(57)【要約】      （修正有） 【課題】永久磁気合金製の軸対称中空体の溶接継ぎ目部に発生する機械的特性と磁気特性の低下を防止するため、継ぎ目をなくし、円形度の製造許容誤差を小さくする。 【解決手段】変形可能な永久磁気合金から非切断加工によって形成された、継ぎ目のない軸対称中空体に関するものである。上記合金は、５．０重量パーセントから２０．０重量パーセントのコバルトと、２０．０重量パーセントから３５．０重量パーセントのクロムと、残りは鉄と、融解および／あるいは偶然によって生じた不純物とを必須要素として含む。上記継ぎ目のない中空体は特に、ヒステリシス・クラッチや、ヒステリシス・ブレーキや、位置測定装置において使用するのに適している。さらに、継ぎ目のない軸対称中空体を生産するための非切断成形方法を、好ましいローラースピニングとともに示している。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
５．０重量パーセントから２０．０重量パーセントのコバルトと、２０．０重量パーセントから３５．０重量パーセントのクロムと、残余の鉄と、融解および／あるいは偶然によって生じた不純物とを必須要素として含む変形可能な永久磁気合金から、非切断加工によって成形された、継ぎ目のない軸対称中空体。
【請求項２】
上記合金は、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｂのうちの一つ以上の元素と、希土類元素（ｒａｒｅ  ｅａｒｔｈｓ）とを含んでいる、該合金に対して両者の合計が５重量パーセント未満であることを特徴とする請求項１に記載の中空体。
【請求項３】
上記中空体が円錐型であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の中空体。
【請求項４】
上記中空体がポット型であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の中空体。
【請求項５】
上記中空体が環状型であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の中空体。
【請求項６】
上記中空体は、その円周方向に沿って隣り合う磁石が互いに異なる磁性を有するように構成された磁石模様を有している請求項３あるいは４に記載の中空体。
【請求項７】
請求項１から６の何れか１項に記載の中空体の、ヒステリシス・クラッチ（ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ  ｃｌｕｔｃｈ）への利用。
【請求項８】
請求項１から６の何れか１項に記載の中空体の、ヒステリシス・ブレーキ（ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ  ｂｒａｋｅ）への利用。
【請求項９】
請求項１から６の何れか１項に記載の中空体の、ソリッドゲージ（ｓｏｌｉｄ  ｇａｇｅ）への利用。
【請求項１０】
請求項９に記載の中空体の、位置測定装置用のソリッドゲージへの利用。
【請求項１１】
合金の融解および、鋳塊（ｉｎｇｏｔ）を形成するための鋳造を行う工程と、
薄いスラブ（ｓｌｕｂ）を形成するための該鋳塊への第一加熱成形工程と、
３００μｍ未満の平均粒子サイズの微細な結晶の微細構造を有する加熱されたストリップ（ｈｏｔ  ｓｔｒｉｐ）を形成するための、薄いスラブの第二加熱成形工程と、
８００℃より高い温度での、加熱されたストリップの中間焼なまし工程と、
ストリップを形成するための、加熱されたストリップの冷却成形工程と、
ストリップからの円形ブランク（ｒｏｕｎｄ  ｂｌａｎｋ）を製造する工程と、
中空体を形成するために、円形ブランクのローラースピニング（ｒｏｌｌｅｒ  ｓｐｉｎｎｉｎｇ）工程と、
中空体への最終の磁気焼なまし工程と、を含む請求項１から５の何れか１項に記載の継ぎ目のない軸対称中空体の製造方法。
【請求項１２】
上記の、薄いスラブを形成するための鋳塊への第一加熱成形工程は、１１００℃より高い温度で行われることを特徴とする請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
上記第二加熱成形工程は、最終的な加熱形成の９０％より高い加熱成形の程度で行われることを特徴とする請求項１１あるいは請求項１２に記載の製造方法。
【請求項１４】
上記の、ストリップを形成するための薄いスラブの冷却成形工程は、最終的な冷却形成の２０％より低い冷却成形の程度で行われることを特徴とする請求項１１から１３の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項１５】
ストリップから生産された円形ブランクが、仕上げ面処理されることを特徴とする請求項１１から１４の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項１６】
仕上げ面処理によって円形ブランクの粗度の深さが１５μｍ未満になることを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。
【請求項１７】
円形ブランクの仕上げ面処理を、機械によって行うことを特徴とする請求項１５あるいは１６に記載の製造方法。
【請求項１８】
円形ブランクの仕上げ面処理を、化学的に行うことを特徴とする請求項１５あるいは１６の何れか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、Ｌリング（Ｌ  ｒｉｎｇ）と呼ばれるカップ型の中空体や、Ｉリング（Ｉ  ｒｉｎｇ）と呼ばれる環状型中空体といった、変形可能な永久磁気合金によって形成された軸対称中空体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上述のようなＩリングやＬリングを、焼結処理によって製造することは、良く知られている。これらのリングは、例えば、ＡｌＮｉＣｏリングとして知られているアルミニューム−ニッケル−コバルト合金から、粉末や金焼結（ｐｏｗｄｅｒ−ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ  ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）によって製造される。上述したような工程やリングは、例えばＵＳ  ４，８１８，３０５に開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような焼結リングは、大きな欠点を有している。すなわち、このようなリングが、とてももろく、使用中に壊れやすいということである。また同じく、焼結リングに適した基材、特にＡｌＮｉＣｏは、至適には及ばない磁気特性しか有していないため、顕著な磁気特性と顕著な機械的特性の両方を備えたリングを製造することができないという欠点もある。
【０００４】
さらに、Ｉリングの製造方法では、まずＩリングを形成するために、ストリップ（ｓｔｒｉｐ）を曲げ、そしてその両端を溶接するという方法が知られている。この製造方法は、非常に重要な磁気的および機械的な問題を提示している。この磁気的および機械的な問題はともに、溶接の継ぎ目の部位に発生する。特に生産されたＩリングの円形が非常に悪い状態となる。このＩリング製造におけるＩリングの製造許容誤差（ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）は、数々の適用分野にとって大きすぎるものとなる。そのため、溶接の継ぎ目部分にて多数の仕上げ作業を行わなければならない。この製造方法によって製造されたＩリングは、例えばＤＥ  １９９  ３６  ６８１  Ａｌに開示されている。
【０００５】
したがって、円形度（ｒｏｕｎｄｎｅｓｓ）の製造許容誤差が小さい、永久磁気合金製の、継ぎ目のない軸対称中空体が長い間要求されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の要求は、変形可能な永久磁気合金から、本発明に基づく非切断加工によって成形される継ぎ目のない軸対称中空体によって実現できる。上記の変形可能な永久磁気合金は、５．０重量パーセントから２０．０重量パーセントのコバルトと、２０．０重量パーセントから３５．０重量パーセントのクロムと、残りは鉄と、融解および／あるいは偶然によって生じた不純物とを必須要素として含む。
【０００７】
「〜を必須要素として含む」という用語は、以下では、コバルトと、クロムと、鉄とを特定主成分とするという意味とは区別しており、本発明に基づいた合金の選択で、機械的また磁気的特性を細かく調整するために、その他の金属の微量添加も含んでいるという意味をもつ。
【０００８】
従って、上記の合金は、コバルトやクロム等に加えて、合金の全比率に対して５重量パーセント未満のＺｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｂのうちの一つ以上の元素を、希土類金属とともに含んでいる。
【０００９】
このような変形可能な永久磁気合金の多様性から、上記したような合金の形態（合金システム）が、非切断成形方法に適していることが証明された。本発明に基づいた合金の形態は、顕著に高い柔軟性を有しており、投じられ（ｃａｓｔ）、回転によって微細な結晶の微細構造を形成することができる。従って本発明に基づいた合金の形態は、非切断成形方法に適した可鍛性（ｍａｌｌｅａｂｉｌｉｔｙ）を持っているといえる。
【００１０】
以下において非切断成形方法とは、特に、軸方向の成形回転（ａｘｉａｌ  ｄｉｅ  ｒｏｌｌｉｎｇ）と、スピン押出し成形（ｓｐｉｎ  ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）、プロファイル回転（ｐｒｏｆｉｌｅ  ｒｏｌｌｉｎｇ）とを意味し、とりわけ、ローラーのスピニング（ｒｏｌｌｅｒ  ｓｐｉｎｎｉｎｇ）を意味する。
【００１１】
ローラーのスピニングは、軸対称中空体の非切断成形のための加工方法という意味で理解される。この加工方法では、予備形成物（ｐｒｅｆｏｒｍ）が、スピニング・ブシュ（ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｂｕｓｈ）と心押し台（ｔａｉｌｓｔｏｃｋ）との間に固定され、回転動作にかけられる。上記予備形成物は、一般的には円形ブランク（ｒｏｕｎｄ  ｂｌａｎｋ）として知られている。この加工方法の一つの著しい特性としては、非切断成形が圧縮応力によって部分的に行われることであり、放射状に誘導されたスピニングローラー（ｒａｄｉａｌｌｙ  ｇｕｉｄｅｄ  ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｒｏｌｌｅｒ）によって原料に導入されるという点である。原料は、流動し、ローラー内から溢れ、原料がスピニング・ブシュの内側の輪郭（ｃｏｎｔｏｕｒ）となる。このようにして、ポット型（ｐｏｔ−ｓｈａｐｅｄ）の中空体あるいは円錐型の中空体は、スピニング・ブッシュの形状に依存して生産される。
【００１２】
製造精度は、旋盤での仕上げの精度に対応している。原料の無断裂のファイバーフロー（ｆｉｂｅｒ  ｆｌｏｗ）および、その成形の程度に依存した強度の増加は、ローラーのスピニングを使用していることの主要な特徴である。ローラーのスピニングは、可鍛性の合金の加工に対して用いることができる。多様なステンレススチール（ｓｔａｉｎｌｅｓｓ  ｓｔｅｅｌ）や、特に多様なアルミニウム合金をローラーのスピニングによって加工する技術は、先行の技術において知られている。これらの原料は、従って、約２２００Ｍ／ｍｍ２に至るまでの引っ張り強度となるように成形することができる。特徴点としては、以下に説明する異なる型のローラーのスピニングによって導き出される。
【００１３】
円筒型ローラーのスピニングでは、他の成型処理では原則として不可能な、例えば沈降（ｓｉｎｋｉｎｇ）と深絞り（ｄｅｅｐ  ｄｒａｗｉｎｇ）といった側面の形成を、製造することができる。３つのスピニングローラーは、互いに１２０度の角度をなしてオフセット（ｏｆｆｓｅｔ）しており、同時に噛み合っている。
【００１４】
双方向ローラーのスピニングでは、スピニングするローラーの軸方向への伸長と、原料の流動方向とは同じであることが知られている。Ｌリングとして知られる短いポット型の中空体は、事前の曲げと、円筒型ローラーのスピニングとの組み合わせによって、対応するように設定されたスピニングするローラーにより、オーバーフローの形になるように好適に製造することができる。
【００１５】
反対方向ローラーのスピニングでは、原料の流動は、留め（ｓｔｏｐ）によって、スピニングするローラーの軸方向への伸長移動の方向に制限され、原料は、スピニングするローラーの下を、伸長方向とは反対側に流動する。その結果、特に長い、円筒型の中空体の製造が実現できる。
【００１６】
突出ローラーのスピニング（ｐｒｏｊｅｃｔｉｎｇ  ｒｏｌｌｅｒ  ｓｐｉｎｎｉｎｇ）において、プレナーの開始形状（ｐｌａｎａｒ  ｓｔａｒｔｉｎｇ  ｆｏｒｍ）が、スピニング・ブッシュの傾斜角度で、スピニングするローラーとともに突出する。成形している間、原料は成形域内で軸方向に移動する。そうすることにより、上記開始形状の直径は、最終形状の直径になる。そして、円錐型で、凹状あるいは凸状に曲がった中空体が生産される。
【００１７】
最も簡易な場合、開始形状として供給された円形ブランク（ｒｏｕｎｄ  ｂｌａｎｋ）は、円錐のスピニング・ブッシュ上で成形される。得られる最終的な壁の厚さは、加工中のワークピースの輪郭（ｔｈｅ  ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ  ｃｏｎｔｏｕｒ）の傾斜角度と、開始プレートの厚さに直接依存している。
【００１８】
特に高精度を必要とする中空体に対しては、突出ローラーのスピニングは、互いに対向配置された２つのローラーを用いて行われる。
【００１９】
スピニングでは、例えば深絞りによって予備加工された円形シートメタルブランク（ｓｈｅｅｔ−ｍｅｔａｌ）あるいはその他の予備成形物は、スピニング・ブッシュと押し出し板との間でクランプされ（ｃｌａｍｐｅｄ）、その後、摩擦咬合（ｆｒｉｃｔｉｏｎａｌ  ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ）によって固定され、主駆動部による回転に挿入され、最後に軸対称中空体を形成するために成型される。スピニングするローラーは、ワークピース（ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ）の輪郭に局所的に咬合し、内側にあるスピニング・ブッシュに与えられるまで円形ブランクを段階ごとに成形する。壁の厚さは、作成の間、およそ一定のままである。
【００２０】
変形可能な永久磁気合金から、継ぎ目のない軸対称中空体を生産するための本発明に基づいた方法の場合、まずは合金が融解され、次にその合金が鋳造される。
【００２１】
５．０重量パーセントから２０．０重量パーセントのコバルトと、２０．０重量パーセントから３５．０重量パーセントのクロムと、残りが鉄と、を含む変形可能な永久磁気合金の融解は、不純物の含有量を可能な限り低く保つために、不活性ガス雰囲気下あるいは真空下で行われることが好ましい。低い不純物の含有量であることは、磁気特性にとって非常にも重要なことである。すなわち、融解によって生じたり偶然生じた金属類の不純物やＰ、Ｏ、Ｓ、Ｎ、ＣとＢの不純物は、可能な限り低く保つべきである。しかしながら、レードル冶金処理（ｌａｄｌｅ  ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓ）もまた考慮することができる。
【００２２】
鋳造された鋳塊（ｃａｓｔ  ｉｎｇｏｔ）は、次に最終的な加熱形成の９０％より高い加熱形成の程度で薄いスラブ（ｓｌａｂ）にまた、その後中間の厚さを持った加熱されたストリップ（ｈｏｔ  ｓｔｒｉｐ）に加熱形成される。加熱形成は、一般的に１１００℃より高い温度で行われる。１１００℃より高い温度による加熱形成によって、平均粒子の大きさが３００μｍを超えない、微細な結晶の微細構造を得ることが出来る。
【００２３】
加えて、この加熱形成では、異方性（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）は、加熱されたストリップ（回転している異方性（ｒｏｌｌｉｎｇ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ））中には含まれない。
【００２４】
その後、加熱されたスプリットは中間焼なましされ、また８００℃より高い温度で均一化される。
【００２５】
中間焼なましされ、かつ、均一化された加熱されたスプリットは、その後、最終的な冷却形成の２０％より低い冷却成形の程度でストリップを形成するために冷却成形される。
【００２６】
円形ブランクは次に、この方法で製造されたストリップから作られる。したがって、円形ブランクの直径は、後に製造されるＬリングあるいはＩリングの直径に依存している。
【００２７】
円形ブランクの仕上げ面の品位は、続くローラーのスピニングにおいて重要な役割を果たすので、円形ブランクは、適した仕上げ面処理を施す必要がある。
【００２８】
研削工程であってもあるいは旋削工程であっても、本発明では仕上げ面処理として用いることができる。さらに、酸洗いあるいは電解研磨のような化学工程もまた、好適に用いることができる。
【００２９】
このような工程の場合において、１５μｍ未満という粗度の最大深度の達成が要求される。異物の巻き込み（ｒｏｌｌ−ｉｎ）や、バックフィン（ｂａｃｋ  ｆｉｎ）や、割れといった表面の欠陥は、回避あるいは除去されなければならない。さらに、円形ブランクの角も上述したような欠陥に結びつくことがわかる。したがって、ギザギザやひび割れの前兆となるものを出来る限り排除するためにも、円形ブランクの両面から角を除く処理をこれらの工程は含んでいる。
【００３０】
その後、上記に説明したように、ローラーのスピニングが、円形ブランクから本発明の方法を用いて軸対称中空体を製造するために用いられる。これらは典型的なＬリングであり、多くのＩリングはその後排除される。
【００３１】
本発明に基づいた製造方法は、中空体の最終的な磁気焼なましによって終結する。本方法では、応用するために必要となる磁気の値は設置されている。この最終的な磁気焼なましは、主に、所定の特性を有する焼なまし体上にて行われる。
【００３２】
本発明に基づいた方法で生産された、継ぎ目のない、軸対称中空体は、約１２０ｍｍの直径に対し、０．１５ｍｍ未満の円形許容誤差を有している。したがって、上記軸対称中空体は、従来の工程によって生産されるリングよりも極めて良いものになる。
【００３３】
本発明に基づいた方法は特に、３ｍｍよりも薄い厚さの壁と３５０ｍｍ未満の直径の中空体に対して適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明は、実施例の比較と模範的な実施形態と図にも基づいて、以下に詳細に説明される。
［比較例１］
１１０．７ｍｍの直径と１．５ｍｍの壁の厚さを有する１０個のＩリングは、リングを形成するために、２７．５重量パーセントのクロムと、１０．５重量パーセントのコバルトと、残りが鉄を含む合金から形成されたストリップを曲げることによって、かつ、ストリップの両端を融合することによって製造される。加熱処理を行ったこれらのリングは、約０．９Ｔの残存（ｒｅｍａｎｅｎｃｅ）および、約２９０Ａ／ｃｍの高圧的な磁界の強度（ｆｉｅｌｄ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を達成できる。この場合に生産されたＩリングは、０．３３ｍｍから０．４３ｍｍの円形に対する許容誤差を有している。
［比較例２］
１１０．７ｍｍの直径と１．５ｍｍの厚さの壁を有する１０個のＩリングは、リングを形成するために、２８．５重量パーセントのクロム、１２重量パーセントのコバルト。１．０重量パーセントのモリブデン、０．２重量パーセントのチタンと、残りは鉄である合金から形成されたストリップを曲げることによって、かつ、そのストリップの両端を融合することによって製造される。加熱処理を行ったこれらのリングは、約０．８Ｔの残存および、約４１０Ａ／ｃｍの高圧的な磁界の強度を達成した。これによって製造されたＩリングは、０．３３ｍｍから０．３８ｍｍの円形に対する許容誤差を有している。
【実施例１】
【００３５】
１１３ｍｍの直径と１．５ｍｍの厚さの壁を持った１３個のＩリングは、２８．４重量パーセントのクロムと、１２重量パーセントのコバルトと、１．０重量パーセントのモリブデンと、０．２重量パーセントのチタンと、残りは鉄である合金から製造される。この場合、このＩリングは、上記で説明したように、ローラースピニング方法によって製造される。加熱処理が行われた後、Ｉリングは約０．８５Ｔの残存と、約３７０Ａ／ｃｍの高圧的な磁界の強度を備えている。この場合に生産されたＩリングは、上記の比較例と比べて大幅に小さい、たった０．０３ｍｍから０．１０ｍｍの円形に対する許容誤差を有している。
【実施例２】
【００３６】
１２７ｍｍの直径と１．５ｍｍの厚さの壁を持った５６個のＩリングは、２８．７重量パーセントのクロム、１２．１重量パーセントのコバルト、１．０重量パーセントのモリブデン、０．２重量パーセントのチタンと、残りが鉄である合金から生産される。
【００３７】
これらのリングは、上記で説明された本発明に基づくローラー・スピニング方法によって製造される。加熱処理が行われた後、Ｉリングは約０．８５Ｔの残存と約４００Ａ／ｃｍの高圧的な磁界の強度を有している。上記の比較例の円形の場合と比較して、劇的な減少である、０．０５ｍｍから０．１５ｍｍの円形に対する許容誤差を有している。
【００３８】
本発明に基づく中空体、特にＩリングについては、ヒステリシス・クラッチ（ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ  ｃｌｕｔｃｈ）とヒステリシス・ブレーキ（ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ  ｂｒａｋｅ）のための磁気リングとして非常に適している。さらに、本発明に基づいたＩリングとＬリングは、位置測定装置におけるソリッドゲージ（ｓｏｌｉｄ  ｇａｇｅ）の磁気リングとして適している。位置測定装置および、秒当り（ｐｅｒ  ｓｅ）の位置測定装置のソリッドゲージは、最初に述べたＤＥ１９９  ３６  ６８１  Ａｌに詳細に説明されている。
【００３９】
図１のソリッドゲージは、ドラム缶形の基本部１を有しており、変形可能な永久磁気石合金から形成された前加工されたＩリング４が、その内部表面領域において、基本部１の外周と、接着あるいはハンダ結合によって、すなわち接着剤あるいはハンダ３によって固定されている。接着剤あるいはハンダ３は、基本部１とＩリング４との間に導入され、Ｉリング４と基本部１の間の表面領域の結合を確立する。Ｉリング４には、隣り合うセグメントとセグメントとが異なる磁性を有した磁石模様６が、Ｉリング４の円周表面に円周方向に沿って構成されている。
【００４０】
図示している前加工されたＩリング４は、湾曲させて、その後、ストリップ形状にて基本部とともに溶接することによって形成されている。これは、リング４の溶接された結合５のビード（ｂｅａｄ）７が噛み合うことができる溝２を、基本部の外部円周上に備えることを必要とする。
【００４１】
本発明のＩリングは、溶接による接合を行わないことから、本発明では、上記ビーズをもはや必要としない。本発明に基づく非切断成形工程の説明において、継ぎ目のないリングは、極めて良い円形を有して生産される。ＤＥ  １９９  ３６  ６８１中で説明されたような位置測定装置中のソリッドゲージは、簡易化でき、またより改良できる。我々の方法は、リングをより簡単に基本体に取り付けられることを可能にしている。すなわち、図１と図２を比較することによってすぐに理解できるように、ビードが存在しない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は先行技術のＩリングを有するソリッドゲージを示した図である。
【図２】図２は本発明に基づいたＩリングを有するソリッドゲージを示した図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    基本部
２    溝
３    ハンダ
４    Ｉリング
５    結合
６    模様
７    ビード
【図１】
2005045219.tif 000003
【図２】
2005045219.tif 000004