JP6247925B2 - 回転電機鉄心の製造装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、回転電機の鉄心を製造する製造装置に関する。

例えば回転電機の鉄心は、電磁鋼板から打ち抜かれた複数枚の鉄心材を積層することにより製造されている。この場合、積層される鉄心材の板厚には偏差が生じることから、その偏差を吸収するために、あるいは、鉄心にスキューをかけるために、鉄心材を転積すること、つまり、打ち抜かれた鉄心材を適宜回転させながら積層することが行われている。

例えば特許文献１には、電磁鋼板から打ち抜かれた鉄心材を回転させながら積層するためのブランキングダイと、このブランキングダイを回転させるための駆動力を発生するサーボモータと、このサーボモータが発生する駆動力をブランキングダイに伝達する無端状のコグベルトと、を備える積層鉄心の製造装置が開示されている。即ち、この装置によれば、サーボモータが発生する駆動力がベルトを介してブランキングダイに伝達され、これにより、鉄心材を適宜回転させながら積層することができる。

特開２０００−９４０５５号公報

しかしながら、従来の構成では、ベルトにかかるテンションの強さやベルトの伸び・劣化などの影響により、サーボモータの駆動力がブランキングダイに効率良く伝達されず、また、素早く伝達されない場合がある。従って、ブランキングダイの回転位置の制定、つまり、回転位置の位置決めに時間を要してしまうという問題が生じていた。そのため、従来の構成では、例えば、電磁鋼板から鉄心材を打ち抜く打ち抜き工程の高速化や、製造する鉄心の大型化などに十分に対応することができなかった。

そこで、本実施形態は、鉄心材を回転させながら積層する回転積層部の回転位置の制定に要する時間を短くすることができる回転電機鉄心の製造装置を提供する。

本実施形態に係る回転電機鉄心の製造装置は、電磁鋼板から打ち抜かれた鉄心材を回転させながら積層する回転積層部と、前記回転積層部を回転させるための駆動力を発生する駆動源と、前記駆動源が発生する駆動力を前記回転積層部に伝達する駆動力伝達部と、を備える。そして、前記駆動力伝達部は、前記駆動源と前記回転積層部との間に配列された複数のギアで構成されている。また、前記回転積層部は、当該回転積層部の回転位置を制定する回転位置制定手段を備える。

一実施形態に係る回転電機鉄心の製造装置の要部の構成を概略的に示す斜視図 ダイリングおよびその周辺部分を概略的に示す縦断側面図 打ち抜かれた鉄心材が適宜回転されながら積層される状態を概略的に示す斜視図 回転電機鉄心の製造装置の平面図

以下、回転電機鉄心の製造装置に係る一実施形態について図面を参照しながら説明する。例えば図１に示すように、本実施形態に係る回転電機鉄心の製造装置１（以下、単に「製造装置１」と称する）は、ダイリング２、サーボモータ３、駆動力伝達部４などを備える。この場合、１つのダイリング２と、１つのサーボモータ３と、１つの駆動力伝達部４とによって、一組の鉄心材積層ユニット５が構成されている。

ダイリング２は、回転積層部の一例であり、回転部２１と、ベース部２２と、支持部２３と、を備える。例えば図２にも示すように、回転部２１は、軸方向に貫通したほぼ円筒状をなしている。電磁鋼板から打ち抜かれた複数の鉄心材１００は、この回転部２１内に上方から順次積層され、当該回転部２１内を順次下方に移動していく。また、この回転部２１の外周面の上部には、当該回転部２１の周方向に沿って延びる環状の被支持部２１ａが設けられている。

ベース部２２は、ほぼ円板状をなし、回転部２１の下端部に取り付けられている。このベース部２２と回転部２１は一体的に回転する。ベース部２２は、回転部２１よりも径大となっており、その外周面全体にギア部２４を有する。また、ベース部２２の上面の外縁部には、詳しくは後述するピン５１が挿入可能な複数の孔部２５が設けられている。この場合、孔部２５は、ベース部２２の周方向に沿って相互に等間隔を有して設けられている。また、ベース部２２の中央部は、回転部２１と同様に円形に開口している。そして、このベース部２２が回転すると、当該ベース部２２とともに回転部２１が回転するようになっている。また、ベース部２２と支持部２３との間には複数、この場合、２つのベアリング２６，２７が設けられており、これにより、回転部２１が支持部２３に支持された状態で円滑に回転するように構成されている。なお、ベアリングの数は、適宜変更して実施することができ、例えば１つであってもよいし、２以上の複数であってもよい。

支持部２３は、回転部２１の被支持部２１ａを下方から支えており、これにより、当該回転部２１を回転可能に支持する。また、この支持部２３には、浮上手段の一例である浮上機能部３０が設けられている。この場合、浮上機能部３０は、エア流通路３０ａと図示しないエア供給源などを備えて構成されている。エア流通路３０ａは、回転部２１の被支持部２１ａの下面に対向する位置に導かれている。浮上機能部３０は、エア供給源から供給されるエアを、エア流通路３０ａを介して被支持部２１ａの下面に噴射する。これにより、浮上機能部３０は、回転部２１をエアの圧力によって若干量浮上させる。

回転部２１が回転の際に若干浮上することにより、支持部２３と回転部の被支持部２１ａとの間に発生する摩擦を完全に、あるいは、ほぼ完全に抑えることができる。従って、回転部２１の回転を円滑にすることができる。なお、この浮上機能部３０による回転部２１の浮上量は、エア供給源から供給するエアの圧力を適宜変更して設定することにより、適宜調整することができる。また、浮上機能部３０の駆動、換言すれば回転部２１の浮上動作は、例えば、製造装置１の動作全般を制御する図示しない制御装置からの制御指令に基づいて行うことができる。即ち、制御装置は、回転部２１を回転させる際に浮上機能部３０を機能させる。

また、ダイリング２は、当該ダイリング２が備える回転部２１の回転位置を所定の回転位置で制定するための回転位置制定機能部５０を備える。この回転位置制定機能部５０は、回転位置制定手段の一例であり、上下方向に移動可能に設けられたピン５１と、このピン５１を上下方向に移動させるアクチュエータ５２と、を備える。この場合、アクチュエータ５２は、例えば周知のエアシリンダなどで構成されており、図示しないエア供給源からのエアの供給に応じて、ピン５１を下方に移動させる。これにより、ピン５１が、ベース部２２が備える複数の孔部２５の何れか１つに上方から挿入され、回転後のベース部２２の回転位置、換言すれば、回転部２１の回転位置が所定の回転位置にて制定される。

なお、本実施形態でいう「制定」とは、鉄心材１００を適宜回転させながら積層するために予め規定された回転位置にて回転後の回転部２１の回転位置を適宜固定すること、つまり、回転部２１の回転位置を予め規定された回転位置にて適宜決めることである。また、アクチュエータ５２の駆動、換言すればピン５１の駆動は、例えば、図示しない制御装置からの制御指令に基づいて行うことができる。即ち、制御装置は、回転部２１の回転動作が完了するたびに、アクチュエータ５２を機能させる。また、このアクチュエータ５２にエアを供給するエア供給源と上述の浮上機能部３０にエアを供給するエア供給源は、それぞれ異なる供給源で構成してもよいし、共通の供給源で構成してもよい。

サーボモータ３は、駆動源の一例であり、その回転軸３１が下方に向かう状態で備えられている。そして、回転軸３１の先端部、この場合、下端部には、駆動ギア３２が一体的に設けられている。これにより、回転軸３１が回転すると、当該回転軸３１とともに駆動ギア３２が回転するようになっている。

駆動力伝達部４は、サーボモータ３が備える駆動ギア３２とダイリング２が備えるギア部２４との間に配列された複数の連結ギアで構成されている。この場合、駆動力伝達部４は、３つの連結ギア４１，４２，４３を備える。そして、最もサーボモータ３側に備えられる第１連結ギア４１は、当該第１連結ギア４１よりもダイリング２側に備えられる第２連結ギア４２および第３連結ギア４３よりも径大となっている。また、第２連結ギア４２の径寸法と第３連結ギア４３の径寸法は、完全に同じ寸法あるいはほぼ同じ寸法で設定されている。そして、本実施形態に係る駆動力伝達部４による減速比は、０．４０となるように設定されている。

なお、減速比とは、サーボモータ３の駆動ギア３２の回転量に対するダイリング２の回転部２１の回転量を表すものであり、例えば減速比が０．４０である場合、サーボモータ３の駆動ギア３２が１周回転することにより、ダイリング２の回転部２１が０．４０周回転する。また、各連結ギア４１，４２，４３の径寸法は、適宜変更して設定することができ、例えば、最もサーボモータ３側の第１連結ギア４１と最もダイリング２側の第３連結ギア４３を同じ寸法で設定し、その間に挟まれる第２連結ギア４２を第１連結ギア４１および第３連結ギア４３よりも径大あるいは径小に設けてもよい。

また、例えば、全ての連結ギアの径寸法を同じ寸法で設定してもよいし、それぞれ異なる寸法で設定してもよい。その他、各連結ギア４１，４２，４３の大小関係の組み合わせは、適宜変更して実施することができる。また、駆動力伝達部４が備える連結ギアの数は、３つに限られるものではなく、例えば、４つ以上の複数であってもよいし、２つであってもよいし、１つであってもよい。また、駆動力伝達部４による減速比は、適宜変更して設定することができるが、好ましくは、減速比が０．２５以上となるように連結ギアの数、各連結ギアの径寸法、各連結ギアの配置位置などを設定するとよい。

上述した製造装置１によれば、サーボモータ３が発生する駆動力が、駆動力伝達部４の複数の連結ギア４１，４２，４３を介してダイリング２のギア部２４に伝達され、回転部２１が適宜回転される。これに伴い、例えば図３に示すように、回転部２１内の鉄心材１００は、角度α，β，γ・・・といった回転角度で適宜回転されながら順次積層される。これにより、鉄心材１００の板厚の偏差を適宜吸収しながら、また、スキューをかけながら鉄心を製造することができる。

なお、回転部２１の内部においては、鉄心材１００が順次積層されることにより鉄心材ブロック１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，・・・が形成され、これら鉄心材ブロック１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，・・・がさらに積層されることにより鉄心が製造される。よって、鉄心材１００は、これら鉄心材ブロック１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，・・・ごとに適宜回転されながら順次積層されていく。また、回転部２１内において鉄心材１００あるいは鉄心材ブロック１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，・・・を回転させる角度は、適宜変更して設定することができ、例えば、角度α，β，γ・・・を全て同じ角度で設定してもよいし、それぞれ異なる角度で設定してもよい。また、本実施形態では、製造される鉄心としては、いわゆるインナーロータ型の回転電機を構成するロータの鉄心を示しているが、これは、あくまでも例示である。また、この製造される鉄心の軸方向と、当該鉄心を構成する鉄心材の積層方向と、当該鉄心材の板厚方向とは、同一の方向である。

また、例えば図４に示すように、上述した製造装置１において、電磁鋼板２００のうち鉄心材１００が打ち抜かれる部分Ｐ１，Ｐ２は、当該電磁鋼板２００の幅方向に沿って複数列、この場合、２列に並んで配列されている。なお、電磁鋼板２００の「幅方向」とは、当該電磁鋼板２００の長手方向、換言すれば、図４にて矢印Ａで示す当該電磁鋼板２００の送り方向Ａに対して直角な方向である。また、各列において鉄心材１００が打ち抜かれる部分Ｐ１，Ｐ２は、電磁鋼板２００の幅方向に完全には沿っておらず、電磁鋼板２００の長手方向、つまり、送り方向Ａに沿う方向に若干ずれた位置に設定されている。

そして、上述した鉄心材積層ユニット５は、電磁鋼板２００の幅方向の両側において、各列において鉄心材１００が打ち抜かれる部分Ｐ１，Ｐ２に対応する位置に設けられている。なお、この製造装置１において、ダイリング２は、鉄心材１００が打ち抜かれる部分Ｐ１，Ｐ２の下方にそれぞれ位置しており、サーボモータ３は、鉄心材１００が打ち抜かれる部分Ｐ１，Ｐ２の側方にそれぞれ位置している。そして、これらダイリング２とサーボモータ３との間を連結するようにして駆動力伝達部４の複数の連結ギア４１，４２，４３が配列された構成となっている。

このように、特に、電磁鋼板２００の幅方向に沿って多列で鉄心材を打ち抜く構成においては、鉄心材積層ユニット５を構成するダイリング２とサーボモータ３とが電磁鋼板２００の幅方向に沿って離れる状態となる。そのため、ダイリング２とサーボモータ３との間の距離が長くなる傾向があり、従って、サーボモータ３が発生する駆動力をダイリング２に効率良く伝達するための工夫が特に必要となる。

本実施形態に係る製造装置１によれば、サーボモータ３が発生する駆動力をダイリング２に伝達する駆動力伝達部４は、ベルトを介して駆動力を伝達する従来の構成ではなく、これらサーボモータ３とダイリング２との間に配列された複数の連結ギア４１，４２，４３を介して駆動力を伝達する構成となっている。従って、ベルトにかかるテンションの強さやベルトの伸び・劣化などの影響を受けるおそれが全く無く、サーボモータ３が発生する駆動力をダイリング２に極めて効率良く、且つ、素早く伝達することができる。これにより、ダイリング２の回転位置の制定に要する時間を短くすることができ、電磁鋼板から鉄心材を打ち抜く打ち抜き工程の高速化や、製造する鉄心の大型化などに十分に対応することができる。

ところで、駆動力伝達部４を複数の連結ギア４１，４２，４３で構成した場合、これら連結ギア４１，４２，４３の嵌合を介して駆動力が伝達されることとなる。そのため、連結ギア４１，４２，４３間に発生するバックラッシュ、つまり、ガタや遊びなどの影響により、ダイリング２、より具体的には回転部２１の回転位置の制定が不正確となるおそれがある。

本実施形態に係る製造装置１によれば、さらに、ダイリング２の回転部２１の回転位置を制定する回転位置制定機能部５０を備える。従って、回転後における回転部２１の回転位置を強制的に制定することができ、連結ギア４１，４２，４３間に発生するバックラッシュの影響を受けることなく、回転部２１の回転位置の位置決めを極めて正確に行うことができる。

また、本実施形態に係る製造装置１によれば、回転位置制定機能部５０は、ダイリング２の孔部２５に対して上方からピン５１を挿入することにより、ダイリング２の回転位置を制定する。従って、ピン５１の挿入時にダイリング２に対して軸方向の偏荷重、つまり、軸方向を傾かせてしまうような荷重がかかるおそれがなく、ダイリング２が傾斜してしまうことがない。なお、本実施形態では、ダイリング２の孔部２５に対して上方からピン５１を挿入する構成を例示したが、ダイリング２の孔部２５に対して下方からピン５１を挿入する構成を採用してもよい。即ち、ピンの挿入方向は、ダイリング２の軸方向に極力沿う方向、より好ましくは、ダイリング２の軸方向にほぼあるいは完全に沿う方向となるように設定するとよい。また、仮に、ダイリング２に対してピンを側方から挿入する構成とした場合には、そのピンの挿入時にダイリング２に対して軸方向の偏荷重がかかるため、ダイリング２が傾斜してしまう可能性が高くなってしまう。よって、ダイリング２に対してピンを側方から挿入する構成は、推奨されるものではない。

また、本実施形態に係る製造装置１によれば、ダイリング２を浮上させる浮上機能部３０を備える。従って、ダイリング２の回転部２１を回転させる際に当該回転部２１を若干浮上させて円滑に回転させることができる。即ち、回転部２１の回転時に発生する摩擦の影響を殆どあるいは完全に抑えることができ、回転部２１の回転位置の位置決めを極めて正確に行うことができる。

以上に説明した本実施形態に係る回転電機鉄心の製造装置は、電磁鋼板から打ち抜かれた鉄心材を回転させながら積層する回転積層部と、前記回転積層部を回転させるための駆動力を発生する駆動源と、前記駆動源が発生する駆動力を前記回転積層部に伝達する駆動力伝達部と、を備える。そして、前記駆動力伝達部は、前記駆動源と前記回転積層部との間に配列された複数のギアで構成されている。また、前記回転積層部は、当該回転積層部の回転位置を制定する回転位置制定手段を備える。この構成によれば、鉄心材を回転させながら積層する回転積層部の回転位置の制定に要する時間を短くすることができ、電磁鋼板から鉄心材を打ち抜く打ち抜き工程の高速化や、製造する鉄心の大型化などに十分に対応することができる。

なお、本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態およびその変形は、発明の範囲および要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１は回転電機鉄心の製造装置、２はダイリング（回転積層部）、３はサーボモータ（駆動源）、４は駆動力伝達部、５は鉄心材積層ユニット、３０は浮上機能部（浮上手段）、４１，４２，４３は連結ギア（ギア）、５０は回転位置制定機能部（回転位置制定手段）、５１はピン、１００は鉄心材、２００は電磁鋼板を示す。

Claims (3)

1. 電磁鋼板から打ち抜かれた鉄心材を回転させながら積層する回転積層部と、
   前記回転積層部を回転させるための駆動力を発生する駆動源と、
   前記駆動源が発生する駆動力を前記回転積層部に伝達する駆動力伝達部と、
   を備え、
   前記駆動力伝達部は、前記駆動源と前記回転積層部との間に配列された複数のギアで構成され、
   前記回転積層部は、当該回転積層部の回転位置を制定する回転位置制定手段を備え、
   前記回転位置制定手段は、前記回転積層部に設けられている複数の孔部の何れか１つに対して上方または下方から挿入される１つのピンを備え、
   前記鉄心材の回転角度は、それぞれ異なる角度で設定されている回転電機鉄心の製造装置。
2. 前記回転積層部を浮上させる浮上手段をさらに備える請求項１に記載の回転電機鉄心の製造装置。
3. 前記電磁鋼板のうち前記鉄心材が打ち抜かれる部分は、当該電磁鋼板の幅方向に沿って複数列に並んで配列されており、
   前記回転積層部と前記駆動源と前記駆動力伝達部とを備えて構成される鉄心材積層ユニットが前記電磁鋼板の幅方向の両側に設けられている請求項１または２に記載の回転電機鉄心の製造装置。
   

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