JP6489026B2

JP6489026B2 - モータ用積層鋼板の反り検出方法

Info

Publication number: JP6489026B2
Application number: JP2016003518A
Authority: JP
Inventors: 宏金原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-01-12
Filing date: 2016-01-12
Publication date: 2019-03-27
Anticipated expiration: 2036-01-12
Also published as: JP2017127059A

Description

本発明はモータ用積層鋼板の反り検出方法に関する。

モータのコアを構成する積層鋼板がある。特許文献１には、積層鋼板の反りの発生を抑制する構造が開示されている。

特開２０１４−１５５３６８号公報

積層鋼板は、一枚の鋼板から打ち抜いたり、加工硬化させたりすることによって形成したプレス品の複数枚を積層させることで、形成することができる。

本出願の発明者は、一枚の鋼板の部位による差異、例えば、厚み等が、一枚のプレス品の反りの大きさに影響を与えることに気付き、一枚のプレス品の反りの大きさを求めその大きさに応じて抑制することを想起した。さらに、本出願の発明者は、反りの大きさを精度よく検出する方法を課題として認識した。

本発明に係るモータ用積層鋼板の反り検出方法は、反りの大きさを精度良く検出する。

本発明に係るモータ用積層鋼板の反り検出方法によれば、
モータ用積層鋼板のプレス加工により生じる反りの検出方法であって、
所定の間隔を空けて配列されている位置確認用孔を有する鋼板を、プレス加工し、
前記プレス加工した前記鋼板を撮像し、
撮像した画像における前記位置確認用孔の位置と、プレス加工前における鋼板の位置確認用孔の位置とのズレ量に基づいて、前記プレス加工した前記鋼板の反りの大きさを求める。
このような構成によれば、位置確認用孔のズレ量に基づいて、反りの大きさを求めることができる。したがって、ズレ量のみを測定するのみで、反りの大きさを求めることができる。また、限定された範囲を測定するため、反りの大きさを精度よく検出することができる。さらに、精度よく検出された反りの大きさに応じて、鋼板の加工条件を変更することによって、鋼板の反りを部位に応じて抑制することができる。

本発明に係るモータ用積層鋼板の反り検出方法は、反りの大きさを精度よく検出することができる。

モータ用積層鋼板の製造装置を示す概略図である。実施の形態１に係るモータ用積層鋼板の製造方法の一工程を示す模式図である。実施の形態２に係るモータ用積層鋼板の製造方法の一工程を示す模式図である。反り発生前後のパイロット孔の位置のズレ量を示す図である。反り発生前後のパイロット孔の位置のズレ量と反り高さとの関係を示す図である。

実施の形態１
図１及び図２を参照して、実施の形態１に係るモータ用積層鋼板の製造方法について説明する。図１は、モータ用積層鋼板の製造装置を示す概略図である。図２は、実施の形態１に係るモータ用積層鋼板の製造方法の一工程を示す模式図である。実施の形態１に係るモータ用積層鋼板の製造方法は、モータ用積層鋼板の反り検出方法を含む。

（モータ用積層鋼板の製造装置）
実施の形態１に係るモータ用積層鋼板の製造方法では、図１に示すモータ用積層鋼板の製造装置１０を用いることができる。モータ用積層鋼板の製造装置１０は、アンコイラ１と、レベラー２と、フィーダ３と、抜き加工ユニット４と、加工硬化ユニット５と、測定ユニット６と、歪み取ユニット７と、反り高さフィードバック制御部８とを備える。アンコイラ１と、レベラー２と、フィーダ３と、抜き加工ユニット４と、加工硬化ユニット５と、測定ユニット６と、歪み取ユニット７とは、この順にワークＷ１の進行方向に配置されているとよい。

アンコイラ１は、ワークＷ１を巻き付けることができるローラ１１を備え、ローラ１１を駆動させることでワークＷ１をレベラー２に送り出すことができる。アンコイラ１は、ローラ１１を駆動させる駆動源を備えてもよい。ワークＷ１は、具体的には、帯状の鋼板である。

レベラー２は、複数のローラ２１を備え、複数のローラ２１は、ワークＷ１の進行方向に沿って、２列に配置されている。レベラー２は、アンコイラ１から送り出されたワークＷ１を受ける。複数のローラ２１は、ワークＷ１を挟み込むことによって、所定の圧力をワークＷ１に与える。また、複数のローラ２１は、ワークＷ１と交差する方向に移動可能に支持されており、ワークＷ１に与える圧力を調整できる。レベラー２は、反り高さフィードバック制御部８からの指令信号を受けて、受けた指令信号に基づいて、ワークＷ１に与える圧力を変更することができる。

フィーダ３は、ワークＷ１を所定の供給速度で供給する装置であればよい。具体的には、フィーダ３は、ワークＷ１を挟み込むロール３１と、ロール３１を回転駆動させる駆動源（図示略）とを備え、駆動源は、ロール３１の駆動速度を調節することができる。

抜き加工ユニット４は、ワークＷ１からモータ用積層鋼板に相当する部分を打ち抜く装置であればよい。抜き加工ユニット４は、具体的には、打ち抜きプレス上型（図示略）と、打ち抜きプレス下型（図示略）と、打ち抜きプレス上型及び打ち抜きプレス下型を移動可能に支持するプレス機械（図示略）とを備える。ここで、モータ用積層鋼板の形状は、例えば、ステータ又はロータの少なくとも一部に相当する形状である。この打ち抜いた部分とワークＷ１と接続する部分を残存するように、モータ用積層鋼板の形状を打ち抜くとよい。次工程において、この打ち抜いた部分とワークＷ１と接続しており、作業性が良好となるため、好ましい。

加工硬化ユニット５は、ワークＷ１を加工硬化させる装置であればよく、具体的には、プレス上型（図示略）と、プレス下型（図示略）と、プレス上型及びプレス下型を移動可能に支持するプレス機械（図示略）とを備える。加工硬化ユニット５は、モータ用積層鋼板の形状を打ち抜かれた部分を塑性加工することによって、加工硬化させることができる。

図２に示すように、測定ユニット６は、カメラ６１、６２と、反り高さ検出部６３とを有する。カメラ６１は、ワークＷ１の側方から撮影し、カメラ６２は、ワークＷ１の下方から撮影する。測定ユニット６が、加工硬化ユニット５によって加工硬化されたワークＷ１を受け取った後、カメラ６１、６２は、ワークＷ１を撮像し、反り高さ検出部６３は、撮像した画像に基づいて、ワークＷ１の反りの大きさを検出する。反り高さ検出部６３は、測定した反りの大きさを含む反り情報信号を反り高さフィードバック制御部８に送信する。

歪み取ユニット７は、歪みを取る装置であればよく、具体的には、プレス上型（図示略）と、プレス下型（図示略）と、プレス上型及びプレス下型を移動可能に支持するプレス機械（図示略）とを備える。歪み取ユニット７は、ワークＷ１をプレス上型と、プレス下型との間に挟み込んで、押圧することによって、歪みを取る。

反り高さフィードバック制御部８は、測定ユニット６から反り情報信号を受信し、反り情報に基づいて、ワークＷ１の反りの大きさが所定の値よりも大きい場合、レベラー２及び歪み取ユニット７に指令信号を送信し、反りの大きさが所定の値以下である場合、レベラー２及び歪み取ユニット７に指令信号を送信しない。このような指令信号は、レベラー２からワークＷ１に与える圧力や、歪み取ユニット７に含まれるプレス上型及びプレス下型のダイハイト、その加工圧を調整させるための情報を示す。

反り高さ検出部６３と、反り高さフィードバック制御部８とは、ハードウェア構成として、例えば、シーケンス制御装置、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を有する演算回路と、プログラムメモリやデータメモリその他のＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等を有する記憶装置等を備えてもよい。

（モータ用積層鋼板の製造方法）
まず、ワークＷ１をアンコイラ１からレベラー２へ送り出す。ワークＷ１をレベラー２によって押圧して、歪みを除去する（レベラー工程ＳＴ１）。ここで、除去された歪みは、ワークＷ１をアンコイラ１へ巻き付けたことによって、生じたものである。レベラー２によるワークＷ１への押圧は、反り高さフィードバック制御部８からの指令信号に応じて、変化させるとよい。

続いて、ワークＷ１をレベラー２からフィーダ３を介して抜き加工ユニット４へ送り出し、モータ用積層鋼板に相当する部分をワークＷ１から打ち抜く（打ち抜き加工工程ＳＴ２）。

続いて、ワークＷ１を抜き加工ユニット４から加工硬化ユニット５へ送り出し、モータ用積層鋼板に相当する部分を押圧し、加工硬化させる（加工硬化工程ＳＴ３）。なお、打ち抜き加工工程ＳＴ２及び加工硬化工程ＳＴ３の少なくとも一方をプレス加工工程と称してもよい。

続いて、ワークＷ１を加工硬化ユニット５から測定ユニット６へ送り出し、ワークＷ１の反り量を測定する（反り量測定工程ＳＴ４）。具体的には、カメラ６１がワークＷ１の側方から、ワークＷ１を撮像する。カメラ６２がワークＷ１の下方から、ワークＷ１を撮像する。

ワークＷ１は、各部位の位置を確認するための複数のパイロット孔Ｗ１ａ（位置確認用孔と称してもよい。）を有する。パイロット孔Ｗ１ａは、ワークＷ１の長手方向に、２列並んで所定の間隔を空けて配列されている。２列のうち、一方の列はワークＷ１の一端側に配列され、他方の列はワークＷ１の他端側に配列されている。

カメラ６１によって撮像した画像と、カメラ６２によって撮像した画像とから、フィードレベルＬ１と、ワークＷ１の反り部Ｗ１ｃとを特定する。フィードレベルＬ１は、フィーダ３から抜き加工ユニット４へ送り出したときの、ワークＷ１の反り部Ｗ１ｃに相当する部分の高さである。反り高さ検出部６３は、フィードレベルＬ１からワークＷ１の反り部Ｗ１ｃまでの距離を測定し、反り高さＨ１を検出する。反り高さ検出部６３が、検出された反り高さＨ１を含む反り情報信号を反り高さフィードバック制御部８に送信する。反り高さフィードバック制御部８が反り高さＨ１に応じて、指令信号をレベラー２及び歪み取ユニット７へ送信する。具体的には、反り高さＨ１があらかじめ決めた所定の値よりも高いとき、反り高さフィードバック制御部８が指令信号をレベラー２及び歪み取ユニット７へ送信する。あらかじめ決めた所定の値は、例えば、最終的に形成されるモータ用積層鋼板の反りの許容範囲の最大値である。

最後に、ワークＷ１を測定ユニット６から歪み取ユニット７へ送り出し、ワークＷ１の歪を除去する（歪み取工程ＳＴ５）。歪み取ユニット７によるワークＷ１への加工圧と、歪み取ユニット７に含まれるプレス上型及びプレス下型のダイハイトとは、反り高さフィードバック制御部８からの指令信号に応じて、調整する。
なお、歪みを除去されたワークＷ１からモータ用積層鋼板に相当する部分を取り外し、取り外したこの部分を積層させることによって、モータ用積層鋼板を得ることができる。また、得られたモータ用積層鋼板を積層した後、樹脂を用いて磁石を積層鋼板に固定してもよい。

以上、実施の形態１に係るモータ用積層鋼板の製造方法によれば、加工硬化させた後で、反り高さを検出するため、ワークＷ１の部位に応じて反り高さＨ１を検出できる。また、検出した反り高さＨ１に基づいて検出前後の工程における加工条件を変更するため、鋼板の部位に応じて反り高さＨ１を抑制することができる。また、反り高さＨ１を抑制したモータ用積層鋼板を製造することができ、この製造したモータ用積層鋼板を含むモータは、良好な占積率を有する。

実施の形態２
図３〜図５を参照して、実施の形態２に係るモータ用積層鋼板の製造方法について説明する。図３は、実施の形態２に係るモータ用積層鋼板の製造方法の一工程を示す模式図である。図４は、反り発生前後のパイロット孔の位置のズレ量を示す図である。図５は、反り発生前後のパイロット孔の位置のズレ量と反り高さとの関係を示す図である。実施の形態２に係るモータ用積層鋼板の製造方法は、反り量測定工程ＳＴ４を除いて、実施の形態１に係るモータ用積層鋼板の製造方法と同じ構成を有する。同じ構成については説明を省略し、異なる構成について説明する。

まず、上記した実施の形態１に係るモータ用積層鋼板の製造方法と同様に、レベラー工程ＳＴ１〜加工硬化工程ＳＴ３を実施する。

続いて、ワークＷ１を加工硬化ユニット５から測定ユニット６へ送り出し、ワークＷ１の反り量を測定する（反り量測定工程ＳＴ２４）。

具体的には、図３に示すように、カメラ６２がワークＷ１の下方から、ワークＷ１を撮像する。ワークＷ１は、各部位の位置を確認するための複数のパイロット孔Ｗ１ａ（位置確認用孔と称してもよい。）を有する。パイロット孔Ｗ１ａは、ワークＷ１の長手方向に、２列並んで所定の間隔を空けて配列されている。２列のうち、一方の列はワークＷ１の一端側に配列され、他方の列はワークＷ１の他端側に配列されている。

図４に示すように、基準ワークＷ０のパイロット孔Ｗ０ａ同士間の距離Ｐ１と、カメラ６２によって撮像した画像におけるパイロット孔Ｗ１ａとパイロット孔Ｗ０ａとのズレ量Ｚ１とを求める。基準ワークＷ０は、反りが生じる前のワークＷ１であり、例えば、打ち抜き加工工程ＳＴ２よりも前におけるワークＷ１である。基準ワークＷ０の画像情報は、本製造方法を開始する前にワークＷ１を撮像することで得られる。また、基準ワークＷ０の画像情報は、反り高さ検出部６３の記憶部に記憶させておくとよい。具体的には、基準ワークＷ０のパイロット孔Ｗ０ａ同士間の距離Ｐ１は、パイロット孔Ｗ０ａの中心点間距離である。また、カメラ６２によって撮像した画像におけるパイロット孔Ｗ１ａとパイロット孔Ｗ０ａとのズレ量Ｚ１は、パイロット孔Ｗ１ａの中心点とパイロット孔Ｗ０ａの中心点との距離である。
パイロット孔Ｗ０ａ同士間の距離Ｐ１は、ワークＷ１を送るときのピッチに相当し、送りピッチＰ１とも称する。図５に示すように、反り高さ検出部６３は、下記の式１を用いて反り角度θを求めた後、さらに式２を用いて反り高さＨ１を求める。
cosθ＝Ｐ１/（Ｐ１−Ｚ１）（…式１）
Ｈ１＝Ｐ１×sinθ （…式２）
反り高さ検出部６３が、求めた反り高さＨ１を含む反り情報信号を反り高さフィードバック制御部８に送信し、反り高さフィードバック制御部８が反り高さＨ１に応じて指令信号をレベラー２及び歪み取ユニット７へ送信する。具体的には、反り高さＨ１があらかじめ決めた所定の値よりも高いとき、反り高さフィードバック制御部８が指令信号をレベラー２及び歪み取ユニット７へ送信する。あらかじめ決めた所定の値は、例えば、最終的に形成されるモータ用積層鋼板の反りの許容範囲の最大値である。
なお、ここで、距離Ｐ１の値は、基準ワークＷ０の画像情報に基づいて求めてもよい。また、距離Ｐ１の値は、送りピッチであり、任意に設定する固定値であるため、例えば、予め設定された固定値を利用して、求めてもよい。したがって、距離Ｐ１の値を求めるためには、必ずしも基準ワークＷ０の画像情報を必要としない。

最後に、上記した実施の形態１に係るモータ用積層鋼板の製造方法と同様に、歪み取工程ＳＴ５を実施する。

以上、実施の形態２にかかるモータ用積層鋼板の製造方法によれば、実施の形態１にかかるモータ用積層鋼板の製造方法と同様に、加工硬化させた後で、反り高さＨ１を検出するため、反り高さＨ１を精度よく検出できる。また、検出した反り高さＨ１に基づいて検出前後の工程における加工条件を変更するため、鋼板の部位に応じて反り高さＨ１を抑制することができる。また、反り高さＨ１を抑制したモータ用積層鋼板を製造することができ、この製造したモータ用積層鋼板を含むモータは、良好な占積率を有する。

また、実施の形態２にかかるモータ用積層鋼板の製造方法によれば、パイロット孔のズレ量に基づいて、反りの大きさを求めることができる。したがって、ズレ量のみを測定するのみで、反りの大きさを求めることができる。さらに、実施の形態１にかかるモータ用積層鋼板の製造方法と比較して、限定された範囲を測定するため、反りの大きさを精度よく検出することができる。さらに、精度よく検出された反りの大きさに応じて、鋼板の加工条件を変更することによって、鋼板の反りを部位に応じて抑制することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態１及び２にかかるモータ用積層鋼板の製造方法では、ワークＷ１の下方から撮像したが、ワークＷ１の上方から撮像してもよい。また、実施の形態１及び２にかかるモータ用積層鋼板の製造方法では、ワークＷ１を撮像した画像から反り高さを求めたが、レーザをワークＷ１に照射し、照射レーザと反射レーザの位相差を測ることで、反り高さを求めてもよい。また、ワークＷ１の反りによる磁界の変化を電流に置き換えた電気的な測定を行うことによって反り高さを求めてもよい。また、実施の形態２にかかるモータ用積層鋼板の製造方法では、パイロット孔Ｗ１ａの位置を測定したが、打ち抜き加工工程ＳＴ２で打ち抜いた部分を測定してもよい。

ＳＴ２加工工程ＳＴ３加工硬化工程
ＳＴ２４反り量測定工程
Ｗ１ワークＷ１ａパイロット孔
Ｗ０基準ワークＷ０ａパイロット孔
Ｚ１ズレ量

Claims

プレス加工により生じるモータ用積層鋼板の反り検出方法であって、
所定の間隔を空けて配列されている位置確認用孔を有する鋼板を、プレス加工し、
前記プレス加工した前記鋼板を撮像し、
撮像した画像における前記鋼板の長手方向に配列される前記位置確認用孔同士の位置と、プレス加工前における前記鋼板の長手方向に配列される前記位置確認用孔同士の位置との、前記鋼板の長手方向におけるズレ量に基づいて、前記プレス加工した前記鋼板の反りの大きさを求める、
モータ用積層鋼板の反り検出方法。