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Dokumentenidentifikation DE10029239B4 19.04.2007
Titel Vorrichtung zum Bearbeiten von magnetischen Bauteilen und Vorrichtung zur Behandlung von Abfallflüssigkeit
Anmelder Neomax Co., Ltd., Osaka, JP
Erfinder Chikuba, Masanori, Saga, JP;
Kondo, Sadahiko, Takarazuka, Hyogo, JP
Vertreter Viering, Jentschura & Partner, 80538 München
DE-Anmeldedatum 14.06.2000
DE-Aktenzeichen 10029239
Offenlegungstag 22.03.2001
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 19.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.04.2007
IPC-Hauptklasse B24B 55/03(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B24B 55/12(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B24B 1/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B03C 1/035(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines magnetischen Bauteils und eine Vorrichtung zur Behandlung von Abfallflüssigkeit. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines magnetischen Bauteils und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abfallflüssigkeitsbehandlung, in welchen abfallendes Schleifmittel, welches Schlamm, wie zum Beispiel Abfall vom Schleifen enthält, gereinigt und wieder verwendet wird.

Aus der DE 692 11 276 T2 ist eine Schleifvorrichtung bekannt, bei der Kühlmittel über einen Trichter aufgefangen und einem Abscheidekanal zugeführt wird. Der Abscheidekanal ist aus einer Bodenplatte und einem darauf angeordneten Labyrinth gebildet, um Hartmetall-Partikel aus dem Kühlmittel abzuscheiden. Dazu hat der Auslass die Form eines Überlaufs, so dass Kühlmittel an dem Auslass-Ende des Kanals langsamer fließt als an dem Einlass-Ende. Weiterhin enthält die Bodenplatte einen Magneten.

In der JP 05092420 A ist ein Verfahren zur Behandlung eines Seltenerd-Magneten offenbart.

In der JP 07060155 A ist ein Verfahren zur Behandlung von Schlamm enthaltenden Flüssigkeit unter Verwendung einer Magnetwalze offenbart. Diese nimmt Schlamm auf, der mittels eines Führungsteils von diesem abgeschabt und somit von diesem entfernt wird.

Weiterer Stand der Technik zum Reinigen von Schleifflüssigkeit ist in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 10-309647 offenbart. Gemäß diesem Stand der Technik wird das die Unreinheiten enthaltende Schleifmittel in einem Becken aufbewahrt und mithilfe einer Düse umgewälzt, um den Schlamm und die Schleifkörner von der Schleifflüssigkeit zu trennen. Dann wird der Schlamm mit Hilfe eines magnetischen Abscheiders aus dem Becken genommen.

Weiterer Stand der Technik ist in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 8-299717 offenbart. Gemäß diesem Stand der Technik wird ein Filter zum Reinigen der Schleifflüssigkeit verwendet.

Gemäß dem oben beschriebenen Stand der Technik können jedoch kleine Partikel in dem Schlamm nicht ausreichend entfernt werden. Wenn die kleinen Partikel in dem Schlamm ausreichend entfernt werden müssen, ist für die Vorrichtung ein Großraumbecken von ungefähr 3000 Litern erforderlich, was das Problem zur Folge hat, dass die Vorrichtung groß sein muss.

Der Schlamm, der beim Bearbeiten von magnetischen Bauteilen, insbesondere beim Schleifen von seltenen Erdlegierungen produziert wird, enthält feine Partikel, die einen Durchmesser von ungefähr 2&mgr;m bis 3&mgr;m aufweisen. Gemäß dem letzten Stand der Technik ist der Filter oft durch diese Partikel verstopft, was das wirksame Entfernen des Schlamms, der diese feinen Partikel enthält, schwierig macht.

Falls ferner die Schleifflüssigkeit ohne ausreichendes Entfernen des Schlamms wiederverwendet wird, nutzt sich ein Schleifrand vorzeitig ab, falls das Bauteil durch eine Schleifscheibe geschnitten wird, welche ein hitzebeständiges Harz und ein superhartes Schleifkorn aufweist.

Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zum Bearbeiten von magnetischen Bauteilen und eine Vorrichtung zum Behandeln der Abfallflüssigkeit zu schaffen, welche in der Abscheidung des Feinpartikelschlamms kompakter und effektiver sind.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 7.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines magnetischen Bauteils geschaffen, mit welchem die Bearbeitung eines magnetischen Bauteils mit einer Schleifeinrichtung, die insbesondere einen Rand hat, der hitzebeständiges Harz und superhartes Schleifkorn aufweist, durchführbar ist, während Schleifflüssigkeit zu dem Bearbeitungsbereich zugeführt wird, und mit der ein magnetisches Schlammabscheiden von der Schleifflüssigkeit, die von dem Bearbeitungsbereich abgeführt wird erfolgen kann.

Erfindungsgemäß wird somit eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines magnetischen Bauteils geschaffen, die aufweist: eine Bearbeitungseinrichtung zum Bearbeiten eines magnetischen Bauteils, in der eine Schleifeinrichtung verwendet wird, die einen Rand aufweist, der hitzbeständiges Harz und superhartes Schleifkorn enthält, während Schleifflüssigkeit dem Bearbeitungsbereich zugeführt wird, und eine magnetische Abscheidungseinrichtung zum Abscheiden des Schlamms von der Schleifflüssigkeit, die von dem Bearbeitungsbereich abgeführt wird.

Gemäß der Erfindung kann der Schlamm durch eine magnetische Abscheidungseinrichtung, wie einen Magnetabscheider, von der verwendeten Schleifflüssigkeit magnetisch abgeschieden werden. Deshalb ist im Gegensatz zum Stand der Technik kein großes Becken erforderlich und die Vorrichtung kann kompakt sein. Falls die Schleifeinrichtung einen Rand aufweist, der hitzebeständiges Harz und superhartes Schleifkorn enthält und falls die Schleifflüssigkeit feinen Partikelschlamm enthält, wird der Rand vorzeitig abgetragen. Die Erfindung ist besonders wirksam in dem oben beschriebenen Fall, weil der feine Partikelschlamm gemäß der Erfindung abgeschieden werden kann, wodurch das Problem verringert werden kann. Ferner ist die Erfindung wirksam, wenn ein Seltenerd-Magnet gewonnen wird.

Vorzugsweise wird der Schlamm ferner von der Schleifflüssigkeit abgeschieden, indem ermöglicht wird, dass sich der Schlamm absetzt, zum Beispiel durch Einfüllen der Schleifflüssigkeit in ein Becken, welches hinter der magnetischen Abscheidungseinrichtung angeordnet ist. Wenn die magnetische Abscheidungseinrichtung an der Schleifflüssigkeit bzw. die Vorrichtung zum Behandeln von Abfallflüssigkeit an der Abfallflüssigkeit angewendet wird, wird auch der Schlamm magnetisiert, welcher nicht von der Schleifflüssigkeit bzw. der Abfallflüssigkeit entfernt worden ist. Daher kann zum Beispiel beim Einfüllen der Schleifflüssigkeit bzw. der Abfallflüssigkeit in das Becken der magnetisierte Schlamm in der Schleifflüssigkeit bzw. der Abfallflüssigkeit Klumpen bilden und sich schnell in dem Becken absetzen. Sogar falls der Schlamm feine Partikel enthält, die sich nicht leicht absetzen, setzt sich in diesem Vorgang der Schlamm durch die Bildung von Klumpen ab und kann schnell von der Schleifflüssigkeit bzw. der Abfallflüssigkeit getrennt werden. Daher besteht keine Notwendigkeit ein großes Becken zu verwenden.

Falls das magnetische Bauteil eine Seltenerd-Legierung enthält, weist die magnetische Abscheidungseinrichtung bevorzugt an der Oberfläche eine magnetische Flussdichte auf, welche nicht kleiner als 0,25 Tesla ist. Die Seltenerd-Legierung wird leicht oxidiert und es wird angenommen, dass die Oxidation in dem Schlamm sogar leichter abläuft, wodurch der Anteil an nicht magnetischen Partikel erhöht wird und daher der Schlamm auf die Magnetkraft weniger empfindlich wird. Daher ist es schwierig, den Seltenerd-Legierung enthaltenden Schlamm magnetisch herauszuziehen. Durch die Verwendung der magnetischen Abscheidungseinrichtung, die an der Oberfläche eine Magnetflussdichte aufweist, die nicht kleiner als 0,25 Tesla ist, wird es jedoch möglich, die Fähigkeit zum Abscheiden des Schlamms zu erhöhen und dadurch die Abnutzung der Schleifeinrichtung zu verringern.

Ferner besteht vorzugsweise die Schleifflüssigkeit hauptsächlich aus Wasser. Falls der Hauptbestandteil der Schleifflüssigkeit Wasser ist, wird es möglich den Schlamm bei einer niedrigeren Magnetflussdichte herauszuziehen, da Wasser eine kleinere Viskosität als Öl aufweist.

Vorzugsweise wird die Schleifflüssigkeit nach der Abscheidung des Schlamms dem Bearbeitungsbereich zugeführt, um im Kreislauf verwendet zu werden. In diesem Fall kann die Schleifflüssigkeit wirksam verwendet werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Behandlung der Abfallflüssigkeit geschaffen, die eine magnetische Abscheidungseinrichtung aufweist, welche an der Oberfläche eine magnetische Flussdichte hat, die nicht kleiner als 0,25 Tesla ist, um den, eine Seltenerd-Legierung enthaltenden Schlamm von der Abfallflüssigkeit zu trennen.

Gemäß der Erfindung kann durch die Verwendung der magnetischen Abscheidungseinrichtung, welche an der Oberfläche eine magnetische Flussdichte nicht kleiner als 0,25 Tesla aufweist, der die Seltenerd-Legierung enthaltende Schlamm, welcher schwer herauszuziehen ist, leichter von der Schleifflüssigkeit bzw. der Abfallflüssigkeit getrennt werden.

Vorzugsweise wird der Schlamm außerdem von der Abfallflüssigkeit bzw. der Schleifflüssigkeit abgeschieden, indem sich der Schlamm absetzen darf, zum Beispiel indem die Abfallflüssigkeit bzw. die Schleifflüssigkeit in ein Becken eingefüllt wird, welches hinter der magnetischen Abscheidungseinrichtung angeordnet ist. wenn der magnetische Abscheidevorgang an der Abfallflüssigkeit bzw. der Schleifflüssigkeit durchgeführt wird, wird auch der Schlamm magnetisiert, welcher nicht an die magnetische Abscheidungseinrichtung herangezogen wurde. Daher kann zum Beispiel durch Einfüllen der Abfallflüssigkeit bzw. der Schleifflüssigkeit nach der magnetischen Abscheidung in das Becken der magnetisierte Schlamm in der Abfallflüssigkeit Klumpen bzw. der Schleifflüssigkeit bilden und sich schnell in dem Becken absetzen. Bei diesem Vorgang wird der Schlamm, sogar wenn der Schlamm feine Partikel enthält, welche sich nicht einfach absetzen, durch die Klumpenbildung abgesetzt und kann schnell von der Abfallflüssigkeit abgeschieden werden. Daher ist es nicht notwendig, ein großes Becken zu verwenden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform der Erfindung zeigt;

2A eine Querschnittsansicht, welche einen Abschnitt einer Trennscheibenanordnung zeigt;

2B eine Skizze, welche einen Teilabschnitt eines Schneiderandes zeigt;

3 eine Skizze, die eine Vorrichtung zur Abgabe von Schleifflüssigkeit zeigt, welche nahe der Trennscheiben angeordnet ist;

4A eine perspektivische Ansicht, die eine Magnetwalze zeigt;

4B eine perspektivische Ansicht, die einen Magneten zeigt;

5 eine perspektivische Ansicht, welche die Funktion eines Abstreifers darstellt;

6A eine Tabelle, die ein Ergebnis des Experiments 1 zeigt;

6B eine graphische Darstellung des Ergebnisses von Experiment 1;

7A eine Tabelle, die ein Ergebnis des Experiments 2 zeigt;

7B eine graphische Darstellung des Ergebnisses von Experiment 2;

8A eine Tabelle, die ein Ergebnis von Experiment 3 zeigt; und

8B eine graphische Darstellung des Ergebnisses von Experiment 3.

Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die Figuren näher erläutert.

Wie aus 1 ersichtlich, weist eine Vorrichtung 10 zum Bearbeiten eines magnetischen Bauteils als Ausführungsform der Erfindung einen Bearbeitungsabschnitt 12 zum Bearbeiten des magnetischen Bauteils 54 (welcher später beschrieben wird), einen Reinigungsabschnitt 14 zum Reinigen von Schleifflüssigkeit 58 durch Abscheiden des Schlamms 90 (wird ebenso später beschrieben) von der Schleifflüssigkeit 58, die in dem Bearbeitungsabschnitt 12 verwendet wird und ein Kreislaufsystem 16 auf, um die gereinigte Schleifflüssigkeit 58 an den Bearbeitungsabschnitt 12 zurückzuführen.

Der Bearbeitungsabschnitt 12 weist einen Basisblock 18 auf. Der Basisblock 18 weist eine obere Fläche auf, die mit einer nach oben geöffneten Pfanne 22 versehen ist, welche eine Abflussöffnung 20 zum Abfließen der Schleifflüssigkeit 58 aufweist. Die Pfanne 22 ist mit senkrechten Platten 24 versehen, um zu verhindern, dass die Schleifflüssigkeit 58 nach außen spritzt.

Die Pfanne 22 hat eine obere Fläche, die mit einer überhängenden X-Vorschub-Bearbeitungsvorrichtung 25 eines sogenannten Auslegertyps versehen ist. Die Bearbeitungsvorrichtung 25 enthält eine Säule 26, die an der Pfanne 22 angeordnet ist. Die Säule 26 hat eine seitliche Fläche, die mit einem Stützabschnitt (nicht dargestellt) versehen ist. Der Stützabschnitt stützt rotierend eine rotierende Welle 28.

Die rotierende Welle 28 ist mit einer Trennscheibenanordnung 30 versehen. Die rotierende Welle 28 weist ein Ende, welches durch einen Stützarm gestützt ist und ein anderes Ende, welches mit einer Rolle 34 befestigt ist, auf. Die Rolle 34 ist mit einem Riemen 36 versehen. Durch Antreiben des Riemens 36 durch die Verwendung eines Rotationswellen-Antriebsmotors (nicht dargestellt) wird die rotierende Welle 28 und die Trennscheibenanordnung 30 in eine Richtung gedreht, die zum Beispiel durch den Pfeil A gekennzeichnet ist.

Wie aus 2A ersichtlich, enthält die Trennscheibenanordnung 30 eine Mehrzahl von Trennscheiben 38. Jede der Trennscheiben 38 ist von einem der benachbarten Trennscheiben durch ein ringförmiges Abstandsstück 40 getrennt. Jede Trennscheibe 38 weist eine Grundplatte 42 ähnlich einer pfannkuchenförmigen Scheibe auf. Die Grundplatte 42 weist einen äußeren Umfangsrand auf, der mit einem Schneiderand 44 versehen ist.

Die Grundplatte 42 ist zum Beispiel aus einer harten Legierung, wie Wolframcarbid oder einem Schnellarbeitsstahl hergestellt. Wahlweise kann die Grundplatte 42 aus einer gesinterten Diamantlegierung hergestellt sein, welches eine Legierung ist, die durch Sintern von Diamant oder cBN (kubisches Bornitrid) oder ähnlichem mit einer harten Legierung hergestellt ist, wie es in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 8-109431 und 8-109432 offenbart ist.

Wie aus 2B ersichtlich, ist ferner der Schneiderand 44 aus einer Mischung von Schleifkorn 44a und einem hitzebeständigem Harz 44b hergestellt. Genauer ausgedrückt ist das Schleifkorn 44a durch das hitzebeständige Harz 44b an die Grundplatte 42 gebunden.

Das Schleifkorn 44a besteht zum Beispiel aus einem superharten Schleifkorn. Das superharte Schleifkorn kann eine solche Substanz wie natürliches oder synthetisches Diamantpulver, cBN-Pulver und eine Mischung von dem natürlichen oder synthetischen Diamantpulver und cBN-Pulver sein. Das Schleifkorn 44a hat einen Korndurchmesser von ungefähr 160&mgr;m bis 250&mgr;m.

Das hitzebeständige Harz 44b ist aus einem aushärtendem Harz, wie zum Beispiel Phenolharz und Polymidharz, hergestellt. Ferner kann dem hitzebeständigem Harz 44b ein Metallpulver hinzugefügt werden, welches einen Partikeldurchmesser von einigen wenigen Mikrometer aufweist.

Wie wiederum aus 1 ersichtlich, weist die Pfanne 22 eine obere Fläche auf, die mit einem Paar von Schienen 46 versehen ist, in welchem ein X-Schlitten 48 verschiebbar befestigt ist. Der X-Schlitten 48 hat eine obere Fläche, die mit einem Spanntisch 50 versehen ist, der an einer oberen Fläche einer Klebeplatte 52 angeordnet hat. Die Klebeplatte 52 weist eine obere Fläche auf, an welche das magnetische Bauteil 54 während des Bearbeitens mit einem Klebstoff befestigt ist. Das magnetische Bauteil 54 ist zum Beispiel ein Magnetbauteil einer Seltenerd-Verbindung für einen Schwingspulenmotor (VCM). Das oben beschriebene Magnetbauteil einer Seltenerd-Legierung weist wegen seiner Zusammensetzung durch eine harte Primärphase und eine zähe Korngrenzphase einen sehr hohen Schleifwiderstand auf. Beim Bearbeiten eines solchen Materials durch einen Rand der aus Harz und Schleifkorn hergestellt ist, ist das Abtragen des Randes ein Hauptproblem.

Wie in 9 des U.S. Patents 5,448,437 gezeigt, wird der hier erwähnte Schwingspulenmotor zum Beispiel in einem Festplattenantrieb verwendet. In dieser 9 wird der Schwingspulenmotor durch das Bezugszeichen 307 bezeichnet. Das Magnetbauteil der Seltenerd-Legierung, welches durch die Trennscheiben 38 bearbeitet wird, wird dann oberflächenbehandelt, um einen Seltenerd-Magnet zu ergeben. Solche Seltenerd-Magnete werden zum Beispiel als Magnet verwendet, die durch die Bezugszeichen 3, 4, 5, und 6 in den 1 und 2 des U.S. Patents 5,448,437 gekennzeichnet sind. Ferner werden ein Herstellungsverfahren und andere Informationen über Nd-Fe-B Seltenerd-Magnete in den U.S. Patenten 4,770,723 und 4,792,368 offenbart. Der Seltenerd-Magnet ist ein "R-T-(M)-B Magnet", wobei R ein Seltenerd-Element einschließlich Y, T Fe oder eine Fe-Co Verbindung, M ein Zusatz und B Bor ist.

Mit der oben beschriebenen Anordnung kann durch Verschieben des X-Schlittens 48 in einer durch einen Pfeil B bezeichneten Richtung (entlang der X-Achse), bei der sich das magnetische Bauteil 54 mit konstanter Geschwindigkeit in Richtung der sich in die mit einem Pfeil A bezeichneten Richtung drehenden Trennscheibenanordnung 30 bewegt, in einem vorbestimmten Ausmaß bearbeitet werden. Beim Bearbeiten des magnetischen Bauteils 54 wird Schlamm 90 produziert. Beim Bearbeiten des magnetischen Bauteils wird, wie ebenso in 3 gezeigt, die Schleifflüssigkeit 58 dem Bearbeitungsbereich 60 von einer Schleifflüssigkeit-Zuführungsvorrichtung 56 zugeführt, welche nahe der Trennscheiben 38 angeordnet ist.

Die Schleifflüssigkeit 58 besteht hauptsächlich aus Wasser. Falls die Schleifflüssigkeit zum Beispiel hauptsächlich aus Öl besteht, kann sich der Schlamm 90 wegen der hohen Viskosität des Öles nicht einfach innerhalb der Schleifflüssigkeit 58 bewegen. Da jedoch Wasser eine geringe Viskosität aufweist, kann sich der Schlamm 90 einfach bewegen. Falls Wasser der Hauptbestandteil der Schleifflüssigkeit 58 ist, wird es daher möglich, den Schlamm 90 bei einer geringeren magnetischen Flussdichte herauszuziehen. Da ferner Wasser eine hohe spezifische Wärme aufweist, kann der Schneiderand 44 wirksam gekühlt werden.

Die Schleifflüssigkeit-Zuführungsvorrichtung 56 enthält einen stationären Abschnitt 64, der mit einer Schleifflüssigkeits-Versorgungsleitung 62 verbunden ist. Der stationäre Abschnitt 64 wird mit der Schleifflüssigkeit 58 versorgt, die von der Schleifflüssigkeit-Versorgungsleitung 62 kommt. Die Schleifflüssigkeit 58 wird bei einem Druck von ungefähr 196 kPa – 980 kPa (2 kg/cm2 -10 kg/cm2) dem Bearbeitungsbereich 60 von einer Zuführungsöffnung 66 zugeführt, welche an der Spitze des stationären Abschnitts 64 ausgebildet ist. Hierbei sei angemerkt, dass die Zuführungsöffnung 66 entsprechend der Größe der Trennscheiben 38 mit einem variablen Öffnungswinkel versehen ist.

Wie wiederum aus 1 ersichtlich, tritt die in dem Schleifprozessabschnitt 12 verwendete Schleifflüssigkeit 58aus der Abflussöffnung 20 der Pfanne 22 aus und wird über die Schleifflüssigkeit-Abflussleitung 68 in einen Behälter 70 des Reinigungsabschnitts 14 aufbewahrt. Ein Hindernisbauteil 72 ist innerhalb des Behälters 70 vorgesehen, um das Absetzen des in der Schleifflüssigkeit 58 enthaltenen Schlamms 90 zu erleichtern. Ferner ist ein Magnetabscheider 74 nahe des Hindernisbauteils 72 angeordnet. Der Magnetabscheider 74 weist eine Magnetwalze 76 zum Herausziehen des Schlamms 90 und eine Abquetschwalze 78 zum Entfernen der Schleifflüssigkeit 58 auf der Magnetwalze 76 auf. Das Hindernisbauteil 72 ist nach oben zunehmend steil ausgebildet, um eine einfache Berührung der Schleifflüssigkeit 58 mit der Magnetwalze 76 zu ermöglichen.

Wie in 4A dargestellt, weist die Magnetwalze 76 einen hohlen Zylinder 80 auf. Ein durch eine Hauptwelle 81 durchdrungener Zylinder 82 ist in dem hohlen Zylinder 80 angeordnet. Der Zylinder 82 weist eine mit Magneten 84 versehene äußere Mantelfläche auf. Die Magnete 84 sind zum Beispiel in vier longitudinalen Reihen und vier Umfangsreihen mit einem im allgemeinen gleichen Abstand angeordnet, so dass insgesamt 16 Magnete 84 verwendet sind. Wie aus 4B ersichtlich, enthalten die Magnete 84 zwei Arten von Magneten, die jeweils in Richtung ihrer Dicke magnetisiert sind. Die Polarität der Magnete 84 ist in jeder der longitudinalen Reihen der Magnete 84 und in jeder der Umfangsreihen der Magnete 84 abgewechselt. Wie in der U.S. 4,770,723 offenbart, ist jeder der Magnete 84 zum Beispiel ein Neodymmagnet. Der Schlamm 90 wird durch die Magnete 84 auf die äußere Mantelfläche des hohlen Zylinder 80 gezogen.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass, wenn der hohle Zylinder 80 an der Mantelfläche eine magnetische Flussdichte nicht kleiner als 0,25 T (T steht für Tesla) aufweist, der Schlamm einfach von der Schleifflüssigkeit 58 abgeschieden werden kann, sogar falls der Schlamm eine Seltenerd-Legierung enthält, welche schwer von den Magneten 84 weggezogen werden kann. Die Magnetwalze 76 wird durch einen nicht dargestellten elektrischen Motor zum Beispiel in einer Richtung rotiert, die durch den Pfeil C gekennzeichnet ist (siehe 5). Die magnetische Flussdichte an der Oberfläche des hohlen Zylinders 80 wird zum Beispiel mit einem Gaussmeter und einer Sonde gemessen (beide hergestellt von Bell Corporation und vertrieben durch Toyo Tsusho Co., Ltd.) indem die Sonde mit dem Gegenstand der Messung in Berührung gebracht wird.

Wie aus 1 und 5 ersichtlich, wird die den Schlamm 90 enthaltende Schleifflüssigkeit 58 dem magnetischen Abscheider 74 zugeführt, wenn sie über die obere Kante des Hindernisbauteils 72 fließt. Der Schlamm 90 wird an die Magnetwalze 76 herangezogen. Dann wird die Schleifflüssigkeit 58 auf der Magnetwalze 76 durch die Abquetschwalze 78 abgestriffen. Danach wird der auf die Magnetwalze gezogene Schlamm 90 durch einen Abstreifer 86 entfernt, welcher gegen die äußere Mantelfläche der Magnetwalze 76 gehalten ist und in einen Schlammbehälter 88 abgeladen. Wie oben beschrieben, wird der Schlamm 90 durch den Magnetabscheider 74 oder der magnetischen Abscheidungseinrichtung von der verwendeten Schleifflüssigkeit 58 magnetisch abgeschieden. Der Magnetabscheider 74 ist insbesondere zum Abscheiden von feinem Partikelschlamm geeignet.

Nach dem Passieren der Magnetwalze 76 fließt die Schleifflüssigkeit 58 zunächst aus einer Abflussöffnung (nicht dargestellt) heraus, die unter der Magnetwalze 76 vorgesehen ist und dann in ein Becken 92 (zum Beispiel einen rechten Abschnitt des Beckens 92, der durch eine Trennwand 94 abgetrennt ist), welches hinter dem Magnetabscheider 74 und dem Behälter 70 angeordnet ist. Der aus feinem der Seltenerd-Legierung bestehende Schlamm 90 weist eine Koerzitivkraft wie ein kleiner Magnet auf. Sogar wenn er nicht an die Magnetwalze 76 herangezogen wurde, wird daher der Schlamm 90 durch die Magnetwalze 76 magnetisiert und setzt sich aufgrund von Klumpenbildung schnell in dem Becken 92 ab. Ferner sind innerhalb des Beckens 92 Hindernisplatten 94, 96 und 98 angeordnet, um zu verhindern, dass sich der Schlamm 90 bewegt und um die Wegstrecke zu verlängern, wodurch das Absetzen des Schlamms 90 erleichtert wird. Die Schleifflüssigkeit 58 fließt entlang einer Wegstrecke, die durch den Pfeil D bezeichnet ist.

Während der Bewegung in dem Becken 92 setzt sich daher in dem Becken 92 der Schlamm 90 ab und die Abscheidung des Schlamms 90 von der Schleifflüssigkeit 58 wird weiter begünstigt. Ferner können durch das durch die Klumpenbildung begünstigte Absetzen sogar kleine Partikel des Schlamms schnell von der Schleifflüssigkeit 58 abgeschieden werden. Demzufolge ist ein großes Becken nicht länger notwendig, um den Schlamm 90 von der Schleifflüssigkeit 58 abzuscheiden, wodurch es möglich wird, die Vorrichtung in ihrer Größe zu verkleinern.

Die von dem Schlamm 90 abgeschiedene und daher gereinigte Schleifflüssigkeit 58 in dem Becken 92 wird dann durch eine Pumpe, welche ein Teil des Kreislaufsystems 16 ist, gepumpt und an die Schleifflüssigkeit-Abführungsvorrichtung 56 über die Schleifflüssigkeit-Versorgungsleitung 62 zugeführt, um im Kreislauf verwendet zu werden.

Im Folgenden wird der Betrieb der oben beschriebenen Schleifvorrichtung 10 erläutert.

Zuerst wird in dem Schleifprozessabschnitt 12 das magnetische Bauteil 54 durch die Trennscheiben 38 bearbeitet, während die Schleifflüssigkeit 58 dem Bearbeitungsbereich 60 zugeführt wird. Dann wird die den Schlamm 90 enthaltende Schleifflüssigkeit 58 über die Schleifflüssigkeit-Abflussleitung 68 in den Behälter 70 eingefüllt.

Um dem Magnetabscheider 74 zu erlauben, Unreinheiten, wie zum Beispiel den Schlamm 90, an die Oberfläche des Magnetabscheiders 74 zu ziehen, wird die Schleifflüssigkeit 58 an die Oberfläche des Magnetabscheiders 74 gebracht. Die Schleifflüssigkeit 58, welche den Magnetabscheider 74 passiert hat, wird in das Becken 92 eingefüllt und die in der Schleifflüssigkeit 58 zurückgebliebenen Unreinheiten, wie der Schlamm 90, setzen sich in dem Becken 92 ab. Daher wird nur in dem Becken 92 obenstehende Flüssigkeit gepumpt und durch die Pumpe 100 in den Kreislauf zurückgeführt. Die Verunreinigungen, wie der Schlamm 90, setzen sich in dem Becken 92 ab und werden von Zeit zu Zeit bei Bedarf entfernt.

Durch die Verwendung der Schleifflüssigkeit 58, von welcher der Schlamm 90 wie oben beschrieben entfernt wurde, kann beim Schneiden des magnetischen Bauteils 54 die Lebensdauer des Schneiderandes 44 vergrößert werden.

Nun werden mit der Schleifvorrichtung 10 durchgeführte Experimente erläutert.

Die Bedingungen der Experimente sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich verwendeten die Experimente den Schneiderand 44, der ein Phenolharz und ein Diamantschleifkorn (20% Volumenanteil) enthält. Jede der Trennscheiben 38 hatte einen Außendurchmesser von 125 mm und einem 1,0 mm dicken Schneiderand 44. Jede der Grundplatten 42 hatte eine Dicke von 0,9 mm und einen inneren Durchmesser von 40 mm. Das Randvolumen (die Höhe des Schneiderands 44) betrug 3 mm – 4 mm.

Die Trennscheiben 38 hatten eine Rotationsgeschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit) von 2070 m/min und die Schneidegeschwindigkeit betrug 10 mm/min. Die Schleifflüssigkeit 58 wurde zum Beispiel durch Verdünnen mit Wasser von von Castrol Limited hergestelltes JP-0497N auf 2% (Gewichtsprozent) zubereitet. Das Arbeitsstück war Neomax 44H, ein Magnetbauteil einer Seltenerd-Legierung, hergestellt von Sumitomo Special Metall Co., Ltd.

Die in 6A bis 8B dargestellten Ergebnisse sind durch das Experiment gewonnen.

Der hier verwendete Ausdruck "magnetische Flussdichte an der Oberfläche" ist die magnetische Flussdichte an der äußeren Mantelfläche des hohlen Zylinders 80 des Magnetabscheiders 74. Der Ausdruck "Schlammentfernungsanteil" ist ein Wert, der den Grad des Entfernens des Schlamms 90 von der Schleifflüssigkeit 58 angibt, der durch Passieren der verwendeten Schleifflüssigkeit 58 durch den Magnetabscheider 74 gleich nach der Schneidetätigkeit erreicht wird. Der Ausdruck "Abtragung durch Bearbeiten" ist typischerweise ein Volumen des magnetischen Bauteils 54 (pro Trennscheibe 38), welches in den 300 Durchläufen des Schneidens des magnetischen Bauteils 54 in den Schlamm 90 übergeführt wurde. Der Ausdruck "Trennscheibenabnutzung" ist typischerweise ein Abtragungsvolumen (pro Trennscheibe 38) in dem Schneiderand 44 der Trennscheibe 38 in den 300 Durchläufen des Bearbeitens des magnetischen Bauteils 54. Der Ausdruck "Absetzungsvolumen" ist ein Volumen des Schlamms 90, welches in einer Messeinheit (500 cm3 der Schleifflüssigkeit 58, gemäß den vorliegenden Experimenten) in der Schleifflüssigkeit 58 enthalten ist. Der Ausdruck "Schlammanteil" ist eine Gewichtsprozentangabe des Schlamms 90, welcher in den 500 cm3 der Schleifflüssigkeit 58 enthalten ist.

Unter den in Tabelle 1 dargestellten Bedingungen wurde jedes der folgenden Experimente durchgeführt.

Zuerst wurden in Experiment 1 die folgenden vier Anordnungen als Funktion des "Abtragens durch Bearbeiten" und der "Trennscheibenabnutzung" verglichen (6A und 6B).

  • (1) Ein Magnetabscheider (magnetische Flussdichte an der Oberfläche von 0,3 T) + ein Becken
  • (2) Ein Magnetabscheider (magnetische Flussdichte an der Oberfläche von 0,25 T) + ein Becken
  • (3) Ein Magnetabscheider (magnetische Flussdichte an der Oberfläche von 0,2 T) + ein Becken
  • (4) Kein Magnetabscheider + ein Becken

Wie in 6A und 6B dargestellt, nimmt die Trennscheibenabnutzung tendenziell ab, wenn die magnetische Flussdichte des Magnetabscheiders 74 zunimmt. Ferner nimmt der Unterschied in der Trennscheibenabnutzung zwischen den Fällen (1)- (4) zu, wenn das Abtragen durch Bearbeiten zunimmt. Das heißt, wenn die Anzahl der Schnitte zunimmt.

Unter den Bedingungen, bei denen der Magnetabscheider 74 verwendet wurde, insbesondere wenn die magnetische Flussdichte nicht kleiner als 0,25 T war, wurde der Schlamm 90 wirksam entfernt, wodurch die Lebensdauer der Trennscheibe 38 erhöht wurde.

Als nächstes wurde im Experiment 2 die Anzahl der Magnetabscheider 74 verändert und ein Vergleich zwischen den Fällen (5) und (6) durchgeführt (7A und 7B). In diesem Experiment betrug die magnetische Flussdichte an der Oberfläche jedes Magnetabscheiders 74 0,3 T.

  • (5) Ein Magnetabscheider + ein Becken
  • (6) Zwei Magnetabscheider + ein Becken

Wie aus 7A und 7B ersichtlich, wurde herausgefunden, dass mehr Schlamm entfernt werden kann, wenn die Anzahl der Magnetabscheider 74 erhöht wurde.

Ferner wurde in Experiment 3 die magnetische Flussdichte an der Oberfläche des Magnetabscheiders 74 verändert und ein Vergleich zwischen den Fällen (7) und (8) in Abhängigkeit von dem Abscheidungseffekt des Schlamms 90 durchgeführt (8A und 8B).

  • (7) Ein Magnetabscheider ohne Becken
  • (8) Ein Magnetabscheider + Becken

In jedem der Fälle wurde der Schlammentfernungsanteil an der Schleifflüssigkeit-Abführungsvorrichtung 56 gemessen.

Wie in 8A und 8B dargestellt, wurde herausgefunden, dass der Schlammentfernungsanteil drastisch zunimmt, wenn die magnetische Flussdichte nicht kleiner als 0,25 T ist.

Ferner war der Schlammentfernungsanteil in dem Fall (8) größer als in dem Fall (7). Dies verdeutlicht, dass eine weitere Abscheidung des Schlamms 90 erreicht werden kann, indem sich der Schlamm 90 nach dem Entfernen des Schlamms 90 durch den Magnetabscheider 74 in dem Becken 92 absetzen darf.

Wie durch die oben beschriebenen Ergebnisse der Experimente verstanden werden wird, kann mit der Schleifvorrichtung 10 der Schlamm 90 in der Schleifflüssigkeit 58 ausreichend entfernt werden, wodurch es möglich wird, die Schleifflüssigkeit 58 in einem Kreislaufsystem zu verwenden.

Typischerweise hat im allgemeinen die Schleifvorrichtung, welche eine Trennscheibe verwendet, die einen Schneiderand aufweist, der aus aushärtendem Harz und superharten Schleifkorn (Diamantschleifkorn) hergestellt ist, Probleme, wenn die zu dem Bearbeitungsbereich zugeführte Schleifflüssigkeit Schlamm enthält.

Zum Beispiel sammelt sich der Schlamm in dem Bearbeitungsbereich oder zwischen dem Schneiderand und dem zu schneidenden magnetischen Bauteil an, wodurch die Oberfläche der Trennscheibe verstopft wird oder das Abführen von Splitter während dem Bearbeiten ungenügend wird. Ferner verursacht dann eine Zunahme des Schneidewiderstandes eine abnormale Abnutzung des Harzabschnittes und ein Herausfallen des superharten Schleifkorns aus der Trennscheibe, wodurch die Schneidewirksamkeit verkleinert wird. Die Schneidelast ist besonders hoch, wenn das magnetische Bauteil ein R-Fe-B-Magnetbauteil ist, welches eine harte Hauptphase und eine zähe Korngrenzphase aufweist, was zu einer extrem niedrigen Schneidewirksamkeit führt. Wenn diese Situation anhält, gerät Schlamm in die Kreislaufpumpe der Schleifflüssigkeit, was eine abnormale Abnutzung verursacht und die Temperatur der Schleifflüssigkeit erhöht.

Da der Schlamm 90 ausreichend von der Schleifflüssigkeit 58 entfernt werden kann, können jedoch mit der Schleifvorrichtung 10 die oben beschriebenen Probleme verringert werden, sogar wenn die Schleifflüssigkeit 58 im Kreislauf verwendet wird, wodurch es möglich wird, die Lebensdauer der Trennscheiben 38 zu erhöhen.

Da ferner die Menge des Schlamms 90 reduziert ist, die in die Pumpe 100 gerät, welche die Schleifflüssigkeit 58 zirkuliert, wird ein Verstopfen der Pumpe 100 verhindert und die abnormale Abnutzung der Pumpe 100 kann reduziert werden.

Da ferner die Schleifflüssigkeit 58 im Kreislauf verwendet werden kann, kann die Schleifflüssigkeit 58 wirksam verwendet werden.

Ferner kann mit der Schleifvorrichtung 10 der Schlamm 90 durch den Magnetabscheider 74 entfernt werden und sich dann einfach durch Klumpenbildung absetzen. Deshalb ist im Gegensatz zum Stand der Technik kein großes Becken erforderlich und die Vorrichtung kann kompakt sein. So benötigt zum Beispiel eine Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik ein Großraumbecken mit ungefähr 3000 Litern, im Gegensatz dazu kann das in der Schleifvorrichtung 10 verwendete Becken 92 ein Fassungsvermögen von ungefähr 600 Litern aufweisen.

wenn ferner die magnetische Flussdichte an der Oberfläche des Magnetabscheiders 74 nicht kleiner als 0,25 T ist, ist das Abscheidungsvermögen des Schlamms 90 erhöht, wodurch die Abnutzung des hitzebeständigen Harzes 44b reduziert wird, die durch den Schlamm 90 während des Schleifens verursacht wird. Dieser Effekt wird besonders deutlich, wenn der Schneiderand 44 der Trennscheibe 38 aus aushärtendem/hitzebeständigem Harz und Diamantschleifkorn besteht.

Der die Seltenerd-Legierung enthaltende Schlamm bildet leicht Klumpen und verstopft und rostet daher leicht. Falls daher die Reinigungsvorrichtung einen Filter verwendet, muss der Filter oft ausgetauscht werden, was Kosten und eine reduzierte Wirksamkeit verursacht. Im Gegensatz dazu hat bei der Schleifvorrichtung 10 das Nichtverwenden eines Filters die Notwendigkeit des Filteraustausches beseitigt, wodurch die Betriebskosten drastisch reduziert werden konnten.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform die Erfindung für einen Fall beschrieben wurde, bei dem der Magnetabscheider 74 als magnetische Abscheidungseinrichtung Permanentmagnete verwendet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Fall beschränkt. So können zum Beispiel wahlweise Elektromagneten verwendet werden. Ferner können als Schleifeinrichtungen nicht nur die Trennscheiben 38, sondern genau so gut jede beliebige Bearbeitungseinrichtung verwendet werden. Ein Beispiel einer beliebigen Schleifeinrichtung ist ein Draht. Der Draht enthält einen Draht aus hartem Stahl (Klaviersaite) mit einem Durchmesser von ungefähr 0,1 mm bis 0,3 mm, superhartes Schleifkorn mit einem Durchmesser von 30&mgr;m bis 60&mgr;m und Harz wie ein Phenolharz mit einer Dicke von 30&mgr;m bis 60&mgr;m, welches das superharte Schleifkorn an den harten Stahldraht bindet. Die Erfindung ist dann zum Drahtsägen zu verwenden, wobei der oben beschriebene Draht verwendet wird.

Ferner kann die Erfindung nicht nur zur Abscheidung des Schlamms 90 von der Schleifflüssigkeit 58 verwendet werden, sondern genau so gut zum Abscheiden von Seltenerd-Legierung enthaltenden Schlamm von jeder Abfallflüssigkeit.


Anspruch[de]
Vorrichtung (10) zum Bearbeiten eines magnetischen Bauteils (54), aufweisend:

– eine Bearbeitungseinrichtung zum Schleifen des magnetischen Bauteils (54), welche eine Schleifeinrichtung und eine Zufuhreinrichtung (56) zur Zufuhr von Schleifflüssigkeit (58) aufweist,

– einen Behälter (70) zur Aufnahme von Schleifflüssigkeit (58) vom Arbeitsbereich, wobei der Behälter (70) ein nach oben zunehmend steil ausgebildetes Hindernisbauteil (72) und einer nahe des Hindernisbauteils angeordneten magnetischen Abscheidungseinrichtung (74) aufweist, so dass Schlamm enthaltende Schleifflüssigkeit (58) über das Hindernisbauteil (72) der magnetischen Abscheidungseinrichtung (74) zugeführt und an diesem Schlamm von der Schleifflüssigkeit (58) abgeschieden wird,

– ein Becken (92), welches hinter der magnetischen Abscheidungseinrichtung (74) zum Aufnehmen der Schleifflüssigkeit (58) angeordnet ist.
Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, wobei die magnetische Abscheidungseinrichtung (74) eine Magnetwalze (76) zum Herausziehen des Schlamms (90) und eine Abquetschwalze (78) zum Entfernen der Schleifflüssigkeit (58) auf der Magnetwalze (76) aufweist. Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Schleifeinrichtung einen Schneiderand (44) aufweist, welcher hitzebeständiges Harz (44a) und Schleifkorn (44b) enthält. Vorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das magnetische Bauteil (54) eine Seltenerd-Legierung enthält, und die magnetische Abscheidungseinrichtung (74) an der Oberfläche eine magnetische Flussdichte von nicht kleiner als 0,25 T aufweist. Vorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Schleifflüssigkeit (58) hauptsächlich aus Wasser besteht. Vorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend eine Kreislaufeinrichtung zum Zuführen der Schleifflüssigkeit (58) nach der Abscheidung des Schlamms (90) an den Bearbeitungsbereich, damit die Schleifflüssigkeit im Kreislauf verwendet werden kann. Vorrichtung (10) zum Behandeln von Abfallflüssigkeit (58), aufweisend:

– einen Behälter (70) zur Aufnahme von Abfallflüssigkeit (58), wobei der Behälter (70) ein nach oben zunehmend steil ausgebildetes Hindernisbauteil (72) und eine nahe des Hindernisbauteils angeordnete magnetische Abscheidungseinrichtung (74) aufweist, so dass Schlamm enthaltende Abfallflüssigkeit (58) über das Hindernisbauteil (72) der magnetischen Abscheidungseinrichtung (74) zugeführt und an diesem Schlamm von der Abfallflüssigkeit (58) abgeschieden wird,

– ein Becken (92), welches hinter dem Behälter (70) zum Aufnehmen der Abfallflüssigkeit (58) angeordnet ist.
Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 7, wobei der Magnetabscheider (74) eine Magnetwalze (76) zum Herausziehen des Schlamms (90) und eine Abquetschwalze (78) zum Entfernen der Schleifflüssigkeit (58) auf der Magnetwalze (76) aufweist. Vorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei der Magnetabscheider (74) an der Oberfläche eine magnetische Flussdichte von nicht kleiner als 0,25 T aufweist.






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