JP5209095B2 - 鉄心片の製造設備 - Google Patents

Description

本発明は、金属薄板（例えば、珪素鋼板又は珪素鋼板以外の磁性鉄板）から、回転機（例えば、発電機や電動機）の固定子鉄心片又は回転子鉄心片及びこれらを積層した固定子積層鉄心又は回転子積層鉄心を製造する場合に、金属薄板の利用率を高める鉄心片の製造設備に関する。

順送りプレス金型装置（例えば、特許文献１参照）は、間欠的に通板される被加工板（金属薄板）から、例えば、回転子鉄心片及び固定子鉄心片を打ち抜き、それぞれ積層して回転子積層鉄心及び固定子積層鉄心を製造している。そして、回転子積層鉄心は、金属薄板の材料歩留りをよくするために、固定子鉄心片を打ち抜きする場合に発生する内側領域（即ち、円形開口部）から形成されることが多い。
しかしながら、近年、電動機の種類によっては、固定子積層鉄心は必要であるが回転子積層鉄心は必ずしも必要としないものもある。また、回転子積層鉄心の回転子鉄心片は固定子鉄心片と材質が異なる材料から製作する場合もある。このような事情から、プレス金型装置で金属薄板から固定子鉄心片を打ち抜き形成する際に、固定子鉄心片と同一材質の回転子鉄心片が不要なものでは、固定子鉄心片を形成する場合の内側領域が廃材となり、金属薄板の歩留りが低下する。
この材料歩留り低下の問題に対する技術としては、例えば、特許文献２に記載のように、全部の固定子鉄心片を分割して打ち抜き形成し、その後、分割固定子鉄心片を環状に連結するものもある。

特開平６−１１４４６７号公報 特開２０００−１５２５２５号公報

この技術によると金属薄板の歩留りは多少増加するが、分割固定子鉄心片を環状に連結するための細工が必要となり、連結の仕方によっては連結強度が大きくなるが、元来一体品からなる固定子鉄心片の強度より弱く、また、磁束の流れを多少乱す恐れもある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、金属薄板から分割されることなく固定子鉄心片又は回転子鉄心片を打ち抜き形成し、この固定子鉄心片又は回転子鉄心片の内側領域から小形の別の鉄心片を製造可能とし、金属薄板（被加工板）の歩留りを高める鉄心片の製造設備を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る鉄心片の製造設備は、複数のプレス加工ステーションを備え、間欠的に通板されて第１のパイロット孔によって位置決めされる帯状の金属薄板から中央に円形開口部を有する回転機用の大径鉄心片を製造する主プレス加工装置と、複数のプレス加工ステーションを備え、前記主プレス加工装置の前段に設けられて、前記金属薄板の前記円形開口部の位置に小形鉄心片を打ち抜き形成する補助プレス加工装置とを備え、
しかも、前記補助プレス加工装置には、前記円形開口部が位置する領域又は該円形開口部の外側で前記大径鉄心片の打ち抜き位置に、前記円形開口部内で製造される小形鉄心片の位置決めを行う第２のパイロット孔を形成するステーションが設けられている。

本発明に係る鉄心片の製造設備において、前記補助プレス加工装置の各プレス加工ステーションのダイ及びパンチは取替え可能に配置されているのが好ましい。これによって、従来廃棄処分される予定であった円形開口部に位置する金属薄板から、用途に応じた製品を容易に打ち抜き形成できる。

本発明に係る鉄心片の製造設備は、小形鉄心片を打ち抜き形成する補助プレス加工装置とこれに後続して大径鉄心片を打ち抜き形成する主プレス加工装置とを有し、補助プレス加工装置の各プレス加工ステーションで円形開口部が位置する領域又は円形開口部の外側で大径鉄心片の打ち抜き位置に、円形開口部内で製造される小形鉄心片の位置決めを行う第２のパイロット孔を設けているので、補助プレス加工装置全体の小形化を図ることができる他、小形鉄心片の加工精度を高めることができる。
そして、主プレス加工装置の直前又は途中のステーションに、内側は小形鉄心片が除去されて円形開口部を形成するリング片を打ち抜き除去するリング片打ち抜き除去ステーションが設けられた場合には、帯状の金属薄板から、補助プレス加工装置によって小形鉄心片を打ち抜き、主プレス加工装置で固定子鉄心片を連続して製造できる。
これによって、従来廃棄処分の対象となっていた大径鉄心片の円形開口部（内側ロータ部分又はシャフト挿入部分）に位置する金属薄板の効率的な利用が可能となる。

本発明に係る鉄心片の製造設備において、補助プレス加工装置の各プレス加工ステーションのダイ及びパンチ（ダイセット）を、例えば、ねじを緩める、ボルト等を外す、又はシリンダー等を作動させる等して容易に取替え可能に配置した場合には、円形開口部に位置する金属薄板から需要に応じて複数種類の小形鉄心片を形成することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る鉄心片の製造方法及び設備を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る鉄心片の製造方法及び設備の説明図である。 本発明の第３の実施の形態に係る鉄心片の製造方法及び設備の説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の第１の実施の形態に係る鉄心片の製造方法及び設備を示す説明図、図２は本発明の第２の実施の形態に係る鉄心片の製造方法及び設備の説明図、図３は本発明の第３の実施の形態に係る鉄心片の製造方法及び設備の説明図である。

図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る鉄心片の製造設備は、間欠的に通板され厚みが０．１〜０．５ｍｍ程度の帯状の磁性鋼板からなる金属薄板１０から大径サイズの固定子鉄心片１１（回転機用の大径鉄心片の一例）を打ち抜き形成する主プレス加工処理を行う主プレス加工装置１２と、これの前段に設けられ、固定子鉄心片１１の中央の円形開口部１３に位置する金属薄板１０から小径の固定子鉄心片１４（小形鉄心片の一例）を打ち抜き形成する補助プレス加工処理を行う補助プレス加工装置１５とを有している。以下これらについて詳しく説明する。

補助プレス加工装置１５には、金属薄板１０の幅方向両側に所定ピッチで位置決め用のパイロット孔（第１のパイロット孔）１６を形成するプレス加工ステーションＡと、固定子鉄心片１４の磁極部１７を形成するスロット抜きを行うプレス加工ステーションＢと、固定子鉄心片１４の各磁極部１７を分離形成すると共に内形抜きを行うプレス加工ステーションＣと、固定子鉄心片１４の磁極部１７の内歯１８を形成するプレス加工ステーションＤと、固定子鉄心片１４に複数のかしめ部（かしめ用孔及び又はかしめ用突起）１９を形成するプレス加工ステーションＥと、固定子鉄心片１４の外形抜きを行うプレス加工ステーションＦとを有している。このプレス加工ステーションＡ〜Ｆでそれぞれ所定の補助プレス加工処理が行われ、固定子鉄心片１４が打ち抜き形成され、プレス加工ステーションＦのダイ内で、固定子鉄心片１４が所定枚数かしめ積層されて図示しない固定子積層鉄心が形成されている。なお、プレス加工ステーションＢ〜プレス加工ステーションＥは必要に応じて適宜入れ換えることもできる。

ここで、この固定子鉄心片１４の外径ｄ１は、固定子鉄心片１１の円形開口部１３の直径ｄ２より小さくなっている。
次の主プレス加工装置１２には、固定子鉄心片１１の円形開口部１３を形成するプレス加工ステーションＧと、固定子鉄心片１１のスロット２０を打ち抜き形成するプレス加工ステーションＨと、固定子鉄心片１１の隣り合う磁極部２１を分離形成するプレス加工ステーションＩと、磁極部２１の内側端部に内歯２２を形成するプレス加工ステーションＪと、かしめ部２３を形成するプレス加工ステーションＫと、固定子鉄心片１１の外形抜きを行うプレス加工ステーションＬを有している。プレス加工ステーションＧでは、固定子鉄心片１４の外径ｄ１を内径とし、固定子鉄心片１１の中央に形成される円形開口部１３の直径ｄ２を外径とするリング片２５が打ち抜き除去される（即ち、このステーションがリング片打ち抜き除去ステーションとなる）。

以上のプレス加工ステーションＧ〜Ｌで、以上に説明した主プレス加工処理が行われ、大径の固定子鉄心片１１を打ち抜き形成し、プレス加工ステーションＬのダイ内に固定子鉄心片１１を所定枚数かしめ積層し、所定厚の固定子積層鉄心を製造している。なお、プレス加工ステーションＧ〜Ｋの処理は必要に応じてその順番を適宜入れ換えることもできるし、一つのプレス加工ステーションで複数の主プレス加工処理を行い、プレス加工ステーションの数を減らすこともできる。
これによって、従来では廃棄処分されていた円形開口部１３に位置する金属薄板１０を有効に利用して、別の固定子鉄心片１４を形成できる。

次に、図２に示す本発明の第２の実施の形態に係る鉄心片の製造方法及び製造設備２６について説明するが、第１の実施の形態に係る鉄心片の製造方法及び設備に使用した構成要素は同一の番号を付して詳しい説明を省略する。
第２の実施の形態に係る鉄心片の製造設備２６は、プレス加工ステーションＨ〜Ｌを有する主プレス加工装置１２ａと、プレス加工ステーションＡ１〜Ｅ１を備える補助プレス加工装置２７を有し、主プレス加工装置１２ａでは固定子鉄心片１１を、補助プレス加工装置２７では、小型回転機に使用する固定子鉄心片（小形鉄心片の一例）２８を製造している。

プレス加工ステーションＡ１では、予め前工程で幅方向両側にパイロット孔１６が形成された金属薄板１０の円形開口部１３の領域内に４つの第２のパイロット孔２９を形成する。この第２のパイロット孔２９は、円形開口部１３内に形成する固定子鉄心片２８の正確な位置決めを行うものである。なお、外側のパイロット孔１６は搬送用で、プレス加工ステーションＡ１〜Ｅ１では図示しないパイロットピンをルーズにしている。

プレス加工ステーションＢ１では、固定子鉄心片２８の磁極部を形成するスロット抜きを行う。プレス加工ステーションＣ１では固定子鉄心片２８の各磁極部を分離する処理と内形抜き（即ち、回転子が挿入される領域の形成）を行う。プレス加工ステーションＤ１では、かしめ部の形成を行う。そして、プレス加工ステーションＥ１では、固定子鉄心片２８の外形抜きを行い、下部のダイ内で固定子鉄心片２８のかしめ積層を行う。この固定子鉄心片２８の外径をｄ３とする。

次の、プレス加工ステーションＨはスロットを打ち抜き形成すると同時に、固定子鉄心片１１の内形抜き、即ち円形開口部１３の打ち抜きを行う。ここで、円形開口部１３の直径はｄ２であるから、外径がｄ２で内径がｄ３のリング片がプレス加工ステーションＨで抜き落とされることになる。そして、このリング片には第２のパイロット孔２９が形成されていることになる。主プレス加工装置１２ａではパイロット孔１６によって金属薄板１０の正確な位置決めを行い固定子鉄心片１１の打ち抜きプレス加工を行う。
なお、プレス加工ステーションＡ１〜Ｅ１においては、各プレス加工ステーションのダイとこれと対となるパンチを備えるプレス金型ダイセット３０〜３４が容易に交換可能な構造となっている。これによって、補助プレス加工装置２７で複数種類の小形鉄心片を形成することができるからである。なお、３５、３６はガイドポストを示す。

続いて、図３に示す本発明の第３の実施の形態に係る鉄心片の製造方法及び設備について説明するが、この実施の形態では、補助プレス加工装置３７を形成するプレス加工ステーションＡ２〜Ｄ２に、固定子鉄心片１１によって形成される回転機より更に小型の回転機に使用する回転子鉄心片（小形鉄心片の一例）３８を製造するためのプレス金型ダイセット３９〜４２が設けられている。そして、プレス加工ステーションＡ２では、固定子鉄心片１１の円形開口部１３の領域内に第２のパイロット孔４３が形成され、プレス加工ステーションＢ２では回転子鉄心片３８の軸孔４４が抜き落される。プレス加工ステーションＣ２では、回転子鉄心片３８のかしめ部４５が形成され、プレス加工ステーションＤ２で外形抜きが行われる。このプレス加工ステーションＤ２のダイ内で回転子鉄心片３８のかしめ積層が行われる。

この後、プレス加工ステーションＨで固定子鉄心片１１の円形開口部１３が打ち抜き形成されるが、回転子鉄心片３８の外径をｄ４とした場合、外径がｄ１で内径がｄ４のリング片が抜き落とされることになる。このリング片には第２のパイロット孔４３が形成された状態となる。
この実施の形態においても、第２のパイロット孔４３は、回転子鉄心片３８の正確な位置決めを行うものである。

前記実施の形態においては、金属薄板１０から固定子鉄心片１１を形成する場合に生じる円形開口部１３の有効利用についての例を示したが、金属薄板１０から回転子鉄心片を形成する場合に発生する軸孔領域の金属薄板を有効に利用して、小型の回転子鉄心片や固定子鉄心片を製造する場合も本発明は適用される。
また、第２、第３の実施の形態においては、抜き落とされるリング片内に第２のパイロット孔を形成したが、固定子鉄心片（大径鉄心片の一例）の各磁極部の隙間（即ち、スロット位置）に第２のパイロット孔を形成してもよく、これによって、中央部に形成される円形開口部から更に大径の固定子鉄心片や回転子鉄心片（それぞれ小形鉄心片の一例）を得ることができる。

また、この円形開口部１３内の領域で、固定子鉄心片１１を更に複数に分割した分割鉄心片（小形鉄心片の一例）の１又は２以上を製造し、これらの分割鉄心片を複数枚用意して固定子鉄心片を組み立てるようにすることもできる。
前記実施の形態においては、主プレス加工装置の最初のステーションにリング片打ち抜き除去ステーションを設けたが、主プレス加工装置の途中のステーション又は補助プレス加工装置の最終段に、リング片打ち抜き除去ステーションを設けることもできる。

１０：金属薄板、１１：固定子鉄心片、１２、１２ａ：主プレス加工装置、１３：円形開口部、１４：固定子鉄心片、１５：補助プレス加工装置、１６：パイロット孔、１７：磁極部、１８：内歯、１９：かしめ部、２０：スロット、２１：磁極部、２２：内歯、２３：かしめ部、２５：リング片、２６：鉄心片の製造設備、２７：補助プレス加工装置、２８：固定子鉄心片、２９：第２のパイロット孔、３０〜３４：プレス金型ダイセット、３５、３６：ガイドポスト、３７：補助プレス加工装置、３８：回転子鉄心片、３９〜４２：プレス金型ダイセット、４３：パイロット孔、４４：軸孔、４５：かしめ部

Claims (4)

1. 複数のプレス加工ステーションを備え、間欠的に通板されて第１のパイロット孔によって位置決めされる帯状の金属薄板から中央に円形開口部を有する回転機用の大径鉄心片を製造する主プレス加工装置と、複数のプレス加工ステーションを備え、前記主プレス加工装置の前段に設けられて、前記金属薄板の前記円形開口部の位置に小形鉄心片を打ち抜き形成する補助プレス加工装置とを備え、
   しかも、前記補助プレス加工装置には、前記円形開口部が位置する領域又は該円形開口部の外側で前記大径鉄心片の打ち抜き位置に、前記円形開口部内で製造される小形鉄心片の位置決めを行う第２のパイロット孔を形成するステーションが設けられていることを特徴とする鉄心片の製造設備。
2. 請求項１記載の鉄心片の製造設備において、前記主プレス加工装置の直前又は該主プレス加工装置の途中のステーションには、内側は前記小形鉄心片が除去されて前記円形開口部を形成するリング片を打ち抜き除去するリング片打ち抜き除去ステーションが設けられていることを特徴とする鉄心片の製造設備。
3. 請求項１又は２記載の鉄心片の製造設備において、前記補助プレス加工装置の各プレス加工ステーションのダイ及びパンチは取替え可能に配置されていることを特徴とする鉄心片の製造設備。
4. 請求項１記載の鉄心片の製造設備において、前記大径鉄心片は固定子鉄心片であって、前記小形鉄心片は前記回転機とは別の回転機の固定子鉄心片であることを特徴とする鉄心片の製造設備。

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