JP6164760B1 - 螺旋状コイル製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動プレス加工機を用いて薄型の螺旋状のコイルを製造することが可能な螺旋状コイル製造方法を提供する。【解決手段】 螺旋状コイル製造方法は、材料Ｍを第１上型凸部４１ａでコイル状に打ち抜き第１上型凹部４１ｂに加工途中のコイル１００’を押し込む第１工程と、第１上型凹部４１ｂに押し込まれた加工途中のコイル１００’をシート状部材Ｆ上に押し出す第２工程と、シート状部材Ｆ上の加工途中のコイル１００’を第２上型部４２で押圧してコイル１００を完成する第３工程と、を有することを特徴とする。【選択図】図６

Description

本発明は、プレス加工によって螺旋状のコイルを製造する螺旋状コイル製造方法に関する。

従来、プレス加工により導電性フィルムに切り込みを入れ、切り込みによって画定されたコイル形状の部分以外を剥離して製造した平面コイルの製造方法が開示されている（特許文献１）。

特開２００３─２５７７７０号公報

特許文献１に記載されたコイルの製造方法では、プレス加工によるコイルの薄型化に関して何ら記載されていない。

本発明は、電動プレス加工機を用いて薄型の螺旋状のコイルを製造することが可能な螺旋状コイル製造方法を提供することを目的としている。

本発明にかかる螺旋状コイル製造方法は、
材料を第１上型凸部でコイル状に打ち抜き第１上型凹部に加工途中のコイルを押し込む第１工程と、
前記第１上型凹部に押し込まれた前記加工途中のコイルをシート状部材上に押し出す第２工程と、
前記シート状部材上の前記加工途中のコイルを第２上型部で押圧してコイルを完成する第３工程と、
を有する
ことを特徴とする。

本発明にかかる螺旋状コイル製造方法では、
前記加工途中のコイルの幅は、完成したコイルの幅より短く、
前記加工途中のコイルの厚みは、前記完成したコイルの厚みより厚い
ことを特徴とする。

本発明にかかる螺旋状コイル製造方法は、
前記材料を前記第１上型凸部でコイル状に打ち抜く第１ラインと、
前記シート状部材上の前記加工途中のコイルを前記第２上型部で押圧する第２ラインと、
前記第１ラインから前記第２ラインに前記第１上型凹部に押し込まれた前記加工途中のコイルを移動させるターンテーブルと、
前記第１上型凹部に押し込まれた前記加工途中のコイルを前記シート状部材上に押し出す押出機と、
を備えるコイル加工システムに用いる
ことを特徴とする。

本発明にかかる螺旋状コイル製造方法は、
前記第１ラインに設置され、前記材料を前記第１上型凸部でコイル状に打ち抜き前記第１上型凹部に前記加工途中のコイルを押し込む第１電動プレス加工機と、
前記第２ラインに設置され、前記シート状部材上の前記加工途中のコイルを前記第２上型部で押圧する第２電動プレス加工機と、
を備えるコイル加工システムに用いる
ことを特徴とする。

本発明にかかる螺旋状コイル製造方法では、
それぞれの前記第１電動プレス加工機及び前記第２電動プレス加工機は、
ベッドと、
前記ベッドに支持される支柱と、
前記支柱に対して摺動するスライドと、
前記スライドを駆動する複数の駆動源と、
前記複数の駆動源に対応して前記スライドの位置を検出する複数の位置検出部と、
少なくとも前記位置検出部が検出した実位置に基づいて前記複数の駆動源をそれぞれ予め定めた設定位置に制御する制御部と、
前記ベッドに支持され材料が載置される下型部及び前記スライドによって前記材料を上方から押圧する上型部を有するダイセットと、
を備える
ことを特徴とする。

本発明にかかる螺旋状コイル製造方法によれば、電動プレス加工機を用いて薄型の螺旋状のコイルを製造することが可能となる。

電動プレス加工機の一実施例構成を示す図である。 電動プレス加工機のインナー・スライド機構の概略図である。 電動プレス加工機のダイセット部付近を示す図である。 本実施形態の電動プレス加工機のシステム構成を示す図である。 本実施形態のコイル加工システムを示す図である。 本実施形態のコイル加工システムで作成されたコイルを示す。 図５のVa−Va断面図及びVb−Vb断面図を示す。 本実施形態のコイルの加工方法の第１工程で用いる第１上型部を下方から見た図を示す。 本実施形態のコイルの加工方法の第１工程で用いる第１下型部を上方から見た図を示す。 本実施形態の螺旋状コイル製造方法における材料を第１下型部の上に載せた状態での図８及び図９のＡ−Ａ断面及びＢ−Ｂ断面を示す。 本実施形態の螺旋状コイル製造方法における第１工程での図８及び図９のＡ−Ａ断面及びＢ−Ｂ断面を示す。 本実施形態の螺旋状コイル製造方法における第１上型凹部内に加工途中のコイルを含む第１上型部の図８のＡ−Ａ断面を示す。 本実施形態の螺旋状コイル製造方法における第２工程での図８のＡ−Ａ断面を示す。 本実施形態の螺旋状コイル製造方法における第３工程での図８のＡ−Ａ断面を示す。

図１は電動プレス加工機Ｐの一実施形態を示す図、図２は電動プレス加工機のスライド機構の概略図である。なお、図２では支柱２及びクラウン３を省略している。

電動プレス加工機Ｐは、ベッド１、支柱２、クラウン３、目盛柱４、スライド１１、駆動源としてのモータ１２、送り部材としてのボールネジ１３及び位置検出部材１４を備える。

ベッド１は、電動プレス加工機Ｐを地面に載置するための基台となる部材である。支柱２は、ベッド１から上方に向かって延びる柱である。本実施形態の支柱２は４本あり、ベッド１の４隅にそれぞれ設置される。クラウン３は、支柱２に載置されモータ１２を載置する。ベッド１、支柱２及びクラウン３で電動プレス加工機の枠体を形成する。なお、支柱２は４本に限らず、少なくとも２本以上有し、クラウン３を支えられればよい。また、柱状のものに限らず、板状のものでもよい。

スライド１１は、支柱２に対して移動可能に取り付けられる台状部１１ａ及び台状部１１ａから下方に延びる凸部１１ｂを有する。本実施形態では、台状部１１ａの４隅を支柱２に摺動可能に設置し、凸部１１ｂを台状部１１ａの中央から下方に延びるように設置する。なお、凸部１１ｂは、台状部１１ａから複数個延びてもよい。

モータ１２は、クラウン３の上に載置され、ボールネジ１３を駆動する。ボールネジ１３は、図２に示すように、ネジ軸１３ａと、ナット部１３ｂとを有する。ネジ軸１３ａは、クラウン３を貫通してモータ１２の出力軸に連結される。ナット部１３ｂは、スライド１１に取り付けられ、図示しない循環する鋼球を内蔵する。

本実施形態では、モータ１２及びボールネジ１３は、クラウン３及びスライド１１の４隅に対応してそれぞれ４つ有する。４つのモータ１２及びボールネジ１３は、それぞれ独立して作動する。なお、モータ１２及びボールネジ１３は、それぞれ４つに限らず、少なくとも２つ以上あればよい。

位置検出部材１４は、目盛柱４を読み取り、スライド１１がベッド１に対して位置する高さを測定するリニア・スケール等が好ましい。本実施形態では、スライド１１の４隅に対応して４つ有する。なお、位置検出部材１４は、少なくとも２つ以上あればよい。

目盛柱４は、一方をベッド１に、他方をクラウン３に鉛直方向に取り付けられる。本実施形態では、スライド１１の外側の４隅に取り付けられる。位置検出部１４は、目盛柱４を利用する。したがって、目盛柱４と位置検出部１４は、それぞれ同数設けられる。

図３は、電動プレス加工機のダイセット部付近を示す図である。

図１に示した電動プレス加工機Ｐのベッド１には、ダイセット部３０が設置される。ダイセット部３０は、ベッド１の上方に設置された下サブプレート３１と、下サブプレート３１から上方に延びる脚部３２と、脚部３２上に設置される下スペーサープレート３３と、下スペーサープレート３３上に設置される下スペーサー３４と、下スペーサー３４上に設置される下ダイセット３５と、下ダイセット３５の四隅から上方へ延びるガイドポスト３６と、ガイドポスト３６を移動可能に係合する係合穴を有する上ダイセット３７と、上ダイセット３７上に設置された上サブプレート３８と、を有する。また、下サブプレート３１上には、バルブ等を制御することによりクッション力を制御可能な油圧クッション５が設置されている。

上型部４０は、スライド１１によって移動する。下型部５０は、下ダイセット３５に載せられている。

図４は、本実施形態の電動プレス加工機のシステム構成を示す図である。

電動プレス加工機Ｐは、操作者によって操作される操作盤６と、操作盤６からの指令に応じて第１軸〜第４軸のモータ１２を駆動制御する制御部７と、を有する。

また、各軸に対応して、制御部７から信号を受けてモータ１２を駆動制御するサーボアンプ１６と、モータ１２の回転数を検出するエンコーダ１５と、位置検出部１４と、を有する。

制御部７は、各軸に対応するサーボアンプ１６に位置を指令する指令部７ａと、各軸に対応する位置検出部１４の検出値から指令値を演算する演算部７ｂと、加工毎にモータ１２に供給する駆動エネルギーを記憶する記憶部７ｃと、有する。

本実施形態は、被成形品をプレス加工する動作が繰り返し自動的に行われるが、本番でのプレス加工期間で、１回ごとの当該プレス加工動作中の各段階において、スライド１１が高精度で水平状態を保つことができるようにされている。

すなわち、本番でのプレス加工期間に先立ってのティーチング加工期間において、操作盤６から操作された内容が指令部７ａに送られる。続いて、指令部７ａからの指令に応じて、サーボアンプ１６を介して、モータ１２が駆動する。位置検出部１４は、エンコーダ１５を介して位置を検出する。演算部７ｂは、プレス加工の各１回のショットの進行途中の各段階ごとに、スライド１１を水平に保つことができるように、位置検出部１４の測定結果を取り込む。演算部７ｂは、スライド１１を駆動する４つのモータ１２の夫々に供給する駆動エネルギーを調整して決定し、各段階ごとにモータ１２の夫々に供給する駆動エネルギーに関する情報を記憶部７ｃに記憶させる。

続いて、本番加工期間におけるプレス加工中の各１回のショットの進行途中の各段階で、スライド１１を駆動するモータ１２の夫々に、記憶部７ｃに記憶しておいた情報にもとづいて駆動エネルギーを供給する。

本実施形態では、このような制御が行われることから、１回ごとのプレス加工動作の各段階においても、スライド１１は高精度で水平状態を保持している。この結果として、スライド１１の４隅の摺動孔と支柱２との間のクリアランスを０．１０ｍｍないし０．２５ｍｍに決定することができる。

次に、コイル加工システム６０について説明する。

図５は、本実施形態のコイル加工システム６０を示す図である。

本実施形態のコイル加工システム６０は、第１電動プレス加工機Ｐ１で銅等からなる電極板等の材料Ｍをコイル状に打ち抜く第１ライン６１と、打ち抜いたコイル状材料Ｍ１を押出機６４でフィルム等のシート部材Ｆに載せて、第２電動プレス加工機Ｐ２で押圧する第２ライン６２と、第１ライン６１の第１電動プレス加工機Ｐ１で打ち抜いたコイル状材料Ｍ１を第２ライン６２へ移動させるターンテーブル６３と、を備える。

第１ライン６１を流れる材料Ｍは、第１電動プレス加工機Ｐ１でコイル状に打ち抜かれる。打ち抜かれた加工途中のコイル１００’は、第１上型４１に嵌り込んだ状態で、ターンテーブル６３によって第２ライン６２へ移動される。第２ライン６２へ移動された加工途中のコイル１００’は、押出機６４で第１上型４１から押し出されてシート部材Ｆに載せられる。その後、第２ライン６２で移動した加工途中のコイル１００’は、第２電動プレス加工機Ｐ２で押圧される。加工途中のコイル１００’が押圧されると、シート部材Ｆ上であらかじめ設計した寸法まで薄型化され、コイル１００が完成する。

本実施形態のコイル加工システム６０によれば、簡単なシステムで薄型の螺旋状のコイルを製造することが可能となる。

図６は、本実施形態のコイル加工システム６０で作成されたコイル１００を示す。図７は、図６のVIIa−VIIa断面図及びVIIb−VIIb断面図を示す。図７（ａ）は図６のVIIa−VIIa断面図、図７（ｂ）は図６のVIIb−VIIb断面図を示す。

コイル１００は、渦巻き状の導電線１０１によって形成される。渦巻き状の導電線１０１は、図示しない導電板を電動プレス加工機Ｐで打ち抜いて形成される。隣り合う導電線１０１の間には、微細寸法の隙間１０１ａが形成される。導電線１０１の一端は第１電極１０２、他端は第２電極１０３が形成される。

導電線１０１の幅ａは、０．６mm≦ａ≦１．０mmが好ましい。導電線１０１の幅ａと隙間１０１ａの幅ｂの寸法比ａ／ｂは、４≦ａ／ｂ≦５が好ましい。導電線１０１の厚みｃは、０．２mm≦ｃ≦０．４mmが好ましい。

次に、コイル１００の加工方法について説明する。

図８は、本実施形態のコイル１００の加工方法の第１工程で用いる第１上型部４１を下方から見た図を示す。図９は、本実施形態のコイル１００の加工方法の第１工程で用いる第１下型部５１を上方から見た図を示す。

図８に示すように、第１上型部４１の下面は、図５に示したコイル１００の導電線１０１の隙間１０１ａと同じ渦巻き形状の第１上型凸部４１ａが下方に向けて形成されている。ただし、導電線１０１の隙間１０１ａの幅ｂと第１上型凸部４１ａの幅ｄは、寸法が異なる。第１上型凸部４１ａ以外は、第１上型凹部４１ｂとなっている。第１上型凹部４１ｂには、表面に対して直交する方向に移動可能な複数の上パンチ４１ｃが間隔をあけて設けられる。上パンチ４１ｃは、４つのモータ１２によって上下に駆動される。

図９に示すように、第１下型部５１の上面は、図５に示したコイル１００の導電線１０１の隙間１０１ａと同じ渦巻き形状の第１下型凹部５１ａが形成されている。ただし、導電線１０１の隙間１０１ａの幅ｂと第１下型凹部５１ａの幅ｅは、寸法が異なる。第１下型凹部５１ａ以外は、第１下型凸部５１ｂとなっている。第１下型凹部５１ａには、間隔をあけて、下パンチ５１ｃが設けられる。下パンチ５１ｃは、４つのモータ１２によって上下に駆動される。

図１０は、本実施形態の螺旋状コイル製造方法における材料Ｍを第１下型部５１の上に載せた状態での図８及び図９のＡ−Ａ断面及びＢ−Ｂ断面を示す。図１１は、本実施形態の螺旋状コイル製造方法における第１工程での図８及び図９のＡ−Ａ断面及びＢ−Ｂ断面を示す。図１２は、本実施形態の螺旋状コイル製造方法における第１上型凹部４１ｂ内に加工途中のコイル１００’を含む第１上型部４１の図８のＡ−Ａ断面を示す。図１３は、本実施形態の螺旋状コイル製造方法における第２工程での図８のＡ−Ａ断面を示す。図１４は、本実施形態の螺旋状コイル製造方法における第３工程での図８のＡ−Ａ断面を示す。

まず、図５に示したコイル加工システム６０の第１ライン６１から第１電動プレス加工機Ｐ１に材料Ｍが搬送され、図１０に示すように、第１下型部５１の上に載せられる。

次に、第１工程で、第１電動プレス加工機Ｐ１において、図１１に示すように、第１下型部５１の上に載せられた材料Ｍを第１上型部４１が打ち抜く。材料Ｍのうち、第１上型部４１の第１上型凸部４１ａによって打ち抜かれた隙間相当部Ｍ１は、第１下型部５１の第１下型凹部５１ａに押し込まれる。すなわち、第１上型凹部４１ｂに押し込まれ、第１上型凹部４１ｂと第１下型凸部５１ｂに挟まれた部分が、加工途中のコイル１００’を形成する。なお、この時点での加工途中の導電線１０１’の寸法は、図５に示した完成した導電線１０１の寸法とは異なる。加工途中のコイル１００’の導電線１０１’の幅ｄは完成したコイル１００の導電線１０１の幅ａより短く、加工途中のコイル１００’の導電線１０１’の厚みｆは完成したコイル１００の導電線１０１の厚みｃより厚い。

次に、図１２に示した第１上型凹部４１ｂ内に加工途中のコイル１００’を含む第１上型部４１を、図５に示したターンテーブル６３によって、第１ライン６１から第２ライン６２に移動させる。

なお、第１下型部５１の第１下型凹部５１ａに残された隙間相当部Ｍ１は、第１電動プレス加工機Ｐ１において、下パンチ５１ｃを移動させることで上方へ押し出され廃棄される。

第２ライン６２に移動した加工途中のコイル１００’を含む第１上型部４１は、押出機６４にセットされる。そして、第２工程で、押出機６４は、図１３に示すように、第１上パンチ４１ｃを移動させる。上パンチ４１ｃは、第１上型部４１の第１上型凹部４１ｂから加工途中のコイル１００’を押し出す。押し出された加工途中のコイル１００’は、フィルム等のシート状部材Ｆに載せられる。加工途中のコイル１００’を載せたシート状部材Ｆは、第２ライン６２を移動して第２電動プレス加工機Ｐ２に搬送される。

第２電動プレス加工機Ｐ２に搬送された加工途中のコイル１００’を載せたシート状部材Ｆは、第２下型部５２に載せられる。そして、第３工程で、第２電動プレス加工機Ｐ２は、図１４に示すように、第２上型部４２を移動させる。第２上型部４２の下面及び第２下型部５０の上面は、平面である。第２上型部４２は、加工途中のコイル１００’を押圧する。押圧された加工途中のコイル１００’は、あらかじめ設定した寸法になるまで加圧され、コイル１００が形成される。

以上、本実施形態の螺旋状コイル製造方法によれば、材料Ｍを第１上型凸部４１ａでコイル状に打ち抜き第１上型凹部４１ｂに加工途中のコイル１００’を押し込む第１工程と、第１上型凹部４１ｂに押し込まれた加工途中のコイル１００’をシート状部材上に押し出す第２工程と、シート状部材上の加工途中のコイル１００’を第２上型部４２で押圧してコイル１００を完成する第３工程と、を有するので、電動プレス加工機を用いて薄型の螺旋状のコイルを製造することが可能となる。

また、本実施形態の螺旋状コイル製造方法によれば、加工途中のコイル１００’の幅は、完成したコイル１００の幅より短く、加工途中のコイル１００’の厚みは、完成したコイル１００の厚みより厚いので、より薄型で隙間の狭い螺旋状のコイルを製造することが可能となる。

また、本実施形態の螺旋状コイル製造方法によれば、材料Ｍを第１上型凸部４１ａでコイル状に打ち抜く第１ライン６１と、シート状部材Ｆ上の加工途中のコイル１００’を第２上型部４２で押圧する第２ライン６２と、第１ライン６１から第２ライン６２に第１上型凹部４１ｂに押し込まれた加工途中のコイル１００’を移動させるターンテーブル６３と、第１上型凹部４１ｂに押し込まれた加工途中のコイル１００’をシート状部材Ｆ上に押し出す押出機６４と、を備えるコイル加工システム６０に用いるので、簡単なシステムで薄型の螺旋状のコイルを製造することが可能となる。

また、本実施形態の螺旋状コイル製造方法によれば、第１ライン６１に設置され、材料Ｍを第１上型凸部４１ａでコイル状に打ち抜き第１上型凹部４１ｂに加工途中のコイル１００’を押し込む第１電動プレス加工機Ｐ１と、第２ライン６２に設置され、シート状部材Ｆ上の加工途中のコイル１００’を第２上型部４２で押圧する第２電動プレス加工機Ｐ２と、を備えるコイル加工システムに用いるので、高精細な薄型の螺旋状のコイルを製造することが可能となる。

また、本実施形態の螺旋状コイル製造方法によれば、それぞれの第１電動プレス加工機Ｐ１及び第２電動プレス加工機Ｐ２は、ベッド１と、ベッド１に支持される支柱２と、支柱２に対して摺動するスライド１１と、スライド１１を駆動する複数の駆動源１２と、複数の駆動源１２に対応してスライド１１の位置を検出する複数の位置検出部１４と、少なくとも位置検出部１４が検出した実位置に基づいて複数の駆動源１２をそれぞれ予め定めた設定位置に制御する制御部７と、ベッド１に支持され材料が載置される下型部５０及びスライド１１によって材料Ｍを上方から押圧する上型部４０を有するダイセット３０と、を備えるので、より高精細な薄型の螺旋状のコイルを製造することが可能となる。

以上、螺旋状コイル製造方法をいくつかの実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の組み合わせ又は変形が可能である。

１…ベッド（枠体）
２…支柱（枠体）
３…クラウン（枠体）
４…目盛柱
５…油圧クッション
７…制御部
１１…スライド
１２…モータ（駆動源）
１３…ボールネジ
１４…位置検出部
３０…ダイセット
４０…上型部
４１…第１上型部
４１ａ…第１上型凸部
４１ｂ…第１上型凹部
４１ｃ…上パンチ
４２…第２上型部
５０…下型部
５１…第１下型部
５１ａ…第１下型凹部
５１ｂ…第１下型凸部
５１ｃ…下パンチ
５２…第２下型部
６０…コイル加工システム６０
６１…第１ライン
６２…第２ライン
６３…ターンテーブル
６４…押出機
１００…コイル
１００’…加工途中のコイル
Ｍ…材料
Ｆ…シート状部材
Ｐ…電動プレス加工機

Claims (5)

1. 材料を第１上型凸部でコイル状に打ち抜き第１上型凹部に加工途中のコイルを押し込む第１工程と、
   前記第１上型凹部に押し込まれた前記加工途中のコイルをシート状部材上に押し出す第２工程と、
   前記シート状部材上の前記加工途中のコイルを第２上型部で押圧してコイルを完成する第３工程と、
   を有する
   ことを特徴とする螺旋状コイル製造方法。
2. 前記加工途中のコイルの幅は、完成したコイルの幅より短く、
   前記加工途中のコイルの厚みは、前記完成したコイルの厚みより厚い
   ことを特徴とする請求項１に記載の螺旋状コイル製造方法。
3. 前記材料を前記第１上型凸部でコイル状に打ち抜く第１ラインと、
   前記シート状部材上の前記加工途中のコイルを前記第２上型部で押圧する第２ラインと、
   前記第１ラインから前記第２ラインに前記第１上型凹部に押し込まれた前記加工途中のコイルを移動させるターンテーブルと、
   前記第１上型凹部に押し込まれた前記加工途中のコイルを前記シート状部材上に押し出す押出機と、
   を備えるコイル加工システムに用いる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の螺旋状コイル製造方法。
4. 前記第１ラインに設置され、前記材料を前記第１上型凸部でコイル状に打ち抜き前記第１上型凹部に前記加工途中のコイルを押し込む第１電動プレス加工機と、
   前記第２ラインに設置され、前記シート状部材上の前記加工途中のコイルを前記第２上型部で押圧する第２電動プレス加工機と、
   を備えるコイル加工システムに用いる
   ことを特徴とする請求項３に記載の螺旋状コイル製造方法。
5. それぞれの前記第１電動プレス加工機及び前記第２電動プレス加工機は、
   ベッドと、
   前記ベッドに支持される支柱と、
   前記支柱に対して摺動するスライドと、
   前記スライドを駆動する複数の駆動源と、
   前記複数の駆動源に対応して前記スライドの位置を検出する複数の位置検出部と、
   少なくとも前記位置検出部が検出した実位置に基づいて前記複数の駆動源をそれぞれ予め定めた設定位置に制御する制御部と、
   前記ベッドに支持され材料が載置される下型部及び前記スライドによって前記材料を上方から押圧する上型部を有するダイセットと、
   を備える
   ことを特徴とする請求項４に記載の螺旋状コイル製造方法。

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