JP5364147B2 - 磁石及び磁石の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁石及び磁石の製造方法に関する。

従来から防錆処理の方法として、電着塗装（特許文献１）、粉体塗装、吹付け塗装等の塗装方法により対象物を塗装して対象物の表面に防錆膜を形成する方法が知られている。このような防錆処理は磁石に対しても行われる場合がある。

特許第３１３２１３０号公報

電着塗装の場合、塗料を磁石に定着させるためには、塗装後に磁石を加熱して塗料を乾燥させる必要がある。吹付塗装や粉体塗装の場合、塗料として熱硬化性樹脂を用いるのが一般的である。磁石本体に塗布された熱硬化性樹脂を硬化させる場合にも、塗装後に磁石を加熱する必要がある。このような磁石への加熱は、熱処理炉により行なわれる。

このように磁石を所定期間加熱しなければならないので、防錆処理に時間を要する。更に、熱処理炉を所定期間継続して稼動する必要があるので、熱処理炉の稼動に必要な電力の消費量も増大する。このように磁石への防錆処理に伴うコストが増大する。

そこで本発明は、防錆処理に伴うコストが低減された磁石及び磁石の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的は、磁石本体と、前記磁石本体の表面に形成された紫外線硬化樹脂層と、を備えた磁石によって達成できる。

紫外線硬化樹脂は紫外線の照射により硬化するため、熱硬化性樹脂を硬化させる場合と比較して短期間で紫外線硬化樹脂を硬化させることができる。また、熱処理炉の稼動に伴う電力消費量の増大も抑制できる。このように熱硬化性樹脂を用いて磁石に防錆処理を施すことにより、防錆処理に伴うコストを低減できる。

また、上記目的は、磁石本体に紫外線硬化樹脂を塗布し、前記紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する、磁石の製造方法によっても達成できる。

本発明によれば、防錆処理に伴うコストが低減された磁石及び磁石の製造方法を提供できる。

図１Ａは、本実施例に係る磁石の一例の外観図であり、図１Ｂは、磁石の部分断面図である。 図２Ａ〜２Ｅは、磁石の防錆処理の第１例の説明図である。 図３Ａ〜３Ｅは、磁石の防錆処理の第１例の説明図である。 図４は、磁石の防錆処理の第２例の説明図である。 図５は、磁石の防錆処理の第２例の説明図である。 図６は、磁石の防錆処理の第２例の説明図である。 図７は、磁石の防錆処理の第２例の説明図である。 図８は、磁石の防錆処理の第２例の説明図である。 図９は、磁石の防錆処理の第２例の説明図である。 図１０は、磁石の防錆処理の第２例の説明図である。 図１１は、磁石の防錆処理の第２例の説明図である。

図１Ａは、本実施例に係る磁石の一例の外観図である。磁石１は、円筒状であるがこのような形状に限定されず、例えば棒状であってもよい。磁石１は、例えばアクチュエータ等に使用されるものであってもよいし、それ以外の機器に使用されるものであってもよい。図１Ｂは、磁石１の部分断面図である。磁石１は、磁石本体５、磁石本体５の表面に形成された紫外線硬化樹脂層７、を有している。磁石本体５は、希土類磁石であり、具体的には、ネオジウム磁石であって圧縮成型ボンド磁石である。しかしながら、磁石本体５はこれに限定されない。希土類磁石（きどるいじしゃく）は、希土類元素（アクチニウムを除く第３族元素やランタノイド）を用いて作られる永久磁石である。希土類磁石には、サマリウムコバルト磁石、ネオジム磁石、テルビウム磁石、ジスプロシウム磁石、プラセオジム磁石、サマリウム鉄窒素磁石等を含む。また、圧縮成型ボンド磁石とは、ネオジム磁石などの磁石粉と樹脂結合材との混合材をプレス成型した後、熱等で固化して作られる磁石のことである。圧縮成型ボンド磁石は、磁石粉を固めて形成されるので、多孔質状である。紫外線硬化樹脂層７は、紫外線硬化樹脂により形成されている。紫外線硬化樹脂層７は、磁石本体５の防錆皮膜として機能する。

次に、磁石の防錆処理の第１例について説明する。図２Ａ〜３Ｅは、磁石の防錆処理の第１例の説明図である。図２Ａに示すように、容器１０内に紫外線硬化樹脂２０を流し込み、吸着装置３０に磁石本体５を吸着させる。吸着装置３０は電磁石を内蔵しており、電磁石と磁石本体５との間に作用する磁気的吸引力により磁石本体５が吸着装置３０に吸着される。尚、吸着装置３０は、空気を吸引することにより磁石本体５を吸着するものであってもよい。吸着装置３０は、複数のモータにより、昇降可能、水平移動可能、及び回転可能である。紫外線硬化樹脂２０は、例えば紫外線硬化型ビニエステル樹脂であるがこれに限定されない。

磁石本体５を吸着した状態で、容器１０内に貯留された紫外線硬化樹脂２０に向けて吸着装置３０を下降させる。ここで、図２Ｂに示すように、磁石本体５の一方側の面のみを紫外線硬化樹脂２０に浸し、磁石本体５を完全に紫外線硬化樹脂２０に浸さない。具体的には、磁石本体５の厚みの半分程度まで紫外線硬化樹脂２０に浸す。磁石本体５を完全に紫外線硬化樹脂２０に浸してしまうと、吸着装置３０の吸着面と磁石本体５との間にも紫外線硬化樹脂２０が付着し、後述するように紫外線硬化樹脂２０を硬化させた場合に磁石本体５が吸着装置３０に固定されてしまうおそれがあるからである。従って、吸着装置３０を下降させてから磁石本体５全体が紫外線硬化樹脂２０に浸る前に吸着装置３０を停止させる必要がある。吸着装置３０の停止位置は、紫外線硬化樹脂２０の液面の高さ位置を検出するセンサからの出力信号により制御できる。磁石本体５が紫外線硬化樹脂２０に浸漬されると紫外線硬化樹脂２０の液面の位置が上昇するが、この液面の上昇分の距離をセンサにより検出することにより、磁石本体５がどの程度紫外線硬化樹脂２０に浸漬しているかを判断できる。この原理に基づいて吸着装置３０の停止位置の精度を確保することができる。

尚、磁石本体５が紫外線硬化樹脂２０に浸漬している間に、容器１０内の圧力を減圧してもよい。磁石本体５は上述したように多孔質状の圧縮成型ボンド磁石であるため、容器１０内の圧力を減圧することにより、磁石本体５の内部の空気を抜くことができるからである。これにより、磁石本体５内に充分に紫外線硬化樹脂２０を浸透させることができる。尚、容器１０内の減圧は真空ポンプなどにより行なう。

次に、図２Ｃに示すように、吸着装置３０を上昇させて磁石本体５を紫外線硬化樹脂２０の液面から離し、容器１０内で停止させる。次に、容器１０内で吸着装置３０を回転させる。これにより、磁石本体５の表面に付着した余分な紫外線硬化樹脂２０を取り除くことができる。また、磁石本体５の表面から飛散した余分な紫外線硬化樹脂２０は、容器１０により再び回収されるので紫外線硬化樹脂２０の使用量を節約できる。

次に、図２Ｄに示すように、吸着装置３０を紫外線照射装置４０の上部にまで移動させる。紫外線照射装置４０は磁石本体５に紫外線を照射し、磁石本体５に塗布された紫外線硬化樹脂２０は硬化する。このようにして、磁石本体５の一方側の面の防錆処理が完了する。

次に、図２Ｅに示すように、吸着装置３０をベルトコンベア５０の上部にまで移動させて、吸着装置３０の電磁石への通電を遮断して磁石本体５をベルトコンベア５０上に配置する。作業者はベルトコンベア５０に置かれた磁石本体５を反転し、再び吸着装置３０の電磁石を通電して反転した磁石本体５を吸着する。

次に、同様の方法により、磁石本体５の裏面側の防錆処理を行う。図３Ａ〜３Ｃに示すように、磁石本体５の裏面側を紫外線硬化樹脂２０に浸し、磁石本体５を紫外線硬化樹脂２０から離して磁石本体５に付着した余分な紫外線硬化樹脂２０を取り除く。次に、図３Ｄに示すように磁石本体５の裏面側の紫外線硬化樹脂２０を紫外線照射装置４０により硬化させて、図３Ｅに示すように磁石本体５をベルトコンベア５０上に配置する。

このようにして、磁石本体５に防錆処理が施された磁石１が完成する。以上のように、紫外線硬化樹脂２０を利用して防錆処理を行うので、熱硬化性樹脂を用いた場合と比較し、硬化に要する期間が短くてすむ。このため、紫外線照射装置４０の点灯により消費される電力消費量も、熱硬化性樹脂の硬化に使用される熱処理炉の電力消費量よりも少ない。従って、防錆処理に伴うコストが低減される。

例えば、メッキ処理においては有害な溶剤が使用される。このため、このような溶剤は厳密に管理する必要がある。しかしながら、紫外線硬化樹脂は、管理が容易であり、揮発による粘度の変化などの影響も少ない。また、紫外線硬化樹脂の管理には、紫外線を避けた暗所等に温度管理さえ適切であれば、紫外線硬化樹脂の状態変化は少ない。

また、上述したように磁石本体５は圧縮成型ボンド磁石であるので多孔質状である。このため例えば磁石本体５を電着塗装により防錆処理を行う場合、多孔質内部に残留した空気が塗装中に外部に放出し、塗装がされない部分が生じるおそれがある。本実施例の場合、真空ポンプ等により容器１０内を減圧することもできるので、紫外線硬化樹脂を磁石本体５内に充分に浸透させることができ、上記のような問題を解消できる。

粉体塗装や吹付塗装の場合、磁石本体５の表面に塗料が均一に付着させるのが困難な場合がある。本実施例の場合、紫外線硬化樹脂に磁石本体５を浸漬させて、その後に吸着装置３０を回転させることにより磁石本体５から余分な紫外線硬化樹脂２０を取り除くことが出来る。また、粉体塗装や吹付塗装の場合、塗装時に塗料の大部分が拡散するため、大型の排気、換気設備が必要となる。本実施例のように紫外線硬化樹脂を用いて防錆処理を行う場合には、このような排気、換気設備は不要である。

このように紫外線硬化樹脂液を用いた浸漬方法により、低コストで磁石本体に防錆処理を施すことができる。

尚、磁石本体５に従来からある紫外線硬化型の電着塗装を用いることも考えられる。この場合、１）電着工程で磁石本体５表面に塗料を析出、２）水洗い、３）加熱して塗装膜中の水分を乾燥、４）紫外線硬化装置を用い、紫外線を照射されて防錆塗膜を得ることになる。しかしながら、この電着塗装方法は本実施例と比較して電力、作業時間ともに多大にかかり、また、本実施例のように磁石本体５が多孔質状である場合は、この多孔質内に水が残ってしまいこれにより錆が発生するという危険もある。これは、上記の３）の乾燥工程はあくまでも塗装膜中の水分を乾燥させるものであるからだ。仮にこの乾燥工程を温度や時間を調整して多孔質内に水が残らないようにすると更に作業時間、電力消費量ともに増大し、コストが高くなってしまう。

次に、磁石の防錆処理の第２例について説明する。図４〜１１は、磁石の防錆処理の第２例の説明図である。尚、磁石の防錆処理の第１例と類似の符号を付することにより重複する説明を省略する。図４は、防錆処理を行うための装置全体を示している。

本装置は、台Ｓ、容器１０ａ、ハンド３０ａ〜３０ｃ、ベルトコンベア５０ａ、押出シリンダ６０、レール部７０ａ、７０ｂ等を含む。磁石本体５は容器１０ａからベルトコンベア５０ａ、レール部７０ａ、７０ｂの順に搬送されて、防錆処理が施された磁石１ａが完成する。ハンド３０ａ〜３０ｃは、それぞれ異なるロボットアームの先端に固定されており、磁石本体５を掴み放すことが可能である。ロボットアームのアーム部分が駆動することにより、磁石本体５を所定の位置まで移動させることができる。

図５に示すように、ハンド３０ａは、支持板ＳＳに配置された磁石本体５ａを掴んで矢印の方向に移動して、磁石本体５ａを容器１０ａ内に配置する。支持板ＳＳは、台Ｓの表面に固定された板状の部材である。

図６に示すように、容器１０ａには蓋１１ａが取り付けられた状態を示している。蓋１１ａには、容器１０ａ内に充填された紫外線硬化樹脂の液面の高さ、濃度をそれぞれ計測する液面計Ｍ１、粘度計Ｍ２が固定されている。また、容器１０ａの側面には冷却官Ｃが固定されている。冷却官Ｃは、不図示のチラーユニットに接続されている。冷却官Ｃにより容器１０ａ内の紫外線硬化樹脂の温度変化を抑制している。

押出シリンダ６０は、容器１０ａの前方側に配置されている。押出シリンダ６０は、アクチュエータの動力により容器１０ａの長手方向に所定範囲を往復移動する押出片６５を備えている。押出片６５は、例えば金属製の薄板状である。押出片６５の基端側は押出シリンダ６０本体に固定されており、押出片６５の先端側は容器１０ａ内にまで延びている。ハンド３０ａは、磁石本体５ａを容器１０ａ内の先端側に配置する。

図７は、容器１０ａ内を示した図である。ハンド３０ａによって容器１０ａ内の先端側に配置された磁石本体５ａは、押出片６５の往復移動によって容器１０ａの基端側に押される。容器１０ａ内には、容器１０ａの長手方向に沿って延びたガイドレール１５ａが４本配置されている。押出片６５によって押された磁石本体５ａは、ガイドレール１５ａによって複数の磁石本体５ａが２列に並んだ状態で容器１０ａの基端側へと移動する。このようにして、磁石本体５ａは、容器１０ａ内にある紫外線硬化樹脂に浸漬された状態で容器１０ａ内を移動する。

容器１０ａの基端側に到達した磁石本体５ａは、図８に示すようにハンド３０ｂにより容器１０ａから取り出される。ハンド３０ｂは、容器１０ａとベルトコンベア５０ａとの間で、磁石本体５ａ´を掴んだ状態で所定期間停止する。磁石本体５ａ´に付着した紫外線硬化樹脂の厚みを均一にするためである。尚、容器１０ａから取り出された磁石本体５ａ´に向けてファンにより送風してもよい。また、容器１０ａから取り出された磁石本体５ａ´に向けて紫外線を照射してもよい。尚、磁石本体５ａ´は、完全には硬化していない紫外線硬化樹脂が表面に塗布された状態の磁石本体５ａを意味している。

次に、ハンド３０ａは、図９に示すようにベルトコンベア５０ａの先端側に磁石本体５ａ´を配置して、磁石本体５ａ´は所定期間かけて矢印の方向にベルトコンベア５０ａにより搬送される。ベルトコンベア５０ａは、不図示の壁部に支持されている。尚、ベルトコンベア５０ａによって搬送されている磁石本体５´に紫外線を照射してもよい。例えば、ベルトコンベア５０ａの上部に紫外線を照射する照射ヘッドを設けて、ベルトコンベア５０ａにより搬送されている間磁石本体５´に紫外線を照射してもよい。

ベルトコンベア５０ａの基端側にまで搬送された磁石本体５ａ´は、図１０に示すように、ハンド３０ｃによって持ち上げられレール部７０ａの先端側、又はレール部７０ｂの先端側に配置される。この際、ハンド３０ｃは、磁石本体５ａ´を垂直姿勢にしてレール部７０ａ又は７０ｂに配置する。ハンド３０ｃは、ベルトコンベア５０ａにより搬送される複数の磁石本体５ａ´をレール部７０ａ、７０ｂの交互に配置する。レール部７０ａは、先端側は基端側よりも上方に位置するように、水平線に対して傾斜している。このため、レール部７０ａに垂直姿勢で配置された磁石本体５ａ´は、自重によりレール部７０ａの基端側へと転がる。レール部７０ｂも同様である。

レール部７０ａの先端側には、図１０、１１に示すように、ストッパ７３ａ、７４ａが設けられている。ストッパ７３ａ、７４ａは、それぞれレール部７０ａの底面に形成された開口から上方に進退可能である。ストッパ７３ａ、７４ａは、不図示のアクチュエータからの動力により所定のタイミングで駆動する。ストッパ７３ａ、７４ａは、レール部７０ａ上で互いに当接して並んだ複数の磁石本体５ａ´から、一つの磁石本体５ａ´を他の複数の磁石本体５ａ´から分離させて保持するためのものである。ストッパ７３ａ、７４ａ間の距離は磁石本体５ａ´の外径と略同じである。

ストッパ７３ａがレール部７０ａの底面から後退して７４ａが突出することにより、７４ａは上流側から転がってきた磁石本体５ａ´を停止させる。この状態でストッパ７３ａをレール部７０ａの底面から突出させることにより、この磁石本体５ａ´と後続する磁石本体５ａ´とを切り離しておくことができる。ストッパ７３ａ、７４ａの間で保持された磁石本体５ａ´は、ストッパ７４ａがレール部７０ａの底面に対して沈んで磁石本体５ａ´から退避することにより、下流側に転がる。その後は、ストッパ７４ａを再度レール部７０ａの底面から突出させてストッパ７３ａをレール部７０ａの底面から後退させて、後続の別の磁石本体５ａ´をストッパ７３ａ、７４ａの間に挟んで保持する。

ストッパ７３ａ、７４ａよりも下流側には、３つの照射ヘッド４０ａ〜４０ｃ、駆動ローラ７６ａ、従動ローラ７７ａが配置されている。照射ヘッド４０ａ〜４０ｃは、レール部７０ａ周辺に設けられた筐体や壁に支持されている。同様に、駆動ローラ７６ａも、これらに回転可能に支持されている。駆動ローラ７６ａは、不図示のアクチュエータからの動力を受けて回転する。従動ローラ７７ａは、レール部７０ａの底面に形成された開口から一部分が突出するように設けられている。従動ローラ７７ａは回転可能であるが他の動力源には接続されていない。駆動ローラ７６ａ、従動ローラ７７ａは、磁石本体５ａ´に当接し得る位置から磁石本体５ａ´から離間した位置の間を移動可能に支持されている。

ストッパ７４ａから下流に転がった磁石本体５ａ´は、駆動ローラ７６ａ、従動ローラ７７ａに当接して下流側への移動が規制される。磁石本体５ａ´が駆動ローラ７６ａ、従動ローラ７７ａに当接した状態で駆動ローラ７６ａが回転すると、これに応じて磁石本体５ａ´が回転し、従動ローラ７７ａも磁石本体５ａ´に従って回転する。このようにして磁石本体５ａ´が強制的に回転させられる。

このように回転している磁石本体５ａ´に対して、照射ヘッド４０ａ〜４０ｃは紫外線を照射する。照射ヘッド４０ａは、主に磁石本体５ａ´の外周表面に紫外線を照射する。照射ヘッド４０ｂ、４０ｃは、磁石本体５ａ´を挟むように配置されており、主に磁石本体５ａ´の内周表面に紫外線を照射する。このようにして、所定期間磁石本体５ａ´を回転させながら紫外線を照射する。これにより、磁石本体５ａ´に付着した紫外線硬化樹脂を充分に硬化させることができる。所定期間経過後、駆動ローラ７６ａ、従動ローラ７７ａを磁石本体５ａ´から退避させることにより、磁石１ａは自重によりレール部７０ａの先端側へ転がる。これにより防錆処理が施された磁石１ａを取り出すことができる。以上の工程を繰り返すことにより、複数の磁石１ａが完成する。

以上のように、防錆処理の第２例においても、紫外線硬化樹脂を利用するので、熱硬化性樹脂を用いた場合と比較して、硬化に要する期間が短くてすむ。従って、防錆処理に伴うコストが低減される。このように、磁石本体５ａを加熱することなく防錆処理を行うことができる。

また、上述したように、第２例の防錆処理工程において、磁石本体´を水平姿勢から垂直姿勢に変更すること、及びレール部７０ａ、７０ｂ上で磁石本体５ａ´を転がすことによって、紫外線硬化樹脂を磁石本体５ａ´内に充分に浸透させることができる。

上述したように、磁石は、駆動ローラ７６ａ等によって回転させられるが、磁石本体は回転可能な形状であればよい。例えば、円板状、円柱状のものであってもよい。

以上、第１及び第２の防錆処理において使用される紫外線硬化樹脂は、３官能基以上であって低粘度性を有していればよく、例えばＰＯ変性トリメチロールプロパントリアクリレート（Propoxylated3 Trimethylolpropane Triacrylate）や、ペンタエリストールトリアクリレート（Petaerythritol Triacrylate）であってもよいが、これに限定されない。

上記第２の防錆処理において２つのレール部７０ａ、７０ｂを用いたが、ひとつであってもよし、３つ以上であってもよい。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。

１、１ａ 磁石
５、５ａ、５ａ´ 磁石本体
７ 紫外線硬化樹脂層
１０ 容器
３０ 吸着装置
３０ａ〜３０ｃ ハンド
４０ 紫外線照射装置
４０ａ〜４０ｃ 照射ヘッド
５０ ベルトコンベア
７０ａ、７０ｂ レール部

Claims (6)

1. 磁石粉と樹脂結合材との混合材を成型した後に前記樹脂結合材を熱で硬化させて形成された圧縮成型ボンド磁石である磁石本体と、
   前記樹脂結合材の硬化後に前記磁石本体の表面に形成された紫外線硬化樹脂層と、を備えた磁石。
2. 前記磁石本体は、希土類磁石である、請求項１の磁石。
3. 前記磁石本体は、ネオジム磁石である、請求項１又は２の磁石。
4. 前記磁石本体は、多孔質状である、請求項１乃至３の何れかの磁石。
5. 磁石粉と樹脂結合材との混合材を成型し、
   その後に前記樹脂結合材を熱で硬化させて形成された圧縮成型ボンド磁石を磁石本体として成型し、
   前記磁石本体に紫外線硬化樹脂を塗布し、
   前記紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する、磁石の製造方法。
6. 前記磁石本体を回転させながら前記紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する、請求項５の磁石の製造方法。

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