以下、本発明の積層ワークの製造装置および製造方法の一実施形態の第1実施例を図1〜図18に基づいて説明する。図1、2は、本発明を適用した積層ワークの製造装置の第1実施例を示す概略構成図である。
図1、2において、積層ワークの製造装置は、モータ用積層コアの板状ワークWを打ち抜く順送り型のプレス加工装置1(以下では、金型装置1とも言う)と、板状ワークWを積層するための積層治具10を、プレス加工装置1に搬入し搬出する昇降装置2および搬送装置3を備える。昇降装置2は、板状ワークWを積層するための積層治具10を、プレス加工装置1の打抜かれた板状ワークWを積層する積層位置A(後述)とその下部の搬入搬出位置B(後述)との間で、昇降させる。搬送装置3は、空の積層治具10をプレス加工装置1の搬入搬出位置Bに搬送し、板状ワークWが積層された積層治具10をプレス加工装置1の搬入搬出位置Bから外部に搬送する。これらプレス加工装置1、昇降装置2および搬送装置3は、制御装置4により制御される。
本実施形態における板状ワークWを積層するための積層治具10は、図3に示すように、円柱部11と円柱部11を下側から支持する台座12とから構成されている。円柱部11はプレス加工装置1により打抜きされる板状ワークWの内周孔に嵌合(隙間嵌め)する外径寸法を備える円柱状に形成されている。なお、ここでの板状ワークWは、積層されてモータ若しくはジェネレータのステータコアを構成するものとする。円柱部11の外周には、等角度間隔において軸方向に延びるキー13を突出させて備える。このキー13は、プレス加工装置1により打抜きされて外周に嵌合する板状ワークWのスロットの内周側開口に係合して、板状ワークWの回転方向の位置決めを行う。また、円柱部11の外周の上端側には、上部に至るに連れて小径となるテーパ状の面取り14が施されている。このテーパ状の面取り14は、プレス加工装置1により打ち抜かれた板状ワークWを案内して円柱部11外周に円滑に移動・嵌合するようにしている。円柱部11の内部は、図示しないが、上下方向に複数の肉抜き孔が形成されて、軽量化が図られている。
台座12は、プレス加工装置1により打抜きされる板状ワークWの外径より若干小さい外径を備える円盤状に形成されている。台座12の上面には、円柱部11の外径より僅かに大きく形成した受け孔15を備え、円柱部11の下端をこの受け孔15に挿入して、両者は一体となって搬送および昇降される。また、受け孔15の内径が円柱部11の外径より僅かに大きく形成していることにより、台座12に対して受け孔15の範囲内で円柱部11を横方向に移動可能としている。台座12の外周は、下側で小径となる段付き部16を備え、この段付き部16には下から搬送装置3のスライダ42が係合して、円柱部11と台座12とからなる積層治具10をスライダ42により搬送するようにしている。
図4は、積層治具10に板状ワークWを積層した状態を示すものである。図4に示すように、積層治具10に積層される板状ワークWは、台座12の外径より外周を突出させて、台座12の上面に積み重なる状態で、円柱部11の外周に嵌合することで芯合わせした状態で積層される。そして、板状ワークWは、所定枚数毎に、回転位置方向を所定角度、例えば、90度ずつ、変化させた状態で積層される。
板状ワークWを打ち抜く順送り型のプレス加工装置1は、図2及び図5に示すように、ボルスタ5A上に複数(本実施形態では3つ)の加工ユニット6A,6B,6Cが所定方向(図2,図5では左右方向)へ連続するように並設されている。各加工ユニット6A〜6Cは、基本的に略同一構成をなしている。各加工ユニット6A〜6Cは、夫々各ダイ(打抜き用雌型)7A〜7Cがボルスタ5A上の下型7D、ダイホルダ7Eおよびダイリテーナ7F等を介して取付固定される。各加工ユニット6A〜6Cは、各ポンチ(打抜き用雄型)8A〜8Cが上下動するスライド5Bに上型8D、ポンチリテーナ8E等を介して各々取付固定されている。また、各ポンチ8A〜8Cを取囲んで、打抜き加工すべき長尺で薄板形状の金属材料W1を各ダイ7A〜7Cに押圧するストリッパ9が配置されている。
順送り型のプレス加工装置1の稼働時には、長尺で薄板形状の金属材料W1が各ダイ7A〜7Cと各ポンチ8A〜8Cとの間に配置される。そして、長尺で薄板形状の金属材料W1は、各加工ユニット6A〜6C間を上流側から下流側(図2,図5では左側から右側)へ間欠的に順送りされるようになっている。そして、長尺で薄板形状の金属材料W1は、各加工ユニット6A〜6Cで各ダイ7A〜7Cと各パンチ8A〜8Cとにより所定のプレス加工が行われるようになっている。即ち、本実施形態の場合、上流側から一番目と二番目の加工ユニット6A,6Bではステータコアのスロット部分が製品形状に不要な端材として打抜きされ、三番目の加工ユニット6Cではステータコア用の製品形状をなす板状ワークWが打抜きされる。
三番目の加工ユニット6Cの下型7Dは、図6に示すように、円形の打抜き孔を備えるダイ7Cと、ダイ7Cを保持するダイリテーナ7Fと、これらを支持するダイホルダ7Eと、を支持して備える。ダイ7Cには、ポンチ8Cにより打抜きされた板状ワークWを内径孔内に保持する滞留機構20を備える。滞留機構20としては、図7に示すように、ダイ7C若しくはダイリテーナ7Fを構成する内径孔の底面部側の内周径を打抜きされた板状ワークWの外径よりも微少寸法、例えば、10μm程度に小さく形成する小径部21ことにより構成できる。また、図8に示すように、背面に設けたスプリングの付勢力により、ダイ7C若しくはダイリテーナ7Fの内径孔の内面から先端が突出するチェックボール22により、打抜きされた板状ワークWをダイ7Cの内径孔内に保持するように構成してもよい。
滞留機構20によりダイ7Cの内径孔内に滞留させる板状ワークWの最大枚数は、滞留部分の軸方向寸法Sによって設定できる。即ち、滞留部分の軸方向寸法Sを打ち抜かれた板状ワークWの厚さ寸法で除算した数値が最大滞留枚数となる。滞留部分の軸方向寸法Sは、ポンチ8Cにより打ち抜かれてダイ7C内に押込まれた板状ワークW下端と、前者においては小径部21との間の軸方向寸法となり、後者においてはチェックボール22の上端との間の軸方向寸法となる。
三番目の加工ユニット6Cの上型8Dは、図6に示すように、コイル材から板状ワークWを打抜き加工するポンチ8C、ポンチ8Cを上型8Dに保持するポンチリテーナ8E、ポンチリテーナ8Eに支持されてコイル材W1を下型7D側に押え付けるストリッパ9を備える。また、上型8Dは、ポンチ8Cを介してダイ7C内に滞留する板状ワークWを積層治具10に押出すノックアウト機構25を備える。
ノックアウト機構25は、ポンチ8Cの背面と上型8Dとの間に配置されたカムプレート26と、カムプレート26を待機位置と作動位置との間で移動させるアクチュエータとしてのエアシリンダ27と、を備える。カムプレート26とポンチ8C背面には、カムプレート26が待機位置に位置する時には互いに山と谷とが係合してポンチ8Cを通常位置に位置決めする波状カム28が夫々形成されている。そして、エアシリンダの動作によりカムプレート26が作動位置に押出された際には、波状カム28の山と山とが係合してポンチ8Cを通常位置からカムストローク分(滞留部分の軸方向寸法Sと同等の寸法で、例えば16mm)だけ押出すように作動する。ノックアウト機構25のエアシリンダ27は、上型8Dが下死点を過ぎて上死点への上昇開始時に作動され、上死点を過ぎて上型8Dが下がるころまでに、カムプレート26を待機位置から作動位置に移動させて、ポンチ8Cを前進させる。また、ノックアウト機構25のエアシリンダ27は、上型8Dが下死点を過ぎた時点で、カムプレート26を作動位置から待機位置に移動させて、ポンチ8Cを通常位置に復帰させる。
このため、カムプレート26が待機位置に位置している時には、ポンチ8Cは第一,二番目加工ユニット6A,6Bのポンチ8A,8Bと同等な通常位置に位置する。そして、プレス設備の下死点への作動時には、コイル材W1から板状ワークWを打抜いた状態、即ち、打抜き時のポンチ8Cのダイ7C内への進入量が規定値に達した後に、そのまま上昇する。従って、打ち抜かれた板状ワークWは、滞留機構20によりダイ7Cの内径孔内に滞留する。即ち、打抜き時のポンチ8Cのダイ7C内への進入量が、例えば、0.5mmとすれば、打ち抜かれて滞留する板状ワークWは、ダイ7Cの上端から0.5mmの位置に滞留することとなる。この場合に、先行して打ち抜かれて滞留する板状ワークWがある場合には、新たに打ち抜かれた板状ワークWは、滞留する板状ワークWをダイ7Cの内径孔内で下側へ押し下げつつ、ダイ7C内に滞留することとなる。
また、カムプレート26がエアシリンダ27の動作により作動位置に押出された際には、ポンチ8Cは第一,二番目加工ユニット6A,6Bのポンチ8A,8Bよりも、カムストローク分だけ突出される。このため、プレス設備の下死点への作動時に、ポンチ8Cはコイル材W1から板状ワークWを打抜いた状態からさらにダイ7C内に浸入して、滞留機構20によりダイ7Cの内径孔内に滞留する板状ワークWをダイ7Cの下側に押出す。同時に、第一,二番目加工ユニット6A,6Bにおいては、夫々のピアス加工が実施される。押出された板状ワークWは、積層治具10に積層保持される。ノックアウト機構25は、滞留機構20に滞留する板状ワークWが予め設定した枚数に達する毎に作動して、板状ワークWを滞留機構20より積層治具10に受渡すよう作動する。
以上のプレス加工装置1は、打抜き加工された板状ワークWをその順に打抜き方向延長上に滞留させる滞留機構20を備える。また、プレス加工装置1では、予め設定した枚数まで滞留した段階で複数枚の板状ワークWを打抜き方向にノックアウトして、打抜き方向延長上の積層位置Aにある積層治具10に積層するノックアウト機構25と、を備える。即ち、滞留機構20に滞留する打抜き加工された板状ワークWは、その枚数が予め設定した枚数に到達する度に、間欠的にノックアウト機構25により積層治具10に積層される。このため、プレス加工装置(金型装置)による打抜き加工が継続されても、ノックアウト機構25が作動していない期間は、積層治具10を積層位置Aから移動させることができ、積層治具10の交換等を実行することができる。
積層治具10を昇降させる昇降装置2は、図9,10に示すように、構成している。即ち、昇降装置2は、上下方向に昇降可能な昇降ベース30と、昇降ベース30を上下方向に昇降移動させる昇降駆動機構31と、昇降ベース30に取付けられて、積層治具10を下方から保持して昇降する昇降テーブル32と、を備える。
昇降ベース30は、ベースプレート30Aの上下方向に配置された昇降レール30Bに沿って上下方向に移動可能な昇降スライダ30Cに固定され、上下方向に昇降可能となっている。
昇降駆動機構31は、ベースプレート30Aの背面に配置されたサーボモータ31Aにより駆動される駆動プーリ31Bとベースプレート30Aに回転可能に設けた従動プーリ31Cとに巻掛けられたベルト31Dを備え、昇降ベース30に固定したブラケット31Eがベルト31Dの一部に連結される構造となっている。昇降駆動機構31は、サーボモータ31Aにより駆動プーリ31Bを駆動することによりベルト31Dを移動及び停止させ、移動及び停止するベルト31Dを介して、昇降ベース30を上下方向に昇降させ且つ上下方向に位置決めする。
昇降テーブル32は、昇降ベース30にブラケット32Aを介してその基部が固定され、基部から立設させて回転可能に構成されている。昇降テーブル32の軸心は、三番目の加工ユニット6Cの軸心と同芯位置に配置されている。昇降テーブル32は昇降ベース30と共に上下方向に昇降され、下端位置からの上昇時に積層治具10の台座12の下部に当接して、積層治具10を搬送装置3より移載して、積層治具10を三番目の加工ユニット6Cの軸心に沿って昇降可能である。
また、昇降テーブル32の基部にはロータリサーボモータ33が配置され、ロータリサーボモータ33を駆動することにより昇降テーブル32を回転させ、ロータリサーボモータ33を停止させることにより昇降テーブル32を所定の回転角度に位置決めする。積層治具10は昇降テーブル32上に載置されて、昇降テーブル32の昇降及び上下方向の位置決めに伴い同時に昇降及び上下方向の位置決めがなされ、昇降テーブル32の回転及び回転角度の位置決めに伴い同時に回転および回転角度の位置決めがなされる。
昇降装置2には、昇降テーブル32が最下端に下降された待機位置C(図9)、搬送装置3との間で積層治具10を受渡しする搬入搬出位置B(図11)、及び最上端に上昇して打ち抜かれた板状ワークWを受入れて積層する積層位置A(図12)を夫々検出する近接センサA1〜C1を備える。
即ち、近接センサC1により検出した昇降テーブル32が待機位置C(図9)にある場合には、昇降テーブル32の上端は搬送装置3上の搬入搬出位置Bにある積層治具10から下方に離れて位置する。
また、昇降テーブル32が待機位置Cから上昇されて、近接センサB1により搬入搬出位置B(図11)に到達したと検出された場合には、昇降テーブル32の上面と搬送装置3上にある積層治具10の下面とが接触する。このため、搬送装置3と昇降テーブル32との間での積層治具10の搬出・搬入が可能となる。
さらに、昇降テーブル32が上昇して近接センサA1により検出される場合には、積層治具10を三番目の加工ユニット6Cにおける下型7Dのダイ7C内に積層治具10を上昇させた積層位置A(図12、図9の破線図示)に位置する。
また、昇降テーブル32は、予め設定した枚数の板状ワークWが滞留機構20からノックアウト機構25により積層治具10に向かって押出される毎に下方へ下降させ、図13に示すように、積層治具10を転積位置Dに下降させる。上記した滞留機構20から下方へ抜かれた転積位置Dでは、積層治具10の上端が滞留機構20の下端から外れる位置となる。この転積位置Dにおいて、積層治具10はロータリサーボモータ33により昇降テーブル32と共に回転される。そして、積層治具10は、回転位置方向を所定角度、例えば、90度回転させて停止され、その後上昇させて、再び図12の積層位置Aに上昇される。
搬送装置3は、図2に示すように、板状ワークWが積層された積層治具10を昇降装置2の搬入搬出位置Bから搬出し、次いで、空の積層治具10を順送り型のプレス加工装置1の下方に位置する昇降装置2の搬入搬出位置Bへ搬入するよう作動する。
このために、順送り型のプレス加工装置1の下方に一端が配置され、他端が順送り型のプレス加工装置1の下方から突出すよう縦方向に配置された縦方向搬送装置40を備える。また、縦方向搬送装置40に空の積層治具10を搬入し、縦方向搬送装置40から板状ワークWが積層された積層治具10を搬出する横方向搬送装置50を備える。横方向搬送装置50は、前工程より空の積層治具10を受入れ、当該工程で板状ワークWが積層された積層治具10を次工程へ搬出するよう作動する。また、縦方向搬送装置40と横方向搬送装置50とが上下方向に異なった高さに配置されていることから、上下方向に作動するよう配置されて縦方向搬送装置40と横方向搬送装置50との間で積層治具10を受渡しする上下方向搬送装置60を備える。
この搬送装置3の構成は、上記構造に限定されるものではなく、昇降装置2の搬入搬出位置Bへ空の積層治具10を搬入し、昇降装置2の搬入位搬出置Bから打ち抜かれた板状ワークWが積層された積層治具10を搬出するよう作動するものであれば、他の構成のものであってもよい。
縦方向搬送装置40は、図14に示すように、昇降装置2と上下方向搬送装置60との間に配置された搬送レール41上をスライドするスライダ42を備える。スライダ42は、横方向搬送装置50側のサーボモータ43により駆動される駆動プーリ44と昇降装置2側の従動プーリ45との間に巻掛けしたベルト46によりレール41上を移動可能である。そして、スライダ42が昇降装置2の搬入搬出位置Bに到達したこと、及び、スライダ42が上下方向搬送装置60の昇降テーブル61に位置することを夫々検出する近接センサE1,F1を備える。
このため、縦方向搬送装置40は、打ち抜かれた板状ワークWが積層された積層治具10を昇降装置2の搬入搬出位置Bから上下方向搬送装置60の昇降テーブル61上に搬送する。次いで、スライダ42上に空の積層治具10を載置して、上下方向搬送装置60の昇降テーブル61上から昇降装置2の搬入搬出位置Bに搬送する。
上下方向搬送装置60は、図14,15に示すように、横方向搬送装置50と縦方向搬送装置40との間でサーボモータ62により昇降する昇降テーブル61を備える。そして、昇降テーブル61の上面は、上昇位置においては横方向搬送装置50の搬送レール51、52上面と同一面を構成し、下降位置においては縦方向搬送装置40の搬送レール41上面と同一面を構成する。
このため、上下方向搬送装置60は、下降位置において縦方向搬送装置40により搬送された、打ち抜かれた板状ワークWが積層された積層治具10を昇降テーブル61上に受入れ、昇降テーブル61を上昇させることにより積層治具10をスライダ42より離脱させて上昇する。そして、上昇位置において昇降テーブル61上の積層治具10を横方向搬送装置50に移載させる。ついで、上下方向搬送装置60は、上昇位置において横方向搬送装置50により搬送された空の積層治具10を昇降テーブル61上に受入れ、下降位置に移動して昇降テーブル61上の空の積層治具10を縦方向搬送装置40のスライダ42上に載せて、縦方向搬送装置40に移載させる。
横方向搬送装置50は、図15に示すように、上下方向搬送装置60を挟んで前後に連なる2本の搬送レール51,52を備え、上流側の搬送レール51にはワークである積層治具10を搬送レール51の下流側に一ピッチずつ押し圧するサーボモータ53が配置されている。上流側の搬送レール51上には前工程から受入れた空の積層治具10が並べて配置され、上下方向搬送装置60を挟んで下流側の搬送レール52上には上下方向搬送装置60から移載された、打ち抜かれた板状ワークWが積層された積層治具10が並べて配置されている。ワークである積層治具10が一ピッチずつ搬送されたかどうかは、図2に示すように、レールサイドに配置された複数の近接センサG1〜G6により検出されるようになっている。
この横方向搬送装置50は、打ち抜かれた板状ワークWを積層した積層治具10を載置して上下方向搬送装置60の昇降テーブル61が上昇位置へ上昇された時点で作動を開始する。そして、上下方向搬送装置60の昇降テーブル61上の積層治具10を、上流側搬送レール51上に並べられた空の積層治具10を一ピッチ分だけサーボモータ53により下流側に押出すことにより、昇降テーブル61上の積層治具10を下流側の搬送レール52上に移載させる。同時に上流側の搬送レール51上の空の積層治具10を上下方向搬送装置60の昇降テーブル61上に移載させるよう作動する。
以上の搬送装置3は、打ち抜かれた板状ワークWが積層された積層治具10が昇降装置2により搬入搬出位置Bに下降された段階で起動され、この積層治具10は縦方向搬送装置40により上下方向搬送装置60側へ搬送される。積層治具10が上下方向搬送装置60の昇降テーブル61上に搬入されると、積層治具10は上下方向搬送装置60の昇降テーブル61により横方向搬送装置50に搬入される。横方向搬送装置50は搬送レール51上の積層治具10を一ピッチ分だけ下流側へ押出し、板状ワークWを積載した積層治具10を下流側の搬送レール52上に押出し、代りに空の積層治具10を上下方向搬送装置60の昇降テーブル61上に移載する。
上下方向搬送装置60は昇降テーブル61を下降させ、空の積層治具10を縦方向搬送装置40のスライダ42上に移載させる。縦方向搬送装置40は、空の積層治具10を搬送して、スライダ42を昇降装置2の搬入搬出位置Bに搬入する。以上の動作が、打ち抜かれた板状ワークWが積層された積層治具10が昇降装置2により搬入搬出位置Bに下降される毎に繰返される。
以上の構成になるプレス加工装置1、昇降装置2および搬送装置3は、制御装置4により夫々が制御されて同期して作動する。以下において、積層ワークの製造装置および製造方法の動作について説明する。
順送り型のプレス加工装置1が稼働され、長尺で薄板形状の金属材料W1が各ダイ7A〜7Cと各パンチ8A〜8Cとの間に配置される。そして、長尺で薄板形状の金属材料W1が各加工ユニット6A〜6C間を上流側から下流側(図2,図5では左側から右側)へ間欠的に順送りされる。そして、各加工ユニット6A〜6Cで、各ダイ7A〜7Cと各パンチ8A〜8Cとにより所定のプレス加工が行われる。即ち、上流側から一番目と二番目の加工ユニット6A,6Bではステータコアのスロット部分が製品形状に不要な端材として打抜きされ、三番目の加工ユニット6Cではステータコア用の製品形状をなす板状ワークWが打抜きされる。打抜きされた板状ワークWは滞留機構20に順次滞留される(図16参照)。
そして、搬送装置3が作動され、横方向搬送装置50が搬送レール51上の積層治具10を一ピッチ分だけ下流側へ押出し、空の積層治具10を上下方向搬送装置60の昇降テーブル61上に移載する。上下方向搬送装置60は昇降テーブル61を下降させ、空の積層治具10を縦方向搬送装置40のスライダ42上に移載させる。縦方向搬送装置40は、空の積層治具10を搬送して、スライダ42を昇降装置2の搬入搬出位置Bに搬入する。
昇降装置2は、昇降テーブル32を待機位置Cから搬入搬出位置Bに上昇させ、搬送装置3上の搬入搬出位置Bにある空の積層治具10の下面に昇降テーブル32の上面に接触させ、搬送装置3から昇降テーブル32へ空の積層治具10を受取る。そして、昇降テーブル32を上昇させて、積層治具10を三番目の加工ユニット6Cにおける下型7Dのダイ7C内に積層治具10を積層位置A(図12、図9の破線図示)に上昇させる。ダイ7Cに向かって上昇した積層治具10は、ダイ7Cの滞留機構20により滞留している板状ワークWの内径に対して直接案内されて位置決めされる(図16参照)。
新たに打抜きされた板状ワークWは、位置決めされた積層治具10の円柱部11外周と滞留機構20とに係合して順次滞留する(図17参照)。滞留する板状ワークWが予め設定した枚数に達する毎に、ノックアウト機構25が作動され、図18に示すように、滞留している板状ワークWを滞留機構20から積層治具10に押出し、積層治具10に受渡しする。
予め設定した枚数の板状ワークWが滞留機構20からノックアウト機構25により積層治具10に向かって押出される毎に、昇降テーブル32が下方へ下降され、図13に示すように、積層治具10を転積位置Dに下降させる。積層治具10は、この転積位置Dにおいて、ロータリサーボモータ33により昇降テーブル32と共に回転される。そして、積層治具10は、回転位置方向を所定角度、例えば、90度回転させて停止され、その後上昇させて、再び図12の積層位置Aに上昇される。
上記転積位置Dへ積層治具10が下降された間において打抜きされた板状ワークWは、滞留機構20に順次滞留する。積層位置Aに上昇する積層治具10は、ダイ7Cの滞留機構20により滞留している板状ワークWの内径に対して直接案内されて位置決めされる(図16参照)。
プレス加工装置1の打抜き動作が繰返されることにより、積層治具10の積層位置Aと転積位置Dとの昇降動作が繰り返し実施され、積層治具10に積層されている板状ワークWの枚数が所望の枚数になると、積層治具10は昇降装置2により搬入搬出位置Bまで下降される。
搬送装置3は、打ち抜かれた板状ワークWが積層された積層治具10が昇降装置2により搬入搬出位置Bに下降された段階で、積層治具10を縦方向搬送装置40のスライダ42上に移載して受取る。そして、昇降装置2は待機位置Cに移動する。
縦方向搬送装置40は、スライダ42上の積層治具10を上下方向搬送装置60側へ搬送する。積層治具10が上下方向搬送装置60の昇降テーブル61上に搬入されると、積層治具10は上下方向搬送装置60の昇降テーブル61により横方向搬送装置50に搬入される。
横方向搬送装置50は搬送レール51上の積層治具10を一ピッチ分だけ下流側へ押出し、板状ワークWを積載した積層治具10を下流側の搬送レール52上に押出し、代りに空の積層治具10を上下方向搬送装置60の昇降テーブル61上に移載する。上下方向搬送装置60は昇降テーブル61を下降させ、空の積層治具10を縦方向搬送装置40のスライダ42上に移載させる。縦方向搬送装置40は、空の積層治具10を搬送して、スライダ42を昇降装置2の搬入搬出位置Bに搬入する。
昇降装置2は、昇降テーブル32を待機位置Cから搬入搬出位置Bに上昇させ、搬送装置3上の搬入搬出位置Bにある空の積層治具10の下面に昇降テーブル32の上面に接触させ、搬送装置3から昇降テーブル32へ空の積層治具10を受取る。そして、昇降テーブル32を上昇させて、積層治具10を三番目の加工ユニット6Cにおける下型7Dのダイ7C内に積層治具10を積層位置A(図12、図9の破線図示)に上昇させる。
ダイ7Cに向かって上昇した積層治具10は、ダイ7Cの滞留機構20により滞留している板状ワークWの内径に対して直接案内されて位置決めされる(図16参照)。新たに打抜きされた板状ワークWは、位置決めされた積層治具10の円柱部11外周と滞留機構20とに係合して順次滞留する(図17参照)。
そして、順次打ち抜かれた板状ワークWが滞留され、ノックアウト機構25により積層治具10に積層され、転積位置Dに後退して所定角度回転されて再び積層位置Aに上昇されることが繰り返される。そして、積層治具10に打ち抜かれた板状ワークWが所定量に達した段階で、再び、昇降装置2および搬送装置3により搬出されると共に空の積層治具10が搬送装置3および昇降装置2により搬入される。以上の動作が繰返されて、プレス加工装置1を停止させることなく、板状ワークWの打抜きおよび積層が連続的に実行される。
図19〜図21は、本実施形態の第2実施例の積層ワークの製造装置および製造方法を示す断面図である。本実施例においては、搬送装置がプレス加工装置の三番目の下降ユニットの下部を通過するよう配置されている。なお、第1実施例と同一装置・部品には同一符号を付して説明を省略若しくは簡略化した。
図19において、搬送装置3は、搬送路に沿って走行してプレス加工装置1の三番目の加工ユニット6Cの下部の定位置に進入進出する無人搬送台車AGVにより構成している。無人搬送台車AGVは、空の積層治具10を積載して加工ユニット6Cの下部の定位置に搬入し、板状ワークWを積層する積層治具10を移載して前記定位置から搬出するよう作動する。また、昇降装置2は、プレス加工装置1の三番目の加工ユニット6Cの下部の搬送路から出没可能に設置されている。即ち、昇降装置2は、搬送路から出没して無人搬送台車AGV上の積層治具10を移載して昇降させる昇降シリンダ35と、ロータリサーボモータ33により回転して積層治具10を回転させる、昇降シリンダ先端に設けた回転テーブル36と、で構成している。なお、ノックアウト機構25は、ポンチ8Cと独立して図示しないアクチュエータにより作動するよう構成されている。その他の構成は、第1実施例と同様に構成している。
以上の第2実施例の積層ワークの製造装置では、図19に示すように、無人搬送台車AGVは複数の空の積層治具10を積載してプレス加工装置1の三番目の加工ユニット6Cの下部に進んで、最初の空の積層治具10が昇降装置2の上となる位置で停止する。積載された最初の空の積層治具10は、搬送路から出没する昇降装置2の昇降シリンダ35により昇降する回転テーブル36により持上げられて積層位置Aに上昇される。ダイ7Cに向かって上昇する積層治具10は、ダイ7Cの滞留機構20により滞留している板状ワークWの内径に対して直接案内されて位置決めされる。打抜きされる板状ワークWは、位置決めされた積層治具10の円柱部11外周と滞留機構20とに係合して順次滞留する。
滞留機構20に滞留する板状ワークWが予め設定した枚数に達する毎に、図20に示すように、ノックアウト機構25が作動され、滞留している板状ワークWを滞留機構20から積層治具10に押出し、積層治具10に受渡しする。
板状ワークWが滞留機構20からノックアウト機構25により積層治具10に向かって押出される毎に、昇降シリンダ35により下方へ降下されて、積層治具10を転積位置Dに下降させる。積層治具10は、この転積位置Dにおいて、昇降シリンダ35に内蔵されたロータリサーボモータ33により回転される。そして、積層治具10は、回転位置方向を所定角度、例えば、90度回転させて停止され、その後昇降シリンダ35により上昇され、再び積層位置Aに上昇される。
上記転積位置Dへ積層治具10が下降される期間中に打抜きされた板状ワークWは、滞留機構20に順次滞留する。積層位置Aに上昇される積層治具10は、ダイ7Cの滞留機構20により滞留している板状ワークWの内径に対して直接案内されて位置決めされる。
プレス加工装置1の打抜き動作が繰返されることにより、積層治具10の積層位置Aと転積位置Dとの昇降動作が繰り返し実施される。そして、積層治具10に積層されている板状ワークWの枚数が所望の枚数になると、積層治具10は昇降シリンダ35により下降され、図21に示すように、無人搬送台車AGVに移載される。
次いで、無人搬送台車AGVは、積載している次の空の積層治具10が昇降装置2の上となる位置まで位置決め走行して停止する。積載された次の空の積層治具10は、搬送路から出没する昇降装置2の昇降シリンダ35により昇降する回転テーブル36により持上げられて積層位置Aに上昇される。ダイ7Cに向かって上昇する積層治具10は、ダイ7Cの滞留機構20により滞留している板状ワークWの内径に対して直接案内されて位置決めされる。打抜きされる板状ワークWは、位置決めされた積層治具10の円柱部11外周と滞留機構20とに係合して順次滞留する。
以上の作動が繰返されることにより、無人搬送台車AGVの積層治具10の全てに所定数の板状ワークWが積層された段階で、無人搬送台車AGVはプレス加工装置1の三番目の下降ユニットの下部から進出して次工程へ走行する。そして、新たに複数の空の積層治具10を積載した無人搬送台車AGVが、プレス加工装置1の三番目の下降ユニットの下部に進んで停止して、この無人搬送台車AGVに積載した積層治具10に対しても同様に板状ワークWを積層する作業を実行する。
図22は、本実施形態の第3実施例の積層ワークの製造装置を示すプレス設備の要部の断面図である。本実施例においては、プレス加工装置の三番目の下型に設けられている滞留機構の構成を第1,2実施例に追加したものである。なお、第1、2実施例と同一装置・部品には同一符号を付して説明を省略若しくは簡略化した。
この滞留機構20は、ダイリテーナ7Fを構成する内径穴を下部に至るに連れて僅かに小径となる上部側テーパ部23Aと、テーパ部23Aの下端に連ねて円筒状となったストレート部23Bと、により構成している。上部側テーパ部23Aの上端側と下端側との内径差は、例えば、板状ワークWの外径が100φである場合に、半径10μm(直径で20μm)程度に設定している。また、上部側テーパ部23Aとストレート部23Bとが繋がる部分は、隅Rにより滑らかに接続されている。なお、ストレート部23Bの下端には、加工がし易いという理由のために、下部に至るに連れて大径となる下部側テーパ部24を連ねて設けているが、この部分の形状は、穴内径がストレート部23Bより拡大される形状であれば、他の形状であってもよい。
この構成の滞留機構20においては、最下端の板状ワークWの外周がダイリテーナ7Fの滞留機構20を構成する上部側テーパ面23Aに係合することにより、順次その上部に板状ワークWが積層保持される。そして、滞留機構20に積層保持された板状ワークWは、予め設定した枚数に達する毎にノックアウト機構25により滞留機構20から打抜き方向にノックアウトされ、打抜き方向延長上の積層位置にある積層治具10に受渡される。
このノックアウト時に、滞留機構20に積層保持された板状ワークWは、上部側テーパ部23Aにより、その外周の全周領域から押えられてセンタリングされながら、その外径寸法を徐々に縮径される弾性変形を受けつつストレート部23Bに至る。そしてその後に、板状ワークWは下部側テーパ部23Bを通過する。なお、滞留機構20を図7に示す小径部21等の段付き形状とした場合においてはノックアウト時に、滞留機構20の段付きにより板状ワークWの外形部に軸方向の外力が働いて、ノックアウトされた板状ワークWの外周部に塑性変形による軸方向の僅かな反りを生ずることがある。
しかしながら、本実施例の滞留機構20においては、上部側テーパ部23Aにより板状ワークWの外径寸法を徐々に縮径させて弾性変形をさせつつストレート部23Bに送る構成となる。このため、ノックアウト時に板状ワークWの外形部に作用する軸方向の外力を抑制でき、ノックアウトされた板状ワークWの外径部に塑性変形による反りを生ずることが低減できる。また、滞留機構20をテーパ形状としているため、その加工時に特殊工具を使用する必要がなく、容易に加工ができ、金型製作コストを削減することが可能である。
図23は、本実施形態の第4実施例の積層ワークの製造装置および製造方法を示すプレス設備の断面図であり、図24〜図29はプレス設備の動作状態を示す断面図である。本実施例においては、プレス加工装置の三番目の加工ユニットに設けられている、コイル材を押え付けるストリッパ(パッド)を他の第一,二番目の加工ユニットのストリッパとは独立させて配置する構成を第1,2実施例に追加したものである。なお、第1、2実施例と同一装置・部品には同一符号を付して説明を省略若しくは簡略化した。
本実施例のプレス加工装置1の三番目の加工ユニット6Cに設けられている、コイル材W1を押え付けるストリッパ(パッド)9Bは、第一,二番目の加工ユニット6A,6Bのストリッパ(パッド)9Aとは独立させて設けている。このパッド9Bは、第一,二番目加工ユニット6A,6Bのストリッパ(パッド)9Aのパッドスプリング9Cとは別のパッドスプリング9Dを介して上型8Dに支持されている。そして、このパッド9Bは、第一,二番目加工ユニット6A,6Bのストリッパ(パッド)9Aよりも先行した下方位置に配置されている。
このため、パッド9Bは、上型8Dの下降時においては、第一,二番目加工ユニット6A,6Bのストリッパ(パッド)9Aよりも先行してコイル材W1に当接して、ダイ7Cに対してコイル材W1を押付けて拘束するよう作動する。また、パッド9Bは、ノックアウト機構25の作動により、カムプレート26がエアシリンダ27の動作により作動位置に押出して、ポンチ8Cがカムストローク分だけ突出された場合においても、この突出されたポンチ8Cのコイル材W1上面への当接に先行してコイル材W1を押付けて拘束するようにしている。その他の構成は、第1,2実施例と同様に構成されている。
本実施例のプレス設備では、ノックアウト機構25が作動されておらず、カムプレート26が待機位置に位置している時には、ポンチ8Cは第一,二番目加工ユニット6A,6Bのポンチ8A,8Bと同等な通常位置に位置する。そして、プレス設備の下死点への作動時には、三番目の加工ユニット6Cのパッド9Bが他のパッド9Aより先行してコイル材W1を押付けて拘束し、次いで、第一,二番目加工ユニット6A,6Bのパッド9Aがコイル材W1に接触してコイル材W1を拘束する。そして、図24に示すように、第一,二番目加工ユニット6A,6Bでは、パッド9Aがコイル材W1に接触してコイル材W1を拘束して、夫々のピアス加工が実施され、三番目の加工ユニット6Cでは、ポンチ8Cがコイル材W1を押付けてコイル材W1から板状ワークWを打抜く。そして、コイル材W1から板状ワークWを打抜いた状態、即ち、打抜き時のポンチ8Cのダイ7C内への進入量が規定値に達した後に、そのまま上昇する。従って、打ち抜かれた板状ワークWは、滞留機構20によりダイ7Cの内径孔内に滞留する。即ち、打抜き時のポンチ8Cのダイ7C内への進入量が、例えば、0.5mmとすれば、打ち抜かれて滞留する板状ワークWは、ダイ7Cの上端から0.5mmの位置に滞留することとなる。この場合に、先行して打ち抜かれて滞留する板状ワークWがある場合には、新たに打ち抜かれた板状ワークWは、滞留する板状ワークWをダイ7Cの内径孔内で下側へ押し下げつつ、ダイ7C内に滞留することとなる。
また、ノックアウト機構25が作動されて、カムプレート26がエアシリンダ27の動作により作動位置に押出された際には、図25に示すように、ポンチ8Cは第一,二番目の加工ユニット6A,6Bのポンチ8A,8Bよりも、カムストローク分だけ突出される。そして、プレス設備の下死点への作動時には、図26に示すように、三番目の加工ユニット6Cのパッド9Bは、他のパッド9Aより先行し且つカムストローク分だけ突出されたポンチ8Cのコイル材W1への当接に先立ってコイル材W1を押付けて拘束する。次いで、図27に示すように、パッド9Bにより拘束されたコイル材W1に対して、カムストローク分だけ突出されたポンチ8Cが押付けられて、コイル材W1から板状ワークWを打抜く。このため、パッド9Bにより拘束された状態のコイル材W1から、歪みを生ずることなく、板状ワークWを打ち抜くことができる。
次いで、図28に示すように、上型8Dが下死点に向けて更に下降されると、第一,二番目加工ユニット6A,6Bにおいては、パッド9Aがコイル材W1に接触してコイル材W1を拘束して、夫々のピアス加工が実施されるまで上型8Dが降下する。第三番目の加工ユニット6Cにおいては、ポンチ8Cがコイル材W1から板状ワークWを打抜いた状態からさらにダイ7C内に浸入して、滞留機構20によりダイ7Cの内径孔内に滞留する板状ワークWをダイ7Cの下側に押出すよう作動する。押出された板状ワークWは、積層治具10に積層保持される。
上型8Dは下死点を過ぎてから上昇を始め、それに伴い、図29に示すように、ノックアウト機構25のエアシリンダ27が作動してカムプレート26が待機位置に戻され、波状カム28によりポンチ8Cが通常位置に後退する。
その後は、ポンチ8Cは、第一,二番目加工ユニット6A,6Bのポンチ8A,8Bと同等な通常位置で、コイル材W1を板状ワークWに順次打抜き、滞留機構20内に滞留させる。ノックアウト機構25は、滞留機構20に滞留する板状ワークWが予め設定した枚数に達する毎に作動して、板状ワークWを滞留機構20より積層治具10に受渡すよう作動する。
以上のように、ポンチ8Cをコイル材W1の打ち抜き用ポンチとノックアウト用ポンチとを共用させても、高速順送プレスの動作を止めることなく、板状ワークWの生産を継続させることが可能となる。
なお、上記実施形態において、板状ワークWとして、積層されてモータ若しくはジェネレータのステータコアを構成するものについて説明したが、積層されてモータ若しくはジェネレータのロータコアを構成するものであってもよい。
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
(ア)板状金属材料W1に打抜き加工を施して所定の形状の板状ワークWに打抜き、複数の板状ワークWを積層して積層ワークを製造する積層ワークの製造装置である。そして、金属材料に打抜き加工を施す金型装置1(プレス加工装置1)と、板状ワークWを積層する積層位置Aに積層治具10を移動させる積層治具移動機構としての昇降機構2と、を備える。そして、金型装置1は、打抜き加工された板状ワークWを、積層位置Aと異なる滞留位置に予め設定した所定枚数まで滞留させる滞留機構20を備える。また、金型装置1は、滞留機構20に予め設定した枚数まで滞留した段階で複数枚の板状ワークWを打抜き方向にノックアウトして、積層位置Aに配置された積層治具10に積層するノックアウト機構25を備える。このため、金型装置1により打抜き加工された板状ワークWは、順次、滞留機構20による積層位置Aと異なる滞留位置に滞留される。そして、滞留位置に滞留する板状ワークWが予め設定した枚数に到達する度に間欠的にノックアウト機構25により積層治具10に積層される。このため、ノックアウト機構25が休止している期間においては、積層位置Aから積層治具10を移動させても、金型装置1による打抜き加工を継続させることができる。結果として、金型装置1の打抜き加工を停止させることなく連続的に運転することができ、生産性を向上させることができる。
(イ)積層治具移動機構としての昇降機構2は、所定枚数の板状ワークWが積層された積層治具10を積層位置Aから打ち抜き方向に離れた搬入搬出位置Bに移動させるようにしている。このため、金型装置1の打抜き加工の継続中においてもノックアウト機構25が休止している期間において、積層位置Aから積層治具10を移動させて、積層治具10の交換等を実行することができる。結果として、金型装置1の打抜き加工を停止させることなく連続的に運転することができ、生産性を向上させることができる。
(ウ)積層治具移動機構は、積層治具10を板状ワークWの打抜き方向に沿って昇降させる昇降機構としての昇降装置2と、積層治具10を所定角度単位に回転させる回転機構としてのロータリサーボモータ33および昇降テーブル32と、を備える。そして、積層治具10は、ノックアウト機構25の作動後に昇降機構により積層位置Aから転積位置Dに降下され、転積位置Dにおいて回転機構により所定角度分だけ回転され、回転後に昇降機構により積層位置Aに上昇されるようにしている。このため、このため、ノックアウト機構25の作動毎に回転方向の位相を異ならせた所定枚数の板状ワークWを積層治具10に順次積層することができる。
(エ)積層治具移動機構は、ノックアウト機構25の作動により所定枚数の板状ワークWが積層された積層治具10を積層位置Aから打抜き方向に離れた搬入搬出位置Bに移動させる。次いで、打ち抜き方向上から外れた位置に移動させ、空の積層治具10を搬入搬出位置Bに導入すると共に板状ワークWの打抜き方向に沿って積層位置Aに移動させるようにしている。このため、金型装置の打抜き加工が継続されても、ノックアウト機構25が作動していない期間において、積層治具10を積層位置Aから移動させて、積層治具10の交換等を実行することができる。
(オ)図7,8に示す滞留機構20は、金型装置1のダイ7C上端から打抜き方向に予め設定した寸法を隔てた軸方向位置において、ダイ7C若しくはダイリテーナ7Fの内周径を小径とするか、または、ダイ7C若しくはダイリテーナ7Fの内周に突出する突起により内周径を小径化して構成した。このため、簡単なダイ7C若しくはダイリテーナ7Fの変更により板状ワークWの滞留を実現できる。
(カ)図22に示す滞留機構20は、金型装置1のダイ7C上端から打抜き方向に予め設定した寸法を隔てた軸方向位置において、ダイ7C若しくはダイリテーナ7Fの内周径を下部に至るに連れて小径とするテーパ部23Aと、テーパ部23Aの下端に連ねて円筒状となったストレート部23Bと、により構成した。言い換えれば、ノックアウト時に滞留機構20は、テーパ部23Aにより板状ワークWの外径寸法を徐々に縮径させて弾性変形をさせつつストレート部23Bに送る構成となる。このため、板状ワークWの外形部に作用する軸方向の外力を抑制でき、ノックアウトされた板状ワークWの外径部に反りを生ずることが低減できる。また、滞留機構20をテーパ形状としているため、その加工時に特殊工具を使用する必要がなく、容易に加工ができ、金型製作コストを削減することが可能である。
(キ)図6に示すノックアウト機構25は、金型装置1の上型8Dと打抜きポンチ8Cとの間に配置され、作動位置において打抜きポンチ8Cを上型8Dに対して突出させるカムプレート26と、カムプレート26を打抜き作動時に作動位置に押圧するエアシリンダ27とにより構成される。そして、打抜き作動時に打抜きポンチ8Cを打抜き方向に突出させる。このため、間欠的に作動するノックアウト機構25の構成をポンチ8Cと兼用することができ、簡単化することができる。
(ク)図23〜図25に示す金型装置1は、板状金属材料W1に対して打抜き加工に先行してピアス加工を行うピアス加工ユニット6A,6Bを備える。そして、金型装置1の上型8Dに配置されて板状金属材料W1のピアス加工及び打抜き加工に際して下型7Dに板状金属材料W1を押え付けて拘束するストリッパ9A,9Bを備える。このストリッパ9A,9Bは、ピアス加工ユニット6A,6Bにおけるストリッパ9Aと、打抜き加工を行う加工ユニット6Cのストリッパ9Bとは、互いに分離して上型8Dに配置されている。そして、打抜き加工を行う加工ユニット6Cのストリッパ9Bは、ピアス加工ユニット6A,6Bにおけるストリッパ9Aによる板状金属材料W1の押え付けに先行して、板状金属材料W1を押え付けるよう作動するようにしている。このため、ノックアウト機構25が作動されて、ポンチ8Cが突出されてピアス加工ユニット6A,6Bに先行して打抜き加工を実行しても、ストリッパ9Bにより拘束された状態のコイル材W1から、歪みを生ずることなく、板状ワークWを打ち抜くことができる。従って、ポンチ8Cをコイル材W1の打ち抜き用ポンチとノックアウト用ポンチとを共用させても、高速順送プレスの動作を止めることなく、板状ワークWの生産を継続させることが可能となる。
(ケ)図21に示すように、打抜き加工された板状ワークWの金型装置1の打抜き方向延長上への滞留中に、積層治具10の交換若しくは積層位置Aから転積位置Dへの移動が実行される。このため、金型装置1の打抜き加工を停止させることなく連続的に運転することができ、生産性を向上させることができる。
(コ)図19に示すように、積層治具10は、搬入搬出位置Bから積層位置Aへの上昇時に、先端が滞留している板状ワークWに係合することにより打抜き方向と直交する方向に位置決めされる。このため、打抜きされ滞留される板状ワークWと積層治具10との位置決め精度を向上でき、板状ワークWと積層治具10との干渉を防止でき、積層された板状ワークWの破損などを防止することができる。
(第2実施形態)
図30〜図42は、本発明を適用した積層ワークの製造装置の第2実施形態を示し、図30は概略構成図、図31は概略平面図である。本実施形態においては、ノックアウトされた板状ワークをプレス設備の装置外において積層治具に積層する構成を第1実施形態に追加したものである。なお、第1実施形態と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
本実施形態の積層ワークの製造装置では、図30,図31に示すように、モータ用ロータコアの板状ワークWAを打ち抜く複数の加工ユニット6a〜6cと、モータ用ステータコアの板状ワークWBを打ち抜く複数の加工ユニット6A〜6Cと、からなる順送り型のプレス加工装置1を備える。即ち、板状金属材料W1は、プレス加工装置1の先行する複数の加工ユニット6a〜6cにより小径のロータコア用の板状ワークWAが打ち抜かれ、プレス加工装置1の後続する複数の加工ユニット6A〜6Cにより大径のステータコア用の板状ワークWBが打ち抜かれる。これら先行する複数の加工ユニット6a〜6c及び後続する複数の加工ユニット6A〜6Cの上型8D及び下型7D、滞留機構20、ノックアウト機構25は、第1実施形態の第一〜第三加工ユニットに6A〜6Cおけると同様に構成されている。
また、本実施形態の積層ワークの製造装置では、ノックアウト機構25によりノックアウトされた板状ワークWA,WBを、プレス加工装置1の外部に配置した積層治具10に積層する2組の載せ替え装置70A,70Bを備える。このため、ノックアウトされた板状ワークWA,WBを保持して載せ替え装置70A,70Bに搬送するための搬送治具10A,10B(第1の積層治具)が使用される。即ち、ノックアウトされた板状ワークWA,WBは、搬送治具10A,10Bに保持されて搬送装置3によりプレス加工装置1外に搬送され、プレス加工装置1の外部に配置された夫々の載せ替え装置70A,70Bに搬送され、載せ替え装置70A,70Bにより搬送治具10A,10Bから積層治具10(第2の積層治具)に載せ替えて、積層治具10に積層される。
このため、モータ用ロータコアおよびモータ用ステータコアの各板状ワークWA,WBが滞留機構20よりノックアウトされる毎に、この板状ワークWA,WBを夫々受取る搬送治具10A,10Bを、積層位置Aから搬出位置B2へ下降させる2組の昇降装置2A,2Bをプレス加工装置1内に備える。また、この2組の昇降装置2A,2Bは、搬入位置B1に供給された空の搬送治具10A,10Bを積層位置Aへ上昇させて新たにノックアウトされる板状ワークWA,WBを搬送治具10A,10Bで受取るよう作動する。
また、搬送装置3として、板状ワークWA,WBを保持して搬送する搬送治具10A,10Bを、搬入搬出位置B1,B2とプレス設備外の終端に配置した夫々の載せ替え装置70A,70Bとの間で搬送する2組の縦搬送装置40A,40Bと、ロータコア用およびステータコア用の各積層治具10を、2組の載せ替え装置70A,70Bに搬入・搬出する横搬送装置50と、を備える。即ち、2組の縦搬送装置40A,40Bは、空の搬送治具10A,10Bをプレス加工装置1の搬入位置B1へ搬入し、板状ワークWA,WBを保持する搬送治具10A,10Bを搬出位置B2から搬出して、プレス設備外の終端に配置した載せ替え装置70A,70Bに搬送するよう作動する。また横搬送装置50は、空のロータコア用およびステータコア用の各積層治具10を各載せ替え装置70A,70Bに搬入し、各載せ替え装置70A,70Bにより予め設定枚数の板状ワークWA,WBが積層された各積層治具10を各載せ替え装置70A,70Bから搬出するよう作動する。
搬送治具10A,10B(第1の積層治具)は、モータ若しくはジェネレータのステータコアを構成する板状ワークWBに対する搬送治具10Bと、積層されてモータ若しくはジェネレータのロータコアを構成する板状ワークWAに対する搬送治具10Aとは、夫々板状ワークWA,WBに合わせて異なるサイズに形成される。即ち、搬送治具10A,10Bは、図32に示すように、円柱部101と台座102とから構成されている。円柱部101はプレス加工装置1により打抜きされる板状ワークWA,WBの内周孔に嵌合(隙間嵌め)する外径寸法を備える円柱状に形成され、その軸方向寸法は、滞留機構20から一回のノックアウトにより載せられる複数の板状ワークWA,WBを保持できる寸法に設定されている。円柱部101の外周には、等角度間隔において軸方向に延びるキー103を突出させて備える。また、円柱部101の外周の上端側には、上部に至るに連れて小径となるテーパ状の面取りが施されている。このテーパ状の面取りは、プレス加工装置1により打ち抜かれた板状ワークWA,WBを案内して円柱部101外周に円滑に移動・嵌合するようにしている。また、台座102は、プレス加工装置1により打抜きされる板状ワークWA,WBの外径より若干小さい外径を備える円盤状に形成されている。
従って、積層されてモータ若しくはジェネレータのステータコアを構成する板状ワークWBに対する搬送治具10Bの円柱部101の外形寸法は、ステータコアの内径寸法に合わせて形成される。そして、キー103は、プレス加工装置1により打抜きされて外周に嵌合する板状ワークWBのスロットの内周側開口に係合して、板状ワークWBの回転方向の位置決めを行う。
また、積層されてモータ若しくはジェネレータのロータコアを構成する板状ワークWAに対する搬送治具10Aの円柱部101の外形寸法は、ロータコアの内径寸法に合わせて形成される。そして、キー103は、プレス加工装置1により打抜きされて外周に嵌合する板状ワークWAのキー溝等に係合して、板状ワークWAの回転方向の位置決めを行う。
搬送治具を昇降させる昇降装置2A,2Bは、図33に示すように、構成している。この昇降装置2A,2Bは、ステータコアを構成する板状ワークWBの搬送治具10Bを昇降させるものと、ロータコアを構成する板状ワークWAの搬送治具10Aを昇降させるものとは、同じ構成であるため、ここでは、ステータコアを構成する板状ワークWBの搬送治具10Bを昇降させるものについてのみ説明する。即ち、昇降装置2Bは、搬送治具10Bを下方から保持して上下方向に昇降可能な昇降台130と、昇降台130を上下方向に昇降移動させる昇降駆動機構131と、を備える。
昇降駆動機構131は、上端に配置した昇降台130を上下方向に昇降可能に案内するスライダ132と、スライダ132により案内される昇降台130を昇降駆動するサーボモータ133と、から構成されている。そして、昇降駆動機構131は、サーボモータ133により昇降台130を上下方向に昇降させ且つ上下方向に位置決めする。
昇降台130の軸心は、滞留機構20の軸心と同芯位置に配置されている。昇降台130は上下方向に昇降され、下端位置からの上昇時に搬送治具10Bの台座102の下部に当接して、搬送治具10Bを縦搬送装置40Bより移載して、搬送治具10Bを滞留機構20の軸心に沿って昇降可能である。搬送治具10Bは昇降台130上に載置されて、昇降台130の昇降及び上下方向の位置決めにより、昇降及び上下方向の位置決めがされる。
昇降装置2Bには、昇降台130が最下端に下降された待機位置C、縦搬送装置40Bから搬送治具10Bを受取る搬入位置B1、及び最上端に上昇してノックアウトされた板状ワークWBを受入れる積層位置Aを夫々検出する、図示しない近接センサを備える。即ち、昇降台130が待機位置Cにある場合には、その上端は縦送装置40Bの搬出位置B2にある搬送治具10Bから下方に離れて位置する。
また、昇降台130が待機位置Cから上昇されて、搬入位置B1に到達した場合には、搬送治具10Bに設けた位置決め穴と昇降台130に取り付けた位置決めピンとで搬送治具10Bを位置決めした状態で、昇降台130の上面と縦搬送装置40B上にある空の搬送治具10Bの下面とが接触する。このため、縦搬送装置40Bと昇降台130との間での空の搬送治具10Bを昇降台130上に受取り積載する。
さらに、昇降台130が搬送治具10Bを積載して上昇させると、昇降台130に取り付けられた位置決めピンを金型下面に設けた位置決め穴に係合させ、次いで昇降台130を金型下面に当接させると、昇降台130は位置決めした状態で停止され、積層位置Aに位置決めされる。
後述する縦搬送装置40Bの搬入レール141の終端及び搬出レール142の始端には、そのレール間に配置される回転コロの配置が省略されて、終端レール143及び始端レール144として、搬入レール141及び搬出レール142とは分離して形成されている。また、縦搬送装置40Bの搬入レール141及び搬出レール142を構成する一対のレール間隔寸法(図33において紙面に直交する方向の間隔寸法)は、昇降台130の幅方向の寸法より大きく形成している。したがって、昇降台130は回転コロの配置が省略された終端レール143及び始端レール144の間を通過して積載位置A〜待機位置C間で昇降可能となっている。
しかしながら、搬送治具10Bの台座102は縦搬送装置40Bのレール間隔より大きく形成されており、縦搬送装置40Bのレールに案内されて搬送される。このため、搬送治具10Bが積層位置Aから搬入レール141の終端レール143を通過して搬出レール142の始端レール144へ下降される間において、終端レール143と干渉することを防止するレール開閉装置135が設けられている。即ち、搬入レール141における終端レール143は、レール開閉装置135により開閉されるようにしている。
レール開閉装置135は、図34に示すように、形成されている。即ち、一対の終端レール143は、その幅方向外端において、レール案内方向の伸びる軸受136により支持され、リンク機構137により互いに連動して揺動可能に構成している。そして、図34に示す一対の終端レール143が水平状態となる初期位置と、図35に示す一対の終端レール143が下方に回動した待避位置と、の間で、揺動可能となっている。また、軸受136に固定のアーム138をアクチュエータ139により押上げることにより、一対の終端レール143を初期位置に固定し、アクチュエータ139を開放することによりレール143自体の重量により待避位置に回動するようにしている。
従って、昇降台130を待機位置Cから上昇させると、搬出レール142の始端レール144及び搬入レール141の終端レール143と干渉することなく上昇させることができ、終端レール143を通過する際に、終端レール143上に送り込まれている搬送治具10Bを移載して受取り、破線で示す積載位置Aに上昇させることができる。
また、昇降台130を積載位置Aから待機位置Cに下降させる場合には、図35に示すように、レール開閉装置135のアクチュエータ139を開放して終端レール143(搬入レール141)を待避位置に位置させる。そして、昇降台130を搬送治具10Bと共に待機位置Cに下降させると、昇降台130と搬送治具10Bは待避位置に開いた終端レール143(搬入レール141)間を干渉することなく通過し、次いで、始端レール144(搬出レール142)間を通過する間において、搬送治具10Bは始端レール144上に残り、昇降台130のみが始端レール144間を通過して待機位置Cに下降することができる。
なお、始端レール144上に載置された板状ワークWBを積層保持する搬送治具10Bは、始端レール144の側方の金型に配置された排出シリンダ145により、回転コロを備えた搬出レール142上まで押出されて、搬出レール142により搬出口へ搬送される。また、搬入レール141においてもその搬出口に配置された図示しないストッパにより空の搬送治具10Bが順次停止されている。そして、この空の搬送治具10Bも、昇降台130が待機位置Cから積層位置Aへ上昇される際に、図示しない搬入シリンダにより一個ずつ搬入レール141から終端レール143上に押出されるようになっている。
縦搬送装置40A,40Bは、ステータコアを構成する板状ワークWBの搬送治具10Bを搬送するものと、ロータコアを構成する板状ワークWAの搬送治具10Aを搬送するものとは、同じ構成であるため、ここでは、ステータコアを構成する板状ワークWBの搬送治具10Bを搬送するものについてのみ説明する。
縦搬送装置40Bは、図36に示すように、昇降装置2Bと載せ替え装置70Bとの間に配置され、下側に配置された搬出レール142(第1の経路)と、上側に配列された搬入レール141(第2の経路)と、を備える。下側に配置された搬出レール142は、ノックアウトされた板状ワークWBを積層保持する搬送治具10Bを昇降装置2Bより受取り、一対のレールにより案内して載せ替え装置70Bに搬送する。上側に配列された搬入レール141は、板状ワークWBの載せ替えにより空となった搬送治具10Bを載せ替え装置70Bより受取り、一対のレールにより案内して昇降装置2Bに搬送する。搬入レール141及び搬出レール142は、その一対のレール間に多数の回転コロがレールに沿って配列されたものであり、レールの入口に搬入された搬送治具10Bを回転コロにより順次移送して搬出口に搬送する。
搬出レール142の搬出口には、図37に示すように、昇降レール146が配置されている。昇降レール146は、スライダにより上下方向に案内されて昇降可能となっており、サーボモータにより上昇位置と下降位置とに位置決めされるよう構成されている。昇降レール146の下降位置においては、搬出レール142の搬出口に連なる高さに位置し、搬出レール142により搬送された板状ワークWBを積層保持する搬送治具10Bを昇降レール146上に受取るよう作動する。昇降レール146は、板状ワークWBを積層保持する搬送治具10Bをレール上に受取ると、上昇位置に上昇する。昇降レール146の上昇位置においては、搬入レール141の搬入口と連なる高さに位置する。そして、搬送治具10Bに積層保持している板状ワークWBが、後述する載せ替え装置70Bにより取り去られて、空となった搬送治具10Bを搬入レール141の搬入口へ移送するよう作用する。
横搬送装置50は、図38に示すように、下側に配置された搬入レール151と、上側に配置された搬出レール152と、下側の搬入レール151の搬出口と上側の搬出レール152の搬入口とを連結する昇降装置153と、を備える。搬入レール151は、搬入口に供給されたロータコア用およびステータコア用の空の積層治具10(第2の積層治具)を順次搬出口に搬送する。昇降装置153は、搬入レール151により搬送された空の積層治具10を上昇させて上側の搬出レール152に移動させる。搬出レール152は、空の積層治具10を対象とするロータコア用およびステータコア用の後述する各載せ替え装置70A,70Bに供給すると共に各載せ替え装置70A,70Bにより板状ワークWA,WBが積層された積層治具10(第2の積層治具)を排出する。
空の積層治具10を対象とするロータコア用およびステータコア用の後述する各載せ替え装置70A,70Bに供給するために、図37に示すように、搬出レール152の側方にはロータコア用およびステータコア用のプッシャ154が配置され、各プッシャ154によって空の積層治具10が各載せ替え装置70A,70Bの交換位置Eに供給される。また、各載せ替え装置70A,70Bにより板状ワークWA,WBが積層された積層治具10は、各載せ替え装置70A,70Bに配置したプッシャ155により交換位置Eから搬出レール152上に戻される。
載せ替え装置70A,70Bは、ステータコアを構成する板状ワークWBを載せ替えるものと、ロータコアを構成する板状ワークWAを載せ替えるものとは、同じ構成であるため、ここでは、ステータコアを構成する板状ワークWBを載せ替えるものについてのみ説明する。載せ替え装置70A,70Bは、搬送治具10A,10B(第1の積層治具)に積層保持されている板状ワークWA,WBを積層治具10(第2の積層治具)に載せ替えて積層するものであり、図39に示すように、構成されている。即ち、縦搬送装置40A,40Bの昇降レール146に位置決め保持された搬送治具10A,10Bに対して、隣接している積層位置Fに積層治具10を位置決めする積層治具位置決め装置71と、搬送治具10A,10Bに保持された板状ワークWA,WBを把持して積層位置にある積層治具10上に移送し、積層治具10に積層する載せ替え機構72と、を備える。
積層治具位置決め装置71は、交換位置Eにおいて横搬送装置50より空の積層治具10を受取り、板状ワークWBを積層保持する搬送治具10Bに隣接した積層位置Fに上昇させて位置決めする。そして、載せ替え機構72による板状ワークWBの積層の都度積層治具10を順次所定角度だけ回転させる。そして、所定の積層数となる毎に積層位置Fから交換位置Eに降下させ、交換位置Eで横搬送装置50に板状ワークWBを積層した積層治具10を横搬送装置50に排出し、横搬送装置50より空の積層治具10を受入れるよう動作する。
上記動作のために、積層治具位置決め装置71は、積層治具10を保持してロータリサーボモータ73により板状ワークWBの積層の度に回転角度位置が変更されて位置決めされるテーブル74を備える。また、これらロータリサーボモータ73及びテーブル74を、上下方向に案内して昇降可能とするスライダ75と、交換位置Eと積層位置Fとに位置決めするサーボモータ76と、を備える。そして、積層治具10を保持するテーブル74は、積層位置Fにおいて、ロータリサーボモータ73により板状ワークWBの積層の度に回転角度位置が変更されて位置決めされる。
載せ替え機構72は、図40に拡大して示すように、スライダ81により上下方向に昇降可能とされ且つサーボモータ82により上下方向に昇降駆動されるハンド80と、このハンド80を搬送治具10Bの上方位置と積層治具10の上方位置との間で移動させる左右方向移動機構83と、を備える。ハンド80は、閉じることで板状ワークWBを掴んで把持し開くことで掴んでいる板状ワークWBを解放する開閉チャック85と、開閉チャック85による板状ワークWBの把持時に板状ワークWBの貫通穴にピンを挿入することにより板状ワークWBの位相ずれを防止する位相ずれ防止ピン86と、を備える。
この載せ替え機構72及び載せ替え装置70A,70Bは、図41に示すように、作動される。即ち、ハンド80は左右方向移動機構83により搬送治具10Bの上方に位置されてチャック85を開いた状態でサーボモータ82により下降され、搬送治具10Bをチャック85で囲む位置で下降が停止される。次いで、チャック85が閉じられて板状ワークWBを掴み取ると同時に位相ずれ防止ピン86が押出されて板状ワークWBに挿入されて板状ワークWBの位相ずれが防止される。引き続き、ハンド80がサーボモータ82により上昇されて板状ワークWBを搬送治具10Bより抜取る。
次いで、ハンド80は板状ワークWBを掴んだ状態で、左右方向移動機構83により積層治具10の上方に移動され、積層治具10の上方からサーボモータ82により下降される。そして、積層治具10の円柱部11に把持している板状ワークWBの内周孔が嵌合した位置で下降が停止される。次いで、チャック85が開放されると共に位相ずれ防止ピン86が抜かれることにより、把持した板状ワークWBを解放する。解放された板状ワークWBは積層治具10の円柱部11に沿って下降し、積層治具10に積層され載せ替えられる。板状ワークWBが載せ替えられた積層治具10は、ロータリサーボモータ73により任意に設定された角度だけ回転され、次に載せ替える板状ワークWBが積層されるまで待機する。この回転角度は、制御盤4より任意に設定可能である。
その後に、チャック85は開放状態のままサーボモータ82により上昇され、次いで、左右方向移動機構83により搬送治具10B上に移動される。そして、引続き、上記した搬送治具10Bの板状ワークWBを把持し、積層治具10に積層させる作動を繰返す。
上記載せ替え機構72による積層治具10への板状ワークWBの積層が繰返され、積層治具10は板状ワークWBの積層の度にロータリサーボモータ73により任意に設定された角度だけ回転され、次に載せ替える板状ワークWBが積層されるまで待機する動作を繰返す。そして、積層治具10に積層された板状ワークWBが任意に設定された回転積層数(回転積層数は、制御盤4より任意に設定可能)に達すると、積層治具10は積層治具位置決め装置71のサーボモータ76により交換位置Eに下降される。そして、交換位置Eで横搬送装置50に板状ワークWBを積層した積層治具10を横搬送装置50に排出し、横搬送装置50より空の積層治具10を受入れる。その後に、空の積層治具10は積層治具位置決め装置71により積層位置Fに上昇されて、再びこの積層治具10に対して載せ替え装置70Bにより上記した積層動作が繰返される。
以上の積層ワークの製造装置の動作は、図42に示すように、要約することができる。即ち、空の搬送治具10A,10Bは、縦搬送装置40A,40Bの搬入レール141を通り搬送され、アクチュエータによって押込まれて滞留機構20の下部へ移動する。滞留機構20の下部へ移動した空の搬送治具10A,10Bにノックアウト機構25によって滞留機構20に滞留している板状ワークWA,WBが押出されると、板状ワークWA,WBを載せた搬送治具10A,10Bは搬出レール142の始端レール144上に下降される。
板状ワークWA,WBを載せた搬送治具10A,10Bは、搬出レール142を通り金型装置の外部に搬出される。空の搬送治具10A,10Bが押込まれ、同様に上昇され、ノックアウトされた板状ワークWA,WBを積層し、下降され、搬出レール142へ搬出される動作が繰返される。
一方、金型装置の外部に搬出された板状ワークWA,WBを保持する搬送治具10A,10Bは、搬出レール142の終端まで搬送された後、上段の搬入レール141まで上昇した載せ替え位置で待機する。そして、載せ替え位置で搬送治具10A,10Bの板状ワークWA,WBが、載せ替え装置70A,70Bにより抜取られた搬送治具10A,10Bは、縦搬送装置40A,40Bの搬入レール141を通り金型装置へ搬送され、以降は、上記作動が循環される。
載せ替え位置で搬送治具10A,10Bからチャック85により掴み取れられた板状ワークWA,WBは、回転積層を行う積層治具10上に移動され、積層治具10に向って下降してチャック85の開放により積層治具10へ載せ替えられる。載せ替え後、積層治具10は任意に設定された角度を回転し、次に載せ替える板状ワークWA,WBがチャック85で移動するまで待機する。そして、任意に設定された回転積層数に達するまで、載せ替え〜回転〜載せ替えを繰り返す。任意に設定された回転積層数に達した段階で、積層治具10が横搬送装置50へ送出され、横搬送装置50から新たに空の積層治具10が投入され、次の回転積層が開始される。以上の工程によって、ノックアウト後の搬送治具10A,10Bの交換時間の短縮を図ることができ、高速順送プレスの動作を止めることなく生産することが可能となる。
なお、上記実施形態では、搬入レール141と搬出レール142とが金型装置の同じ側に配置されているものについて説明した。しかしながら、搬入レール141が金型装置の前方(若しくは後方)に配置され、搬出レール142が金型装置の後方(若しくは前方)に配置されるものであってもよい。この場合には、搬入レール141と搬出レール142とが金型装置と載せ替え装置70A,70Bとを含んでループ状に構成されることとなる。
本実施形態においては、第1実施形態における効果(ア)、(イ)、(エ)〜(ク)、(コ)に加えて以下に記載した効果を奏することができる。
(サ)図33に示すように、積層治具移動機構としての昇降装置2A,2Bは、先ず、所定枚数の板状ワークWA,WBが積層された積層治具10を搬入搬出位置B1に移動させる。その後に、金型装置1外の位置に移動させ、空の積層治具10を搬入搬出位置B2に導入すると共に板状ワークWの打抜き方向に沿って積層位置Aに移動させるようにしている。このため、金型装置1の打抜き加工が継続されても、ノックアウト機構25が休止している期間において、積層治具10を積層位置Aから移動させて、積層治具10の交換等を実行することができる。
(シ)図30,31に示すように、積層治具移動機構は、所定枚数の板状ワークWA,WBが積層された第1の積層治具としての搬送治具10A,10Bを搬入搬出位置B1より第1の経路としての搬出レール142を介して金型装置1外の位置に搬送する。そして、当該金型装置1外の位置において、第1の積層治具10A,10Bと第2の積層治具10との間で第1の積層治具10A,10Bに積層している板状ワークWA,WBを第2の積層治具10に順次載せ替える。そして、載せ替えにより空となった第1の積層治具10A,10Bを第2の経路としての搬入レール141を介して搬入搬出位置B2に搬送するようにしている。このため、積層させる位置が金型装置1の外部にあることで、積層治具10A,10Bの交換を行う動作が短時間とでき、板状ワークWA,WBを滞留させている時間に実行させることができる。結果として、金型装置1で打抜く板状ワークWA,WBを金型装置1のダイ7C内の滞留機構20に滞留させ、複数枚の板状ワークWA,WBをノックアウトして積層する、高速順送プレスの生産スピードを低下させることなく稼動させることができ、生産性の高い積層ワークの製造装置を得ることができる。
(ス)図39、42に示すように、積層治具移動機構は、金型装置1外の位置において、第1の積層治具としての搬送治具10A,10Bと第2の積層治具10との間で第1の積層治具に積層している板状ワークWA,WBを第2の積層治具10に載せ替える。次いで、第2の積層治具10を回転機構としてのロータリサーボモータ73により所定角度分だけ回転させる。引続き、第1の経路である搬出レール142を介して金型装置1外の位置に搬送された後続する第1の積層治具である搬送治具10A,10Bに積層している板状ワークWA,WBを第2の積層治具10に積層されている板状ワークWA,WBの上に載せ替えることを特徴とする。このため、金型装置1内に滞留させノックアウトする複数枚の板状ワークWA,WBを、その単位で回転させて積層させる場合において、金型装置1外で実行されることにより、積層させる高さに依存されることのない金型装置1及び載せ替え装置70A,70Bを得ることができる。
(セ)図36に示すように、第1の積層治具としての搬送治具10A,10Bは、複数個が第1,2経路としての搬入搬出レール141,142上に配置され、第2経路としての搬入レール141の搬入搬出位置B1の手前の待機位置で空となった第1の積層治具を待機させる。そして、ノックアウトされた板状ワークWA,WBを積層した第1の積層治具が搬入搬出位置B2から第1の経路としての搬出レール142に搬出された時点で、第2経路の待機位置に位置する空となっている第1の積層治具を搬入搬出位置B1に搬送することを特徴とする。このため、第1の積層治具としての搬送治具10A,10Bの交換を短時間で実行させることができる。
(ソ)図42に示すように、打抜き加工された板状ワークWA,WBの金型装置1の打抜き方向延長上への滞留中に、積層治具としての搬送治具10A,10Bの交換が実行される。このため、積層治具としての搬送治具10A,10Bの交換に際しても、金型装置1の打抜き加工を停止させることなく連続的に運転することができ、生産性を向上させることができる。