JP5566413B2 - 冷間圧接用ダイス - Google Patents
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Description
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、線材の外径がばらついた場合でも、十分に安定した冷間圧接を行うことのできる冷間圧接用ダイスを得ることを目的とする。
図1はこの発明の実施の形態1における冷間圧接用ダイスの構成を示す斜視図、図2は冷間圧接用ダイスの分解斜視図である。図3は冷間圧接用ダイスの平面図および断面図であり、図中右上が平面図、平面図の左側に示す図が平面図におけるA−A断面図、平面図の下側に示す図が平面図におけるB−B断面図である。
図1〜図3に示すように、冷間圧接用ダイス1(以下、ダイス1とする。)は、4個のダイス片1a〜1dにより構成されている。ダイス片1aおよびダイス片1bが対となりペアダイス1Aを構成し、ダイス片1cおよびダイス片1dが対となりペアダイス1Bを構成し、これらの二個のペアダイス1A、1Bが対となりダイス1を構成する。
ダイス1の動作は後で詳しく説明するが、ペアダイス1Aにより一方の線材11が把持され、ペアダイス1Bにより他方の線材11が把持され、各ペアダイス1A、1Bが突き合わされることで、一方の線材11と他方の線材11が圧接される。
ペアダイス1Bの構成はペアダイス1Aの構成と同様であり、説明を省略する。
本実施の形態1のダイス1は、図15に示すダイス70の位置に配置されて線材11の冷間圧接を行う。
以下、ダイス1の冷間圧接時の動作について説明する。図4はダイス1の動作を説明する説明図であり、ダイス1(ダイス片1a〜1d)を上方から見たものである。ダイス1の両側にはVブロック6が配置されている。また線材11はフィンガ7により保持される。なお、図4において線材11の中心軸を一点鎖線で示している。また、ダイス1の動作が分かり易いように、コイルチャック部2および線材挿入案内部3を点線で示している。
次に、図4(b)に示すように、ダイス1の両側のVブロック6を内側に押圧すると、各ダイス片1a〜1dがVブロックの押圧方向(図中矢印Aで示す方向)に移動する。そして、ダイス片1a、1bで構成するペアダイス1Aのコイルチャック部2、ダイス片1c、1dで構成するペアダイス1Bのコイルチャック部2内にそれぞれ線材11が収まり、コイルチャック部2により線材11が把持される。この時、ペアダイス1Aとペアダイス1Bとは間隔が保持されたままである。
次に、図4(c)に示すように、さらにVブロック6を内側に押圧すると、各ダイス片1a〜1dはVブロックの傾斜面に沿って線材11の軸方向(図中矢印Bで示す方向)にスライドされる。ペアダイス1A、1Bが突き合わされ、各ペアダイス1A、1Bのコイルチャック部2により把持された両線材11が圧縮され接合される。圧縮された線材11の一部はバリとなりバリ収納部5に押し出される。
ここで、図4(b)に示す工程において、線材11がはみ出ることなくコイルチャック部2内に収まりコイルチャック部2により把持されている状態が所望の状態である。この所望の状態でコイルチャック部2が線材を把持することで図4(c)に示す工程で、両線材11の接合を安定して行うことができる。
図5は、本実施の形態1のコイルチャック部2の断面形状を示す図であり、図3の平面図のC−C断面を拡大して模式的に示したものである。図6は図5に示すコイルチャック部2内に線材11が配置された状態を示す。
図5、図6に示すように、本実施の形態1のコイルチャック部2の断面形状は、径および中心角(<180°)が略等しい2つの円弧が合わされて形成されている。具体的には、コイルチャック部2は、ダイス片1c側の円弧状の溝部2aとダイス片1d側の円弧状の溝部2aとが合わされて形成されている。
コイルチャック部2が線材11を把持する方向(図中矢印Cの方向)を第1の方向としての横方向とし、これに直交する方向を第2の方向としての縦方向(図中矢印Dの方向)とすると、コイルチャック部2の断面形状は、横方向を短軸Sとし、縦方向を長軸Lとした、縦方向に長い形状である。短軸Sの長さは線材11の直径以下とし、長軸Lの長さは線材11の直径より大きく、コイルチャック部2の断面積は線材11の断面積より大きくなるように設定されている。なお、ここで線材11の直径とは、導体を覆う絶縁被膜がある場合、その絶縁被膜の厚さも含む線材11の外径のことを指す。
このような断面形状のコイルチャック部2は、線材11を把持することにより線材11の中心を横方向だけでなく縦方向にもセンタリングする。即ち、線材11の直径中心の位置が長軸Lの中心位置と一致するように線材11の縦方向の位置をセンタリングし、線材11の上下に隙間をもたせて線材11を把持することができる。図6に示すように、線材11は、その直径中心がコイルチャック部2の長軸Lおよび短軸Sの中心と一致するような位置に配される。
このように、コイルチャック部2の断面形状を2つの円弧を合わせた縦長の形状とすることにより、1パターンのダイス1で冷間圧接できる線材11の直径サイズ範囲の幅を大きくすることができる。このことは、線材11の導体径のばらつきや、絶縁被膜厚さのばらつきを十分に許容できるようになるばかりでなく、線材の直径サイズが異なる場合でも、1パターンのダイス1で段取替えすることなく冷間圧接をすることが可能になることを意味する。
本実施の形態1のダイス1は、線材製造ラインのような冷間圧接による結線頻度が低いラインで使用することもできるが、特に、冷間圧接による結線頻度が高いモータ製造ラインにおいて使用することでより効果を発揮する。
まず、モータ製造ラインのように冷間圧接による結線頻度が高いラインにおいて、線材の導体径のばらつきや、絶縁被膜厚さのばらつきを十分許容できるため、結線不良の発生を防止し、製品の品質向上に寄与することができる。
また、モータ製造ラインでは製品の機種毎に線材の径が異なるが、製品の機種毎に専用ダイスを製作する必要がなく、段取替えも必要としないため、製造現場の生産性向上に寄与することができる。
また、本実施の形態1のダイス1により、精度が高く生産性も高い冷間圧接を提供できるため、モータ製造ラインにおいて安心して冷間圧接工法を採用できる。冷間圧接工法による結線は線材同士を押付けて金属の新生面(酸化していない純金属面)における金属結合を利用した結線方法であるため、コネクタ端子による結線のように応力に頼らない。例えば、アルミニウムは経時的にクリープ(応力緩和)が生じる金属であり、アルミニウム線をコネクタ端子で結線しても押さえられたアルミニウム線が経時的に変形してしまう。このため、コネクタ端子の応力が抜けてしまい、結線部の電気抵抗が大きくなって品質不良を招くことがある。これに対し、冷間圧接ではアルミニウム線を確実に結線することができる。上述の通り、本実施の形態1のダイス1により、モータ製造ラインにおいて冷間圧接工法を採用できるため、モータの巻線としてアルミニウム線を用いた場合でも、確実に結線を行え品質の向上を図ることができる。
なお、本実施の形態1のダイス1で冷間圧接を行うと、例えば図8に示すように線材の直径がコイルチャック部2の短軸Sより大きい場合、その冷間圧接部において、線材の断面形状が円形11aから縦長の形状11bへ変形する。しかし、モータ製造時の、巻線された線材同士を結線するという最終製品の製造工程において、冷間圧接部の線材形状の変形が特に問題となることはない。
また、コイルチャック部2の断面形状が2つの円弧を合わせた縦長の形状であるため、コイルチャック部2は線材11の縦方向の位置をセンタリングして把持することができる。このため、ペアダイス1A側で把持された線材11と、ペアダイス1B側で把持された線材11とが圧縮され接合される際に、両線材11間に位置ズレが生じることなく、さらに安定して冷間圧接を行うことができる。
また、本実施の形態1のダイス1は、冷間圧接可能な材質の線材であれば、どのような材質の線材であっても冷間圧接することができる。また、冷間圧接する一対の線材が異種金属材料であってもよい。また、冷間圧接する線材の絶縁被膜の有無も問わない。
上記実施の形態1では、コイルチャック部2の断面形状は、ダイス片(1a,1b)、(1c,1d)の円弧状の溝部2aを合わせた縦長形状としたが、コイルチャック部2の断面形状は上述の通り必ずしもこれに限られるものではない。この発明の実施の形態2では、コイルチャック部の断面形状の別例を4例、図10〜図13を参照して説明する。なお、コイルチャック部の断面形状以外の構成は上記実施の形態1と同様とし、同一符号を付して説明を省略する。
図10に示す第1例のコイルチャック部2Aの断面形状、および図11に示す第2例のコイルチャック部2Bの断面形状は、縦長の多角形であり、線材11を把持するコイルチャック部の横方向両側の面がV字面となっている。図10は六角形、図11は四角形の場合を示している。
このような形状のコイルチャック部2A、2Bでは、線材11をコイルチャック部2A、2BのV字面で把持するため、上記実施の形態1と同様、線材11をセンタリングしつつ、線材11の上下に隙間をもたせて線材11を把持することができる。
そして、上記実施の形態1の場合と同様、コイルチャック時に生じる線材11の余肉をコイルチャック部2の隙間に逃がすことができるため、線材11の直径サイズのばらつきに対応することができる。
図12に示す第3例のコイルチャック部2Cの断面形状は、縦長の長方形である。また、図13に示す第4例のコイルチャック部2Dの断面形状は、縦長の六角形である。このような形状のコイルチャック部2C、2Dでも、線材11の上下に隙間をもたせて線材11を把持することができ、上記実施の形態1の場合と同様、線材11の余肉をコイルチャック部2の隙間に逃がすことができるため、線材11の直径サイズのばらつきに対応することができる。
この発明の実施の形態3では、上記実施の形態1のダイス1の構成に加え、コイルチャック部の内周面に周方向に伸びる溝を設けている。図14は、この発明の実施の形態3における冷間圧接用ダイスの構成を示す断面図であり、実施の形態1の図3に示すA−A断面図に対応するものである。コイルチャック部に溝が設けられていること以外の構成については上記実施の形態1と同様であり、同一符号を付して説明を省略する。
本実施の形態3のコイルチャック部2Eは、上記実施の形態1と同様、断面形状が2つの円弧を合わせた縦長の形状であり、コイルチャック部2Eの内周面には周方向の溝8が線材の軸線方向に所定間隔で複数設けられている。本実施の形態3では溝8はコイルチャック部2Eの周方向の全周に渡って伸びている。上記実施の形態1のコイルチャック部2と同様、本実施の形態3のコイルチャック部2Eは、ダイス片1a、1bの合わせ面に設けられた円弧状の溝部2aが合わされることによって構成される(図2参照)。従って、各ダイス片1a、1bの溝部2aに線材の軸線方向と直交する直交溝を所定の深さで刻んでおくことで、ダイス片1a、1bが合わされると、本実施の形態3のようにコイルチャック部2Eの内周面に周方向の溝8が構成されることとなる。
また、本実施の形態3では溝8はコイルチャック部2Eの周方向の全周に設けたが、必ずしも全周に設けなくてもよく、周方向の一部であってもよい。ただし、少なくともコイルチャック部2Eの内周面のうち線材11を把持する部分に周方向の溝を設けておく必要がある。また、ここでは溝8を複数設けているが、溝8の本数や、間隔は必要に応じて適宜設定することができる。
ここで、仮に図9に示す比較例の断面略円形のコイルチャック部に本実施の形態3のような周方向の溝を設けるとすれば、線材の直径サイズがコイルチャック部の径より大きい場合には、溝に線材が食い込んでしまい、線材を送ることができなくなる懸念がある。
しかし、本実施の形態3では、コイルチャック部2Eの断面形状が縦長の形状であり、線材11の余肉をコイルチャック部2Eの隙間に逃がすことができる。このため、線材11に印加される応力を適度に抑えることができる。従って、線材11の余肉が溝8内に食い込んでしまい線材11が送れなくなることを防止しつつ、溝8により線材11を適度な力で把持して線材11の滑りを防止することができる。
また、線材11の滑りを防止することができるため、線材11に絶縁被膜がある状態でも、被膜剥離処理を行うことなく線材同士を結線することができる。
2,2A〜2E コイルチャック部、8 溝、11 線材。
Claims (4)
- 一対のダイス片で線材を把持するコイルチャック部を構成するペアダイスを二個備え、上記両ペアダイスを突き合わせて上記コイルチャック部に把持された上記線材を接合する冷間圧接用ダイスであって、
上記コイルチャック部の断面形状は、上記コイルチャック部が上記線材を把持する第1の方向の寸法より、上記第1の方向に直交する第2の方向の寸法が長い形状であるとともに、上記第1の方向の寸法が上記線材の直径以下、かつ上記第2の方向の寸法が上記線材の直径より大きく、更に上記コイルチャック部の断面積が上記線材の断面積より大きいことを特徴とする冷間圧接用ダイス。 - 一対のダイス片で線材を把持するコイルチャック部を構成するペアダイスを二個備え、上記両ペアダイスを突き合わせて上記コイルチャック部に把持された上記線材を接合する冷間圧接用ダイスであって、
上記コイルチャック部の断面形状は、上記コイルチャック部が上記線材を把持する第1の方向の寸法より、上記第1の方向に直交する第2の方向の寸法が長い形状であるとともに、上記コイルチャック部の断面積が上記線材の断面積より大きく、更に上記コイルチャック部の断面形状は、略等しい2つの円弧が合わされて形成された形状であることを特徴とする冷間圧接用ダイス。 - 上記コイルチャック部の断面形状は、上記第1の方向の寸法が上記線材の直径以下、かつ上記第2の方向の寸法が上記線材の直径より大きいことを特徴とする請求項2に記載の冷間圧接用ダイス。
- 上記コイルチャック部の内周面に、周方向の溝を設けたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の冷間圧接用ダイス。
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