JP2024519226A - 加熱接着式積層コア製造装置及び製造方法 - Google Patents

加熱接着式積層コア製造装置及び製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明による加熱接着式積層コア製造装置は、複数のピアシング台11、前記ピアシング台11の一側に設置された接着剤塗布ユニット12、及び前記接着剤塗布ユニット12の一側に設置された積層ユニット13を含む下部金型10と、前記ピアシング台11の上部に位置するピアシングポンチ21、前記積層ユニット13の上部に位置するブランキングポンチ22を含む上部金型20と、及び前記下部金型10の上部に連続的に供給されて前記ピアシングポンチ21及び前記ブランキングポンチ22の作動によってラミナ部材101に成形されるためのSB鋼板ストリップ102を含んでなされ、前記積層ユニット13はブランキング台131と、前記ブランキング台131の下部に設置されたスクイズリング132と、及び前記スクイズリング132の下部に設置された第1加熱ユニット135を含み、前記ラミナ部材101を前記スクィズリング132の内径面に積層して積層コア100を製造することを特徴とする。【選択図】図4

Description

本発明は、モータの回転子や固定子を成す主要部品である積層コアの製造装置に関するものである。より具体的には、本発明は接着層が形成された電気鋼板を使って積層コアを製造する時積層コアの製品別分離が容易で金型内で積層コアが過熱されて破損されることを防止することができる加熱接着式積層コア製造装置及び製造方法に関するものである。
一般に、モータの回転子や固定子を成すコアは薄い電気鋼板ストリップをプレス装置によって連続的に加工して積層して製造する。このような回転子や固定子を成す積層コアはコア各一枚と各一枚との間を堅固に結合させてこそ一つの完全な製品になることができる。コア各一枚はプレスに連続的に供給されるストリップを加工して製造されるが、コア各一枚の形状を多くの段階のピアシング工程とストリップから分離し出すブランキング工程を経て、このようにブランキングされたコア各一枚をラミナ(laminar)部材とする。ラミナ部材はブランキング台に設置されたスクイズリングに順次に積層されながら下部に取り出される。
従来のラミナ部材をお互いに結合させる方法で大きくエンボシング方式と接着方式がある。エンボシング方式はラミナ部材を加工する時ラミナ部材の表面に複数のエムボシングを形成し、ラミナ部材相互間にエンボシングが締結されるようにする方式である。このようなエンボシング方式はエンボシング形状の締結部位で鉄損と磁束密度の損失が発生してモータの効率を低下させるものとして知られている。
接着方式はプレス金型で供給されるストリップに接着剤を塗布してブランキング工程を通じてラミナ部材が積層される時ラミナ部材相互間に接着剤によって結合がなされるようにする方式である。日本公開特許公報第2005-269732号、アメリカ登録特許第8、474、129号、大韓民国登録特許第10-1729289号、大韓民国登録特許第10-1618708号などに接着方式によってラミナ部材を結合して積層コアを製造する技術について開示している。このような接着方式は接着剤をラミナ部材上に局所的に塗布する方式であるので、ラミナ部材相互間接着力が十分でない場合ラミナ部材の十分な結合が維持され難いために積層コアの品質や効率などが低下される問題点がある。
このような問題を解決するために大韓民国公開特許第10-2018-0021624号、大韓民国登録特許第10-1861435号、大韓民国登録特許第10-1803905号などではストリップの一表面全体に接着層が形成された電気鋼板、いわゆる、セルフボンディング電気鋼板(以下、“SB鋼板”という)を適用して積層コアを製造する装置について開示している。このような装置はSB鋼板で積層コアを製造する時金型内でSB鋼板にコーティングされた接着層を加熱して硬化させる構造を有している。
ところで一般にSB鋼板に形成されたコーティング層を熱硬化させるためには略180~250℃程度の高温で加熱させなければならない。このような温度で金型や積層コアが加熱されれば、熱膨張が起きるためにそれによる金型の設計の難しい点がある。ひいては、加熱する方式で高周波誘導加熱を適用する場合積層コアの形状中でマグネットが挿入される部分やティース部位のような特殊な形状を有する部分に熱が集中されて製品の一部が焦げてしまう現象が発生する問題がある。
一方、大韓民国登録特許第10-1803905号及び第10-1861435号でSB鋼板でラミナ部材を加工及び積層して金型内で加熱して一つのコア製品を分離するために分離用突起が形成されたラミナ部材を製品と製品との間に介する技術について開示している。このような方式によれば、金型内で積層コアが加熱されて取り出しされるので、分離用ラミナ部材が最終積層コア製品に付着されて出荷される。よって、分離用ラミナ部材を積層コア製品から分離させる工程が加えられ、このような工程は自動化するにも難しくて生産性が非常に低下され、分離用ラミナ部材は分離されて廃棄処分されるので、材料の損失が発生するようになる。
これに本発明者は、上述した問題点を解決するためにSB鋼板を適用して積層コアを製造する場合SB鋼板にコーティングされた接着剤と無関係に積層コア製品の間の分離が易しくなされることができるし、また金型内でSB鋼板が高温で加熱されることで製品の不良が発生することを防止することができる加熱接着式積層コアの製造装置及び製造方法について提案しようとする。
技術的課題
本発明の目的は、SB鋼板で製造される積層コアの分離が易しくなされるようにした加熱接着式積層コア製造装置を提供することである。
本発明の他の目的は、SB鋼板で積層コアを製造してもプレス装置内で積層コアが高温で焦げる現象を防止することができる加熱接着式積層コア製造装置を提供することである。
本発明の他の目的は、SB鋼板で積層コアを製造するための新規の製造方法を提供することである。
本発明の前記目的及びその他内在している目的は、下に説明する本発明によってすべて達成されることができる。
技術的解決手段
本発明による加熱接着式積層コア製造装置は、複数のピアシング台11、前記ピアシング台11の一側に設置された接着剤塗布ユニット12、及び前記接着剤塗布ユニット12の一側に設置された積層ユニット13を含む下部金型10と、
前記ピアシング台11の上部に位置するピアシングポンチ21、前記積層ユニット13の上部に位置するブランキングポンチ22を含む上部金型20と、及び
前記下部金型10の上部で連続的に供給されて前記ピアシングポンチ21及び前記ブランキングポンチ22の作動によってラミナ部材101に成形されるためのSB鋼板ストリップ102と、
を含んでなされ、前記積層ユニット13は、
ブランキング台131と、
前記ブランキング台131の下部に設置されたスクイズリング132と、及び
前記スクイズリング132の下部に設置された第1加熱ユニット135と、
を含み、
前記ラミナ部材101を前記スクイズリング132の内径面に積層して積層コア100を製造することを特徴とする。
本発明で、前記スクイズリング132に積層される積層コア100の下部を支持するための背圧プレート141と、
前記背圧プレート141を上下に移動させるための背圧シリンダー142と、及び
前記背圧プレート141の下部に結合されて前記背圧シリンダー142によって上下に移動するシリンダーロード143と、
を含み、前記積層ユニット13の下部に設置される背圧ユニット14をさらに含んでも良い。
本発明で、前記下部金型10の一側に設置された第2加熱ユニット17をさらに含み、前記第2加熱ユニット17は前記積層コア100を安着させるための加熱ジグ171と前記加熱ジグ171の上部から上下に移動する誘導加熱器172を含んで、
前記加熱ジグ171はジグ本体171Aと前記ジグ本体171Aから上部に突き出されて形成されて前記積層コア100の内径を貫通する加熱棒171Bを含んでなされることが望ましい。
本発明で、前記加熱棒171Bの高さは前記積層コア100の高さより高く形成されることが望ましい。
本発明による加熱接着式積層コア製造方法は、順次に移送されるSB鋼板ストリップ102にラミナ部材101の形状を段階的に成形するピアシング工程と、
前記ラミナ部材101の形状で成形された前記SB鋼板ストリップ102の表面に接着剤を塗布する塗布工程と、
前記SB鋼板ストリップ102をブランキングしてラミナ部材101を各一枚に成形し、前記ラミナ部材101を積層して加熱し、前記接着剤を硬化させるためのブランキング工程と、
前記ラミナ部材101の表面にコーティングされた接着層101Bを硬化させるための加熱工程と、
を含んでなされることを特徴とする。
本発明で、前記後加熱工程は前記積層コア100の内径を貫通する加熱ジグ171の加熱棒171Bを誘導加熱する段階と、及び
前記積層コア100の上部と下部を順次に誘導加熱する段階と、
を繰り返して前記積層コア100を加熱することが望ましい。
有利な効果
本発明はSB鋼板で製造される積層コアの分離が易しくなされるようにして製造時間及び生産費用を節減することができる。また、本発明はSB鋼板で積層コアを製造してもプレス装置内で積層コアが高温で焦げる現象を防止することができるし、製品の直角度と同心度などの形状公差を改善することができるので、製品の品質を向上させて製造費用を減少させることができる。
SB鋼板ストリップを示した斜視図である。 SB鋼板ストリップから製造されたラミナ部材を示した斜視図である。 ラミナ部材を積層して製造された積層コアを示した斜視図である。 本発明による加熱接着式積層コア製造装置を示した概念図である。 本発明による加熱接着式積層コア製造装置で背圧ユニットの作動を段階的に示した概念図である。 本発明による加熱接着式積層コア製造装置で後加熱工程を段階的に示した概念図である。以下で添付された図面を参照にして本発明に対して詳しく説明することにする。
図1はSB鋼板ストリップ102を示した斜視図であり、図2はSB鋼板ストリップから製造されたラミナ部材を示した斜視図であり、図3はラミナ部材を積層して製造された積層コアを示した斜視図である。
図4は本発明による加熱接着式積層コア製造装置1を示した概念図である。
図1乃至図4を一緒に参照すれば、本発明による加熱接着式積層コア製造装置1は下部金型10と上部金型20を有するプレス装置であり、連続的に供給されるSB鋼板ストリップ102を多くの段階で加工して積層コア100を製造する装置である。
SB鋼板ストリップ102は図1に示されたところのように、電気鋼板ストリップ102の一側表面に接着剤がコーティングされた接着層102Bが形成されている。SB鋼板ストリップ102は下部金型10の上部に連続的に供給される。供給される方向は図面からf方向である。上部金型20は下部金型の上部に位置して図面からv方向である。SB鋼板ストリップ102は供給方向に各工程別に一ピッチずつ移送され、一ピッチ移送される度に上部金型20は下降してSB鋼板ストリップ102をプレス成形加工を遂行する。本発明は図1のSB鋼板ストリップ102を利用して図2のコア各一枚101Aと接着層101Bを有するラミナ部材101を成形し、ラミナ部材101を積層して図3のような積層コア100を製造する装置である。図3に示された積層コア100はティース部100Aとスロット部100Bを有する固定子コアであるが、これに限定されるものではなくて、本発明で積層コア100は固定子コアではない回転子コアであることがある。
下部金型10には工程の進行方向(f方向)に順に複数のピアシング台11、接着剤塗布ユニット12、積層ユニット13が設置される。上部金型20にはピアシング台11の位置に対応してピアシングポンチ21が、積層ユニット13の位置に対応してブランキングポンチ22が設置される。
ピアシング台11はピアシング工程の回数によって必要な数が設置される。図4には3個のピアシング台11が設置された例を見せてくれている。ピアシングポンチ21はピアシング台11の上部に設置されてピアシング台11上部に過ぎ去るSB鋼板ストリップ102にピアシング加工を順次に遂行する。
接着剤塗布ユニット12はピアシング工程で成形されたラミナ部材の表面に接着剤を塗布するための装置である。接着剤塗布ノズル121はラミナ部材の表面に接触して接着剤を塗布する。下部金型10の内側または一側に設置された接着剤供給部122には塗布される接着剤が収容されている。接着剤は接着剤塗布ノズル121と接着剤供給部122を連結する接着剤供給路123を通じて接着剤供給部122から接着剤塗布ノズル121に供給されてラミナ部材の表面に塗布される。
積層ユニット13は上部金型20のブランキングポンチ22の下部に設置されたブランキング台131を含む。ブランキング台131の下部にはスクイズリング132が設置される。ランキングポンチ22はブランキング台131上に位置したラミナ部材101をSB鋼板ストリップ102からブランキング成形によって分離する。
SB鋼板ストリップ102からブランキングによって分離されたラミナ部材101はスクイズリング132の内径面に積層され、その次に積層されるラミナ部材によって下部に押されて垂れ下るようになる。
スクイズリング132は別途の回転駆動装置(図示せず)によって回転が可能になるように設置される。スクイズリング132の回転を支持するためにスクイズリング132の外径側に回転支持部133が設置され、スクイズリング132が回転支持部133の内側で回転可能になるようにベアリング134がスクイズリング132と回転支持部133との間に設置される。ラミナ部材101がブランキングされてスクイズリング132に積層される場合加工偏差が累積することを防止するために一定角度回転させながら積層をするためにスクイズリング132を回転させる。例えば、一つのラミナ部材がスクイズリング132に積層されてからスクイズリング132を一定角度回転させて再びその次のラミナ部材を積層する。
スクイズリング132の下部には第1加熱ユニット135が設置される。スクイズリング132で積層されて下部に移送される積層コア100は第1加熱ユニット135を通過しながら一定温度で加熱される。第1加熱ユニット135は多様な加熱手段を適用することができる。例えば、誘導加熱方式やホットエアヒーティング方式、ヒーター加熱方式など多様な加熱方式を適用することができる。加熱温度はラミナ部材101の接着層101Bが硬化される温度より低い温度範囲にする。望ましい温度範囲は略40~80℃程度である。すなわち、第1加熱ユニット135はラミナ部材101の表面に接着剤塗布ユニット12で塗布された接着剤を硬化させるためのものであり、ラミナ部材101の接着層101Bは第1加熱ユニット135で硬化されない。
本発明で接着剤塗布ユニット12と第1加熱ユニット135は積層コアを一つずつ円滑に分離するための装置である。すなわち、一定枚数のラミナ部材の表面に接着剤が塗布されれば、特定ラミナ部材には接着剤を塗布しないように構成される。例えば、20枚のラミナ部材を積層して一つの積層コア100を製造したら、一番目のラミナ部材には接着剤を塗布しなくて、二番目のラミナ部材から20番目ラミナ部材には接着剤を塗布する。同じく、21番目のラミナ部材には接着剤を塗布しないで22番目のラミナ部材から40番目のラミナ部材には接着剤を塗布する。続いて、41番目のラミナ部材には接着剤を塗布しないで42番目のラミナ部材から60番目のラミナ部材には接着剤を塗布する。このような方式で接着剤を塗布して加熱されれば、接着剤が硬化されて一つの積層コア製品で取り出しされて塗布されないラミナ部材を基準で上側及び下側の積層コアと分離して排出される。
積層ユニット13の下部には背圧ユニット14が設置される。背圧ユニット14は積層されるラミナ部材101または積層コア100の下部を支持する装置である。これのために背圧ユニット14はラミナ部材101または積層コア100の下部を支持する背圧プレート141を含む。背圧プレート141は背圧シリンダー142によって上部及び下部で作動するシリンダーロード143の上端に設置される。シリンダーカバー144はシリンダーロード143下部側を覆うように背圧シリンダー142の一側に設置される。
スクイズリング132の内径面に積層される複数のラミナ部材の下部は背圧プレート141が支持する。背圧ユニット14の作動は図5に詳しく図示されている。図5は、本発明による加熱接着式積層コア製造装置1で背圧ユニット14の作動を段階的に示した概念図である。
図5を参照すれば、ラミナ部材は上部からブランキングによって成形されて続いて積層されるので、続いて下部に圧力が加えられるが、このような圧力に対応して積層されるラミナ部材の下部を背圧プレート141が支持するものである。このような状態は、図5の(a)に図示されている。背圧プレート141はシリンダーロード143の上部に設置されて背圧シリンダー142の作動によって上下に移動可能になるように設置される。
複数のラミナ部材101が積層されて一つの積層コア100に積層が完了すれば、図5の(b)のように、第1加熱ユニット135を経ちながら下部に排出される。図5の(c)でのように、背圧プレート141は積層コア100を上部に積載した状態で下部に下降して取り出しシリンダー15の一側に位置する。取り出しシリンダー15は積層ユニット13の下部に設置されてプッシャー151を作動させる。図5の(d)でのようにプッシャー151は取り出しシリンダー15によって作動して積層コア100を押し出す。積層コア100はプッシャー151によって移送部16に移送される。移送部16は積層コア100を第2加熱ユニット17側に移送するための装置でベルトコンベヤーのような移送装置である。
再び図4を参照すれば、第2加熱ユニット17は積層コア100のラミナ部材101に形成されている接着層101Bを硬化させるための装置である。前で言及したところのように接着層101Bは相対的に高温で硬化になるために、積層ユニット13で加熱して硬化させれば、金型や製品で熱膨張が起きてまた急激な温度変化によって積層コアが焦げる現象が発生することがある。これを防止するために本発明では下部金型10の一側に設置された第2加熱ユニット17で高温で加熱する後加熱工程を通すようになる。
本発明の第2加熱ユニット17は積層コア100が安着される加熱ジグ171と加熱ジグ171の上部で上下に移動可能に設置された誘導加熱器172を含む。加熱ジグ171はジグ本体171Aと、ジグ本体171Aから上部に突き出されて形成された伝導性金属材質の加熱棒171Bを含む。加熱棒171Bは積層コア100の内径面に実質的に接するように形成され、加熱棒171Bの高さは積層コア100の高さよりさらに高く突き出される。
誘導加熱器172は上下に移動するように設置され、望ましくは、高周波誘導加熱器である。誘導加熱器172は積層コア100を直接及び間接的に加熱して積層コア100の全体部位が均一に高温で加熱されることができるようにして接着層101Bが完全に硬化されるようにする。詳細な事項は図6を参照して説明する。
図6は、本発明による加熱接着式積層コア製造装置1で第2加熱ユニット17による後加熱工程を段階的に示した概念図である。図6の(a)に示されたところのように、加熱ジグ171に積層コア100が安着された状態で上部に位置している誘導加熱器172が下降する。(b)でのように誘導加熱器172は加熱棒171Bの上部まで下った時、誘導加熱器172が作動して加熱棒171Bを加熱する。加熱棒171Bは誘導加熱によって加熱されて加熱棒171Bが一定温度に上がりながら積層コア100の内径側を熱伝導によって加熱させる。以後(c)でのように誘導加熱器172は降りながら積層コア100の上部及び外径側に順次に加熱し、(d)でのよう に積層コア100の下部を加熱する。以後、誘導加熱器172は再び上昇しながら積層コア100と加熱棒171Bを加熱する。このような方式で積層コア100を直間接的に加熱すれば、積層コア100の破損なしに均一に高温で加熱することができる。
以下で本発明による加熱接着式積層コア製造装置1で積層コア100を製造する工程を順次に説明する。
一番目の工程であるピアシング工程では、ピアシングポンチ21が下降してピアシング台11上に位置したSB鋼板ストリップ102をピアシング加工をする。ピアシングポンチ21及びピアシング台11は図4で3対で図示されているが、これに限定されない。すなわち、加工されるラミナ部材101の形状によって図4でのように3段階のピアシングが適用されることができるし、その以下または以上の回数を有するピアシング段階が適用されることもできる。
次の工程である塗布工程では成形されるラミナ部材の表面に接着剤を塗布する。接着剤塗布ユニット12はピアシング台11の一側に設置される。必要によって接着剤塗布ユニット12は上部金型20のピアシングポンチ21の一側に設置されることもできる。接着剤塗布ユニット12は接着剤塗布ノズル121と接着剤供給部122を含む。接着剤供給部122は接着剤を収容しているし、接着剤供給路123を通じて接着剤塗布ノズル121と連結される。接着剤塗布ノズル121は上部金型20が下死点にある時SB鋼板ストリップ102のラミナ部材101が成形される部分に局所的に接着剤を塗布する。
本発明の接着剤塗布ユニット12で使用される接着剤は低温硬化性接着剤である。本明細書で低温硬化性とは、SB鋼板ストリップ102の表面に形成された接着層102Bが硬化されない相対的に低い温度で硬化される性質を言う。SB鋼板ストリップ102の接着層は略180~250℃で硬化されるので、接着剤塗布ユニット12で使用される接着剤は略40~80℃程度で硬化されることが望ましい。
次の工程であるブランキング工程で、積層ユニット13のブランキング台131でラミナ部材101がブランキングされてスクイズリング132内部に積層される。積層されたラミナ部材101はスクイズリング132下部の第1加熱ユニット135で低温で加熱され、接着剤塗布ユニット12でラミナ部材101に塗布された接着剤を硬化させる。接着剤が硬化されれば、第1加熱ユニット135から排出される時一つの積層コア100が分離される。分離された積層コア100は背圧ユニット14及び取り出しシリンダー15によって移送部16を経由して第2加熱ユニット17に移送される。
次工程である後加熱工程で、加熱ジグ171に安着された積層コア100は上下に移動する誘導加熱器172によって直間接的に加熱される。すなわち、誘導加熱器172は加熱棒171Bを加熱して加熱された加熱棒171Bが積層コア100の内径側を加熱する。また、誘導加熱器172が上下に移動しながら積層コア100を直接加熱する。このような方式を通じて積層コア100に急激な熱衝撃や変形などが起きることを防止することができる。
以上で説明した本発明の説明は、本発明の理解のために例えて説明したことに過ぎないだけで、本発明の範囲は添付された請求範囲によって決められる点を留意しなければならない。この範囲内で本発明の単純な変形や変更は本発明の保護範囲に属することで理解されなければならない。また、請求範囲に図面符号を記載していても、これは本発明の範囲を限定しようとするものではないことが出願人の明白な意図である。

Claims (6)

  1. 複数のピアシング台11、前記ピアシング台11の一側に設置された接着剤塗布ユニット12、及び前記接着剤塗布ユニット12の一側に設置された積層ユニット13を含む下部金型10と、
    前記ピアシング台11の上部に位置するピアシングポンチ21、前記積層ユニット13の上部に位置するブランキングポンチ22を含む上部金型20と、及び
    前記下部金型10の上部に連続的に供給されて前記ピアシングポンチ21及び前記ブランキングポンチ22の作動によってラミナ部材101に成形されるためのSB鋼板ストリップ102と、
    を含んでなされ、前記積層ユニット13はブランキング台131と、
    前記ブランキング台131の下部に設置されたスクイズリング132と、及び
    前記スクイズリング132の下部に設置された第1加熱ユニット135と、
    を含み、
    前記ラミナ部材101を前記スクイズリング132の内径面に積層して積層コア100を製造することを特徴とする加熱接着式積層コア製造装置。
  2. 前記スクイズリング132に積層される積層コア100の下部を支持するための背圧プレート141と、
    前記背圧プレート141を上下に移動させるための背圧シリンダー142と、及び
    前記背圧プレート141の下部に結合されて前記背圧シリンダー142によって上下に移動するシリンダーロード143と、
    を含み、前記積層ユニット13の下部に設置される背圧ユニット14をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の加熱接着式積層コア製造装置。
  3. 前記下部金型10の一側に設置された第2加熱ユニット17をさらに含み、前記第2加熱ユニット17は前記積層コア100を安着させるための加熱ジグ171と前記加熱ジグ171の上部から上下に移動する誘導加熱器172を含んで、
    前記加熱ジグ171はジグ本体171Aと前記ジグ本体171Aから上部に突き出されて形成され、前記積層コア100の内径を貫通する加熱棒171Bを含んでなされることを特徴とする請求項1に記載の加熱接着式積層コア製造装置。
  4. 前記加熱棒171Bの高さは前記積層コア100の高さより高く形成されることを特徴とする請求項3に記載の加熱接着式積層コア製造装置。
  5. 順次に移送されるSB鋼板ストリップ102にラミナ部材101の形状を段階的に成形するピアシング工程と、
    前記ラミナ部材101の形状で成形された前記SB鋼板ストリップ102の表面に接着剤を塗布する塗布工程と、
    前記SB鋼板ストリップ102をブランキングしてラミナ部材101を各一枚で成形し、前記ラミナ部材101を積層して加熱し、前記接着剤を硬化させるためのブランキング工程と、
    前記ラミナ部材101の表面にコーティングされた接着層101Bを硬化させるための加熱工程と、
    を含んでなされることを特徴とする加熱接着式積層コア製造方法。
  6. 前記後加熱工程は、
    前記積層コア100の内径を貫通する加熱ジグ171の加熱棒171Bを誘導加熱する段階と、及び
    前記積層コア100の上部と下部を順次に誘導加熱する段階と、
    を繰り返して前記積層コア100を加熱することを特徴とする請求項5に記載の加熱接着式積層コア製造方法。

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