JP7515373B2 - Manufacturing apparatus for laminated iron core, manufacturing method for laminated iron core, and manufacturing method for rotating electric machine - Google Patents
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Description
本願は、積層鉄心の製造装置、積層鉄心の製造方法および回転電機の製造方法に関するものである。 This application relates to a manufacturing apparatus for laminated iron cores, a manufacturing method for laminated iron cores, and a manufacturing method for rotating electric machines.
従来、回転電機に用いる積層鉄心の製造装置および積層鉄心の製造方法として、バックアップツールが、ボールねじを介してサーボモータに直結され、その位置制御と負荷トルクに基づいて、ワーク打ち抜き時の製品背面に設定された圧力を印加するようにサーボモータを制御する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この積層鉄心の製造装置および積層鉄心の製造方法によれば、鉄心片の打ち抜き時における背圧による鉄心の突き上げを防止しつつ、打ち抜き時のみに適切な背圧を発生させることができる。 Conventionally, a laminated core manufacturing apparatus and a laminated core manufacturing method for use in rotating electrical machines have been disclosed in which a backup tool is directly connected to a servo motor via a ball screw, and the servo motor is controlled to apply a set pressure to the back of the product when the workpiece is punched based on the position control and load torque (see, for example, Patent Document 1). This laminated core manufacturing apparatus and laminated core manufacturing method can generate an appropriate back pressure only during punching, while preventing the core from being pushed up by back pressure when punching the core pieces.
積層鉄心の製造作業開始時において、金型の中に前回作業した時に残った鉄心片が存在する場合がある、このような場合において、特許文献１に記載の製造装置では、金型の中に残っている鉄心片の数を検知することはできない。そのため、作業開始前に、鉄心片が残っているか否かを確認し、残っている場合は、それらを取り除く、またはその数を数えて開始する必要があり、段取り替えに時間がかかるという課題があった。 When manufacturing laminated cores begins, there may be core pieces remaining in the die from the previous operation. In such cases, the manufacturing device described in Patent Document 1 cannot detect the number of core pieces remaining in the die. Therefore, before starting work, it is necessary to check whether any core pieces remain, and if so, to remove them or count their number before starting, which creates the problem of time-consuming changeovers.
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、段取り替え後の作業開始時において、金型内に残っている鉄心片の有無に関係なく作業を開始できる生産性の高い積層鉄心の製造装置、積層鉄心の製造方法および回転電機の製造方法を提供することを目的とする。 This application discloses technology to solve the problems described above, and aims to provide a highly productive laminated core manufacturing device, a laminated core manufacturing method, and a rotating electric machine manufacturing method that can start work after a changeover regardless of whether or not there are core pieces remaining in the die.
本願に開示される積層鉄心の製造装置は、
ワークから連続して鉄心片を打ち抜きながら、複数の前記鉄心片を内部で積層する金型と、
前記金型の内部で積層された複数の前記鉄心片からなる鉄心片群の下面を下方から支え、上下方向に移動可能なバックアップツールと、
前記バックアップツールを駆動するサーボモータと、
前記サーボモータの回転軸の回転角と負荷トルクを検出するエンコーダと、
前記金型の上型であるパンチに取り付けられ、前記パンチに上下方向から印加される荷重を検知する圧力センサと、
前記パンチを駆動するプレス機のクランク軸の回転角度と前記エンコーダから取得される前記サーボモータの回転軸の回転角および前記サーボモータの負荷トルクから、前記バックアップツールの移動を制御する演算制御部とを備え、
前記バックアップツールは、昇降ベースを介して前記サーボモータに接続され、
前記バックアップツールと前記昇降ベースの間に、上下方向に伸縮可能かつ、内部の推力を調節可能な緩衝部材を備え、
前記緩衝部材は、ガススプリングであり、
前記ガススプリングの推力を調整可能な電空レギュレータを備えるものである。
また、本願に開示される積層鉄心の製造装置は、
ワークから連続して鉄心片を打ち抜きながら、複数の前記鉄心片を内部で積層する金型と、
前記金型の内部で積層された複数の前記鉄心片からなる鉄心片群の下面を下方から支え、上下方向に移動可能なバックアップツールと、
前記バックアップツールを駆動するサーボモータと、
前記サーボモータの回転軸の回転角と負荷トルクを検出するエンコーダと、
前記金型の上型であるパンチに取り付けられ、前記パンチに上下方向から印加される荷重を検知する圧力センサと、
前記パンチを駆動するプレス機のクランク軸の回転角度と前記エンコーダから取得される前記サーボモータの回転軸の回転角および前記サーボモータの負荷トルクから、前記バックアップツールの移動を制御する演算制御部とを備え、
前記バックアップツールは、昇降ベースを介して前記サーボモータに接続され、
前記バックアップツールと前記昇降ベースの間に、上下方向に伸縮可能かつ、内部の推力を調節可能な緩衝部材を備え、
前記バックアップツールと前記昇降ベースの間に、前記バックアップツールに加わる衝撃を緩和するダンパ、および前記バックアップツールと前記昇降ベースの間の間隔を規制する下死点ブロックの少なくとも一方を備えるものである。
本願に開示される積層鉄心の製造方法は、
ワークから連続して鉄心片を打ち抜きながら、複数の前記鉄心片を内部で積層する金型と、
前記金型の内部で積層された複数の前記鉄心片からなる鉄心片群の下面を下方から支え、上下方向に移動可能なバックアップツールと、
前記バックアップツールを駆動するサーボモータと、
前記サーボモータの回転軸の回転角と負荷トルクを検出するエンコーダと、
前記金型の上型であるパンチに取り付けられ、前記パンチに上下方向から印加される荷重を検知する圧力センサと、
前記パンチを駆動するプレス機のクランク軸の回転角度と前記エンコーダから取得される前記サーボモータの回転軸の回転角および前記サーボモータの負荷トルクから、前記バックアップツールの移動を制御する演算制御部とを備える積層鉄心の製造装置を用いる積層鉄心の製造方法であって、
前記パンチの移動に連動して、前記バックアップツールの移動を制御し、
前記ワークを前記金型にセットせずに前記パンチを前記金型の下型であるダイの上面と同じ高さの位置まで降下させ、前記バックアップツールを上昇させて、前記圧力センサによる接触の検知および前記サーボモータの回転軸の回転角によって前記金型内に残存する前記鉄心片の有無を判定するものである。
また、本願に開示される積層鉄心の製造方法は、
ワークから連続して鉄心片を打ち抜きながら、複数の前記鉄心片を内部で積層する金型と、
前記金型の内部で積層された複数の前記鉄心片からなる鉄心片群の下面を下方から支え、上下方向に移動可能なバックアップツールと、
前記バックアップツールを駆動するサーボモータと、
前記サーボモータの回転軸の回転角と負荷トルクを検出するエンコーダと、
前記金型の上型であるパンチに取り付けられ、前記パンチに上下方向から印加される荷重を検知する圧力センサと、
前記パンチを駆動するプレス機のクランク軸の回転角度と前記エンコーダから取得される前記サーボモータの回転軸の回転角および前記サーボモータの負荷トルクから、前記バックアップツールの移動を制御する演算制御部とを備える積層鉄心の製造装置を用いる積層鉄心の製造方法であって、
前記パンチの移動に連動して、前記バックアップツールの移動を制御し、
前記パンチが下死点に到達した直後に前記バックアップツールを上昇させ前記パンチとの間で前記鉄心片群を再加圧してかしめるものである。
本願に開示される回転電機の製造方法は、
積層鉄心の製造方法を用いて製造された複数の積層鉄心を環状に組み合わせた固定子鉄心と前記固定子鉄心のティース部に巻き回されたコイルとからなる固定子の内側に回転可能に回転子を支持するものである。
The manufacturing apparatus for a laminated core disclosed in the present application comprises:
a die for punching out a plurality of core pieces continuously from a workpiece and stacking the core pieces therein;
a backup tool that supports from below a lower surface of a group of core pieces made up of the plurality of core pieces stacked inside the die and is movable in a vertical direction;
A servo motor that drives the backup tool;
an encoder for detecting a rotation angle and a load torque of the rotary shaft of the servo motor;
a pressure sensor attached to a punch that is an upper die of the die and that detects a load applied to the punch from above and below;
a calculation control unit that controls movement of the backup tool based on a rotation angle of a crank shaft of a press machine that drives the punch, and a rotation angle of a rotation shaft of the servo motor and a load torque of the servo motor that are acquired from the encoder ,
The backup tool is connected to the servo motor via a lift base,
A buffer member is provided between the backup tool and the lifting base, the buffer member being extendable in the vertical direction and capable of adjusting the internal thrust,
The buffer member is a gas spring.
The gas spring is provided with an electro-pneumatic regulator capable of adjusting the thrust of the gas spring .
The manufacturing apparatus for a laminated core disclosed in the present application is
a die for punching out a plurality of core pieces continuously from a workpiece and stacking the core pieces therein;
a backup tool that supports from below a lower surface of a group of core pieces made up of the plurality of core pieces stacked inside the die and is movable in a vertical direction;
A servo motor that drives the backup tool;
an encoder for detecting a rotation angle and a load torque of the rotary shaft of the servo motor;
a pressure sensor attached to a punch that is an upper die of the die and that detects a load applied to the punch from above and below;
a calculation control unit that controls movement of the backup tool based on a rotation angle of a crank shaft of a press machine that drives the punch, and a rotation angle of a rotation shaft of the servo motor and a load torque of the servo motor that are acquired from the encoder,
The backup tool is connected to the servo motor via a lift base,
A buffer member is provided between the backup tool and the lifting base, the buffer member being extendable in the vertical direction and capable of adjusting the internal thrust,
Between the backup tool and the lifting base, at least one of a damper for absorbing impact applied to the backup tool and a bottom dead center block for regulating the distance between the backup tool and the lifting base is provided.
The method for manufacturing a laminated core disclosed in the present application includes:
a die for punching out a plurality of core pieces continuously from a workpiece and stacking the core pieces therein;
a backup tool that supports from below a lower surface of a group of core pieces made up of the plurality of core pieces stacked inside the die and is movable in a vertical direction;
A servo motor that drives the backup tool;
an encoder for detecting a rotation angle and a load torque of the rotary shaft of the servo motor;
a pressure sensor attached to a punch that is an upper die of the die and that detects a load applied to the punch from above and below;
a calculation control unit that controls movement of the backup tool based on a rotation angle of a crankshaft of a press machine that drives the punch, and a rotation angle of a rotation shaft of the servo motor and a load torque of the servo motor, the calculation control unit comprising:
Controlling the movement of the backup tool in conjunction with the movement of the punch;
Without setting the workpiece in the die, the punch is lowered to a position at the same height as the top surface of the die, which is the lower mold of the die, and the backup tool is raised.The presence or absence of any core pieces remaining in the die is determined based on contact detection by the pressure sensor and the rotational angle of the servo motor's shaft .
The method for manufacturing a laminated core disclosed in the present application further comprises the steps of:
a die for punching out a plurality of core pieces continuously from a workpiece and stacking the core pieces therein;
a backup tool that supports from below a lower surface of a group of core pieces made up of the plurality of core pieces stacked inside the die and is movable in a vertical direction;
A servo motor that drives the backup tool;
an encoder for detecting a rotation angle and a load torque of the rotary shaft of the servo motor;
a pressure sensor attached to a punch that is an upper die of the die and that detects a load applied to the punch from above and below;
a calculation control unit that controls movement of the backup tool based on a rotation angle of a crankshaft of a press machine that drives the punch, and a rotation angle of a rotation shaft of the servo motor and a load torque of the servo motor, the calculation control unit comprising:
Controlling the movement of the backup tool in conjunction with the movement of the punch;
Immediately after the punch reaches the bottom dead center, the backup tool is raised and the core pieces are again pressed against the punch to be crimped.
A method for manufacturing a rotating electric machine disclosed in the present application includes:
The rotor is rotatably supported inside a stator consisting of a stator core formed by combining multiple laminated cores manufactured using a laminated core manufacturing method into a ring shape, and a coil wound around the teeth of the stator core.
本願に開示される積層鉄心の製造装置、積層鉄心の製造方法および回転電機の製造方法によれば、段取り替え後の作業開始時において、金型内に残っている鉄心片の有無に関係なく作業を開始できる生産性の高い積層鉄心の製造装置、積層鉄心の製造方法および回転電機の製造方法を提供できる。 The laminated core manufacturing apparatus, laminated core manufacturing method, and rotating electric machine manufacturing method disclosed in the present application can provide a highly productive laminated core manufacturing apparatus, laminated core manufacturing method, and rotating electric machine manufacturing method that can start work regardless of whether there are core pieces remaining in the die when starting work after a setup change.
実施の形態１．
以下、実施の形態１による積層鉄心の製造装置、積層鉄心の製造方法および回転電機の製造方法を、図を用いて説明する。
図１は、回転電機９０の軸方向に垂直な断面図である。
図２は、回転電機９０を回転軸の軸心を通る平面で切断した断面図である。
図３は、回転電機９０の固定子を構成する積層鉄心１０の斜視図である。
図４は、積層鉄心１０を構成する鉄心片１１の平面図である。
図１、図２に示すように、回転電機９０は、複数の積層鉄心１０を環状に組み合わせた固定子鉄心と、固定子鉄心のティース部に巻き回されたコイルＷとからなる固定子９１と、固定子９１の内側に回転可能に支持された回転子９２とを備える。
図３に示す積層鉄心１０は、鋼板を打ち抜いて形成された図４に示す鉄心片１１を複数枚積層し、軸方向に隣り合う鉄心片１１同士をかしめて結合したものである。
図５は、金型を用いて、鋼板Ｋから鉄心片１１を打ち抜く各工程を示す模式図である。
図６は、図５に示す各打ち抜き工程のうち、右端に示す鉄心片１１となる部分を下方へ抜き落とす直前の積層鉄心の製造装置１００（以下、単に装置１００という。）の断面図である。本明細書の中で上下関係について言及するときは、図６の紙面上側を「上」、紙面下側を「下」とする。
図７は、図５に示す各打ち抜き工程のうち、右端に示す鉄心片１１を抜き落とした直後の装置１００の要部断面図である。
図８は、鋼板Ｋから鉄心片１１を抜き落とした後、金型２０内の鉄心片１１群を再加圧する状態を示す装置１００の要部断面図である。
Embodiment 1.
Hereinafter, a laminated core manufacturing apparatus, a laminated core manufacturing method, and a rotating electric machine manufacturing method according to the first embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view perpendicular to the axial direction of a rotating electrical machine 90. As shown in FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the rotating electric machine 90 taken along a plane passing through the center of the rotating shaft.
FIG. 3 is a perspective view of a laminated core 10 that constitutes a stator of a rotating electrical machine 90. As shown in FIG.
FIG. 4 is a plan view of a core piece 11 that constitutes the laminated core 10. As shown in FIG.
As shown in Figures 1 and 2, a rotating electric machine 90 includes a stator 91 consisting of a stator core formed by combining a plurality of laminated cores 10 in a ring shape and a coil W wound around the teeth portion of the stator core, and a rotor 92 rotatably supported inside the stator 91.
The laminated core 10 shown in FIG. 3 is formed by laminating a plurality of core pieces 11 shown in FIG. 4 which are formed by punching a steel plate, and then crimping and joining adjacent core pieces 11 in the axial direction.
FIG. 5 is a schematic diagram showing each step of punching out the core pieces 11 from the steel plate K using a die.
Fig. 6 is a cross-sectional view of laminated core manufacturing apparatus 100 (hereinafter simply referred to as apparatus 100) immediately before punching downward the portion that will become core piece 11 shown on the right side during each punching process shown in Fig. 5. When referring to the up-down relationship in this specification, the upper side of the paper in Fig. 6 is referred to as the "upper" and the lower side of the paper is referred to as the "lower".
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of the device 100 immediately after punching out the iron core piece 11 shown at the right end in each punching process shown in FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of the device 100, showing a state in which the group of core pieces 11 in the die 20 is pressurized again after the core pieces 11 have been punched out from the steel plate K.
図６に示すように、装置１００は、鋼板Ｋ（ワーク）から鉄心片１１を打ち抜く金型２０を備える。金型２０は、下型としてのダイ２１と、ダイ２１との間に鋼板Ｋを固定するストリッパ２２と、ダイ２１とストリッパ２２との間に固定された鋼板Ｋから鉄心片１１を打ち抜くパンチ２３とを備える。ダイ２１とストリッパ２２の内側には、紙面上下方向に垂直な断面が、鉄心片１１の外形と同じ形状を有する穴２１ｈ、２２ｈが貫通している。ストリッパ２２は、上述のように鋼板Ｋをダイ２１に押し付けて押さえる役割の他に、鉄心片１１の打ち抜き後に、パンチ２３に食いついた鋼板Ｋを剥がす役割も有する。 As shown in FIG. 6, the device 100 includes a die 20 for punching out the iron core pieces 11 from the steel plate K (work). The die 20 includes a die 21 as a lower die, a stripper 22 for fixing the steel plate K between the die 21, and a punch 23 for punching out the iron core pieces 11 from the steel plate K fixed between the die 21 and the stripper 22. Inside the die 21 and the stripper 22, holes 21h and 22h penetrate, each of which has a cross section perpendicular to the vertical direction of the paper surface and has the same shape as the outer shape of the iron core piece 11. In addition to pressing and holding the steel plate K against the die 21 as described above, the stripper 22 also has the role of peeling off the steel plate K bitten into the punch 23 after the iron core piece 11 has been punched out.
また、ダイ２１の下方には、スクイズリング２４を備える。スクイズリング２４にも同様の穴２４ｈを備える。スクイズリング２４は、抜き落された鉄心片１１の姿勢を崩れない程度に規制する役割を有する。一般的にダイ２１に、鉄心片１１の姿勢を矯正する役割を付与した場合、打ち抜き前後の鉄心片１１の膨らみによって、ダイ２１が破損する可能性があるため、金型内積層ではスクイズリング２４と組み合わせる場合がほとんどである。 In addition, a squeeze ring 24 is provided below the die 21. The squeeze ring 24 also has a similar hole 24h. The squeeze ring 24 serves to regulate the posture of the punched-out core pieces 11 so that it does not collapse. Generally, if the die 21 is given the role of correcting the posture of the core pieces 11, there is a possibility that the die 21 may be damaged due to the expansion of the core pieces 11 before and after punching, so in in-mold stacking, it is almost always combined with a squeeze ring 24.
金型２０は、金型固定台３０に固定されている。ダイ２１の内側の穴２１ｈおよび、これと連通するスクイズリング２４の穴２４ｈの中には、上下方向に移動可能なバックアップツール４０が配置されている。バックアップツール４０は、鋼板Ｋから連続して抜き落とされ、積層される鉄心片１１群の下面を下方から支えるツールである。上方からはパンチ２３によって抜き落とされた鉄心片１１の側面は、ダイ２１の穴２１ｈおよびスクイズリング２４の穴２４ｈによって拘束される。パンチ２３の上面（剪断する面の裏側）には、パンチ２３に上下方向から印加される荷重を検知する圧力センサＳ１を備える。 The die 20 is fixed to the die fixing table 30. A vertically movable backup tool 40 is disposed in the hole 21h inside the die 21 and in the hole 24h of the squeeze ring 24 that communicates with it. The backup tool 40 is a tool that supports from below the underside of the group of iron core pieces 11 that are punched out continuously from the steel plate K and stacked. From above, the side of the iron core piece 11 punched out by the punch 23 is restrained by the hole 21h of the die 21 and the hole 24h of the squeeze ring 24. The upper surface of the punch 23 (the back side of the surface to be sheared) is equipped with a pressure sensor S1 that detects the load applied to the punch 23 from the vertical direction.
バックアップツール４０は、ボールねじ５１、軸受け５２、ロータリボールスプライン５２Ｂ、減速機５３を介してサーボモータ５４に直結される。サーボモータ５４は、その回転軸の回転角と負荷トルクを検出するエンコーダ５４ｅを備える。装置１００は、パンチ２３の上面（剪断する側の反対側）に取り付けられた圧力センサＳ１と、パンチ２３を駆動する図示しない機械式プレス機のクランク軸の回転角度と、エンコーダ５４ｅから取得されるサーボモータ５４の回転軸の回転角、サーボモータの負荷トルクの全てから、バックアップツール４０の移動を制御する、演算制御部６１を有することを特徴とする。 The backup tool 40 is directly connected to the servo motor 54 via the ball screw 51, the bearing 52, the rotary ball spline 52B, and the reducer 53. The servo motor 54 is equipped with an encoder 54e that detects the rotation angle and load torque of its rotation shaft. The device 100 is characterized by having a pressure sensor S1 attached to the top surface (opposite the shearing side) of the punch 23, a calculation control unit 61 that controls the movement of the backup tool 40 from all of the pressure sensor S1, the rotation angle of the crank shaft of a mechanical press (not shown) that drives the punch 23, the rotation angle of the rotation shaft of the servo motor 54 acquired from the encoder 54e, and the load torque of the servo motor.
プレス制御部６２は、演算制御部６１にて算出されたプレス機の動作命令および停止命令を実行し、演算制御部６１から与えられたクランク軸の回転角までクランク軸を回転させ、リアルタイムで現在のクランク軸の回転角を出力する機能を有する。 The press control unit 62 executes the operation commands and stop commands for the press calculated by the calculation control unit 61, rotates the crankshaft to the crankshaft rotation angle given by the calculation control unit 61, and has the function of outputting the current crankshaft rotation angle in real time.
次に、積層鉄心１０の製造工程について説明する。
図９は、積層鉄心１０の製造工程を示すフロー図である。
バックアップツール４０の初期位置は、金型２０を装置１００の金型固定台３０にセットした後、ダイ２１内の鉄心片１１の有無に関係なく次に示す方法で決定する。金型２０をセットした時に、金型２０内に鉄心片１１が残っている可能性があるからである。
Next, a manufacturing process for the laminated core 10 will be described.
FIG. 9 is a flow diagram showing the manufacturing process of the laminated core 10.
The initial position of the backup tool 40 is determined by the following method after the die 20 is set on the die fixing table 30 of the apparatus 100, regardless of the presence or absence of the core pieces 11 in the die 21. This is because there is a possibility that the core pieces 11 may remain in the die 20 when the die 20 is set.
まず、金型２０を、金型固定台３０にセットする（ステップＳ００１）。鋼板Ｋをセットしない状態でパンチ２３を下死点（クランク軸が１８０度回転）の位置まで降下させ（ステップＳ００２）、次に、サーボモータ５４を駆動して、ボールネジ５１によってバックアップツール４０を下方から押し上げる（ステップＳ００３）。バックアップツール４０が、何か（パンチ２３又は金型２０に残存していた鉄心片１１）に接触したことを圧力センサＳ１が検知すると（ステップＳ００４）、検知した位置よりも、鋼板Ｋの１枚分の板厚以上の距離を下方にバックアップツール４０を退避させ（ステップＳ００５）、その位置をバックアップツール４０の初期位置とする。また、接触を検知する位置によって、残存する鉄心片１１の有無を判定できる。 First, the die 20 is set on the die fixing table 30 (step S001). Without setting the steel plate K, the punch 23 is lowered to the bottom dead center (crankshaft rotated 180 degrees) (step S002), and then the servo motor 54 is driven to push up the backup tool 40 from below using the ball screw 51 (step S003). When the pressure sensor S1 detects that the backup tool 40 has come into contact with something (the punch 23 or the iron core piece 11 remaining in the die 20) (step S004), the backup tool 40 is retracted downward a distance equal to or greater than the thickness of one steel plate K from the detected position (step S005), and this position is set as the initial position of the backup tool 40. In addition, the presence or absence of remaining iron core pieces 11 can be determined based on the position at which the contact is detected.
この初期位置にバックアップツール４０を配置して、鋼板Ｋを装置１００にセットして鉄心片１１の打ち抜きを開始後（ステップＳ００６）、パンチ２３が下死点に到達する前（プレスの回転角が１８０°に到達する前）に、圧力センサＳ１が、打ち抜いた鉄心片１１との接触を検知した場合は（ステップＳ００７）、パンチ２３に過負荷がかかり破損することを防ぐために、バックアップツール４０をさらに下降させる（ステップＳ００８）。その後、図８に示すパンチ２３が下死点に到達した直後に（ステップＳ００９）、バックアップツール４０を上昇させ、図８に示すように、パンチ２３との間で鉄心片１１群を再加圧する（ステップＳ０１０）。再加圧工程は、金型２０内において上下に隣り合う鉄心片１１の積層同士をかしめて結合するために行う。加圧力が、予め定められた荷重目標値に達したことを圧力センサＳ１が検知するまでバックアップツール４０を上昇させる。（ステップＳ０１１）。 After the backup tool 40 is placed at this initial position, the steel plate K is set in the device 100, and punching of the core pieces 11 is started (step S006), if the pressure sensor S1 detects contact with the punched core piece 11 before the punch 23 reaches the bottom dead point (before the rotation angle of the press reaches 180°) (step S007), the backup tool 40 is further lowered to prevent the punch 23 from being overloaded and damaged (step S008). Then, immediately after the punch 23 shown in FIG. 8 reaches the bottom dead point (step S009), the backup tool 40 is raised, and the group of core pieces 11 is repressurized between the backup tool 40 and the punch 23 as shown in FIG. 8 (step S010). The repressurization process is performed to crimp and join the stacks of core pieces 11 adjacent to each other vertically in the die 20. The backup tool 40 is raised until the pressure sensor S1 detects that the pressure has reached a predetermined load target value. (step S011).
再加圧の荷重が目標値に到達したら（Ｓ０１１－ＹＥＳ）、バックアップツール４０を下降させる（ステップＳ０１２）、ステップＳ０１０と平行して、パンチ２３に過負荷がかかり過ぎてこれが破損しないように、サーボモータ５４の回転トルクによってバックアップツール４０にかかる荷重と、圧力センサＳ１で検知した荷重との差分を監視し、この差分が、予め定められた上限値に到達した場合には（ステップＳ０１３）、バックアップツール４０をエラー停止させる（ステップＳ０１４）。この差分は、金型２０の中で積層されている鉄心片１１群の側面と金型２０の内壁面間に発生する摩擦力であり、この摩擦力が上限値を超えると、鉄心片１１に不具合が発生する恐れがあるからである。 When the re-pressurizing load reaches the target value (S011-YES), the backup tool 40 is lowered (step S012). In parallel with step S010, the difference between the load applied to the backup tool 40 by the rotation torque of the servo motor 54 and the load detected by the pressure sensor S1 is monitored to prevent the punch 23 from being damaged by an excessive load, and when this difference reaches a predetermined upper limit (step S013), the backup tool 40 is stopped due to an error (step S014). This difference is the frictional force generated between the side of the group of iron core pieces 11 stacked inside the die 20 and the inner wall surface of the die 20, and if this frictional force exceeds the upper limit, there is a risk of a malfunction occurring in the iron core pieces 11.
ステップＳ０１１－ＹＥＳの後、ステップＳ０１２の処理と平行して、ステップＳ０１５を同時実行する。ステップＳ０１５では、ステップＳ０１０の再加圧を実行中に、圧力センサＳ１が検知するパンチ２３への荷重が、目標値に到達した時点における、プレスのクランク軸の回転角と、バックアップツール４０の上面の位置（高さ）から、パンチ２３が下死点に到達した時点における一番下の鉄心片１１の下面の位置（高さ）を算出する。当該下面の位置が分かれば、現在までに積層した鉄心片１１の数が分かる。そして、更に鉄心片１１を積層する必要がある場合は（ステップＳ０１６）当該下面の位置から更に、板厚１枚分以上の距離だけバックアップツール４０を下降させ、一連の積層作業を繰り返す。積層する必要がない場合は、積層鉄心１０（製品）を排出する（ステップＳ０１７）。 After step S011-YES, step S015 is executed simultaneously in parallel with the processing of step S012. In step S015, the position (height) of the bottom surface of the bottom core piece 11 at the time when the punch 23 reaches the bottom dead center is calculated from the rotation angle of the press crankshaft and the position (height) of the top surface of the backup tool 40 at the time when the load on the punch 23 detected by the pressure sensor S1 reaches the target value while re-pressurizing in step S010 is being executed. If the position of the bottom surface is known, the number of core pieces 11 that have been stacked up to now can be determined. Then, if it is necessary to stack more core pieces 11 (step S016), the backup tool 40 is lowered further from the bottom surface position by a distance of at least one plate thickness, and the series of stacking operations is repeated. If no stacking is necessary, the laminated core 10 (product) is discharged (step S017).
このように、実施の形態１による積層鉄心の製造装置、積層鉄心の製造方法および回転電機の製造方法によれば、演算制御部６１では、バックアップツール４０の初期位置から再加圧後の位置までの変化量から、再加圧された状態における積層された鉄心片１１群の厚さを検出することが可能であり、直近で積層された鉄心片１１一枚の厚みを算出することで、積層鉄心１０の積層厚さの目標寸法に到達するために必要な鉄心片１１の積層枚数を算出でき、この結果をプレスにフィードバックすることで、鋼板Ｋの板厚偏差を考慮した積層厚さを制御することが可能である。
できる
Thus, according to the laminated core manufacturing apparatus, laminated core manufacturing method, and rotating electric machine manufacturing method of embodiment 1, the calculation control unit 61 is able to detect the thickness of the group of stacked core pieces 11 in the re-pressurized state from the amount of change from the initial position of the backup tool 40 to its position after re-pressurization, and by calculating the thickness of one of the most recently stacked core pieces 11, it is possible to calculate the number of stacked core pieces 11 required to reach the target dimension for the stacking thickness of the laminated core 10, and by feeding this result back to the press, it is possible to control the stacking thickness taking into account the plate thickness deviation of the steel plate K.
can
また、パンチ２３に取り付けた圧力センサＳ１による荷重の検知により、バックアップツール４０の過負荷によるパンチ２３の破損がなくなる。また、金型２０の交換時に金型２０内に残存している鉄心片１１の厚みを管理する必要がなく、製品の生産性を向上できる。また、パンチ２３の荷重検知により、加圧開始点から下死点到達点を予測することができるため、バックアップツール４０の位置を柔軟に変化させて金型２０内の鉄心片１１群に背圧をかけることができる。 In addition, load detection by the pressure sensor S1 attached to the punch 23 prevents damage to the punch 23 due to overloading of the backup tool 40. In addition, there is no need to manage the thickness of the core pieces 11 remaining in the die 20 when replacing the die 20, improving product productivity. In addition, load detection by the punch 23 makes it possible to predict the point at which bottom dead center will be reached from the pressure application start point, so the position of the backup tool 40 can be flexibly changed to apply back pressure to the group of core pieces 11 in the die 20.
また、バックアップツール４０を上昇させて再加圧荷重を印加したときに、パンチ２３にかかる荷重と、サーボモータ５４の回転トルクによってバックアップツール４０にかかる荷重との差分から、金型２０内の鉄心片１１群の側面に発生する摩擦力を監視することによって、鉄心片１１の打ち抜き枚数の増加に伴う、鋼板Ｋの寸法変化を検知することが可能であり、当該摩擦力を指標として、積層鉄心１０の品質を管理できる。 In addition, when the backup tool 40 is raised and a re-applied pressure load is applied, the difference between the load on the punch 23 and the load on the backup tool 40 due to the rotational torque of the servo motor 54 is used to monitor the frictional force generated on the side of the group of core pieces 11 in the die 20. This makes it possible to detect the dimensional change of the steel plate K that accompanies an increase in the number of core pieces 11 punched out, and the quality of the laminated core 10 can be controlled using this frictional force as an index.
実施の形態２．
以下、実施の形態２による 積層鉄心の製造装置、積層鉄心の製造方法および回転電機の製造方法を、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図１０は、図５に示す各打ち抜き工程のうち、右端に示す鉄心片１１となる部分を下方へ抜き落とす直前の積層鉄心の製造装置２００（以下、単に装置２００という。）の断面図である。
図１１は、図５に示す各打ち抜き工程のうち、右端に示す鉄心片１１を抜き落とした直後の装置２００の断面図である。
Embodiment 2.
The laminated core manufacturing apparatus, laminated core manufacturing method, and rotating electrical machine manufacturing method according to the second embodiment will be described below, focusing on the differences from the first embodiment.
FIG. 10 is a cross-sectional view of laminated core manufacturing apparatus 200 (hereinafter simply referred to as apparatus 200) just before the portion that will become core piece 11 shown on the right side is punched downward during each punching process shown in FIG. 5.
FIG. 11 is a cross-sectional view of the device 200 immediately after punching out the core piece 11 shown on the right side in each punching process shown in FIG.
装置２００の金型２０およびプレスの構成は、実施の形態１と同様である。実施の形態１と実施の形態２との異なる部分はバックアップツール４０の初期位置と、演算制御部２６１によるバックアップツール４０の動作制御である。 The configuration of the die 20 and press of the device 200 is the same as in embodiment 1. The difference between embodiment 1 and embodiment 2 is the initial position of the backup tool 40 and the operation control of the backup tool 40 by the calculation control unit 261.
装置２００は、パンチ２３の上面（剪断する側の反対側）に取り付けられた圧力センサＳ１と、パンチ２３を駆動する図示しない機械式プレス機のクランク軸の回転角度と、エンコーダ５４ｅから取得されるサーボモータ５４の回転軸の回転角、サーボモータの負荷トルクの全てから、バックアップツール４０の移動を制御する、演算制御部２６１を有することを特徴とする。特に、バックアップツール４０の制御において、鉄心片１１のそりを抑制する制御を行う。 The device 200 is characterized by having a pressure sensor S1 attached to the top surface (opposite the shearing side) of the punch 23, a calculation control unit 261 that controls the movement of the backup tool 40 based on the rotation angle of the crankshaft of a mechanical press (not shown) that drives the punch 23, the rotation angle of the rotating shaft of the servo motor 54 acquired from the encoder 54e, and the load torque of the servo motor. In particular, in controlling the backup tool 40, control is performed to suppress warping of the core piece 11.
プレス制御部２６２は、演算制御部２６１にて算出されたプレス機の動作命令および停止命令を実行し、演算制御部２６１から与えられたクランク軸の回転角までクランク軸を回転させ、リアルタイムで現在のクランク軸の回転角を出力する機能を有する。 The press control unit 262 executes the operation commands and stop commands for the press calculated by the calculation control unit 261, rotates the crankshaft to the crankshaft rotation angle given by the calculation control unit 261, and has the function of outputting the current crankshaft rotation angle in real time.
次に、積層鉄心１０の製造工程について説明する。
図１２は、積層鉄心１０の製造工程を示すフロー図である。
バックアップツール４０の初期位置は、金型２０を装置２００の金型固定台３０にセットした後、ダイ２１内の鉄心片１１の有無に関係なく次に示す方法で決定する。金型２０をセットした時に、金型２０内に鉄心片１１が残っている可能性があるからである。
Next, a manufacturing process for the laminated core 10 will be described.
FIG. 12 is a flow diagram showing the manufacturing process of the laminated core 10.
The initial position of the backup tool 40 is determined by the following method after the die 20 is set on the die fixing table 30 of the apparatus 200, regardless of the presence or absence of the core pieces 11 in the die 21. This is because there is a possibility that the core pieces 11 may remain in the die 20 when the die 20 is set.
まず、金型２０を、金型固定台３０にセットする（ステップＳ００１）。鋼板Ｋをセットしない状態でパンチ２３をダイ２１の上面と同じ高さの位置まで降下させ（ステップＳ２０２）、次に、サーボモータ５４を駆動して、ボールネジ５１によってバックアップツール４０を下方から押し上げる（ステップＳ００３）。バックアップツール４０が、何か（パンチ２３又は金型２０に残存していた鉄心片１１）に接触したことを圧力センサＳ１が検知すると（ステップＳ００４）、バックアップツール４０を停止し、検知した位置をバックアップツール４０の初期位置とする。このとき、バックアップツール４０を駆動するサーボモータ５４の回転軸の回転角から金型２０内に鉄心片１１が残っていたか否かを判断できる（ステップＳ２０５）。 First, the die 20 is set on the die fixing table 30 (step S001). Without setting the steel plate K, the punch 23 is lowered to a position at the same height as the upper surface of the die 21 (step S202), and then the servo motor 54 is driven to push up the backup tool 40 from below using the ball screw 51 (step S003). When the pressure sensor S1 detects that the backup tool 40 has come into contact with something (the punch 23 or the core piece 11 remaining in the die 20) (step S004), the backup tool 40 is stopped and the detected position is set as the initial position of the backup tool 40. At this time, it can be determined from the rotation angle of the rotation shaft of the servo motor 54 that drives the backup tool 40 whether or not the core piece 11 remained in the die 20 (step S205).
作業開始時にダイ２１内に鉄心片１１が残っていない場合は、バックアップツール４０の上面がダイ２１の上面の高さと一致する高さの位置がバックアップツール４０の初期位置となる。また、作業開始時にダイ２１内に鉄心片１１が残っていた場合は、バックアップツール４０の初期位置は、ダイ２１内の一番下の鉄心片１１の下面の高さと一致する高さとなる位置である。 If no core pieces 11 remain in the die 21 when work begins, the initial position of the backup tool 40 is a position at a height where the top surface of the backup tool 40 coincides with the height of the top surface of the die 21. Also, if core pieces 11 remain in the die 21 when work begins, the initial position of the backup tool 40 is a position at a height where the bottom surface of the lowest core piece 11 remains in the die 21.
鋼板Ｋを装置１００にセットして鉄心片１１の打ち抜きを開始する。
ダイ２１内に鉄心片１１が残存していない状態から、プレスを開始するときは（ステップＳ２０５－ＮＯ－Ｓ００６）、パンチ２３を下降させ、パンチ２３の荷重が、鋼板Ｋを介してバックアップツール４０に伝播する。この荷重が、予め定められた鉄心片１１のそりを抑制するのに十分な荷重（図１２、荷重＝荷重Ａ）に到達（ステップＳ２０７）したことを、サーボモータ５４のトルク値を利用して演算制御部２６１が演算して検知すると同時に、演算制御部２６１は、パンチ２３の降下速度と同期して、バックアップツール４０を下降させる（ステップＳ００８）。次に、パンチ２３が下死点に到達する（ステップＳ００９－ＹＥＳ）と同時に、バックアップツール４０の下降を停止させ、その位置で次の鉄心片１１の打ち抜きまで待機する。
The steel plate K is set in the device 100 and punching out the core pieces 11 begins.
When pressing is started from a state where no core pieces 11 remain in the die 21 (step S205-NO-S006), the punch 23 is lowered, and the load of the punch 23 is transmitted to the backup tool 40 via the steel plate K. When the calculation control unit 261 calculates and detects that this load has reached a predetermined load (load = load A in FIG. 12) sufficient to suppress the warping of the core pieces 11 (step S207) using the torque value of the servo motor 54, the calculation control unit 261 lowers the backup tool 40 in synchronization with the descending speed of the punch 23 (step S008). Next, when the punch 23 reaches the bottom dead center (step S009-YES), the descent of the backup tool 40 is stopped and the backup tool 40 waits at that position until the next core piece 11 is punched out.
この上記一連の動作の中で、パンチ２３が、鋼板Ｋから鉄心片１１を打ち抜き完了した時点でパンチ２３にかかる荷重が減少する。この荷重が減少してから、パンチ２３が下死点に到達するまでの間に、演算制御部２６１は、圧力センサＳ１が検知するパンチ２３にかかる荷重と、サーボモータ５４の回転トルクによってバックアップツール４０にかかる荷重の差分を演算することにより打ち抜かれた鉄心片１１とダイ２１の内壁面との間に発生する摩擦力を取得する（ステップＳ００９Ｂ）。 During this series of operations, the load on the punch 23 decreases when the punch 23 has completed punching the core piece 11 from the steel plate K. From the time when the load decreases until the punch 23 reaches the bottom dead center, the calculation control unit 261 calculates the difference between the load on the punch 23 detected by the pressure sensor S1 and the load on the backup tool 40 due to the rotational torque of the servo motor 54, thereby obtaining the frictional force generated between the punched core piece 11 and the inner wall surface of the die 21 (step S009B).
次に、作業開始時にダイ２１内に鉄心片１１が残っている場合、およびプレス開始時にダイ２１内に鉄心片１１が残存していない状態で打ち抜きを始めて、２枚目以降に鋼板Ｋを打ち抜く場合（ステップＳ２０５－ＹＥＳ）について説明する。 Next, we will explain the case where there is a core piece 11 remaining in the die 21 when the work starts, and the case where punching starts when there is no core piece 11 remaining in the die 21 when the press starts, and the second and subsequent steel sheets K are punched out (step S205-YES).
この場合、取得済みのダイ２１内の鉄心片１１に発生した上記摩擦力が、打ち抜かれた鉄心片１１の側面に発生する。このため、この摩擦力とバックアップツール４０に発生する荷重の和（図１２、荷重Ｂ）が、打ち抜かれた鉄心片１１のそりを抑制するのに必要な荷重となるように、バックアップツール４０の荷重を制御する必要がある。 In this case, the above-mentioned frictional force generated in the core piece 11 in the already obtained die 21 is generated on the side of the punched core piece 11. Therefore, it is necessary to control the load of the backup tool 40 so that the sum of this frictional force and the load generated in the backup tool 40 (Figure 12, load B) becomes the load required to suppress warping of the punched core piece 11.
鉄心片１１の打ち抜き工程において、パンチ２３を下降させ、パンチ２３が鋼板Ｋと接触を開始すると同時にパンチ２３の荷重が、鋼板Ｋを介してバックアップツール４０に伝播する。この荷重と、上述の摩擦力の和が、予め定められた鉄心片１１のそりを抑制するのに十分な荷重Ｂに到達（ステップＳ００７）したことを、サーボモータ５４のトルク値を利用して演算制御部２６１が演算して検知すると同時に、演算制御部２６１は、パンチ２３の降下速度と同期して、バックアップツール４０を下降させる（ステップＳ００８）。次に、パンチ２３が下死点に到達する（ステップＳ００９－ＹＥＳ）と同時に、バックアップツール４０の下降を停止させ、摩擦力を取得し（ステップＳ００９Ｂ）その位置で次の鉄心片１１の打ち抜きまで待機する。 In the punching process of the core piece 11, the punch 23 is lowered, and the load of the punch 23 is transmitted to the backup tool 40 via the steel plate K at the same time as the punch 23 starts to come into contact with the steel plate K. When the calculation control unit 261 calculates and detects that the sum of this load and the above-mentioned frictional force has reached a load B sufficient to suppress the warping of the core piece 11 (step S007) using the torque value of the servo motor 54, the calculation control unit 261 lowers the backup tool 40 in synchronization with the descending speed of the punch 23 (step S008). Next, when the punch 23 reaches the bottom dead center (step S009-YES), the descent of the backup tool 40 is stopped at the same time, the frictional force is acquired (step S009B), and the tool waits at that position until the next core piece 11 is punched.
積層鉄心の再加圧工程、積層厚さの演算、直前に打ち抜いた鋼板Ｋの厚さの演算などの工程は、実施の形態１と同様である。 The process of repressurizing the laminated core, calculating the laminate thickness, and calculating the thickness of the steel plate K that was just punched out are the same as in embodiment 1.
実施の形態２による積層鉄心の製造装置、積層鉄心の製造方法および回転電機の製造方法によれば、パンチ２３にかかる荷重と、バックアップツール４０にかかる荷重の差分から取得した、鉄心片１１の側面に発生する摩擦力を監視することにより、打ち抜き枚数の増加に伴う、鋼板Ｋの寸法変化を検知することが可能であり、摩擦力を指標として、積層鉄心の品質を管理できる。 According to the laminated core manufacturing device, laminated core manufacturing method, and rotating electric machine manufacturing method of embodiment 2, by monitoring the frictional force generated on the side of the core piece 11, which is obtained from the difference between the load on the punch 23 and the load on the backup tool 40, it is possible to detect the dimensional change of the steel plate K that accompanies an increase in the number of punched sheets, and the quality of the laminated core can be managed using the frictional force as an index.
実施の形態３．
以下、実施の形態３による 積層鉄心の製造装置、積層鉄心の製造方法および回転電機の製造方法を、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図１３は、図５に示す各打ち抜き工程のうち、右端に示す鉄心片１１となる部分を下方へ抜き落とす直前の積層鉄心の製造装置３００（以下、単に装置３００という。）の断面図である。
図１４は、図５に示す各打ち抜き工程のうち、右端に示す鉄心片１１を抜き落とした直後の装置３００の要部断面図である。
図１５は、鋼板Ｋから鉄心片１１を抜き落とした後、鉄心片１１群を再加圧する状態を示す装置３００の要部断面図である。
Embodiment 3.
The laminated core manufacturing apparatus, laminated core manufacturing method, and rotating electrical machine manufacturing method according to the third embodiment will be described below, focusing on the differences from the first embodiment.
FIG. 13 is a cross-sectional view of laminated core manufacturing apparatus 300 (hereinafter simply referred to as apparatus 300) just before the portion that will become core piece 11 shown on the right side is punched downward during each punching process shown in FIG. 5.
FIG. 14 is a cross-sectional view of a main part of the device 300 immediately after punching out the iron core piece 11 shown at the right end in each punching process shown in FIG.
FIG. 15 is a cross-sectional view of a main part of the device 300, showing a state in which the group of core pieces 11 is pressurized again after the core pieces 11 have been pulled out from the steel plate K.
装置３００の金型２０およびプレスの構成は、実施の形態１と同様である。装置３００と装置１００との異なる部分は、装置３００は、バックアップツール４０の下に緩衝部材としてのガススプリングＧＳ、ダンパＤＰ、昇降ベース４２を備え、昇降ベース４２は、下死点ブロックＢｒを備える点である。バックアップツール４０は、昇降ベース４２を介してサーボモータ５４によって駆動され、基本的には昇降ベース４２に連動して上下に移動する。ガススプリングＧＳは、電空レギュレータ６３と連結されており、内部の推力を調整可能である。ガススプリングＧＳおよびダンパＤＰは、バックアップツール４０に予期せぬ力が加わる場合、或いは、鉄心片１１の剪断時の衝撃を緩和する効果を奏する。 The configuration of the die 20 and press of the device 300 is the same as that of the first embodiment. The difference between the device 300 and the device 100 is that the device 300 is provided with a gas spring GS, a damper DP, and a lift base 42 as buffer members under the backup tool 40, and the lift base 42 is provided with a bottom dead center block Br. The backup tool 40 is driven by a servo motor 54 via the lift base 42, and basically moves up and down in conjunction with the lift base 42. The gas spring GS is connected to an electropneumatic regulator 63, and the internal thrust can be adjusted. The gas spring GS and the damper DP have the effect of mitigating the impact when an unexpected force is applied to the backup tool 40 or when the iron core piece 11 is sheared.
装置３００は、パンチ２３の上面（剪断する側の反対側）に取り付けられた圧力センサＳ１と、パンチ２３を駆動する図示しない機械式プレス機のクランク軸の回転角度と、エンコーダ５４ｅから取得されるサーボモータ５４の回転軸の回転角、サーボモータの負荷トルクの全てから、バックアップツール４０及び昇降ベース４２の移動を制御する、演算制御部３６１を有することを特徴とする。 The device 300 is characterized by having a pressure sensor S1 attached to the top surface of the punch 23 (the side opposite to the shearing side), a calculation control unit 361 that controls the movement of the backup tool 40 and the lifting base 42 based on the rotation angle of the crankshaft of a mechanical press (not shown) that drives the punch 23, the rotation angle of the rotating shaft of the servo motor 54 obtained from the encoder 54e, and the load torque of the servo motor.
次に、積層鉄心１０の製造工程について説明する。
図１６は、積層鉄心１０の製造工程を示すフロー図である。
昇降ベース４２の初期位置は、ダイ２１内に鉄心片１１がない場合は、バックアップツール４０の上面の高さがダイ２１上面の高さと一致する位置となる。ガススプリングＧＳの初期圧力は、鉄心片１１のそりを抑制するのに十分な荷重とする。この荷重は、鋼板の材質、厚さ、鉄心片１１の大きさなどを元に予め決定されている。
Next, a manufacturing process for the laminated core 10 will be described.
FIG. 16 is a flow chart showing the manufacturing process of the laminated core 10.
When there are no core pieces 11 inside the die 21, the initial position of the lifting base 42 is a position where the height of the upper surface of the backup tool 40 coincides with the height of the upper surface of the die 21. The initial pressure of the gas spring GS is a load sufficient to suppress warping of the core pieces 11. This load is determined in advance based on the material and thickness of the steel plate, the size of the core pieces 11, etc.
ガススプリングＧＳの内部では、常時圧力が印加されて上下方向にスプリングが伸長しており、ガススプリングＧＳに上記圧力よりも大きな圧力が印加された場合に、ガススプリングＧＳが、上下方向に圧縮される。 Pressure is constantly applied inside the gas spring GS, causing the spring to expand in the vertical direction. When a pressure greater than the above pressure is applied to the gas spring GS, the gas spring GS is compressed in the vertical direction.
鉄心片１１の打ち抜き工程において、パンチ２３が、鋼板Ｋと接触を開始すると同時に、パンチ２３の荷重が鋼板Ｋを介してバックアップツール４０に伝播する。この荷重が、予め定められた鉄心片１１のそりを抑制するのに十分な荷重Ａに到達（ステップＳ２０５－ＮＯ－ステップＳ２０７）したことを、サーボモータ５４のトルク値を利用して演算制御部３６１が演算して検知すると同時に、パンチ２３の降下速度と同期して、バックアップツール４０が押し下げられ、ガススプリングＧＳが圧縮される。 In the process of punching out the core piece 11, the load of the punch 23 is transmitted to the backup tool 40 via the steel plate K at the same time as the punch 23 starts to come into contact with the steel plate K. When the calculation control unit 361 calculates and detects that this load has reached a predetermined load A sufficient to suppress the warping of the core piece 11 (step S205-NO-step S207) using the torque value of the servo motor 54, the backup tool 40 is pushed down in synchronization with the descending speed of the punch 23, and the gas spring GS is compressed.
ダンパＤＰは、パンチ２３が鉄心片１１を抜き落とす瞬間に発生する振動を吸収するために設けており、バックアップツール４０にかかる荷重のばらつきを抑制する作用も担う。パンチ２３が、鉄心片１１を鋼板Ｋから抜き落とした直後から、下死点に到達するまでの間に、昇降ベース４２が、下方に退避を開始する（ステップＳ３０８）。 The damper DP is provided to absorb vibrations that occur at the moment when the punch 23 punches out the core piece 11, and also acts to suppress variations in the load applied to the backup tool 40. Immediately after the punch 23 punches out the core piece 11 from the steel plate K and before it reaches the bottom dead center, the lifting base 42 starts to move downward (step S308).
演算制御部３６１は、パンチ２３の下死点において、ガススプリングＧＳが、圧縮前の状態に戻り、かつバックアップツール４０は、鉄心片１１に接触している状態になるように昇降ベース４２の位置を制御する。 The calculation and control unit 361 controls the position of the lifting base 42 so that, at the bottom dead center of the punch 23, the gas spring GS returns to its pre-compression state and the backup tool 40 is in contact with the core piece 11.
上記一連の動作の中で、パンチ２３が、鋼板Ｋから鉄心片１１を打ち抜き完了した時点で、パンチ２３にかかる荷重が減少する。この荷重が減少してから、パンチ２３が下死点に到達するまでの間に、演算制御部３６１は、圧力センサＳ１が検知するパンチ２３にかかる荷重と、サーボモータ５４の回転トルクによってバックアップツール４０にかかる荷重の差分を演算することにより打ち抜かれた鉄心片１１とダイ２１の内壁面との間に発生する摩擦力を取得する。 During the above series of operations, the load on the punch 23 decreases when the punch 23 has completed punching the core piece 11 from the steel plate K. From the time this load decreases until the punch 23 reaches the bottom dead center, the calculation control unit 361 calculates the difference between the load on the punch 23 detected by the pressure sensor S1 and the load on the backup tool 40 due to the rotational torque of the servo motor 54, thereby obtaining the frictional force generated between the punched core piece 11 and the inner wall surface of the die 21.
作業開始時にダイ２１内に鉄心片１１が残っている場合は、鋼板Ｋをセットしない状態でパンチ２３を下死点に移動し、バックアップツール４０が、鉄心片１１の下面と接触し、ダイ２１内の鉄心片１１を介してパンチ２３に荷重が発生するまで昇降ベース４２をサーボモータ５４によって押し上げる。この時、バックアップツール４０と昇降ベース４２の間に設けているガススプリングＧＳに過負荷がかかることを防止するために、下死点ブロックＢｒを設けてある。下死点ブロックＢｒによって、バックアップツール４０と昇降ベース４２との間の間隔は、下死点ブロックＢｒの上下方向の長さ以下にはならないように規制される。 If the core piece 11 remains in the die 21 at the start of the operation, the punch 23 is moved to the bottom dead center without setting the steel plate K, and the lifting base 42 is pushed up by the servo motor 54 until the backup tool 40 comes into contact with the underside of the core piece 11 and a load is generated on the punch 23 via the core piece 11 in the die 21. At this time, a bottom dead center block Br is provided to prevent overloading of the gas spring GS provided between the backup tool 40 and the lifting base 42. The bottom dead center block Br regulates the distance between the backup tool 40 and the lifting base 42 so that it does not become less than the vertical length of the bottom dead center block Br.
その後、昇降ベース４２を下降させて、ガススプリングＧＳが圧縮開始前の状態となり、かつ、バックアップツール４０がダイ２１の中に残っていた鉄心片１１の下面と接触する位置で昇降ベース４２を停止する。この位置が、バックアップツール４０の初期位置となる。 Then, the lifting base 42 is lowered until the gas spring GS returns to the state before compression begins, and the lifting base 42 is stopped at a position where the backup tool 40 comes into contact with the underside of the core piece 11 that remained in the die 21. This position becomes the initial position of the backup tool 40.
次に、作業開始時にダイ２１内に鉄心片１１が残っている場合、およびプレス開始時にダイ２１内に鉄心片１１がない状態で打ち抜き始めて２枚目以降の鉄心片１１を打ち抜く場合、取得済みのダイ２１内の鉄心片１１に発生した摩擦力が、打ち抜かれた鉄心片１１の側面に発生する。このため、この摩擦力とバックアップツール４０に発生する荷重の和が、打ち抜かれた鉄心片１１のそりを抑制するのに必要な荷重（荷重Ｂ）となるように、ガススプリングの圧力を制御する必要がある。 Next, if there are core pieces 11 remaining in the die 21 when the work begins, or if punching begins when there are no core pieces 11 in the die 21 when the press begins and the second or subsequent core pieces 11 are punched out, the frictional force generated in the core pieces 11 already in the die 21 occurs on the side of the punched core pieces 11. For this reason, it is necessary to control the pressure of the gas spring so that the sum of this frictional force and the load generated on the backup tool 40 becomes the load (load B) required to suppress warping of the punched core pieces 11.
パンチ２３が鋼板Ｋと接触を開始すると同時に、パンチ２３の荷重が鋼板Ｋを介してバックアップツール４０に伝播し、バックアップツール４０にかかった荷重と上記で算出した摩擦力の和が鉄心片１１のそりを抑制するのに必要な荷重Ｂを保ったままガススプリングＧＳが圧縮され、パンチ２３の速度と同期して、昇降ベース４２を下降させる。パンチ２３が下死点に到達すると同時に、昇降ベース４２を上方に押し上げ、下死点ブロックＢｒ、バックアップツール４０、パンチ２３との間で鉄心片１１群を再加圧する。再加圧する荷重は、パンチ２３に取り付けた圧力センサＳ１によって検知し、パンチ２３に過負荷がかかり破損しないようにする。圧力センサＳ１が、パンチ２３に印加される荷重が、予め定められた再加圧荷重に到達したことを検知した後に、ガススプリングＧＳが解放され、かつバックアップツール４０と鉄心片１１とは依然として接触している位置まで昇降ベース４２を下降させる。 At the same time that the punch 23 starts to come into contact with the steel plate K, the load of the punch 23 is transmitted to the backup tool 40 via the steel plate K, and the gas spring GS is compressed while maintaining the load B necessary to suppress the warping of the iron core piece 11, which is the sum of the load applied to the backup tool 40 and the friction force calculated above, and the lifting base 42 is lowered in synchronization with the speed of the punch 23. At the same time that the punch 23 reaches the bottom dead center, the lifting base 42 is pushed upward, and the iron core piece 11 group is repressurized between the bottom dead center block Br, the backup tool 40, and the punch 23. The repressurizing load is detected by a pressure sensor S1 attached to the punch 23 to prevent the punch 23 from being overloaded and damaged. After the pressure sensor S1 detects that the load applied to the punch 23 has reached a predetermined repressurizing load, the gas spring GS is released, and the lifting base 42 is lowered to a position where the backup tool 40 and the iron core piece 11 are still in contact with each other.
前述の一連の動作内にて、演算制御部３６１では、再加圧の荷重をパンチ２３側の圧力センサＳ１が感知した時点の、プレスのクランク軸の回転角および、昇降ベース４２の位置と、バックアップツール４０の初期位置からの変化量から、パンチ２３先端とバックアップツール４０の上面との間の距離を算出し、再加圧時の鉄心片１１群の積層厚さを算出する。また、直近で積層された鉄心片１１一枚分の厚みを算出することによって、鉄心片１１群の積層厚さの目標寸法に到達するために必要な積層枚数を算出でき、この結果をプレス制御部３６２にフィードバックすることで、鋼板Ｋの板厚偏差を考慮した鉄心片１１群の積層厚さを制御することが可能である。 In the series of operations described above, the calculation control unit 361 calculates the distance between the tip of the punch 23 and the top surface of the backup tool 40 from the rotation angle of the press crankshaft at the time when the pressure sensor S1 on the punch 23 side detects the load of re-pressurization, the position of the lifting base 42, and the amount of change from the initial position of the backup tool 40, and calculates the layer thickness of the group of core pieces 11 at the time of re-pressurization. In addition, by calculating the thickness of one of the most recently stacked core pieces 11, it is possible to calculate the number of layers required to reach the target dimension of the layer thickness of the group of core pieces 11, and by feeding back this result to the press control unit 362, it is possible to control the layer thickness of the group of core pieces 11 taking into account the plate thickness deviation of the steel plate K.
なお、本実施の形態３では、ガススプリングＧＳ、ダンパＤＰ、下死点ブロックＢｒの全てを備える例を用いて説明したが、ダンパＤＰ、下死点ブロックＢｒについては、いずれか一方だけを備えてもそれぞれの効果を発揮できる。 In the third embodiment, an example has been described in which the gas spring GS, damper DP, and bottom dead center block Br are all provided, but the effects of either the damper DP or the bottom dead center block Br can be achieved by providing only one of them.
実施の形態３による積層鉄心の製造装置、積層鉄心の製造方法および回転電機の製造方法によれば、パンチ２３にかかる荷重と、バックアップツール４０にかかる荷重の差分から取得した摩擦力を監視することによって、鉄心片１１の打ち抜き枚数の増加に伴う、鋼板Ｋの寸法変化を検知することが可能であり、摩擦力を指標として、積層鉄心の品質を管理できる。また、装置３００は、昇降ベース４２とバックアップツール４０の間にガススプリングＧＳ、ダンパＤＰを備えるので、鋼板Ｋから鉄心片１１を剪断する衝撃を和らげることができ、積層鉄心１０の精度を向上できる。
また、昇降ベース４２の上面に下死点ブロックＢｒを備えるので、ガススプリングＧＳ、ダンパＤＰの破損を防止し、適切な鉄心片１１群の再加圧を行うことができる。
According to the laminated core manufacturing apparatus, laminated core manufacturing method, and rotating electric machine manufacturing method of the third embodiment, by monitoring the frictional force obtained from the difference between the load on the punch 23 and the load on the backup tool 40, it is possible to detect dimensional changes in the steel plate K that accompany an increase in the number of punched core pieces 11, and the quality of the laminated core can be controlled using the frictional force as an index. Also, since the apparatus 300 is provided with a gas spring GS and a damper DP between the lifting base 42 and the backup tool 40, it is possible to soften the impact of shearing the core pieces 11 from the steel plate K, improving the accuracy of the laminated core 10.
Furthermore, since a bottom dead center block Br is provided on the upper surface of the lifting base 42, damage to the gas spring GS and damper DP can be prevented, and appropriate re-pressurization of the core pieces 11 can be performed.
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
Although the present application describes various exemplary embodiments and examples, the various features, aspects, and functions described in one or more embodiments are not limited to application to a particular embodiment, but may be applied to the embodiments alone or in various combinations.
Therefore, countless modifications not illustrated are conceivable within the scope of the technology disclosed in the present application, including, for example, modifying, adding, or omitting at least one component, and further, extracting at least one component and combining it with a component of another embodiment.
１００，２００，３００ 積層鉄心の製造装置、１０ 積層鉄心、１１ 鉄心片、
２０ 金型、２１ ダイ、２１ｈ，２２ｈ，２４ｈ 穴、２２ ストリッパ、
２３ パンチ、２４ スクイズリング、６１，２６１，３６１ 演算制御部、
６２，２６２，３６２ プレス制御部、３０ 金型固定台、４０ バックアップツール、
４２ 昇降ベース、５１ ボールネジ、５２ 軸受け、５３ 減速機、
５４ サーボモータ、５４ｅ エンコーダ、６３ 電空レギュレータ、９０ 回転電機、
９１ 固定子、９２ 回転子、Ｂｒ 下死点ブロック、ＤＰ ダンパ、
ＧＳ ガススプリング、Ｋ 鋼板、Ｗ コイル。
100, 200, 300: Laminated iron core manufacturing apparatus; 10: Laminated iron core; 11: Iron core piece;
20 mold, 21 die, 21h, 22h, 24h holes, 22 stripper,
23 punch, 24 squeeze ring, 61, 261, 361 calculation control unit,
62, 262, 362 Press control unit, 30 Die fixing table, 40 Backup tool,
42 Lift base, 51 Ball screw, 52 Bearing, 53 Reducer,
54 servo motor, 54e encoder, 63 electro-pneumatic regulator, 90 rotating electric machine,
91 stator, 92 rotor, Br bottom dead center block, DP damper,
GS gas spring, K steel plate, W coil.
Claims (10)
前記金型の内部で積層された複数の前記鉄心片からなる鉄心片群の下面を下方から支え、上下方向に移動可能なバックアップツールと、
前記バックアップツールを駆動するサーボモータと、
前記サーボモータの回転軸の回転角と負荷トルクを検出するエンコーダと、
前記金型の上型であるパンチに取り付けられ、前記パンチに上下方向から印加される荷重を検知する圧力センサと、
前記パンチを駆動するプレス機のクランク軸の回転角度と前記エンコーダから取得される前記サーボモータの回転軸の回転角および前記サーボモータの負荷トルクから、前記バックアップツールの移動を制御する演算制御部とを備え、
前記バックアップツールは、昇降ベースを介して前記サーボモータに接続され、
前記バックアップツールと前記昇降ベースの間に、上下方向に伸縮可能かつ、内部の推力を調節可能な緩衝部材を備え、
前記緩衝部材は、ガススプリングであり、
前記ガススプリングの推力を調整可能な電空レギュレータを備える積層鉄心の製造装置。 a die for punching out a plurality of core pieces continuously from a workpiece and stacking the core pieces therein;
a backup tool that supports from below a lower surface of a group of core pieces made up of the plurality of core pieces stacked inside the die and is movable in a vertical direction;
A servo motor that drives the backup tool;
an encoder for detecting a rotation angle and a load torque of the rotary shaft of the servo motor;
a pressure sensor attached to a punch that is an upper die of the die and that detects a load applied to the punch from above and below;
a calculation control unit that controls movement of the backup tool based on a rotation angle of a crank shaft of a press machine that drives the punch, and a rotation angle of a rotation shaft of the servo motor and a load torque of the servo motor that are acquired from the encoder ,
The backup tool is connected to the servo motor via a lift base,
A buffer member is provided between the backup tool and the lifting base, the buffer member being extendable in the vertical direction and capable of adjusting the internal thrust,
The buffer member is a gas spring.
A laminated core manufacturing device comprising an electro-pneumatic regulator capable of adjusting the thrust of the gas spring.
前記金型の内部で積層された複数の前記鉄心片からなる鉄心片群の下面を下方から支え、上下方向に移動可能なバックアップツールと、a backup tool that supports from below a lower surface of a group of core pieces made up of the plurality of core pieces stacked inside the die and is movable in a vertical direction;
前記バックアップツールを駆動するサーボモータと、A servo motor that drives the backup tool;
前記サーボモータの回転軸の回転角と負荷トルクを検出するエンコーダと、an encoder for detecting a rotation angle and a load torque of the rotary shaft of the servo motor;
前記金型の上型であるパンチに取り付けられ、前記パンチに上下方向から印加される荷重を検知する圧力センサと、a pressure sensor attached to a punch that is an upper die of the die and that detects a load applied to the punch from above and below;
前記パンチを駆動するプレス機のクランク軸の回転角度と前記エンコーダから取得される前記サーボモータの回転軸の回転角および前記サーボモータの負荷トルクから、前記バックアップツールの移動を制御する演算制御部とを備え、a calculation control unit that controls movement of the backup tool based on a rotation angle of a crank shaft of a press machine that drives the punch, and a rotation angle of a rotation shaft of the servo motor and a load torque of the servo motor that are acquired from the encoder,
前記バックアップツールは、昇降ベースを介して前記サーボモータに接続され、The backup tool is connected to the servo motor via a lift base,
前記バックアップツールと前記昇降ベースの間に、上下方向に伸縮可能かつ、内部の推力を調節可能な緩衝部材を備え、A buffer member is provided between the backup tool and the lifting base, the buffer member being extendable in the vertical direction and capable of adjusting the internal thrust,
前記バックアップツールと前記昇降ベースの間に、前記バックアップツールに加わる衝撃を緩和するダンパ、および前記バックアップツールと前記昇降ベースの間の間隔を規制する下死点ブロックの少なくとも一方を備える積層鉄心の製造装置。A laminated core manufacturing apparatus including at least one of a damper between the backup tool and the lifting base for absorbing impact applied to the backup tool and a bottom dead center block for regulating the distance between the backup tool and the lifting base.
前記金型の内部で積層された複数の前記鉄心片からなる鉄心片群の下面を下方から支え、上下方向に移動可能なバックアップツールと、a backup tool that supports from below a lower surface of a group of core pieces made up of the plurality of core pieces stacked inside the die and is movable in a vertical direction;
前記バックアップツールを駆動するサーボモータと、A servo motor that drives the backup tool;
前記サーボモータの回転軸の回転角と負荷トルクを検出するエンコーダと、an encoder for detecting a rotation angle and a load torque of the rotary shaft of the servo motor;
前記金型の上型であるパンチに取り付けられ、前記パンチに上下方向から印加される荷重を検知する圧力センサと、a pressure sensor attached to a punch that is an upper die of the die and that detects a load applied to the punch from above and below;
前記パンチを駆動するプレス機のクランク軸の回転角度と前記エンコーダから取得される前記サーボモータの回転軸の回転角および前記サーボモータの負荷トルクから、前記バックアップツールの移動を制御する演算制御部とを備える積層鉄心の製造装置を用いる積層鉄心の製造方法であって、a calculation control unit that controls movement of the backup tool based on a rotation angle of a crankshaft of a press machine that drives the punch, and a rotation angle of a rotation shaft of the servo motor and a load torque of the servo motor, the calculation control unit comprising:
前記パンチの移動に連動して、前記バックアップツールの移動を制御し、Controlling the movement of the backup tool in conjunction with the movement of the punch;
前記ワークを前記金型にセットせずに前記パンチを前記金型の下型であるダイの上面と同じ高さの位置まで降下させ、前記バックアップツールを上昇させて、前記圧力センサによる接触の検知および前記サーボモータの回転軸の回転角によって前記金型内に残存する前記鉄心片の有無を判定する積層鉄心の製造方法。A manufacturing method for a laminated core in which, without setting the workpiece in the mold, the punch is lowered to a position at the same height as the top surface of the die, which is the lower mold of the mold, and the backup tool is raised, and the presence or absence of the core pieces remaining in the mold is determined based on contact detection by the pressure sensor and the rotational angle of the servo motor's shaft.
前記金型の内部で積層された複数の前記鉄心片からなる鉄心片群の下面を下方から支え、上下方向に移動可能なバックアップツールと、a backup tool that supports from below a lower surface of a group of core pieces made up of the plurality of core pieces stacked inside the die and is movable in a vertical direction;
前記バックアップツールを駆動するサーボモータと、A servo motor that drives the backup tool;
前記サーボモータの回転軸の回転角と負荷トルクを検出するエンコーダと、an encoder for detecting a rotation angle and a load torque of the rotary shaft of the servo motor;
前記金型の上型であるパンチに取り付けられ、前記パンチに上下方向から印加される荷重を検知する圧力センサと、a pressure sensor attached to a punch that is an upper die of the die and that detects a load applied to the punch from above and below;
前記パンチを駆動するプレス機のクランク軸の回転角度と前記エンコーダから取得される前記サーボモータの回転軸の回転角および前記サーボモータの負荷トルクから、前記バックアップツールの移動を制御する演算制御部とを備える積層鉄心の製造装置を用いる積層鉄心の製造方法であって、a calculation control unit that controls movement of the backup tool based on a rotation angle of a crankshaft of a press machine that drives the punch, and a rotation angle of a rotation shaft of the servo motor and a load torque of the servo motor, the calculation control unit comprising:
前記パンチの移動に連動して、前記バックアップツールの移動を制御し、Controlling the movement of the backup tool in conjunction with the movement of the punch;
前記パンチが下死点に到達した直後に前記バックアップツールを上昇させ前記パンチとの間で前記鉄心片群を再加圧してかしめる積層鉄心の製造方法。The method for manufacturing a laminated core includes raising the backup tool immediately after the punch reaches the bottom dead center, and re-pressing and crimping the core pieces between the backup tool and the punch.
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