JP2017177253A - 焼結体の形状加工方法および加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも高い加工精度が得られ、かつ、量産性を低下させることのない、形状加工方法を提供する。【解決手段】焼結体の形状加工方法は、凸状の第１主面ＳＯ、第１主面の反対側の第２主面ＳＩ、および幅Ｗを規定する２つの第１側面ＳＬ１を有する焼結体を用意する工程ａと、焼結体の長さ方向が搬送方向に平行で、第１主面ＳＯまたは第２主面ＳＩが上になるように焼結体を治具２０に固定する工程ｂと、焼結体の幅Ｗを測定し、幅方向の中心位置を求める工程ｃと、中心位置が研削ホイール６０の中心と一致するように研削ホイール６０の位置を補正する工程ｄと、焼結体を搬送方向に搬送しながら、研削ホイール６０によって焼結体を研削することによって、第１主面ＳＯを凸状曲面に加工する、または、第２主面ＳＩを凹状曲面または平坦な面に加工する工程ｅとを包含する。【選択図】図１

Description

本発明は、焼結体の形状加工方法および加工装置に関し、特に、希土類焼結磁石の形状加工に好適に用いられる形状加工方法および加工装置に関する。

永久磁石（以下、単に「磁石」という。）は、種々の形状の磁石として用いられる。希土類磁石は、優れた磁気特性を有しており、広く利用されている。その中でも、ネオジム磁石として知られているＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅを必ず含む遷移金属元素）は、優れた磁気特性と比較的材料費が安価なことから広く利用されている。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁石は、以下の方法で製造される。なお、本明細書において、着磁していない状態のものも磁石という。

所望の組成を有するＲ−Ｔ−Ｂ系合金の粉末を用意する。合金粉末をプレス成形によって、所望の形状の成形体を得る。成形体を焼結することによって焼結体を得る。必要に応じて、焼結体は、いわゆる時効処理などの熱処理を受ける。熱処理の前または後に、機械加工を受けて、所望の大きさおよび形状の磁石となる。その後、磁石は機械加工で発生し磁石表面に付着した研削加工粉や研削液（冷却液）を除去するために洗浄される。その後、耐食性向上等の目的で種々の表面処理が施される場合もある。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造効率や材料の歩留りを向上させるために、最終的な磁石の形状（「ネットシェイプ」ということがある。）に近い形状を有する成形体を作製する試みがなされている。例えば、特許文献１には、かまぼこ状および瓦状（弓形またはＣ形ともいう。）の希土類焼結磁石の製造方法が開示されている。また、特許文献２には、磁石を所望の形状（例えば瓦状）に効率よく加工する方法が開示されている。特許文献２に記載の方法によると、磁石は搬送路に沿って一方向に搬送されながら一対の研削手段によって、互いに反対側の面が研削加工を受ける。

特開２００６−２７８９１９号公報 特開平１１−３４７９００号公報

近年、モータ等の高性能化に伴い、磁石の形状および寸法の精度に対する要求は厳しくなっている。特許文献２に記載の方法の様に、磁石を搬送しながら研削を行うと、量産性には優れるものの、高い寸法精度を得ることができない。具体的には、磁石を搬送路に沿って搬送するために、搬送方向に直交する方向における磁石の位置を規制する側壁に対して、±２５μｍ程度のクリアランスが必要であり、これが寸法精度を低下させる。

ここでは、焼結磁石の形状加工について説明したが、これに限られず、フェライトなどのセラミック焼結体の形状加工についても同様の問題がある。

本発明の目的は、従来よりも高い加工精度が得られ、かつ、量産性を低下させることのない、形状加工方法およびその方法に好適に用いられる加工装置を提供することにある。

本発明の実施形態による焼結体の形状加工方法は、凸状の第１主面、前記第１主面の反対側の第２主面、および幅Ｗを規定する２つの第１側面を有する焼結体を用意する工程ａと、前記焼結体の長さ方向が搬送方向に平行で、前記第１主面または前記第２主面が上になるように前記焼結体を治具に固定する工程ｂと、前記焼結体の幅Ｗを測定し、幅方向の中心位置を求める工程ｃと、前記中心位置が研削ホイールの中心と一致するように前記研削ホイールの位置を補正する工程ｄと、前記焼結体を前記搬送方向に搬送しながら、前記研削ホイールによって前記焼結体を研削することによって、前記第１主面を凸状曲面に加工する、または、前記第２主面を凹状曲面または平坦な面に加工する工程ｅとを包含する。

ある実施形態において、前記焼結体の形状加工方法は、前記工程ｅの期間中に前記研削ホイールを上昇させる工程ｆをさらに包含する。

ある実施形態において、前記工程ａは、前記焼結体の前記第１主面を部分的に研削することによって形成される第１基準面および前記第２主面を少なくとも部分的に研削することによって形成される少なくとも１つの第２基準面の内の少なくともいずれか一方を形成する工程ｓａ1をさらに包含する。

ある実施形態において、前記工程ａは、前記焼結体を研削することによって前記焼結体の幅を規定する互いに平行な２つの前記第１側面を形成する工程ｓａ２をさらに包含する。

ある実施形態において、前記工程ａは、前記焼結体を研削することによって前記焼結体の長さを規定する互いに平行な２つの第２側面を形成する工程ｓａ３をさらに包含する。

本発明の実施形態による加工装置は、上記のいずれかの焼結体の形状加工方法に用いられる加工装置であって、ｘｙｚ直交座標系において、前記焼結体をｙ軸方向に搬送する搬送装置と、前記搬送装置に配置された前記焼結体の幅を測定し、前記焼結体の幅方向の中心位置を求める幅測定装置と、ｘ軸方向に平行な回転軸を有するモータと、前記回転軸に固定された研削ホイールであってディスクの外周面が半径方向に対して凹状曲面または凸状曲面である研削ホイールと、前記研削ホイールをｘ軸方向に移動させる第１機構部材と、前記焼結体の幅方向の前記中心位置に前記研削ホイールの中心位置が一致するように前記研削ホイールをｘ軸方向に移動させるように第１機構部材を制御する制御装置とを有する。

ある実施形態において、前記加工装置は、前記研削ホイールをｚ軸方向に移動させる第２機構部材をさらに有し、前記制御装置は前記第２機構部材を制御する。

本発明の実施形態によると、従来よりも高い加工精度が得られ、かつ、量産性を低下させることのない、形状加工方法およびその方法に好適に用いられる加工装置が提供される。

本発明の実施形態による焼結体の形状加工方法に好適に用いられる加工装置１００を模式的に示す図である。 治具２０で焼結磁石１０ａを固定する様子を模式的に示す図であり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は斜視図である。 （ａ）は、焼結磁石１０ａに第１基準面および第２基準面を形成する工程を説明するための模式図であり、（ｂ）は、焼結磁石１０ａの幅を規定する第１側面を形成する工程を説明するための模式図であり、（ｃ）は、焼結磁石１０ａの長さを規定する第２側面を形成する工程を説明するための模式図である。 （ａ）は、焼結磁石１０ｂに第１基準面および第２基準面を形成する工程を説明するための模式図であり、（ｂ）は、焼結磁石１０ｂの幅を規定する第１側面を形成する工程を説明するための模式図であり、（ｃ）は、焼結磁石１０ｂの長さを規定する第２側面を形成する工程を説明するための模式図である。 （ａ）は、治具２０で焼結磁石１０ｂを第２主面ＳＩを上に向けて固定する様子を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、治具２０で焼結磁石１０ｂを第１主面ＳＯを上に向けて固定する様子を模式的に示す断面図である。 （ａ）は、治具２０で焼結磁石１０ｂを第１主面ＳＯを上に向けて固定する様子を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、治具２０ａで焼結磁石１０ｂを第２主面ＳＩを上に向けて固定する様子を模式的に示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態による形状加工方法が好適に用いられるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１０ａおよび１０ｂを模式的に示す斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態による焼結体の形状加工方法およびその方法に好適に用いられる加工装置を説明する。以下では、焼結体としてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を用いる例を説明する。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、希土類焼結磁石の中でも加工抵抗が高いので、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を加工できれば、他の希土類磁石、フェライト磁石、その他のセラミック焼結体を加工することができる。

本発明の実施形態による焼結体の形状加工方法は、例えば、図７（ａ）および（ｂ）に示すＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１０ａおよび１０ｂの形状加工に好適に用いられる。

図７（ａ）に示す焼結磁石１０ａは、かまぼこ状の外形を有しており、凸状曲面（第１主面）ＳＯ（外側Ｒ面）と、平坦な（第２主面）ＳＩと、幅方向に平行な２つの側面ＳＷ１と、長さ方向Ｌ１に平行な２つの第１側面ＳＬ１とを有している。第１主面ＳＯと第２主面ＳＩは互いに対向している。２つの第２側面ＳＷ１は、長さＬ１を規定し、２つの第１側面ＳＬ１は幅（最大幅）Ｗ１を規定している。

図７（ｂ）に示す焼結磁石１０ｂは、瓦形の外形を有しており、凸状曲面（第１主面）ＳＯ（外側Ｒ面）と、凹状曲面（第２主面）ＳＩ（内側Ｒ面）と、幅方向に平行な２つの側面ＳＷ１と、長さ方向Ｌ２に平行な２つの第１側面ＳＬ１とを有している。第１主面ＳＯと第２主面ＳＩは互いに対向し、幅方向に湾曲している。２つの第２側面ＳＷ１は、長さＬ２を規定し、２つの第１側面ＳＬ１は幅Ｗ２を規定している。

焼結磁石１０ａおよび１０ｂの厚さＴ１およびＴ２は、例えば２ｍｍ〜５ｍｍ、幅Ｗ１およびＷ２は５ｍｍ〜２０ｍｍ、長さＬ１およびＬ２は２０ｍｍ〜７０ｍｍである。焼結磁石１０ａおよび１０ｂは、ネットシェイプに近い形状を有する成形体を焼結することによって得られた焼結磁石を研削することによって得られる。研削等の機械加工を受けていない焼結磁石は、成形体の密度分布などの影響で、外形がひずんでいることがある。もちろん焼結磁石１０ａおよび１０ｂは大型ブロックを板状に切断した磁石でもよい。焼結磁石１０ａおよび１０ｂは、例えばモータに用いられる磁石であり、モータの高性能化に伴い、磁石の形状および寸法の精度に対する要求は厳しくなっている。

このように比較的小型で長い焼結磁石を特許文献２のように搬送しながら研削すると、上述のように、磁石を搬送路に沿って搬送するために、搬送方向に直交する方向における磁石の位置を規制する側壁に対して、±２５μｍ程度のクリアランスが必要であり、これが寸法精度を低下させる。さらに、幅方向だけでなく、焼結磁石が上下に動き寸法精度が低下する、あるいは欠けが発生する場合もあった。これは、焼結磁石が長いと、研削ホイールと接触し始める先頭部分が下に押され、焼結磁石の最後尾の部分が浮き上がるからである。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、加工抵抗が高いので、この現象が顕著に起こる。また、この現象は、搬送速度が大きいほど顕著になるので、搬送速度にも限界があった。

このように、従来の形状加工方法で得られた焼結磁石は加工精度が低いため、高い寸法精度が要求される場合には、全数を検査し、所定の寸法精度を満足する焼結磁石を選別することによって対応していた。したがって、最終的なスループットは低く、歩留まりも低いという問題があった。

本発明の実施形態によると、上記の問題を解決し、従来の方法よりも高い加工精度が得られ、全数検査を省略することが可能な形状加工方法およびその方法に好適に用いられる加工装置が提供される。

本発明の実施形態による焼結体の形状加工方法は、以下の工程ａ〜工程ｅを含む。

工程ａ：凸状の第１主面ＳＯ、第１主面ＳＯの反対側の第２主面ＳＩ、および幅Ｗを規定する２つの第１側面ＳＬ１を有する焼結体を用意する。

工程ｂ：焼結体の長さ方向が搬送方向に平行で、第１主面ＳＯまたは第２主面ＳＩが上になるように焼結体を治具に固定する。

工程ｃ：焼結体の幅Ｗを測定し、幅方向の中心位置を求める。

工程ｄ：中心位置が研削ホイールの中心と一致するように研削ホイールの位置を補正する。

工程ｅ：焼結体を前記搬送方向に搬送しながら、研削ホイールによって焼結体を研削することによって、第１主面ＳＯを凸状曲面に加工する、または、第２主面ＳＩを凹状曲面または平坦な面に加工する。

本発明の実施形態による焼結体の形状加工方法によると、焼結体の凸状曲面がひずんでいても、幅方向の中心を基準に正確に凸状曲面を形成することができる。

本発明の実施形態による焼結体の形状加工方法は、工程ｅの期間中に研削ホイールを上昇させる工程ｆをさらに包含してもよい。工程ｆは、焼結体の最後尾付近で焼結体と研削ホイールの接触部分が少なくなるにつれて研削ホイールが下降してしまうことによる厚さの変動を抑制するように行われる。

焼結体の寸法精度を高めるために、工程ａは、下記の工程ｓａ1およびｓａ２の少なくとも１つを含むことが好ましい。また、工程ａは、下記の工程ｓａ３を含んでもよい。工程ｓａ1およびｓａ２は、工程ａの前に行うことが好ましい。工程ｓａ３は、工程ａの後に行ってもよい。

工程ｓａ１：焼結体の第１主面ＳＯを部分的に研削することによって形成される第１基準面および第２主面ＳＩを少なくとも部分的に研削することによって形成される少なくとも１つの第２基準面の内の少なくともいずれか一方を形成する。

工程ｓａ２：焼結体を研削することによって焼結体の幅を規定する互いに平行な２つの第１側面を形成する。

工程ｓａ１および／または工程ｓａ２を行うことによって、焼結体を治具に高い精度で固定することができる。

工程ｓａ３：焼結体を研削することによって焼結体の長さを規定する互いに平行な２つの第２側面を形成する。

本発明の実施形態による焼結体の形状加工方法は、例えば、下記の加工装置を用いて実効され得る。

本発明の実施形態による加工装置は、ｘｙｚ直交座標系において、焼結体をｙ軸方向に搬送する搬送装置と、搬送装置に配置された焼結体の幅を測定し、焼結体の幅方向の中心位置を求める幅測定装置と、ｘ軸方向に平行な回転軸を有するモータと、回転軸に固定された研削ホイールであってディスクの外周面が半径方向に対して凹状曲面または凸状曲面である研削ホイールと、研削ホイールをｘ軸方向に移動させる第１機構部材と、焼結体の幅方向の前記中心位置に前記研削ホイールの中心位置が一致するように研削ホイールをｘ軸方向に移動させるように第１機構部材を制御する制御装置とを有する。加工装置は、研削ホイールをｚ軸方向に移動させる第２機構部材をさらに有し、制御装置は第２機構部材を制御する。

以下、図１から図５を参照して、本発明の実施形態による焼結体の形状加工方法およびそれに用いられる加工装置の具体例を説明する。もちろん、本発明の実施形態による焼結体の形状加工方法および加工装置は、下記の具体例に限られない。

図１に本発明の実施形態による焼結体の形状加工方法に好適に用いられる加工装置１００を模式的に示す。図１には本発明の実施形態による焼結体の形状加工方法のフローチャートを併せて示す。本発明の実施形態による焼結体の形状加工方法は、以下の工程Ｓ０〜Ｓ４を包含する。

ここでは、図７（ａ）に示した焼結磁石１０aを形状加工する例を説明する。以下では、焼結磁石の形状加工の前後に拘わらず共通の参照符号を付す。

工程Ｓ０：焼結磁石１０ａを固定する治具２０を用意する。治具２０は、コンベア３０Ａに所定の向きで配置される。治具２０の構造は、図２を参照して後述する。治具２０は、例えば、コンベア３０Ｂによって順次供給されるようにしてもよい。

工程Ｓ１：焼結磁石（図１中ではワークという。）１０ａを用意し、焼結磁石１０ａを治具２０に固定する。焼結磁石１０ａは、凸状の第１主面ＳＯ、第１主面の反対側の第２主面ＳＩ、および幅Ｗを規定する２つの第１側面ＳＬ１を有する（図７参照）。焼結磁石１０ａの長さ方向が搬送方向（図１中のｙ軸方向）に平行になるように、第１主面ＳＯを上に向けて固定する。焼結磁石１０ａは、例えば、ロボットのアーム４０で、真空吸着され所定の位置に配置される。焼結磁石１０ａが固定された治具２０は、コンベア３０Ａでｙ軸方向に搬送される。工程Ｓ１は、上記工程ａおよび工程ｂを包含する。

工程Ｓ２：焼結磁石１０ａの幅Ｗを測定し、幅方向の中心位置（幅Ｗを二等分する中心線の位置）を求める。工程Ｓ２は、上記工程ｃに対応する。例えば、幅方向の中心位置の図１中のｘ軸方向座標を求める。焼結磁石１０ａの幅Ｗの測定する幅計測装置５０は、例えば、レーザー変位計またはデジタルマイクロスケールである。幅計測装置５０からの出力は制御装置（不図示）に送られ、制御装置は焼結磁石１０ａの中心位置（ｘ軸座標）を求める。制御装置は、一般的な、ＮＣ制御装置であり、説明を省略する。

なお、工程Ｓ２は、焼結磁石１０ａの厚さＴを測定する工程をさらに包含してもよい。ここで、焼結磁石１０ａの厚さＴに代えて、焼結磁石１０ａの上面のｚ座標を用いることもできる。すなわち、焼結磁石１０ａの厚さＴに応じて変化するｚ軸方向の値であればよく、例えば治具２０の上面を基準とした焼結磁石１０ａの上面のｚ座標を用いてもよい。

厚さＴを測定する厚さ計測装置（不図示）も、例えばレーザー変位計またはデジタルマイクロスケールである。測定された厚さの値は、制御装置に送られ、制御装置が、厚さの測定値を予め設定され厚さの値と比較する。測定値と設定値との差が予め決められた許容範囲内にあるか否かによって、焼結磁石１０ａが治具２０に正常に固定されたか否かを判定する。判定結果が否の場合、例えば、加工装置１００は搬送を停止する、および／または、作業者に警告を発する。

工程Ｓ３：工程Ｓ２で求めた中心位置（ｘ軸座標）が研削ホイール６０の中心と一致するように研削ホイール６０の位置（ｘ軸座標）を補正する。工程Ｓ３は、上記工程ｄに対応する。補正量および方向は、制御装置から送られる。研削ホイール６０は、ｘ軸に平行な回転軸を中心に回転する。研削ホイール６０は、例えば、ダイヤモンド砥粒（粒径１００μｍ〜２００μｍ）を一層だけ電着したものである。研削ホイール６０は、第１機構部材（不図示）によって、ｘ軸方向に移動させられる。

工程Ｓ２は焼結磁石１０ａの厚さＴを測定する工程を包含するとき、厚さＴの測定値と設定値との差が予め決められた許容範囲内にあるとき、制御装置が、当該差に基づいて、研削ホイール６０のｚ軸方向の位置（ｚ座標）を補正するように構成してもよい。そうすることによって、焼結磁石１０ａの厚さ方向にも高い加工精度を得ることができる。

工程Ｓ４：砥石（回転する研削ホイール）６０によって焼結磁石１０ａを研削することによって、焼結磁石１０ａの第１主面を凸状曲面に加工される。工程Ｓ４は、上記工程ｅに対応する。

工程Ｓ５：焼結磁石１０ａを治具２０から取り出する。焼結磁石１０ａは、例えば、ロボットのアーム７０で、真空吸着され所定の位置に移動される。

工程Ｓ６：治具２０をコンベア３０Ａからコンベア３０Ｂへ移送する。

ここでは、搬送装置として、コンベア３０Ａ、３０Ｂを例示したが、これに限られず、治具２０をｙ軸方向に正確に搬送できるかぎり、公知の搬送装置を広く用いることができる。なお、工程Ｓ２における幅計測装置（および／または厚さ計測装置）５０が工程４における研削液に晒されることを防ぐため、図１に示すように、砥石６０と計測装置５０との間にカーテン８０を配置することが好ましい。

なお、研削ホイール６０と接触し始める先頭部分に比べて焼結磁石１０ａの最後尾の部分の厚さＴ１が小さくなることがある。例えば、１０μｍ〜２０μｍ程度、最後尾の部分の厚さＴ１が小さくなる。研削ホイール６０による研削が焼結磁石１０ａの最後尾に進んでいき、研削ホイール６０と焼結磁石１０ａの接触部分が少なくなるにつれて（焼結磁石１０ａの削り代が少なくなるにつれて）、研削ホイール６０が下がるために生じる。これは、あらかじめ決めた条件で、研削ホイール６０が焼結磁石１０ａ（最後尾部分）を押し下げる力を弱めるように制御することによって防止することができる。すなわち、焼結磁石１０ａの研削をはじめてから一定時間経過後に研削ホイール６０を少し上昇させる（ｚ軸方向に移動させる）ことによって、厚さＴが均一な焼結磁石１０ａを得ることができる。研削ホイール６０は、第２機構部材（不図示）によって、ｚ軸方向に移動させられる。このときの制御条件は、予備実験を行うことによって決めればよい。

図２を参照して、治具２０の構造を説明する。図２は、治具２０で焼結磁石１０ａを固定する様子を模式的に示す図であり、図２（ａ）は断面図であり、図２（ｂ）は斜視図である。

治具２０は、台座２２と、台座２２に固定された本体部２４と、焼結磁石１０ａを把持するための爪部材２６ａおよび２６ｂを有している。爪部材２６ａは軸２３を中心に回転可能に支持されており、スプリング２５の弾性力によって焼結磁石１０ａを把持する。爪部材２６ｂは固定されている。治具２０は、焼結磁石１０ａを長さＬ方向に平行に固定する。台座２２は、互いに平行な２本の溝２２ａを有している。この溝２２ａは、図１に示したコンベア３０Ａが有する２本のレールに勘合され、コンベア３０Ａによってｙ軸方向に搬送される。

ここで、焼結磁石１０ａを高い精度で治具２０に固定するためには、治具２０と接触する第２主面ＳＩおよび２つの第１側面がそれぞれ焼結磁石１０ａの厚さおよび幅の基準面としての役割を果たすことが好ましい。

図３を参照して、焼結磁石１０ａに厚さの基準面および幅の基準面を形成する工程を説明する。図３（ａ）は、焼結磁石１０ａに第１基準面および第２基準面を形成する工程を説明するための模式図であり、図３（ｂ）は、焼結磁石１０ａの幅を規定する第１側面を形成する工程を説明するための模式図であり、図３（ｃ）は、焼結磁石１０ａの長さを規定する第２側面を形成する工程を説明するための模式図である。

図３（ａ）に示す様に、焼結磁石１０ａに第１基準面および第２基準面を形成する工程は、例えば、横軸対向２軸平面研削盤７０ａを用いて行われる。焼結磁石１０ａの第１主面ＳＯを部分的に研削することによって第１基準面ＲＳａ１を形成するとともに、第２主面ＳＩの全面を研削することによって第２基準面ＲＳａ２を形成する。第１基準面ＲＳａ１と第２基準面ＲＳａ２とは互いに平行に形成される。なお、第１基準面ＲＳａ１は必ずしも形成する必要はない。第２基準面ＲＳａ２だけを形成する場合には、例えば、平面研削盤を用いることができる。このような第１基準面ＲＳａ１および第２基準面ＲＳａ２を形成するために、焼結磁石１０ａは予めネットシェイプよりも大きく設計されている。

図３（ｂ）に示す様に、焼結磁石１０ａの幅を規定する第１側面を形成する工程は、例えば、横軸対向２軸平面研削盤７０ｂを用いて行われる。焼結磁石１０ａの一部を研削することによって、焼結磁石１０ａの幅Ｗ１を規定する互いに平行な２つの第１側面ＲＳｂ１、ＲＳｂ２を形成する。第１側面ＲＳｂ１およびＲＳｂ２は、治具２０に焼結磁石１０ａを固定する際に幅方向の基準となり、焼結磁石１０ａの傾きを規制し、加工精度を向上させる。

図３（ｃ）に示す様に、焼結磁石１０ａの長さを規定する第２側面を形成する工程は、例えば、横軸対向２軸平面研削盤７０ｃを用いて行われる。焼結磁石１０ａの一部を研削することによって、焼結磁石１０ａの長さＬ１を規定する互いに平行な２つの第２側面ＲＳｃ１、ＲＳｃ２を形成する。

横軸対向２軸平面研削盤７０ａ〜７０ｃは同じ装置を用いて、砥石の間隔だけを変えて使用してもよい。砥石は、例えば、レジンボンドでダイヤモンド砥粒を保持したレジンボンド砥石である。回転速度は例えば、５００ｒｐｍ以上１５００ｒｐｍ以下である。焼結磁石１０ａの送り速度は、例えば、０．５ｍ／ｍｉｎ以上３ｍ／ｍｉｎ以下である。このときに得られる幅Ｗ１および長さＬ１の寸法精度は、±０．０２ｍｍ程度である。

次に、図７（ｂ）に示した焼結磁石１０ｂの形状加工を行う場合を説明する。

図４を参照して、焼結磁石１０ｂに厚さの基準面および幅の基準面を形成する工程を説明する。図４（ａ）は、焼結磁石１０ｂに第１基準面および第２基準面を形成する工程を説明するための模式図であり、図４（ｂ）は、焼結磁石１０ｂの幅を規定する第１側面を形成する工程を説明するための模式図であり、図４（ｃ）は、焼結磁石１０ａの長さを規定する第２側面を形成する工程を説明するための模式図である。

図４（ａ）に示す様に、焼結磁石１０ｂに第１基準面および第２基準面を形成する工程は、横軸対向２軸平面研削盤７０ａを用いて行われる。焼結磁石１０ｂは弓形を有しているので、１つの第１基準面ＲＳａ１と２つの第２基準面ＲＳａ２が形成される。焼結磁石１０ｂの第１主面ＳＯを部分的に研削することによって第１基準面ＲＳａ１を形成するとともに、第２主面ＳＩを部分的に研削することによって２つの第２基準面ＲＳａ２を形成する。第１基準面ＲＳａ１と２つの第２基準面ＲＳａ２とは互いに平行に形成される。第１基準面ＲＳａ１および２つの第２基準面ＲＳａ２の幅は、それぞれ独立に約１ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定される。これよりも小さいと、基準面としての機能を十分に果たさなくなり、これよりも大きいと材料および研削時間が無駄になる。

以下、図３（ｂ）および図３（ｃ）を参照して上述したのと同様にして、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示す様に、焼結磁石１０ｂの幅Ｗ２を規定する互いに平行な２つの第１側面ＲＳｂ１、ＲＳｂ２および焼結磁石１０ｂの長さＬ２を規定する互いに平行な２つの第２側面ＲＳｃ１、ＲＳｃ２を形成する。

焼結磁石１０ｂの形状加工は、第１主面ＳＯを凸状曲面に加工する工程と、第２主面ＳＩを凹状曲面に加工する工程とを含む。第１主面ＳＯの形状加工と第２主面ＳＩの形状加工のいずれを先に行ってもよい。

図５（ａ）は、治具２０で焼結磁石１０ｂを第２主面ＳＩを上に向けて固定する様子を模式的に示す断面図であり、図５（ｂ）は、治具２０で焼結磁石１０ｂを第１主面ＳＯを上に向けて固定する様子を模式的に示す断面図である。

図５（ａ）に示す様に、第１主面ＳＯに形成された第１基準面ＲＳａ１と、２つの第１側面ＲＳｂ１およびＲＳｂ２とを基準面として利用して、治具２０に焼結磁石１０ｂを第２主面ＳＩを上に向けた状態で固定する。この状態で、ディスクの外周面が半径方向に対して凸状曲面である研削ホイール６０を用いて、第２主面ＳＩを凹状曲面に加工する。

次に図５（ｂ）に示す様に、凹状曲面に加工された第２主面ＳＩの一部と、２つの第１側面ＲＳｂ１およびＲＳｂ２とが治具２０に接触するように、治具２０に焼結磁石１０ｂを第１主面ＳＯを上に向けた状態で固定する。この状態で、ディスクの外周面が半径方向に対して凹状曲面である研削ホイール６０を用いて、第１主面ＳＯを凸状曲面に加工する。

図６（ａ）および（ｂ）に示す様に、第１主面ＳＯを先に形状加工することもできる。図６（ａ）は、治具２０で焼結磁石１０ｂを第１主面ＳＯを上に向けて固定する様子を模式的に示す断面図であり、図６（ｂ）は、治具２０ａで焼結磁石１０ｂを第２主面ＳＩを上に向けて固定する様子を模式的に示す断面図である。

図６（ａ）に示す様に、第２主面ＳＩに形成された２つの第２基準面ＲＳａ２と、２つの第１側面ＲＳｂ１およびＲＳｂ２とを基準面として利用して、治具２０に焼結磁石１０ｂを第１主面ＳＯを上に向けた状態で固定する。この状態で、ディスクの外周面が半径方向に対して凹状曲面である研削ホイール６０を用いて、第１主面ＳＯを凸状曲面に加工する。

次に図６（ｂ）に示す様に、凸状曲面に加工された第１主面ＳＯと、２つの第１側面ＲＳｂ１およびＲＳｂ２とを基準面として利用して、治具２０ａに焼結磁石１０ｂを第２主面ＳＩを上に向けた状態で固定する。この状態で、ディスクの外周面が半径方向に対して凸状曲面である研削ホイール６０を用いて、第２主面ＳＩを凹状曲面に加工する。治具２０ａは、凸状曲面とされた第１主面ＳＯに接触する２本のレール３３ａ、３３ｂを有している。２本のレール３３ａおよび３３ｂは、凸状曲面の中心線に対して対称に配置されることが好ましい。

上述したように、本発明の実施形態による焼結体の形状加工方法によると、凸状曲面を有する焼結体を高い寸法精度（対称度）で加工することができる。

例えば、上記の加工方法で、Ｔ１＝約２ｍｍ、Ｗ１＝約９ｍｍ、Ｌ１＝約１０ｍｍの焼結磁石１０ａの形状加工を行い、得られた焼結磁石１０ａの加工精度を評価したところ、対称度が０．１ｍｍ以下と非常に高い加工精度が得られた。なお、対称度は、曲面両端の厚さの差から幾何学計算で求めた。

従って、全数検査を行う必要がなく、焼結磁石１０ａの最終的なスループットは低下することはなかった。加工条件は、以下の通りであった。
搬送速度：８００ｍｍ／ｍｉｎ
研削ホイール（直径２００ｍｍ）の回転速度：６０００ｒｐｍ
研削ホイールのｘ軸補正量：０μｍ以上３０μｍ以下
研削ホイールのｚ軸補正量：２０μｍ以上１００μｍ以下

本発明の実施形態による加工方法は、焼結体が比較的長い、特に、長さが４０ｍｍ以上の焼結体の形状加工に特に有効である。

本発明の実施形態は、焼結体の形状加工方法および加工装置、特に、希土類焼結磁石の形状加工に好適に用いられる。

１０ａ、１０ｂ：焼結磁石（焼結体）
２０、２０ａ ：治具
２２ ：台座
２２ａ ：溝
２３ ：軸
２４ ：本体部
２５ ：スプリング
２６ａ、２６ｂ ：爪部材
３０Ａ、３０Ｂ ：コンベア（搬送装置）
３３ａ、３３ｂ ：レール
４０ ：ロボットのアーム
５０ ：デジタルマイクロスケール
６０ ：研削ホイール
１００ ：加工装置

Claims (7)

1. 凸状の第１主面、前記第１主面の反対側の第２主面、および幅Ｗを規定する２つの第１側面を有する焼結体を用意する工程ａと、
   前記焼結体の長さ方向が搬送方向に平行で、前記第１主面または前記第２主面が上になるように前記焼結体を治具に固定する工程ｂと、
   前記焼結体の幅Ｗを測定し、幅方向の中心位置を求める工程ｃと、
   前記中心位置が研削ホイールの中心と一致するように前記研削ホイールの位置を補正する工程ｄと、
   前記焼結体を前記搬送方向に搬送しながら、前記研削ホイールによって前記焼結体を研削することによって、前記第１主面を凸状曲面に加工する、または、前記第２主面を凹状曲面または平坦な面に加工する工程ｅと
   を包含する、焼結体の形状加工方法。
2. 前記工程ｅの期間中に前記研削ホイールを上昇させる工程ｆをさらに包含する、請求項１に記載の焼結体の形状加工方法。
3. 前記工程ａは、前記焼結体の前記第１主面を部分的に研削することによって形成される第１基準面および前記第２主面を少なくとも部分的に研削することによって形成される少なくとも１つの第２基準面の内の少なくともいずれか一方を形成する工程ｓａ１をさらに包含する、請求項１または２に記載の焼結体の形状加工方法。
4. 前記工程ａは、前記焼結体を研削することによって前記焼結体の幅を規定する互いに平行な２つの前記第１側面を形成する工程ｓａ２をさらに包含する、請求項１から３のいずれかに記載の焼結体の形状加工方法。
5. 前記工程ａは、前記焼結体を研削することによって前記焼結体の長さを規定する互いに平行な２つの第２側面を形成する工程ｓａ３をさらに包含する、請求項１から４のいずれかに記載の焼結体の形状加工方法。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の焼結体の形状加工方法に用いられる加工装置であって、
   ｘｙｚ直交座標系において、
   前記焼結体をｙ軸方向に搬送する搬送装置と、
   前記搬送装置に配置された前記焼結体の幅を測定し、前記焼結体の幅方向の中心位置を求める幅測定装置と、
   ｘ軸方向に平行な回転軸を有するモータと、
   前記回転軸に固定された研削ホイールであってディスクの外周面が半径方向に対して凹状曲面または凸状曲面である研削ホイールと、
   前記研削ホイールをｘ軸方向に移動させる第１機構部材と、
   前記焼結体の幅方向の前記中心位置に前記研削ホイールの中心位置が一致するように前記研削ホイールをｘ軸方向に移動させるように第１機構部材を制御する制御装置と
   を有する、加工装置。
7. 前記研削ホイールをｚ軸方向に移動させる第２機構部材をさらに有し、前記制御装置は前記第２機構部材を制御する、請求項６に記載の加工装置。

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