JPS5937659B2 - 積層鉄心製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気機器用成層鉄心の製造装置に関し特に公開
特許公報昭５２−１５６３０５などで公知の金型向かし
め方式による積層鉄心製造装置を改良することを目的と
する。

第１図は、従来方式の積層鉄心製造装置の縦断面を示す
概略図で、第２図は、鉄心板が成形される状態を示す平
面図である。

製品積層鉄心の材料である鉄心板１は案内ローラ２を介
して、上金型３、下金型４内に導かれる。

上金型３が下降すると、鉄心板１は、第２図のように、
第１．ＩＩステーションで穴あけ加工され、第■ステー
ションでかしめ用突子１１または通し孔が形成され、第
■ステーションで外形抜きおよびかしめが行なわれる。

上金型３が１回上昇ζ下降動作をするたびに、所定ピッ
チ分、鉄心板１が案内ローラ２で送られ、順次この動作
が繰返されると、下金型４の第■ステーションの中には
、鉄心板が積層される。

一方、上金型３の上下動を検知するマイクロスイッチ６
より得られるタイミングで、鉄心板１の板厚は、金型に
入るまでに板厚センサ７により計測され、そのデータは
制御装置８において、金型の第■ステーションのところ
に実際の鉄心板の板厚測定部分が来るまで順次シフトさ
れて記憶される。

そして制御装置８は金型の第■ステーションにおける板
厚を順次加算する。

さて第■ステーションのポンチ１０は、ソレノイド９に
より位置を第３図、第４図のように可変できるようにな
っている。

制御装置８は、ソレノイド９を制御して前記の加算値が
、あらかじめ設定された成層鉄心の目標以下の時は、第
３図のように鉄心板１にかしめ用突子１１を形成させ、
加算値が目標値に達すると第４図のように通し孔を形成
させる。

すると第■ステーションの金型内の積層された鉄心板５
は、設定された目標厚みごとに非結合状態が形成され、
所定厚みの積層鉄心製品となる。

ところで、通常の製品積層鉄心は、４０枚〜１００枚の
鉄心構成片を積重ねて成形され、積厚設定値はたとえば
板厚０．５ ｍｍの鉄心板では２０ｍｍ〜５０關となる
。

製品の寸法精度は、積厚によって異なるが、たとえば仕
様積厚が５０ｍｍのものでは、５０ｍｍ±０．５ ｍｍ
程度であり、今、板厚の標準値が、０．５ ｍｍであれ
ば１００枚積層することになる。

この場合、制御装置８がポンチ駆動ソレノイド９を制御
して通し孔を形成する時点は、前記加算合計値が目標Ｔ
以上の時であり、Ｔは次式により決定している。

設定値が５０ｍｍ、板厚０．５ ｍｍではである。

この時得られる製品積層鉄心の厚さＨは４９．７５ｍｍ
≦Ｈ＜ ５０．２５ｍｍとなる。

この時の許される製品鉄心積厚は前述のごと（５０ｍｍ
±０．５であるため積厚の許される測定誤差は±０．２
５ｍｍであり１枚当りの板厚測定誤差は０．００２５ｍ
ｍとなる。

すなわち、板厚０．５ ｍｍの鉄心板を±２．５μｍの
絶対精度で測定できる板厚センサ７が必要である。

さらに、この板厚センサは、鉄心板１が、順次高速で間
欠送りされる間に測定できる応答速度の速いものでなけ
ればならない。

ところが、市販されているセンサにおいては、鉄心板に
直接センサを接触させて測定する接触式の板厚センサの
他には前記精度を満足するものは現存しない。

そして、接触式の板厚センサを使用した場合にはセンサ
と鉄心板とが接触しているため、長時間使用していると
、センサが摩耗してくるため精度が保証されなくなる。

そのため短かい期間に定期的に保守してゆく必要がある
。

したがって、従来方式においては、現状ではセンサの精
度が不十分なため、高精度の積厚制御を行なうことがで
きない。

本発明は、接触式の板厚センサの摩耗や温度変化による
センサの誤差を後述のように制御装置が計算して求め、
誤差分を含んだセンサのデータからこの誤差分を減算し
て高精度の板厚データを得て、従来方式で得られなかっ
た高精度の積厚制御を行なえるように構成した積層鉄心
製造装置である。

本発明の一実施例の第５−９図に基づいて説明する。

図において１〜７、および９〜１１の番号のついたもの
は従来例の第１図に説明したものと同じである。

１２は近接センサで、下金型４の第■ステーションの製
品積層鉄心５が押出される金型の出口に取付けられ、積
層鉄心の端面を検出している。

そのアナログ出力はＡ−Ｄ変換器１４を介して、ディジ
タル値に変換され、制御装置１３に入力される。

１３はマイクロコンピュータを組込んだ加減乗除計算が
できるディジタル式の制御装置である。

第６図は第５図の製品積層鉄心Ａ 、Ｂが下金型より押
出される状態の移り変りを順にイル二の各図で示したも
ので、下金型４の下部の製品積層鉄心Ａがイ図の状態か
ら上金型３が３度プレス動作を繰返すと口図の状態とな
る。

この時、製品への一番下部の通し孔のある鉄心板ａの端
面が近接センサに近づき検出される。

さらにプレス動作を繰返すとハ図の状態を経て二図のよ
うに製品Ａの上の製品Ｂのかしめ用突子１１のない、す
なわち通し孔のある鉄心板すが下金型４の下面位置にき
て、この時、製品ＡがＢと分離されて落下する。

さらにプレス動作が繰返されると、ホ図のように製品Ｂ
の端面が再び近接センサ１２で検出される。

口図、ホ図の時近接センサ１２は、下金型４の下面位置
から製品の下部の端面までの距離ｌＡ（製品Ａの時）、
ｌＢ（製品Ｂの時）に対応したアナログ電気信号をＥＡ
、ＥＢ出力し、以下プレスが続くと、順に下金型の出
口の面位置から製品の下部の端面までの距離ｌに対応し
たアナログ信号Ｅを得る。

近接センサ１２の特性であるＥとｌとの関係は第７図の
ようになっており、近接センサの出力が図においてＥ１
≦Ｅ≦Ｅ２の範囲にある時の１１から１２までの範囲が
近接センサの検出範囲で、（１２−４１）の長さは鉄心
板約１枚の厚みに相当する。

第５図のようにセンサ１２の出力はＡ−Ｄ変換器１４を
介して制御装置に入力されているので、センサ１２を金
型に取付ける前に、第７図の関係を測定し、制御装置１
３に登録しておくことにより、センサ１２の出力Ｅをプ
レスが動作するたびに制御装置１３で監視し、Ｅ１≦Ｅ
≦Ｅ２となった時が、第６図のロス、ホ図の状態である
から、製品の下端面と金型の出口との近接距離ｌを知る
ことができるＱ さて、この近接センサ１２の出力から求めた近接距離ｌ
と、板厚センサ７のデータより板厚センサの誤差分を計
算するのであるが、その方法を説明する前に、板厚セン
サの誤差について第８図で説明する。

板厚センサの特性は、第８図の直線■のように、その出
力Ｘと正しい鉄心板の板厚ｔとの間に一般に ｔ＝ｋＸ＋Ｚ１ ・・・・・・・・・・
・・（１）の関係式が成立する。

従ってに、Ｚｌを定数とすればこの式より正しい板厚ｔ
を求めることができる。

ところが、接触式の板厚センサを使用するとセンサの接
触部分が摩耗するため、長い時間使用していると摩耗分
だけ、同じ板厚の鉄心板に対しての板厚センサの出力が
減少するので、第８図直線Ｊのようになり、関係式は、 ｔ−ｋＸＸｌ２ ・・・・・・・・・・
・・（２）となる。

即ち直線の傾きの定数に即ち感度は変らないが、零点の
移動分が変化する。

即ち板厚セン米すの出力Ｘと正しい板厚ｔとの関係は、
（３）式で表わされ、このＺは時間の変数となり、従来
方式ではこれが大きな誤差となる。

ｔ＝ｋＸ＋Ｚ ・・・・・・・・・・
・・（３）感度にはあらかじめ板厚センサ単体で求める
ことができ変化しない。

なお、先に述べたセンサの摩耗の他に、センサの周囲温
度の変化等より生ずる零点ドリフト分も同じ時間の変数
なのでＺに含んで考えてさしつかえない。

一方、Ｚの変化要因は、摩耗や温度ドリフトによるもの
と考えられるのでたとえば数分間のような短かい時間に
限って考えるとその間は一定と考えてよい。

第９図は、第５図の中の要部を抜き出したもので、第６
図口のように近接センサ１２で製品Ａの端面が検出され
た時点である。

図において第■ステーションの下金型の長さをＬｍｍ、
金型の出口から製品Ａの下端面までの距離をｉｌｍｙｎ
とし、金型の中には製品Ａと現在積層中の半製品Ｂが入
っており、それぞれの枚数をＮ枚、ｎ枚とする。

制御装置１３は板厚センサ７のデータをマイクロスイッ
チ６のタイミングで順次記憶している。

さて、金型内の鉄心板の正しい板厚とこれに対応した板
厚センサのデータを金型の下部より順にそれぞれｔｌ、
ｔ２・・・・・・ｔＮ＋□およびＸｌ、Ｘ２・・・・・
・ｘＮ十。

とすれば、Ｌ十ｌ二１＋１ ＋・・・・・・＋ｔＮ＋。

・・・・・・（４）２ よって（３）式を代入して、 となる。

前述のごとく、プレスが高速で積層していくので、たと
えば金型の中の一番下の鉄心板がプレスされてから一番
上の鉄心板がプレスされるまでの時間差が数分間とすれ
ば、この間のＺｍの値はほとんど変化しないと考えよく
、したがって（５）式は２：２１鴇Ｚ２″、・・・・・
・とおいて、となり、この式を変形するとＺが求まる。

上式の右辺第１項は、金型内に積層された鉄心板の全積
厚をその枚数で割算したものであるから、鉄心板の正確
な平均板厚を示している。

また第２項は、金型内に積層されている全鉄心板の板厚
センサより得られた板厚寸法データをすべて加算し、そ
の枚数で割算したものであるから板厚寸法データの平均
値を示している。

Ｚは、これら２つの平均値の差をとっているので板厚セ
ンサからの板厚寸法データｋＸ謔こ対して正確な補正値
となり得る。

したがって、補正値Ｚの値を正確に算出することにより
、制御装置１３においては記憶している現在積層中の半
製品Ｂの個々の鉄心板の板厚データＸＮ＋ｔ〜ＸＮ＋ｎ
を式（３）に代入し個々の正しい板厚を計算により求め
ることができるので、これらｎ個分の値を加算すること
により、半製品Ｂの正しい積厚が計算できる。

前述のごとくＺの値は半製品Ｂが製品になるまでのあと
わずかな時間内は変化しないと考えてよいので、今後の
センサのデータもこのＺを用いて正しい板厚を計算でき
る。

これらの板厚を上金型３が１度上昇下降してプレスする
ことに、先の半製品Ｂの計算で求めた正しい積厚に順次
加算してゆき、その結果が目標値以上となる時、ポンチ
駆動用ソレノイド９を制御することにより、正確な積厚
の製品Ｂとすることができる。

続いて近接センサ１２にこの製品Ｂの先端が検出される
時、再び補正値Ｚを計算し、Ｚを使って次の製品の板厚
データを補正する。

このようにして、板厚センサ７のある時間における補正
値Ｚを順次正確に計算することにより、高精度の積厚制
御を行なうことができる。

そのためには、（７）式のり、ｌ、Ｎ、ｎ、に、Ｘ１〜
ＸＮ十。

の正確な数値を制御装置１３が知って、第９図のように
、近接センサ１２により製品積層鉄心の下端面が検出さ
れる時点ごとに式（７）により正確に補正値Ｚを求める
必要がある。

式（７）におけるＬの値は、下金型４の長さを実測し、
あらかじめ制御装置１３に記憶しておける定数である。

また前述のように第７図から近接センサの出力Ｅを制御
装置１３に入力することによりｌの値を求めることも可
能である。

またｋの値は、板厚センサ７の第８図における直線Ｉ、
Ｊの傾きであるから、あらかじめ測定して、制御装置１
３に記憶させておける定数である。

Ｘｍは、板厚センサ７ですでに測定された板厚データで
、従来例で同様、第９図におけるポンチ駆動ソレノイド
９のある金型の第■ステーションと板厚センサ７の据付
場所までの距離ｄを鉄心板のプレスの送りピッチＰで除
した数だけ前の板厚データが第■ステーションにおける
板厚データとなる。

そして、このデータよりさらにひとつ前の板厚データが
今、積層される板厚データＸＮ＋ｎとなる。

こうして順に逆のぼってゆくとともに、何回前にソレノ
イドを動作させたかを計数記憶していると、半製品Ｂの
先端の通し孔のある鉄心板すの板厚データＸＮ＋１や製
品Ａの先端の通し孔のある鉄心板ａの板厚データＸ１も
知ることができる。

このようにして制御装置１３はＸｌ。Ｘ２・・・・・・
ＸＮ’＋ｎのすべての値を自己の記憶したデータと、金
型内のすべての鉄心板の板厚データとを対応させること
が可能である。

一方、ｎの値は、現在積層中の鉄心板の積枚数であるか
ら、制御装置１３でポンチ駆動ソレノイドを駆動して鉄
心板すを形成した時点からマイクロスイッチ６のタイミ
ングのたびに計数して記憶されており、同様にＮはひと
つ前の製品の積層枚数であるので、２回前のポンチ駆動
ソレノイド９を動作させ鉄心板ａを形成した時点から次
のソレノイド動作時までのマイクロスイッチ６の信号の
計数値を記憶しておくことにより知ることができる。

よって、これらの各数値を使用して、式（７）から板厚
センサの補正値Ｚを算出することができ、本発明のよう
に、制御装置１３をマイクロコンピュータを内蔵した構
成にすれば、前述のデータの記憶、計算等の処理が簡単
な構成の安価に行なうことが可能である。

ここで、近接センサ１２の測定精度について考えてみる
。

従来装置においては、製品積厚５０ｍｍ±０．５ ｍｍ
のものを得るためには、前述の計算により板厚の測定誤
差０．００２５ｍｍ以下が必要である。

今、金型の長さＬと近接センサの検出位置ｌとの和が７
５ｍｍ、即ちＬ＋１３ ＝ ７５ｍｍとするとＬ＋７内
の積層枚数は鉄心板の板厚が約０．５ ｍｍとして、７
５ｍｍ÷０．５＝１５０枚となる。

したがって、近接センサには０．００２５Ｘ１５０＝０
．３７５ｍｍの精度があれば良いことになり、余裕をみ
ても精度は±０．２關もあれば十分である。

したがって、市販の渦電流型の磁気センサや、製品積層
鉄心により光がさえぎられるように配置した光電センサ
を利用して、前記精度を得ることは容易である。

ただし、金型長さＬもまた０、 ２ ｍｍ以上の精度で
実測されなければならないが、ノギス、マイクロメータ
を使用して、この精度は十分可能である。

一方、板厚センサ７の精度について考えると、前述のよ
うに、第８図の直線の傾きが一定であることつまり温度
により感度が変化しないことが条件である。

鉄心板の標準板厚を０．５ｙ＋ｍとした時測定範囲は０
．４ ｍｍ〜０．６ ｍｖｔでよく、市販の接触式セン
サではもちろん、容量式の非接触板厚センサ等でも感度
を一定に保つことは可能であり、この感度はあらかじめ
較正用の治具等を使用して正確に測定しておくことがで
きる。

ところで、製造装置を動かす一番最初の時点においては
、金型の中には鉄心板が存在せず、前述のように板厚セ
ンサの補正値Ｚを計算することができないので、制御装
置１３においては、金型内に鉄心板が全部つまって、近
接センサ１２により最初の製品積層鉄心の先端が検出さ
れるまでは、従来例と同様、板厚センサ７よりの板厚デ
ータをそのまま正しい板厚即ち、補正値Ｚ−０として積
厚制御を行なうようにしている。

これまでの説明では、金型の中の製品の数は、製品が１
個と半製品が１個として説明してきたが同様の原理にて
、製品の数が２個以上の場合や半製品のみの場合も同様
にして、板厚センサの補正値Ｚを計算し、積厚制御を行
なうことができる。

たとえば、第１０図のように製品の数が３個と、半製品
が１個含まれる場合は、次式で補正値Ｚを求める。

ただし、Ｎ１．Ｎ２．Ｎ３は、金型内で製造された順の
製品の積枚数でｎは半製品の積枚数である。

第１１図のように、半製品のみの場合のＺは、となる。

以上のように、本発明によれば、市販の精度が０．２關
程度の近接センサを用いて、従来方式では維持し得なか
った板厚センサの精度０．００２５ｍ７１Ｌが計算によ
り可能となる。

そして、近接センサはその精度が低いので、保守が非常
に容易であり、また安価である。

板厚センサに接触式センサを使用しても、その摩耗分が
精度に関係ないので、安価に得られ、保守も容易である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の積層鉄心製造装置の縦断面を示す概略図
、第２図はその鉄心板の成形される状態を示す平面図、
第３図は鉄心板のかしめ用突子の形成図、第４図は鉄心
板の通し孔の形成図、第５図は本発明一実施例の積層鉄
心製造装置の縦断面の概略図、第６図は実施例における
金型の中の製品積層鉄心と近接センサとの関係図、第７
図は近接センサの特性図、第８図は板厚センサの特性図
、第９図は実施例の原理を示す詳細図、第１０図および
第１１図は他実施例の原理を示す詳細書である。 ６・・・・・・タイミング検出用マイクロスイッチ、７
・・・・・・板厚センサ、９・・・・・・ポンチ駆動用
ソレノイド、１２・・・・・・近接センサ、１３・・・
・・・ディジタル制御装置、１４・・・・・・Ａ−Ｄ変
換器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鉄心板の一部にかしめ用の突子を設け、この突子部
   相互の嵌合かしめ作用を利用して積層し、この突子部の
   間欠打抜き制御により製品積層鉄心の厚みを決定する積
   層鉄心製造装置において、積層かしめされる前の鉄心板
   の板厚寸法を測定する板厚センサと、製造途中の製品鉄
   心の先端面の位置を検知する近接センサを同製品の金型
   に固定して設けた積層厚さ寸法の計測手段と、前記製造
   装置が１枚積層するごとにタイミング信号を発生する手
   段と、製品鉄心の積厚寸法の目標値をあらかじめ設定す
   る手段と、前記突子部の形成を行なうか否かのどちらか
   の動作を電気的に選択制御できる間欠打抜き機構と、こ
   の間欠打抜き機構を動作制御する制御装置とを有し、こ
   の制御装置は前記タイミング信号を計数した値を積層枚
   数とし、その間の板厚センサの板厚寸法データの平均値
   を求め、一方前記近接センサが製品端面を検出する時得
   られた計測値を積層厚さ寸法とし、この積層厚さ寸法を
   前記積層枚数で割算して、鉄心板１枚の平均板厚値を算
   出し、更にこの平均板厚値より前記板厚寸法データの平
   均値を引算した値を補正値としこの補正値に前記の板厚
   寸法データを加算した値を補正後板厚寸法として、この
   補正後板厚寸法を前記タイミング信号ごとに加算累計し
   、この累計値が前記目標値を越えた時に前記間欠打抜き
   機構の動作制御を行なうよう構成したことを特徴とする
   積層鉄心製造装置。