JP4668629B2

JP4668629B2 - 電機子コアの検査方法及び検査装置

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Publication number: JP4668629B2
Application number: JP2005009442A
Authority: JP
Inventors: 建二堀内
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2005-01-17
Filing date: 2005-01-17
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2025-01-17
Also published as: JP2006194838A

Description

本発明は、電機子コアの検査方法及び検査装置に関するものである。

一般に、モータの円滑なる回転を実現するためには、その電機子コアの円筒形状に関する公差、即ち真円度、円筒度、又は同軸度等に関する形状公差は小さい方が望ましい。従来、電機子コアのような略円筒形状をなす検査対象物の上記形状公差を検査する方法としては、例えば特許文献１の検査方法がある。即ち、検査対象物の軸直角断面上に所定角度をなして配置され同検査対象物の外周に臨む３個の凹凸検出器を、同検査対象物の軸線方向に移動させることにより、その軸線方向複数箇所における周方向全周の表面凹凸を測定する。そして、その各測定位置における測定データに基づいて同測定対象物の形状公差を求める。これにより、高精度に円筒形状をなす検査対象物の形状公差を検査することができるとともに、検査対象物が大型・大重量のものであっても操作性よくその検査を行うことができる。
特開平６−１４７８７９号公報

ところで、図９に示すような複数のコアシート２１を積層してなる電機子コア（積層コア）２２においては、積層された各コアシート２１の切断面により、その円筒形状が決定される。従って、その製造過程においては、上記形状公差の検査工程が極めて重要なものとなる。

しかしながら、電機子コア２２を構成する各コアシート２１は、多くの場合、打ち抜き加工により形成されるため、その切断面は必ずしも一様とならない。即ち、図１０に示すように、各コアシート２１外周（又は内周）の切断面２３には、打ち抜き型によりせん断された比較的滑らかなせん断部２４とともに、打ち抜き加工の際に破断した破断部２５が形成される。従って、上記従来の検査方法のように、単純に測定精度を高めた場合、その測定データに破断部２５の凹凸がノイズとして混入してしまい、結果として正確な検査結果が得られなくなるという問題がある。このため、従来、こうした破断部２５に起因するノイズを含まない有効な測定データが得られるまで、凹凸検出器の位置を軸線方向に微妙に移動させながら測定を繰り返す必要があり、その結果、検査工程が極めて煩雑なものとなっていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、容易且つ高精度に形状公差を検査することができる電機子コアの検査方法及び検査装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、打ち抜き加工により形成された複数のコアシートを積層してなる電機子コアについて、コアシート切断面の周方向全周に亘る凹凸変化を計測することによりその形状公差を検査する電機子コアの検査方法であって、前記コアシート切断面の厚み方向複数箇所における前記凹凸変化を示す複数の計測データを生成する工程と、前記生成された各計測データを複数の区間に区分し、該各区間毎に前記打ち抜き加工に伴う破断に起因するノイズ成分の有無を前記各計測データの周波数解析によって判定することにより、前記各区間毎に前記各計測データの有効／無効を評価する工程と、前記評価に基づいて前記各区間毎の有効な区間データを抽出し、該各区間データを合成することにより前記検査に用いる検査データを生成する工程と、を備えることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、前記有効と評価された計測データが複数ある場合には、その平均を前記区間データとすること、を要旨とする。
上記各構成によれば、計測を繰り返すことなく、破断部に起因するノイズを含まない有効な検査データを迅速に生成することができる。その結果、容易且つ高精度に形状公差の検査を行うことができるようになる。また、容易且つ正確にノイズ成分の有無を判定してその有効／無効を評価することができる。更に、各コアシートの外周又は内周に形成された切欠きの判別も可能になる。

請求項３に記載の発明は、前記厚み方向複数箇所における前記凹凸変化の計測は、前記各コアシートを積層した後に行われること、を要旨とする。
上記構成によれば、各コアシートの接合時（カシメ等）に発生する「そり」や各コアシート間の隙間等をも含めて計測することができ、その結果、より正確に形状公差を検査することができるようになる。

請求項４に記載の発明は、前記厚み方向複数箇所における前記凹凸変化の計測は、該各計測箇所に各々対応する複数の凹凸検出器を用いて同時に行われること、を要旨とする。
上記構成によれば、各計測箇所について個別に計測を行う場合に比較して、その計測時間を大幅に短縮することができる。従って、検査作業をより簡便なものとすることができる。

請求項５に記載の発明は、前記厚み方向複数箇所における前記凹凸変化の計測は、一つの凹凸検出器を前記厚み方向に移動させることにより順次行われること、を要旨とする。
上記構成によれば、複数の凹凸検出器を用いる場合と比較して低コスト化を図ることができる。

請求項６に記載の発明は、前記凹凸検出器は、前記コアシート切断面に接触することにより、その凹凸の検出が可能な接触式の凹凸検出器であること、を要旨とする。
請求項７に記載の発明は、前記凹凸検出器は、電気出力式のダイヤルゲージであること、を要旨とする。

上記各構成によれば、小型先端アタッチメントを使用することにより、非接触式の凹凸検出器が入らないような小さなものについても計測を行うことができる。
請求項８に記載の発明は、前記凹凸検出器は、前記コアシート切断面に接触することなく、その凹凸の検出が可能な非接触式の凹凸検出器であること、を要旨とする。

請求項９に記載の発明は、前記凹凸検出器は、レーザセンサを用いた光学式の凹凸検出器であること、を要旨とする。
請求項１０に記載の発明は、前記凹凸検出器は、前記コアシート切断面の画像データを処理することにより前記凹凸を検出する画像処理装置であること、を要旨とする。

上記各構成によれば、コアシートに外力を加えることなく、その表面凹凸を検出することが可能となるため、より正確な計測が可能になる。
請求項１１に記載の発明は、打ち抜き加工により形成された複数のコアシートを積層してなる電機子コアについて、コアシート切断面の周方向全周に亘る凹凸変化を計測することによりその形状公差を検査する電機子コアの検査装置であって、前記コアシート切断面の厚み方向複数箇所に臨んで配置される複数の凹凸検出器と、該各凹凸検出器により計測された前記コアシート切断面の周方向全周に亘る凹凸変化に基づいて、該各計測箇所に対応する複数の計測データを生成する計測データ生成手段と、前記生成された各計測データを複数の区間に区分し、該各区間毎に前記打ち抜き加工に伴う破断に起因するノイズ成分の有無を前記各計測データの周波数解析によって判定することにより、前記各区間毎に前記各計測データの有効／無効を評価する評価手段と、前記評価に基づいて前記各区間毎の有効な区間データを抽出し、該各区間データを合成することにより前記検査に用いる検査データを生成する検査データ生成手段と、を備えることを要旨とする。

本発明によれば、容易且つ高精度に形状公差を検査することが可能な電機子コアの検査方法及び検査装置を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の検査装置１は、検査対象である電機子コア（積層コア）２２、詳しくは同電機子コア２２を構成する各コアシート２１の内周又は外周に形成される切断面２３（図９及び図１０参照）、即ちコアシート切断面の周方向全周に亘る凹凸変化を検出するための複数（３個）のセンサ２を備えている。そして、これらの凹凸検出器としての各センサ２は、アンプ３を介してコントローラ４に接続されている。

図２に示すように、本実施形態では、各センサ２は、電機子コア１０を構成する各コアシート１１の切断面１２（図中の例ではコアシート１１の外周１１ａ）、詳しくは、その厚み方向において異なる複数の計測箇所Ｐ１〜Ｐ３に臨むように各々配置される。そして、検査対象である各コアシート１１をその軸線Ｌ周りに一回転、即ち３６０°回転させることにより、これら各センサ２により検出された当該切断面１２の各計測箇所Ｐ１〜Ｐ３におけるその周方向全周に亘る凹凸変化が波形信号Ｓａ〜Ｓｃとしてコントローラ４に入力されるようになっている。

尚、本実施形態では、各センサ２として、切断面１２に接触することによりその凹凸の検出が可能な接触式の凹凸検出器が採用されている。また、図３に示すように、コアシート１１の内周１１ｂについて計測する場合のように、各センサ２を周方向において同一位置に配置することが困難である場合には、各センサ２は、周方向に所定の角度θ１，θ２ずれた位置（この場合、θ１，θ２は任意）に配置される。

図１に示すように、本実施形態のコントローラ４は、波形計測部１５、演算部１６、及び出力部１７を備えており、各センサ２の出力する各波形信号Ｓａ〜Ｓｃは、アンプ３により増幅され、波形計測部１５へと入力される。そして、波形計測部１５は、その入力される各波形信号Ｓａ〜Ｓｃに基づいて、電機子コア１０の形状検査に用いる検査データＤｔの基礎データとして、各センサ２に対応する切断面１２の各計測箇所Ｐ１〜Ｐ３における各々の凹凸変化を示す複数の計測データＤａ〜Ｄｃを生成する。

波形計測部１５により生成された各計測データＤａ〜Ｄｃは、演算部１６に入力される。そして、本実施形態では、演算部１６は、波形計測部１５により生成された各計測データＤａ〜Ｄｃに基づいて、打ち抜き加工に伴い切断面１２に形成された破断部１８に起因するノイズを含まない検査データＤｔを生成する。

詳述すると、本実施形態では、演算部１６は、先ず、波形計測部１５から入力された各計測データＤａ〜Ｄｃをそれぞれ予め設定された複数の区間に区分する。図４に示すように、本実施形態では、各計測データＤａ〜Ｄｃは、それぞれ周方向の計測角度に応じた２区間、即ち０°〜１８０°までの第１区間と、１８１°〜３６０°までの第２区間とに区分される。具体的には、計測箇所Ｐ１に配置されたＡセンサ２ａに対応する計測データＤａは各区間データＤａ１，Ｄａ２に、計測箇所Ｐ２に配置されたＢセンサ２ｂに対応する計測データＤｂは各区間データＤｂ１，Ｄｂ２に、そして計測箇所Ｐ３に配置されたＣセンサ２ｃに対応する計測データＤｃは各区間データＤｃ１，Ｄｃ２に区分される（図２参照）。

続いて、演算部１６は、各計測データＤａ〜Ｄｃについて、その各区間毎に破断部１８に起因するノイズ成分の有無を判定することにより、その有効／無効を評価する。そして、かかる評価に基づいて各区間毎の有効な区間データを抽出し、その各区間データを合成することにより破断部１８に起因するノイズを含まない検査データＤｔを生成する。

即ち、図４に例示する各計測データＤａ〜Ｄｃの入力があった場合、演算部１６は、図５に示すように、第１区間においては計測データＤｂを有効と評価し、第２区間においては計測データＤａを有効と評価する。そして、その有効な各区間データＤｂ１，Ｄａ２を抽出しこれらを合成することにより、破断部１８に起因するノイズを含まない検査データＤｔを生成する。

さらに詳述すると、本実施形態の演算部１６は、周波数解析により各計測データＤａ〜Ｄｃに含まれる破断部１８に起因するノイズ成分の有無を判定する。即ち、破断部１８に起因するノイズ成分を含む場合、周波数解析を行うことにより、その解析データには、所定の周波数領域に同ノイズ成分の存在を示す波形が現れる。例えば、図６に示すように、図４に例示する各計測データＤａ〜Ｄｃの第２区間（各区間データＤａ２〜Ｄｃ２）について周波数解析を行った場合、各区間データＤｂ２，Ｄｃ２の解析データには、所定の周波数領域αにノイズ成分の存在を示す波形βが現れる。従って、これら区間データＤｂ２，Ｄｃ２は無効と評価され、同周波数領域αに波形βが現れない区間データＤａ２が有効と評価される。

尚、本実施形態では、有効と評価される区間データが２以上ある場合には、その平均が有効な区間データとして用いられる。また、各コアシート１１の外周１１ａ又は内周１１ｂに形成される切欠き（スロット２６形成用のもの等、図９参照）についても、上記周波数解析によりその判別が可能となっている。

次に、上記本実施形態の検査装置における検査データの生成手順について説明する。
図７のフローチャートに示すように、コントローラ４において、先ず、波形計測部１５が、各センサ２から入力される各波形信号Ｓａ〜Ｓｃに基づいて、各センサ２に対応する各計測箇所Ｐ１〜Ｐ３における各々の凹凸変化を示す複数の計測データＤａ〜Ｄｃを生成する（ステップ１０１）。次に、演算部１６が、波形計測部１５から入力された各計測データＤａ〜Ｄｃをそれぞれ予め設定された複数の区間に区分し、その各区間毎に破断部１８に起因するノイズ成分の有無を判定することにより、その有効／無効を評価する（ステップ１０２）。そして、かかる評価に基づいて各区間毎の有効な区間データを抽出し、その各区間データを合成することにより破断部１８に起因するノイズを含まない検査データＤｔを生成する（ステップ１０３）。即ち、本実施形態では、コントローラ４が、計測データ生成手段（波形計測部１５）、評価手段及び検査データ生成手段（演算部１６）を構成する。そして、演算部１６により生成された検査データＤｔ、並びに該検査データＤｔに基づく検査結果が、出力部１７から外部へと出力されるようになっている。

以上、本実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）波形計測部１５は、各コアシート１１の切断面１２、詳しくは、その厚み方向の異なる複数の計測箇所Ｐ１〜Ｐ３における各々の凹凸変化を示す複数の計測データＤａ〜Ｄｃを生成する。演算部１６は、波形計測部１５から入力された各計測データＤａ〜Ｄｃをそれぞれ予め設定された複数の区間に区分し、その各区間毎に破断部１８に起因するノイズ成分の有無を判定することにより、その有効／無効を評価する。そして、かかる評価に基づいて各区間毎の有効な区間データを抽出し、その各区間データを合成することにより破断部１８に起因するノイズを含まない検査データＤｔを生成する。

このような構成とすれば、計測を繰り返すことなく、打ち抜き加工の際に各コアシート１１の切断面に形成される破断部１８に起因するノイズを含まない有効な検査データＤｔを迅速に生成することができ、その結果、容易且つ高精度な形状公差の検査を行うことができるようになる。

（２）演算部１６は、周波数解析により各計測データＤａ〜Ｄｃに含まれる破断部１８に起因するノイズ成分の有無を判定する。このような構成とすれば、容易且つ正確にノイズ成分の有無を判定してその有効／無効を評価することができる。更に、各コアシート１１の外周１１ａ又は内周１１ｂに形成された切欠きの判別もできるようになる。

（３）検査装置１は、各コアシート１１の切断面１２、詳しくはその各計測箇所Ｐ１〜Ｐ３に臨むように各々配置される複数のセンサ２を備える。そして、波形計測部１５は、これら各センサ２から入力される各波形信号Ｓａ〜Ｓｃに基づいて、各センサ２に対応する各計測箇所Ｐ１〜Ｐ３における各々の凹凸変化を示す複数の計測データＤａ〜Ｄｃを同時に生成する。このような構成とすれば、各計測箇所Ｐ１〜Ｐ３について個別に計測を行う場合に比較して、その計測時間を大幅に短縮することができる。従って、その形状公差に関する検査工程をより簡便なものとすることができる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、特に言及しなかったが、上記各コアシート１１の切断面１２の凹凸変化計測は、図８に示すように、各コアシート１１を積層した後に行うこととしてもよい。このような構成とすれば、各コアシート１１の接合時（カシメ等）に発生する「そり」や各コアシート１１間の隙間等をも含めて計測することができ、より正確且つ迅速にその形状公差を検査することができるようになる。この場合、各コアシート１１の厚みｄを一単位として、各センサ２を軸線Ｌ方向に沿って順次移動させる構成とすればよい。尚、必ずしも全てのコアシート１１について計測する必要はなく、その数は、任意に設定すればよい。また、移動ピッチを各計測箇所Ｐ１〜Ｐ３の間隔に縮めて、一つのセンサにより各計測箇所Ｐ１〜Ｐ３に対応する計測データＤａ〜Ｄｃを生成する構成としてもよい。このような構成とすれば、複数のセンサ２を用いる場合と比較して低コスト化を図ることができる。

・本実施形態では、計測箇所を各コアシート１１につきＰ１〜Ｐ３の３箇所としたが、２箇所でもよく４箇所以上でもよく、各センサ２もその計測箇所に応じた数を設ければよい。

・本実施形態では、各センサ２として接触式の凹凸検出器を採用することとしたが、コアシート１１の切断面１２に接触することなく、その凹凸の検出が可能な非接触式の凹凸検出器を用いてもよい。具体的には、レーザセンサを用いた光学式のもの、或いは切断面１２の画像データを処理することによりその凹凸を検出する画像処理装置を用いればよい。このような構成とすれば、コアシート１１に外力を加えることなく、その表面凹凸を検出することが可能となるため、より正確な計測が可能になる。また、接触式の凹凸検出器としては、電気出力式のダイヤルゲージを用いればよく、小型先端アタッチメントを使用することにより、非接触式の凹凸検出器が入らないような小さなものについても計測を行うことができる。

本実施形態の検査装置の概略構成図。本実施形態の検査方法の態様を模式的に示す説明図。本実施形態の検査方法の態様を模式的に示す説明図。計測データの波形図。検査データの波形図。周波数解析後の計測データ（区間データ）の波形図。検査データの生成手順を示すフローチャート。別例の検査方法の態様を模式的に示す説明図。電機子コア（積層コア）の斜視図。コアシートの切断面の形状を模式的に示す説明図。

符号の説明

１…検査装置、２…センサ、２ａ…Ａセンサ、２ｂ…Ｂセンサ、２ｃ…Ｃセンサ、４…コントローラ、１０，２２…電機子コア、１１，２１…コアシート、１２，２３…切断面、１５…波形計測部、１６…演算部、１７…出力部、１８，２５…破断部、２４…せん断部、Ｐ１〜Ｐ３…計測箇所、Ｓａ〜Ｓｃ…波形信号、Ｄａ〜Ｄｃ…計測データ、Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｃ１，Ｓｃ２…区間データ、Ｄｔ…検査データ。

Claims

打ち抜き加工により形成された複数のコアシートを積層してなる電機子コアについて、コアシート切断面の周方向全周に亘る凹凸変化を計測することによりその形状公差を検査する電機子コアの検査方法であって、
前記コアシート切断面の厚み方向複数箇所における前記凹凸変化を示す複数の計測データを生成する工程と、
前記生成された各計測データを複数の区間に区分し、該各区間毎に前記打ち抜き加工に伴う破断に起因するノイズ成分の有無を前記各計測データの周波数解析によって判定することにより、前記各区間毎に前記各計測データの有効／無効を評価する工程と、
前記評価に基づいて前記各区間毎の有効な区間データを抽出し、該各区間データを合成することにより前記検査に用いる検査データを生成する工程と、
を備えることを特徴とする電機子コアの検査方法。
請求項１に記載の電機子コアの検査方法において、
前記有効と評価された計測データが複数ある場合には、その平均を前記区間データとすること、を特徴とする電機子コアの検査方法。
請求項１又は請求項２に記載の電機子コアの検査方法において、
前記厚み方向複数箇所における前記凹凸変化の計測は、前記各コアシートを積層した後に行われること、を特徴とする電機子コアの検査方法。
請求項１〜請求項３のうちの何れか一項に記載の電機子コアの検査方法において、
前記厚み方向複数箇所における前記凹凸変化の計測は、該各計測箇所に各々対応する複数の凹凸検出器を用いて同時に行われること、を特徴とする電機子コアの検査方法。
請求項１〜請求項３のうちの何れか一項に記載の電機子コアの検査方法において、
前記厚み方向複数箇所における前記凹凸変化の計測は、一つの凹凸検出器を前記厚み方向に移動させることにより順次行われること、を特徴とする電機子コアの検査方法。
請求項４又は請求項５に記載の電機子コアの検査方法において、
前記凹凸検出器は、前記コアシート切断面に接触することにより、その凹凸の検出が可能な接触式の凹凸検出器であること、を特徴とする電機子コアの検査方法。
請求項６に記載の電機子コアの検査方法において、
前記凹凸検出器は、電気出力式のダイヤルゲージであること、
を特徴とする電機子コアの検査方法。
請求項４又は請求項５に記載の電機子コアの検査方法において、
前記凹凸検出器は、前記コアシート切断面に接触することなく、その凹凸の検出が可能な非接触式の凹凸検出器であること、を特徴とする電機子コアの検査方法。
請求項８に記載の電機子コアの検査方法において、
前記凹凸検出器は、レーザセンサを用いた光学式の凹凸検出器であること、
を特徴とする電機子コアの検査方法。
請求項８に記載の電機子コアの検査方法において、
前記凹凸検出器は、前記コアシート切断面の画像データを処理することにより前記凹凸を検出する画像処理装置であること、を特徴とする電機子コアの検査方法。
打ち抜き加工により形成された複数のコアシートを積層してなる電機子コアについて、コアシート切断面の周方向全周に亘る凹凸変化を計測することによりその形状公差を検査する電機子コアの検査装置であって、
前記コアシート切断面の厚み方向複数箇所に臨んで配置される複数の凹凸検出器と、
該各凹凸検出器により計測された前記コアシート切断面の周方向全周に亘る凹凸変化に基づいて、該各計測箇所に対応する複数の計測データを生成する計測データ生成手段と、
前記生成された各計測データを複数の区間に区分し、該各区間毎に前記打ち抜き加工に伴う破断に起因するノイズ成分の有無を前記各計測データの周波数解析によって判定することにより、前記各区間毎に前記各計測データの有効／無効を評価する評価手段と、
前記評価に基づいて前記各区間毎の有効な区間データを抽出し、該各区間データを合成することにより前記検査に用いる検査データを生成する検査データ生成手段と、
を備えることを特徴とする電機子コアの検査装置。