KR20110081082A - 자석 고정 지그, 희토류 자석 절단 가공 장치 및 절단 가공 방법 - Google Patents

자석 고정 지그, 희토류 자석 절단 가공 장치 및 절단 가공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 베이스부와, 희토류 자석의 일단측에 설치된 제1 유지부와, 타단측에 설치된 제2 유지부를 구비하고, 베이스부의 상단부에 홈이 형성되고, 제1 및 제2 유지부의 상부가 빗살상으로 형성됨으로써, 절단구가 진입 가능한 가이드 공극이 형성되고, 제1 및 제2 유지부의 상부가 선단부가 내측을 향한 갈고리상으로 형성되어 있고, 갈고리상부의 선단부를 베이스부 상에 장착한 희토류 자석의 상부에 접촉시키고, 제1 및 제2 유지부의 하부를 내측으로 가압함으로써, 갈고리상부가 희토류 자석을 한쪽 선단부가 다른쪽 선단부보다 희토류 자석의 높은 위치에서 가압하여 베이스부 상에 고정하는 자석 고정 지그를 제공한다.
본 발명에 따르면, 간단한 지그로 자석을 고정할 수 있고, 가공 중 워크의 어긋남 등을 더 방지할 수 있기 때문에, 고정밀도의 절단을 고속으로 행할 수 있다.

Description

자석 고정 지그, 희토류 자석 절단 가공 장치 및 절단 가공 방법 {RARE EARTH MAGNET HOLDING JIG, CUTTING MACHINE, AND CUTTING METHOD}
본 발명은 희토류 자석 합금을 멀티 절단할 때에 희토류 자석을 고정시키기 위한 자석 고정 지그 및 이를 구비하는 희토류 자석 절단 가공 장치 및 절단 가공 방법에 관한 것이다.
희토류 자석의 제품을 제조하는 경우, 프레스 성형의 단계에서 제품 형상과 거의 동일한 형상으로 하는 단일개 시스템을 행하는 경우와, 큰 블록상으로 성형하고 가공 공정에서 절단하는 경우(다수개 시스템)가 있다. 그 개념도를 도 1에 나타낸다. 도 1(A)에 도시되는 단일개 시스템의 경우, 성형품 P101, 소결·열 처리품 P102 및 가공 처리품(제품) P103에서 형상과 크기가 거의 동일하고, 정상적인 소결을 할 수 있으면 가공 공정의 부담이 비교적 적고, 정형화(near net shape)된 소결체를 얻을 수 있다. 단, 작은 제품이나 자화 방향의 두께가 얇은 제품을 제조하는 경우, 프레스 성형, 소결에서 정상적인 형상의 소결체를 얻는 것이 어려워져, 수율의 저하를 초래하기 쉽고, 심한 경우는 제조할 수 없게 된다.
이에 대하여, 도 1(B)에 도시되는 다수개 시스템의 경우, 상기한 바와 같은 문제도 없고, 프레스 성형, 소결·열 처리 등의 공정에서의 생산성이 높으며, 범용성도 있기 때문에 희토류 자석 제조의 주류를 이루고 있다. 단, 이 경우, 성형품 P101 및 소결·열 처리품 P102에서는 형상과 크기가 거의 동일하지만, 그 후의 공정인 가공시에 절단 공정이 필요하고, 얼마나 효율적으로 낭비 없이 절단 가공하여 가공 처리품 P103을 얻을 수 있을지가 중요한 포인트가 되고 있다.
희토류 자석의 절단 가공 방법으로는, 절단을 위한 지립을 와이어의 표면에 고착시키고, 이 와이어를 이용하여 절단 가공하는 와이어 컷팅법이나, 절단날을 이용한 외주 절단법, 내주 절단법이 널리 알려져 있다.
희토류 자석의 절단날로는 박판 도우넛상 원판의 내주 부분에 다이아몬드 지립을 접착한 다이아몬드 지석 내주날이나, 박판 원판을 대판(bedplate)으로 하여 그의 외주 부분에 다이아몬드 지립을 고착한 다이아몬드 지석 외주날의 2종이 있지만, 최근에는 특히 생산성의 관점에서 외주날을 이용한 절단이 주류를 이루고 있다. 즉, 내주날의 경우 단날 절단이라서 생산성이 낮은 것에 반해, 외주날의 경우 예를 들면 도 2에 도시되는 바와 같이 외주연부에 지립부 (51a)를 박판 도우넛상 원판의 지석 대판 (51b)에 고착한 외주날 (51)을 복수, 스페이서(도시하지 않음)를 통해 회전축(샤프트) (52)에 부착하여 조립된 멀티 절단날 (5)를 이용하면, 한번에 다수개 시스템이 가능한 이른바 멀티 절단이 가능하기 때문이다.
이러한 멀티 절단날을 사용하여 희토류 자석을 절단 가공할 때, 자석은 카본 베이스 등의 기판 상에 왁스 등 절단 후 제거 가능한 접착제로 접착되어 고정되는 것이 일반적이다. 우선, 왁스에 의한 접착을 위해서는 카본판과 자석을 가열하고, 용해시킨 왁스를 자석과 카본판 사이에 도포, 냉각하여 굳힌다. 그리고, 이 상태에서 절단하고, 절단 후에는 재차 가열하여 왁스를 용해시키고, 절단된 자석을 카본판으로부터 박리시킨다. 또한, 이 상태에서는 자석에 왁스가 부착된 상태이기 때문에, 용제 등으로 왁스를 제거할 필요가 있다.
이와 같이, 왁스에 의한 접착을 적용한 자석의 고정은 절단 이외의 가열 접착, 가열 박리, 세정이라는 부속 공정이 발생하여 매우 시간이 소요되고, 절단 공정의 비용 상승을 초래하였다. 이 문제에 대하여 왁스를 이용하지 않는 고정 방법으로서, 절단시에 절단날이 통과할 수 있도록 빗살상으로 형성한 고정 지그에 의해 자석을 고정하는 것이 제안되어 있다.
예를 들면, 일본 특허 공개 (평)6-304833호 공보(특허문헌 1)나 일본 특허 공개 제2001-212730호 공보(특허문헌 2)에서는, 지그가 회전 운동하여 유지하는 기구인 것이 제안되어 있지만, 이들은 피절단물의 형상이나 치수가 한정되어, 비절단물의 형상마다 지그를 준비할 필요가 있다.
또한, 일본 특허 공개 제2007-44806호 공보(특허문헌 3)나 일본 특허 공개 제2000-280160호 공보(특허문헌 4)에서 제안되어 있는 지그는, 절단 방향이 수직 방향으로 되어 있고 날의 돌출분밖에 절단되지 않기 때문에, 복수의 피절단물을 절단 방향으로 나열하여 효율을 높이는 것도 불가능하였다.
상기한 것은, 각각 빗살상의 지그로 피절단물을 클램핑하는 기구에 대해서 나타낸 것이다. 그러나 각각 상술한 바와 같이 형상이 한정되고, 또한 착탈이 번거로우며, 절단수가 한정된다는 문제가 있다. 또한, 실제로는 이들 방법을 이용하여 피절단물인 자석을 절단 후까지 완전히 유지하는 것은 어려워, 절단 직후의 자석이 절단날의 회전 방향으로 당겨지도록 움직여 지그로부터 박리되고, 절단 후에 회피 중인 회전하는 절단날과 접촉하여 자석이 깎여서, 치수 악화나, 날과 간섭하여 자석이 깨지거나, 날이 손상되는 문제가 있었다.
일본 특허 공개 (평)6-304833호 공보 일본 특허 공개 제2001-212730호 공보 일본 특허 공개 제2007-44806호 공보 일본 특허 공개 제2000-280160호 공보
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 희토류 자석의 절단 가공에 있어서 가공 중 및 절단 종료 직후 피절단물의 어긋남을 방지하고, 가공 후 가공물의 치수 정밀도를 향상시킬 수 있는 자석 고정 지그, 및 이를 구비하는 희토류 자석 절단 가공 장치 및 절단 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 희토류 자석이 장착되는 베이스부와, 베이스부에 장착된 희토류 자석의 절단 가로 방향 일단측에 베이스부와 일체로 또는 분리 가능하게 설치된 제1 유지부와, 상기 절단 가로 방향 타단측에 베이스부와 분리 가능하게 설치된 제2 유지부를 구비하고, 베이스부의 적어도 상단부에 홈이 형성되고, 제1 유지부 및 제2 유지부의 적어도 상부가 빗살상으로 형성됨으로써, 희토류 자석의 절단구가 진입 가능한 가이드 공극이 형성되고, 추가로 제1 유지부 및 제2 유지부의 상부가 각각 선단부가 내측을 향한 갈고리상으로 형성되어 있어, 희토류 자석을 베이스부 상에 장착하고, 갈고리상부의 선단부를 희토류 자석의 상부에 접촉시키고, 제1 유지부 및 제2 유지부의 하부를 내측으로 가압함으로써, 각각의 빗살상의 갈고리상부가 희토류 자석을 한쪽 선단부가 다른쪽 선단부보다 희토류 자석의 보다 높은 위치에서 가압하여 베이스부 상에 고정하도록 한 자석 고정 지그에 의해서, 절단 가공 중 피가공물의 어긋남을 방지할 수 있고, 보다 확실하게 피가공물을 고정할 수 있다는 것을 발견하였다. 특히, 이 자석 고정 지그를 멀티 절단 지석 블레이드에 의한 절단에 이용함으로써, 각각의 가이드 공극에 절단 지석 블레이드의 지석 외주날을 삽입한 상태에서 절단 지석 블레이드를 회전시켰을 때에도, 절단 가공 중 피가공물의 어긋남 등이 없어져, 그 결과 고정밀도의 절단을 고속으로 행할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명은 이하의 자석 고정 지그, 희토류 자석 절단 가공 장치 및 절단 가공 방법을 제공한다.
청구항 1:
희토류 자석을 절단 가공할 때에 희토류 자석을 고정하기 위한 자석 고정 지그로서,
희토류 자석이 장착되는 베이스부와,
베이스부에 장착된 희토류 자석의 절단 가로 방향 일단측에 베이스부와 일체로 또는 분리 가능하게 설치된 제1 유지부와,
상기 절단 가로 방향 타단측에 베이스부와 분리 가능하게 설치된 제2 유지부를 구비하고,
베이스부의 적어도 상단부에 홈이 형성되고, 제1 유지부 및 제2 유지부의 적어도 상부가 빗살상으로 형성됨으로써, 희토류 자석의 절단구가 진입 가능한 가이드 공극이 형성된 자석 고정 지그이며,
제1 유지부 및 제2 유지부의 상부가 각각 선단부가 내측을 향한 갈고리상으로 형성되어 있고,
희토류 자석을 베이스부 상에 장착하고, 갈고리상부의 선단부를 희토류 자석의 상부에 접촉시키고, 제1 유지부 및 제2 유지부의 하부를 내측으로 가압함으로써, 각각의 빗살상의 갈고리상부가 희토류 자석을 한쪽 선단부가 다른쪽 선단부보다 희토류 자석의 보다 높은 위치에서 가압하여 베이스부 상에 고정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자석 고정 지그.
청구항 2:
제1항에 기재된 자석 고정 지그를 구비하는 것을 특징으로 하는 희토류 자석 절단 가공 장치.
청구항 3:
제2항에 있어서, 상기 절단구가, 박판 원판상 또는 박판 도우넛 원판상의 대판의 외주연부에 지석 외주날을 구비하는 절단 지석 블레이드를 회전축에 그 축방향을 따라서 소정의 간격으로 복수 배열하여 이루어지는 멀티 절단 지석 블레이드인 것을 특징으로 하는 희토류 자석 절단 가공 장치.
청구항 4:
제1항에 기재된 자석 고정 지그, 및 상기 절단구로서 박판 원판상 또는 박판 도우넛 원판상의 대판의 외주연부에 지석 외주날을 구비하는 절단 지석 블레이드를 회전축으로 그 축방향을 따라서 소정의 간격으로 복수 배열하여 이루어지는 멀티 절단 지석 블레이드를 이용하고,
상기 멀티 절단 지석 블레이드 및 희토류 자석을 고정시킨 자석 고정 지그 중 어느 하나 또는 둘 다를 상기 절단 가로 방향으로 상대적으로 이동시키면서, 회전하는 절단 지석 블레이드의 지석 외주날로 희토류 자석을 절삭하는 조작을 1회 또는 2회 이상 반복 실시하여 희토류 자석을 절단하는 방법이며,
희토류 자석이 분리되는 최종회의 절삭 조작에서, 선단부가 희토류 자석의 보다 높은 위치와 접하는 갈고리상부를 가지는 하나의 유지부측으로부터 절삭하고, 상기 유지부로부터 이격하는 다른 유지부측을 마지막으로 절삭하는 것을 특징으로 하는 절단 가공 방법.
본 발명에 따르면, 희토류 자석의 멀티 절단에 있어서 왁스 접착을 행하지 않고, 종래에 비하여 간단한 지그로 자석을 고정할 수 있으며, 가공 중 워크의 어긋남 등을 방지할 수 있기 때문에, 고정밀도의 절단을 고속으로 행할 수 있어 산업상 그의 이용 가치는 매우 크다.
[도 1] 희토류 자석의 제조의 프레스 성형, 소결·열 처리 및 가공에서의 형상의 변화를 설명하는 개념도이다.
[도 2] 멀티 절단 지석 블레이드의 일례를 나타내는 사시도이다.
[도 3] 본 발명의 자석 고정 지그의 일례를 도시한 도면으로, (A)는 사시도, (B)는 제1 유지부 및 제2 유지부가 희토류 자석에 접촉한 상태를 나타내는 사시도, (C)는 (B)의 정면도이다.
[도 4] 자석 고정 지그의 베이스부, 제1 유지부 및 제2 유지부의 분해 사시도이다.
[도 5] 도 3의 자석 고정 지그에 의해 희토류 자석을 고정하는 동작을 도시한 도면이고, (A)는 제1 유지부 및 제2 유지부가 희토류 자석에 접촉한 상태를 나타내는 정면도, (B)는 희토류 자석이 가압되어 고정된 상태를 나타내는 정면도이다.
[도 6] 본 발명의 자석 고정 지그의 다른 예를 도시하는 도면으로, (A)는 제1 유지부 및 제2 유지부가 희토류 자석에 접촉한 상태를 나타내는 사시도, (B)는 (A)의 정면도, (C)는 희토류 자석이 가압되어 고정된 상태를 나타내는 정면도이다.
[도 7] 도 3의 자석 고정 지그가 희토류 자석의 절단 가로 방향으로 연달아 설치된 멀티 고정 지그를 도시한 도면이고, (A)는 제1 유지부 및 제2 유지부가 희토류 자석에 접촉한 상태를 나타내는 사시도, (B)는 (A)의 부분 정면도, (C)는 희토류 자석이 가압되어 고정된 상태를 나타내는 부분 정면도이다.
[도 8] 본 발명의 자석 고정 지그의 별도의 예를 도시하는 도면으로, (A)는 제1 유지부 및 제2 유지부가 희토류 자석에 접촉한 상태를 나타내는 사시도, (B)는 (A)의 정면도이다.
[도 9] 연삭액 공급 노즐의 일례를 도시한 도면으로, (A)는 사시도, (B)는 평면도, (C)는 정면도, (D)는 (A)의 X부의 확대도이다.
[도 10] 도 9의 연삭액 공급 노즐을 나타내는 별도의 도면으로, (A)는 평면도, (B)는 (A) 중 B-B선을 따른 단면도, (C)는 (A) 중 C-C선을 따른 단면도, (D)는 (A) 중 D-D선을 따른 단면도이다.
[도 11] 연삭액 공급 노즐의 슬릿에 도 2의 멀티 절단 지석 블레이드를 삽입한 상태를 나타내는 사시도이다.
[도 12] 멀티 절단 지석 블레이드 및 연삭액 공급 노즐을 이용하여 희토류 자석을 절단하는 상태를 나타내는 사시도이다.
[도 13] 절단된 희토류 자석편의 고정 상태의 설명도로, (A)는 갈고리상부가 동일한 높이 위치에서 접촉하고 있는 상태, (C)는 갈고리상부가 상이한 높이 위치에서 접촉하고 있는 상태를 나타내고, (B)는 (A)의 X-X선을 따른 단면도, (D)는 (C)의 Y-Y선을 따른 단면도이다.
[도 14] 희토류 자석을 절단할 때 절단 지석 블레이드의 회전과 이동의 방향을 나타내는 설명도이다.
[도 15] 실시예 및 비교예에서 이용한 자석 고정 지그의 유지부의 치수를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 더욱 자세히 설명한다.
본 발명의 고정 지그는 희토류 자석(특히, 희토류 소결 자석) 등의 피절단물을 절단하여 원하는 크기로 가공할 때에, 피절단물을 와이어 쏘(wire saw), 지석 외주날 블레이드 등의 절단구에 대해 고정하기 위한 지그이다.
본 발명의 자석 고정 지그는, 베이스부와 제1 유지부와 제2 유지부를 구비한다. 베이스부는 절단하는 희토류 자석이 장착되는 본체이고, 제1 유지부 및 제2 유지부는 베이스부에 대하여 자석의 절단 가로 방향의 양끝측에 각각 설치된다. 제1 유지부는 베이스부의 일단측에 베이스부와 일체로 또는 분리 가능하게 설치되고, 제2 유지부는 타단측에 베이스부와 분리 가능하게 설치되며, 제1 유지부 및 제2 유지부는 희토류 자석을 그의 절단 가로 방향 양끝측에서 협지하여 베이스부 상에 고정시킨다.
구체적으로는, 예를 들면 도 3, 4에 도시되는 바와 같은 것을 들 수 있으며, 도 3, 4는 본 발명의 자석 고정 지그의 양태의 일례를 도시한 도면이다. 자석 고정 지그 (1)은 베이스부 (10)과, 베이스부 (10)에 장착된 직방체 형상의 희토류 자석 m의, 그의 절단 가로 방향(도 3 중, 화살표로 표시되는 방향) 양끝측에 설치된 제1 유지부 (11)과 제2 유지부 (12)를 구비한다. 이 경우, 베이스부 (10), 제1 유지부 (11) 및 제2 유지부 (12)는 선형 가이드 기구 (2) 상에 설치되어 있고, 희토류 자석 m의 착탈시 및 고정시에 희토류 자석 m의 절단 가로 방향으로만 이동이 허용되어 있으며, 제1 유지부 (11) 및 제2 유지부 (12)는 전후 방향으로 전도하지 않도록 되어 있다.
제1 유지부 및 제2 유지부는 적어도 그의 상부가 각각 선단부가 내측(희토류 자석측)을 향한 갈고리상으로 형성되어 있고, 제1 유지부 및 제2 유지부는 각각의 갈고리상으로 형성된 부분(갈고리상부)의 선단부가 베이스부 상에 장착된 희토류 자석의 상부(상면 또는 측면 상부)에 접촉하도록 되어 있다.
구체적으로는, 예를 들면 도 3, 4에 도시되는 자석 고정 지그의 경우, 제1 유지부 (11)의 상부 및 제2 유지부 (12)의 상부가, 단면이 역 L자형인 갈고리상으로 되어 있고(이 경우, 제1 유지부 (11) 및 제2 유지부 (12) 전체적으로도 단면이 역 L자형인 갈고리상으로 되어 있음), 내측(희토류 자석측)을 향한 각각의 갈고리상부 (111), (121)의 선단부가 직방체 형상의 희토류 자석 m의 측면 상부에 접촉하도록 되어 있다.
베이스부의 적어도 상단부에는 홈이 형성되고, 제1 유지부 및 제2 유지부 각각의 적어도 상부는 빗살상으로 형성된다. 이 베이스부의 홈과, 제1 유지부 및 제2 유지부의 각 빗살편 사이의 공극은 대응하고 있으며, 이들은 희토류 자석을 절단할 때 절단구가 진입 가능한 가이드 공극으로서 형성되어 있다.
구체적으로는, 예를 들면 도 3, 4에 도시되는 자석 고정 지그의 경우, 베이스부 (10)의 상단부에는, 희토류 자석의 절단 방향을 따라서 희토류 자석의 절단 크기에 따른 소정 갯수(도 3, 4에 도시되는 자석 고정 지그의 경우 39개이지만, 그 수는 한정되지 않음)의 홈 (10a)가 형성되어 있다. 또한, 제1 유지부 (11) 및 제2 유지부 (12)는 각각 갈고리상부 (111), (121)을 포함하는 상부로부터 중앙부에 걸쳐서 빗살상으로 형성되고, 각 빗살편 사이의 공극(슬릿) (11a), (12a)가 홈 (10a)에 대응한 간격으로 소정 갯수(도 3, 4에 도시되는 자석 고정 지그의 경우 각각 39개이지만, 그 수는 한정되지 않음)로 형성되어 있다.
이들 베이스부, 제1 유지부 및 제2 유지부를 구비하는 자석 고정 지그에 의해 희토류 자석을 고정하는 경우, 우선 희토류 자석을 베이스부에 장착하고, 제1 유지부 및 제2 유지부의 갈고리상부의 선단부를 희토류 자석의 상부에 접촉시킨다. 여기서, 제1 유지부가 베이스부와 일체로 설치되는 경우는, 희토류 자석의 일단측에 제1 유지부의 갈고리상부의 선단부가 접촉하도록 베이스부에 장착한 후, 희토류 자석의 타단측에 제2 유지부의 갈고리상부의 선단부를 접촉시킨다.
그리고, 제1 유지부 및 제2 유지부의 하부를 이들의 외측으로부터 내측으로 가압 수단에 의해서 가압함으로써, 희토류 자석을 제1 유지부 및 제2 유지부에서 가압한다. 이 때, 제1 유지부 및 제2 유지부의 각각의 갈고리상부가 탄성 변형하여 외측으로 후퇴함과 동시에, 빗살상의 갈고리상부의 각각이 희토류 자석에 접촉하고, 이 탄성 변형의 응력이 발생하고, 이 응력에 의한 복원력에 의해서 각각의 빗살상의 갈고리상부가 희토류 자석을 가압하여, 희토류 자석이 베이스부 상에 고정된다.
예를 들면, 도 3, 4에 도시되는 자석 고정 지그의 경우, 베이스부 (10) 상에 장착된 희토류 자석 m에는 제1 유지부 (11) 및 제2 유지부 (12)의 갈고리상부 (111), (121)의 선단부가 접촉하고, 도 5(A)에 도시된 바와 같이 제1 유지부 (11) 및 제2 유지부 (12)의 하부를 이들의 희토류 자석의 절단 가로 방향의 외측으로부터 가압하면, 도 5(B)에 도시된 바와 같이 제1 유지부 (11) 및 제2 유지부 (12)의 갈고리상부 (111), (121)이 탄성 변형되어, 갈고리상부 (111), (121)이 제1 유지부 (11) 및 제2 유지부 (12)의 하부에 대하여 외측으로 후퇴하며(외측으로 기울어짐), 빗살상의 갈고리상부 (111), (121)의 각각이 희토류 자석에 접촉하고, 이 탄성 변형의 응력에 의한 복원력에 의해서 각각의 빗살상의 갈고리상부 (111), (121)(도 3, 4에 도시되는 경우, 제1 유지부 (11)측과 제2 유지부측에서 총 80개의 갈고리상부)이 희토류 자석 m을 내측으로 가압하여, 희토류 자석 m이 베이스부 (10) 상에 고정된다. 이 경우, 제1 유지부 (11) 및 제2 유지부 (12)를 가압 수단(도시하지 않음)에 의해서 가압하기 전(갈고리상부가 희토류 자석을 가압하기 전) 상태이면, 제1 유지부 및 제2 유지부는 이들의 갈고리상부의 선단부만으로, 희토류 자석과 접촉하도록 되어 있고, 베이스부 (10)과 제2 유지부 (12)가 이격한 상태로 되어 있다.
본 발명의 자석 고정 지그에서는, 제1 유지부와 제2 유지부가 이들의 갈고리상부의 선단부가 희토류 자석과 접촉하는 높이를 변경하여 형성된다. 구체적으로는, 도 3, 4에 도시된 바와 같이 제1 유지부 (11)의 갈고리상부 (111)보다 제2 유지부 (12)의 갈고리상부 (121)이 보다 높은 위치에서 접하도록 한다. 이 경우는, 제1 유지부 (11)과 제2 유지부 (12)를 비교하면, 제1 유지부의 갈고리상부 (111)이 제2 유지부 (12)의 갈고리상부 (121)보다 희토류 자석 m의 보다 하측과 접촉하고 있다. 제1 유지부와 제2 유지부에서는, 어느 하나의 갈고리상부가 희토류 자석의 높은 위치에서 접할 수 있고, 제1 유지부의 갈고리상부의 선단부가 제2 유지부의 갈고리상부의 선단부보다 높아져 있을 수도 있다. 이와 같이 함으로써 유지부를 가압하면, 한쪽 선단부가 다른쪽 선단부보다 희토류 자석의 보다 높은 위치에서 가압하게 된다.
유지부의 갈고리상부는 탄성 변형하여 외측으로 후퇴해서 외측으로 휘어지는 변형을 나타내기 때문에, 희토류 자석과 유지부와의 접촉은 통상면이 아닌, 갈고리상부의 선단면의 하변부 등의 선접촉 또는 점접촉이라 생각된다. 또한, 자석 표면 및 유지부 표면의 미세한 요철을 고려한 경우, 실제로 접촉하는 범위는 더욱 한정되어 있을 것으로 생각된다. 이 때문에, 제1 유지부측과 제2 유지부측에서 접촉변, 특히 접촉점의 높이가 일치하면, 그 점을 연결하는 선을 축으로 하여 자석이 회전하는 움직임이 발생하기 쉬워진다. 예를 들면, 도 13(A), (B)에 도시된 바와 같이, 베이스부 (10) 상에서 제1 유지부 (11)과 제2 유지부 (12)에서 협지되어 고정된 희토류 자석 m은, 희토류 자석 m과 접촉하는 높이가 동일한 경우, 양접촉부를 연결하는 직선에 상당하는 a로 표시되는 수평한 축을 회전축으로 하여 도면 중 화살표의 방향으로 회전하기 쉽다. 이 회전은 희토류 자석 m이 베이스부 (10)과 접하고 있기 때문에 억제되어 있지만, 희토류 자석 m은 회전축 a와 직교하는 방향으로 틀어지기 쉽기 때문에, 희토류 자석 m이 상측에 약간만 틀어져도 희토류 자석 m은 베이스부 (10)으로부터 이탈 분리하여 회전하게 된다.
충분히 긴 희토류 자석을 절단하는 경우, 희토류 자석이 절단되어 각 조각으로 분리될 때까지 회전은 발생하지 않지만, 희토류 자석이 절단되어 각 조각으로 분리되기 직전부터 분리된 후에는 외력에 의해서 회전이 발생한다. 자석편의 회전은 치수 정밀도의 저하를 야기하며, 절단 후에 자석편이 박리되어 절단구와 접촉하면, 자석편이나 절단구의 파손을 야기한다.
본 발명자들은 이 회전의 자유도야말로 절단 직후의 자석의 어긋남을 유발하는 원인이라는 것을 발견하였다. 절단 중 자석은 미절단부에 의해서 연결되기 때문에, 그 상태에서는 전체적으로 하나의 희토류 자석이라 생각할 수 있지만, 절단 직후에 자석편이 되어, 개개의 자석편은 자석 고정 지그의 각각의 빗살상의 갈고리상부에 끼워진 상태가 된다. 이 때, 분리하기 직전부터 분리 직후의 자석에는, 절단 중에 절단날로부터의 힘이나, 분무되는 연삭액의 압력을 받고 있어, 이것이 자석편을 회전시키는 외력이 된다.
이에 대하여, 본 발명의 자석 고정 지그와 같이, 제1 유지부와 제2 유지부를, 이들의 갈고리상부의 선단부가 희토류 자석과 접촉하는 높이를 변경하여 형성하여, 한쪽 선단부가 다른쪽 선단부보다 희토류 자석의 보다 높은 위치에서 가압하여 고정하도록 하면, 도 13(C), (D)에 도시된 바와 같이, 베이스부 (10) 상에서 제1 유지부 (11)과 제2 유지부 (12)로 협지되어 고정된 희토류 자석 m은, 양접촉부를 연결하는 직선에 상당하는 a로 표시되는 경사진 축이 회전축이 될 수 있는 축이 된다. 그러나, 이 경우는 베이스부 (10)에 의한 억제를 초과하여, 베이스부 (10)으로부터 이탈 분리하여 회전하기 위해서는, 희토류 자석 m이 적어도 상측으로 크게 틀어지거나, 수평 방향(희토류 자석의 절단 가로 방향)으로도 틀어지지 않으면 회전할 수 없다. 그 결과, 자석 고정 지그로부터의 희토류 자석의 어긋남이 적어져 정밀한 절단 가공이 가능해진다.
제1 유지부 및 제2 유지부의 갈고리상부의 선단부의 높이의 차를, 특히 절단하는 희토류 자석의 높이의 10 ％ 이상으로 하면, 상술한 회전에 대한 충분한 억제 효과가 얻어진다. 한편, 제1 유지부 및 제2 유지부의 쌍방 모두 자석의 상부에서 접하는 것이 보다 강한 고정력이 얻어지기 때문에, 이 높이의 차는 20 ％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 또한 한쪽 높이를 다른쪽의 2/3 이하로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 자석 고정 지그에서는, 가압 전의 상태에서는 빗살상의 갈고리상부 (111), (121)(도 3, 4에 도시되는 것인 경우, 80개의 갈고리상부) 중 제1 유지부 (11) 및 제2 유지부 (12)측에서 각각 일부만이 희토류 자석과 접촉하는 상태이면 되고, 가압에 의해서 갈고리상부 (111), (121)이 후퇴하여 희토류 자석 m이 고정되었을 때에, 모든 빗살상의 갈고리상부가 희토류 자석 m과 접촉하도록 할 수 있다.
가압 수단으로는 에어 실린더, 캠 클램프 등을 사용할 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 공기압이나 유압 등을 이용한 것, 나사 조임 등에 의해서 가압력을 유지시키는 것일 수도 있다.
본 발명의 자석 고정 지그에서는, 이와 같이 유지부의 상부에 형성된 갈고리상부의 후퇴에 의해서 발생하는 가압력에 의해 희토류 자석을 고정시킨다. 이 때문에, 제1 유지부 및 제2 유지부를 가압하기 전(갈고리상부가 희토류 자석을 가압하기 전)의 상태이면, 제1 유지부 및 제2 유지부는 이들의 갈고리상부의 선단부 이외에는, 희토류 자석과 접촉하지 않도록 한다. 또한, 제1 유지부 및 제2 유지부를 가압하기 전의 상태에서는, 제1 유지부가 베이스부와 일체로 설치되어 있는 경우는 제2 유지부가, 제1 유지부가 베이스부와 분리 가능하게 설치되어 있는 경우는, 제1 유지부 및 제2 유지부의 한쪽 또는 양쪽이 베이스부와 이격하도록 설치된다. 그 간격은, 유지부가 가압되어 베이스부와 근접함과 동시에, 유지부의 상부에 형성된 갈고리상부가, 희토류 자석의 고정에 필요한 소정량 후퇴하는 것이 가능한 거리에 형성된다.
유지부를 가압할 때에는, 유지부의 갈고리상부의 상술한 외측으로의 후퇴가 가능하도록 개소를 가압하는 것이 필요하고, 구체적으로는 예를 들면 유지부의 하부, 특히 갈고리상부 이외의 부분을 외측으로부터 가압할 필요가 있다. 또한, 유지부의 하부로의 가압에 의해서 유지부 자체가 외측으로 전도하지 않도록 할 필요가 있다. 이 때문에, 예를 들면 유지부의 상부에 형성된 갈고리상부가, 희토류 자석의 고정에 필요한 소정량 후퇴했을 때에, 유지부와 베이스부가 접촉하도록(상술한 유지부와 베이스부의 간격이 없어지도록) 할 수 있다. 또한, 필요에 따라서 유지부와 베이스부 사이에, 소정 길이의 스페이서를 설치할 수도 있다.
또한, 유지부를, 예를 들면 제1 유지부 및 제2 유지부를 둘 다, 희토류 자석의 절단 가로 방향으로만 이동 가능하도록 그 움직임을 규제할 수도 있다. 예를 들면, 도 3, 4에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 유지부 (11), (12)를 희토류 자석의 절단 가로 방향으로만 이동하는 선형 슬라이드 기구 (2) 위에 고정시키면, 제1 및 제2 유지부 (11), (12)의 하부로의 가압에 의해서 베이스부 (10)과 제1 및 제2 유지부 (11), (12)가 이격하여도, 제1 및 제2 유지부 (11), (12)가 전도하지 않는다. 또한, 여러가지 절단 치수의 자석에 대하여 사용하는 것이 가능해지고, 희토류 자석의 착탈에서도 간편하여 바람직하다. 절단 방향의 자석 치수가 커진 경우에는, 베이스부를 긴 것으로 교환하거나, 베이스부를 복수개 조합하여 자석의 길이에 상당하게 함으로써 대응 가능해진다.
본 발명의 자석 고정 지그에서는, 제1 유지부 및 제2 유지부의 한쪽 또는 양쪽이, 영률이 5×103 MPa 이상 1×105 MPa 이하인 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도 5(B)에 도시된 바와 같이 유지부의 갈고리상부에 희토류 자석을 협지하여 고정시킨 상태에서는, 각각의 갈고리상부가 탄성 변형하여 외측으로 후퇴해서 외측으로 휘어지는 변형을 나타낸다. 갈고리상부의 탄성 변형이 지나치게 크면, 갈고리상부의 기울기가 커지고 갈고리상부에서의 희토류 자석의 절단 가로 방향으로의 가압력이 부족하여, 절단시에 희토류 자석이 지그로부터 박리될 우려가 있다.
한편, 그다지 탄성 변형을 허용하지 않으며 매우 강고한 재료로 형성한 경우에도, 희토류 자석의 치수 변동에 대응할 수 없게 되어, 필요한 유지를 얻을 수 없게 될 우려가 있다. 상술한 바와 같이 유지부의 갈고리상부는 탄성 변형하여 외측으로 후퇴해서 외측으로 휘어지는 변형을 나타내기 때문에, 희토류 자석과 유지부의 접촉은 통상면이 아닌, 갈고리상부의 선단면의 하변부 등의 선접촉 또는 점접촉이라 생각된다. 또한, 자석 표면 및 유지부 표면이 미세한 요철을 고려한 경우, 실제로 접촉하는 범위는 더욱 한정되어 있는 것으로 생각된다.
피절단물인 희토류 자석은 치수 가공한 것이어도, 통상 희토류 자석 내의 위치에 의해서 적어도 수 ㎛ 정도의 치수 변동이 있다. 유지부의 갈고리상부가 적절히 탄성 변형되는 재료로 형성되어 있으면, 희토류 자석의 치수 변동에 따라서 빗살상의 갈고리상부 각각의 톱니가 희토류 자석과 접하여 유지하는 것이 가능하다. 본 발명의 자석 고정 지그의 경우, 희토류 자석의 치수에 변동이 있더라도, 유지부를 가압하여 갈고리상부가 탄성 변형하여 후퇴함과 동시에, 희토류 자석의 치수 변동에 따라 각각의 빗살상의 갈고리상부가 희토류 자석과 순서대로 접촉하여, 각각의 갈고리상부의 탄성 변형의 응력에 의한 복원력에 의해서 모든 빗살상의 갈고리상부가 희토류 자석을 가압하게 된다.
한편, 거의 탄성 변형되지 않는 강고한 재료로 유지부의 갈고리상부를 형성한 경우, 일부의 톱니만이 희토류 자석과 접한 상태, 또는 일부의 톱니만이 희토류 자석을 견고하게 가압하고 잔부의 톱니는 충분히 가압하지 않는 상태가 된다. 이 상태에서도, 희토류 자석이 절단되어 각 조각으로 분리될 때까지는, 상기 일부의 톱니로 하나의 희토류 자석의 전체가 유지된다. 그러나, 희토류 자석이 절단되어 각 조각으로 분리하기 직전부터 분리 후에는 개개의 자석편을 유지할 필요가 있음에도 불구하고, 희토류 자석과 접촉하지 않던 잔부의 톱니에 대향하는 자석편은 가압되지 않은 상태 또는 충분히 가압되지 않은 상태이기 때문에, 이 부분이 예를 들면 절단시에 희토류 자석에 분무되는 연삭액 등의 압력에 의해서 지그로부터 어긋나거나, 박리될 우려가 있다. 자석편의 어긋남은 치수 정밀도의 저하를 야기하며, 절단 후에 자석편이 박리되어 절단구와 접촉하면 자석편이나 절단구의 파손을 야기한다.
또한, 유지부의 갈고리상부에서 희토류 자석을 강하게 가압하여 유지함과 동시에 탄성 변형시 갈고리상부의 후퇴 거리를 충분히 확보하기 위해서는, 제1 유지부 및 제2 유지부를 형성하는 재료를 항복 강도 또는 내력이 충분히 큰 것으로 하는 것이 바람직하다. 특히, 상술한 희토류 자석 내의 위치에 의한 치수의 변동을 고려하면, 유지부를 가압하여 빗살상의 갈고리상부의 모든 톱니가 희토류 자석에 접촉한 상태에서, 가장 변형이 큰 톱니여도 탄성 변형 영역에 있을 필요가 있다. 항복 강도 또는 내력이 작으면, 갈고리상부가 크게 변형되었을 때에, 탄성 변형 영역으로부터 소성 변형 영역으로 이행하여, 갈고리상부가 변형된 상태가 되어, 희토류 자석을 고정하기 위한 복원력이 얻어지지 않게 된다. 이 때문에, 제1 유지부 및 제2 유지부의 한쪽 또는 양쪽을 항복 강도 또는 내력이 2×102 MPa 이상인 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 자석 고정 지그를 반복하여 사용하는 관점에서는, 제1 유지부 및 제2 유지부의 한쪽 또는 양쪽을 피로 강도가 8×101 MPa 이상인 재료로 형성하는 것이 바람직하다.
자석 고정 지그의 재질은 특별히 한정되지 않지만, 고강도 엔지니어링 플라스틱이나, 철, 스테인리스, 알루미늄, 놋쇠 등의 금속 또는 합금 재료가 바람직하다.
상술한 희토류 자석 내의 위치에 의한 치수 변동의 관점에서, 치수 가공한 것을 절단하는 경우이면, 갈고리상부의 후퇴 전후의 변형량이 제1 유지부 및 제2 유지부의 합계로 0.01 mm 이상 1 mm 이하, 바람직하게는 0.01 mm 이상 0.1 mm 이하의 범위에서 탄성 변형이 유지되도록 형성하는 것이 바람직하다. 이 변형량으로서 구체적으로는, 희토류 자석과 갈고리상부의 접촉 부분에서 갈고리상부의 희토류 자석 절단 가로 방향 이동 거리로 나타낼 수 있다.
한편, 치수 가공하기 전의 소결 직후의 희토류 소결 자석 등을 절단하는 경우는, 치수의 변동이 보다 크기 때문에, 상기 변형량이 제1 유지부 및 제2 유지부의 합계로 0.1 mm 이상 2 mm 이하, 바람직하게는 0.5 mm 이상 1.5 mm 이하의 범위에서 탄성 변형이 유지되도록 형성하는 것이 바람직하다. 상기 범위에서 탄성 변형을 유지할 수 있도록 하기 위해서는 유지부, 특히 갈고리상부의 재료의 물성을 선정함과 동시에, 유지부, 특히 갈고리상부의 높이나 폭(갈고리상부가 후퇴하는 방향의 폭)을 적절하게 설정할 수 있다.
또한, 변형량의 설정과, 갈고리상부 형상의 설계는 일반적인 선형 정적 해석에 의해서도 가능하다. 변형량은 자석의 치수 변동에 상당하는 양이 적당량이고, 갈고리상부를 형성하는 재료의 항복 강도 또는 내력을 초과하지 않는 범위이면, 자석의 치수 변동에 상당하는 양보다 약간 큰 것일 수도 있지만, 이를 초과하는 지나친 변형은 불필요하다. 지나치게 변형되면, 응력이 항복 강도 또는 내력을 초과하게 되어, 갈고리상부가 파괴된다.
또한, 제1 유지부의 갈고리상부 및 제2 유지부의 갈고리상부 중 하나가 다른 하나보다, 특히 희토류 자석과 높은 위치에서 접하는 한쪽 선단부를 가지는 갈고리상부가 다른쪽 선단부를 가지는 갈고리상부보다, 탄성 변형에 의해서 보다 후퇴하는 형상 및/또는 치수로 형성하는 것이 바람직하다. 한쪽 유지부를 보다 탄성 변형하기 쉽도록 하면, 한쪽 유지부에서 상술한 피절단물인 희토류 자석의 치수 변동에 대응할 수 있는 충분한 탄성 변형량을 확보하고, 다른쪽 유지부를 탄성 변형량을 적게 하여 고정된 지점으로서 기능시킬 수 있으며, 희토류 자석의 절단 전후의 어느 단계에서나 안정된 희토류 자석의 고정이 가능해진다.
이 자석 고정 지그의 각각의 가이드 공극에는 절단구가 삽입되고, 예를 들면 외주날의 절단 지석 블레이드를 이용하는 경우, 각각의 절단 지석 블레이드의 간격에 대응하도록 설정되며, 직선상으로 서로 평행하게 삽입된다. 따라서, 가이드 공극의 폭은 상술한 절단 지석 블레이드의 지석부에 따른 폭으로 형성된다.
자석 절단시에는 연삭액이 공급되지만, 외주날의 절단 지석 블레이드를 이용하는 경우, 절단 지석 블레이드의 외주부에 접촉한 연삭액이 절단 지석 블레이드의 표면(외주부)에 동반되어 자석 고정 지그의 가이드 공극에 포함되고, 희토류 자석측으로 더 이동함으로써 절단 가공점에 공급된다. 이 때문에, 가이드 공극의 폭은 절단 지석 블레이드의 폭(즉, 지석 외주날의 폭)보다 넓게 형성할 필요가 있다. 가이드 공극의 폭이 너무 넓으면, 연삭액을 효과적으로 절단 지석 블레이드측에 공급할 수 없기 때문에, 자석 고정 지그의 가이드 공극의 폭(빗살편의 간격)은 절단 지석 블레이드의 지석 외주날의 폭 W에 대하여 W mm을 초과하여, 바람직하게는 (W+0.1) mm 이상이고, (W+6) mm 이하인 것이 바람직하다.
한편, 희토류 자석을 고정시킨 상태에서의 가이드 공극의 길이(희토류 자석의 절단 가로 방향의 길이)는, 희토류 자석을 고정시킨 상태의 희토류 자석으로부터의 길이로 1 mm 이상, 바람직하게는 3 mm 이상이고, 100 mm 이하인 것이 바람직하다. 가이드 공극의 길이가 1 mm 미만인 경우, 연삭액을 피절단물인 희토류 자석으로 공급할 때의 연삭액의 비산을 감시하거나, 연삭액을 유지하는 효과가 낮아진다. 가이드 공극의 길이가 100 mm을 초과하여도, 연삭액을 절단 가공부에 공급하는 효과가 더욱 향상되는 것은 아니며, 절단 가공 장치를 불필요하게 대형화할 뿐이다. 또한, 가이드 공극의 깊이(높이)는, 희토류 영구 자석의 높이에 따라서 적절히 설정되지만, 자석을 절단할 필요가 있는 이상, 고정되는 희토류 영구 자석의 하면의 위치보다 약간 깊게 형성하는 것이 바람직하고, 1 mm 이상, 특히 5 mm 이상까지의 깊이가 있는 것이 바람직하다.
빗살편의 폭(희토류 자석의 절단면과 직교하는 방향의 폭)은 피절단물의 절단 후의 자석편의 폭 이하이고, 자석편의 폭과의 차 1 mm 이하가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.5 mm 이하이고, 그의 차는 작으면 작을수록 절단 지석 블레이드의 흔들림을 억제할 수 있기 때문에 바람직하다. 빗살편(유지부)의 높이는, 갈고리상부가 희토류 자석을 높은 위치에서 협지하는 것이 보다 효과적인 고정이 가능하고, 절단시에 절단 지석 블레이드의 회전축에 접촉하지 않는 높이로 적절하게 설정하면 된다. 또한, 절단되는 희토류 자석의 높이보다 절단 지석 블레이드의 절단 가능 거리(회전축으로부터 외주까지의 거리)를 약간 길게 설정하여 절단하는 것이 절단 지석 블레이드의 희토류 자석 절단시 흔들림이 억제되어 효과적이다. 이 때문에, 빗살편(유지부)의 상단의 높이를, 절단되는 희토류 자석과 동일한 높이나 절단되는 희토류 자석에 대하여 ±10 mm 이하의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.
자석 고정 지그의 가이드 공극은, 미리 형성해 둘 수도 있지만, 희토류 자석을 절단하는 최초의 사이클에서, 희토류 자석 또는 더미(dummy)의 피절단물을 고정시킨 상태에서 희토류 자석 또는 더미의 피절단물을 절단하며, 이 때에 가이드 공극을 형성하는 이른바 모두 절단에 의해서 형성할 수도 있다.
본 발명의 자석 고정 지그에는, 제1 유지부 및 제2 유지부 중 하나 또는 둘 다가, 갈고리상부가 상기 탄성 변형된 후 상기 탄성 변형의 응력이 유지부를 형성하는 재료의 항복 강도 또는 내력을 초과하지 않도록 갈고리상부의 후퇴를 제한하는 스토퍼를 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 스토퍼부는 갈고리상부보다 탄성 변형하기 어려운 형상 및/또는 치수로 형성되어 있는 것이 필요하다.
스토퍼는, 예를 들면 제1 유지부 및 제2 유지부의 한쪽 또는 양쪽의 갈고리상부의 하측에 연달아 설치할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면 도 6(A)에 도시된 바와 같이, 제2 유지부 (12)의 갈고리상부 (121)을 절단되는 희토류 자석 m의 하단부면보다 높은 위치로 설치하고, 스토퍼부 (122)를, 갈고리상부 (121)의 선단부가 희토류 자석 m에 접촉된 상태(유지부를 가압하기 전의 갈고리상부가 탄성 변형하기 전)이면 희토류 자석 m과 이격하도록 설치한다. 이 경우, 제2 유지부 (12) 전체의 단면 형상은 대략 ㄷ자형이 되어 있고, 스토퍼부 (122)의 희토류 자석의 절단 가로 방향 폭이, 단면이 대략 역 L자상인 갈고리상부 (121)의 희토류 자석 m과 접촉하고 있는 상부(헤드부) (121a)의 폭보다 약간 짧게 형성되고, 또한 갈고리상부 (121)의 하부(지주부) (121b)의 폭은 더욱 짧아져 있다.
도 6에 도시되는 자석 고정 지그의 경우, 베이스부 (10) 상에 장착된 희토류 자석 m에는 제1 유지부 (11) 및 제2 유지부 (12)의 갈고리상부 (111), (121)의 선단부가 접촉하고, 도 6(B)에 도시된 바와 같이 제1 유지부 (11) 및 제2 유지부 (12)의 하부를 이들의 희토류 자석의 절단 가로 방향의 외측으로부터 가압하면, 도 6(C)에 도시된 바와 같이 제1 유지부 (11) 및 제2 유지부 (12)의 갈고리상부 (111), (121)이 탄성 변형되어, 갈고리상부 (111), (121)이 제1 유지부 (11) 및 제2 유지부 (12)의 하부에 대하여 외측으로 후퇴하며(외측으로 기울어짐), 이 탄성 변형의 응력에 의한 복원력에 의해서 각각의 갈고리상부의 선단부 (111), (121)이 희토류 자석 m을 내측으로 가압하여, 희토류 자석 m이 베이스부 (10) 상에 고정된다. 이 경우, 갈고리상부 (121)이 탄성 변형하여 외측으로 소정량 후퇴하면, 도 6(C)에 도시된 바와 같이 스토퍼부 (122)가 희토류 자석 m과 접촉하지만, 갈고리상부 (121)의 지주부 (121b)의 폭보다 스토퍼부 (122)의 폭이 크고 스토퍼부 (122)는 갈고리상부 (121)의 지주부 (121b)보다 탄성 변형하기 어렵게 형성되어 있기 때문에, 스토퍼부 (122)는 거의 탄성 변형되지 않으며, 스토퍼부 (122)가 희토류 자석 m과 접촉하면 갈고리상부 (121)의 추가적인 후퇴가 제한된다.
이와 같이 갈고리상부의 후퇴를 제한하는 스토퍼를 설치함으로써, 갈고리상부의 변형이 탄성 변형 영역을 초과하여 소성 변형 영역으로 이행하지 않고, 유지부의 파손을 방지할 수 있으며, 고정되는 희토류 자석에 과도한 힘이 주어지는 것도 방지할 수 있다.
본 발명의 자석 고정 지그는, 상술한 베이스부와 제1 유지부와 제2 유지부를 구비하는 자석 고정 지그를 희토류 자석의 절단 가로 방향으로 복수개 연달아 설치하여 멀티 고정 지그로 하는 것도 바람직하다. 이 경우, 갈고리상부가 탄성 변형하여 외측으로 소정량 후퇴했을 때, 자석 고정 지그 사이에서 인접하는 갈고리상부의 후방부가 서로 접촉하여, 탄성 변형의 응력이 갈고리상부(유지부)를 형성하는 재료의 항복 강도 또는 내력을 초과하지 않도록 갈고리상부의 후퇴를 제한하도록 구성하는 것이 바람직하다.
이러한 멀티 고정 지그로는, 예를 들면 도 7(A)에 도시된 바와 같이 자석 고정 지그 (1)을 희토류 자석 m의 절단 가로 방향으로 복수개 연달아 설치한 것(도 7(A)의 경우는 5개이지만, 이것으로 한정되는 것은 아님)을 들 수 있다. 이 경우, 도 7(B)에 도시된 바와 같이 자석 고정 지그가 연달아 설치된 멀티 고정 지그의 양끝측에서, 양끝의 제1 유지부 (11) 및 제2 유지부 (12)의 하부를 이들의 희토류 자석의 절단 가로 방향의 외측으로부터 가압하면, 도 7(C)에 도시된 바와 같이 멀티 고정 지그의 양끝의 제1 유지부 (11) 및 제2 유지부 (12)의 갈고리상부 (111), (121)이 탄성 변형하여, 갈고리상부 (111), (121)이 제1 유지부 (11) 및 제2 유지부 (12)의 하부에 대하여 외측으로 후퇴하고(외측으로 기울어짐), 이 탄성 변형의 응력에 의한 복원력에 의해서 각각의 갈고리상부의 선단부 (111), (121)이 희토류 자석 m을 내측으로 가압하여, 희토류 자석 m이 베이스부 (10) 상에 고정된다.
특히, 도 7에 도시되는 멀티 고정 지그의 경우, 자석 고정 지그 (1) 사이에는, 인접하는 유지부의 하부에 접하여 소정 두께의 스페이서 (21)이 설치되어 있다. 이러한 스페이서 (21)을 이용하여 인접하는 유지구를 소정의 간격을 설치함와 동시에 가압시에 유지구를 전도시키지 않도록 하면, 멀티 고정 지그의 양끝 이외의 갈고리상부 (111) 및 갈고리상부 (121)도 탄성 변형하여 외측으로 소정량 후퇴하고, 갈고리상부 (111) 및 갈고리상부 (121)이 후퇴하면 도 7(C)에 도시된 바와 같이 자석 고정 지그 (1) 사이에서 인접하는 갈고리상부 (111) 및 갈고리상부 (121)의 후방부가 서로 접촉하여, 갈고리상부 (111) 및 갈고리상부 (121)의 추가적인 후퇴가 제한된다. 그리고, 스페이서 (21)의 두께를 적절하게 조정함으로써, 탄성 변형의 응력이 갈고리상부(유지부)를 형성하는 재료의 항복 강도 또는 내력을 초과하지 않도록 할 수 있다. 이 경우, 자석 고정 지그 사이에서 인접하는 갈고리상부가 서로 다른 스토퍼로서 작용하기 때문에, 갈고리상부의 변형이 탄성 변형 영역을 초과하여 소성 변형 영역으로 이행하지 않고, 유지부의 파손을 방지할 수 있으며, 고정하는 희토류 자석에 과도한 힘이 주어지는 것도 방지할 수 있다.
이러한 멀티 고정 지그에서는, 제1 유지부끼리 인접하는 배치로 할 수도, 제2 유지부끼리 인접하는 배치로 할 수도 있지만, 특히 제1 유지부와 제2 유지부를 교대로 배치하는 것이 복수 고정되는 희토류 자석을 균등한 힘으로 유지할 수 있으며, 상술한 스토퍼로서의 작용이 균등하게 얻어진다는 점에서 바람직하다.
상술한 스토퍼로서의 작용을 적용하는 경우, 제1 유지부의 갈고리상부 및 제2 유지부의 갈고리상부 중 한쪽이 다른쪽보다, 탄성 변형에 의해서 보다 후퇴하는 형상 및/또는 치수로 형성하는 것은 특히 유효하다. 한쪽 유지부를 보다 탄성 변형하기 쉽도록 하면, 스토퍼에 의해 갈고리상부의 후퇴가 제한되기까지의 거리의 설정 범위가 확대되며, 멀티 고정 지그의 경우는 주로 탄성 변형하기 어려운 다른쪽의 유지부를 한쪽 유지부의 스토퍼로서 기능시킬 수 있으며, 이 경우, 희토류 자석이 절단되어 각각의 자석편이 된 후, 희토류 자석의 절단 가로 방향에 인접하는 자석편의 고정 상태의 영향을 받기 때문에 유리하다.
또한, 본 발명의 자석 고정 지그로 고정하는 희토류 자석은, 상술한 예로 표시되는 바와 같은 같은 직방체 형상의 것으로 한정되지 않으며, 도 8에 도시되는 대략 반원통상(단면 대략 활 형상)과 같은 곡면을 가지는 것일 수도 있고, 원주 형상이나 반원 기둥 형상일 수도, 삼각 기둥 형상 등의 다각 기둥 형상일 수도 있다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 피절단물의 형상에 따라서 갈고리상부가 희토류 자석에 접촉하는 부분의 형상을 피절단물의 표면 형상으로 할 수도 있다.
특히, 절단하는 희토류 자석의 상면이 곡면이나 경사면 등 수평면이 아닌 경우에는, 도 8로 표시되는 대략 반원통상의 희토류 자석과 같이 피절단물의 상면, 특히 상면의 내측에 제1 유지부 및 제2 유지부의 갈고리상부가 접하도록 하면, 보다 확실한 고정이 가능해진다.
또한, 도 6 내지 8에 있어서 상술한 것 이외의 자석 고정 지그의 각 부의 구성은 도 3과 동일한 참조 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
종래, 희토류 자석의 멀티 절단 가공에서는, 희토류 자석을 카본베이스 등의 기판 상에, 왁스 등 희토류 자석의 절단 후 제거 가능한 접착제를 이용하여 희토류 자석을 접착하고, 기판을 고정하여 절단하는 방법이 채용되었다. 이에 대하여, 본 발명의 자석 고정 지그를 이용하여 희토류 자석을 끼워 고정시킴으로써, 종래와 같은 접착, 박리, 세정의 공정을 생략하고, 가공의 생력화(laborsaving)를 도모할 수 있다. 또한, 본 발명의 자석 고정 지그를 사용하여 절단하면, 가공시 워크의 어긋남이 규제되어 정밀한 절단 가공이 가능해진다.
이러한 본 발명의 자석 고정 지그는 희토류 자석 절단 가공 장치에서의 자석 고정 지그로서 바람직하다.
본 발명의 자석 고정 지그를 이용하여 희토류 자석을 절단하는 경우, 자석 고정 지그로 희토류 자석을 고정시키고 절단구를 각각의 가이드 공극에 삽입한 상태에서, 절단구를 희토류 자석에 접촉시켜, 절단구와 희토류 자석(자석 고정 지그)을 상대적으로 이동시킴으로써 희토류 자석을 절단할 수 있다.
본 발명에서 희토류 자석은 상술한 자석 고정 지그에 고정하고, 박판 원판상 또는 박판 도우넛 원판상의 대판의 외주연부에 지석 외주날을 구비하는 절단 지석 블레이드를 회전축에 그의 축방향을 따라서 소정의 간격으로 복수 배열하고, 상기 복수의 절단 지석 블레이드를 회전시켜 절단하는 멀티 절단 가공에 의해서 절단 가공하는 것이 바람직하다.
이 멀티 절단 가공에는, 종래 공지된 외주날 절단용 절단 지석 블레이드를 사용할 수 있고, 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같이 외주연부에 지립부(지석 외주날) (51a)를 박판 도우넛상 원판의 대판 (51b)에 고착한 외주날(절단 지석 블레이드) (51)을 복수(도 2에 도시되는 것인 경우는 19이고, 그의 수는 한정되지 않지만, 통상은 2 내지 100임), 스페이서(도시하지 않음)를 통해 회전축(샤프트) (52)에 부착하여 조립된 멀티 절단날(멀티 절단 지석 블레이드) (5)를 사용할 수 있다. 외주날(절단 지석 블레이드)의 매수는, 통상 자석 고정 지그의 가이드 공극과 동일한 수(예를 들면, 39개의 가이드 공극을 가지는 도 3, 4에서 나타낸 자석 고정 지그로는 39)인 것을 이용한다.
대판의 크기는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 외경이 80 내지 200 mm, 바람직하게는 100 내지 180 mm, 두께가 0.1 내지 1.0 mm, 특히 0.2 내지 0.8 mm인 것이 바람직하고, 대판이 박판 도우넛 원판상인 경우, 내측 구멍의 직경이 30 내지 80 mm, 바람직하게는 40 내지 70 mm의 치수를 가지는 것이 바람직하다.
대판의 두께 방향을 따른 지립부(지석 외주날)의 폭은 (대판의 두께+0.01) mm 내지 (대판의 두께+4) mm, 특히 (대판의 두께+0.02) mm 내지 (대판의 두께+2) mm로 하는 것이 바람직하다. 또한, 지립부(지석 외주날)의 대판으로부터 앞쪽으로 돌출되어 있는 돌출부의 돌출 길이는 고정하는 지립의 크기에 따라 다르지만, 0.1 내지 10 mm, 특히 0.3 내지 8 mm인 것이 바람직하다. 또한, 대판의 직경 방향을 따른 지립부(지석 외주날)의 폭은 0.1 내지 10 mm, 특히 0.3 내지 8 mm인 것이 바람직하다.
또한, 각각의 절단 지석 블레이드의 간격은, 필요로 하는 절단 후의 희토류 자석의 두께에 의해서 적절히 설정되지만, 절단날의 흔들림을 고려하여 절단 후의 희토류 자석의 두께보다 약간 넓게(예를 들면 0.01 내지 0.4 mm 넓게) 설정하는 것이 바람직하다.
절삭시 절단 지석 블레이드의 회전수는, 예를 들면 1,000 내지 15,000 rpm, 특히 3,000 내지 10,000 rpm으로 하는 것이 바람직하다.
멀티 절단 지석 블레이드를 이용하여 희토류 자석을 절단하는 경우, 자석 고정 지그로 희토류 자석을 고정하고, 멀티 절단 지석 블레이드의 각각의 절단 지석 블레이드의 외주부를 자석 고정 지그의 각각의 가이드 공극에 삽입한 상태에서 연삭액을 공급하고, 절단 지석 블레이드를 회전시키면서, 그의 지립부를 희토류 자석에 접촉시키고, 멀티 절단 지석 블레이드와 희토류 자석(자석 고정 지그)을 상대적으로 이동시켜(희토류 자석의 길이 방향, 희토류 자석의 두께 방향 또는 이들 양쪽으로 이동시켜) 희토류 자석을 절삭함으로써 희토류 자석을 절단할 수 있다.
보다 구체적으로는, 멀티 절단 지석 블레이드 및 희토류 자석을 고정시킨 자석 고정 지그 중 어느 하나 또는 둘 다 절단 가로 방향으로 상대적으로 이동시키면서, 회전하는 절단 지석 블레이드의 지석 외주날로 희토류 자석을 절삭하고, 희토류 자석과 접촉하지 않는 위치에서 절단 세로 방향으로 상대적으로 이동시킨 후, 절단 가로 방향으로 상대적으로 더 이동시키면서 절삭하는 조작을 1회 또는 2회 이상 반복함으로써 희토류 자석을 절단할 수 있다.
고속으로 회전하는 절단 지석 블레이드의 주위에는 공기의 흐름이 발생한다. 이 흐름은 특히 절단 지석 블레이드의 외주연부(지석 외주날)를 둘러싸도록 존재하기 때문에, 절단 지석 블레이드의 지석 외주날에 연삭액을 직접 분사하면, 연삭액은 이 공기의 흐름에 접하여 연삭액이 비산하고, 공기층에 의해 연삭액의 접촉이 방해되어 효율적인 공급이 불가능해진다. 이에 대하여, 절단 지석 블레이드의 외주부를 자석 고정 지그의 가이드 공극에 삽입하면, 자석 고정 지그 본체(즉, 홈을 둘러싸는 부분)에 의해서 공기의 흐름이 차단되어, 가이드 공극에 유입된 연삭액이 공기층에 의해 방해되지 않고, 절단 지석 블레이드의 외주부에 접촉하게 된다.
각각의 절단 지석 블레이드의 외주부와 접촉한 연삭액은, 회전하는 각각의 절단 지석 블레이드의 표면(외주면 및 표리면의 외주부)에 동반되고, 절단 지석 블레이드 회전의 원심력에 의해서 각각의 절단 지석 블레이드의 지석 외주날측으로 이동한다. 그리고, 지석 외주날측으로 이동한 연삭액은, 절단 지석 블레이드의 회전과 함께 희토류 자석의 각각의 절단 가공점으로 이동하고, 연삭액이 절단 가공점에 효율적으로 또한 확실하게 공급되며, 그 결과 연삭액의 공급량을 감소시킬 수 있다. 또한, 가공부를 효과적으로 냉각하는 것도 가능하다.
또한, 도 14에 도시된 바와 같이 베이스부 (10) 상에서 제1 유지부 (11)과 제2 유지부 (12)로 협지되어 고정된 희토류 자석 m에 대한, 절삭시 멀티 절단 지석 블레이드 (5)의 수평 방향의 이동 및 회전의 방향은, 도 14(A)에 도시된 바와 같이 어느 한 방향일 수도 있고, 특별히 한정되지 않지만 도 14(B)에 도시된 바와 같이 희토류 자석이 분리되는 최종회의 절삭 조작에서는, 선단부가 희토류 자석의 보다 높은 위치와 접하는 갈고리상부를 가지는 하나의 유지부측으로부터 절삭하고, 이 유지부로부터 이격하는 다른 유지부측을 마지막으로 절삭하는 것이 특히 바람직하다.
희토류 자석을 절삭할 때 마지막으로 절단되는 부분은, 이 부분을 절삭하기 직전에 희토류 자석이 깨어져 분리하기 쉽고 돌출 부분이 발생하기 쉽지만, 이 돌출 부분이 회전하면서 진행하는 절단날에 닿으면, 절단날이 자석편에 절단날의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전하는 힘을 제공한다. 이러한 힘에 대해서는, 그 회전을 규제하는 유지부의 갈고리상부의 2개소의 접촉점의 거리를 길게 하고, 마지막으로 절단되는 부분으로부터 먼 측의 접촉점을, 돌출 부분이 발생하기 쉬운 마지막으로 절단되는 부분으로부터 분리하면 양 접촉점의 거리가 길어져, 상기 회전에 대하여 보다 효율적으로 희토류 자석을 유지할 수 있다. 그리고, 도 14(B)에 도시된 바와 같이 희토류 자석 m이 분리되는 최종회의 절삭 조작에서, 선단부가 희토류 자석 m의 보다 높은 위치와 접하는 갈고리상부를 가지는 제2 유지부 (12)측으로부터 절삭하고, 제2 유지부 (12)로부터 이격하는 제1 유지부 (11)측을 마지막으로 절삭하면, 마지막으로 절단되는 부분, 즉 회전의 힘이 작용하는 점에 가까운 측의 갈고리상부의 접촉점이, 역방향으로 절삭하는 경우와 비교하여 보다 가까워지기 때문에, 회전을 보다 효과적으로 규제할 수 있다.
또한, 한쪽 선단부를 가지는 갈고리상부를, 다른쪽 선단부를 가지는 갈고리상부보다 탄성 변형에 의해서 보다 후퇴하는 형상 및/또는 치수로 형성하고, 도 14(B)에 도시된 바와 같이 멀티 절단 지석 블레이드를 멀티 절단 지석 블레이드의 상기 한쪽 선단부를 가지는 갈고리상부측이 하측으로 이동하는 회전 방향으로 회전시켜 절삭하면, 상술한 자석편의 회전을 탄성 변형하기 어려운 다른쪽 선단부를 가지는 갈고리상부에서 확실하게 규제할 수 있기 때문에 특히 바람직하다.
또한, 희토류 자석의 멀티 절단 가공에서는 절단 지석 블레이드에 연삭액을 공급하여 절단이 행해지지만, 본 발명에서는 일단측에 연삭액의 도입구가 형성되고, 타단측에 상기 각각의 절단 지석 블레이드에 대응하는 복수의 블레이드 삽입용슬릿이 형성되며, 상기 각각의 슬릿에 각각의 절단 지석 블레이드의 외주부를 삽입 가능하게 구성된 연삭액 공급 노즐을 이용하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 도 9, 10에 도시된 바와 같이, 연삭액 공급 노즐 (6)은 중공의 연삭액 공급 노즐 본체 (6a)와, 연삭액의 도입 유로 (6b)로 구성되고, 연삭액의 도입 유로 (6b)는 일단이 개구하여 연삭액의 도입구 (62)를 이루고, 타단은 연삭액 공급 노즐 본체 (6a)의 일단측의 측면에 부착되어, 연삭액 공급 노즐 본체 (6a)의 중공부(액체 챔버) (63)과 연통하고 있다. 한편, 연삭액 공급 노즐 본체 (6a)는, 타단측에 절단 지석 블레이드의 수에 따라 이것에 대응하는 수(통상은, 멀티 절단 지석 블레이드의 절단 지석 블레이드의 수와 동일한 수로 복수개이고, 그의 수는 한정되지 않지만, 통상은 2 내지 100임)의 슬릿 (61)이 형성되어 있다. 또한, 슬릿으로부터 분출되는 연삭액의 양을 조정하기 위해, 노즐 사용시에 블레이드가 삽입되지 않은 슬릿이 남도록, 슬릿의 수가 블레이드의 수보다 많아지도록 할 수도 있다.
이 연삭액 공급 노즐 (6)의 각각의 슬릿 (61)에는, 후술하는 바와 같이 각각의 절단 지석 블레이드의 외주부가 삽입된다. 따라서, 슬릿 (61)의 간격은 상술한 멀티 절단 지석 블레이드 개개의 절단 지석 블레이드의 간격에 대응하도록 설정되고, 직선상으로 서로 평행하게 형성된다.
여기서, 슬릿에 삽입되는 절단 지석 블레이드의 외주부는, 절단 지석 블레이드와 접촉한 연삭액을, 절단 지석 블레이드의 표면(외주부)에 동반시켜 연삭액을 희토류 자석의 각각의 절단 가공점에 공급하게 된다. 이 때문에, 슬릿의 폭은 절단 지석 블레이드의 폭(즉, 지석 외주날의 폭)보다 넓게 형성할 필요가 있다. 슬릿의 폭이 너무 넓으면, 연삭액이 효과적으로 절단 지석 블레이드측에 공급할 수 없으며, 슬릿으로부터 유하하는 양이 많아질 뿐이기 때문에, 연삭액 공급 노즐의 슬릿의 폭은 절단 지석 블레이드의 지석 외주날의 폭 W에 대하여 W mm을 초과하여, 바람직하게는 (W+0.1) mm 이상이고, (W+6) mm 이하인 것이 바람직하다.
연삭액 공급 노즐의 슬릿 형성부 (61a)의 두께는, 두께가 얇은 경우, 강도가 약하고 슬릿이 절단날 등과의 접촉에 의해 쉽게 변형되어, 안정된 연삭액을 공급할 수 없을 우려가 있고, 지나치게 두꺼우면 연삭액 공급 노즐 내부의 유로를 확보할 수 없는 경우나, 절단 지석 블레이드의 외주부를 삽입하여도 절단 지석 블레이드의 외주부가 연삭액 공급 노즐의 내부에서 연삭액과 충분히 접촉한 상태로 할 수 없는 경우가 발생할 우려가 있다. 이 때문에, 연삭액 공급 노즐 재질에 따라서도 다르지만, 플라스틱 소재이면 0.5 내지 10 mm, 금속 소재이면 0.1 내지 5 mm인 것이 바람직하다.
한편, 슬릿의 길이는 절단 지석 블레이드의 외주부를 삽입했을 때, 절단 지석 블레이드의 외주부가 연삭액 공급 노즐의 내부에서 연삭액과 충분히 접촉한 상태로 할 수 있는 길이로 형성되고, 통상 절단 지석 블레이드의 대판의 외경의 2 내지 30 ％ 정도의 길이가 바람직하다. 또한, 슬릿은 절단 지석 블레이드의 외주부를 삽입한 상태에서 슬릿이 절단 지석 블레이드와 접촉하지 않을 정도로 거의 막히도록 하는 것이 바람직하지만, 연삭액의 일부를 절단 지석 블레이드나 절단하는 희토류 자석이나 자석 고정 지그에 직접 분사하기 위해서, 절단 지석 블레이드의 외주부를 삽입한 상태에서 슬릿의 길이 방향 기단부에 절단 지석 블레이드로 막히지 않은 부분을 남기도록 할 수도 있다.
연삭액 공급 노즐을 이용하여 희토류 자석을 절단하는 경우, 도 11, 12에 도시된 바와 같이, 멀티 절단 지석 블레이드 (5)의 각각의 절단 지석 블레이드 (51)의 외주부를 연삭액 공급 노즐 (6)의 각각의 슬릿 (61)에 삽입한 상태에서, 연삭액 공급 노즐에 도입구 (62)로부터 연삭액을 도입하여 각각의 슬릿 (61)로부터 연삭액을 분출시키면서, 절단 지석 블레이드 (51)을 회전시키고, 절단 지석 블레이드 (51)의 지석 외주날 (51a)에 의해 희토류 자석 m을 절삭할 수 있다. 연삭액 공급 노즐은 절단 지석 블레이드를 통해 희토류 자석과 대향하여 배치할 수도 있고, 또한 희토류 자석의 상측에 연삭액 공급 노즐에 배치했을 때, 절단 지석 블레이드가 연삭액 공급 노즐의 슬릿을 상측으로부터 하측으로 통과하는 위치에 배치하여도, 하측으로부터 상측에 통과하는 위치에 배치할 수도 있다. 또한, 도 11, 12에서, 멀티 절단 지석 블레이드 (5)의 각 부의 구성은, 도 2와 동일한 참조 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
이와 같이 멀티 절단 지석 블레이드와 연삭액 공급 노즐과 희토류 자석을 배치하고, 멀티 절단 지석 블레이드 및 연삭액 공급 노즐과, 희토류 자석과의 어느 하나 또는 둘 다를, 멀티 절단 지석 블레이드를 회전시키면서 그의 지립부를 희토류 자석에 접촉시켜 상대적으로 이동시킴으로써(희토류 자석의 길이 방향, 희토류 자석의 두께 방향 또는 이들 양 방향으로 이동시킴), 희토류 자석을 절삭할 수 있다. 이와 같이 하여 희토류 자석을 절단하면, 슬릿에 의해 각각의 절단 지석 블레이드의 회전축 방향의 흔들림이 규제되어 정밀한 절단 가공이 가능해진다.
절단 지석 블레이드의 외주부를 연삭액 공급 노즐의 슬릿에 삽입한 상태에서, 연삭액 공급 노즐의 내부에서 연삭액과 접촉시키도록 하면, 연삭액 공급 노즐 본체(즉, 슬릿을 둘러싸는 부분)에 의해서 공기의 흐름이 차단되어, 연삭액이 공기층에 의해 방해되지 않고 절단 지석 블레이드의 외주부에 접촉하게 된다. 그리고, 상술한 연삭액 공급 노즐과 자석 고정 지그를 둘 다 이용하면, 이들의 상승 작용에 의해 특히 효과적이고 확실하게 연삭액을 절삭 가공점에 공급할 수 있다.
상술한 연삭액 공급 노즐을 이용하는 경우, 연삭액 공급 노즐의 슬릿과 자석 고정 지그의 가이드 공극을 연통시켜 이용하는 것이 바람직하지만, 연삭액 공급 노즐의 슬릿과 자석 고정 지그의 가이드 공극 사이는 그다지 떨어져 있지 않은 것이 절단 지석 블레이드의 표면에의 동반에 의한 연삭액의 공급에 유리한 반면, 지나치게 가까우면 멀티 절단 지석 블레이드, 희토류 자석의 이동이나, 연삭액의 분사, 배출 등의 장벽이 되는 경우가 있기 때문에, 연삭액 공급 노즐의 슬릿과 자석 고정 지그의 가이드 공극과의 거리는, 절단 종료시에 연삭액 공급 노즐과 자석 고정 지그의 상단 또는 절단되는 희토류 자석의 상단과의 거리가 1 내지 50 mm가 되도록(예를 들면, 절단 종료시에 연삭액 공급 노즐이 자석 고정 지그의 상면보다 1 내지 50 mm 높게 위치하도록) 하는 것이 바람직하다.
본 발명은 희토류 자석을 바람직한 절단의 대상으로 하고, 이 피절단물인 희토류 자석(희토류 소결 자석)은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 일례를 들면, 특히 R-Fe-B계(R은 Y를 포함하는 희토류 원소 중 적어도 1종, 이하 동일함)의 희토류 자석(희토류 소결 자석)의 절단에 바람직하게 적용할 수 있다.
R-Fe-B계 희토류 소결 자석으로는, 질량 백분율로 5 내지 40 ％의 R, 50 내지 90 ％의 Fe, 0.2 내지 8 ％의 B를 함유하는 것, 추가로 자기 특성이나 내식성을 개선하기 위해서, 필요에 따라서 C, Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Zr, Nb, Mo, Ag, Sn, Hf, Ta, W 등의 첨가 원소 중 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 이들 첨가 원소의 첨가량은, Co의 경우는 30 질량％ 이하, 그 밖의 원소의 경우는 8 질량％ 이하가 통상이다. 첨가 원소를 그 이상 가하면 반대로 자기 특성을 열화시켜 버린다.
R-Fe-B계 희토류 소결 자석은, 예를 들면 원료 금속을 칭량하고 용해, 주조하고 얻어진 합금을 평균 입경 1 내지 20 ㎛까지 미분쇄하여 R-Fe-B계 희토류 영구 자석 분말을 얻은 후, 자장 중에서 성형하고, 이어서 1,000 내지 1,200 ℃에서 0.5 내지 5 시간 동안 소결하고, 추가로 400 내지 1,000 ℃에서 열 처리하여 제조하는 것이 가능하다.
또한, 피절단물인 희토류 자석의 크기는 특별히 한정되지 않지만, 바람직한 크기는 길이(절단 가로 방향)가 10 내지 100 mm, 폭(절단면과 직교하는 방향)이 10 내지 100 mm, 높이(절단 세로 방향)가 5 내지 50 mm이다.
<실시예>
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 하기의 예로 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
초경 합금(WC-90 질량％/Co-10 질량％의 조성) 제조의 120 mmφ×40 mmφ×0.35 mmt의 도우넛 원판상 대판의 외주연부에 레진 본드법에 의해 다이아몬드 지립을 고착(평균 입경 150 ㎛의 인공 다이아몬드를 부피 함유율로 25 ％ 함유시킴)시켜 이를 지석부(지석 외주날)로 하고, 외주 절단날(절단 지석 블레이드)을 제작하였다. 지석부의 대판으로부터의 돌출은 한 쪽 0.05 mm, 즉 지석부의 폭(대판의 두께 방향의 폭)은 0.45 mm로 하였다.
이 외주 절단날을 이용하여, Nd-Fe-B계 희토류 소결 자석을 피절단물로서 절단 시험을 행하였다. 절단 시험은 다음과 같은 조건으로 행하였다. 외주 절단날을, 스페이서를 끼워 2.1 mm 간격으로 39매 조합하여 멀티 절단 지석 블레이드로 하였다. 스페이서는 80 mmφ×40 mmφ×2.1 mmt의 것을 이용하였다. 이는 절단 후의 희토류 자석의 두께를 2.0 mmt로 하는 설정이다.
또한, 피절단물인 Nd-Fe-B계 희토류 소결 자석은 길이 100 mm×폭 30 mm×높이 17 mm에 수직양두 연마기를 이용하여 ±0.05 mm의 정밀도로 가공한 것을 이용하였다. 이 희토류 소결 자석을 외주 절단날로 절단하고, 한번에 2.0 mm 두께의 제품(자석편)을 상기 길이 방향을 따라서 다수개 취하지만, 이 경우 자석 (1) 블록으로부터 양끝의 2매를 제외한 38매를 얻는 38매 시스템이다.
피절단물인 Nd-Fe-B계 희토류 소결 자석은, 도 3에 도시되는 자석 고정 지그를 이용하여 고정하였다. 제1 유지부 및 제2 유지부의 각 부의 길이는 도 15(A)에 도시되는 바와 같이 하고, 영률이 7.30×104 MPa, 내력이 4.12×102 MPa인 알루미늄 합금으로 제작하였다. 이 경우, 제2 유지부의 갈고리상부가 제1 유지부의 갈고리상부보다 탄성 변형하기 쉬운 구조로 되어 있다.
제1 및 제2 유지부로의 가압은, 제1 유지부측을 볼트로 이동하지 않도록 고정하고, 제2 유지부측을 에어 실린더로 가압함으로써, 자석 고정 지그의 양끝측으로부터 가압되도록 하였다. 에어 실린더의 압력을 높이고, 제1 및 제2 유지부의 갈고리상부의 변형량이 합쳐서 0.05 mm가 되도록 하여 희토류 자석을 고정하였다.
절단 조작은 이하와 같이 하였다.
사용하는 연삭액은 30 L/분으로 하였다. 우선, 멀티 절단 지석 블레이드를 제2 유지부 상에서 Nd-Fe-B계 희토류 소결 자석측으로 강하시키고, 각각의 외주 절단날을 그의 외주로부터 2 mm 각각의 가이드 공극에 삽입하고, 멀티 절단 지석 블레이드를 7,000 rpm으로 회전시키고, 연삭액을 연삭액 공급 노즐로부터 공급하면서, 100 mm/분의 속도로 제1 유지부측으로 이동시켜 절삭하고, 추가로 멀티 절단 지석 블레이드의 높이를 변경하지 않고, 상기 한쪽 자석 고정 지그측으로 복귀시켜, Nd-Fe-B계 희토류 소결 자석에 절단 홈(깊이 2 mm)을 형성하였다.
이어서, 제2 유지부 상에서 멀티 절단 지석 블레이드를 Nd-Fe-B계 희토류 소결 자석측에 16 mm 강하시키고, 멀티 절단 지석 블레이드를 7,000 rpm으로 회전시키고, 연삭액을 연삭액 공급 노즐로부터 공급하면서 20 mm/분의 속도로 제1 유지부측으로 이동시켜 절삭하고, 추가로 멀티 절단 지석 블레이드의 높이를 변경하지 않고, 제2 유지부측으로 복귀시켜 자석의 절단을 완료하였다. 또한, 멀티 절단 지석 블레이드는 제2 유지부측이 하측으로 이동하는 회전 방향으로 회전시켜 절삭하였다. 상기한 가공에서 얻어진 가공 후의 자석편의 두께를, 사각형의 네 모서리와 중앙부에서 측정하고, 이들 측정값의 최대값과 최소값의 차를 치수의 변동으로서 평가하였다. 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
[실시예 2]
멀티 절단 지석 블레이드에 대한 자석 고정 지그의 배치를 교체하고, 제1 유지부측으로부터 제2 유지부측으로 이동시켜 연삭하고, 제2 유지부측으로부터 제1 유지부측으로 복귀시키도록 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 절단하여 치수의 변동을 평가하였다. 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
[비교예 1]
카본판에 왁스를 이용하여 접착하는 종래의 방법으로 희토류 자석을 고정하고, 실시예 1과 동일하게 절단하여 치수의 변동을 평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 2]
제1 유지부 및 제2 유지부의 각 부의 길이를, 도 15(B)에 도시되는 바와 같이 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 절단하고, 치수의 변동을 평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다. 이 경우, 제1 유지부 및 제2 유지부의 갈고리상부의 가압 위치의 높이가 동일하다.
Figure pat00001
1: 자석 고정 지그
10: 베이스부
10a: 홈
11: 제1 유지부
111, 121: 갈고리상부
11a, 12a, 61: 슬릿
12: 제2 유지부
121a: 헤드부
121b: 지주부
122: 스토퍼부
2: 선형 가이드 기구
21: 스페이서
5: 멀티 절단 지석 블레이드(멀티 절단날)
51: 절단 지석 블레이드(외주날)
51a: 지석 외주날(지립부)
51b: 대판
52: 회전축(샤프트)
6: 연삭액 공급 노즐
6a: 연삭액 공급 노즐 본체
6b: 도입 유로
61a: 슬릿 형성부
62: 연삭액 도입구
63: 유로(액체 챔버)
a: 회전축
m: 희토류 자석
P101: 성형품
P102: 소결·열 처리품
P103: 가공 처리품(제품)

Claims (4)

  1. 희토류 자석을 절단 가공할 때에 희토류 자석을 고정하기 위한 자석 고정 지그로서,
    희토류 자석이 장착되는 베이스부와,
    베이스부에 장착된 희토류 자석의 절단 가로 방향 일단측에 베이스부와 일체로 또는 분리 가능하게 설치하는 제1 유지부와,
    상기 절단 가로 방향 타단측에 베이스부와 분리 가능하게 설치된 제2 유지부를 구비하고,
    베이스부의 적어도 상단부에 홈이 형성되고, 제1 유지부 및 제2 유지부의 적어도 상부가 빗살상으로 형성됨으로써, 희토류 자석의 절단구가 진입 가능한 가이드 공극이 형성된 자석 고정 지그이며,
    제1 유지부 및 제2 유지부의 상부가 각각 선단부가 내측을 향한 갈고리상으로 형성되어 있고,
    희토류 자석을 베이스부 상에 장착하고, 갈고리상부의 선단부를 희토류 자석의 상부에 접촉시키고, 제1 유지부 및 제2 유지부의 하부를 내측으로 가압함으로써, 각각의 빗살상의 갈고리상부가 희토류 자석을 한쪽 선단부가 다른쪽 선단부보다 희토류 자석의 보다 높은 위치에서 가압하여 베이스부 상에 고정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자석 고정 지그.
  2. 제1항에 기재된 자석 고정 지그를 구비하는 것을 특징으로 하는 희토류 자석 절단 가공 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 절단구가, 박판 원판상 또는 박판 도우넛 원판상의 대판의 외주연부에 지석 외주날을 구비하는 절단 지석 블레이드를 회전축에 그 축방향을 따라서 소정의 간격으로 복수 배열하여 이루어지는 멀티 절단 지석 블레이드인 것을 특징으로 하는 희토류 자석 절단 가공 장치.
  4. 제1항에 기재된 자석 고정 지그, 및 상기 절단구로서 박판 원판상 또는 박판 도우넛 원판상의 대판의 외주연부에 지석 외주날을 구비하는 절단 지석 블레이드를 회전축에 그 축방향을 따라서 소정의 간격으로 복수 배열하여 이루어지는 멀티 절단 지석 블레이드를 이용하고,
    상기 멀티 절단 지석 블레이드 및 희토류 자석을 고정시킨 자석 고정 지그 중 어느 하나 또는 둘 다를 상기 절단 가로 방향으로 상대적으로 이동시키면서, 회전하는 절단 지석 블레이드의 지석 외주날로 희토류 자석을 절삭하는 조작을 1회 또는 2회 이상 반복 실시하여 희토류 자석을 절단하는 방법이며,
    희토류 자석이 분리되는 최종회의 절삭 조작에서, 선단부가 희토류 자석의 보다 높은 위치와 접하는 갈고리상부를 가지는 하나의 유지부측으로부터 절삭하고, 상기 유지부로부터 이격하는 다른 유지부측을 마지막으로 절삭하는 것을 특징으로 하는 절단 가공 방법.
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