JP2012135120A

JP2012135120A - 圧延部材の加工方法

Info

Publication number: JP2012135120A
Application number: JP2010285223A
Authority: JP
Inventors: Ugun Shin; 雨根申; Hideki Shigematsu; 英樹重松; Kyohei Orui; 恭平大類
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2012-07-12

Abstract

【課題】複数枚の圧延部材を重ね合わせて打ち抜き成形する場合に、打ち抜き成形品の品質精度を向上させることができる圧延部材の加工方法を提供する。
【解決手段】加工ライン１０によって実行される圧延部材の加工方法は、圧延部材である電磁鋼板１２の断面形状を測定装置２８によって測定する工程と、測定装置２８によって断面形状が測定された後の電磁鋼板１２を搬送しながらスリッター２０によって所定位置で分割する工程と、測定装置２８での断面形状の測定結果に基づき、スリッター２０で分割した電磁鋼板１２である電磁鋼板１２ａ、１２ｂを重ね合わせ装置２２で互いに重ね合わせる工程と、重ね合せ装置２２で重ね合わせた電磁鋼板１２ａ、１２ｂをプレス装置１６で所定形状に打ち抜く工程とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、モータコアに用いられる電磁鋼板等の圧延部材を所定形状に打ち抜き成形する圧延部材の加工方法に関する。

電動機や発電機等の回転電機では、電磁鋼板を積層したモータコア（積層鉄心）をステータやロータに使用することがある。このようなモータコアでは、通常、渦電流の発生等による損失を低減するために、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の薄板の電磁鋼板を積層しているが、打ち抜きされる電磁鋼板に十分な剛性を持たせて円滑に打ち抜き工程を行うため、さらに、打ち抜き工程での工数の削減等を考慮して、２枚の電磁鋼板を重ねて同時に打ち抜き加工を行う方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、巻回された２枚の電磁鋼板をそれぞれ送り出しながら、一対の案内ローラ間で合流させて重ね合わせた後、プレス機で所定形状に打ち抜き加工する加工方法が開示されている。

特開２００５−３４８４５６号公報

上記のような電磁鋼板は、圧延ロール間で圧延加工された薄板であるため、圧延ロールの特性や状態等により、圧延されたロットによって板厚に偏り（板厚偏差）を生じていることが一般的である。

このため、上記特許文献１の方法のように、単純に２枚の別々の電磁鋼板同士を重ね合わせる場合には、各電磁鋼板の板厚偏差が拡大されてしまい、積層されたモータコアに偏りを生じる可能性がある。また、２枚の電磁鋼板を巻回したコイルのうち、一方のみが材料切れになった場合には、他方のコイルに残留する材料を廃棄する必要や、段取り替えをする必要が生じ、歩留まり低減や工数増加の要因ともなる。さらに、２枚の電磁鋼板を形成する素材の材料特性、例えば硬度や変形抵抗が異なる場合には、重ね合わせた電磁鋼板の特性の変動が大きく、打ち抜く際の金型の負荷が増大し、刃具のチッピングや磨耗増加を惹起する可能性もある。

本発明は、上記従来の課題を考慮してなされたものであり、複数枚の圧延部材を重ね合わせて打ち抜き成形する場合に、打ち抜き成形品の品質精度を向上させることができる圧延部材の加工方法を提供することを目的とする。

本発明に係る圧延部材の加工方法は、圧延部材を所定形状に打ち抜き成形する圧延部材の加工方法であって、前記圧延部材の断面形状を測定する工程と、前記断面形状の測定後の前記圧延部材を送りながら所定位置で分割する工程と、前記断面形状の測定結果に基づき、前記分割した圧延部材を重ね合わせる工程と、前記重ね合わせた圧延部材を所定形状に打ち抜く工程とを有することを特徴とする。

このような方法によれば、圧延部材の断面形状の測定結果に基づき、該圧延部材を分割した部材同士を重ね合わせることにより、圧延部材の特徴である板厚偏差をキャンセル又は低減することができ、重ね合わせ後の圧延部材を略均等な板厚にすることができ、打ち抜き成形品の製品品質を向上させることができる。しかも、１枚の圧延部材を分割して重ね合わせるため、重ね合わせ後の圧延部材の材料組成が略均一となり、打ち抜き成形品の製品品質を一層向上させることができる。さらに、圧延部材の材料特性、例えば硬度や変形抵抗も略同一になるため、重ね合わせた圧延部材の特性の変動が小さく、打ち抜く際の金型の負荷も少なくなり、生産性が向上する。また、１枚の圧延部材を分割することから、分割された圧延部材に対するコイルの巻き長は必然的に合致することとなり、例えば、２つのコイルからそれぞれ電磁鋼板を送り出す場合と比べて、一方のコイルのみが材料切れを生じることを防止でき、歩留まり向上や工数低減が可能となる。

この場合、前記圧延部材を重ね合わせる工程では、前記分割した各圧延部材の上面同士を重ね合わせるか、又は、前記分割した各圧延部材の上面と下面とを重ね合わせるようにしてもよい。

本発明によれば、圧延部材の断面形状の測定結果に基づき、該圧延部材を分割した部材同士を重ね合わせることにより、圧延部材の特徴である板厚偏差をキャンセル又は低減することができ、重ね合わせ後の圧延部材を略均等な板厚にすることができ、打ち抜き成形品の製品品質を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る圧延部材の加工方法を実施可能な加工ラインの構成図である。重ね合せ工程の一例を示す斜視説明図である。重ね合せ工程の別の一例を示す斜視説明図である。本実施形態に係る圧延部材の加工方法の手順の一例を示すフローチャートである。図５Ａは、一対の圧延ロールを用いた圧延加工方法の一例を示す説明図であり、図５Ｂは、図５Ａに示す圧延ロールの一方が傾いた状態を示す説明図である。図６Ａは、分割直後の電磁鋼板の一例を示す断面図であり、図６Ｂは、図６Ａに示す状態から一方の電磁鋼板を他方の電磁鋼板に対して重ねる様子を示す断面図であり、図６Ｃは、図６Ｂに示す状態から２枚の電磁鋼板同士を重ね合わせた状態を示す断面図である。図７Ａは、分割直後の電磁鋼板の別の一例を示す断面図であり、図７Ｂは、図７Ａに示す状態から一方の電磁鋼板を他方の電磁鋼板に対して重ねる様子を示す断面図であり、図７Ｃは、図７Ｂに示す状態から２枚の電磁鋼板同士を重ね合わせた状態を示す断面図である。

以下、本発明に係る圧延部材の加工方法について、それを実施するシステムとの関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る圧延部材の加工方法を実施可能な加工ライン１０の構成図である。加工ライン１０は、圧延部材として、例えば薄板帯状の電磁鋼板１２をコイル１４から送り出して搬送し、プレス装置１６によって所定形状に打ち抜き成形するための加工システムである。以下、加工ライン１０で加工・成形される圧延部材（ワーク）として、モータコア（積層鉄心）に適用される薄板（例えば、板厚０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）の前記電磁鋼板１２を例示して説明するが、本発明で加工可能な圧延部材は、電磁鋼板以外であっても勿論よい。

図１に示すように、加工ライン１０は、電磁鋼板１２の搬送方向Ｘ（図１の左側から右側に向かう方向）で上流側から順に、薄板帯状で長尺な電磁鋼板１２を巻回したコイル（素材原反）１４と、コイル１４から電磁鋼板１２を送り出す送出ローラ（送出装置）１８と、電磁鋼板１２を幅方向（搬送方向に直交する方向）で２枚に分割するスリッター（分割装置）２０と、分割後の電磁鋼板１２ａ、１２ｂを重ね合わせる重ね合せ装置２２と、重ね合わせ後の電磁鋼板１２ａ、１２ｂの巻き癖を除去するレベラー（巻き癖除去装置）２４と、巻き癖除去後の電磁鋼板１２ａ、１２ｂをまとめて所定形状に打ち抜き成形するプレス装置（打ち抜き装置）１６とを備える。加工ライン１０は、さらに、その全体的な制御を行うコントローラ（制御盤）２６と、電磁鋼板１２の断面形状（板厚）を測定するための測定装置２８とを備える。なお、加工ライン１０は、上記各装置以外にも、電磁鋼板１２を円滑に搬送するために、図示しない搬送ローラやコンベア等を設けてもよいことは勿論である。

コイル１４には、上記のように、所定の圧延加工によって、例えば板厚０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度に形成された長尺な１枚板の圧延部材である電磁鋼板１２が巻回されている。

送出ローラ１８は、例えば、一対のローラ１８ａ、１８ｂで電磁鋼板１２を板厚方向に挟み込み、所定の駆動源（図示せず）によって駆動回転されることで電磁鋼板１２をコイル１４から送り出して搬送方向Ｘへと搬送する。送出ローラ１８は、ローラ１８ａ、１８ｂを用いた構成以外であっても勿論よく、例えば電磁鋼板１２の幅方向両側部を把持して搬送する機構等であってもよい。

スリッター２０は、電磁鋼板１２の板厚方向両面側にそれぞれ設置された上スリッターロール２０ａ及び下スリッターロール２０ｂを有し、これらスリッターロール２０ａ、２０ｂ間で電磁鋼板１２の幅方向中心（又は所定位置）を同時に挟み込みながら搬送方向Ｘに沿って切断する回転カッターである。図２に示すように、スリッター２０を通過した電磁鋼板１２は、その幅方向中心で２分割されることで、２枚の狭幅な電磁鋼板１２ａ、１２ｂとなって、次工程の重ね合せ装置２２へと送られる。

重ね合せ装置２２は、図示しない案内ローラや案内板等を用い、スリッター２０で分割された電磁鋼板１２同士、つまり２枚の電磁鋼板１２ａ、１２ｂ同士を重ね合わせる装置である。なお、図１では、理解の容易のため、重ね合せ装置２２より下流側の重ね合せ後の電磁鋼板１２ａ、１２ｂについて、両者の間をやや離間させて２枚重ねの状態を誇張して図示しているが、実際には、２枚の電磁鋼板１２ａ、１２ｂはほとんど隙間なく互いに密着して重ね合わされることは言うまでもない（例えば、図６Ｃ参照）。

重ね合せ装置２２は、例えば、図２に示すように、２枚の電磁鋼板１２ａ、１２ｂを互いの上面Ａ同士を重ね合わせる重ね合せ機構２２ａとして構成してもよく、図３に示すように、２枚の電磁鋼板１２ａ、１２ｂの上面Ａと下面Ｂとを重ね合わせる重ね合せ機構２２ｂとして構成してもよく、要は、スリッター２０で分割されて搬送される２枚の電磁鋼板１２ａ、１２ｂ同士を所望の向きで重ね合わせ、次工程へと搬送可能な構成であればよい。

重ね合せ装置２２での重ね合せの向き、つまり上面Ａ同士を重ねるか、上面Ａと下面Ｂとを重ねるかは、測定装置２８によって予め測定された電磁鋼板１２の断面形状をコントローラ２６の判定部３０によって判定した結果に基づき決定される。すなわち、重ね合せ装置２２において、例えば、図２に示す重ね合せ機構２２ａと、図３に示す重ね合せ機構２２ｂとは、コイル１４に巻回された電磁鋼板１２の測定結果に基づき、いずれか一方のみが選択的に設置又は使用される。

なお、測定装置２８は、必ずしも加工ライン１０に設けなくてもよく、例えば、別の工場で生産されたコイル１４をその生産時又は加工ライン１０への設置前に、予め別の測定装置で測定しておいてもよい。略同様に、判定部３０もコントローラ２６に設けなくてもよく、前記測定装置の測定結果に基づき、別の制御装置の判定部や操作者による演算等によって判定し、重ね合わせの向きを決定するものとしてもよい。

レベラー２４は、例えば複数（図１では上下合計４個）のローラ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ間に、重ね合せ後の電磁鋼板１２（１２ａ、１２ｂ）を通過させることで、コイル１４及びスリッター２０及び重ね合せ装置２２で電磁鋼板１２に付与された巻き癖等の反りや歪みを修正し、除去する装置である。但し、電磁鋼板１２は、上記の通り極めて薄い板厚のため、巻き癖等は少ないことから、該レベラー２４は省略してもよい。

プレス装置１６は、例えば、上下動する上型１６ａと、上型１６ａで打ち抜いた電磁鋼板１２ａ、１２ｂが積層保持される孔部を持った下型１６ｂとを備え、重ね合せ装置２２で互いに重ね合わされた電磁鋼板１２ａ、１２ｂを２枚まとめて所定形状（例えば、モータコアのリング形状）に打ち抜き成形する装置である。

次に、以上のように構成される加工ライン１０を用いて実行される加工方法の一例について、図４のフローチャートを参照して説明する。

先ず、本実施形態に係る加工方法の説明に先立ち、コイル１４に巻回されている電磁鋼板１２の特性について説明する。

一般に、圧延加工されてコイル１４に巻回される電磁鋼板１２は、連続した１枚板の圧延部材である。この種の圧延部材（電磁鋼板１２）は、例えば、図５Ａに示すように、一対の圧延ロール（圧延ローラ）３２、３４間に圧延前の素材鋼板が供給され、該一対の圧延ロール３２、３４間で所望の板厚（例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ）に成形された後、前記コイル１４に巻回される。従って、図５Ｂに示すように、例えば、一方の圧延ロール３２の回転軸が傾いた状態で圧延加工が行われた場合には、成形される電磁鋼板１２の板厚が幅方向で偏り（板厚偏差）を生じることになる。つまり、通常、コイル１４に巻回されている電磁鋼板１２は、同一の圧延工程（同一のロット）で形成されたものであることから、その板圧偏差は略同様であり、また、同一の変形抵抗（圧力）を受けて変形させられているため、その材料組成や形状寸法は略均一となっている。

そこで、本実施形態に係る加工方法では、図４中のステップＳ１において、先ず、加工ライン１０の稼働開始に先立ち、コイル１４から送り出される前の電磁鋼板１２の断面形状（板厚偏差）を測定装置２８によって測定し、その測定結果をコントローラ２６の判定部３０に供給する。そして、この測定結果に応じた電磁鋼板１２ａ、１２ｂの重ね合せ方法を判定部３０が判定する。

この際、電磁鋼板１２の断面形状は、例えば、図６Ａや図７Ａに示されるように、その板厚に偏りを生じている場合がある。なお、図６Ａ〜図６Ｃは、２枚の電磁鋼板１２ａ、１２ｂの上面Ａ同士を重ね合わせる重ね合せ機構２２ａ（図２参照）を備えた重ね合せ装置２２による重ね合せ工程の一例を模式的に示す断面説明図である。一方、図７Ａ〜図７Ｃは、２枚の電磁鋼板１２ａ、１２ｂの上面Ａと下面Ｂとを重ね合わせる重ね合せ機構２２ｂ（図３参照）を備えた重ね合せ装置２２による重ね合せ工程の一例を模式的に示す断面説明図である。

ステップＳ２では、送出ローラ１８の駆動作用下に、コイル１４から電磁鋼板１２を搬送方向Ｘへと送り出すと共に、送り出される電磁鋼板をスリッター２０によって、所定位置（例えば、幅方向中心）で連続的に切断・分割する。スリッター２０による電磁鋼板１２の切断工程は、電磁鋼板１２を搬送方向Ｘへと搬送しながら連続的に行われることとなり、以下の重ね合わせ装置２２による重ね合せ工程や、レベラー２４による巻き癖除去工程や、プレス装置１６による打ち抜き工程も同様にして行われる。

ステップＳ３では、ステップＳ１で予め測定しておいた断面形状の測定結果に基づき、スリッター２０によって分割された電磁鋼板１２ａ、１２ｂを重ね合せ装置２２によって重ね合わせる。

この重ね合せ工程では、例えば、測定装置２８による測定結果によって、電磁鋼板１２が図６Ａに示すような板厚偏差を生じている場合には、図６Ｂ及び図６Ｃに示すように、重ね合せ機構２２ａを用いて分割後の電磁鋼板１２ａ、１２ｂの上面Ａ同士を重ね合わせる工程を行う。一方、例えば、測定装置２８による測定結果によって、電磁鋼板１２が図７Ａに示すような板厚偏差を生じている場合には、図７Ｂ及び図７Ｃに示すように、重ね合せ機構２２ｂを用いて分割後の電磁鋼板１２ａ、１２ｂの上面Ａと下面Ｂとを重ね合わせる工程を行う。

この際、測定装置２８による測定結果に基づく、判定部３０での重ね合せ方向の判定は、１ロットの圧延部材であるコイル１４では、一般に、略同様な断面形状を有している。そこで、重ね合せ装置２２は、測定装置２８による測定結果に基づき、予め各重ね合せ機構２２ａ、２２ｂのいずれか一方のみが加工ライン１０上に設置されるか、又は、２台の重ね合せ機構２２ａ、２２ｂのいずれか一方を使用するように制御されるとよい。

ステップＳ４では、重ね合せ装置２２で重ね合わせた２枚の電磁鋼板１２ａ、１２ｂをレベラー２４で整形した後、プレス装置１６で２枚まとめて所定形状（例えば、モータコアの円環形状）に打ち抜き成形する。その後は、１つのコイル１４から送り出される電磁鋼板１２について、上記の各工程を連続して実行することにより、所定形状の打ち抜き成形品を連続して製造することができる。

以上のように、本実施形態に係る圧延部材の加工方法では、圧延部材である電磁鋼板１２の断面形状を測定装置２８によって測定する工程と、断面形状の測定後の電磁鋼板１２を送りながらスリッター２０によって所定位置で分割する工程と、断面形状の測定結果に基づき、分割した電磁鋼板１２を重ね合わせ装置２２で重ね合わせる工程と、重ね合わせた電磁鋼板１２をプレス装置１６で所定形状に打ち抜く工程とを有する。

すなわち、１枚の電磁鋼板１２の断面形状に基づき、該電磁鋼板１２を分割した電磁鋼板１２ａ、１２ｂ同士を重ね合わせることにより、圧延部材の特徴である板厚偏差をキャンセル又は低減することができ、重ね合わせ後の電磁鋼板１２ａ、１２ｂを略均等な板厚を持つ部材にすることができ、打ち抜き成形品の製品品質を向上させることができる。

しかも、コイル１４に巻回されている電磁鋼板１２は、同一の圧延工程（同一のロット）で形成されたものであることから、その材料組成が略均一となっているため、重ね合わせ後の電磁鋼板１２ａ、１２ｂについても材料組成が略均一となり、打ち抜き成形品の製品品質を一層向上させることができる。さらに、電磁鋼板１２（１２ａ、１２ｂ）の材料特性、例えば硬度や変形抵抗も略同一になるため、重ね合わせた電磁鋼板１２ａ、１２ｂの特性の変動が小さく、打ち抜く際の金型の負荷も少なくなり、生産性が向上する。

スリッター２０によって１枚の電磁鋼板１２を分割することから、分割された２枚の電磁鋼板１２ａ、１２ｂに対するコイル１４の巻き長は必然的に合致することとなり、例えば、２つのコイルからそれぞれ電磁鋼板を送り出す場合と比べて、一方のコイルのみがなくなって材料切れを生じることを防止でき、歩留まり向上や工数低減が可能となる。

なお、上記において、本発明の好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。

例えば、上記ではスリッター２０で１枚の圧延部材を切断して重ね合わせる構成を例示したが、スリッター２０による分割工程は、圧延部材を完全に切断せず、折り目のみを付けて次工程の重ね合わせ装置２２で該折り目に沿って１枚の圧延部材を２枚に折り畳む構成としてもよい。

１０…加工ライン１２、１２ａ、１２ｂ…電磁鋼板
１４…コイル１６…プレス装置
２０…スリッター２２…重ね合せ装置
２８…測定装置

Claims

圧延部材を所定形状に打ち抜き成形する圧延部材の加工方法であって、
前記圧延部材の断面形状を測定する工程と、
前記断面形状の測定後の前記圧延部材を送りながら所定位置で分割する工程と、
前記断面形状の測定結果に基づき、前記分割した圧延部材を重ね合わせる工程と、
前記重ね合わせた圧延部材を所定形状に打ち抜く工程と、
を有することを特徴とする圧延部材の加工方法。
請求項１記載の圧延部材の加工方法において、
前記圧延部材を重ね合わせる工程では、前記分割した各圧延部材の上面同士を重ね合わせるか、又は、前記分割した各圧延部材の上面と下面とを重ね合わせることを特徴とする圧延部材の加工方法。