JP2004174595A - 加工装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ワークを加工するためのパンチ110とダイ150とを有する加工装置100であって、ダイは、固定ダイ152と、固定ダイに回転自在に保持されて、ワークを回転可能な回転ダイ154とを含み、加工装置は、回転ダイの位置決めをするための位置決め機構であって、回転ダイを位置決めする第1の位置決め部と、回転ダイを第1の位置決め部よりも高い精度で位置決めする第2の位置決め部とを有することを特徴とする加工装置及び方法を提供する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、加工装置及び方法に係り、特に、回転可能な金型の位置決め構造に関する。本発明は、例えば、モータコアの製造に用いられる加工装置及び方法に好適である。
【0002】
【従来の技術】
近年、機械製品が益々高性能化するのに伴い、かかる機械製品を構成する部品の高性能化も益々要求されてきている。例えば、機械製品の一例としてのモータのロータに使用される鉄心(以下、「モータコア」という。)を作成するのに、所定の厚みを有するコアを形成するよりも薄い個片状の被加工品(以下、「ワーク」という。)を積層して接合する方がモータ特性が向上することが知られている。このため、モータコアの製造には、プレス装置を使用して帯状金属材料から個片状のワークを打ち抜いて積層する方法が従来から提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、モータコアに要求される精度が厳しくなってくるにつれてワーク積層体の高さがより均一である必要が生じてきた。例えば、図8(a)及び図8(b)に示すように、帯状金属材料2が幅方向Wで厚さに勾配を有すれば、帯状金属材料2から打ち抜かれたワーク4を複数個積層することによって形成された積層体6は、図8(c)に示すように、あらゆる位置において均一な高さを有しなくなる。ここで、図8(a)は、帯状金属材料2とワーク4との関係を示す概略平面図、図8(b)は、図8(a)のGG断面図、図8(c)は、積層体6の概略断面図である。なお、説明の便宜上、図8(b)や図8(c)は、厚さや高さの不均一性を誇張して示しており、実際の不均一性のオーダーは数十ミクロン程度である。このため、従来の製造方法では、モータコアに要求される精度を必ずしも満足しなくなってきた。その一方、帯状金属材料を、それがあらゆる位置で均一な厚さを有するように加工することは非常に困難である。
【0004】
このため、本発明者は、簡易な方法でモータコアの精度を高めるために、ワーク4を回転して積層することを検討した。例えば、一枚目のワーク4に対して二枚目のワーク4を所定角度だけ回転して積層し、三枚目のワーク4を二枚目のワーク4に対して前記所定角度だけ回転して積層するなどである。これにより、図8(a)に示す幅方向W又は回転方向の厚さのばらつきを吸収することができる。
【0005】
かかる回転を手動で行うことも考えられる。しかし、積層体6中では各ワーク4は相互に高精度に位置決めされなければならず手動では高精度な位置決めが困難であると共に手動による回転はスループットの低下を招く。このため、ワークの回転は自動化することが好ましい。
【0006】
ワーク回転を自動化するために、ワークを打ち抜くプレス装置及び金型に回転機構を設けることも考えられる。しかし、このような回転機構は比較的大型である。特に、(例えば、径が300mmである)大型のワークを(例えば、120度の)大きな回転角度で回転して高速で加工しようとすれば、回転機構はかなり大型になり、従来のプレス装置及び金型には、打ち抜かれたワークを回転させる機構を設けるスペースがない。あるいは、プレス装置及び金型に回転機構を組み込めば製造システムと設置スペースの大型化、それに伴う製造コストの増加を招くため好ましくない。
【0007】
そこで、本発明は、このような従来の課題を解決し、高品位の機械製品を簡易かつ比較的低コストで製造することが可能な加工装置及び方法を提供することを例示的な目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての加工装置は、ワークを加工するためのパンチとダイとを有する加工装置であって、前記ダイは、固定ダイと、当該固定ダイに回転自在に保持されて、ワークを回転可能な回転ダイとを含み、前記加工装置は、前記回転ダイの位置決めをするための位置決め機構であって、前記回転ダイを位置決めする第1の位置決め部と、前記回転ダイを前記第1の位置決め部よりも高い精度で位置決めする第2の位置決め部とを有することを特徴とする。かかる加工装置によれば、回転ダイがワークの回転方向の厚さのばらつきを吸収し、位置決め機構は、2つの位置決め部を使用して回転ダイを高精度に位置決めする。この結果、かかる加工装置はパンチを利用してワークに高精度の加工を施すことができる。なお、加工装置は、プレス装置として把握されてもよいし、その一部(例えば、金型)として把握されてもよい。第1の位置決め部はモータを含み、第2の位置決め部は、前記回転ダイに係合可能な係合部材を含んでもよいし、タイミングと形状の異なる2種類の係合部材であってもよい。前記加工装置は、例えば、前記ワークを回転及び積層し、積層された複数の前記ワークをかしめ接合してもよい。
【0009】
本発明の別の側面としての加工装置は、ワークを加工するためのパンチとダイとを有する加工装置であって、前記ダイは、固定ダイと、当該固定ダイに回転自在に保持されて、ワークを回転可能な回転ダイとを含み、前記加工装置は、前記回転ダイの位置決めをするための位置決め機構であって、前記回転ダイを位置決めする第1の位置決め部と、前記回転ダイを前記第1の位置決め部よりも高い精度で位置決めする第2の位置決め部と、前記第2の位置決め部よりも高い精度で位置決めする第3の位置決め部とを有することを特徴とする。かかる加工装置は、3つの位置決め部を有してより高精度に回転ダイを位置決めすることができる。前記第1の位置決め部は、例えば、モータであり、前記第2及び第3の位置決め部は、例えば、前記回転ダイに係合可能で形状の異なる係合部材を含んでもよい。
【0010】
本発明の別の側面としての加工方法は、パンチと、固定ダイと、当該固定ダイに回転自在に保持されて、ワークを回転可能な回転ダイとを含むダイとを利用して前記ワークを加工する方法であって、前記ワークを回転ダイ上で回転するステップと、前記回転ダイを位置決めするステップと、前記位置決めステップ後に、前記位置決めステップよりも高い精度で前記回転ダイを位置決めするステップと、前記パンチを利用して前記ワークに所定の加工を施すステップとを有することを特徴とする。かかる方法は、2段階の位置決めステップによって高精度に回転ダイを位置決めし、また、ワークの回転方向の厚みのバラつきを吸収し、パンチによって所定の加工を施すことができる。また、かかる加工方法は製造方法として機能し、かかる加工方法に関する請求項はその結果物もカバーする。
【0011】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の第1の実施形態の加工装置100及び加工方法について説明する。ここで、図1は、加工装置100の概略断面図である。本実施形態の加工装置100は、ワークを回転及び積層し、積層された複数のワークをかしめる機能を有する。従って、加工装置100は、手動によってワークを回転させる必要がないので作業の効率性と信頼性を高めることができる。また、加工装置100は、回転機能と接合(即ち、ダボかしめ)機能とによって多機能化されており、製造システム全体の小型化とそれによる経済性を高めることができる。但し、本発明が適用可能な加工装置は少なくともワークを回転させる回転機構及び回転したワークを高精度に位置決め機構を有すればよく、本発明の加工装置の加工内容を限定せず、切断などその他の加工にも適用することができる。
【0013】
ワークWの外形の概略を図3に示す。また、より詳細な形状を図7(a)に示す。各ワークWは、加工装置100とは別の図示しない打ち抜き加工装置によって帯状部材から打ち抜かれ、加工装置100にセットされる。各ワークWは外径400φ程度と大型である。本実施形態の加工装置100は、このように、径が300φ以上と大型のワークWを、例えば、120度と大きな回転角度で回転して精度よく位置決めして高速で加工する装置に特に好適である。
【0014】
本実施形態のワークWは、図7(b)を参照して後述されるように、かしめ加工される位置(以下、「かしめ位置」と呼ぶ場合がある。)W1において、下方に突出した形状を有している。本実施形態では、ワークWは、12箇所のかしめ位置W1を有するため、その下面には12箇所の凸部又は突起があり、その上面には12箇所の凹部又は窪みがある。もっとも、かしめ位置W1の数は12個に限定されない。(ダボ)かしめ処理においては、図7(b)に示すように、ワークWを複数枚積層して上側のワークWの突起が下側のワークWの窪みに嵌合する。後述するように、複数のかしめ位置W1を同時にパンチ142が押圧するため、押圧時にワークWが傾斜しないように、かしめ位置W1は回転対称的に配置されることが好ましい。
【0015】
加工装置100は、図1に示すように、上型110と下型150とを有する金型と、上型110と下型150とを相対的に移動可能にする(本実施形態では、上型110を下型150に対して図1の上下方向に移動する)ガイド機構160とを有する。
【0016】
上型110は、本実施形態では複数の積層されたワークWにかしめ加工を施し、ガイド機構160によって下型150に対して上下移動可能に構成されている。上型110は、上型ダイセット111と、インナーポストセット130と、パンチプレート140と、ストリッパープレート145と、かしめ用パンチ142とを含む。インナーポストセット130は、後述するように、下型150を構成する回転ダイ154を位置決めするための位置決め機構の一部を構成する。インナーポスト130及び後述するアウターポストは、一般的にガイドポストと呼称される。パンチプレート140、パンチ142、ストリッパープレート145は、後述するように、ワークWを積層及びかしめ加工を行うかしめ機構を構成する。
【0017】
上型ダイセット111は、パンチプレート140など上型110の部材の剛性を維持して支持する機能を有する。上型ダイセット111は、後述するガイド機構160の支持部162と結合し、パンチプレート140はボルト115によって上型ダイセット111に固定されている。また、図1に示す上型ダイセット111には、孔111a乃至111cが形成されている。もちろん、上型ダイセット111には、ボルト115用の孔などその他の孔が設けられているが図1では省略されている。
【0018】
孔111aはパンチプレート140に設けられた孔140aに連通し、孔111a及び140aにはナット112bを介して吊りボルト112aが挿入される。吊りボルト112aは、後述するかしめ機構のストリッパープレート145にその底部で固定されている。このため、吊りボルト112aは、ストリッパープレート145が、図1に示すパンチプレート140とストリッパープレート145との間の間隔Iを最大値以上に広げるように、下方に移動することを規制している。一方、ストリッパープレート145は、間隔Iを狭めるように、パンチプレート140に接近することは可能であり、この場合は、吊りボルト112aはストリッパープレート145と共に上昇する。間隔Iは図示しないディスタンスブロックがストリッパープレート145とパンチプレート140に挟まることで規制している。
【0019】
後述する位置決め機構のインナーポストセット130はボルト113によって同一円周上に複数個等間隔で設けられ、上型ダイセット111に固定している。
【0020】
孔111c及び140cには、後述するかしめ機構のストリッパーばね144と、ストリッパーばね144の圧力調整を行う無頭ねじ117が設けられている。無頭ねじ117により、ストリッパーばね144は、後述するストリッパープレート145を下方に押圧する。ストリッパープレート145はストリッパーばね144によって下方に付勢されているものの、上述したように、吊りボルト112aによって、上型ダイセット111との接続を維持している。
【0021】
本実施形態の位置決め機構は、回転ダイ154を位置決めする第1の位置決め部と、回転ダイ154を第1の位置決め部よりも高い精度で位置決めする第2の位置決め部とを有する。
【0022】
本実施形態では、第1の位置決め部は、モータ制御部122と制御部124とを有する。
【0023】
モータ制御部122は、回転ダイ154を回転させるモータ121を制御する。モータ制御部122は、モータ121と図示しない駆動用電源との間に設けられて、モータ121への通電を制御することによってモータ121の駆動を制御する。
【0024】
制御部124は、加工装置100の各部及びモータ制御部122を制御する。なお、制御部124は、モータ制御部122と一体であってもよい。本実施形態では、モータ121が120度間隔で回転して停止するように、制御部124はモータ制御部122を制御する。制御部124は、例えば、モータ121を回転させるためのオン信号と120度回転に相当する時間後にモータを停止するためのオフ信号をモータ制御部122に供給し、モータ制御部122は、そのタイミングでモータ121への通電をオンオフする。
【0025】
第2の位置決め部は、インナーポストセット130と孔154aも図2及び図3に示すように、同一円周上に120度間隔を基本に最低3本設けられ、各回転ピッチでポストに対し、孔の組み合わせが変わりながら嵌合する。
【0026】
また、120度間隔は、所望されるワークWの積層回転角度に準じているため、回転角度が30度、60度となる場合には、その角度の公倍で、かつ、360度以下で回転角度と数が決定される。但し、本発明は、高精度の位置決めを達成するためにインナーポストセット130と孔154aは所定のクリアランスで対応する形状を有しなければならないが、形状、寸法、中心からの距離を制限するものではない。ここで、図2は上型110の概略底面図であり、図3は下型150の概略平面図である。
【0027】
インナーポストセット130は、ストリッパープレート145に設けられた孔145a及び孔154aに、例えば、約2μmのクリアランスで挿入される。このため、インナーポストセット130は回転ダイ154の上に配置される。インナーポストセット130は、図1に示す状態では、ストリッパープレート145に大部分が収納されてその一部が僅かに突出しているだけであるが、ストリッパープレート145の下面146が回転ダイ154の上面に当接し、その後更に、上型ダイセット111が下降すると、ストリッパープレート145から孔154a内に更に突出する。モータ121がモータ制御部122によって120度だけ回転するように制御されても実際の回転停止位置は数十ミクロン程度の誤差を含む。本実施形態では、まず、粗くモータ121の回転を制御して位置決めしておき、インナーポストセット130によって細かく位置決めをする。この二段階の位置決めによって回転ダイ154を高精度に位置決めすることができる。なお、インナーポストセット130を回転ダイ154側に設けて孔154aをストリッパープレート145側に設けてもよい。
【0028】
かしめ機構は、ワークWにかしめ処理を施す機能を有し、パンチプレート140と、かしめ用パンチ142と、ストリッパーばね144と、ストリッパープレート145と、図示しないディスタンスブロックとを有する。
【0029】
パンチプレート140は、上述したように、上型ダイセット111にねじ115によって固定される。
【0030】
かしめ用パンチ142は、ワークWを積層し、積層された複数のワークWに対してかしめ処理を行う。パンチ142は、パンチプレート140に固定されると共にストリッパープレート145に対して移動可能に構成されている。図1に示す状態では、ストリッパープレート145内に収納されているが、ストリッパープレート145の下面146が回転ダイ154の上面に当接し、その後更に、上型ダイセット111が下降すると、パンチ142はストリッパープレート145から突出してワークWを押圧して積層及びかしめ加工を行う。本実施形態では、パンチ142は、例示的に、同一円周上に30度の等間隔で12個設けられている。
【0031】
図3において、12箇所のかしめ位置W1がワークWとパンチ142との接触位置である。積層されたワークWにおけるかしめ位置W1を図7(b)に示す。後述する図7(c)に示す高精度のモータコア200を作成するためには、例えば、かしめ用パンチ142の先端の刃先をかしめ位置W1に誤差数ミクロン(例えば、約5μm)の高精度で押圧しなければならない。
【0032】
ストリッパーばね144は、ストリッパープレート145をパンチプレート140から離間する方向(即ち、図1における下方向)に付勢する。ストリッパーばね144は、パンチプレート140とストリッパープレート145との間に設けられた圧縮ばねであってもよい。ストリッパーばね144は、かしめ用パンチ142の先端をストリッパープレート145の下面146よりも若干引き込んだ位置にセットしている。これにより、加工時には、ストリッパープレート145の降下・接触後、ワークを押えてからかしめ用パンチでかしめ加工を行うことができ、加工後はかしめ用パンチ142がワークから離れた後にストリッパープレート145が上昇するため、ワークWのパンチへの喰い付きを剥がす機能も有する。
【0033】
ストリッパープレート145は、パンチプレート140の下側にパンチプレート140に対して移動可能に設けられる。ストリッパープレート145は、かしめ加工の際に、ワークを下型ダイセット151の回転ダイ154に押圧して、積層及びかしめ結合を容易にする。図2に示すように、ストリッパープレート145は、略正方形形状を有し、同心円上に、12本のかしめ用パンチ142と3本のインナーポストセット130を突出可能に収納及び保護している。
【0034】
かしめ用パンチ142のワークWへの押込み量は、ストリッパープレート145とパンチプレート140との間に設置した図示しないディスタンスブロックによって最小隙間が強制される。即ち、図1において間隔Iと共に一定量に保たれる。
【0035】
下型150は、加工前にはワークWを支持すると共に回転し、加工によって投下及び積層されるワークWを収納する図3に示す収納部158を回転ダイ154の中央部に形成するが、図1はかかる収納部158を省略している。下型150は、上型110に対しては固定され、下型ダイセット151と、ベアリング155などの後述する回転機構から構成される。下型ダイセット151は、上型ダイセット111と対であり、両者を併せてダイセットと呼ぶ。
【0036】
下型ダイセット151は、固定ダイ152と、回転ダイ154とを有する。
【0037】
固定ダイ152は、図1及び図3に示すように、略正方形状の外周輪郭を有し、段差152aのついた円形の中空部を有する。段差152aには後述するベアリング155が配置される。固定ダイ152の矩形の四隅にはガイド機構160の基部164が固定される。
【0038】
回転ダイ154は、図3の最内周の実線で描かれているように、円筒形状を有する。回転ダイ154は、固定ダイ152の内部に配置されて固定ダイ152に対して回転可能に保持されている。回転ダイ154の中央には、積層したワークWを収納する収納部158が形成され、収納部158にはワークWを受けるための図示しない受け台が搭載されている。パンチ142は受け台と協同してワークWにかしめ加工を行うことができる。
【0039】
回転ダイ154は、図1に示す断面において、突出部154bと、切り欠き部154cとを有する。突出部154bは後述するベアリング155に接続する。切り欠き部154cには、ギア156が設けられ、モータ121のモータ軸に直接又はギアを介してギア157が係合する。
【0040】
回転ダイ154を回転する回転機構は、モータ121と、ベアリング155と、ギア156及びギア157とを有する。
【0041】
本実施形態では、モータ121は、回転ダイ154を120度間隔で一定方向に(例えば、時計回りに)回転及び停止させる。モータ121の停止位置に対する誤差は、本実施形態では、例えば、数十μmである。かかる誤差は、インナーポストセット130が孔154aと約2μmのクリアランスで嵌合することを容易にする。もっとも、回転角度は90度など120度には限定されず、回転方向は反時計回り、時計回りと反時計回りの組み合わせ(例えば、180度時計回りに回転した後は180反時計回りに回転し、以降これを繰り返すなど)であってもよい。また、本実施形態では、各ワークWを前のワークWに対して120度時計方向に回転しているが、一枚ごとではなく複数枚毎(例えば、5枚毎など)にワークWを回転させてもよい。即ち、回転時間中は加工ができないので、このように回転回数を少なくすれば加工動作を高速化してスループットを図ることができるし、製造者のニーズにも対応することができる。
【0042】
ベアリング155は、図3において、中央の二本の円形の実線の間に配置されており、例えば、クロスローラベアリングジョイントとして構成される。ベアリング155は固定ダイ152と回転ダイ154との間に設けられ、回転ダイ154の回転を容易にする。ギア157は、モータ121のモータ軸に直接に又は他のギアを介して接続し、モータ121によって駆動される。ギア157は、また、回転ダイ154に設けられたギア156とも噛み合う。ギア156、157及びその他のギアの数、大きさ、種類、配置は限定されない。
【0043】
この結果、モータ121が回転すると、ギア156、157を介してモータ121の駆動力が回転ダイ154に伝達し、回転ダイ154はベアリング155を介して固定ダイ152に内接して回転する。
【0044】
ガイド機構160は、アウターポストセット161と、支持部162と、ベアリング163と、基部164と、固定部165とを有する。
【0045】
アウターポストセット161は、上型110を下型150に対して図1の上下方向に平行移動させる機能を有し、円柱形状を有する。図2に示すように、本実施形態は4つのアウターポストセット161を設けている。このように、本実施形態は、アウターポストセット161を上型110の四隅に配置したフォアポスト構造を使用しているが、本発明は、その他の構造、例えば、センターポスト構造、バックポスト構造、ダイアゴナルポスト構造などを排除するものではない。また、本発明は、アウターポストセット161の数、形状、寸法、中心からの距離を制限するものではない。
【0046】
支持部162は上型ダイセット111に固定され、略中空円筒形状を有する。支持部162は、ベアリング163を介してアウターポストセット161に当接している。ベアリング163により、アウターポストセット161に沿った支持部162の移動は円滑になる。もっとも、本発明は、ベアリング163の代わりにローラを使用するなど他の移動円滑化手段を使用することを妨げるものではない。
【0047】
アウターポストセット161は、基部164と一体に形成されており、基部164は、下型ダイセット151に固定されている。この結果、上型ダイセット111は、支持部162及びベアリング163を介して、アウターポストセット161に沿って上下移動することができる。上型ダイセット111を駆動する駆動機構は当業界で周知のいかなる構成をも使用することができるので、ここでは詳しい説明は省略する。また、駆動機構による上型110の移動量は、本実施形態においては、制御部124によって制御可能である。
【0048】
以下、加工装置100の動作について説明する。ワークWは図示しない搬送機構によって、例えば、図1の紙面奥側から手前側に搬送される。搬送機構も制御部124によって制御される。まず、制御部124は、ワークWが所定の位置に来たかどうかを図示しないセンサからの検出結果などによって判断する。
【0049】
次いで、制御部124は、上型110の図示しない駆動機構を制御して、上型ダイセット111をアウターポストセット161に沿って下降させる。下降が進むと、インナーポストセット130が、孔154aに浅く嵌合して回転ダイ154を位置決めする。インナーポストセット130と孔154aとのクリアランスは数ミクロン程度であるので、回転ダイ154は高精度に位置決めされる。次いで、ストリッパープレート145の下面146が回転ダイ145の上面に当接する。上型110の図示しない駆動機構は、更に、上型ダイセット111を下降させるので、ストリッパープレート145とパンチプレート140の隙間の間隔Iを狭めるように可動し、この結果、インナーポストセット130が、孔154aに深く嵌合し、回転ダイ154をより確実に位置決めする。
【0050】
また、同時に、かしめ用パンチ142がストリッパープレート145の下面146から露出してワークWを位置W1で押圧して、回転ダイ154の中央に設けられた図3に示す収納部158に、投下及び積層し、かしめ処理を行う。この結果、図7(b)のように、複数枚のワークWがかしめ処理によって接合される。ワークWはかしめ位置W1において下方に突出し、上から見ればかしめ位置W1において窪みを形成している。かしめ処理においては、パンチ142は、上側のワークWのかしめ位置W1から下方に突出する突起を下側のワークWの窪みに押圧嵌合して固定する。図7(b)はかかる状態を示している。
【0051】
制御部124は、かしめ結合の加工が終了すると、図示しない駆動機構を制御して上型ダイセット111を上昇させる。引き続き、モータ制御装置122によりモータ121を駆動して、ギヤ156、ギヤ157を介して積層済みワークWを収納した回転ダイ154を時計回りに回転させ、120度回転した位置で回転を停止させる。結果、回転ダイ154は、モータ121の精度に依存し、粗く位置決めされる。このときの位置決め精度は、例えば、数十μmである。かかる回転動作をインナーポストセット130が孔154aに係合した状態で行うことを防止するために、制御部124は上型110の図示しない駆動機構を制御して上型110が十分上昇した位置(例えば、最上点)にあると判断した場合に回転動作を行う。
【0052】
次いで、制御部124は、回転ダイ154に内蔵した図示しない昇降機構を伴った受け台を、次に投入されるワークWの板厚相当分、降下し待機する。これで一連のステップ動作が完了する。複数枚積層する場合にはこれらのステップ動作を繰返す。ワークWの積層体は図3に示す収納部158に収納される。図7(c)は、モータコア200のかしめ結合後の斜視図である。
【0053】
本実施形態の加工装置100によれば、回転ダイ154が回転してワークWの回転方向の厚さのばらつきを吸収すると共に手動による回転よりも迅速で高スループットを実現している。また、制御部124による粗い位置決めとインナーポストセット130による細かい位置決めの二段階の位置決めによって回転ダイ154を高精度に位置決めしてからかしめ用パンチ142がかしめ位置W1に対して高精度なかしめ処理を行うので高品位のモータコア200を製造することができる。更に、加工装置100は、かしめ機能と回転機能により多機能化されており、両者を別個の装置として実現するよりも、設置の小スペース化とそれによる経済性を図ることができる。また、加工装置100は、単純な構成であり、ソフトやソレノイドなどに依存していないため動作が安定する。
【0054】
以下、図4乃至図6を参照して、加工装置100の変形例としての加工装置100Aについて説明する。ここで、図4は、加工装置100Aの概略断面図である。図5は、加工装置100Aの上型110Aの概略底面図である。図6は、加工装置100Aの下型130の概略上面図である。図4乃至図6においては、図1乃至図3と同一の部材には同一の参照番号を付して説明は省略する。また、同一の参照番号に大文字のアルファベットを付したものはアルファベットのないものの変形例である。
【0055】
加工装置100Aは、位置決め機構としては、挿入のタイミングと先端形状の異なる二種類のインナーポストセット130及び136を使用して、回転ダイ154Aの位置決め精度を高めている点が加工装置100と異なる。即ち、本実施形態の位置決め機構は、回転ダイ154を位置決めする第1の位置決め部と、回転ダイ154を第1の位置決め部よりも高い精度で位置決めする第2の位置決め部と、回転ダイ154を第2の位置決め部よりも高い精度で位置決めする第3の位置決め部とを有する。加工装置100Aは、この三段階の位置決めによって回転ダイ154Aをより安全かつ高精度に位置決めすることができ、加工速度の高速化も図ることができる。
【0056】
上型110Aは、第2の位置決め部を構成するインナーポストセット136と、インナーポストセット136を上型ダイセット111に固定する固定部135を有すること以外は上型110と同様である。パンチプレート140A及びストリッパープレート145Aは、インナーポストセット136が貫通する貫通孔を有する以外はパンチプレート140及びストリッパープレート145と同様である。下型150Aは、回転ダイ154Aが回転ダイ154に対してインナーポストセット136が嵌合する孔154dを更に有する以外は、下型150と同様である。
【0057】
本実施形態の第1の位置決め部は、モータ制御部122と制御部124とを有する。これは、第1の実施形態の第1の位置決め部と同様であるので、説明は省略する。
【0058】
第2の位置決め部は、インナーポストセット136と、回転ダイ154Aに設けられた位置決め用孔154dとを有する。インナーポストセット136と孔154dは、図5及び図6に示すように、同一円周上に120度間隔を基本に最低3本設けられ、各回転ピッチでポストに対し、孔の組み合わせが変わりながら嵌合する。
【0059】
同様に、インナーポストセット130と孔154aも図5及び図6に示すように、同一円周上に120度間隔を基本に最低3本設けられ、各回転ピッチでポストに対し、孔の組み合わせが変わりながら嵌合する。
【0060】
従って、インナーポストセット136とインナーポストセット130の位置関係はそれぞれが同一円周上に設けられていることが要求されるのであって、総てが同一円周上に設けられることを要求するものではない。
【0061】
また、120度間隔は、所望されるワークWの積層回転角度に準じているため、回転角度が30度、60度となる場合には、その角度の公倍で、かつ、360度以下で回転角度と数が決定される。また、本発明は、高精度の位置決めを達成するためにインナーポストセット136と孔154dは所定のクリアランスで対応する形状を有しなければならないが、形状、寸法、中心からの距離を制限するものではない。また、本実施形態では、インナーポストセット136の基部の径とインナーポストセット130の径は共に20mmと等しいが、これは異なってもよい。
【0062】
インナーポストセット136は、インナーポストセット130よりもストリッパープレート145Aから突出する長さが長い。これは、インナーポストセット136と孔154dとの係合をインナーポストセット130と孔154aとの係合よりも先にするためである。また、インナーポストセット136は、インナーポストセット130の底面よりも円錐状の底面を有する。これは、インナーポストセット136が孔154dに入りやすくしてインナーポストセット136と孔154dとの係合を確実にするためである。
【0063】
インナーポストセット136は、回転ダイ154の上に配置され、孔154dに、例えば、約6μmのクリアランスで挿入される。かかるクリアランスにより、約2μmのクリアランスを有するインナーポストセット130と孔154aとの係合を容易にする。インナーポストセット136は、図4に示す状態では、ストリッパープレート145Aに大部分が収納されてその一部が僅かに突出しているだけであるが、ストリッパープレート145Aの下面146が回転ダイ154の孔154dに当接し、その後更に、上型ダイセット111が下降すると、ストリッパープレート145Aから孔154d内に更に突出する。図4に示すように、孔154dは、孔154aよりも上型ダイセット111方向に若干突出している。これは、インナーポストセット136と孔154dとの係合をインナーポストセット130と孔154aとの係合よりも先にするためである。
【0064】
このように、インナーポストセット136と孔154dは、インナーポストセット130と孔154aとの係合を案内するパイロット機能を有する。本実施形態では、インナーポストセット136が突出する長さをインナーポストセット130よりも長くし、かつ、孔154aよりも孔154dを突出させているが、どちらか一方であればよい。即ち、インナーポストセット130と孔154aの係合の前にインナーポストセット136と孔154dが係合すれば足りる。
【0065】
第3の位置決め部は、インナーポストセット130と、回転ダイ154Aに設けられた位置決め用孔154aとを有する。これは、第1の実施形態の第2の位置決め部と同様であるので、説明は省略する。
【0066】
以下、加工装置100Aの動作について説明する。ワークWは図示しない搬送機構によって、例えば、図4の紙面奥側から手前側に搬送される。まず、制御部124は、ワークWが所定の位置に来たかどうかを図示しないセンサからの検出結果などによって判断する。
【0067】
次いで、制御部124は、上型110Aの図示しない駆動機構を制御して、上型ダイセット111をアウターポストセット161に沿って下降させる。下降が進むと、インナーポストセット130よりも突出するインナーポストセット136が、孔154aよりも突出する孔154dに浅く嵌合して回転ダイ154Aを位置決めする。インナーポストセット136の先端は尖った形状をしているので孔154に確実に嵌合することができる。インナーポストセット136と孔154dとのクリアランスは数ミクロン程度であるので、回転ダイ154Aは比較的高精度に位置決めされる。
【0068】
次いで、インナーポストセット130が、孔154aに浅く嵌合して回転ダイ154を位置決めする。インナーポストセット136がある程度の精度で回転ダイ154Aを位置決めしているので、インナーポストセット130は孔154aに嵌合することが容易になる。インナーポストセット130と孔154aとのクリアランスはインナーポストセット136と孔154dとのクリアランスよりも更に小さいので、回転ダイ154Aは更に高精度に位置決めされる。
【0069】
次いで、ストリッパープレート145Aの下面146が回転ダイ154Aの孔154d上に当接する。上型110Aの図示しない駆動機構は、更に、上型ダイセット111を下降させるので、ストリッパープレート145Aとパンチプレート140Aの隙間間隔Iを狭めるように可動し、この結果、インナーポストセット136及び130が、孔154d及び154aに深く嵌合し、回転ダイ154Aをより確実に位置決めする。
【0070】
また、同時にかしめ用パンチ142がストリッパープレート145の下面146から露出してワークWを位置W1で押圧して、回転ダイ154Aの中央に設けられた図6に示す収納部158に、投下及び積層し、かしめ処理を行う。この結果、図7(b)のように、複数枚のワークWがかしめ処理によって接合される。
【0071】
制御部124は、かしめ結合の加工が終了すると、図示しない駆動機構を制御して上型ダイセット111を上昇させる。引き続き、モータ制御装置122によりモータ121を駆動して、ギヤ156、ギヤ157を介して積層済みワークWを収納した回転ダイ154を時計回りに回転させ、120度回転した位置で回転を停止させる。結果、回転ダイ154Aは、モータ121の精度に依存し、粗く位置決めされる。このときの位置決め精度は、例えば、数十μmである。かかる回転動作をインナーポストセット130及び136が孔154a及び154dに係合した状態で行うことを防止するために、制御部124は上型110の図示しない駆動機構を制御して上型110が十分上昇した位置(例えば、最上点)にあると判断した場合に回転動作を行う。
【0072】
次いで、制御部124は回転ダイ154Aに内蔵した図示しない昇降機構を伴った受け台を、次に投入されるワークWの板厚相当分、降下し待機する。これで一連のステップ動作が完了する。複数枚積層する場合にはこれらのステップ動作を繰返す。ワークWの積層体は図6に示す収納部158に収納される。本実施形態でも、図7(c)に示すモータコア200を高精度で製造することができる。
【0073】
本実施形態の加工装置100Aによれば、回転ダイ154Aが回転してワークWの回転方向の厚さのばらつきを吸収すると共に手動による回転よりも迅速で高スループットを実現している。また、制御部124による粗い位置決めと二種類のインナーポストセット130及び136(デュアルポスト構造)による細かい位置決めの三段階の位置決めによって回転ダイ154を加工装置100よりも高精度に位置決めしてからかしめ用パンチ142がかしめ位置W1に対して高精度なかしめ処理を行うので、より高品位のモータコア200を製造することができる。また、インナーポストセット130及び136は機能が分担されているので、負荷及びそれによる磨耗が少ない。更に、加工装置100Aは、かしめ機能と回転機能により多機能化されており、両者を別個の装置として実現するよりも、設置の小スペース化とそれによる経済性を図ることができる。
【0074】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。例えば、本実施形態では、ワークWは個片状であったが、フープ状であってもよい。
【0075】
【発明の効果】
本発明によれば、高品位の機械製品を簡易かつ比較的低コストで製造することが可能な加工装置及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態としての加工装置の概略断面図である。
【図2】図1に示す加工装置の上型の概略底面図である。
【図3】図1に示す加工装置の下型の概略上面図である。
【図4】本発明の第2の実施形態としての加工装置を示す概略断面図である。
【図5】図4に示す加工装置の上型を示す概略底面図である。
【図6】図4に示す加工装置の下型を示す概略上面図である。
【図7】プレス製品としてのモータコアの一例を示す概略斜視図である。
【図8】従来の加工装置の問題点を説明するための概略平面図及び概略断面図である。
【符号の説明】
100、100A 加工装置
110 上型
121 モータ
122 モータ制御部
124 制御部
130、136 インナーポストセット
140 パンチプレート
142 かしめ用パンチ
145 ストリッパープレート
150 下型
152 固定ダイ
154 回転ダイ
154a、154d 孔
Claims (5)
- ワークを加工するためのパンチとダイとを有する加工装置であって、
前記ダイは、固定ダイと、当該固定ダイに回転自在に保持されて、ワークを回転可能な回転ダイとを含み、
前記加工装置は、前記回転ダイの位置決めをするための位置決め機構であって、
前記回転ダイを位置決めする第1の位置決め部と、
前記回転ダイを前記第1の位置決め部よりも高い精度で位置決めする第2の位置決め部とを有することを特徴とする加工装置。 - 前記第1の位置決め部はモータを含み、
前記第2の位置決め部は、前記回転ダイに係合可能な係合部材を含むことを特徴とする請求項1記載の加工装置。 - ワークを加工するためのパンチとダイとを有する加工装置であって、
前記ダイは、固定ダイと、当該固定ダイに回転自在に保持されて、ワークを回転可能な回転ダイとを含み、
前記加工装置は、前記回転ダイの位置決めをするための位置決め機構であって、
前記回転ダイを位置決めする第1の位置決め部と、
前記回転ダイを前記第1の位置決め部よりも高い精度で位置決めする第2の位置決め部と、
前記第2の位置決め部よりも高い精度で位置決めする第3の位置決め部とを有することを特徴とする加工装置。 - 前記第1の位置決め部はモータを含み、
前記第2及び第3の位置決め部は、それぞれ前記回転ダイに係合可能で形状の異なる係合部材を含むことを特徴とする請求項3記載の加工装置。 - パンチと、固定ダイと、当該固定ダイに回転自在に保持されて、ワークを回転可能な回転ダイとを含むダイとを利用して前記ワークを加工する方法であって、
前記ワークを回転ダイ上で回転するステップと、
前記回転ダイを位置決めするステップと、
前記位置決めステップ後に、前記位置決めステップよりも高い精度で前記回転ダイを位置決めするステップと、
前記パンチを利用して前記ワークに所定の加工を施すステップとを有することを特徴とする加工方法。
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