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粉末成形装置的制作方法

xiaoxiao2020-08-01  2

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专利名称:粉末成形装置的制作方法
技术领域
本发明涉及在用干式成形法形成铁氧体磁体等时使用的粉末成形 装置。
背景技术
作为磁体,为了制造成为主流的铁氧体(烧结)磁体,将原料以 规定的配比混合后进行预烧,使其实现铁氧体化,然后将得到的预烧 体粉碎成亚微米尺寸,便得到由铁氧体粒子组成的材料粉末。接着, 将材料粉末在磁场中通过模具进行压縮成形(以下称其为磁场成形) 而得到成形体,然后烧结该成形体,由此便得到铁氧体磁体。
磁场成形大致地划分,具有使材料粉末干燥后进行成形的干式成 形、以及将材料粉末制成浆料状而进行成形的湿式成形。
在采用干式进行磁场成形的情况下,材料粉末通过使下方幵口的 供料箱移动到模腔上方而向模腔内进行填充。在此,经由供料软管从 料仓向供料箱供给材料粉末(例如,参照专利文献l)。
近年来,为了使磁特性得以提高,需要使材料粉末微细化。在材 料粉末微细化后,在料仓、供料软管、供料箱的内部,材料粉末容易 发生堵塞而成为桥接状。
为了防止堵塞,如图4和图5所示,以前一直采用的是使料仓l 摇动的方法。对此,以能够以支点la为中心摇动的方式使料仓1受到 支撑。而且每进行l个循环的磁场成形,都向模腔2内填充材料,为 此使供料箱3在模腔2的上方位置(图4的状态)与从模腔2退避到 侧方的位置(图5的状态)之间进行往复运动,此时,该供料箱3的 往复运动经由供料软管4传递到料仓1,由此料仓1以支点la为中心 进行摇动。这样,通过使料仓l摇动,便可以防止料仓1内材料粉末的堵塞。
另一方面,供料软管4内的材料粉末的流路比料仓1窄得多,从 料仓1流入细小的供料软管4内的材料粉末容易发生堵塞。再者,供 料软管4由橡胶类材料等具有可挠性的材料形成,伴随着料仓1的动 作,供料软管4也摇动而反复进行弯曲动作,此时,在供料软管4内 的材料粉末的作用下,供料软管4的断面积出现扩大和縮小,从而产 生材料粉末脉动的现象,这也导致材料粉末堵塞的发生。
在供料箱3内也同样,微细的材料粉末容易发生堵塞。
另外,如果为提高生产效率而使磁场成形每1个循环所需要的时 间(以下称之为生产节拍时间)缩短,则重量大的料仓l的动作(速 度和加速度)也加大。其结果是,施加到磁场成形装置上的振动和冲 击增大,装置的耐久性和精度等各个方面并不是优选的。再者,在以 生产节拍时间例如为l秒以内这样的高速循环进行工作的情况下,使 具有重量的料仓1摇动本身是很困难的。
这样,材料供给对加快生产节拍时间、以及提高生产效率有较大 的妨碍。
专利文献1:特开平10-118794号公报

发明内容
本发明是基于这样的技术课题而完成的,其目的在于提供一种粉 末成形装置,其可以防止材料粉末的堵塞,即使在加快生产节拍时间 的情况下,也能够顺利地进行材料粉末的供给,而且能够使生产效率 得以提高。
基于上述的目的而完成的本发明的粉末成形装置包括模具部, 其具有填充材料粉末的模腔;以及材料供给部,用于向模腔内填充材 料粉末;所述磁场成形装置的特征在于,材料供给部包括供料箱, 其以能够移动的方式设置在覆盖模腔上方的开口的第1位置与从模腔 退避到侧方的第2位置之间,而且在第1位置覆盖模腔的开口时向模腔内填充材料粉末;料仓,其配置在供料箱的上方,容纳有向供料箱 补给的材料粉末;供料软管,用于从料仓向供料箱送入材料粉末;以 及控制器,其用于控制从料仓向供料箱进行的材料粉末的补给,从而 在从料仓向供料箱进行的材料粉末的补给结束时,在供料软管内形成 空隙。
在从料仓向供料箱进行的材料粉末的补给结束时,通过在供料软 管内形成空隙,便在供料软管内始终能够确保空隙。由此,为了向模 腔供给材料粉末,使供料箱在第1位置与第2位置之间往复运动,由 此即使供料软管摇动,也能够防止材料粉末在供料箱内的堵塞。
在此,供料软管内形成的空隙只要至少在供料软管内的一部分形 成即可,但为了防止供料软管内材料粉末的堵塞,优选的是尽可能地 形成大的空隙,进一步优选的是遍及供料软管的全长而形成空隙。
为了在供料软管内形成空隙,可以采用任何结构,但优选在料仓 与供料软管之间,设置能够隔断材料粉末从料仓流入供料软管的阀。 另外,通过采用控制器控制阀的开闭,在向供料软管进行的材料粉末 的补给结束时,能够在供料软管内形成空隙。
为了控制向供料箱补给材料粉末的时机,优选供料箱具有检测供 料箱内的材料粉末量的传感器。另外,控制器在传感器检测的材料粉 末量低于事先设定的下限时,进行从料仓向供料箱进行的材料粉末的 补给。由此,供料箱内的材料粉末不会不足,能够在适当的时机进行 材料粉末的补给。
另外,控制器优选对来自料仓的材料粉末的补给量进行控制,从 而在从料仓向供料箱进行的材料粉末的补给结束时,在供料箱内形成 空隙。由此,在供料箱内始终能够确保空隙,以防止供料箱内材料粉 末的堵塞。
这样,为了在供料箱内形成空隙,通过检测材料粉末开始补给后 的经过时间、以及供料箱内的材料粉末量(levd,水平),便可以由控 制器进行控制,从而使其完成从料仓向供料箱进行的材料粉末的补给。采用这样的结构,对于料仓被固定的粉末成形装置,可以防止材 料粉末的堵塞,从而顺利地进行向模腔进行的材料粉末的供给。
本发明的粉末成形装置即使在成形任何种类的材料粉末的情况下 都可以使用,例如优选适用于材料粉末包含铁氧体磁体的、对模腔内 的材料粉末一边外加磁场一边进行加压成形的磁场成形装置。在此情 况下,粉末成形装置还具有磁场外加部,其在模具部对模腔内的材料 粉末进行加压成形时对材料粉末外加磁场。
根据本发明,通过控制从料仓向供料箱进行的材料粉末的补给, 便在补给结束的状态下,于供料软管内形成空隙。由此,能够防止供 料软管内材料粉末的堵塞。另外,通过采用传感器检测供料箱内的材 料粉末量,便能够在适当的时机向供料箱内填充材料粉末。
另外,在补给材料粉末时采用控制器进行控制,从而在补给结束 的状态下使供料箱内的上部残留空隙。由此,便能够防止供料箱内材 料粉末产生桥接而堵塞。
这样,便能够顺利且切实地向模腔内填充材料粉末。另外,由于 设计为不需要使料仓摇动的结构,所以即使生产节拍时间缩短,当然 也不会发生因料仓摇动引起的振动和冲击,从而也不会对装置的耐久 性和精度等带来不良影响。其结果是,能够縮短生产节拍时间,可以 使生产效率得以提高。


图1是表示本实施方案的磁场成形装置的结构的图。
图2是表示开闭阀的一个实例的图,(a)是开闭阀处于打开状态 的图、(b)是开闭阀处于关闭状态的图。
图3是在图1所示的磁场成形装置中,表示结束了向供料箱进行 的微粒粉末的补给的状态的图。
图4是表示以前的磁场成形装置的结构的图。
图5是在图4所示的磁场成形装置中,表示使供料箱退避的状态 的图。符号说明:
10磁场成形装置(粉末成形装置)
11模腔12阴模
13下模14上模
15平板20供料箱
21供料软管22料仓
23开闭阀(阀)23a可挠性环
25控制器 26水平传感器(传感器)
具体实施例方式
下面基于附图所示的实施方案,就本发明进行详细的说明。
由本实施方案的磁场成形装置形成的成形体经烧成而得到的铁氧 体磁体优选设定为以具有六方晶结构的铁氧体为主相,当将含有选 自Sr、 Ba、 Ca以及Pb之中的至少1种元素、且必须含有Sr的物质 表示为A,将选自稀土类元素(含有Y)以及Bi之中的至少1种元素、 且以La为必须元素的物质表示为R,以及将Co、或Co和Zn表示为M 时,含有A、 R、 Fe以及M;
当由式(1) AhRx (Fe12jMy) z019 (x、 y、 z为摩尔数)表示时,则满 足以下的条件-
0.04《x《0.5
0.7《z《1.2 l《(x/y)
这样的铁氧体磁体可以通过以下的工序进行制造。 此外,本实施方案所示的铁氧体磁体的制造工序终究不过是一个 实例,毫无疑问,能够加以适当的变更。 (原料组合物的生成工序) 在制造铁氧体磁体时,首先以规定的配比混合原料粉末。作为原料,可以使用氧化物粉末、或者通过烧成而变为氧化物的化合物,例 如碳酸盐、氢氧化物、硝酸盐等粉末。作为更具体的原料粉末的实例,
有Fe203粉末、SrC03粉末、Si02粉末、CaC03粉末。称量Fe203粉末 以及SrC03粉末,使Fe与Sr达到规定的比例(摩尔比),进而在该混 合物中添加规定量的Si02粉末和CaC03粉末,便得到原料组合物。 (预烧工序)
将得到的原料组合物采用磨碎机等进行规定时间的湿式混合并进 行造粒,使其干燥后以规定温度进行规定时间的预烧,由此便得到预 烧体。
(粉碎工序)
接着,将得到的预烧体在粗粉碎工序中进行粉碎,便得到由铁氧 体粒子组成的预烧粉末。在粗粉碎工序中,用轧制机(roll mill)等进 行粗粉碎。
接着在该预烧粉末中添加适当的添加物,在微粉碎工序中粉碎成 亚微米尺寸,得到主要由亚铅酸盐型的铁氧体构成的微粉碎粉末。粗 粉碎工序和微粉碎工序既能够以湿式的方式进行,也能够以干式的方 式进行。但是,预烧体一般由颗粒构成,因而优选的是以干式的方式 进行粗粉碎,接着以湿式的方式进行微粉碎。此时,在粗粉碎工序中 将预烧体粗粉碎成规定以下的粒径,然后在微粉碎工序中调配含有粗 粉碎粉和分散介质的粉碎用浆料,使用该浆料进行直至规定以下粒径 的微粉碎。
在经粗粉碎的预烧体中,例如添加Fe203粉末、La(OH)3粉末、 0>304粉末、Si02粉末、CaC03粉末作为用于提高磁特性的添加剂, 也可以采用磨碎机等进行微粉碎。此外,在调配粉碎用浆料时可以使 用水等作为分散介质。
然后,对含有微粉碎粉末的浆料进行脱水,由此调整固体成分的 浓度,之后在退火炉等中将其进行干燥。
接着,将得到的粉末通过雾化等使其微粒子化,便得到微粒粉末(材料粉末)。在此,得到微粒粉末的平均粒径优先设定为1 U m以下。 (磁场成形工序)
使用得到的微粒粉末进行磁场中成形,便得到规定形状的成形体。 此时,优选使得到的成形体具有事先设定范围内的密度。
磁场中成形在与加压方向平行或垂直的方向外加规定强度的磁场。
(烧成工序、加工工序)
将这样制作的成形体以规定条件进行烧成,便得到烧结体。接着 将烧结体加工成规定的尺寸,便得到作为产品的铁氧体磁体。
在本实施方案中,所形成的铁氧体磁体例如弯曲成其断面大致呈 "C"字形。这样的铁氧体磁体通过设置在旋转线圈的周围,便构成 装入电机中的磁铁等。
在上述工序中的上述磁场成形工序中,使用图l所示的磁场成形 装置(粉末成形装置)10。
磁场成形装置10是将微粒粉末填充在模腔11内、通过在磁场中 施以压縮成形而使铁氧体粒子定向、从而形成规定形状的成形体的装 置。
模腔11由具有规定的断面形状的、带有贯通开口的阴模12、以 及从下方插入阴模12的贯通开口的下模13所形成。在该模腔11的上 方,配设有能够从上方插入阴模12的贯通开口的上模14。由这些阴 模12、下模13、上模14构成模具部。
再者,为了对填充到模腔ll内的微粒粉末施加规定方向的磁场, 作为磁场施加部的线圈适当地配置在下模13、上模14、阴模12等的 周围(图中省略)。
下模13和上模14的至少一方以图中未示出的驱动缸等作为驱动 源,能够在使下模13和上模14相互接近和离开的方向上动作,由此 能够在模腔11内对微粒粉末进行压縮成形。
在阴模12的周围设置有与阴模12的上表面处于同一水平的平板15。另外,用于向模腔ll内供给微粒粉末的供料箱20被设置为能够 沿平板15的上表面移动。
作为用于使供料箱20沿平板15的上表面移动的机构,例如其构 成可以包括用于引导供料箱20的移动路径的导轨,以及用于使供料 箱20沿着导轨进退的缸体等。
借助于这样的机构,供料箱20在覆盖模腔11的上部开口的位置 (第1位置)、与为了不干扰上模14插入模腔11内的动作而从模腔 11退避到侧方的位置(参考图1中双点划线第2位置)之间作往复 运动。另外,供料箱20在下方开口,在覆盖模腔ll的上部开口的位 置,通过使供料箱20内的微粒粉末下落到模腔11内而对模腔11进行 微粒粉末的供给。另外,通过供料箱20从模腔U向侧方退避时的动 作,由供料箱20的下端部沿着模腔11上端部滑动刮平模腔11内的微 粒粉末,从而进行微粒粉末的定量供给。
供料箱20经由圆筒形供料软管21而与料仓22连接。
料仓22为箱形,底部有连接供料软管21的连接口 22a。在适当 的时机对该料仓22内补给微粒粉末,该微粒粉末从连接口 22a通过供 料软管21送入供料箱20。在此,料仓22被固定在磁场成形装置10 的框架等部位,从而即使供料箱20往复运动也不会摇动。
在料仓22的连接口 22a上设有开闭阀(阀)23,可以隔断向连接 于连接口 22a的供料软管21送入微粒粉末。在本实施方案的磁场成形 装置10中,使用平均粒径为lum以下的微粒粉末。因此,如果开闭 阀23使用机械动作时通常采用的阀,则微粒粉末往往嵌入可动部分等 中,从而对动作产生阻碍。于是,在本实施方案中,作为开闭阀23, 使用如图2所示那样具有中空环形的可挠性环23a的开闭阀。这样的 可挠性环23a可以由电磁阀等切换向可挠性环23a内的空气的供给和 排出。该可挠性环23a的外周侧受到限制,在供给空气时通过在内周 侧发生膨胀而可以闭塞供料软管21内的流路。通过采用这样的运用可 挠性环23a的开闭阀23,不会由微粒粉末对开闭动作产生影响,从而可以进行切实的开闭。
开闭阀23的开闭由控制器25进行自动控制。由水平传感器(传 感器)26检测供料箱20内的微粒粉末量,根据检测的微粒粉末量(堆 积在供料箱20内的微粒粉末的上表面水平位置),由控制器25来控制 开闭阀23的开闭动作。开闭阀23通常处于关闭状态,当用水平传感 器26检测的供料箱20内的微粒粉末量可以判断为低于事先规定的下 限水平时,控制器25进行控制使该开闭阀23打开。通过打开开闭阀 23,料仓22内的微粒粉末便通过供料软管21而供给到供料箱20。
另外,在打开开闭阀23的情况下,从打开开闭阀23开始起经过 事先规定的一定时间后,或者由水平传感器26继续进行检测,在供料 箱20内的微粒粉末量达到事先规定的上限水平以后,由控制器25进 行控制是开闭阀23关闭。
由这些供料箱20、供料软管21、料仓22、开闭阀23、以及控制 器25构成本发明的材料供给部。
如上所述,在打开开闭阀23,从而由料仓22向供料箱20补给微 粒粉末时,正如图3所示的那样,在微粒粉末的补给结束的状态下, 为了在供料箱20内的上部残留空隙V,优选设定打开开闭阀23的持 续时间、或者设定供料箱20内的微粒粉末的上限水平。这是因为在 供料箱20内,当微粒粉末没有空隙而完全填充时,供料箱20内的微 粒粉末有时将产生桥接而堵塞,从而不能向模腔11进行微粒粉末的供 给。
如上所述,采用开闭阀23控制从料仓22向供料箱20进行的微粒 粉末的补给,这样在补给时间以外,供料软管21内维持空的状态。由 此,能够防止微粒粉末在供料软管21内的堵塞。另外,用水平传感器 26检测供料箱20内的微粒粉末的水平,并根据其检测水平采用控制 器25控制开闭阀23的开闭动作,由此便能够在适当的时机向供料箱 20内填充微粒粉末。这样,能够顺利且切实地向模腔11填充微粒粉 末。而且设计为不需要使料仓22摇动的结构,因此即使縮短磁场成形 的生产节拍时间,当然也不会产生因料仓22的摇动引起的振动和冲 击,也不会对装置的耐久性以及加工精度等产生不良影响。其结果是, 可能縮短磁场成形装置10的生产节拍时间,从而使生产效率得以提 咼°
此外,在上述实施方案中,根据水平传感器26的检测水平来控制 供料箱20内的微粒粉末量,例如,也可以根据对模腔ll填充微粒粉 末的次数,用控制器25来控制向供料箱20内的微粒粉末的补给。因 为模腔11的容积能够已知,通过对模腔11的1次填充,便可以把握 从供料箱20减少的微粒粉末的量。
另外,在上述实施方案中已经就磁场成形装置10的结构进行了说 明,但只要在不脱离本发明主旨的范围内,关于各部的结构,可能采 用其它适当的结构。另外,用磁场成形装置IO形成的铁氧体磁体也同 样如此,其组成和制造方法等也可以设定为上述列举以外的组成和制 造方法等。除此以外,只要不脱离本发明的主旨,取舍选择上述实施 方案所列举的结构,或者适当地变更为其它结构都是可能的。
权利要求
1.一种粉末成形装置,其包括模具部,其具有填充材料粉末的模腔;以及材料供给部,用于向所述模腔内填充所述材料粉末;所述磁场成形装置的特征在于,所述材料供给部包括供料箱,其以能够移动的方式设置在覆盖所述模腔上方的开口的第1位置与从所述模腔退避到侧方的第2位置之间,而且在所述第1位置覆盖所述模腔的开口时向所述模腔内填充所述材料粉末;料仓,其配置在所述供料箱的上方,容纳有向所述供料箱补给的所述材料粉末;供料软管,用于从所述料仓向所述供料箱送入所述材料粉末;以及控制器,其用于控制从所述料仓向所述供料箱进行的所述材料粉末的补给,从而在从所述料仓向所述供料箱进行的所述材料粉末的补给结束时,在所述供料软管内形成空隙。
2. 根据权利要求1所述的粉末成形装置,其特征在于 在所述料仓与所述供料软管之间,具有能够隔断所述材料粉末从所述料仓流入所述供料软管的阀;所述控制器通过控制所述阀的开闭,使得在从所述料仓向所述供 料箱进行的所述材料粉末的补给结束时,在所述供料软管内形成空隙。
3. 根据权利要求1或2所述的粉末成形装置,其特征在于-所述供料箱具有检测所述供料箱内的所述材料粉末量的传感器; 在由所述传感器检测的所述材料粉末量低于预先确定的下限时,所述控制器实行从所述料仓向所述供料箱进行的所述材料粉末的补 给。
4. 根据权利要求1或2所述的粉末成形装置,其特征在于-所述控制器对来自料仓的材料粉末的补给量进行控制,从而在从 所述料仓向所述供料箱进行的所述材料粉末的补给结束时,在所述供 料软管内形成空隙。
5. 根据权利要求1或2所述的粉末成形装置,其特征在于所述 料仓被固定。
6. 根据权利要求1或2所述的粉末成形装置,其特征在于 所述材料粉末包含铁氧体磁体材料;所述粉末成形装置还具有磁场外加部,其在所述模具部对所述模 腔内的所述材料粉末进行加压成形时对所述材料粉末外加磁场。
7. 根据权利要求6所述的粉末成形装置,其特征在于所述材料 粉末为平均粒径在1 U m以下的微粒粉末。
8. 根据权利要求2所述的粉末成形装置,其特征在于所述阀具 有中空环形的可挠性环。
9. 根据权利要求1所述的粉末成形装置,其特征在于所述控制 器根据向所述模腔填充所述材料粉末的次数,控制向所述供料箱进行 的所述材料粉末的补给。
10. 根据权利要求2所述的粉末成形装置,其特征在于所述空 隙遍及所述供料软管的全长而形成。
11. 根据权利要求8所述的粉末成形装置,其特征在于所述可 挠性环的外周侧受到限制,当向所述可挠性环内供给空气时,通过在 其内周侧发生膨胀而闭塞所述供料软管内的流路。
12. 根据权利要求2所述的粉末成形装置,其特征在于通过采 用所述阀控制从所述料仓向所述供料箱进行的所述材料粉末的补给, 使得在补给时间以外,所述供料软管内维持空的状态。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种粉末成形装置,其可以防止材料粉末的堵塞,即使在加快生产节拍时间的情况下,也能够顺利地进行材料粉末的供给,而且能够使生产效率得以提高。通过采用开闭阀(23)控制从料仓(22)向供料箱(20)进行的微粒粉末的补给,在补给时间以外,使供料软管(21)内维持空的状态,从而防止微粒粉末在供料软管(21)内的堵塞。另外,用水平传感器(26)检测供料箱(20)内微粒粉末的水平,并根据该检测水平采用控制器(25)控制开闭阀(23)的开闭动作。再者,在微粒粉末的补给结束的状态下,为了使供料箱(20)内的上部残留空隙V,优选对开闭阀(23)进行控制。
文档编号H01F41/02GK101299390SQ20081007418
公开日2008年11月5日 申请日期2008年2月27日 优先权日2007年2月27日
发明者渡边恒树 申请人:Tdk株式会社

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