JP5804551B2 - 分割積層鉄心の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、環状の積層鉄心を複数に分割した分割積層鉄心を、磁性鋼板からなる幅広の薄板条材から連続的に製造する方法に関する。

大型のモータの例えば、ステータ（固定子鉄心）の製造において、幅広の薄板条材から環状鉄心片を打ち抜き形成すると、材料歩留りが悪くなるので、環状鉄心を１又は複数の磁極部ごとに分割した分割積層鉄心を製造し、巻線後、複数の分割積層鉄心を組み合わせて一つの積層鉄心としている（例えば、特許文献１参照）。

そして、特許文献２には、プレス加工ラインと測定ラインを備え、プレス加工ラインによって製造した帯状ワークから積層鋼板を形成して積層加工した仮積層体を本カシメして積層コアを製造すると共に、その積層高さを測定し、その結果を制御装置に入力し、粗立て積層コアの枚数を増減することが開示されている。

特開２０１０−２１３５０５号公報 特開２０１０−１４３１２５号公報

しかしながら、特許文献２記載の技術は、一条の帯状ワークから製造するのは、一つの積層鉄心である。従って、幅広の薄板条材から複数列の鉄心片を製造する場合に発生する特有の問題を解決するものではない。即ち、幅広の薄板条材が複数列の鉄心片を製造すると、その列数に応じて生産効率は高まるが、薄板条材の幅方向に沿って厚み偏差があり、具体的には薄板条材の中央部分では厚く、その両側では厚みが薄いので、同一枚数の鉄心片では、製造列に応じて積層鉄心の厚みにバラツキが生じるという問題があった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、幅方向に形成される複数の列（即ち、実際には存在しないので、「仮想列」という）ごとに製造される分割積層鉄心を区別して、必要な場合には、その積層厚みを測定し、その積層厚みを調整可能な分割積層鉄心の製造方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る分割積層鉄心の製造方法は、環状の積層鉄心を円周方向に複数に分割した分割積層鉄心の製造方法であって、
磁性材料からなる薄板条材の幅方向に複数形成される仮想列上で、打ち抜き形成する複数の分割鉄心片の形成位置を該薄板条材の進行方向に沿って順次変え、しかも隣り合う前記仮想列上に形成される前記分割鉄心片を互い違いに向きを変えて、該各分割鉄心片を金型装置によって打ち抜き形成し、該打ち抜かれた分割鉄心片を該金型装置内でそれぞれ積層して前記分割積層鉄心を形成する打ち抜き積層工程と、
前記仮想列ごとに前記分割鉄心片を打ち抜いて積層したそれぞれの前記分割積層鉄心をプッシャで押して同じ向きに整列して前記金型装置より排出する排出工程と、
前記分割積層鉄心には前記仮想列ごとに識別マークが設けられ、該識別マークによって前記分割積層鉄心の仮想列を特定する打ち抜き位置特定工程とを有する。

また、第２の発明に係る分割積層鉄心の製造方法は、第１の発明に係る分割積層鉄心の製造方法において、前記識別マークは、前記各分割鉄心片の一部に形成された切欠き、凹部、貫通孔、及び印字のいずれか１又は２以上を含む組み合わせからなる。

第３の発明に係る分割積層鉄心の製造方法は、第１及び第２の発明に係る分割積層鉄心の製造方法において、前記識別マークによって区別される前記分割積層鉄心の性状によって、前記分割積層鉄心の良否が前記仮想列ごとに判定される。

第４の発明に係る分割積層鉄心の製造方法は、第１〜第３の発明に係る分割積層鉄心の製造方法において、前記識別マークによる前記仮想列の特定は、画像認識によって行われる。

第５の発明に係る分割積層鉄心の製造方法は、第３の発明に係る分割積層鉄心の製造方法において、前記分割積層鉄心の良否は、再加圧工程及び外観検査工程のいずれか１又は双方を経て判定される。

そして、第６の発明に係る分割積層鉄心の製造方法は、第５の発明に係る分割積層鉄心の製造方法において、前記再加圧工程の後であって、前記外観検査工程の前に、前記分割積層鉄心に異なる大きさの荷重を段階的にかける段階荷重工程を有する。

本発明に係る分割積層鉄心の製造方法は以下の効果を有する。
（１）各仮想列ごとに識別マークを設けた分割積層鉄心を製造しているので、分割積層鉄心の製造後においても、各分割積層鉄心がいずれの仮想列によって製造されたかを区別できる。従って、仮に薄板条材の厚みが幅方向一部で薄い場合は、識別マークを付けた分割積層鉄心の厚みを測定することで判断できる。
（２）これによって、各仮想列の分割積層鉄心の積層枚数をコントロールすることもできるし、薄板条材の薄い部分で作製した分割積層鉄心の厚みを基準にして分割積層鉄心を製造し、厚みの厚い分割積層鉄心については一部の分割鉄心片を除去することによって厚みの調整を行うこともできる。

本発明の一実施の形態に係る分割積層鉄心の製造方法の説明図である。 同分割積層鉄心の製造方法において分割積層鉄心の向きを変える方法の説明図である。 同分割積層鉄心の製造方法によって製造された積層鉄心の斜視図である。 同分割積層鉄心の製造方法の詳細説明図である。

続いて、添付した図面を参照しながら、本発明を具体化した実施の形態について説明する。
本発明の一実施の形態に係る分割積層鉄心の製造方法によって製造された積層鉄心１０は、図３に示すように、磁極部１１毎に円周方向に分割された分割積層鉄心のヨーク部同士を接合させて、環状に並べて配置したもので、使用には各磁極部１１にコイルが巻かれる。なお、環状に並べて配置された分割積層鉄心は、それぞれ異なる分割鉄心片１４〜１７が積層された分割積層鉄心１８〜２１からなる。

この分割積層鉄心１８〜２１の製造方法は、図１、図２に示すように、磁性材料からなる薄板条材２２の幅方向に、打ち抜き形成する分割鉄心片１４〜１７の数に応じて複数形成される進行方向に向いた仮想列Ｃ、Ｂ、Ｄ、Ａ（以下、単に「Ａ〜Ｄ」と記載する）上で、隣り合う仮想列Ａ〜Ｄ上に形成される分割鉄心片１４〜１７を互い違いに向きを変えて並べて、金型装置（図示せず）によって打ち抜き形成し、打ち抜かれた分割鉄心片１４〜１７を金型装置内でそれぞれ積層して分割積層鉄心１８〜２１を形成する（打ち抜き積層工程）。

そして、仮想列Ａ〜Ｄごとに打ち抜かれて積層されたそれぞれの分割積層鉄心１８〜２１をプッシャ２４〜２７で片押しして１／４回転（即ち、９０度回転）させながら同じ向きに整列して、金型装置より排出する（排出工程）。

そして、分割積層鉄心１８〜２１には仮想列Ａ〜Ｄごとに識別マーク４４、４４ａ〜４４ｃ（図４参照）が設けられ、この識別マーク４４、４４ａ〜４４ｃによって分割積層鉄心１８〜２１の仮想列Ａ〜Ｄを特定する（打ち抜き位置特定工程）。以下、これらについて詳しく説明する。

図１、図２に示すように、コイルから巻き解かれた所定幅で厚みが例えば、０．１５〜５ｍｍ程度の薄板条材２２の両側にパイロット孔（図示せず）を形成し、このパイロット孔を基準として分割鉄心片１４〜１７の両側に形成されるスロット３０〜３７を打ち抜くと共に、各分割鉄心片１４〜１７の幅方向中央位置にかしめ部３８を形成する。かしめ部３８は周知の半抜きかしめ又はＶかしめからなる。これによって、スロット３０、３１、スロット３２、３３、スロット３４、３５、スロット３６、３７の間に磁極軸片部４０〜４３が形成される。

なお、分割積層鉄心１８〜２１の最下部に配置される分割鉄心片１４〜１７については、板の底面からかしめ突起が飛び出すかしめ部でなく、直上に配置される分割鉄心片１４〜１７のかしめ突起が嵌入するのみのかしめ貫通孔が形成されている（かしめ貫通孔については周知であるので、説明を省略する）。このかしめ貫通孔を設けると、その前に打ち抜き形成された分割鉄心片に、かしめ貫通孔を有する分割鉄心片を積層できないので、分割積層鉄心１８〜２１を区切る場合に使用する。

次に、薄板条材２２の進行方向の異なるＰ、Ｑ、Ｒ、Ｓの位置で、分割鉄心片１４〜１７をそれぞれダイ内に抜き落として、かしめ積層して分割積層鉄心１８〜２１を形成する（図２参照）。分割積層鉄心１８〜２１はそのままの姿勢がダイ下に抜き落とされるので、分割積層鉄心１８、２１はヨーク部分が薄板条材２２の進行方向を向いており、分割積層鉄心１９、２０はヨーク部分が薄板条材２２の進行方向と逆方向を向いている。

なお、各分割積層鉄心１８〜２１には、これらを区別するための識別マーク４４、４４ａ〜４４ｃが設けられている。この識別マーク４４、４４ａ〜４４ｃは図４に示すように、ヨーク部の半径方向外側位置に形成される矩形の切欠きからなって、分割積層鉄心１８の識別マーク４４ついては軸心に対して右寄り、分割積層鉄心１９の識別マーク４４ａについては軸心位置、分割積層鉄心２０の識別マーク４４ｂについては軸心に対して左寄り、分割積層鉄心２１の識別マーク４４ｃについては切欠き無しによって、４つの分割積層鉄心１８〜２１を区別できるようになっている。

これによって、分割積層鉄心１８〜２１が薄板条材２２のいずれの位置（仮想列）から打ち抜き形成された分割鉄心片１４〜１７によって構成されているかを特定できる。薄板条材２２は通常圧延処理されているので、長さ方向には厚みが一定であるが、幅方向では異なり、これによって、薄板条材２２の幅方向打ち抜き位置で厚み（性状）の異なる分割積層鉄心１８〜２１を区別できる。

この後、分割積層鉄心１８〜２１をプッシャ２４〜２７で押して、搬送コンベア（ベルトコンベア）４５〜４８に載せ、搬送コンベア４５〜４８の先側にある横送りコンベア４９に分割積層鉄心１８〜２１をその向きを揃えて移載する。プッシャ２４〜２７の先部はＬ字状となって、幅方向の一側半分に突出部５１を他側半分に後退部５２を有している。プッシャ２４〜２７の基端側は、リニアモータ、液圧シリンダ又は空圧シリンダ等の直線移動手段に連結され、図示しない溝形ガイド内をプッシャ２４〜２７が一定の押し出し速度を有して進退する構造となっている。

プッシャ２４〜２７の幅は、各分割積層鉄心１８〜２１の半径方向長さの０．５〜１倍となって、先部に形成された突出部５１の長さは、分割積層鉄心１８〜２１の半径方向長さの０．５〜０．９倍となって、突出部５１がヨーク部に当接し、突出部５１が当接した方向に９０度回転する。この後、下型ホルダー５９の端部に接続される搬送コンベア４５〜４８で搬送されるが、搬送コンベア４５〜４８の両側には、ガイド部材５５〜５８が設けられている。

このガイド部材５５〜５８は、ダイの下にあって分割積層鉄心１８〜２１が載置される下型ホルダー５９ではストレート（平行）となって、それ以降は徐々に狭くなって再度平行となり、同一方向（即ち、ヨーク部を前側に向けた状態）に分割積層鉄心１８〜２１を整列搬送できるようになっている。横送りコンベア４９に移載された分割積層鉄心１８〜２１は同一方向を向いて、打ち抜き位置特定工程に使用する画像認識装置６０に搬送される。搬送コンベア４５〜４８から横送りコンベア４９への移載は周知の方法（例えば、一方の高さを昇降できるようにする等）が採用される。

画像認識装置６０に搬入された分割積層鉄心１８〜２１はカメラを用いた画像処理によって識別マーク４４、４４ａ〜４４ｃの有無及び場所を検知し、分割積層鉄心１８〜２１を区別する（画像認識）。そして再加圧工程６１で、各分割積層鉄心１８〜２１に適当な加圧力（残量の弾性限界の１／２０〜１／２程度の重加圧を加えるのが好ましい）を加える。そして、段階荷重工程６２で、重荷重、中荷重、軽荷重と荷重を弱めるごとに（段階的に）、分割積層鉄心１８〜２１の厚みを測定する。

ここで、分割積層鉄心１８〜２１の厚みが指定の厚みＴと異なる場合は、識別コードの特定と、その厚みを計測する。この後、外観検査工程６３で外観検査を行って、外観が悪い分割積層鉄心１８〜２１と厚みが指定の厚みＴと異なる分割積層鉄心１８〜２１はライン外に排出し、良品と判定される分割積層鉄心１８〜２１についてのみ梱包６４を行う。

なお、段階荷重工程６２で指定の厚みＴと異なる厚みの分割積層鉄心１８〜２１が発見された場合には、以下の処置を取る。
（１）第１の処置
分割積層鉄心１８〜２１の厚みが指定の厚みＴより薄いと判断された場合は、その分割積層鉄心はライン外に排出して不良品とし、金型装置に指示を送り、全ての分割積層鉄心１８〜２１が所定の厚みＴを維持するように、分割鉄心片の積層枚数を増やす。
ほとんど全ての分割鉄心片が特定の厚みを有し、そのうちの一部が指定の厚みを超える場合は、その分割積層鉄心の識別コードと厚みＴを測定し、金型装置にその情報をフィードバックし、厚みが高すぎた分割積層鉄心の仮想列の分割鉄心片の積み枚数を減らし、この仮想列の分割積層鉄心の厚みが所定の厚みＴを有するようにすると共に、測定が終わった不良品は後工程に送らずに、ライン外に排出する。この後、厚みの大きい分割積層鉄心から１又は複数枚の分割鉄心片を剥いで、分割積層鉄心が所定の厚みを維持するようにして、製品として出荷する。

（２）第２の処置
各分割積層鉄心１８〜２１の厚みを段階荷重工程で測定し、仮にそのうちの一つに厚みが不足する分割積層鉄心が存在した場合、直ちにその分割積層鉄心はライン外に排出して不良品とすると共に、金型装置にその情報をフィードバックし、厚みが不足した分割積層鉄心の仮想列の分割鉄心片の積み枚数を増加し、この分割積層鉄心が所定の厚みＴを有するようにする。この装置は、かしめ貫通孔を形成する分割鉄心片をどの枚数で設定するかによって決定される。勿論、金型装置でかしめ貫通孔を分割鉄心片に打ち抜き形成した場合は、その前に、プッシャで金型装置の分割積層鉄心を除去することは当然である。
これによって、分割積層鉄心の厚みが多少変わっても、製品となる分割積層鉄心１８〜２１が常時一定の厚みになるように制御できる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない変形例、改良例も含まれる。例えば、この実施の形態においては、識別マークは矩形の切欠きによって構成されているが、その他の形状の切欠き、凹部、貫通孔、印字のいずれか１又は２以上の組み合わせからなるものであってもよい。

１０：積層鉄心、１１：磁極部、１４〜１７：分割鉄心片、１８〜２１：分割積層鉄心、２２：薄板条材、２４〜２７：プッシャ、３０〜３７：スロット、３８：かしめ部、４０〜４３：磁極軸片部、４４、４４ａ〜４４ｃ：識別マーク、４５〜４８：搬送コンベア、４９：横送りコンベア、５１：突出部、５２：後退部、５５〜５８：ガイド部材、５９：下型ホルダー、６０：画像認識装置、６１：再加圧工程、６２：段階荷重工程、６３：外観検査工程、６４：梱包

Claims (6)

1. 環状の積層鉄心を円周方向に複数に分割した分割積層鉄心の製造方法であって、
   磁性材料からなる薄板条材の幅方向に複数形成される仮想列上で、打ち抜き形成する複数の分割鉄心片の形成位置を該薄板条材の進行方向に沿って順次変え、しかも隣り合う前記仮想列上に形成される前記分割鉄心片を互い違いに向きを変えて、該各分割鉄心片を金型装置によって打ち抜き形成し、該打ち抜かれた分割鉄心片を該金型装置内でそれぞれ積層して前記分割積層鉄心を形成する打ち抜き積層工程と、
   前記仮想列ごとに前記分割鉄心片を打ち抜いて積層したそれぞれの前記分割積層鉄心をプッシャで押して同じ向きに整列して前記金型装置より排出する排出工程と、
   前記分割積層鉄心には前記仮想列ごとに識別マークが設けられ、該識別マークによって前記分割積層鉄心の仮想列を特定する打ち抜き位置特定工程とを有することを特徴とする分割積層鉄心の製造方法。
2. 請求項１記載の分割積層鉄心の製造方法において、前記識別マークは、前記各分割鉄心片の一部に形成された切欠き、凹部、貫通孔、及び印字のいずれか１又は２以上を含む組み合わせからなることを特徴とする分割積層鉄心の製造方法。
3. 請求項１又は２記載の分割積層鉄心の製造方法において、前記識別マークによって区別される前記分割積層鉄心の性状によって、前記分割積層鉄心の良否が前記仮想列ごとに判定されることを特徴とする分割積層鉄心の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１に記載の分割積層鉄心の製造方法において、前記識別マークによる前記仮想列の特定は、画像認識によって行われることを特徴とする分割積層鉄心の製造方法。
5. 請求項３記載の分割積層鉄心の製造方法において、前記分割積層鉄心の良否は、再加圧工程及び外観検査工程のいずれか１又は双方を経て判定されることを特徴とする分割積層鉄心の製造方法。
6. 請求項５記載の分割積層鉄心の製造方法において、前記再加圧工程の後であって、前記外観検査工程の前に、前記分割積層鉄心に異なる大きさの荷重を段階的にかける段階荷重工程を有することを特徴とする分割積層鉄心の製造方法。

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