CN108778553B - 层叠铁芯的制造方法及制造装置 - Google Patents

Abstract

层叠铁芯的制造方法，通过将电磁钢板钢带在重合的状态下插入上下一对的输送辊，从而将电磁钢板钢带在重合的状态下依次送入具有多个冲裁加工工序的模具内，在模具内在重合的状态下对电磁钢板钢带同时进行冲裁，从而制造层叠铁芯，作为上下一对的输送辊（2a、2b），使用上侧及下侧的输送辊均被驱动装置驱动的输送辊，在电磁钢板钢带（1a、1b）被从上下一对的输送辊（2a、2b）中送出后，在进入模具前或者在模具的前段部分处，进行对重合的电磁钢板钢带（1a、1b）的一部分或全部进行接合的处理。

Description

层叠铁芯的制造方法及制造装置

技术领域

本发明涉及层叠铁芯的制造方法及制造装置。

背景技术

近年来，以电动汽车、混合动力式电动汽车为中心，以电动机、发电机的轻质化为目标，致力于实现铁芯的小型化，并且为了确保输出，正在推进电动机、发电机的高转速化(高频率化)。因此，从铁芯的铁损的观点考虑，对板厚为0.30mm以下这样的板厚比以前薄的电磁钢板的要求逐渐变高。通常，电动机、发电机用的铁芯通过下述方式制造：为了抑制涡流损耗而将板厚薄的电磁钢板作为母材，并对其进行冲裁加工。

在冲裁加工中，将冲裁加工用的模具设置于冲压机，一边使用输送装置将分切加工成规定宽度的电磁钢板钢带送入模具内，一边对铁芯的各部分进行冲裁。然后，在模具内实施铆接而使铁芯用坯片一体化，或者在将冲裁加工后的铁芯用坯片从模具中取出后通过焊接、螺栓固定而一体化，由此制造铁芯。以下，将对这样的板厚薄的电磁钢板钢带进行层叠、一体化而制造的铁芯称为“层叠铁芯”。

之所以通常使用上述那样的冲裁加工，是因为其生产率优异。然而，在通常的冲裁加工中，需要一张一张地对铁芯用坯片进行冲裁，因此当电磁钢板钢带的板厚变薄时效率会急剧降低。基于这样的背景，提出了在将多张电磁钢板钢带重合的状态下对电磁钢板钢带进行冲裁的技术(参见专利文献1、2)。以下，将处于对多张进行重合而接合之前的状态的电磁钢板钢带称为“母材钢带”，将多张电磁钢板钢带被接合后的电磁钢板钢带称为“接合钢带”。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭52-39880号公报

专利文献2：日本特开昭52-126704号公报

专利文献3：日本专利第4472386号公报

发明内容

发明要解决的课题

在铁芯的工业制造工序中，通常使用被称为顺序动作冲裁模的模具，所述顺序动作冲裁模在模具内具有多个冲裁加工工序，在模具内依次输送母材钢带的同时制造最终的铁芯。在利用这样的致力于实现高效率生产的模具进行的铁芯的制造工序中应用上述现有技术时，会产生下述课题：由于母材钢带的板厚薄，母材钢带在模具内部垂下，母材钢带与下侧的模具产生干扰，无法稳定地进行连续冲裁加工工序。

需要说明的是，针对这样的课题，认为通过在模具内部发生上述课题前使多张母材钢带的一部分或全部相互接合而制成接合钢带，可使母材钢带的刚性提高，抑制在模具内部的垂下。虽并不一定是基于这样的观点，专利文献1、3中记载了在使母材钢带彼此接合后进行冲裁加工的技术。

详细而言，专利文献1中记载了下述方法：在对2张重合的钢板进行输送并冲压的方法中，在利用铆接或熔接而将成为废料(scrap)的部分一体化后，对钢板进行冲压加工。另外，专利文献3中记载了下述技术：设置用于固定在铁芯形成部及铁芯非形成部的合体卡定部，通过回推(pushing back)进行平面化。专利文献1、3记载的技术是为了避免当将多张钢板同时输入至模具内时因钢板彼此未一体化而产生的各种课题。

将已重合的多张母材钢带彼此进行接合时，从简便性的观点考虑，利用冲压机的上下动作较为优异，可以在设置于冲压机内的模具的前段或即将进入模具之前设置铆接或涂布粘接剂，由此将母材钢带彼此接合。尤其在设置铆接的情况下，由于能够在母材钢带的表面形成凹凸，因此可在较之输送辊而言更靠下游侧将母材钢带彼此接合。

但是，将母材钢带彼此接合时，若在已重合的多张母材钢带彼此被接合之前在宽度方向上发生偏移，则母材钢带会在保持宽度方向上偏移的状态下彼此接合。结果，接合钢带的宽度较之模具所预设的接合钢带的宽度而言增加，诱发接合钢带与冲压机的模具的内壁碰撞等问题，不得不停止连续冲裁加工工序。

此处，也考虑了扩展模具的内壁以容许母材钢带彼此的宽度方向的偏移，但在扩展模具的内壁的情况下，母材钢带的位置变得不稳定。结果，产生了下述问题：确定冲压位置的定位销与定位孔的位置关系发生偏移；或者变得无法充分地确保切边边缘(trimbridge)的宽度；等等。

根据上述情况，在为了以高速且以高效率对板厚薄的母材钢带进行冲裁加工、而将母材钢带彼此接合后进行冲裁加工的方法中，需要即使利用输送辊以高速输送母材钢带，也能够在多张母材钢带于宽度方向上不发生偏移的同时将母材钢带彼此接合。

本发明是鉴于上述课题而作出的，其目的在于，提供即使利用输送辊以高速输送电磁钢板钢带，也能够在多张电磁钢板钢带于宽度方向上不发生偏移的同时将电磁钢板钢带彼此接合而制造层叠铁芯的层叠铁芯的制造方法及制造装置。

用于解决课题的手段

本发明涉及的层叠铁芯的制造方法的特征在于，通过将多张电磁钢板钢带在重合的状态下插入上下一对的输送辊，从而将多张电磁钢板钢带在重合的状态下依次送入具有多个冲裁加工工序的模具内，同时在模具内在重合的状态下对多张电磁钢板钢带进行冲裁从而制造层叠铁芯，作为上述上下一对的输送辊，使用上侧及下侧的输送辊均被驱动装置驱动的输送辊，在上述多张电磁钢板钢带被从上述上下一对的输送辊送出后，在进入上述模具前或者在上述模具的前段部分处，进行对重合的上述多张电磁钢板钢带的一部分或全部进行接合的处理。

本发明涉及的层叠铁芯的制造方法的特征在于，在上述发明中，上述上下一对的输送辊的表面粗糙度Ra为0.3μm以上。

本发明涉及的层叠铁芯的制造方法的特征在于，在上述发明中，在电磁钢板钢带的搬运方向上距上述上下一对的输送辊的咬入位置为700mm以内的位置，配置有对上述多张电磁钢板钢带的宽度方向的偏移进行校正的偏移校正机构。

本发明涉及的层叠铁芯的制造方法的特征在于，上述发明中，将施加于上述上下一对的输送辊的压下力控制在1000N以上且2500N以下的范围内。

本发明涉及的层叠铁芯的制造装置的特征在于，利用本发明涉及的层叠铁芯的制造方法来制造层叠铁芯。

发明的效果

根据本发明涉及的层叠铁芯的制造方法及制造装置，即使利用输送辊以高速输送电磁钢板钢带，也能够在多张电磁钢板钢带于宽度方向上不发生偏移的同时将电磁钢板钢带彼此接合而制造层叠铁芯。

附图说明

[图1]图1是表示输送1张母材钢带的情况的上下一对的输送辊的构成的示意图。

[图2]图2是表示输送多张母材钢带的情况的上下一对的输送辊的构成的示意图。

[图3]图3是表示偏移校正机构的一例的构成的示意图。

[图4]图4是表示偏移校正机构的其他例的构成的示意图。

具体实施方式

本发明的发明人对于将板厚薄的母材钢带重合多张而进行冲裁加工时的由刚性不足导致的问题的解决方法进行了深入研究，结果发现，理想的是，在从输送辊中被送出后，在进入模具前或者在模具的前段工序中将母材钢带彼此的一部分或全部相互接合，而后进行冲裁加工，另外，还发现，频繁发生由于此时多张母材钢带彼此在宽度方向上偏移而被接合所导致的问题。然后，本发明的发明人对如上所述母材钢带的宽度方向的偏移的原因进行了深入研究，结果发现通常使用的输送辊的结构存在问题。

即，如图1所示，在通常的输送辊中，仅下侧的辊2a被驱动装置驱动，而上侧的辊2b仅从动着旋转。通常的冲裁加工中，母材钢带1是以1张的状态被输送，因此即使是使用仅一侧的辊被驱动的输送辊时，也没有问题。与此相对，如图2所示，在将多张母材钢带1a、1b、1c同时咬入输送辊中并送出至模具的情况下，当下侧的辊2a为驱动辊、上侧的辊2b为从动旋转辊时，下侧的辊2a侧的母材钢带1a通过与下侧的辊2a直接接触而被赋予输送力。另一方面，不与下侧的辊2a接触的母材钢带1b借助与母材钢带1a之间的摩擦力而受到向输送方向的力。同样地，母材钢带1c借助与母材钢带1b之间的摩擦力而受到向输送方向的力，上侧的辊2b借助与母材钢带1c之间的摩擦力而受力并旋转。

像这样将多张母材钢带以重合的状态送出时，在仅下侧的辊被驱动的情况下，输送力借助摩擦力而从下侧的母材钢带依次传递至上侧的母材钢带。此时，由于在母材钢带的表面上存在微小的起伏，因此并不会是母材钢带的整面均匀地密合。因此，本发明的发明人认为，输送力的传递方式在输送辊的轴向(母材钢带的宽度方向)上成为非对称，这样的非对称性随着输送力从下侧的母材钢带依次传递至上侧的母材钢带而被助长，母材钢带的宽度方向的偏移发展。

因此，作为这样的现象的解决方案，本发明的发明人想到了使上侧的辊具有与下侧的辊同步主动旋转的机构。即，本发明的发明人想到了，通过从下侧的辊朝向上方依次传递输送力、同时从上侧的辊朝向下方依次传递输送力，从而消除母材钢带间的输送力(由摩擦力带来)的非对称性，抑制母材钢带间的宽度方向的偏移。

此处，驱动上侧及下侧这两者的输送辊的输送装置以往就存在，但是这种输送装置的目的在于对母材钢带的送出量进行精细地控制，却不存在如本发明这样在将多张母材钢带重合而送出的冲裁加工中使用的例子。本发明是基于上述技术思想的发明，但除了上述这种输送辊外，通过控制输送辊的表面粗糙度、或者设置对母材钢带的宽度方向的偏移进行抑制的机构、或者进一步控制输送辊的压下力，从而也能够充分地抑制多张母材钢带在宽度方向上偏移的现象，能够进行稳定的冲裁加工。

作为从板厚薄的母材钢带以高效率(快的生产速度)生产铁芯的方法，下述方法是适用的：在将多张母材钢带重合而进行冲裁加工的过程中，在即将进入模具前或在模具的前段将多张母材钢带互相接合。此处，母材钢带的板厚越薄，则在模具内的刚性越不足，容易导致冲裁加工中的问题，因此优选的是，在将母材钢带互相接合后搬运至模具内。需要说明的是，此处所述的冲裁加工中的问题不仅依赖于母材钢带的板厚，而且还依赖于利用冲裁加工得到的铁芯的尺寸，简而言之，容易在板厚为0.30mm以下、外径为120mm以上的铁芯的冲裁加工中产生。

首先，本发明中，使冲裁加工时使用的上下一对的输送辊为上下驱动式。以往，标准性地使用了仅对上侧及下侧的一者进行驱动的输送辊时，在借助母材钢带间的摩擦力使输送力在被重合了的母材钢带间及母材钢带与从动旋转辊之间传递的期间，由于母材钢带的表面的起伏、摩擦系数的不均匀性而导致输送力在宽度方向上变得不均匀，母材钢带在宽度方向上产生偏移。

与此相对，在使用上下驱动式的输送辊的情况下，即使母材钢带的表面存在起伏、存在摩擦系数的不均匀性时，也可抑制输送辊位置处多个母材钢带在宽度方向上产生偏移的现象，不易发生由被重合了的母材钢带的表观上的宽度变宽而产生的课题。此处，所谓上下驱动式的输送辊是指，与母材钢带接触的上下一对的输送辊这两者与驱动装置相连接而被主动地驱动，并且以使两者的动作时间点成为同一时间的方式进行调节而得到的输送辊。利用伺服电动机进行输送辊的驱动，并将母材钢带的输送量、输送模式控制为最优，由此能够进一步提高本发明的效果。

优选使上下一对的输送辊的表面粗糙度Ra为0.3μm以上。通过使上下一对的输送辊的表面粗糙度Ra为0.3μm以上，从而能够进一步提高连续冲裁加工的稳定性。通过提高输送辊的表面粗糙度，来自从从上侧及下侧与母材钢带接触的输送辊的输送力得以精度良好地传递至母材钢带，从而抑制母材钢带的偏移。

输送辊的表面粗糙度Ra小于0.3μm时，输送辊与母材钢带之间的摩擦系数降低，由上下一对的输送辊带来的输送量不稳定，母材钢带在宽度方向上容易偏移。优选使输送辊的表面粗糙度Ra的上限值为3μm。输送辊的表面粗糙度Ra大于3μm时，母材钢带与输送辊之间的接触状态及推压状态变得不均匀，磁特性变差。

除了输送辊的上下驱动及表面粗糙度这些要件外，优选设置偏移校正机构，其对母材钢带的宽度方向的偏移进行校正。通过设置偏移校正机构，连续冲裁加工的稳定性进一步提高。其原因在于，即使在对上侧及下侧的输送辊均进行驱动、并适当控制输送辊的表面粗糙度的情况下，也容易因母材钢带的板厚偏差等而导致母材钢带的宽度方向的偏移产生。在该情况下，当使用上下驱动式的输送辊时，由于基础偏移量小因此偏移校正机构有效地发挥作用，从而能够使多个母材钢带的宽度方向位置准确地一致。

作为偏移校正机构，如图3及图4所示，将部件3(参见图3)、旋转的辊4(参见图4)压靠至母材钢带的宽度方向端部的方法是有效的。在该方法中，若初始的母材钢带的宽度方向的偏移量大，则由于偏移后的母材钢带的刚性不足，导致在母材钢带的位置被校正之前母材钢带自身发生变形而使得宽度方向位置的校正变得困难。与此相对，在使输送辊为上下驱动式、使母材钢带的偏移的基础量降低的情况下，即使是利用偏移校正机构从宽度方向端部进行压靠的情况下，也能够抑制母材钢带的变形、并且校正宽度方向位置。

这样的偏移校正机构优选设置于在电磁钢板钢带的搬运方向上距输送辊的咬入位置为700mm以下(优选为400mm以下)的范围内。母材钢带的宽度方向的偏移发生在输送辊的咬入位置，因此，即使在远离输送辊的咬入位置的位置处强制性地对宽度方向的位置偏移进行校正，也不会带来根本性的改善。与此相对，通过将偏移校正机构设置在距输送辊的咬入位置为700mm以下的邻近位置，从而能够抑制在输送辊的咬入位置处的母材钢带的宽度方向的偏移。

需要说明的是，即使是将偏移校正机构设置在距输送辊的咬入位置超过700mm的位置的情况下，也具有效果，但是在偏移校正机构与输送辊之间，母材钢带向侧方弯曲，由此输送辊的咬入位置处的宽度方向偏移的校正作用降低。另外，偏移校正机构设置在输送辊的送入侧及送出侧这两者中更有效。此外，通过在输送辊的送入侧及送出侧分别设置多个偏移校正机构，从而能够在不使产生了偏移的母材钢带变形的情况下容易地校正母材钢带的宽度方向位置。设置多个偏移校正机构的情况下，将尽可能多的偏移校正机构设置在距输送辊的送入侧及送出侧为700mm以内的位置是有效的。

施加于输送辊的压下力优选设置在1000N以上且2500N以下的范围内。关于以往冲裁加工中的母材钢带的输送，压下力没有特别限定，在不对磁特性产生不良影响的范围内施加强的压下力时，可抑制母材钢带与输送辊之间的滑动，因此通常使施加于输送辊的压下力为3000N以上。与此相对，本发明的发明人发现，在使输送辊为上下驱动式的情况下，通过使施加于输送辊的压下力低于以往，从而使得连续冲压性稳定。

认为其原因可能在于，对于上下驱动式的输送辊而言，从重合了的母材钢带的上下方向接触输送辊，因此与以往相比不需要大的压下力，不仅如此，在所使用的母材钢带具有板厚偏差等宽度方向均匀性的情况下，若压下力大，则反而会促进向宽度方向的偏移。与此相对，根据本发明的发明人的研究结果，通过使输送辊的压下力降低，母材钢带彼此的宽度方向的偏移反而变小，连续冲压性稳定。另外，在追加偏移校正机构来使母材钢带的宽度方向位置高精度地一致的情况下，当输送辊的压下力弱于以往时，更有效地发挥下述功能：利用偏移校正机构而在输送辊的咬入位置对要发生偏移的母材钢带的宽度方向位置进行校正的功能。

基于以上的理由，通过使输送辊的压下力低于以往，在对重合了的母材钢带同时实施冲裁加工的情况下，能够防止母材钢带彼此的宽度方向的偏移。因此，压下力的上限值优选设为2500N，更优选设为2000N。另一方面，压下力过弱时，经输送辊的保持力变得不充分，母材钢带的输送量变得不稳定、母材钢带容易在宽度方向上产生偏移。因此，输送辊的压下力的下限值设为1000N。

具有上述功能的层叠铁芯的制造装置以以下所示的方式构成。即，本发明涉及的层叠铁芯的制造装置具备：将多张母材钢带从钢卷中取出、将多张母材钢带重合并送出至输送辊的、具有母材钢带的取出及送出的功能的装置；上下一对的输送辊；具有在从输送辊进入模具以前的期间、或在模具内的前段工序中对多张母材钢带进行一体化的功能的装置；对多张母材钢带在重合状态下实施冲裁加工的模具；主动地对上下一对的输送辊进行驱动的驱动装置。

此处，输送辊的表面粗糙度Ra优选为0.3μm以上。另外，优选的是，在输送辊的送入侧及送出侧中的至少一侧具备对重合了的多张母材钢带的宽度方向的偏移进行校正的偏移校正机构，并且偏移校正机构配置于在母材钢带的输送方向上距输送辊的咬入位置为700mm以内的位置。此外，优选将输送辊的压下力控制在1000N以上且2500N以下的范围内。

实施例

〔实施例1〕

关于铁芯外径为200mm、背磁轭宽度为14mm、齿长度为25mm的定子铁芯，将2张板厚为0.20mm的母材钢带(宽度为205mm)在冲压机的送入侧前(输送辊前)重合，然后送入顺序动作冲裁模内，在模具内的冲压第1工序中，对2张母材钢带同时施以铆接加工，从而将2张母材钢带接合，然后以170SPM(Strokes Per Minute：每分钟冲程)的冲裁速度进行连续的冲裁加工。此时，以(a)仅一侧辊的驱动(一侧驱动)和(b)两侧辊的驱动(上下驱动)这两种方式实施输送辊的驱动方式，对两者进行比较。另外，在(b)两侧辊的驱动中，使输送辊的表面粗糙度和对输送辊的压下力变化。另外，在输送辊的前后(前：母材钢带进入输送辊前，后：母材钢带从输送辊中送出后)的位置设置有用于防止、校正2张母材钢带的宽度方向的偏移的引导件(guide)，使引导件位置变化。在利用上述方法进行的冲压加工中，使冲压数的上限为5000次，对直至冲压因发生问题而停止为止的冲裁次数进行计数。将计数结果示于以下的表1。

如表1所示，在通过适于本发明的条件(装置)而进行冲压加工时，在1000次以上的冲压加工期间未发生问题，能够连续地进行冲压加工。另外，通过将本发明中规定的多个条件进行组合，能够进行3000次以上的连续冲压。

〔实施例2〕

关于铁芯外径为180mm、背磁轭宽度为10mm、齿长度为18mm的定子铁芯，在冲压机的送入侧前(输送辊前)将3张板厚为0.12mm的母材钢带(宽度为190mm)在层间涂布粘接剂并重合，然后利用旋转的输送辊从上下方向将其夹住(pinch)，进行兼具母材钢带的输送和粘接剂的进展的处理，然后送入顺序动作冲裁模内，利用冲裁模具以150SPM的冲裁速度进行连续的冲裁加工。此时，粘接剂的固化(母材钢带间的粘接)在刚从输送辊中送出后即已完成。然后，以(a)仅单侧辊的驱动(单侧驱动)和(b)两侧辊的驱动(上下驱动)这两种方式实施输送辊的驱动方式，对两者进行比较。另外，在(b)两侧辊的驱动中，使输送辊的表面粗糙度和对输送辊的压下力变化。另外，在输送辊的前后位置设置有用于防止、校正3张母材钢带的宽度方向的偏移的引导件，使引导件位置变化。在利用上述方法进行的冲压加工中，使冲压数的上限为5000次，对直至冲压因发生问题而停止为止的冲裁次数进行计数。将计数结果示于以下的表2。

如表2所示，在通过适于本发明的条件(装置)进行冲压加工时，在2000次以上的冲压加工期间未发生问题，能够连续地进行冲压加工。

产业上的可利用性

根据本发明，可提供即使利用输送辊以高速输送电磁钢板钢带、也能够在多张电磁钢板钢带在宽度方向上不产生偏移的同时将电磁钢板钢带彼此接合而制造层叠铁芯的层叠铁芯的制造方法及制造装置。

附图标记说明

1、1a、1b、1c 母材钢带

2a、2b 输送辊

3 部件

4 辊

Claims (4)

1.层叠铁芯的制造方法，其特征在于，通过将多张电磁钢板钢带在重合的状态下插入上下一对的输送辊，从而将多张电磁钢板钢带在重合的状态下依次送入具有多个冲裁加工工序的模具内，在模具内在重合的状态下对多张电磁钢板钢带同时进行冲裁，从而制造层叠铁芯，

作为所述上下一对的输送辊，使用上侧及下侧的输送辊均被驱动装置驱动的输送辊，在所述多张电磁钢板钢带被从所述上下一对的输送辊送出后，在进入所述模具前或者在所述模具的前段部分处，进行对重合的所述多张电磁钢板钢带的一部分或全部进行接合的处理，所述上下一对的输送辊的表面粗糙度Ra为0.3μm以上。

2.如权利要求1所述的层叠铁芯的制造方法，其特征在于，在电磁钢板钢带的搬运方向上距所述上下一对的输送辊的咬入位置为700mm以内的位置，配置有对所述多张电磁钢板钢带的宽度方向的偏移进行校正的偏移校正机构。

3.如权利要求1或2所述的层叠铁芯的制造方法，其特征在于，将施加于所述上下一对的输送辊的压下力控制在1000N以上且2500N以下的范围内。

4.层叠铁芯的制造装置，其特征在于，利用权利要求1至3中任一项所述的层叠铁芯的制造方法来制造层叠铁芯。

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