JP7510261B2 - 順送加工方法、順送加工装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、順送加工方法、順送加工装置に関する。

従来、例えばモータを製造する際には、所定幅で帯状に形成されたフープ材を所定のピッチで送りながら段階的にプレス加工を施す順送加工方法、順送加工装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。このようなフープ材は、例えば幅広の母材を所定幅に切断して形成されることがある。

特開２０１６－８３６９８号公報

しかしながら、母材を切断して形成されたフープ材は、幅方向への曲がりが生じることがあり、ミクロン単位での加工精度が求められるプレス加工においては、加工精度の悪化を招くおそれがある。
そこで、母材を切断して形成されたフープ材を用いる場合において、加工精度が悪化することを抑制できる順送加工方法、順送加工装置を提供する。

順送加工方法は、コイル状のフープ材を回転させながら搬送する搬送する搬送工程と、フープ材にプレス加工を施すプレス工程と、を含み、フープ材は、幅広の母材を幅方向の中央部分で２つに切断して形成されたものであり、搬送工程では、フープ材を、搬送方向に対して切断面が同じ側となるように搬送する。

順送加工装置は、幅広の母材を幅方向の中央部分で２つに切断してコイル状に形成されたフープ材を、搬送方向に対して切断面が同じ側となるように装着可能であるとともに、装着されたフープ材を搬送する際の回転方向を正転および逆転に切り替え可能なアンコイラーと、フープ材にプレス加工を施すプレス機と、を備える。

実施形態の順送加工装置の構成を模式的に示す図 フープ材の製造過程を模式的に示す図 右曲がり材と左曲がり材を説明する図 順送加工方法による工程の流れを示す図 フープ材を送り出す態様を模式的に示す図

以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、順送加工装置１は、アンコイラー２、レベラー３、接合機４、フィーダー５、およびプレス機６を備えている。なお、図１に示している右曲がりおよび左曲がりについては後述する。この順送加工装置１は、フープ材７にプレス加工を施すことにより、例えば三相同期モータの構成部品である回転子鉄心および固定子鉄心の鉄心片を製造する。また、このような三相同期モータは、例えば高効率化が求められるハイブリッドカーに駆動源として搭載される。ただし、順送加工装置１は、ハイブリッドカー以外の用途に用いられるモータの製造に利用することができるし、モータではなく発電機の製造に利用することもできる。

本実施形態の場合、フープ材７は、図２に示すように、幅広の母材８を仮想的な中心線Ｌ１にて示す幅方向の中央で２分割するセンタースプリット方式で形成されている。また、母材８は、フープ材７を所定幅で形成するために、外縁部分が仮想線Ｌ２に沿って切断されることもある。以下、中心線Ｌ１に沿って切断された部位、換言すると、母材８を切断する際に幅方向に等しく力が加わることになる部位を、フープ材７の切断面７ａと称する。

このようにして形成されたフープ材７には、幅方向への曲がりが生じることがある。なお、図２では、フープ材７に曲がりが生じることを示すため、曲がり具合を意図的に強調した態様で示している。このフープ材７に生じる曲がりは、切断時に加わる外力によって生じると考えられる。そのため、センタースプリット方式で２分割された２つのフープ材７には、互いに幅方向の逆向きに曲がりが生じることになる。また、切断後のフープ材７は、一般的に、それぞれ同方向に巻回されてコイル状に成型される。

以下、フープ材７の長手方向に沿った向きを、フープ材７が搬送される向きである搬送方向と称する。また、図２に示す平面視において、搬送方向に対して右側への曲がりが生じている図示下方側のフープ材７を、右曲がり材７Ｒあるいは右曲がりのフープ材７とも称する。また、図２に示す平面視において、搬送方向に対して左側への曲がりが生じた図示上方側のフープ材７を、左曲がり材７Ｌあるいは左曲がりのフープ材７とも称する。

アンコイラー２は、コイル状のフープ材７を回転させながら巻きほぐして搬送する。本実施形態の場合、アンコイラー２は、センタースプリット方式で切断されたフープ材７を、搬送方向に対して切断面７ａが同じ側となるように装着可能であるとともに、装着されたフープ材７を搬送する際の回転方向を正転および逆転に切り替え可能になっている。なお、回転方向を逆向きに切り替える技術的意義については後述する。以下、図１に示す図示時計回りの回転方向を便宜的に正転と称し、図示反時計回りの回転方向を便宜的に逆転と称する。

例えば、図１に示す右曲がりの場合、アンコイラー２は、右曲がりのフープ材７を切断面７ａが図示奥側となるように装着し、図示時計回りに正転させることでフープ材７を搬送する。また、アンコイラー２は、図１に示す左曲がりの場合、左曲がりのフープ材７を切断面７ａが図示奥側側となるように装着し、図示反時計回りで逆転させることでフープ材７を搬送する。ただし、切断面７ａが共に図示手前側になるように装着することもでき、その場合には、右曲がり材７Ｒを逆転、左曲がり材７Ｌを正転させて搬送することになる。

レベラー３は、搬送方向においてアンコイラー２の下流側に設けられており、アンコイラー２で巻きほぐされたフープ材７に外力を加えることにより、フープ材７を塑性変形させて巻き癖を除去する。

接合機４は、搬送したフープ材７の末端と、次に搬送するフープ材７の先端とを接合する。本実施形態の場合、接合機４は、右曲がり材７Ｒと左曲がり材７Ｌとを、例えば非磁性のテープを利用して接合する。これにより、右曲がり材７Ｒと左曲がり材７Ｌとを連続的に送り出すことが可能になる。

フィーダー５は、搬送されてきたフープ材７、より詳細には、レベラー３で巻き癖が除去されたフープ材７を、所定のピッチでプレス機６に送り出す。ここで言うピッチとは、平易に言えば、一回のプレス加工ごとにフープ材７を搬送方向に移動させる際の送り量に相当する。

このフィーダー５は、搬送方向におけるプレス機６の上流側と下流側にそれぞれ設けられており、フープ材７の下方に位置するガイドローラ５ａと、フープ材７の上方に位置するフィードローラ５ｂとを備えている。このうち、フィードローラ５ｂは、後述する図５に示すように、フープ材７の曲がり方向とは逆側が相対的に径大となる円錐台形状に形成されているとともに、その回転軸（Ｊ）が円弧の中心を通るように配置されている。なお、ガイドローラ５ａも円錐台形状に形成した構成とすることができる。

そして、フィーダー５は、ガイドローラ５ａとフィードローラ５ｂでフープ材７を厚み方向に挟み込むとともに、各ローラを同期させて所定の回転量で回転させることにより、フープ材７を所定のピッチ且つ幅方向への曲がり量に応じた曲線状の軌跡でプレス機６に送り出す。このとき、上流側と下流側のフィーダー５は、それぞれ同期して動作する。

プレス機６は、上型９および下型１０を有する金型１１と、上型９を上下動させる駆動機構１２とを備えている。上型９には、下面側に突出する図示しない複数のパンチが設けられており、下型１０には、後述する図５に示すようにパンチが挿入されるダイ１１ａが、搬送方向に対して複数、且つ、幅方向に例えば２列で設けられている。この金型１１は、一例ではあるが、搬送方向における長さが例えば２０００ｍｍ程度のものを想定している。その一方で、パンチとダイ１１ａとは、ミクロン単位の精度で互いに噛み合う。

そして、プレス機６は、上型９を下方に移動させてパンチをダイ１１ａに挿入することにより、つまりは、パンチと大１１ａとを噛み合わせることにより、フープ材７にプレス加工を施す。プレス加工としては、磁石挿入孔の形成、回転子鉄心用の鉄心片の外縁の打ち抜き、コイル挿入孔の形成、固定子鉄心用の鉄心片の外縁の打ち抜きなどが順次行われる。これにより、フープ材７には、ミクロン単位の加工精度でプレス加工が施される。換言すると、鉄心片を製造する際におけるプレス加工には、ミクロン単位での加工精度が求められる。

次に、上記した構成の作用について説明する。
前述のように、幅広の母材８を所定幅に切断して形成されたフープ材７は、幅方向への曲がりが生じることがある。例えば、フープ材７は、搬送方向に沿った２０００ｍｍの範囲において、幅方向に０．１ｍｍ～０．３ｍｍ程度曲がることがある。この曲がり量は、金型１１の長さに比べれば僅かに見えるものの、金型１１の加工精度に対して一桁以上大きな数値となっている。そのため、フープ材７に生じる曲がりは、ミクロン単位での加工精度が求められるプレス加工において加工精度の悪化を招くおそれがある。

そこで、本実施形態の順送加工装置１および以下に説明する順送加工方法では、母材８を切断して形成されたフープ材７を用いる場合において、加工精度が悪化することを抑制している。まず、構成の理解し易くするために、右曲がり材７Ｒと左曲がり材７Ｌの切断面７ａを同じ側とする技術的意義と、搬送する際の回転方向を逆にする技術的意義とについて説明する。

本実施形態では、母材８をセンタースプリット方式で２分割に切断して形成したフープ材７を用いている。そして、発明者らが様々なフープ材７のサンプルを測定した結果、右曲がり材７Ｒと左曲がり材７Ｌとでは、曲がりの向きは逆であるものの、その曲がり量には有意差がないことが確認された。これは、各フープ材７は母材８の幅方向のほぼ中央で切断されていることから、切断時には幅方向に概ね均等に力が加わっており、その結果、切断後のフープ材７には、それぞれ幅方向へ逆向きの曲がりがほぼ等しい大きさで形成されたためであると考えられる。換言すると、母材８を２分割して形成されているフープ材７であるからこそ、曲がり量がほぼ同じになっていると考えられる。

そのため、図３に平面視として示すように、例えば左曲がり材７Ｌを表裏反転させた場合には、曲がりの向きとその曲がり量とが、破線にて示している右曲がり材７Ｒとほぼ同じになり、実質的に右曲がり材７Ｒと同等に扱えるようになる。なお、ここでは、コイルの表面となる側をフープ材７の表、その反対側をフープ材７の裏としている。

この場合、右曲がり材７Ｒと左曲がり材７Ｌとをその切断面７ａが同じ側となるようにアンコイラー２に装着すれば、搬送方向に対する曲がりの向きが同じになる。例えば、右曲がり材７Ｒを基準とするならば、左曲がり材７Ｌを上下あるいは左右に反転させた状態でアンコイラー２に装着することにより、切断面７ａが同じ側となり、搬送方向に対する曲がりの向きを同じにすることができる。これにより、右曲がり材７Ｒと左曲がり材７Ｌは、平面視つまりは金型１１でプレス加工が施される状態において、同一形状となるように搬送されることになる。

ところで、左曲がり材７Ｌと右曲がり材７Ｒとは、切断された後に同方向に巻回されてコイル状に成型されている。そのため、例えば左曲がり材７Ｌを表裏反転した状態にさせようとすると、一旦コイルを巻きほぐした後、逆方向で巻回する必要があるが、そのような作業には多大な労力を要することになる。

そこで、本実施形態では、アンコイラー２を正転および逆転可能としている。具体的には、図３に側面視として示すように、矢印Ｘにて示すように同方向に巻き取られてコイル状に成型されているフープ材７について、破線にて示すように右曲がり材７Ｒを正転させていわゆる上出しで搬送する場合には、左曲がり材７Ｌをアンコイラー２に反転装着し、その状態で左曲がり材７Ｌを逆転させていわゆる下出しで搬送する。このように搬送する際の回転方向を正転と逆転とに切り替えることにより、左曲がり材７Ｌを、その表裏を反転させ、搬送方向に対して右曲がり材７Ｒと同じ向きに曲がりが生じた状態となるように搬送することが可能になる。

このような技術的意義に基づいて、本実施形態の順送加工方法では、図４に示すように、ステップＳ１においてまずフープ材７の曲がり量を測定する。このとき、右曲がり材７Ｒの曲がり量と左曲がり材７Ｌの曲がり量がそれぞれ測定される。また、曲がり量の測定は、搬送を行う前に行われていればよい。

続いて、ステップＳ２において、右曲がり材７Ｒを切断面７ａが図１における図示奥側となるようにアンコイラー２に装着し、ステップＳ３において正転で搬送する。なお、ここでは切断面７ａが図１における図示奥側となるように装着している。搬送された右曲がり材７Ｒは、レベラー３で巻き癖が除去され、フィーダー５によって所定のステップでプレス機６に送り出される。

そして、フィーダー５は、ステップＳ４において、フープ材７を曲線状の軌跡で送り出す。これは、図５に示すように、例えば右曲がり材７Ｒは搬送方向に対して右曲がりになっているため、下型１０の外縁を示す仮想線Ｌ３に沿って直線状に送り出すと、下型１０の幅方向にずれが生じ、加工精度の悪化を招くおそれがあるためである。このとき、フィーダー５は、所定のピッチでフープ材７を送り出す。

そのため、フィーダー５は、フープ材７を、その曲がり量に応じた曲線状の軌跡、本実施形態では例えば半径５ｋｍの円弧状の軌跡（Ｋ）に沿うように送り出す。本実施形態の場合、フィードローラ５ｂは、フープ材７の切断面７ａ側が径大となる円錐台状に形成されているとともに、その回転軸が円弧の仮想的な中心点Ｏを通るように配置されている。このため、フィーダー５を動作させた際には、図５の図示上方側と下方側とでフープ材７の送り量が変わることになる。その結果、フープ材７は、円弧状の軌跡に沿うように、また、所定のピッチで送り出されることになる。なお、円弧の半径は一例であり、曲がり量に応じて適宜設定すればよい。

そして、図４に示すステップＳ５において、フープ材７にプレス加工が施される。プレス加工が施されると、ステップＳ６において、右曲がり材７Ｒの搬送が終了するかを判定する。ここでは、アンコイラー２に装着された右曲がり材７Ｒが全て巻きほぐされた状態を終了としている。そして、右曲がり材７Ｒの搬送が終了していない場合には、ステップＳ６でＮＯとなることから、ステップＳ３に移行して正転での搬送、所定ピッチでの送り出し、およびプレス加工を繰り返す。

一方、右曲がり材７Ｒの搬送が終了する場合には、ステップＳ６でＹＥＳとなることから、ステップＳ７において左曲がり材７Ｌを切断面７ａが同じ側となるように装着する。続いて、右曲がり材７Ｒの末端が接合機４に到達すると、ステップＳ８において、右曲がり材７Ｒの末端に左曲がり材７Ｌの先端を接合する。このとき、右曲がり材７Ｒと左曲がり材７Ｌとは、例えば粘着テープ１３により接合され、互いに繋がった状態になる。

そして、ステップＳ９において左曲がり材７Ｌを逆転で搬送する。これにより、左曲がり材７Ｌは、右曲がり材７Ｒと同じ側に曲がった状態で、且つ、その曲がり量が右曲がり材７Ｒと同じ状態で搬送される。すなわち、左曲がり材７Ｌを、右曲がり材７Ｒと同等に扱うことができる。そのため、ステップＳ１０において曲線状の軌跡で送り出す際にも、右曲がり材７Ｒと同じ態様で送り出すことができる。換言すると、右曲がり材７Ｒと左曲がり材７Ｌとで設備の変更や調整を必要とすることなく、ステップＳ１１において連続的にプレス加工を施すことができる。

その後、ステップＳ１２において、左曲がり材７Ｌの搬送が終了するまでステップＳ９からステップＳ１１までの処理を繰り返し、左曲がり材７Ｌの搬送が終了すると、工程を終了する。このようにして、母材８を切断して形成されたフープ材７に対し、加工精度の悪化を招くことなくプレス加工を施している。

以上説明した順送加工装置１および順送加工方法によれば、次のような効果を得ることができる。
順送加工方法では、コイル状のフープ材７を回転させながら搬送する搬送する搬送工程と、フープ材７にプレス加工を施すプレス工程と、を含み、フープ材７は、幅広の母材８を幅方向の中央部分で２つに切断して形成されたものであり、搬送工程では、フープ材７を、搬送方向に対して切断面７ａが同じ側となるように搬送する。

これにより、２つに切断されることで幅方向において逆向きに曲がりが生じたフープ材７を、曲がりの向きが同じ側になる状態でプレス機６に搬送することが可能となる。したがって、右曲がり材７Ｒと左曲がり材７Ｌに対して設備の変更や調整を必要とすることなく同じ条件でプレス加工を施すことができ、加工精度が悪化することを抑制できる。

また、順送加工方法では、フープ材７は、切断後に同方向に巻回してコイル状に形成されたものであり、搬送工程では、２つに切断されたうちの一方のフープ材７と他方のフープ材７とで搬送する際の回転方向を逆にする。一般的に、センタースプリット方式で製造されるフープ材７は、切断後の巻回方向が同じになっている。その場合、右曲がり材７Ｒと左曲がり材７Ｌとで回転方向を同じにしてしまうと、一方についてはコイル状の状態から巻きほぐすことができなくなる。そのため、回転方向を逆にすることにより、コイル状の状態から巻きほぐして搬送することができるようになる。

また、順送加工方法では、搬送されてきたフープ材７を、幅方向への曲がり量に応じた曲線状の軌跡でプレス機６に送り出す送り出し工程を含む。これにより、直線的に部材が送られてくることが想定されている金型１１に対して、実際のフープ材７の形状に即した状態で送り出すことができ、加工精度が悪化することを抑制できる。

また、順送加工方法では、フープ材７を搬送方向における端部で互いに接合する接合工程を含み、送り出し工程では、一方のフープ材７の末端に他方のフープ材７の先端を接合し、複数のフープ材７を連続して搬送する。これにより、作業効率を向上させることができる。

また、順送加工装置１は、幅広の母材８を幅方向の中央部分で２つに切断してコイル状に形成されたフープ材７を、搬送方向に対して切断面７ａが同じ側となるように装着可能であるとともに、装着されたフープ材７を搬送する際の回転方向を正転および逆転に切り替え可能なアンコイラーと、フープ材７にプレス加工を施すプレス機６とを備える。

このような順送加工装置１によっても、２つに切断されることで幅方向において逆向きに曲がりが生じたフープ材７を、曲がりの向きが同じ側になる状態でプレス機６に搬送することが可能となる。したがって、右曲がり材７Ｒと左曲がり材７Ｌに対して設備の変更や調整を必要とすることなく同じ条件でプレス加工を施すことができ、加工精度が悪化することを抑制できる。

また、順送加工装置１は、フープ材７の幅方向において直径が異なっているローラを有し、ローラを所定の回転量で回転させることにより、フープ材７を、幅方向への曲がり量に応じた曲線状の軌跡でプレス機６に送り出すフィーダー５を備える。このような順送加工装置１によっても、直線的に部材が送られてくることが想定されている金型１１に対して、実際のフープ材７の形状に即した状態で送り出すことができ、加工精度が悪化することを抑制できる。

実施形態では切断面７ａが図１における図示奥側になるようにフープ材７を装着する例を示したが、切断面７ａが共に図示手前側になるように装着することもできる。その場合、実施形態の例で言えば右曲がり材７Ｒを逆転、左曲がり材７Ｌを正転で搬送することにより、実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、正転および逆転は回転方向を便宜的に示すものであり、例えば図１の図示反時計回りを正転とした場合には、図示時計回りが逆転になる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や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は順送加工装置、２はアンコイラー、５はフィーダー、６はプレス機、７、７Ｒ、７Ｌはフープ材、７ａは切断面、８は母材を示す。

Claims (6)

1. コイル状のフープ材を回転させながら搬送する搬送する搬送工程と、
   搬送されてきた前記フープ材を、幅方向への曲がり量に応じた曲線状の軌跡で送り出す送り出し工程と、
   前記フープ材にプレス加工を施すプレス工程と、を含み、
   前記フープ材は、幅広の母材を幅方向の中央部分で２つに切断して形成されたものであり、
   前記搬送工程では、前記フープ材を、搬送方向に対して切断面が同じ側となるように搬送し、
   前記送り出し工程では、前記フープ材の幅方向において直径が異なっているローラを所定の回転量で回転させることにより、曲線状の軌跡で前記フープ材を送り出す順送加工方法。
2. 前記フープ材は、切断後に同方向に巻回してコイル状に形成されたものであり、
   前記搬送工程では、２つに切断されたうちの一方の前記フープ材と他方のフープ材とで、搬送する際の回転方向を逆にする請求項１記載の順送加工方法。
3. 前記送り出し工程では、回転軸が搬送方向に対して傾斜していて搬送方向におけるプレス機の上流側と下流側のそれぞれに配置された前記ローラを回転させることによって、前記フープ材を送り出す請求項１または２記載の順送加工方法。
4. 前記フープ材を搬送方向における端部で互いに接合する接合工程を含み、
   前記搬送工程では、一方の前記フープ材の末端に他方のフープ材の先端を接合し、複数の前記フープ材を連続して搬送する請求項１から３のいずれか一項記載の順送加工方法。
5. 幅広の母材を幅方向の中央部分で２つに切断してコイル状に形成されたフープ材を、搬送方向に対して切断面が同じ側となるように装着可能であるとともに、装着された前記フープ材を搬送する際の回転方向を正転および逆転に切り替え可能なアンコイラーと、
   前記フープ材にプレス加工を施すプレス機と、
   前記フープ材の幅方向において直径が異なっているローラを有し、前記ローラを所定の回転量で回転させることにより、幅方向への曲がり量に応じた曲線状の軌跡で前記フープ材を送り出すフィーダーと、
   を備える順送加工装置。
6. 前記フィーダーは、前記ローラの回転軸が搬送方向に対して傾斜した状態で、搬送方向におけるプレス機の上流側と下流側のそれぞれに設けられている請求項５記載の順送加工装置。

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