JP6468915B2 - 積層鋼板の整列方法及び積層鋼板用整列治具 - Google Patents

Description

本発明は、積層した鋼板を整列させる技術に関する。

モータの固定子として、薄い電磁鋼板を数百枚積層してなる積層型ステイタが実用に供されている。積層型ステイタを製造するに当たり、積層した鋼板を揃える工程が必要となる。そこで、積層した鋼板を整列させる装置が各種提案されてきた（例えば、特許文献１（図５）参照）。

特許文献１の図５に示されるように、特許文献１の装置は、芯金（２）（括弧付き数字は特許文献１に記載された符号を示す。以下同様）と、この芯金（２）を囲い、この芯金（２）に向かって前進する８個の押えブロック（１１１、１１２）とを備える。

押えブロック（１１１、１１２）を押込む押込みブロック（１２０）は、傾斜面（１１１ａ）を有する。押込みブロック（１２０）は、図面おもてから奥へ移動することで、傾斜面（１１１ａ）のカム作用で、押えブロック（１１１、１１２）を前進させる。８個の押込みブロック（１２０）は、１個の昇降手段により、一括して昇降が制御される。

コア（１）を芯金（２）に嵌めながら、積層する。次に、押えブロック（１１１、１１２）を前進させる。はみ出ているコア（１）を押し込むことで、コア（１）の外周側面を揃えるというものである。

本発明者らは検証したところ、８個の押えブロック（１１１、１１２）のうちの一部がコア（１）の外周側面に当たった時点で、それ以上の前進が難しくなるなど問題があることが分かった。
具体的には、ある特定のコア（１）が隣のコア（１）よりも、ある特定の押えブロック（１１１、１１２）側へはみ出していると、この特定の押えブロック（１１１、１１２）が特定のコア（１）に当たった時点で、特定以外の押えブロック（１１１、１１２）が前進不能となるという現象が起こる。

別の見方をすると、あるコア（１）が特定の押えブロック（１１１、１１２）で押されている間は、特定以外の押えブロック（１１１、１１２）は、コア（１）と非接触状態にあり、整列作業に関与しない。結果、７個の押えブロック（１１１、１１２）が有効に働いていないこととなる。

そこで、一部の押えブロック（１１１、１１２）が特定の部位に接触した時点で拘束され、整列作業に支障がでるような不具合の改善が求められる。

特許第５４２９０９３号公報

本発明は、特定の部位で拘束されることなく円滑な整列作業が行える技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、外周が正円である鋼板を積層し、整列させる積層鋼板の整列方法であって、
所定枚数の前記鋼板を、積層する工程と、積層された前記鋼板の外周に複数本のローラを配置する工程と、これらのローラを前記鋼板の中心に向かって押圧するローラ案内部材を、前記ローラの外側に取付ける工程と、回転手段で前記ローラ案内部材を回転させる工程とからなり、回転する前記ローラ案内部材に接触することで前記ローラが回され、これらのローラが前記鋼板の外周を周回しつつ前記鋼板を中心へ寄せるように、前記ローラを自転しつつ公転させることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、ローラを配置する工程で、ローラが等ピッチで配置されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、ローラを配置する工程で、ローラの本数が、奇数であることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、整列された積層鋼板は、モータに内蔵される固定子であることを特徴とする。

請求項５に係る発明では、中心穴を有し外周が正円である鋼板を積層し、整列させる作業に供する積層鋼板用整列治具であって、
前記中心穴より僅かに小径のシャフトを備えるベースプレートと、前記シャフトより大径の大径穴を有すると共に、この大径穴の中心を通る放射軸に沿って延びる下部長穴が前記鋼板を囲うように複数個配置され前記ベースプレートに回転可能に載せられる下部保持部材と、前記シャフトに平行に配置され一端が前記下部長穴に挿入され積層状態の前記鋼板を囲う複数本のローラと、これらのローラの他端に嵌る上部長穴を備え前記下部保持部材に平行に配置される上部保持部材と、前記ローラの回転を許容しつつ、前記ローラを前記鋼板に押圧するローラ案内部材と、からなることを特徴とする。

請求項６に係る発明では、ローラは、等ピッチで配置されていることを特徴とする。

請求項７に係る発明では、ローラの本数は、奇数であることを特徴とする。

請求項８に係る発明では、ローラ案内部材は、円筒を複数個に分割して得られる複数個の分割筒体と、この分割体の両端に設けられボルト穴を有するフランジと、隣り合うフランジ同士を締結するボルトとからなることを特徴とする。

請求項９に係る発明では、分割筒体の個数は、２であることを特徴とする。

請求項１０に係る発明では、整列された積層鋼板は、モータに内蔵される固定子であることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、ローラが鋼板の外周を周回しつつ鋼板を中心へ寄せるように、ローラを自転しつつ公転させる。ローラが周回するため、偏り無くローラで鋼板を押すことができる。すなわち、ローラが周回するため、特定の部位で拘束されることなく鋼板を整列させることができ、整列作業の効率化と円滑化とを図ることができる。

請求項２に係る発明では、ローラは、等ピッチで配置されており、鋼板に均等に押力を付与することができる。

請求項３に係る発明では、ローラの本数は、奇数であり、１本のローラが対向する２本のローラの中間を押すことになり、押力が適度に分散される。

請求項４に係る発明では、整列された積層鋼板は、モータの固定子である。積層型固定子は数百枚の鋼板を積層するため、整列作業の効率化が生産性向上に直結する。したがって、本発明はモータの固定子の製造に有益である。

請求項５に係る積層鋼板用整列治具では、請求項１と同様に、ローラが鋼板の外周を周回しつつ鋼板を中心へ寄せるように、ローラを自転しつつ公転させる。ローラが周回するため、万遍なくローラで鋼板を押すことができる。すなわち、ローラが周回するため、特定の部位で拘束されることなく鋼板を整列させることができ、整列作業の効率化と円滑化とを図ることができる。

その上で、請求項５に係る積層鋼板用整列治具は、ベースプレートと、上部・下部保持部材と、ローラと、ローラ案内部材からなり、構成が簡便であり、治具の製造費を圧縮することができる。

請求項６に係る発明では、ローラは、等ピッチで配置されており、鋼板に均等に押力を付与することができる。

請求項７に係る発明では、ローラの本数は、奇数であり、１本のローラが対向する２本のローラの中間を押すことになり、押力が適度に分散される。

請求項８に係る発明では、ローラ案内部材は、円筒を複数個に分割して得られる複数個の分割筒体と、この分割体の両端に設けられボルト穴を有するフランジと、隣り合うフランジ同士を締結するボルトとからなる。シリンダユニットなどのアクチュエータを使用しないため、ローラ案内部材の製造費及び運転費を圧縮することができる。

請求項９に係る発明は、分割筒体の個数は２である。分割数が最小であるため、組立時間が短くなり、整列作業を効率よく行うことができる。

請求項１０に係る発明は、整列された積層鋼板は、モータに内蔵される固定子である。積層型固定子は数百枚の鋼板を積層するため、整列作業の効率化が生産性向上に直結する。したがって、本発明はモータの固定子の製造に有益である。

本発明に係る積層型固定子を内蔵するモータの断面図である。 本発明に係る積層型固定子の断面図である。 積層鋼板用整列治具の分解図である。 （ａ）は図３の４ａ−４ａ矢視図、（ｂ）は（ａ）のｂ部拡大図である。 図３の５−５線断面図である。 積層する工程からローラを配置する工程までを説明する図である。 上部保持部材を取付ける手順及びローラ案内部材を取付ける工程を説明する図である。 ボルトを締める要領及びローラ案内部材を回転させる工程を説明する図である。 ローラの作用を説明する図である。 変更例に係る積層鋼板用整列治具の分解図である。 変更例に係る積層鋼板用整列治具の作用図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。

図１に示すように、回転機とも呼ばれるモータ１０は、積層型回転子１１と積層型固定子２０を主要素とする回転機である。
積層型回転子１１は、磁石１２、１２を備え、軸受１３、１３を介して、ハウジング１４及びリッド１５で回転自在に支持される。
積層型固定子２０は積層型回転子１１を囲うようにしてハウジング１４に取付けられる。

図２に示すように、積層型固定子２０は、数百枚の打ち抜き鋼板２１を積層してなる。打ち抜き鋼板２１は、電磁鋼板の帯板からプレス機で打ち抜き形成され中央に中央穴２２が開けられ、外周が正円である穴開き円板であって、片面又は両面に接着剤兼絶縁材としての熱硬化性樹脂が塗布されている。熱硬化性樹脂は加熱前であれば、接着性能を発揮しないため、隣り合う打ち抜き鋼板２１、２１は、軸直角方向（面に平行な方向）に、互いに移動可能となる。

打ち抜き鋼板２１を整列させる積層鋼板用整列治具３０の構造を次に説明する。
図３に示すように、積層鋼板用整列治具３０は、打ち抜き鋼板の中心穴（図２、符号２２）より僅かに小径のシャフト３１を備えるベースプレート３２と、シャフト３１より大径の大径穴３３を有すると共に下部長穴３４が複数個配置されベースプレート３２に回転可能に載せられる下部保持部材３５と、シャフト３１の長手軸に平行に配置される複数本の棒状のローラ３６、３６と、これらのローラ３６、３６の他端（上端）に嵌る上部長穴３８、３８を備え下部保持部材３５に平行に配置される上部保持部材３９と、この上部保持部材３９の浮き上がりを防止する蓋部材４１と、この蓋部材４１をシャフト３１に固定するボルト４２、４２と、ローラ３６、３６の回転を許容しつつ、ローラ３６、３６を押圧するローラ案内部材５０と、を備えている。

加えて、下部保持部材３５と同厚で大径穴３３にセットする下部リングプレート４６をベースプレート３２に載せる。下部リングプレート４６は非回転部材である。また上部保持部材３９と同厚で上部保持部材３９の大径穴３３にセットする上部リングプレート４７を準備する。この上部リングプレート４７も非回転部材である。

また、本実施例では、下部長穴３４は、貫通穴としたが、非貫通穴であってもよい。また、上部長穴３８は、非貫通穴としたが、貫通穴であってもよい。また、ベースプレート３２とシャフト３１は、一体であっても良く、接着後の固定子を取り外しやすくするために、分割式としてもよい。

図４（ａ）に示すように、下部保持部材３５は、中心４３を通る放射軸４４に沿って延びる下部長穴３４を奇数個（この例では９個）有している。奇数個の下部長穴３４は、中心角θが等しくなるように、等ピッチで配置されている。

図４（ａ）のｂ部拡大図である図４（ｂ）に示すように、下部長穴３４の短径ｄ１は想像線で示すローラ３６の外径に対応する径であり、長径ｄ２は短径ｄ１より大きい。例えば、ｄ２＝（１．２〜１．５）×ｄ１に設定する。結果、ローラ３６は放射軸４４に沿って移動可能となる。

図３に示す上部保持部材３９の上部長穴３８も同様であって、下部長穴３４と平面視で重なるように、形成されている。

図５に示すように、ローラ案内部材５０は、円筒を分割して得られる複数個（この例では２個）の分割筒体５１、５１と、この分割筒体５１の両端に設けられボルト穴５２、５２を有するフランジ５３、５３と、隣り合うフランジ５３、５３同士を締結するボルト５４、５４及びナット５５、５５とからなる。ナット５５、５５は、予めフランジ５３、５３に溶接固定したウエルドナットであってもよい。好ましくは、分割筒体５１、５１の一方又は両方に、取っ手５６を設ける。

打ち抜き鋼板（図２、符号２１）の半径（設計値）に、ローラ３６の外径を加えた値を、ローラ３６の外接円の半径Ｒと定め、分割筒体５１の内周面の半径をＲに設定する。

以上の構成からなる積層鋼板用整列治具３０の作用を次に説明する。
図６（ａ）に示すように、ベースプレート３２に、下部リングプレート４６と下部保持部材３５を載せる。
図６（ｂ）に示すように、ロボットハンド５７、吸着手段、機械的装置又は人手により、中央穴２２へシャフト３１を通しながら、所定枚数の打ち抜き鋼板２１を下部保持部材３５上に積層する（積層工程）。シャフト３１が中央穴２２より僅かに小径であるため、シャフト３１で打ち抜き鋼板２１の径方向の位置決めがなされる。

吸着手段は、バキュームパッドで打ち抜き鋼板２１を真空吸着するもの、又は電磁石で打ち抜き鋼板２１を磁気吸着するものであってもよく、吸着原理は任意である。
機械的装置は、金型装置や搬送装置により打ち抜き鋼板２１を自重で落下させるものであればよく、構造は任意である。

図６（ｃ）に示すように、所定枚数の打ち抜き鋼板２１が下部リングプレート４６及び下部保持部材３５上に積層されたら、下部長穴３４、３４に下端を挿入するようにして、積層された打ち抜き鋼板２１の外周に複数本のローラ３６、３６を配置する（ローラ配置工程）。

次に、図７（ａ）に示すように、積層された打ち抜き鋼板２１に上部リングプレート４７を載せ、複数本のローラ３６、３６の上端に上部長穴３８、３８を嵌めるようにして、上部保持部材３９を取付け、この上部保持部材３９の上方に蓋部材４１を載せ、この蓋部材４１をシャフト３１にボルト４２、４２で固定する。

図７（ｂ）において、ベースプレート３２に対して蓋部材４１は固定されるが、上部・下部保持部材３５、３９及びローラ３６、３６は固定されておらずに、シャフト３１回りを回転し得る。
このような上部・下部保持部材３５、３９間に分割筒体５１、５１を水平に差し入れる。

図８（ａ）において、ナットランナー５８にて、ボルト４２、４２を規定のトルクになるように締め付ける。結果、ローラ３６、３６の外側にローラ案内部材５０が取付けられた（ローラ案内部材取付け工程）。ナットランナー５８は作業員が操作するトルクレンチであってもよい。

なお、ローラ案内部材５０が、仮に４分割構造であれば、ナットランナー５８による締結作業時間は、この例の２倍になる。作業時間短縮の観点からは、この例のように、２分割構造が推奨される。

次に、図８（ｂ）に示すように、回転手段（ロボットアーム５９や人手、又はその他の手段）でローラ案内部材５０を回転させる（回転工程）。
図８（ａ）において、ボルト４２、４２で締め付けたことにより、２つの分割筒体５１、５１は、板ばねの役割を果たす。つまり、ローラ３６を回転中心へ押圧する。
すると、図８（ｂ）で、ローラ３６とローラ案内部材５０との間にフリクションが発生する。この状態で、ローラ案内部材５０を回すと、ローラ３６は打ち抜き鋼板２１の外周面をころがり（自転し）ながら周回（公転）する。

図９（ａ）に示すように、正しい位置の円６１に対して、ある打ち抜き鋼板２１がδだけ、オフセット、すなわちはみ出しているとする。この打ち抜き鋼板２１の外周に沿ってローラ３６を自転・公転させる。ローラ３６が打ち抜き鋼板２１を中心へ押圧するため、１回の周回でδの補正が僅かでも、複数回周回させることにより、図９（ｂ）に示すように、打ち抜き鋼板２１をただし位置の円６１に合わせることができる。すなわち、δをゼロに近似させることができる。

図９（ｃ）は比較例であり、仮に、ある特定の押えブロック１１２で、打ち抜き鋼板１１３を押したとしても、押力が特定の部位１１４に集中し、打ち抜き鋼板１１３を移動することが難しくなる。
この点、図９（ａ）であれば、ローラ３６が周回するため、押力が特定の部位に集中する心配が無く、偏り無く打ち抜き鋼板２１を移動させることができる。

図１０に示すように、積層鋼板用整列治具３０は、打ち抜き鋼板の中心穴（図２、符号２２）より僅かに小径のシャフト３１を備えるベースプレート３２と、シャフト３１より大径の大径穴３３を有すると共に、下部長穴３４が複数個配置されベースプレート３２に回転可能に載せられる下部保持部材３５と、シャフト３１の長手軸に平行に配置される複数本のローラ３６、３６と、これらのローラ３６、３６の他端（上端）に嵌る上部長穴３８、３８を備え下部保持部材３５に平行に配置される上部保持部材３９と、この上部保持部材３９に載せる蓋部材４１と、ローラ３６、３６の回転を許容しつつ、ローラ３６、３６を押圧するローラ案内部材５０とに加えて、蓋部材４１の上に配置されるウエイト６３と、このウエイト６３と蓋部材４１の間に配置されるスプリング６４、６４と、ウエイト６３を案内する段付き軸６５とを備えている。

加えて、下部保持部材３５と同厚で大径穴３３に嵌る下部リングプレート４６をベースプレート３２に載せる。下部リングプレート４６は非回転部材である。また上部保持部材３９と同厚で上部保持部材３９の大径穴３３に嵌る上部リングプレート４７を準備する。この上部リングプレート４７も非回転部材である。

段付き軸６５は、下部に下部ねじ６６を備え、下部ねじ６６が下部ナット６７によりベースプレート３２に固定される。下部ナット６７の配置を考慮して、ベースプレート３２に脚部６８、６８を備える。
また、段付き軸６５は、上部に上部ねじ６９を備え、この上部ねじ６９に上部ナット７１をねじ込むことができる。

図１１に示すように、下部リングプレート４６及び下部保持部材３５に所定枚数の打ち抜き鋼板２１を積層し、積層した打ち抜き鋼板２１に上部リングプレート４７を載せ、次に上部保持部材３９を載せ、この上部保持部材３９に蓋部材４１を載せる。そして、段付き軸６５にウエイト６３を取付け、上部ナット７１で上方への抜けを防止する。

積層された打ち抜き鋼板２１は、上部保持部材３９、蓋部材４１及びスプリング６４、６４を介してウエイト６３で圧縮される。この状態で、打ち抜き鋼板２１の外周にローラ３６、３６を周回させ、これらのローラ３６、３６で打ち抜き鋼板２１を整列させる。

尚、本発明の整列方法は、積層型固定子を構成する打ち抜き鋼板の整列に好適であるが、その他の鋼板の整列に供することは差し支えない。その他の用途で使用する場合には、打ち抜き鋼板は、ガス切断、プラズマ切断、レーザー切断等で切断された鋼板であってもよく、鋼板の製法は任意である。

本発明は、積層型固定子を構成する打ち抜き鋼板の整列に好適である。

２０…積層型固定子、２１…鋼板（打ち抜き鋼板）、２２…中央穴、３０…積層鋼板用整列治具、３１…シャフト、３２…ベースプレート、３３…大径穴、３４…下部長穴、３５…下部保持部材、３６…ローラ、３８…上部長穴、３９…上部保持部材、４１…蓋部材、４３…中心、４４…放射軸、５０…ローラ案内部材、５１…分割筒体、５２…ボルト穴、５３…フランジ、５４…ボルト。

Claims (10)

1. 外周が正円である鋼板を積層し、整列させる積層鋼板の整列方法であって、
   所定枚数の前記鋼板を、積層する工程と、
   積層された前記鋼板の外周に複数本のローラを配置する工程と、
   これらのローラを前記鋼板の中心に向かって押圧するローラ案内部材を、前記ローラの外側に取付ける工程と、
   回転手段で前記ローラ案内部材を回転させる工程とからなり、
   回転する前記ローラ案内部材に接触することで前記ローラが回され、これらのローラが前記鋼板の外周を周回しつつ前記鋼板を中心へ寄せるように、前記ローラを自転しつつ公転させることを特徴とする積層鋼板の整列方法。
2. 前記ローラを配置する工程では、前記ローラが等ピッチで配置されていることを特徴とする請求項１記載の積層鋼板の整列方法。
3. 前記ローラを配置する工程では、前記ローラの本数が、奇数であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の積層鋼板の整列方法。
4. 前記整列された積層鋼板は、モータに内蔵される固定子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の積層鋼板の整列方法。
5. 中心穴を有し外周が正円である鋼板を積層し、整列させる作業に供する積層鋼板用整列治具であって、
   前記中心穴より僅かに小径のシャフトを備えるベースプレートと、
   前記シャフトより大径の大径穴を有すると共に、この大径穴の中心を通る放射軸に沿って延びる下部長穴が前記鋼板を囲うように複数個配置され前記ベースプレートに回転可能に載せられる下部保持部材と、
   前記シャフトに平行に配置され一端が前記下部長穴に挿入され積層状態の前記鋼板を囲う複数本のローラと、
   これらのローラの他端に嵌る上部長穴を備え前記下部保持部材に平行に配置される上部保持部材と、
   前記ローラの回転を許容しつつ、前記ローラを前記鋼板に押圧するローラ案内部材と、からなることを特徴とする積層鋼板用整列治具。
6. 前記ローラは、等ピッチで配置されていることを特徴とする請求項５記載の積層鋼板用整列治具。
7. 前記ローラの本数は、奇数であることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の積層鋼板用整列治具。
8. 前記ローラ案内部材は、円筒を複数個に分割して得られる複数個の分割筒体と、この分割体の両端に設けられボルト穴を有するフランジと、隣り合うフランジ同士を締結するボルトとからなることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項記載の積層鋼板用整列治具。
9. 前記分割筒体の個数は、２であることを特徴とする請求項８記載の積層鋼板用整列治具。
10. 前記整列された積層鋼板は、モータに内蔵される固定子であることを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項記載の積層鋼板用整列治具。

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