(57)【要約】【課題】  磁粉を磁界中で成形してなる成形体の表面に付着した磁粉を除去する際に、一旦除去した磁粉が成形体に再付着しないような除去方法及びそのための除去装置を提供する。【解決手段】  磁界中で磁粉を成形して得られた成形体の表面に付着した不要な磁粉を除去する磁粉除去方法であって、少なくとも一つのコイルにより発生させた、強度及び方向が時間的に変化する磁界を前記成形体に印加し、前記成形体に付着した磁粉を前記変化する磁界によって振動させて剥離するとともに、直流磁界によって吸着し、除去することを特徴とする磁粉除去方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界中で磁粉を成形して得られた成形体の表面に付着した不要な磁粉を除去する磁粉除去方法であって、
少なくとも一つのコイルにより発生させた、強度及び方向が時間的に変化する磁界を前記成形体に印加し、前記成形体に付着した磁粉を前記変化する磁界によって剥離するとともに、直流磁界によって吸着し、除去することを特徴とする磁粉除去方法。
【請求項２】
請求項１に記載の磁粉除去方法において、前記変化する磁界は前記コイルに交番電流を流すことによって発生させた交流磁界であることを特徴とする磁粉除去方法。
【請求項３】
請求項２に記載の磁粉除去方法において、前記交流磁界は、前記成形体に対向するように複数の前記コイルを配列させ、少なくとも隣接する前記コイルに位相が90°〜270°ずれた交番電流を流して発生させたものであることを特徴とする磁粉除去方法。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の磁粉除去方法において、前記磁粉の吸着は、前記コイルに流す交番電流を停止し、その直後に前記コイルに直流電流を流して発生させた直流磁界により行うことを特徴とする磁粉除去方法。
【請求項５】
請求項２又は３に記載の磁粉除去方法において、前記磁粉の吸着は、前記コイルに流す交番電流に直流電流を重畳させて発生させた直流磁界により行うことを特徴とする磁粉除去方法。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載の磁粉除去方法において、前記磁粉の吸着は永久磁石により行うことを特徴とする磁粉除去方法。
【請求項７】
請求項２又は３に記載の磁粉除去方法において、前記磁粉の吸着は、前記コイルにより発生させた交流磁界の停止と同時又は交流磁界の停止直後に、別のコイルに直流電流を流して発生させた直流磁界により行うことを特徴とする磁粉除去方法。
【請求項８】
請求項２又は３に記載の磁粉除去方法において、前記磁粉の吸着は、前記コイルにより発生させた交流磁界の停止直前に、別のコイルに直流電流を流して発生させた直流磁界により行うことを特徴とする磁粉除去方法。
【請求項９】
請求項２又は３に記載の磁粉除去方法において、前記磁粉の吸着は、前記コイルによる交流磁界の発生と同時に、別のコイルに直流電流を流して発生させた直流磁界により行うことを特徴とする磁粉除去方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の磁粉除去方法において、前記吸着及び除去した磁粉を廃棄することを特徴とする磁粉除去方法。
【請求項１１】
磁界中で磁粉を成形して得られた成形体の表面に付着した不要な磁粉を除去するための磁粉除去装置であって、
少なくとも１つのコイルを具備する除粉板と、前記コイルに交番電流及び直流電流を流し、前記電磁石に交流磁界及び直流磁界を発生させる電源装置とを有することを特徴とする磁粉除去装置。
【請求項１２】
磁界中で磁粉を成形して得られた成形体の表面に付着した不要な磁粉を除去するための磁粉除去装置であって、
少なくとも１つのコイルを具備する除粉板と、前記コイルに交番電流及び直流電流を流し、前記電磁石に交流磁界及び直流磁界を発生させる電源装置と、前記除粉板に磁粉が直接付着することを阻止する清掃機構とを有することを特徴とする磁粉除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界中で磁粉を成形して得られた成形体の表面に付着した磁粉を除去する磁粉除去方法及び磁粉除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
希土類磁石等の製造において、金型に充填した磁性材料の粉末に磁界をかけながら圧縮成形を行うことで、磁石に異方性を付与することができ、高い保磁力を有する焼結磁石が得られる。磁界中で圧縮成形された成形体は、金型内で脱磁を行った後取出されるが、完全な脱磁は困難であり又成形体は残留磁気を有しているため、成形体には、下型面に存在するこぼれ磁粉や、上型に残留磁気吸着していた磁粉が引きつけられ付着してしまう。この付着磁粉を完全に除去しないで後工程に流すと、(a)焼成時に付着磁粉が焼き付いたり、焼結容器との接触面に付着磁粉がある場合には焼結体が変形したりする、(b)焼き付いた付着磁粉のため、外形寸法が所定値に収まらなくなり研削加工機のワーク供給装置内で詰まり故障が発生する、(c)焼き付いた付着磁粉を加工で除去することができず不良品となる等の問題が発生し、生産効率の低下、寸法不良の発生原因となる。
【０００３】
特開平11-273978号（特許文献１）は、磁粉を磁界中で成形した成形体に、パルス状振動減衰磁界をかけた後、交番磁界をかけて成形体表面の磁粉を除去する成形体の磁粉除去方法を開示している。特許文献１に記載の方法は、除粉コイルにより交番磁界を発生させ磁粉を動かすことにより成形体から磁粉を落下させることを特徴とする磁粉の除去方法である。しかしながら、引用文献１に記載の方法は、落下した磁粉が成形体に再付着しないようにするため、除粉コイルを成形体の下側に配置しなければならず、成形体上側の磁粉が十分に除去できない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平11-273978号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の目的は、磁粉を磁界中で成形してなる成形体の表面に付着した磁粉を除去する際に、一旦除去した磁粉が成形体に再付着しないような除去方法及びそのための除去装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、交流磁界で成形体の表面に付着した磁粉を振動させ剥離するとともに、直流磁界をかけて前記剥離した磁粉を吸着することにより、剥離した磁粉の成形体への再付着が防止され、成形体の上部に付着した磁粉でも効率よく除去できることを見出し、本発明に想到した。
【０００７】
すなわち、本発明の磁粉除去方法は、
磁界中で磁粉を成形して得られた成形体の表面に付着した不要な磁粉を除去する磁粉除去方法であって、
少なくとも一つのコイルにより発生させた、強度及び方向が時間的に変化する磁界を前記成形体に印加し、前記成形体に付着した磁粉を前記変化する磁界によって剥離するとともに、直流磁界によって吸着し、除去することを特徴とする。
【０００８】
前記変化する磁界は前記コイルに交番電流を流すことによって発生させた交流磁界であるのが好ましい。
【０００９】
前記交流磁界は、前記成形体に対向するように複数の前記コイルを配列させ、少なくとも隣接する前記コイルに位相が90°〜270°ずれた交番電流を流して発生させたものであるのが好ましい。
【００１０】
前記磁粉の吸着は、前記コイルに流す交番電流を停止し、その直後に前記コイルに直流電流を流して発生させた直流磁界により行うのが好ましい。
【００１１】
前記磁粉の吸着は、前記コイルに流す交番電流に直流電流を重畳させて発生させた直流磁界により行うのが好ましい。
【００１２】
前記磁粉の吸着は、前記コイルにより発生させた交流磁界の停止と同時又は交流磁界の停止直後に、別のコイルに直流電流を流して発生させた直流磁界により行うのが好ましい。
【００１３】
前記磁粉の吸着は、前記コイルにより発生させた交流磁界の停止直前に、別のコイルに直流電流を流して発生させた直流磁界により行うのが好ましい。
【００１４】
前記磁粉の吸着は、前記コイルによる交流磁界の発生と同時に、別のコイルに直流電流を流して発生させた直流磁界により行うのが好ましい。
【００１５】
前記磁粉の吸着は永久磁石により行うのが好ましい。
【００１６】
前記吸着及び除去した磁粉を廃棄するのが好ましい。
【００１７】
本発明の磁粉除去装置は、
磁界中で磁粉を成形して得られた成形体の表面に付着した不要な磁粉を除去するための磁粉除去装置であって、
少なくとも１つのコイルを具備する除粉板と、前記コイルに交番電流及び直流電流を流し、前記電磁石に交流磁界及び直流磁界を発生させる電源装置とを有することを特徴とする。
【００１８】
本発明のもう一つの磁粉除去装置は、
磁界中で磁粉を成形して得られた成形体の表面に付着した不要な磁粉を除去するための磁粉除去装置であって、
少なくとも１つのコイルを具備する除粉板と、前記コイルに交番電流及び直流電流を流し、前記電磁石に交流磁界及び直流磁界を発生させる電源装置と、前記除粉板に磁粉が直接付着することを阻止する清掃機構とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の磁粉除去方法は、磁界中で磁粉を成形して得られた成形体の表面に付着した磁粉を、強度及び方向が変化する磁界によって剥離するとともに、前記剥離した磁粉を直流磁界又は永久磁石によって吸着し除去するので、剥離した磁粉の成形体への再付着が防止されるだけでなく、剥離した磁粉が周囲に散乱することなく効率よく磁粉を回収することが可能となる。
【００２０】
本発明の磁粉除去装置は、成形体の表面に付着した磁粉を剥離する機能と、剥離した磁粉を吸着除去する機能とを併せ持っているので、成形体の下部だけでなく成形体の上部に付着した磁粉の除去にも好ましく用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】コイルを用いた交流磁界及び直流磁界発生手段の一例を示す模式図である。
【図２（ａ）】コイルを用いた交流磁界及び直流磁界発生手段の他の一例を示す模式図である。
【図２（ｂ）】コイル及び永久磁石を用いた交流磁界及び直流磁界発生手段の一例を示す模式図である。
【図３】本発明の磁粉除去方法を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
[1] 磁粉除去方法
磁粉を磁界中で成形してなる成形体の表面に付着した磁粉を除去する本発明の磁粉除去方法は、少なくとも一つのコイルにより発生させた、強度及び方向が時間的に変化する磁界を前記成形体に対して印加し、前記成形体に付着した磁粉を前記変化する磁界によって振動させて剥離するとともに、直流磁界によって吸着し、除去することを特徴とする。本発明の方法は、強度及び方向が時間的に変化する磁界を発生するための手段、及び直流磁界を発生するための手段とを有する。
【００２３】
強度及び方向が時間的に変化する磁界としては、特に限定されるものではないが、正弦波、パルス波、鋸歯状波、矩形波、三角波等の振動磁界が揚げられ、特に前記コイルに交番電流を流すことによって発生させた交流磁界（正弦波）であるのが好ましい。直流磁界としては、永久磁石による方法、コイルに直流電流を流す方法等によって発生させた磁界が挙げられる。これらの強度及び方向が時間的に変化する磁界（特に交流磁界）及び直流磁界を発生させる手段について具体例を示し説明する。なお本発明におけるこれらの手段は、以下に示す例に限定されるものではない。
【００２４】
(1) 強度及び方向が時間的に変化する磁界の発生手段
図１は、強度及び方向が時間的に変化する磁界を発生させ、成形体の表面に付着した磁粉を除去するための除粉板１の一例を示す模式図である。除粉板１は、非磁性体からなる板10上に、前記板10に直交する方向に磁界を発生させるようにコイル11a〜11fを一列に配置したものであり、前記コイル11a〜11fに、例えば、交番電流を流すことによって前記除粉板１から一定の距離離れた位置に交流磁界を発生させることができる。このとき、図で左から奇数番目のコイル11a、11c、11eには同じ位相の交番電流を流し、図で左から偶数番目のコイル11b、11d、11fには、前記奇数番目のコイル11a、11c、11eに対して、例えば、90°〜270°ずれた位相の交番電流を流すことで、奇数番目のコイル11a、11c、11eと、偶数番目のコイル11b、11d、11fとで発生させる交流磁界の位相を90°〜270°ずらすのが好ましい。位相のずれは、180°であるのがより好ましい。この例ではコイル11a、11c、11eとコイル11b、11d、11fとの位相を180°ずらしたが、例えは、コイル11a、11dと、コイル11b、11eと、コイル11c、11fの３グループに分けて、３つのグループをそれぞれ120°ずつ位相をすらしても良く、必要に応じて様々なパターンが可能である。このように位相が異なる交流磁界を隣接するコイルで発生させることにより、より高い効率で成形体に付着した磁粉を剥離させることができる。
【００２５】
コイル11a〜11fによって成形体に付着した磁粉を剥離させた後、前記交流磁界の発生を停止し、代わりに直流電流を各コイル11a〜11fに流して、直流磁界を発生させ、前記交流磁界によって剥離させた磁粉を吸着させる。このとき各コイル11a〜11fに発生させる直流磁界は、例えば、奇数番目のコイル11a、11c、11eが同じ極性で、偶数番目のコイル11b、11d、11fが前記奇数番目のコイル11a、11c、11eと異なる極性になるようにすることができる。
【００２６】
なお、図１において、例えば、コイル11aに表示されている記号：
2016162827.tif 000003
は、S極とN極とが交互に入れ替わる振動磁界（例えば、交流磁界）を発生させた後、紙面側がS極となる直流磁界を発生させるように働くことを示し、コイル11bに表示されている記号：
2016162827.tif 000004
は、コイル11aと位相が180°ずれるように、N極とS極とが交互に入れ替わる振動磁界（例えば、交流磁界）を発生させた後、紙面側がN極となる直流磁界を発生させるように働くことを示す。
【００２７】
この例では、交流磁界を停止し、代わりに直流磁界を発生させる方法を説明した。直流磁界は、交流磁界の停止と同時又は交流磁界の停止直後（好ましくは、停止後１秒以内）に発生させるのが好ましい。さらに交番電流と直流電流を重畳させて使用しても良い。重畳させることにより、交流成分と直流成分とを有する磁界を発生させることができ、磁粉の振動と吸着とを同時に行うことができる。交流成分と直流成分との重畳は、除粉操作の最終段階においては交流成分を停止し、吸着を目的とした直流成分のみとするのが好ましい。直流磁界の重畳は、交流磁界の発生と同時に行っても良いし、交流磁界の停止直前（好ましくは、停止前５秒以内）に開始してもよい。
【００２８】
図１に示す例では、全てのコイル11a〜11fに交流磁界をかけて、その後それらの交流磁界を停止し、代わりに直流磁界を発生させて前記交流磁界によって剥離させた磁粉を吸着させる方法を示したが、図2(a)に示すように、同じ除粉板1を用いて、図で左から１番目のコイル11a、３番目のコイル11c、４番目のコイル11d及び６番目のコイル11fに交番電流を流し交流磁界を発生させ、残りの２番目のコイル11b及び５番目のコイル11cには直流電流を流し直流磁界を発生させてもよい。
【００２９】
このとき、１番目及び４番目のコイル11a、11dに発生させる交流磁界を同じ位相にし、３番目及び６番目のコイル11c、11fにかける交流磁界を前記１番目及び４番目のコイル11a、11dに発生させる交流磁界と位相を180°ずらすのが好ましい。２番目及び５番目のコイル11b、11eに発生させる直流磁界は、同じ極性であっても異なる極性であっても良い（図では異なる極性）。なお直流磁界の発生は、前記交流磁界の発生と同時でも良いし、前記交流磁界の停止と同時でも良いし、交流磁界の停止直後でも良い。あるいは交流磁界の停止直前でも良い。停止直前とは、停止前５秒以内の時間であるのが好ましく、停止直後とは、停止してから１秒以内の時間であるのが好ましい。これらの時間については磁粉の除去状況で適宜設定すれば良い。
【００３０】
さらに、前記２番目及び５番目のコイル11b、11eで直流磁界を発生させる代わりに、図2(b)に示すように、これらの２番目及び５番目のコイル11b、11eをそれぞれ永久磁石21a、21bに置き換えた除粉板２を用いてもよい。このとき、永久磁石21a、21bは、同じ極性であっても異なる極性であっても良い（図では異なる極性）。
【００３１】
前記除粉板は、前記コイルの代わりに、磁性体と前記磁性体の周りに配置されたコイルとからなる電磁石を具備してもよい。電磁石を使用することにより、より大きな磁界を発生させることができる。
【００３２】
成形体に対して、交流磁界を印加することによる磁粉除去の原理を以下に述べる。成形直後の成形体には、成形体に残っている残磁により、磁粉が吸着している場合がある。成形時の配向磁界によって成形後の成形体に生じる磁力は、通常、成形終了時に脱磁を行うことで低減させている。しかし十分な脱磁が行われていないことにより成形体に磁力が残っている場合がある。さらに成形を行う成形機の金型部分には給粉時に残った磁石の粉（磁粉）が残っている場合があり、この磁粉は残磁を有する成形体に吸着される。脱磁後の成形体はそれほど大きな吸着力を有しているわけではないが、吸着されている磁粉の大きさは10μm以下と細かく、質量も小さいため成形体から自然に脱落することは少ない。
【００３３】
このような磁粉に対して交流磁界を印加すると磁粉はNからS、さらにSからNへと変化する交流磁界により振動及び／又は回転する。磁粉は、微少な粒子であるがその一つ一つにN極とS極とを有しており、外部からの磁界の方向の変化に呼応して外部磁界の向きと逆方向の磁化を外部磁界に向けようとして振動及び／又は回転する。この際に、磁粉の成形体への吸着力が弱まり、交流磁界の磁界強度が磁粉の成形体との吸着力より勝る場合には、磁粉は成形体を離脱し交流磁界の発生源へ飛翔する。この際、コイルによる交流磁界と同時に磁石や電磁石による直流磁界を重ねて成形体に印加すると、成形から離脱した磁粉は前記磁石や電磁石に吸着される。磁石(電磁石）の発生する直流磁界が十分に強い場合には、一度吸着した磁粉は、磁石から脱離することは少ない。
【００３４】
なお本発明の場合、交流磁界による振動及び／又は回転と、直流磁界（電磁石又はは永久磁石）による吸着とが同時に発生している場合と、振動及び／又は回転により磁粉の成形体への吸着力が弱くなった後に吸着する場合とがあるが、これらの現象をまとめて、本発明においては「変化する磁界によって剥離するとともに、直流磁界によって吸着」と表記している。
【００３５】
(2)磁粉除去の手順
磁粉除去の手順を、図2(a)に示す交流磁界及び直流磁界発生手段を有する除粉板と同様の除粉板を用いた場合を例にして説明する。交流磁界及び直流磁界発生手段を有する除粉板100a、100bは、図3(a)に示すように、それぞれ６つのコイル111a〜111f及びコイル112a〜112fを有し、非磁性のケース104a、104bに収納されて成形体101の上部及び下部に配置される。成形体101の上部に配置した除粉板100aは、主として成形体上面101aの磁粉102aを剥離及び吸着除去し、成形体101の下部に配置した除粉板100bは、主として成形体下面101bの磁粉102bを剥離及び吸着除去する。除粉板100a、100bと成形体101a、101bとの間に仕切り板103a、103bを配置し、除粉板100a、100bにより吸着した磁粉102a、102bを容易に除去することのできる清掃機構を有するのが好ましい。
【００３６】
まず図3(a)に示すように、成形体101を除粉板100aに近づけ、除粉板100aのコイル111a、111c、111d、111fに交番電流を流すことにより発生させた交流磁界により成形体101の上面101aに付着した磁粉102aを剥離させる。成形体101の上面101aから剥離した磁粉102aは、図3(b)に示すように、磁粉は直流電流を流し直流磁界を発生させているコイル111b、111eに吸着される。このとき成形体101と除粉板100aとの間に仕切り板103aを配置することにより、剥離させた磁粉102aが除粉板100aを構成するコイル111b、111eに直接吸着せず仕切り板103aに吸着する。
【００３７】
次に、図3(c)に示すように。上面101aに付着していた磁粉102aが除去された成形体101を除粉板100bに近づけ、上面101aに付着していた磁粉102aの除去と同様にして、除粉板100bのコイル112a、112c、112d、112fに交番電流を流すことにより発生させた交流磁界により成形体101の下面101bに付着した磁粉102bを剥離させ、直流電流を流し直流磁界を発生させているコイル112b、112eにより、仕切り板103bを介して吸着する。一方で、成形体上面101aに付着していた磁粉102aを吸着した除粉板100a及び仕切り板103aは、除粉板100bと干渉しない位置まで退避させる。
【００３８】
除粉板100a／仕切り板103a及び除粉板100b／仕切り板103bによって吸着された磁粉102a、102bは、図3(d)及び図3(e)に示すように、仕切り板103a、103bを除粉板100a、100bから離脱させ、傾け、ほぼ鉛直にすることにより下方に落下し容易に除去することができる。
【００３９】
なお直流磁界としてコイルに電流を流した場合には仕切り板を設けなくてもコイルへの電流を遮断すれば磁粉は除粉板より離脱するが、以下のような問題点を回避するために、仕切り板を用いるのが好ましい。すなわち前記除粉板を使用したときの問題点としては、(a)上側の除粉板100aについてはコイル111b、111eに流す直流電流を切ることによって磁粉を脱離可能であるが、除粉板の表面に磁粉が残留する恐れがある点、(b)ヨークに巻回してコイルを構成する場合にはヨークの残磁によりコイルへの電流を切ってもヨーク表面から磁粉が脱離しない可能性がある点、(c)下側の除粉板100ｂについても上側の除粉板100aと同様の問題を内包するが、さらに除粉板を反転する必要があり、コイルに電流を供給する配線等を有する除粉板を反転する設備はコストアップとなり好ましくない点等が挙げられる。
【００４０】
従って、仕切り板を用いて、除粉板より発生した磁界により仕切り板の表面に磁粉を吸着させ、その後、仕切り板を傾斜させ鉛直方向に向けることにより吸着した磁粉を最終除去するのが望ましい。もちろんコイル電流の切断や、除粉板の反転等により磁粉を最終除去する方法を採用することも可能である。
【００４１】
[2] 磁粉除去装置
本発明の磁粉除去装置は、少なくとも１つのコイルを具備する除粉板と、前記コイルに交番電流及び直流電流を流し、前記電磁石に交流磁界及び直流磁界を発生させる電源装置とを有する。前記除粉板は、磁性体と前記磁性体の周りに配置されたコイルとからなる電磁石又はコイルのみからなる電磁石を具備してもよく、またコイル又は電磁石の一部を永久磁石に置き換えても良い。磁粉除去装置は、さらに前述の清掃機構を有していても良い。
【００４２】
除粉板としては、コイルに交番電流を流し発生した交流磁界により磁粉を振動させたのち、交流を遮断すると同時に直流電流を印加し直流磁界を発生させ磁粉を吸着する構成が挙げられる。図１に示すように、複数のコイルを用いる場合には隣り合うコイルの直流の位相を180°ずらすのが好ましい。また少なくとも一つ以上のコイルに交番電流と直流電流とを重畳させた構成としても良い。重畳させることにより、直流成分と交流成分とを有する磁界を発生させることができ、磁粉の振動と吸着とを同時に行うことができる。直流成分と交流成分との重畳は、除粉操作の最終段階においては交流成分を停止し、吸着を目的とした直流成分のみとするのが好ましい。さらに、図2(a)及び図2(b)に示すように、交流磁界を発生させるコイル及び直流磁界を発生させるコイル又は永久磁石を有する構成としても良い。
【符号の説明】
【００４３】
1、２・・・除粉板
10・・・板
11a〜11f・・・コイル
21a、21b・・・永久磁石
100a、100b・・・除粉板
101・・・成形体
101a・・・上面
101b・・・下面
102a、102b・・・磁粉
103a、103b・・・仕切り板
104a、104b・・・ケース
111a〜111f・・・コイル
112a〜112f・・・コイル
【図１】
2016162827.tif 000005
【図２（ａ）】
2016162827.tif 000006
【図２（ｂ）】
2016162827.tif 000007
【図３】
2016162827.tif 000008