JP5712722B2 - 回転積層装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えばモータのステータコアやロータコア等の回転電機のコアを製造する製造装置において、薄板から打ち抜かれたコア片を回転させながら積層するようにした回転積層装置に関する。
この種の回転積層装置としては例えば特許文献1に記載のものがある。特許文献1に記載の装置も含めて従来一般の回転積層装置を図6に示す。
この回転積層装置では、ダイ104の内部にパンチ108を降下させることにより、ダイ104上に載置された薄板材Wからコア片Waが打ち抜かれる。そして、打ち抜かれたコア片Waは押圧リング105により外周から押圧保持されながら載置台106上に載置される。また、パンチ108及びダイ104によってコア片Waが1枚或いは所定枚数打ち抜かれる毎に保持部材103(ダイ104)が所定角度ずつ回転される。このことによって、打ち抜かれたコア片Waを既に積層されているコアWAに対して回転させて積層する、所謂、転積が行なわれる。
ちなみに、図7及び図8に示すように、コア片Waには複数の突部Paが形成されており、各突部Paがそれぞれ嵌合されることによってコアWAは積層状態に保持される。
このようにコア片を転積してコアを形成することにより、打ち抜かれたコア片の板厚のばらつきが相殺される。
特開2003−19520号公報
ところで、コア片の転積に際してダイを所定角度回転させて定位置で停止させるようにした場合、何等かの原因によってダイを定位置で停止させることができない異常(以下、停止位置異常)が生じることがある。この場合、コア片の転積を適切に行なうことができないといった問題が生じる。
そこで、従来、パンチと一体に移動する上型にパイロットピンを設けるとともに、ダイ側の下型にホールを形成し、パイロットピンがホールに入ったか否かを検出するセンサを設けるようにしているものがある。具体的には、パイロットピンがホールに入った場合にはダイの停止位置異常が生じていないとしてコア片の打ち抜きを実行する一方、パイロットピンがホールに入らなかった場合には、パイロットピンの異常な変位を検出し、ダイの停止位置異常が生じているとしてコア片の打ち抜きを禁止する。
ところが、こうした構成では、パイロットピンの異常な変位が検出されるまで、すなわち正常であればパイロットピンがホールに入るタイミングまではダイの停止位置異常の有無を把握することができない。そのため、ダイの停止位置異常が生じていることが判断された場合に降下中のパンチの作動を即座に停止させなければならないが、当該判断がなされてからパンチの作動を停止させるまでの時間が極めて短いものとなる。その結果、パンチの作動を適切に停止させることができないおそれがある。
尚、パンチとパンチを駆動する駆動装置との間にこれらを連結する連結部材を介設し、同連結部材を駆動装置から切り離して退避させることによりパンチの作動を即座に停止させることが考えられる。ここで、回転積層装置では、薄板材Wを送り出すとともに複数箇所のパンチプレス工程において薄板材Wが段階的に加工される。しかしながら、通常、図6に示したパンチ108も含めて各工程のパンチは共通の駆動装置により駆動されている。そのため、上述したようにしてパンチ108の作動を停止させたとしても、他の工程ではパンチの作動が停止されない。また、上記ダイ104及びパンチ108によるパンチプレス工程のみをやり直すことはできないため、全てのパンチプレス工程をやり直さなければならない。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ダイの停止位置異常を早期に把握することができる回転積層装置を提供することにある。
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、ダイと、前記ダイの内部に降下されて同ダイ上に載置された薄板材を打ち抜くパンチと、前記ダイの中心軸線を中心として同ダイを回転駆動する駆動手段と、前記ダイの内部空間の内方に設けられる載置台とを備え、前記駆動手段により前記ダイを回転させることにより、前記パンチにより打ち抜かれたコア片を前記載置台上に転積する回転積層装置において、前記ダイの位置の近接状態を非接触にて検出する近接センサと、前記ダイが回転停止したときに前記近接センサの検出結果に基づいて前記ダイが定位置で停止しているか否かを判定する判定部とを備え、前記ダイの外周には同ダイと一体に回転する筒状の保持部材が設けられ、前記保持部材の外周には同保持部材を回転可能に支持するダイセットが設けられ、前記保持部材の外周面には前記ダイの定位置に対応する凹部が形成され、前記近接センサは前記ダイセットにおいて前記保持部材の外周面に対向する位置に配置されるとともに前記凹部を検出するように構成され、前記近接センサは前記保持部材の回転方向に沿って3つ設けられ、前記判定部は3つの近接センサのうち両端位置の2つの近接センサが前記保持部材の外周面を検出しており、且つ中央位置の近接センサが前記凹部を検出した場合に、前記ダイが定位置で停止していると判定するように構成され、前記ダイセット及び前記保持部材は、前記凹部の中央位置と前記中央位置の近接センサとが正対する基準位置にて、前記ダイセットに対して前記保持部材が回転不能とされた第1状態と、前記基準位置を中心とした所定の範囲だけ前記ダイセットに対して前記保持部材が回転可能とされた第2状態とすることが可能に構成され、前記第1状態及び前記第2状態において、前記近接センサの取付位置が前記保持部材の外周面に近接又は離間する方向に調節可能とされてなることをその要旨としている。
同構成によれば、ダイが回転停止した直後に、ダイが定位置で停止しているか否かを近接センサの検出結果に基づいて把握することができる。従って、ダイの停止位置異常を早期に把握することができる。
請求項に記載の発明は、請求項に記載の回転積層装置において、前記判定部は3つの近接センサのうち一端位置の近接センサから所定の信号が出力されており、且つ他端位置の近接センサから前記所定の信号が出力されていない場合に、前記ダイが定位置よりも前記回転方向において前記他端位置の近接センサ側にずれて停止していると判定するように構成されてなることをその要旨としている。
本発明によれば、ダイの停止位置異常を早期に把握することができる。
本発明の一実施形態に係る回転積層装置の縦断面図。 (a)、(b)同実施形態の回転積層装置における近接センサを中心とした横断面図。 (a)、(b)近接センサの出力態様を説明するための模式図。 (a)〜(c)センサユニットの校正方法を説明するための模式図。 (a)〜(d)保持部材の停止位置と近接センサから出力される信号との対応関係を示す模式図。 従来の回転積層装置の縦断面図。 コアの斜視図。 コアの一部断面図。
以下、図1〜図5を参照して、本発明に係る回転積層装置の一実施形態について詳細に説明する。
図1に示すように、回転積層装置1では、ダイセット2の内周には、ベアリング7a,7bを介して略円筒状の保持部材3が回転可能に支持されている。保持部材3の内周には、低円筒状のダイ4が固設されており、ダイ4の下方には押圧リング5が固設されている。また、保持部材3には図示しないベルトを介して駆動手段として機能するモータ9の出力軸が連結されており、モータ9の駆動力によって保持部材3、ダイ4及び押圧リング5が一方向に一体回転される。また、ダイ4の上方にはパンチ8がダイ4の中心軸線C方向に沿って昇降可能に設けられている。
ダイ4及び押圧リング5の内部には載置台6がダイ4の中心軸線C方向に沿って移動可能に設けられている。
こうした回転積層装置1では、パンチ8が降下されてパンチ8とダイ4との協働によりダイ4上に載置した薄板材Wが打ち抜かれると、打ち抜かれたコア片Waは押圧リング5により外周側から押圧されながら載置台6上に載置される。そして、次のコア片Waを打ち抜く前にモータ9によりダイ4を所定角度(例えば120度)だけ回転させる。このようにしてコア片Waを載置台6上に転積する。
本実施形態では、図2(a)、(b)に示すように、保持部材3の外周面3aに、ダイ4の回転角度に応じて周方向において所定角度(この場合、120度)毎に凹部30が形成されている。そして、この凹部30をダイセット2に設けたセンサユニット20により非接触にて検出するようになっている。センサユニット20は3つの渦電流式の近接センサ21〜23からなり、保持部材3の外周面3aにそれぞれ対向配置されている。
次に、センサユニット20の構成について詳細に説明する。
図2に示すように、第1〜第3の近接センサ21〜23はダイ4の中心軸線Cに対して直交する平面上に列設されている。各近接センサ21〜23のうち中央に位置する第2の近接センサ22はダイ4及び保持部材3の径方向Rを指向するように配置されている。また、他の近接センサ21,23は第2の近接センサ22と平行な方向を指向するように配置されている。
保持部材3の回転方向における凹部30の中央位置に第2の近接センサ22が対向した状態で、第1の近接センサ21は凹部30の回転方向における一方の縁部31(図2(a)において上側縁部)に対向するように配置されている。また、第3の近接センサ23は凹部30の回転方向における他方の縁部32(図2(a)において下側縁部)に対向するように配置されている。
ダイセット2に凹設された取付部2bには各近接センサ21〜23を取り付けるための基台24が固設されている。この基台24上には支持部材25が固設されている。この支持部材25の内側(図2(a)において左側)には各近接センサ21〜23毎にスライド部材21bが基台24上をスライド可能に設けられている。このスライド部材21bの上面にはセンサ本体21aが配置されている。
支持部材25に形成された貫通孔には調節ねじ21cが螺入されている。この調節ねじ21cの先端部は拡径されており、スライド部材21bに形成された嵌合溝21eに嵌合されている。すなわち、調節ねじ21cはスライド部材21bに対して回転可能とされるとともに、その軸線方向に対しては変位不能とされている。そして、支持部材25の貫通孔に対する調節ねじ21cのねじ込み量を調節することによってスライド部材21bがスライドされて、センサ本体21aの位置が保持部材3の外周面3aに近接又は離間する方向に調節可能とされている。尚、調節ねじ21cの緩み止めのためのナット21dが設けられている。
各近接センサ21〜23から出力される信号は判定部として機能する電子制御装置10に入力される。
図3(a)に示すように、近接センサ21〜23に被検出体である保持部材3の外周面3aが近接すると、近接センサ21〜23に内蔵されているコイルによって高周波磁界が発生する。この磁界の内部、すなわち二点鎖線で示す近接センサ21〜23の検出可能領域内に保持部材3の外周面3aが入っているときには、電磁誘導によって保持部材3の外周面3aに誘導電流(渦電流)が流れる。この電流により上記コイルのインピーダンスが変化することで近接センサ21〜23は電子制御装置10に対してON信号を出力する。
一方、図3(b)に示すように、二点鎖線で示す近接センサ21〜23の検出可能領域内に保持部材3の凹部30が入っていて保持部材3の外周面3aが入っていないときには、保持部材3の外周面3aに流れる誘導電流は微弱なものとなる。従って、上記コイルのインピーダンスがほとんど変化しないため近接センサ21〜23は電子制御装置10に対してOFF信号を出力する。
次に、図4を参照して、センサユニット20の位置調節のための構成と位置調節方法について説明する。すなわち、120度毎に回転される保持部材3の停止位置は多少変動しても問題はない。従って、その程度の変動が許容されるように、センサユニット20の位置を調節する必要がある。
すなわち、図4(c)に示すように、凹部30から離れた位置において保持部材3には一つの調節穴3mが形成されている。また、ダイセット2には二つの調節穴2m、2nが周方向に沿って形成されている。
センサユニット20の位置調節に際しては、まず、図4(a)に示す第1治具50を用いる。この第1治具50は、上記調節穴3m,2m,2nにそれぞれ嵌合可能な円柱状の凸部51,52,53を有している。これら凸部51,52,53が上記調節穴3m,2m,2nに嵌合された状態において、ダイ4はダイセット2に対して回転不能とされ、その回転位置は凹部30の中央位置と第2の近接センサ22のセンサ本体22aとが正対する基準位置に固定される。こうしてダイ4を基準位置にセットした状態で、第2の近接センサ22からON信号が出力され、第1の近接センサ21及び第3の近接センサ23からOFF信号が出力されるように、各近接センサ21〜23の進退方向における位置調節を行なう(図2参照)。
次に、図4(b)に示す第2治具60を用いる。この第2治具60は、保持部材3の調節穴3mに挿通される凸部61以外は第1治具50と同様な形状を有している。この凸部61の直径d1は保持部材3の調節穴3mの直径d2よりも小さくされている(d1<d2)。第2治具60の凸部61,62,63が上記調節穴3m,2m,2nに挿通された状態において、ダイ4(保持部材3)は前記基準位置を中心としてダイセット2に対して回転方向にそれぞれ所定の大きさΔd(=(d2−d1)/2)だけ回転可能とされる。
従って、第2治具60を装着した状態において、ダイセット2に対してダイ4を回転方向前側の限界位置まで変位させたときに、第3の近接センサ23からON信号が出力されるように第3の近接センサ23の進退方向における位置調節を行なう。
また、ダイセット2に対して保持部材3を回転方向後側の限界位置まで変位させたときに、第1の近接センサ21からON信号が出力されるように第1の近接センサ21の進退方向における位置調節を行なう。
従って、ダイ4の停止位置が前記両限界位置を除いてこれらの間にあれば、ダイ4の停止位置が許容範囲内であるとされる。
次に、保持部材3(ダイ4)の停止位置と各近接センサ21〜23から出力される信号との対応関係を中心に本実施形態の作用について説明する。
本実施形態の回転積層装置1では、パンチ8とダイ4との協働によりダイ4上に載置した薄板材Wが打ち抜かれた後、次のコア片Waを打ち抜く前にモータ9によりダイ4を所定角度(例えば120度)だけ回転させて定位置で停止させる。
ここで、図5(a)に示すように、ダイ4が基準位置を含む定位置に停止しているときには、第1の近接センサ21及び第3の近接センサ23の検出可能領域内に保持部材3の凹部30の両縁部31、32がそれぞれ入る一方、第2の近接センサ22の検出可能領域内には保持部材3の外周面3aが入らない。従って、第1の近接センサ21及び第3の近接センサ23からはそれぞれON信号が出力され、第2の近接センサ22からはOFF信号が出力される。
図5(b)に示すように、ダイ4が定位置を越えて停止しているときには、第1の近接センサ21及び第2の近接センサ22の検出可能領域内には保持部材3の外周面3aが入らない一方、第3の近接センサ23の検出可能領域内には保持部材3の凹部30の両縁部31、32のうちダイ4の回転方向後側の縁部32が入る。従って、第1の近接センサ21及び第2の近接センサ22からはそれぞれOFF信号が出力され、第3の近接センサ23からはON信号が出力される。
図5(c)に示すように、ダイ4が定位置よりも手前で停止しているときには、第1の近接センサ21の検出可能領域内には保持部材3の凹部30の両縁部31、32のうちダイ4の回転方向前側の縁部31が入る一方、第2の近接センサ22及び第3の近接センサ23の検出可能領域内には保持部材3の外周面3aが入らない。従って、第1の近接センサ21からはON信号が出力され、第2の近接センサ22及び第3の近接センサ23からはそれぞれOFF信号が出力される。
図5(d)に示すように、ダイ4が定位置とは全く異なる位置で停止しているときには、各近接センサ21〜23の検出可能領域内にはそれぞれ保持部材3の外周面3aが入る。従って、各近接センサ21〜23からはそれぞれON信号が出力される。
電子制御装置10は、ダイ4が回転停止した直後に各近接センサ21〜23から出力される信号の組み合わせに基づいてダイ4の停止位置状態を把握する。そして、ダイ4の停止位置異常が生じている旨判断された場合には、パンチ8が下降を開始する前に各近接センサ21〜23からの信号に従ってパンチ8の作動を即時停止する。
以上説明した本実施形態に係る回転積層装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
(1)回転積層装置1は、ダイ4の位置の近接状態を非接触にて検出するセンサユニット20(近接センサ21〜23)と、ダイ4が回転停止したときにセンサユニット20の検出結果に基づいてダイ4が基準位置を含む定位置で停止しているか否かを判定する電子制御装置10とを備えている。こうした構成によれば、ダイ4が回転停止した直後に、ダイ4が定位置で停止しているか否かをセンサユニット20の検出結果に基づいて把握することができる。従って、ダイ4の停止位置異常を早期に把握することができ、パンチ8が下降を開始する前にパンチ8の作動を即時停止することができる。また、回転積層装置1においてパンチ8も含めて構成する各パンチプレス工程のパンチが共通の駆動装置により駆動される構成にあって、全てのパンチプレス工程をやり直さなければならないといった不都合の発生を抑制することができる。
(2)ダイ4の外周にはダイ4と一体に回転する筒状の保持部材3が設けられている。また、保持部材3の外周には保持部材3を回転可能に支持するダイセット2が設けられている。また、保持部材3の外周面3aにはダイ4の定位置に対応する凹部30が形成されている。センサ21〜23はダイセット2において保持部材3の外周面3aに対向する位置に配置されるとともに凹部30を検出するように構成されている。こうした構成によれば、凹部30の形成に起因してダイセット2の内周面2aとこれに対向する保持部材3の外周面3aとの間のクリアランスを従来構成から特別に変更する必要はない。従って、既存の回転積層装置の構成を大きく変更することなく回転積層装置1を実現することができる。
(3)近接センサ21〜23は保持部材3の回転方向に沿って3つ設けられている。電子制御装置10は、第1の近接センサ21及び第3の近接センサ23からON信号が出力されており、且つ第2の近接センサ22からOFF信号が出力されている場合に、ダイ4が定位置で停止していると判定するように構成されている。こうした構成によれば、近接センサ単体による検出可能領域が狭い場合であっても、3つの近接センサ21〜23から出力される信号に基づいて保持部材3の凹部30が近接しているか否か、すなわちダイ4が定位置で停止しているか否かを精度よく判定することができる。
(4)電子制御装置10は、第1の近接センサ21(第3の近接センサ23)からON信号が出力されており、且つ第3の近接センサ23(第1の近接センサ21)からOFF信号が出力されている場合に、ダイ4が定位置よりも回転方向において第3の近接センサ23(第1の近接センサ21)側にずれて停止していると判定するように構成されている。
近接センサを1つだけ設けた場合であっても同センサの検出可能領域が十分に広ければ、同センサの検出結果に基づいてダイが定位置で停止しているか否かを精度よく把握することはできる。しかしながら、この場合、ダイが定位置で停止していない場合にダイが定位置を越えて回転停止しているのか或いは定位置よりも手前で回転停止しているのかを把握することはできない。
この点、上記実施形態によれば、ダイ4が定位置を僅かに越えて回転停止している場合には、凹部30の回転方向後側の縁部32に対応する第3の近接センサ23からはON信号が出力され、且つ凹部30の回転方向前側の縁部31に対応する第1の近接センサ21からはOFF信号が出力される。これとは反対に、ダイ4が定位置よりも僅かに手前で回転停止している場合には、凹部30の回転方向後側の縁部32に対応する第3の近接センサ23からはOFF信号が出力され、且つ凹部30の回転方向前側の縁部31に対応する第1の近接センサ21からはON信号が出力される。従って、ダイ4の回転停止状態を詳細に把握することができる。
(5)近接センサ21〜23の取付位置が保持部材3の外周面3aに近接又は離間する方向に調節可能とされている。こうした構成によれば、近接センサ21〜23の検出可能領域に個体差が存在する場合や検出可能領域が経時変化した場合であれ、センサ21〜23の取付位置を調節することによってその検出精度を高い状態に維持することが可能となる。
(6)近接センサ21〜23として渦電流式のセンサが設けられている。ダイ4の位置を検出するセンサとして例えば光電センサを用いることが考えられる。しかしながら、回転積層装置1では潤滑油によって光の特性、例えば反射率や屈折率が変化しやすいため、光電センサではダイ4が定位置で停止しているか否かを精度よく検出することができないことがある。この点、上記構成によれば、近接センサが潤滑油の影響を受けにくい渦電流式のセンサとされているため、潤滑油の存在によって検出精度が低下することを抑制することができる。
尚、本発明に係る回転積層装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・近接センサ21〜23は、それらの検出可能領域内に保持部材3の外周面3aが入っているときにはON信号を出力する一方、検出可能領域内に保持部材3の凹部30が入っていて保持部材3の外周面3aが入っていないときにはOFF信号を出力するものとした。これに代えて、近接センサの検出可能領域内に保持部材3の外周面3aが入っているときにはOFF信号を出力する一方、検出可能領域内に保持部材3の外周面3aが入っていないときにはON信号を出力するように近接センサを構成してもよい。
・近接センサとして磁気型や静電容量型等の渦電流式以外のものを採用することもできる。
・近接センサの検出可能領域が十分に大きい場合には、1つ或いは2つの近接センサによって保持部材3の凹部30の近接状態を検出するようにしてもよい。
・センサユニット20及び凹部30の位置は図1に例示したものに限定されない。他に例えば、ベアリング7bの直上に設けるようにしてもよい。
・上記実施形態では、保持部材3の外周面3aに形成した凹部30の近接状態をセンサユニット20により検出するようにしたが、これに代えて、保持部材の外周面に凸部を形成し、同凸部の近接状態を検出するようにしてもよい。
・上記実施形態及び変形例では、保持部材の凹部又は凸部の近接状態を検出することによりダイの基準位置の近接状態を近接センサにより間接的に検出するようにした。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、ダイの基準位置の近接状態を非接触にて検出するものであれば良く、ダイの基準位置を直接、近接センサにより検出するようにしてもよい。
1…回転積層装置、2…ダイセット、2b…取付部、2m,2n…調節穴、3…保持部材、3a…外周面、3m…調節穴、4…ダイ、5…押圧リング、6…載置台、7a,7b…ベアリング、8…パンチ、9…モータ、10…電子制御装置、20…センサユニット、21…第1の近接センサ、22…第2の近接センサ、23…第3の近接センサ、21a〜23a…センサ本体、21b〜23b…スライド部材、21c〜23c…調節ねじ、21d〜23d…ナット、21e〜23e…嵌合溝、24…基台、25…支持部材、26…固定部材、30…凹部、31,32…縁部、50…第1治具、51〜53…凸部、60…第2治具、61〜63…凸部、W…薄板材、Wa…コア片。

Claims (2)

  1. ダイと、前記ダイの内部に降下されて同ダイ上に載置された薄板材を打ち抜くパンチと、前記ダイの中心軸線を中心として同ダイを回転駆動する駆動手段と、前記ダイの内部空間の内方に設けられる載置台とを備え、前記駆動手段により前記ダイを回転させることにより、前記パンチにより打ち抜かれたコア片を前記載置台上に転積する回転積層装置において、
    前記ダイの位置の近接状態を非接触にて検出する近接センサと、
    前記ダイが回転停止したときに前記近接センサの検出結果に基づいて前記ダイが定位置で停止しているか否かを判定する判定部とを備え
    前記ダイの外周には同ダイと一体に回転する筒状の保持部材が設けられ、
    前記保持部材の外周には同保持部材を回転可能に支持するダイセットが設けられ、
    前記保持部材の外周面には前記ダイの定位置に対応する凹部が形成され、
    前記近接センサは前記ダイセットにおいて前記保持部材の外周面に対向する位置に配置されるとともに前記凹部を検出するように構成され、
    前記近接センサは前記保持部材の回転方向に沿って3つ設けられ、
    前記判定部は3つの近接センサのうち両端位置の2つの近接センサが前記保持部材の外周面を検出しており、且つ中央位置の近接センサが前記凹部を検出した場合に、前記ダイが定位置で停止していると判定するように構成され、
    前記ダイセット及び前記保持部材は、前記凹部の中央位置と前記中央位置の近接センサとが正対する基準位置にて、前記ダイセットに対して前記保持部材が回転不能とされた第1状態と、前記基準位置を中心とした所定の範囲だけ前記ダイセットに対して前記保持部材が回転可能とされた第2状態とすることが可能に構成され、
    前記第1状態及び前記第2状態において、前記近接センサの取付位置が前記保持部材の外周面に近接又は離間する方向に調節可能とされてなる
    ことを特徴とする回転積層装置。
  2. 請求項に記載の回転積層装置において、
    前記判定部は3つの近接センサのうち一端位置の近接センサから所定の信号が出力されており、且つ他端位置の近接センサから前記所定の信号が出力されていない場合に、前記ダイが定位置よりも前記回転方向において前記他端位置の近接センサ側にずれて停止していると判定するように構成されてなる
    ことを特徴とする回転積層装置。
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