and peeling (defects in which the material adheres to the
10…磁場成形装置、11…キャビティ、12…金型、12A…上型、12B…下型、12S…臼型、13…注入パス、14…材料容器、15…材料供給管(供給管)、16…ポンプ、16a…スラリー供給室、30A、30B、30C…温度センサ、31…温度コントローラ、32A、32B、32C…温度調整部材、40…圧力センサ、41…充填圧コントローラ、50…ストロークセンサ、51…動作時間コントローラ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
主としてフェライトからなる粉末を分散媒に分散させたスラリーを圧縮成形し、所定形状の成形体を形成する金型と、
前記金型中の前記スラリーに所定方向の磁場を印加する磁場発生源と、
前記スラリーの温度を調整する温度調整部と、
前記金型に前記スラリーを注入するポンプと、
前記金型に注入される前記スラリーの圧力に基づき、前記ポンプの作動圧力を制御する圧力制御部と、
前記金型で前記スラリーの加圧完了した時点での前記金型のストロークを検出するストロークセンサと、
前記ストロークセンサで検出した前記金型のストロークに基づき、前記ポンプの作動時間を制御し、前記金型への前記スラリーの充填時間を調整する動作時間コントローラと、を備え、
前記圧力制御部は、前記金型に注入される前記スラリーの圧力が、予め定めた範囲内になるよう、前記ポンプの作動圧力をフィードバック制御することを特徴とする磁場成形装置。 A magnetic field forming apparatus used when manufacturing a ferrite magnet,
A mold that compresses a slurry in which a powder mainly composed of ferrite is dispersed in a dispersion medium, and forms a molded body having a predetermined shape;
A magnetic field generating source for applying a magnetic field in a predetermined direction to the slurry in the mold;
A temperature adjusting unit for adjusting the temperature of the slurry;
A pump for injecting the slurry into the mold;
A pressure control unit for controlling the operating pressure of the pump based on the pressure of the slurry injected into the mold;
A stroke sensor for detecting a stroke of the mold at the time when the pressurization of the slurry is completed with the mold;
An operation time controller that controls an operation time of the pump based on a stroke of the mold detected by the stroke sensor and adjusts a filling time of the slurry into the mold, and
The pressure control unit feedback-controls the operating pressure of the pump so that the pressure of the slurry injected into the mold is within a predetermined range .
前記成形体を焼成することでフェライト磁石を得る焼成工程と、
を有し、
前記成形工程では、金型による前記スラリーの加圧が完了した時点でストロークセンサにより検出した前記金型のストロークに基づき、動作時間コントローラにより前記金型への前記スラリーの充填時間を調整するとともに、
前記金型に注入される前記スラリーの圧力が、予め定めた範囲内になるよう、前記金型に前記スラリーを注入するためのポンプの作動圧力をフィードバック制御することを特徴とするフェライト磁石の製造方法。 A molding process in which a slurry obtained by dispersing powder mainly composed of ferrite in a dispersion medium is adjusted to a temperature and pressure within a preset range, and is molded by pressure in a magnetic field in a predetermined direction. When,
A firing step of obtaining a ferrite magnet by firing the molded body,
Have
In the molding step, based on the stroke of the mold detected by a stroke sensor at the time when the pressurization of the slurry by the mold is completed, the operation time controller adjusts the filling time of the slurry into the mold,
The pressure of the slurry to be injected into the mold, so as to be within a predetermined range, the production of ferrite magnets, characterized in that the feedback control of the working pressure of the pump for injecting the slurry into the mold Method.
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