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技術 粉末磁場成形用金型装置

出願人 トヨタ車体株式会社
発明者 篠田博田村理
出願日 1995年7月14日 (24年8ヶ月経過) 出願番号 1995-201343
公開日 1997年2月7日 (23年1ヶ月経過) 公開番号 1997-035974
状態 特許登録済
技術分野 粉末冶金 コア、コイル、磁石の製造
主要キーワード 集電ブラシ 直方体磁石 脱磁状態 パンチ台 非磁性体金属 強磁性体金属 クロムメッキ層 移動シリンダ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1997年2月7日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (9)

目的

直方体磁石生産効率を向上できる粉末磁場成形金型装置を提供すること。

構成

粉末磁場成形用金型装置9は、非磁性体から成るダイプレート11と強磁性体から成る下パンチ28と移動上パンチ29とを備える金型と、該金型に磁場を形成するコイル15とを有する装置であって、移動上パンチ29の表面に非磁性体被膜であるハードクロムメッキ層31が形成されている。

概要

背景

従来、ワンボックスカーカーテン、住宅窓用カーテン等を自動的に開閉する装置に、リニアモータが使用されている。このリニアモータは、フレキシブル配線磁石とで構成されるレール内を小型可コイルが自走するシステムであり、シンプルな構造で取付等が容易で便利であるため、広く使用されている。リニアモータの構成を図8に断面図で示す。コの字形の断面形状を有するレールカバー42の左内面電源を供給するためのフレキシブル配線41が固設されている。また、レールカバー42の右内面に着磁したフェライト磁石44が配列固設されている。そして、フレキシブル配線41とフェライト磁石44に挟まれて、2個のコイルで構成された可動コイル43が摺動可能に取り付けられている。

フェライト磁石の着磁ピッチに対応して、同一方向へ推力が発生するようにパターン化されたフレキシブル配線41から、集電ブラシ45を介して可動コイル43へ電流が供給される。ここで、可動コイル43の動く方向は、電流の極性を変えることにより切り替えられる。このようなリニアモータで使用されるフェライト磁石44は、例えば、厚さ4.2mm、横12mm×縦25mmの直方体状の磁石が直列に密接して接着されて形成され、接着後一定間隔で着磁される。ここで、可動コイル43を滑らかに動作させるために、フレキシブル配線41とフェライト磁石44とを、高い精度で取り付ける必要がある。

次に、フェライト磁石44の従来の製造方法について説明する。従来の製造方法には、湿式法乾式法とがある。乾式法は、フェライト粒子に高い圧力を加えて直接固める方法であり、製造が簡便なため、広く使用されている。乾式法では、フェライト粒子を固めるときに強い磁界をかけてフェライト粒子の配向性を高めている。次に、乾式法によるフェライト磁石の従来の粉末磁場成形金型装置を説明する。ダイは、非磁性体から成り、上下一対パンチ強磁性体から成っている。そして、金型の周囲には、パンチの移動方向に強磁界が発生するように、コイルが設置されているため、フェライト粒子がパンチの移動方向に整列し、配向性のよい磁石が得られる。しかし、フェライト磁石は、そのままの状態ではパンチを上下方向に移動させたときに、強磁性体である上下一対のパンチのいずれかに吸着してしまい、フェライト磁石を金型から取り外すのが困難である。それを解決するために、成形後にフェライト磁石に成形時とは逆向きの磁界をかけて脱磁することが行われている。

概要

直方体磁石生産効率を向上できる粉末磁場成形用金型装置を提供すること。

粉末磁場成形用金型装置9は、非磁性体から成るダイプレート11と強磁性体から成る下パンチ28と移動上パンチ29とを備える金型と、該金型に磁場を形成するコイル15とを有する装置であって、移動上パンチ29の表面に非磁性体被膜であるハードクロムメッキ層31が形成されている。

目的

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、直方体磁石の生産効率を向上できる粉末磁場成形用金型装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

非磁性体から成るダイと強磁性体から成る上下一対パンチとを備える金型と、該金型に磁場を形成するコイルとを有する粉末磁場成形金型装置において、前記パンチの一方の表面に非磁性体被膜が形成されていることを特徴とする粉末磁場成形用金型装置。

請求項2

請求項1に記載する装置において、前記非磁性体被膜が形成されているパンチとは別の前記パンチの表面に、凸部または凹部が形成されていることを特徴とする粉末磁場成形用金型装置。

技術分野

0001

本発明は、リニアモータ等に使用される小形磁石製造装置に関し、さらに詳細には、金型から製品である小形磁石を容易に搬出可能な粉末磁場成形金型装置に関するものである。

背景技術

0002

従来、ワンボックスカーカーテン、住宅窓用カーテン等を自動的に開閉する装置に、リニアモータが使用されている。このリニアモータは、フレキシブル配線と磁石とで構成されるレール内を小型可コイルが自走するシステムであり、シンプルな構造で取付等が容易で便利であるため、広く使用されている。リニアモータの構成を図8に断面図で示す。コの字形の断面形状を有するレールカバー42の左内面電源を供給するためのフレキシブル配線41が固設されている。また、レールカバー42の右内面に着磁したフェライト磁石44が配列固設されている。そして、フレキシブル配線41とフェライト磁石44に挟まれて、2個のコイルで構成された可動コイル43が摺動可能に取り付けられている。

0003

フェライト磁石の着磁ピッチに対応して、同一方向へ推力が発生するようにパターン化されたフレキシブル配線41から、集電ブラシ45を介して可動コイル43へ電流が供給される。ここで、可動コイル43の動く方向は、電流の極性を変えることにより切り替えられる。このようなリニアモータで使用されるフェライト磁石44は、例えば、厚さ4.2mm、横12mm×縦25mmの直方体状の磁石が直列に密接して接着されて形成され、接着後一定間隔で着磁される。ここで、可動コイル43を滑らかに動作させるために、フレキシブル配線41とフェライト磁石44とを、高い精度で取り付ける必要がある。

0004

次に、フェライト磁石44の従来の製造方法について説明する。従来の製造方法には、湿式法乾式法とがある。乾式法は、フェライト粒子に高い圧力を加えて直接固める方法であり、製造が簡便なため、広く使用されている。乾式法では、フェライト粒子を固めるときに強い磁界をかけてフェライト粒子の配向性を高めている。次に、乾式法によるフェライト磁石の従来の粉末磁場成形用金型装置を説明する。ダイは、非磁性体から成り、上下一対パンチ強磁性体から成っている。そして、金型の周囲には、パンチの移動方向に強磁界が発生するように、コイルが設置されているため、フェライト粒子がパンチの移動方向に整列し、配向性のよい磁石が得られる。しかし、フェライト磁石は、そのままの状態ではパンチを上下方向に移動させたときに、強磁性体である上下一対のパンチのいずれかに吸着してしまい、フェライト磁石を金型から取り外すのが困難である。それを解決するために、成形後にフェライト磁石に成形時とは逆向きの磁界をかけて脱磁することが行われている。

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、従来の粉末磁場成形用金型装置には次のような問題があった。すなわち、成形する場合は、磁界の強さが一様でなくばらついてもフェライト粒子の方向を整えるだけなので、何等問題はないが、脱磁する場合には、磁界の強さのばらつきにより完全に脱磁を行うことができない問題があった。これは、製品の複数取りを行うため、1つのダイに多数のパンチを配設しているが、場所により磁界の強さが一様でないからである。このため、パンチを上下方向に移動させたときに、フェライト磁石が移動上パンチに吸着する場合もあり、下パンチに吸着する場合もあるため、ロボットで自動的にフェライト磁石を取り出すのに問題があった。

0006

従来は、この問題を解決するために、磁束密度のばらつきを少なくするよう、金型成形でのフェライト磁石の個数取りを減らして、フェライト磁石を金型の中央部に寄せ集めて成形したり、また、重さにより下パンチ側にフェライト磁石が残るように大きな塊で成形してから分割する方法が採られていた。しかし、これらの解決方法では、生産効率がきわめて悪い。

0007

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、直方体磁石の生産効率を向上できる粉末磁場成形用金型装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

上記課題を解決するために本発明の粉末磁場成形用金型装置は、非磁性体から成るダイと一対の強磁性体から成る上下一対のパンチとを備える金型と、該金型に磁場を形成するコイルとを有する装置であって、パンチの一方の表面に非磁性体被膜が形成されていることを特徴とする。また、本発明の粉末磁場成形用金型装置は、上記装置において、前記非磁性体被膜が形成されているパンチとは別の前記パンチの表面に、凸部または凹部が形成されていることを特徴とする。

0009

次に、本発明の粉末磁場成形用金型装置を用いてリニアモータ用直方体磁石を製造する方法を説明する。始めに、フェライト粒子を粉末磁場成形用金型装置の金型に注入する。次に、移動上パンチが下降してフェライト粒子が固体状圧縮成形される。成形が行われている時、コイルにより金型に対して上下方向に強い磁界がかけられている。このとき、ダイは、非磁性体から成り、上下パンチは強磁性体から成っているので、上下パンチ間の磁束密度がその周囲の磁束密度よりも高くなって、移動上パンチの移動方向に強い磁界が発生する。これにより、フェライト粒子がパンチの移動方向に整列し、配向性のよい磁石が得られる。

0010

次に成形した後、コイルに逆向きの電流を流すことにより金型に対して成形時と逆向きの磁界を発生させる。これにより、フェライト磁石は脱磁される。このとき、磁界の磁束密度は一様でなくばらつきが存在するので、フェライト磁石の脱磁された状態も複数のパンチの場所により、ばらつきがある。しかし、移動上パンチの表面に非磁性被膜が形成されているので、フェライト磁石に磁力が残っている場合でも、強磁性体である下パンチへの吸着力が強いため、フェライト磁石は、常に下パンチに吸着された状態で存在する。さらに、下パンチには、凸部または凹部が形成されているので、製品との接触面積が増加し、その凸部または凹部での吸着力により、フェライト磁石は、より強く下パンチに吸着され、常に下パンチに吸着された状態で存在する。そして、フェライト磁石は常に下パンチに吸着された状態にあるので、ロボットにより容易にフェライト磁石を取り出すことができる。

発明を実施するための最良の形態

0011

以下、本発明を具体化した一実施の形態である粉末磁場成形用金型装置を図面を用いて詳細に説明する。図3に粉末磁場成形用金型装置9及びその周辺装置の全体構成を概念図で示す。また、図1に本発明の主要部である金型部分の拡大図を示す。強磁性体からなる下パンチ台28が、金型装置の本体フレーム14に固設されている。そして、非磁性体金属からなるダイであるダイプレート11が、下パンチ台28、及び下パンチ台28に複数個林立された下パンチ32に対して、上下方向に摺動可能に保持されている。ダイプレート11の中心部には、直方体磁石Gを成形するための製品よりも焼結時の収縮代を見込んで若千大き目めの矩形孔11bが、下パンチ32に対応して複数個穿設されている。

0012

図1に示すように、下パンチ32に対して、ダイプレート11に形成された矩形孔11bが嵌合されている。下パンチ32の上面には、下凹型33が形成されている。下パンチ32は、強磁性体金属を材料としている。本実施の形態では、ダイス鋼を用いている。また、下凹型33の表面には、図4に示すように、複数の矩形孔11bのいずれで成形されたかを識別するために、番号印凸部34が形成されている。図4では、「3」が凸部として形成されている。

0013

ダイプレート11は、移動シリンダ16により上下に摺動される。ダイプレート11の上部には、上下方向に移動可能な移動上パンチ29が付設されている。移動上パンチ29は、強磁性体金属を材料としている。本実施の形態では、ダイス鋼を用いている。移動上パンチ29の下面には、上凹型30が形成されている。上凹型30の表面には、非磁性体であるハードクロムメッキ層31が形成されている。本実施の形態では、ハードクロムメッキ層31の厚みを0.5mmとしている。移動上パンチ29の上部には、移動上パンチ29を上下方向に移動させるための上部シリンダ13が付設されている。

0014

ダイプレート11及び移動上パンチ29の周囲には、リニアモータ用の直方体磁石Gを成形するときに、フェライト粒子に磁界を与えて配向性を高め、成形後に脱磁を行うためのコイル15が配設されている。ダイプレート11の右側には、成形された直方体磁石Gを取り出すための取り出し装置23が配設されている。取り出し装置23は、ベルトコンベア24、直方体磁石Gを吸引する真空パッド25、真空パッド25をダイプレート11の上部まで移動させるための取り出しシリンダ27、真空パッド25に真空を与える真空ポンプ26より構成されている。

0015

次に、上記構成を有する粉末磁場成形用金型装置9を用いてリニアモータ用直方体磁石Gを製造する方法について図5から図7により説明する。図5(a)に示すように、下パンチ32に対してダイプレート11が上の位置にあり、下パンチ32とダイプレート11とで形成する凹部が形成されている。その凹部に図5(b)に示すように、図示しない粉体供給装置よりフェライト粒子粉体Fが注入される。次に、図5(c)に示すように、上部シリンダ13が駆動して、移動上パンチ29がダイプレート11に進入してフェライト粒子粉体Fを押し付ける。これにより、直方体磁石Gが成形される。このとき、コイル15によりフェライト粒子粉体Fに図6(d)に示すように下方向に強い磁界Mが与えられ、フェライト粒子が一定の方向に配向されるため、直方体磁石Gの配向性を高くすることができる。

0016

さらに、図6(e)に示すように、移動上パンチ29を下方向に移動させてフェライト粒子粉体Fを加圧する。次に、図6(f)に示すように、ダイプレート11を移動上パンチ29と共に下方向に移動させて、フェライト粒子粉体Fを加圧する。ここで、ダイプレート11を移動上パンチ29と共に移動させているのは、ダイプレート11を移動させることにより、フェライト粒子粉体Fの密度が均一化できるからである。次に、移動上パンチ29及びダイプレート11を移動して直方体磁石Gを取り出す前に、図7(g)に示すように、コイル15に成形時とは逆方向の電流を流して、直方体磁石Gに逆方向の磁界Nを与えて脱磁を行っている。

0017

次に、図7(h)に示すように、ダイプレート11を下方向に直方体磁石Gの下面まで移動させる。そして、図7(i)に示すように、移動上パンチ29を上方向に移動させる。このとき、複数ある矩形孔11bのうち金型の中心部では磁束密度が高く、周辺部では磁束密度が低いため場所により直方体磁石Gの脱磁状態が異なってしまう。しかし、本実施の形態では、上凹型30の表面に非磁性体であるハードクロムメッキ層31が形成されているので、直方体磁石Gが磁力を有している場合でも、ハードクロムメッキ層31のない下パンチ32に強く吸着されるため、移動上パンチ29及び下パンチ32を移動させたときに、直方体磁石Gは、常に下凹型33に密着した状態で存在する。

0018

図2にハードクロムメッキ層31の効果をデータで示す。横軸がハードクロムメッキ層31等の非磁性体被膜の厚み(mm)であり、縦軸が直方体磁石Gと下パンチ32との吸着力を示している。膜厚みがゼロの時の吸着力を100とすると、膜厚みが0.1mmで14となり、0.3mmで8となり、0.5mmで6となっている。本実施の形態では、ハードクロムメッキ層31の厚みを0.5mmとしているので、下パンチ32と直方体磁石Gとの吸引力を100としたときに、移動上パンチ29と直方体磁石Gとの吸着力は6となるため、直方体磁石Gは、移動上パンチ29より下パンチ32に強く吸着されている。さらに、本実施の形態では、下パンチ32の下凹型33に番号印凸部34が形成されているので、番号印凸部34の凹凸分だけ接触面積が大きくなるため、直方体磁石Gがより強く下パンチ32と吸着する。従って、移動上パンチ29及び下パンチ32を移動させたときに、直方体磁石Gは、常に下凹型33に密着した状態で存在することとなる。

0019

次に、上部シリンダ13により移動上パンチ29が上方向に移動される。そして、成形された直方体磁石Gは常に下パンチ32の所定の位置に存在するので、真空パッド25により容易にコンベア24上に搬送される。直方体磁石Gは、その後焼結炉で焼結されて、リニアモータ用直方体磁石Gとして使用される。すなわち、焼結された状態で所定の外形寸法が正確に出来上がっているので、そのままリニアモータ用のフェライト磁石44として、直列に密接して接着されて形成され、接着後一定間隔で着磁される。

0020

以上詳細に説明したように、本実施の形態の粉末磁場成形用金型装置9は、非磁性体から成るダイプレート11と強磁性体から成る移動上パンチ29、下パンチ32とを備える金型と、該金型に磁場を形成するコイル15とを有する装置であって、移動上パンチ29の上凹型30の表面に非磁性被膜であるハードクロムメッキ層31が形成されているので、脱磁が不均一で直方体磁石Gに磁力が残留していても、移動上パンチ29と下パンチ32とを移動させたときに、直方体磁石Gと下パンチ32との吸着力が、直方体磁石Gと移動上パンチ29の吸着力より10数倍強いため、直方体磁石Gを常に下パンチ32に吸着させた状態で存在させることができる。

0021

さらに、本実施の形態の粉末磁場成形用金型装置9は、非磁性体被膜であるハードクロムメッキ層31が形成されている移動上パンチ29と対向するパンチである下パンチ32の表面に、凸部が形成されているので、直方体磁石Gと下パンチ32との接触面積を増加させることができ、直方体磁石Gと下パンチ32との吸着力をさらに強くすることができる。

0022

本発明の実施の形態は、上記実施の形態に限ることなく、色々な応用が可能である。すなわち、本実施の形態では、ダイプレート11がフローティングするタイプの成形装置について説明したが、ダイプレート11が固定タイプであっても同様である。本実施の形態では、非磁性体被膜としてハードクロムメッキ層31を使用しているが、セラミック層を使用しても良い。また、本実施の形態では、ハードクロムメッキ層31の厚みとして0.5mmを使用しているが、図4に示すように、非磁性体被膜の厚みは、0.1mm以上あれば良い。

発明の効果

0023

以上説明したことから明かなように、本発明の粉末磁場成形用金型装置は、非磁性体から成るダイと強磁性体から成る移動上パンチ、下パンチとを備える金型と、該金型に磁場を形成するコイルとを有する装置であって、移動上パンチの表面に非磁性被膜が形成されているので、脱磁が不均一で直方体磁石Gに磁力が残留していても、移動上パンチと下パンチとを移動させたときに、直方体磁石Gと下パンチとの吸着力が、直方体磁石Gと移動上パンチの吸着力より10数倍強いため、直方体磁石Gを常に下パンチに吸着させた状態で存在させることができる。

図面の簡単な説明

0024

図1本発明の粉末磁場成形用金型装置9の金型部分の拡大図である。
図2本発明の効果を示すデータ図である。
図3粉末磁場成形用金型装置9及び周辺装置の構成を示す概念図である。
図4番号印凸部34の形状を示す拡大図である。
図5粉末磁場成形用金型装置による第一製造工程を示す図面である。
図6粉末磁場成形用金型装置による第二製造工程を示す図面である。
図7粉末磁場成形用金型装置による第三製造工程を示す図面である。
図8リニアモータで使用される直方体磁石Gを示す断面図である。

--

0025

9 末磁場成形用金型装置
11ダイプレート
11b矩形孔
28 下パンチ
29 移動上パンチ
30 上凹型
31ハードクロムメッキ層
32 下パンチ
33 下凹型
34 番号印凸部

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