(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層鉄心を構成する鉄心薄板を連続的に製造する鉄心薄板製造装置であって、
外形打抜パンチと外形打抜ダイとにより、間欠移送された帯状薄鋼板から鉄心薄板を下方に順次打ち抜く鉄心薄板打抜手段と、
前記鉄心薄板打抜手段の下方に設けられ、前記外形打抜ダイの軸心を回転軸として所定角度ずつ間欠回転しながら、打ち抜かれた鉄心薄板を下方に順次移送する鉄心薄板移送筒と、
前記鉄心薄板移送筒の下端から順次排出された鉄心薄板を整列させるガイドレールと
を備え、
前記鉄心薄板には、当該鉄心薄板の外周に開口部を有する複数のスロットが形成され、
前記鉄心薄板移送筒には、前記鉄心薄板を案内する鉄心薄板移送孔が形成され、
前記鉄心薄板移送孔は、上端側が前記外形打抜ダイの下端中心に開口する一方、下端側は前記スロットの１つを前記鉄心薄板移送筒の軸心に位置させる部位に開口し、
前記ガイドレールでの整列は、前記鉄心薄板が前記スロットに嵌入したガイドレールを中心として自重で回転することによってなされることを特徴とする積層鉄芯の製造装置。
【請求項２】
前記鉄心薄板移送筒には、前記鉄心薄板移送孔内での鉄心薄板の回転を規制すべく、前記スロットの開口部に嵌入する位置決めリブが設けられたことを特徴とする、請求項１に記載された積層鉄芯の製造装置。
【請求項３】
前記鉄心薄板移送筒には、前記鉄心薄板移送孔の下方に前記鉄心薄板を所定の保持力で保持するキーパリングが設けられたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載された積層鉄芯の製造装置。
【請求項４】
前記ガイドレールは、上下方向に延設されるとともに上端が前記鉄心薄板移送筒の軸心に位置する縦軸部と、当該縦軸部に連続するとともに横方向に延設された横軸部とを有することを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載された積層鉄芯の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層鉄心用の鉄心薄板を製造する鉄心薄板製造装置に係り、詳しくは、簡易な構成を採りながら、回転位相が変化した状態で鉄心薄板を整列させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機用の積層鉄心は、電磁鋼板のフープ材（薄帯板）を素材とし、順送り金型装置により製造されることが多い。順送り金型装置では、間欠移送されるフープ材に対してパイロット穴やスロット部、内径ティース等の打ち抜き加工を順次行うことで鉄心薄板を連続的にかたちづくり、外形打ち抜き後の鉄心薄板をスクイズリング内で密着／積層させながら、かしめ等によって所定の枚数ずつ鉄心薄板を固着／一体化させることで積層鉄心を得ている。
【０００３】
一般に、鉄心薄板の素材であるフープ材は、圧延加工によって製造されるため、圧延ロールの平行度や外径の不均一等に起因して、圧延送り方向と直交する方向（すなわち、幅方向）に微少な板厚偏差を有している。そのため、外形打ち抜き後の鉄心薄板をそのまま積層した場合、完成した積層鉄心の両端面が平行にならず、その積層鉄心が組み込まれた回転電機の性能を低下させる虞がある。そこで、積層工程のダイを回転可能な構造としておき、所定枚数（一枚、あるいは複数枚）の鉄心薄板が打ち抜かれた時点でダイを所定角度（例えば、４５°）回転させ、鉄心薄板の回転位相を所定量ずつ変化させながら積層（いわゆる、回転積層）することで板厚偏差を相殺する技術が提案されている（特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２６８５４５号公報
【特許文献２】特開平５−４２３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１，２に記載された回転積層方法を採用しても、以下に述べる不具合が生じることがあった。すなわち、鉄心薄板の径が小さくかつ磁極の数が多い場合、スペース上の問題からかしめ部（かしめ突起やかしめ凹部）を磁極数分設けることができず、ダイの回転角度（すなわち、重なり合う鉄心薄板の回転位相）が大きくなってしまい、板厚偏差による回転電機の性能低下を効果的に抑制できなかった。例えば、９つの磁極を有する小径の鉄心薄板を回転積層して積層鉄心を製造する場合、４０°の角度間隔で９つのかしめ部を設けることができない場合、１２０°（３６０°を９の素数である３で除した角度）の角度間隔で３つのかしめ部を設けて回転積層を行うことになる。しかしながら、回転積層の回転位相として１２０°は大きすぎ、４０°の回転位相で回転積層を行った場合に較べて回転電機の性能が低下することが避けられなかった。
【０００６】
本発明者等は、このような問題を解決すべく、ダイを４０°の角度間隔で回転させながらフープ材から鉄心薄板を順次打ち抜き、打ち抜かれた鉄心薄板を金型の外部で４０°ずつ回転位相を異ならせた状態で整列させることも検討した。しかしながら、この方法では、スクイズリング内での固着／一体化が行われないことから、金型（ダイ）から１枚ずつ落下した鉄心薄板を手作業で整列させる必要が生じてしまい、生産効率が甚だ低くなって量産用を想定した順送り金型装置には適用できなかった。
【０００７】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、簡易な構成を採りながら、回転位相が変化した状態で鉄心薄板を整列させることができる鉄心薄板製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面では、積層鉄心を構成する鉄心薄板を連続的に製造する鉄心薄板製造装置であって、外形打抜パンチと外形打抜ダイとにより、間欠移送された帯状薄鋼板から鉄心薄板を下方に順次打ち抜く鉄心薄板打抜手段と、前記鉄心薄板打抜手段の下方に設けられ、前記外形打抜ダイの軸心を回転軸として所定角度ずつ間欠回転しながら、打ち抜かれた鉄心薄板を下方に順次移送する鉄心薄板移送筒と、前記鉄心薄板移送筒の下端から順次排出された鉄心薄板を整列させるガイドレールとを備え、前記鉄心薄板には、当該鉄心薄板の外周に開口部を有する複数のスロットが形成され、前記鉄心薄板移送筒には、前記鉄心薄板を案内する鉄心薄板移送孔が形成され、前記鉄心薄板移送孔は、上端側が前記外形打抜ダイの下端中心に開口する一方、下端側は前記スロットの１つを前記鉄心薄板移送筒の軸心に位置させる部位に開口し、前記ガイドレールでの整列は、前記鉄心薄板が前記スロットに嵌入したガイドレールを中心として自重で回転することによってなされる。
【０００９】
また、本発明の第２の側面では、前記鉄心薄板移送筒には、前記鉄心薄板移送孔内での鉄心薄板の回転を規制すべく、前記スロットの開口部に嵌入する位置決めリブが設けられる。
【００１０】
また、本発明の第３の側面では、前記鉄心薄板移送筒には、前記鉄心薄板移送孔の下方に前記鉄心薄板を所定の保持力で保持するキーパリングが設けられる。
【００１１】
また、本発明の第４の側面では、前記ガイドレールは、上下方向に延設されるとともに上端が前記鉄心薄板移送筒の軸心に位置する縦軸部と、当該縦軸部に連続するとともに横方向に延設された横軸部とを有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の側面によれば、鉄心薄板打抜手段によって打ち抜かれた鉄心薄板は、スロットが係合したガイドレールを中心に旋回することで整列する。また、本発明の第２の側面によれば、鉄心薄板移送孔内での鉄心薄板の不用意な回転が抑制される。また、本発明の第３の側面によれば、鉄心薄板移送孔からの鉄心薄板の不用意な落下等が防止される。また、本発明の第４の側面によれば、鉄心薄板移送孔側から落下してガイドレールの縦軸部に係合した鉄心薄板は、横軸部において吊り下げられることで旋回しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る鉄心薄板製造装置の全体構成を示す側面図である。
【図２】実施形態に係る順送り金型のレイアウト図である。
【図３】図１中のIII部拡大図である。
【図４】実施形態に係る鉄心薄板移送筒の回転を示す図である。
【図５】実施形態に係る鉄心薄板製造装置の作動を示す図である。
【図６】実施形態に係るキーパリング直下での鉄心薄板の状態を示す図である。
【図７】実施形態に係るガイドレールによる鉄心薄板の整列作用を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明を適用した鉄心薄板製造装置の一実施形態を詳細に説明する。
≪実施形態の構成≫
＜全体構成＞
図１に示すように、鉄心薄板製造装置１は、電磁鋼板のフープ材２に対してプレス加工を順次施す順送り金型装置３と、順送り金型装置３によって打ち抜かれた鉄心薄板４（図２参照）を図示しない積層鉄心製造装置に移送するガイドレール５とを備えている。順送り金型装置３は、複数のパンチがその下面に装着された上型１１と、上型１１のパンチにそれぞれ対応するダイを保持した下型１２と、打ち抜き加工後のフープ材２をパンチから分離させるストリッパプレート１３とを有している。
【００１５】
図２に示すように、順送り金型装置３は、パイロット打抜工程（１）、スロット打抜工程（２）、アイドル工程（３）、軸孔打抜工程（４）、アイドル工程（５）、外形打抜工程（６）の６工程をもって作動し、間欠移送されたフープ材２に対し、パイロット打抜工程（１）でパイロット孔２１を打ち抜き、スロット打抜工程（２）でスロット２２を打ち抜き、軸孔打抜工程（４）で軸孔２３を打ち抜き、外形打抜工程（６）で鉄心薄板４を打ち抜く。スロット２２は、鉄心薄板４に４０°の角度間隔で９つ形成された円形のものであり、鉄心薄板４の外周にそれぞれ開口２５を有している。
【００１６】
図１に示すように、外形打抜工程（６）には、外形打抜パンチ３１および外形打抜ダイ３２の他、外形打抜ダイ３２を上端に保持する鉄心薄板移送筒３４、ステップモータ３５や動力伝達機構３６（例えば、ウォーム減速機構）から構成された回転駆動装置３７等が設置されている。なお、ステップモータ３５やその制御装置を省くべく、順送り金型装置３（上型１１）の作動力を回転力として取り出し、インデックス装置やタイミングベルト等を介して鉄心薄板移送筒３４を間欠回転させる方法を採ってもよい。
【００１７】
＜鉄心薄板移送筒＞
図３に示すように、鉄心薄板移送筒３４は、上下の軸受３８，３９を介して下型１２に回転自在に保持されており、回転駆動装置３７によって４０°の角度間隔で間欠的に回転駆動される。鉄心薄板移送筒３４には鉄心薄板移送孔４１が穿設され、鉄心薄板移送孔４１の下端にはキーパリング押え板４２を介してキーパリング４３が締結されている。
【００１８】
鉄心薄板移送孔４１は鉄心薄板移送筒３４の軸心Ｌに対して傾斜しており、上端側が外形打抜ダイ３２の下端中心に開口する一方、下端側は鉄心薄板４のスロット２２の１つ（以下、特定スロット２２ａと記す）を鉄心薄板移送筒３４の軸心Ｌに位置させる部位に開口している。鉄心薄板移送孔４１の内径は鉄心薄板４の外径より有意に大きく設定され、鉄心薄板移送孔４１内を鉄心薄板４が滑り落ちるようになっている。また、鉄心薄板移送筒３４には、鉄心薄板移送孔４１内に突出して特定スロット２２ａの開口２５ａに嵌入する位置決めリブ４４が設けられている。
【００１９】
キーパリング４３は、下方に向けて縮径するテーパ部４３ａと、テーパ部４３ａに連続するストレート部４３ｂとを有しており、テーパ部４３ａの上端から嵌入した鉄心薄板４をストレート部４３ｂで所定の緊縛力をもって保持する。
【００２０】
＜ガイドレール＞
ガイドレール５は、鋼棒を素材としており、図１に示すように、上下方向に延設されるとともに上端が鉄心薄板移送筒３４の軸心Ｌに位置する縦軸部５１と、円弧部５２を介して縦軸部５１に連続するとともに横方向に延設された横軸部５３とを備えている。図３に示すように、縦軸部５１は、キーパリング４３の下端から鉄心薄板移送孔４１内に所定量突出するとともに、上端側に先細りのテーパ部５１ａを有している。ガイドレール５の外径は、鉄心薄板４のスロット２２の内径よりも小さく、スロット２２の開口２５よりも大きく設定されている。なお、図１に示すように、横軸部５３は、その厚みがスロット２２の開口２５よりも小さい板状のブラケット５５を介し、下型１２と一体の金型ベース５６に吊り下げられている。
【００２１】
≪実施形態の作用≫
鉄心薄板製造装置１が起動すると、順送り金型装置３内では、間欠移送されるフープ材２に前述した打抜き加工が順次施された後、外形打抜パンチ３１と外形打抜ダイ３２とによって鉄心薄板移送孔４１内に鉄心薄板４が打ち抜かれる。そして、図４（ａ）〜図４（ｉ）に示すように、１回の外形打抜工程と次の外形打抜工程との間で鉄心薄板移送筒３４が４０°ずつ時計回りに回転することにより、鉄心薄板移送孔４１内で重なり合う鉄心薄板４の回転位相が４０°ずつ変化する。鉄心薄板４は、特定スロット２２ａの開口２５ａに位置決めリブ４４が嵌入するため、鉄心薄板移送孔４１内で回転方向にずれることがない。
【００２２】
図５に示すように、鉄心薄板移送孔４１内を下降した鉄心薄板４は、キーパリング４３によって一時的に水平に保持された後、上面に接する鉄心薄板４に押し出されて落下する。落下した鉄心薄板４は、鉄心薄板移送筒３４の軸心Ｌにガイドレール５の縦軸部５１が位置するため、縦軸部５１に特定スロット２２ａが外嵌するかたちでガイドレール５に係合することになる。鉄心薄板移送筒３４が上述したように４０°ずつ回転するため、キーパリング４３の直下においては、図６に示すように、特定スロット２２ａ（すなわち、縦軸部５１）を中心として各鉄心薄板４の回転位相が４０°ずつずれるかたちとなる。
【００２３】
ガイドレール５に係合した鉄心薄板４は、キーパリング４３から順次落下する鉄心薄板４に押されることにより、縦軸部５１から円弧部５２を経て横軸部５３に移動する。鉄心薄板４は、図７に示すように、円弧部５２や横軸部５３において、横軸部５３を旋回中心として自重によって旋回し、特定スロット２２ａが上方となるかたちで整列する。整列した鉄心薄板４は、回転位相の４０°ずつのずれが保たれているため、横軸部５３に吊り下げられた状態で図示しない積層工程に移送される。横軸部５３においては、ブラケット５５の板幅がスロット２２の開口２５よりも小さく設定されているため、鉄心薄板４の移送がブラケット５５によって阻害されることはない。なお、本実施形態では、ブラケット５５として板状のものを採用したが、スロット２２の開口２５よりも径の小さなロッド状のものを採用してもよい。
【００２４】
本実施形態では、上述した構成を採ったことにより、比較的小さな角度をもって回転位相が変化した鉄心薄板４を連続的に打ち抜いた上で、整列した状態で次工程に移送できるようになり、積層鉄心の生産効率の大幅な向上を実現できる。
【００２５】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態の鉄心薄板製造装置は、４０°の角度間隔で９つのスロットを有する鉄心薄板を製造するものであるが、スロットの角度間隔や個数はこれに限るものではない。また、上記実施形態ではスロットの角度間隔と鉄心薄板移送筒の回転角度とを一致させるようにしたが、鉄心薄板移送筒の回転角度をスロットの角度間隔の倍数としてもよい。また、上記実施形態では鉄心薄板移送孔内に１本のガイドリブを設けるようにしたが、複数のガイドリブを設けるようにしてもよいし、鉄心薄板移送孔内で鉄心薄板の回転が起こり難い場合等にはガイドリブを省くようにしてもよい。また、上記実施形態では鉄心薄板移送孔の下端に鉄心薄板を保持するキーパリングを設置したが、複数のガイドリブの下端に鉄心薄板を一時的に係止する係止突起を形成すること等により、キーパリングを省くようにしてもよい。また、上記実施形態ではガイドレールが縦軸部と横軸部とを有するものとしたが、縦軸部や横軸部は必須ではなく、例えば、図５中に仮想線で示すように、ガイドレール５Ａが斜軸部５３Ａを備えるようにしてもよいし、ガイドレール全体が半円弧状等を呈するものであってもよい。その他、順送り金型装置の具体的構造やガイドレールの具体的形状等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１      鉄心薄板製造装置
２      フープ材
３      順送り金型装置
４      鉄心薄板
５      ガイドレール
１１    上型
１２    下型
２２ａ  特定スロット
２５ａ  開口
３１    外形打抜パンチ
３２    外形打抜ダイ
３４    鉄心薄板移送筒
３７    回転駆動装置
４１    鉄心薄板移送孔
４３    キーパリング
４４    位置決めリブ
５１    縦軸部
５３    横軸部
Ｌ      軸心
【図１】
0005508981.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0005508981.tif 000006
【図６】
0005508981.tif 000007
【図７】
0005508981.tif 000008