JPH0610004A - 永久磁石粉体の充填装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金型上面の摩耗を防ぎ、金型と磁性ポールと
の隙間調整が不要で、メンテナンス性を向上させる。成
形空間の開口部の幅が狭くても永久磁石粉体を極く短時
間で均一に一定量前記成形空間内に充填できるようにす
る。 【構成】 金型の筒状成形空間１８の開口上面に沿って
スライド自在で且つ中心軸方向が成形空間深さ方向に一
致する向きのソレノイドコイル２０と、その上部で鉛直
面内で揺動可能なレバー２６と、コイル中で上下動可能
な磁性ポール３２と、それに上向き弾撥力を付与するス
プリング３０と、レバー基端側の押上げ用エアシリンダ
３４と、コイルに交流電流を供給する電源装置を備えて
いる。レバー先端部にフランジ付きスリーブ２８を設
け、フランジとコイルボビンとの間にスプリングを介装
し、スリーブ下端に磁性ポールを取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金型の成形空間の開口
上面に沿ってスライド自在のソレノイドコイルと、その
内部で上下動可能な磁性ポールとを配置し、交流磁場を
印加することによって永久磁石粉体を短時間で均一に成
形空間内に充填する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】永久磁石粉体の成形には、良好な磁気特
性を発現させるため、通常、金型の成形空間内に永久磁
石粉体を充填しプレス成形機で圧縮成形する方法が採用
されている。圧縮成形において、金型成形空間内への永
久磁石粉体の充填は専ら重力による自然落下を利用して
行われる。つまり金型を構成するダイスの上面をスライ
ドする無底の粉体供給機構によって粉体を成形空間の開
口部から自然落下させて充填し、粉体供給機構をスライ
ドさせて余分な粉体を取り除く摺切り方式で一定量の粉
体を金型の成形空間内に充填する方法が一般的である。

【０００３】粉体の流動性がよく、且つ金型成形空間の
開口面積がかなり大きいものについては、このような方
法によって充填可能であるが、特に希土類ボンド磁石粉
体のように流動性が悪く、開口部の面積や幅が小さい場
合には、単に粉体供給機構を金型上面に沿ってスライド
させるだけでは十分な充填は困難である。そのため金型
に微振動を加えて充填する装置や成形空間の上部に強制
充填用の羽根（押し込み用部材）を設けて強制的に粉体
を押し込む装置等が用いられることもある。

【０００４】しかし、金型に微振動を加えて充填する装
置は、粉体の状態や形状によって充填率が変化し易いこ
と、振動を与えるため装置のボルト等の締め付けが緩く
なる虞れがあること、充填効率はあまり改善されず、充
填量の再現性も悪いこと等の欠点がある。また羽根など
を用いて強制充填する装置では、充填に要する時間が非
常に長くかかるばかりでなくプレス工程における粉体充
填の自動化が困難で製造効率が極めて悪いこと、また羽
根によって強制的に押し込まれるため充填された粉体の
形状が以前（充填前）の形状と異なる部分が局所的に発
生し、そのため均一定量充填が困難で成形時に重量のば
らつきや密度分布の不均一等が生じる問題がある。

【０００５】これらの欠点を改善できるものとして、本
願出願人は先に、金型の成形空間の開口近傍にソレノイ
ドコイルを、その中心軸方向が成形空間深さ方向にほぼ
一致する向きに設置すると共に、該ソレノイドコイル中
に磁性ポールを設置し、ソレノイドコイルに交流電流を
供給して前記開口上方の永久磁石粉体を前記成形空間内
に充填する方法を提案した（特開平２−７５０６号公報
参照）。この充填技術では、交流磁場の印加により永久
磁石粉体が振動し、流動性の悪い永久磁石粉体でも狭い
成形空間内に、効率よく短時間で均一充填が可能であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の交流磁場による
充填技術を実施するためには、成形空間の開口上面にソ
レノイドコイルと磁性ポールを配置する必要がある。そ
して充填後、成形を行う際には、それらが邪魔になるた
め撤去しなければならない。そこで従来技術ではソレノ
イドコイルに磁性ポールを固定し、それを成形空間の開
口上面に沿ってスライド可能となるように構成してい
た。

【０００７】磁性ポールがスライドするためには、特に
金型のセンターロッドとの間に隙間を必要とする。この
隙間は極く小さく（通常、0.15mm以下に）設定するが、
その隙間に永久磁石粉体が入り込んだり、入ろうとした
永久磁石粉体（特に粒径が大きい場合）が隙間に集約さ
れ（狭い隙間で最も磁場が強まるので）、金型に蓋をす
るような現象が生じ、投入した永久磁石粉体が完全に金
型内に入らない不都合が起き易い。そうなると、永久磁
石粉体は定量供給されなくなり、成形品の寸法のバラツ
キの原因となる。

【０００８】またソレノイドコイルと磁性ポールが一緒
にスライドする際に、永久磁石粉体が隙間に挾まってい
ると、磁性ポール下面や金型上面が甚だしく磨耗する。
すると金型（センターロッド）と磁性ポールとの隙間が
広がり、ますます永久磁石粉体が入り込み易くなるた
め、部品の交換が必要となる。実際には、0.3 mm以上の
隙間ができると部品の交換が必要であった。そして部品
交換の際には、金型と磁性ポールの隙間調整（例えば０
〜0.15mm以内）が必要となり、作業は極めて煩瑣であっ
た。

【０００９】本発明の目的は、上記のような従来技術の
欠点を解消し、金型上面の摩耗を防ぎ、金型と磁性ポー
ルとの隙間調整が不要となり、それらによってメンテナ
ンス性が向上し、且つ金型の成形空間の開口面積が小さ
かったり開口部の幅が狭くても永久磁石粉体を極く短時
間で均一に一定量前記成形空間内に充填でき、しかも既
存のプレス成形機にも直ちに適用できるような永久磁石
粉体の充填装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、金型の筒状成
形空間の開口上面に沿ってスライド自在であって且つ中
心軸方向が成形空間深さ方向にほぼ一致する向きに設置
するソレノイドコイルと、該ソレノイドコイルの上部で
鉛直面内で揺動可能に枢着されるレバーと、該レバーの
先端に係合して前記ソレノイドコイル中で上下動可能な
磁性ポールと、該磁性ポールに上向きの弾撥力を付与す
るスプリングと、前記レバーの基端部に設けたレバー押
上げ用のエアシリンダと、前記ソレノイドコイルに交流
電流を供給する電源装置とを具備している永久磁石粉体
の充填装置である。磁性ポールの具体的な取り付け構造
は、例えば、レバーの先端部にフランジ付きスリーブを
設け、該フランジとコイルボビンとの間にスプリングを
介装し、スリーブ下端に磁性ポールを取り付けるのが好
ましい。

【００１１】またレバー及びエアシリンダを用いずに、
スプリングによりソレノイドコイル中で上下動可能に磁
性ポールを支持するだけの構成でもよい。

【００１２】

【作用】周知のように、ある一定の保磁力をもった永久
磁石粉体は磁場に敏感に反応する。これらの永久磁石粉
体は、当然のことながら強力な磁場方向へ吸引される性
質を持つ。金型の成形空間の開口近傍に中心軸が成形空
間深さ方向にほぼ一致するような向きでソレノイドコイ
ルを設置し交流電流を供給すると、交流磁場が印加され
それによって永久磁石粉体に振動力と移動力が与えられ
る。この移動力は永久磁石粉体を成形空間内に吸引させ
る方向に働き、永久磁石粉体は振動しつつ前記空間内に
順次充填てされていくことになる。

【００１３】ソレノイドコイル中の磁性ポールは、交流
磁束を集中させ、磁性ポールからの集中した磁束が更に
成形空間に集中して、金型の深さ方向の磁束分布すなわ
ち磁場勾配をより強くし、充填効率を向上させる。この
充填は自然落下等による力よりも遥かに大きな磁気的吸
引力によって行われるため、金型の成形空間の開口面積
が小さかったり開口部の幅が極端に狭い場合であっても
極く短時間でスムーズに行われる。しかも従来の羽根等
による強制充填とは異なり、永久磁石粉体は殆ど壊れず
にほぼ均一に充填される。

【００１４】金型上面をスライドする時は、スプリング
の弾撥力により磁性ポールは上昇して金型との間に隙間
を形成する。これによって、金型などの磨耗を防止す
る。成形空間上に設置した時は、エアシリンダの働きあ
るいはソレノイドコイルによる電磁力で、スプリングの
弾撥力に抗して磁性ポールが押し下げられ、金型（セン
ターロッド）上面に密着し、その状態で粉体充填を行
う。そのため、粉体が入り込む隙間は無く、スムーズに
成形空間に定量充填されることになる。

【００１５】

【実施例】第１図は本発明に係る充填装置の一実施例を
示す正面断面図であり、図２はその平面図である。これ
は円筒状（リング状も含む）の成形体を得るための金型
の一部と共に描いてある。金型部分は、中央に円柱状の
穴を有するダイス１０と、その中心に間隙をおいて配置
されるセンターロッド１２と、前記ダイス１０とセンタ
ーロッド１２との円筒状間隙内を上下方向に摺動自在の
円筒状下パンチ１４とを具備している。それら三者によ
って形成される円筒状の空隙が成形空間１８を構成す
る。その成形空間１８内に永久磁石粉体を充填し、上方
から円筒状の上パンチ（図示せず）を挿入加圧して圧縮
成形を行う。このようなプレス成形機金型構造は基本的
には従来の場合と同様であるが、本発明では、金型を構
成する部材のうちダイス１０とセンターロッド１２は磁
性材で構成し、下パンチ１４（上パンチも）は非磁性材
で構成している。

【００１６】さて本発明では、金型の円筒状の成形空間
１８の開口上面にソレノイドコイル２０を配置する。こ
のソレノイドコイル２０は、その中央軸方向が成形空間
１８の深さ方向にほぼ一致する向きとし、金型上面に沿
ってスライド自在である。図示されていないが、実際に
はエアシリンダなどの水平駆動機構に取り付けられてい
る。

【００１７】ここではソレノイドコイル２０は、上下両
側にフランジを有するコイルボビン２２に所定の巻線２
４を施したものであり、該コイルボビン２２の内径が成
形空間１８の外径にほぼ一致するように設定してある。
そのソレノイドコイル２０の上部フランジの上方の位置
で、レバー２６を鉛直面内で揺動可能にピン２７で枢支
する。該レバー２６の先端部は二股状に分かれてソレノ
イドコイル２０の内面の半周に沿うような形状となって
いる。

【００１８】ソレノイドコイル２０内の上部にはフラン
ジ付きスリーブ２８が遊嵌し、該スリーブ２８のフラン
ジ下面とコイルボビン上面との間にスプリング３０を介
装する。スリーブ２８の下端からはソレノイドコイル２
０内で上下動自在の磁性ポール３２を吊り下げ、前記ス
プリング３０の弾撥力で、磁性ポール３２に上向きの弾
撥力を付与する。磁性ポール３２は、金型中央のセンタ
ーロッドの直径と同等若しくはそれ以下のほぼ円柱形状
をなしている。なおスリーブ２８には縦方向に貫通する
穴３１があり、それが永久磁石粉体の供給路となる。前
記のようにレバー２６の先端部は二股状になっており、
その先端がスリーブ２８の上部両側のピン２９に覆い被
さって押し付けている。更に前記レバー２６の基端部に
はレバー押上げ用のエアシリンダ３４を設け、該エアシ
リンダ３４によってレバー２６の基端部を上方に駆動で
きるようにしてある。そしてソレノイドコイル２０には
交流電流を供給し制御する電源装置（図示せず）を接続
する。

【００１９】永久磁石粉体の充填は、図３に示すような
手順で行う。図３のＡは成形後に成形品を排出した状態
を示しており、この状態から次の工程がスタートする。
スプリング３０の弾撥力により磁性ポール３２が上昇し
ている状態で、ソレノイドコイル２０を白抜き矢印Ｍ方
向にスライドさせて、図３のＢに示すように成形空間１
８上に位置させる。従って、スライド動作の際に、磁性
ポール３２と金型（センターロッド１２）との間には隙
間が保たれている。次に、エアシリンダ３４を駆動し、
レバー２６の後端を押し上げる。するとスプリング３０
の弾撥力に抗してスリーブ２８が押し下げられ、磁性ポ
ール３２も降下して、その下面がセンターロッド１２の
上面に密着する（図３のＣ参照）。この状態で、スリー
ブ２８の上方から、その穴３１を通して永久磁石粉体を
定量供給する。永久磁石粉体がソレノイドコイル２０内
に入ってから、ソレノイドコイル２０に交流電流を供給
して、金型の成形空間１８内に永久磁石粉体を充填す
る。

【００２０】使用する交流電流の周波数については特に
制限はないが、通常の商用周波数であってよい。ソレノ
イドコイル２０に交流電流を流すことによって、交流磁
力線が生じ、成形空間１８内等に交流磁場が形成され
る。ソレノイドコイル２０の中心に磁性ポール２２を配
置しているので、それによって成形空間１８に交流磁場
を集中させることができ、弱い電流でも永久磁石粉体２
４を前記成形空間１８内に有効に吸引させることができ
る。磁力線の形状は金型構成部材の材質（磁性材か非磁
性材か）によって変化するが、この交流磁場によって永
久磁石粉体は、成形空間１８の内部に磁気的に吸引さ
れ、前記交流磁場に反応して複雑な振動を繰り返しなが
ら非常に狭い間隙であっても短時間で充填されてしま
う。従って、その後、ソレノイドコイル２０への交流電
流の供給を停止する。エアシリンダ３４のレバー押上げ
力を解除すると、磁性ポール３２はスプリング３０の弾
撥力で上昇し、金型（センターロッド１２）との間に隙
間が生じる。この状態でソレノイドコイル２０を元の位
置までスライドさせて戻し、上パンチを降下させ加圧し
て圧縮成形を行う。

【００２１】本発明における粉体充填効果は、主として
粉体の磁気的性質に起因するものであるから、永久磁石
粉体であればサマリウム−コバルト系磁石粉体、フェラ
イト系、アルニコ系、或いはネオジウム−鉄−ボロン系
等の何れであっても同様の結果が得られる。成形空間の
形状は薄肉円筒状や薄肉板状等の場合に特に有効である
が、それ以外の任意の形状の場合にも適用できる。焼結
磁石用の粉体のみならずボンド磁石用の粉体（樹脂と混
練した粉体）にも適用できることは言うまでもない。

【００２２】以上、本発明の好ましい一実施例について
詳述したが、本発明はそれに限定されるものではない。
上記の実施例では、レバーとエアシリンダとを用いて、
エアシリンダの押上げ力でレバーを動かし、先に磁性ポ
ールを下降させているが、エアシリンダやレバーを用い
ずに、磁性ポールをスプリングで吊り下げるだけの構成
でもよい。その場合、まずソレノイドコイルに通電する
ことにより、磁気的な吸引力で磁性ポールをセンターロ
ッドに吸着させ、次いでそのまま永久磁石粉体を供給し
て成形空間内に充填することになる。しかし実際には、
ソレノイドコイル内に永久磁石粉体を入れた後に交流磁
場を印加しないと粉体の一部が飛び散ることがあるた
め、上記実施例で詳述した装置構成の方が好ましい。

【００２３】

【発明の効果】本発明は上記のように、ソレノイドコイ
ル中に磁性ポールを設置し、ソレノイドコイルが金型上
面を移動する際は磁性ポールを浮かせ、所定の金型位置
で磁性ポールを降下させて、交流磁場を印加するように
構成したから、充填時は磁性ポールとセンターロッドと
の隙間が生じないため、成形空間の開口面積が小さい場
合や開口部が極端に狭いような場合でも、永久磁石粉体
を迅速かつスムーズに成形空間内に充填でき、永久磁石
を非常に効率よく成形できる。また、ソレノイドコイル
等の移動時は、磁性ポールと金型との間に隙間ができる
ため、金型上面の摩耗が無くなり、部品の交換頻度が大
幅に低下し、金型交換の際に金型と磁性ポールとの隙間
調整作業が不要となるなど、メンテナンス性が大幅に向
上する。

【００２４】しかも永久磁石粉体を強制的に機械的に押
し込むのではなく磁気的吸引力によって充填するため、
元の粉体の形状がそのまま保たれ、そのため密度分布が
均一で成形体重量も一定となり、特性の揃った永久磁石
を量産できる利点がある。更に本発明は金型上部に設置
するだけであるから、既存のどのような形態のプレス成
形機にも適用可能であり、粉体の粒径や状態等に関わり
なく永久磁石を製造する様々な分野で使用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る永久磁石粉体の充填装置の一実施
例を示す正面断面図。

【図２】その平面図。

【図３】その動作説明図。

【符号の説明】

１０ ダイス １２ センターロッド １４ 下パンチ １８ 成形空間 ２０ ソレノイドコイル ２２ コイルボビン ２４ 巻線 ２６ レバー ２８ スリーブ ３０ スプリング ３２ 磁性ポール

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金型の筒状成形空間の開口上面に沿って
   スライド自在であって且つ中心軸方向が成形空間深さ方
   向にほぼ一致する向きに設置するソレノイドコイルと、
   該ソレノイドコイルの上部で鉛直面内で揺動可能に枢支
   されるレバーと、該レバーの先端と係合して前記ソレノ
   イドコイル中で上下動可能な磁性ポールと、該磁性ポー
   ルに上向きの弾撥力を付与するスプリングと、前記レバ
   ーの基端部に設けたレバー押上げ用のエアシリンダと、
   前記ソレノイドコイルに交流電流を供給する電源装置と
   を具備している永久磁石粉体の充填装置。
2. 【請求項２】 レバーの先端部にフランジ付きスリーブ
   を設け、該フランジとコイルボビンとの間にスプリング
   を介装し、スリーブ下端に磁性ポールを取り付けた請求
   項１記載の充填装置。
3. 【請求項３】 金型の筒状成形空間の開口上面に沿って
   スライド自在であって且つ中心軸方向が成形空間深さ方
   向にほぼ一致する向きに設置したソレノイドコイルと、
   該ソレノイドコイル中で上下動可能な磁性ポールと、該
   磁性ポールに上向きの弾撥力を付与するスプリングと、
   前記ソレノイドコイルに交流電流を供給する電源装置と
   を具備している永久磁石粉体の充填装置。