JP2020146691A - 筒状積層体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】形状精度の確保を可能にした筒状積層体製造装置を提供する。【解決手段】巻き加工機９は、母材２を環状に巻き送りしてプレス加工機１０に搬送する。プレス加工機１０は、環状の母材２に切欠部６及び接合部７をプレス成形する。切欠部６及び接合部７が形成された母材２は、環状に巻き送られることにより、複数層の筒形状に形成される。接合加工機１１は、積層された複数の層３の群を、接合部７を介してカシメ加工により、一体に固定する。【選択図】図２

Description

本発明は、筒状積層体を製造する筒状積層体製造装置に関する。

従来、母材が環状に複数層巻かれた筒状積層体を製造する筒状積層体製造装置が周知である（特許文献１等参照）。この筒状積層体の内周面には、例えば切り欠き等からなる加工形状部が形成されている。この種の筒状積層体製造装置は、例えば母材に切り欠き等の加工を入れながら、これを周状に巻き送りしていくことで、複数の層からなる筒形状積層体を製造する。

特開平６−３０３７４７号公報

しかし、前述した工法の場合、母材に切り欠き等の加工を入れた後に母材を環状に加工するので、切欠部とそれ以外とで曲率が変化し、筒状積層体の真円度や径精度を確保することができない問題があった。

本発明の目的は、形状精度の確保を可能にした筒状積層体製造装置を提供することにある。

前記問題点を解決する筒状積層体製造装置は、環状に巻き送りされた母材に、プレス加工によって加工形状部を形成するプレス加工機と、前記母材が巻き送りされて複数層の筒形状に形成された層の群を、各層の前記加工形状部の位置が合わされつつ、前記各層に形成された接合部を介して固定する接合加工機とを備えた。

本発明によれば、筒状積層体の形状精度を確保することができる。

一実施形態の筒状積層体の斜視図。 筒状積層体製造装置の構成図。 プレス加工機の概略図。 接合加工機の概略図。 プレス加工機の作動図であり、（ａ）が非作動時の図、（ｂ）が作動時の図。 接合加工機の作動図であり、（ａ）が非作動時の図、（ｂ）が作動時の図。 接合加工機の座部が移動した様子を示す作動図。

以下、筒状積層体製造装置の一実施形態を図１〜図７に従って説明する。
図１に示すように、筒状積層体１は、母材２を環状に複数周巻き付けることにより、複数の環状の層３が積層方向（図１のＺ軸方向）に積まれた筒形状をなしている。母材２は、例えば帯状の鋼板からなる。筒状積層体１の内周面には、筒状積層体１の高さ方向（図１のＺ軸方向）に延びる加工形状部４が、筒状積層体１の内周面５の周方向において等間隔に複数（本例は４箇所）形成されている。加工形状部４は、母材２の一部を切り欠いて形成される切欠部６である。各層３は、各々の層３に形成された接合部７を介して上下層同士が固定されている。

図２に示すように、筒状積層体１を製造する筒状積層体製造装置８は、母材２を巻き取って環状に送る巻き加工機９と、巻き加工後の母材２をプレス加工するプレス加工機１０と、プレス加工後に積層された層状の母材２を固定する接合加工機１１とを備える。巻き加工機９、プレス加工機１０及び接合加工機１１は、一体の装置としてユニット化されている。

巻き加工機９は、複数の搬送ローラ１２と、環状に加工される母材２の径に応じて可動する可動ローラ１３とを備える。可動ローラ１３は、母材２の径方向（図２の矢印Ａ方向）において位置が切り替わることにより、環状に形成される母材２の径を設定する。

図３に示すように、プレス加工機１０の金型部１４は、固定型１５と、固定型１５に対して可動する可動型１６とを備える。可動型１６は、母材２の一部分を切断する切断部１７と、母材２を所定圧によって押し出す打出部１８とを備える。打出部１８は、切断部１７の両側に配置されるように一対設けられている。固定型１５には、切断部１７及び打出部１８が通過できる逃げ部１９が形成されている。逃げ部１９は、例えば貫通孔である。プレス加工機１０は、切断部１７によって母材２の縁部に加工形状部４をプレス成形するとともに、一対の打出部１８によって母材２に複数の接合部７をプレス加工する。切欠部６は、母材２の縁部の一部分を切り欠いた形状となっている。

図４に示すように、接合加工機１１は、層状に複数周積み重ねられた層３の群を載置する座部２０と、機械的な衝撃を接合部７に与えて各層３を固定するヘッド部２１とを備える。ヘッド部２１は、座部２０に対して上下方向に移動する。接合加工機１１は、カシメ加工によって層３の群を一体に固定するカシメ機である。ヘッド部２１には、カシメ加工において、上下層同士で位置決めされた接合部７に上方から押圧する力を加える棒状のツール２２が一対形成されている。接合加工機１１は、積層された複数の層３の群を、各層３の加工形状部４の位置が合わされながら、各層３に各々形成された接合部７を介して固定する。

図１に戻り、筒状積層体製造装置８は、接合加工機１１による接合加工時、母材２の各層３を筒状積層体１の径方向に整列させる位置決め機構２３を備える。この位置決め機構２３は、環状に巻かれた母材２の内径側に位置する支持部２４と、支持部２４に対して可動する押当部２５とを備える。支持部２４は、母材２の内周に沿った円弧状に形成されるとともに、位置が動かないように固定されている。押当部２５は、母材２の外周に沿った円弧状に形成されている。押当部２５は、母材２の径方向（図１の矢印Ｂ方向）において位置が切り替わることにより、支持部２４とともに複数の層３を径方向に位置決めする。

次に、図５〜図７を用いて、本実施形態の筒状積層体製造装置８の作用について説明する。
図５（ａ）に示すように、帯状の母材２は、巻き加工機９によって環状に巻かれながらプレス加工機１０に搬送される。図５（ｂ）に示すように、母材２が所定量搬送されると、母材２の搬送が一旦停止され、プレス加工機１０の可動型１６が下方に作動することで母材２がプレス加工される。このプレス加工時、切断部１７によって母材２に切欠部６が形成され、打出部１８によって一対の接合部７が形成される。プレス加工機１０は、環状に巻かれながら搬送されてくる母材２に対し、周方向に等間隔で切欠部６が形成されるように、母材２のプレス加工を周期的に繰り返す。

図６（ａ）、（ｂ）の各々の部分拡大図に示すように、接合部７は、母材２の片方の面側が穴形状となったボス状の突起からなる。ボス状の突起をなす接合部７は、凸部２７及び凹部２８を有した形状となっている。接合部７は、例えば円筒状の突起であって、切欠部６の両側に一対配置されている。接合部７の凹部２８は、開口が円形状となっている。

図６（ａ）に示すように、プレス加工された母材２が複数周巻かれて層状とされた後、接合加工機１１は、この層状の母材２に対してカシメ加工を実行する。カシメ加工は、例えば母材２が１周分積層される度に毎回実施されることが好ましい。また、カシメ加工時、最下層の層３の接合部７は、座部２０の上面に複数形成された溝３０に各々嵌合される。なお、積層加工時、母材２は、位置決め機構２３によって径方向の位置が整列される。本例の場合、母材２の内周面が支持部２４によって支持された状態において、可動式の押当部２５を母材２の外周に押し当てて、各層３を径方向において整列させる。

図６（ｂ）に示すように、接合加工機１１は、カシメ加工時、座部２０上に層状の母材２を乗せ、ヘッド部２１を下方に作動させる。このとき、ヘッド部２１のツール２２を、最上層に位置する接合部７の凹部２８に挿し込んで上から押し込むことにより、積層方向に並ぶ接合部７同士を固定する。これにより、上の層３の接合部７の凸が、下の層３の凹にきつく嵌め込まれ、層３の群が一体に固定される。

図７に示すように、接合加工機１１は、座部２０に載置される層３の数が増加していくにつれて、座部２０が下方に移動する。すなわち、層３が順次積層されていくにつれて、接合加工機１１の座部２０が下方に移動することにより、座部２０の高さ方向の位置が調整される。そして、一連の巻き工程、プレス工程及びカシメ加工が実施されることにより、複数の層３が積層方向に連なった筒状積層体１が製造される。

上記実施形態の筒状積層体製造装置８によれば、以下のような効果を得ることができる。
母材２が環状に巻かれた後に、プレス加工によって母材２に切欠部６を形成するようにした。このため、母材２に切欠部６を形成する形状とする場合であっても、切欠部６とそれ以外の箇所とで母材２の曲率が大きく変わることがない。よって、母材２が複数周巻かれて製造される筒状積層体１において、形状精度を確保することができる。従って、プレス加工後も筒状積層体１の真円度を保つことができる。また、カシメ点を１周あたりｎ点とし、カシメピッチをＰｍｍとした場合、カシメピッチＰをＮＣ（Numerical Control）制御によって均一に保つことにより、周長ｎ×Ｐ、直径ｎ×Ｐ／πの円形状の筒状積層体１を得ることができる。

母材２は、帯状である。プレス加工機１０は、母材２の一つひとつの層３において、筒形状の層３の周方向に沿って切欠部６を複数形成する。よって、帯材が環状に積層された筒状をなし、かつ内側に複数の切欠部６を有する筒状積層体１を、高い形状精度で製造することができる。

接合加工機１１は、母材２が１周分積層される度に、接合部７による各層３の固定を実行する。このように、母材２が１周分積層される度にカシメ工程を行うようにすれば、接合部７をより確実に固定することが可能となる。

接合加工機１１は、座部２０の位置が母材２の厚さに応じて調整される。よって、母材２が何周も重ねられて積層方向に厚くなっても、接合加工機１１による各層３の固定を実行することができる。

筒状積層体製造装置８に位置決め機構２３を設けたので、母材２の各層３の固定を接合加工機１１によって行う場合に、この固定を精度よく行うことができる。
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・切欠部６は、筒状積層体１の内周面５に設けられることに限らず、例えば筒状積層体１の外周面に形成されてもよい。
・切欠部６及び接合部７は、各々別のプレス工程で製造されてもよい。

・加工形状部４は、切欠部６に限定されず、例えば孔や穴等の他の形状としてもよい。
・加工形状部４は、母材２の縁部に形成されず、母材２の幅方向の中心等の他の位置に設けてもよい。

・カシメ加工は、例えば母材２がある程度（例えば５巻き程度）巻かれた際に実施されてもよい。この場合、母材２がある程度巻かれてからカシメが行われるので、効率よく各層３のカシメを実行することができる。

・接合部７は、複数設けられることに限定されず、１つでもよい。
・接合部７は、切欠部６から離れた位置に配置されてもよい。
・接合部７は、ボス形状の突起に限定されず、母材２の上下層を係止することができる形状であればよい。

・母材２は、鋼板に限定されず、例えば樹脂材でもよい。
・母材２は、帯状に限定されず、円柱や四角柱等の他の形状としてもよい。
・位置決め機構２３は、装置から省略されてもよい。

・筒状積層体１は、円筒形状に限定されず、例えば四角状等の他の筒形状としてもよい。
・筒状積層体１は、例えば電機部品の鉄心などとしてもよい。また、筒状積層体１は、母材２を積層してなる種々の機器や物品であればよい。

次に、上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。
（イ）前記筒状積層体製造装置において、前記接合加工機は、プレス加工後の前記母材を載置する座部と、機械的な衝撃を前記接合部に与えて前記各層を固定するヘッド部とを備え、前記座部は、前記母材の厚さに応じて位置が調整される。

（ロ）前記筒状積層体製造装置において、前記接合加工機によって前記母材が加工される場合に、前記母材の各層を前記筒状積層体の径方向に整列させる位置決め機構を備える。

（ハ）環状に巻き送りされた母材に、プレス加工機によって加工形状部を形成するプレス工程と、前記母材が巻き送りされて複数層の筒形状に形成された前記層の群を、各層の前記加工形状部の位置が合わされつつ、前記各層に形成された接合部を介して接合加工機により固定する接合工程とを備えた筒状積層体製造方法。

１…筒状積層体、２…母材、３…層、４…加工形状部、６…切欠部、７…接合部、８…筒状積層体製造装置、１０…プレス加工機、１１…接合加工機、１４…金型部。

Claims (3)

1. 環状に巻き送りされた母材に、プレス加工によって加工形状部を形成するプレス加工機と、
   前記母材が巻き送りされて複数層の筒形状に形成された層の群を、各層の前記加工形状部の位置が合わされつつ、前記各層に形成された接合部を介して固定する接合加工機と
   を備えた筒状積層体製造装置。
2. 前記母材は、帯材であり、
   前記プレス加工機は、前記母材の一つひとつの層において、筒形状の前記層の前記周方向に沿って前記加工形状部を複数形成する
   請求項１に記載の筒状積層体製造装置。
3. 前記接合加工機は、前記母材が１周分積層される度、又は前記母材が数周以上巻かれた場合に、前記接合部による前記各層の固定を実行する
   請求項１又は２に記載の筒状積層体製造装置。