(57)【要約】      （修正有）【課題】高品位の機械製品を簡易かつ比較的低コストで製造することが可能な加工装置及び方法を提供する。【解決手段】ワークを加工するためのパンチ１１０とダイ１５０とを有する加工装置１００であって、ダイは、固定ダイ１５２と、固定ダイに回転自在に保持されて、ワークを回転可能な回転ダイ１５４とを含み、加工装置は、回転ダイの位置決めをするための位置決め機構であって、回転ダイを位置決めする第１の位置決め部と、回転ダイを第１の位置決め部よりも高い精度で位置決めする第２の位置決め部とを有することを特徴とする加工装置及び方法を提供する。【選択図】          図１
2004174595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを加工するためのパンチとダイとを有する加工装置であって、
前記ダイは、固定ダイと、当該固定ダイに回転自在に保持されて、ワークを回転可能な回転ダイとを含み、
前記加工装置は、前記回転ダイの位置決めをするための位置決め機構であって、
前記回転ダイを位置決めする第１の位置決め部と、
前記回転ダイを前記第１の位置決め部よりも高い精度で位置決めする第２の位置決め部とを有することを特徴とする加工装置。
【請求項２】
前記第１の位置決め部はモータを含み、
前記第２の位置決め部は、前記回転ダイに係合可能な係合部材を含むことを特徴とする請求項１記載の加工装置。
【請求項３】
ワークを加工するためのパンチとダイとを有する加工装置であって、
前記ダイは、固定ダイと、当該固定ダイに回転自在に保持されて、ワークを回転可能な回転ダイとを含み、
前記加工装置は、前記回転ダイの位置決めをするための位置決め機構であって、
前記回転ダイを位置決めする第１の位置決め部と、
前記回転ダイを前記第１の位置決め部よりも高い精度で位置決めする第２の位置決め部と、
前記第２の位置決め部よりも高い精度で位置決めする第３の位置決め部とを有することを特徴とする加工装置。
【請求項４】
前記第１の位置決め部はモータを含み、
前記第２及び第３の位置決め部は、それぞれ前記回転ダイに係合可能で形状の異なる係合部材を含むことを特徴とする請求項３記載の加工装置。
【請求項５】
パンチと、固定ダイと、当該固定ダイに回転自在に保持されて、ワークを回転可能な回転ダイとを含むダイとを利用して前記ワークを加工する方法であって、
前記ワークを回転ダイ上で回転するステップと、
前記回転ダイを位置決めするステップと、
前記位置決めステップ後に、前記位置決めステップよりも高い精度で前記回転ダイを位置決めするステップと、
前記パンチを利用して前記ワークに所定の加工を施すステップとを有することを特徴とする加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、加工装置及び方法に係り、特に、回転可能な金型の位置決め構造に関する。本発明は、例えば、モータコアの製造に用いられる加工装置及び方法に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
近年、機械製品が益々高性能化するのに伴い、かかる機械製品を構成する部品の高性能化も益々要求されてきている。例えば、機械製品の一例としてのモータのロータに使用される鉄心（以下、「モータコア」という。）を作成するのに、所定の厚みを有するコアを形成するよりも薄い個片状の被加工品（以下、「ワーク」という。）を積層して接合する方がモータ特性が向上することが知られている。このため、モータコアの製造には、プレス装置を使用して帯状金属材料から個片状のワークを打ち抜いて積層する方法が従来から提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、モータコアに要求される精度が厳しくなってくるにつれてワーク積層体の高さがより均一である必要が生じてきた。例えば、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、帯状金属材料２が幅方向Ｗで厚さに勾配を有すれば、帯状金属材料２から打ち抜かれたワーク４を複数個積層することによって形成された積層体６は、図８（ｃ）に示すように、あらゆる位置において均一な高さを有しなくなる。ここで、図８（ａ）は、帯状金属材料２とワーク４との関係を示す概略平面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＧＧ断面図、図８（ｃ）は、積層体６の概略断面図である。なお、説明の便宜上、図８（ｂ）や図８（ｃ）は、厚さや高さの不均一性を誇張して示しており、実際の不均一性のオーダーは数十ミクロン程度である。このため、従来の製造方法では、モータコアに要求される精度を必ずしも満足しなくなってきた。その一方、帯状金属材料を、それがあらゆる位置で均一な厚さを有するように加工することは非常に困難である。
【０００４】
このため、本発明者は、簡易な方法でモータコアの精度を高めるために、ワーク４を回転して積層することを検討した。例えば、一枚目のワーク４に対して二枚目のワーク４を所定角度だけ回転して積層し、三枚目のワーク４を二枚目のワーク４に対して前記所定角度だけ回転して積層するなどである。これにより、図８（ａ）に示す幅方向Ｗ又は回転方向の厚さのばらつきを吸収することができる。
【０００５】
かかる回転を手動で行うことも考えられる。しかし、積層体６中では各ワーク４は相互に高精度に位置決めされなければならず手動では高精度な位置決めが困難であると共に手動による回転はスループットの低下を招く。このため、ワークの回転は自動化することが好ましい。
【０００６】
ワーク回転を自動化するために、ワークを打ち抜くプレス装置及び金型に回転機構を設けることも考えられる。しかし、このような回転機構は比較的大型である。特に、（例えば、径が３００ｍｍである）大型のワークを（例えば、１２０度の）大きな回転角度で回転して高速で加工しようとすれば、回転機構はかなり大型になり、従来のプレス装置及び金型には、打ち抜かれたワークを回転させる機構を設けるスペースがない。あるいは、プレス装置及び金型に回転機構を組み込めば製造システムと設置スペースの大型化、それに伴う製造コストの増加を招くため好ましくない。
【０００７】
そこで、本発明は、このような従来の課題を解決し、高品位の機械製品を簡易かつ比較的低コストで製造することが可能な加工装置及び方法を提供することを例示的な目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての加工装置は、ワークを加工するためのパンチとダイとを有する加工装置であって、前記ダイは、固定ダイと、当該固定ダイに回転自在に保持されて、ワークを回転可能な回転ダイとを含み、前記加工装置は、前記回転ダイの位置決めをするための位置決め機構であって、前記回転ダイを位置決めする第１の位置決め部と、前記回転ダイを前記第１の位置決め部よりも高い精度で位置決めする第２の位置決め部とを有することを特徴とする。かかる加工装置によれば、回転ダイがワークの回転方向の厚さのばらつきを吸収し、位置決め機構は、２つの位置決め部を使用して回転ダイを高精度に位置決めする。この結果、かかる加工装置はパンチを利用してワークに高精度の加工を施すことができる。なお、加工装置は、プレス装置として把握されてもよいし、その一部（例えば、金型）として把握されてもよい。第１の位置決め部はモータを含み、第２の位置決め部は、前記回転ダイに係合可能な係合部材を含んでもよいし、タイミングと形状の異なる２種類の係合部材であってもよい。前記加工装置は、例えば、前記ワークを回転及び積層し、積層された複数の前記ワークをかしめ接合してもよい。
【０００９】
本発明の別の側面としての加工装置は、ワークを加工するためのパンチとダイとを有する加工装置であって、前記ダイは、固定ダイと、当該固定ダイに回転自在に保持されて、ワークを回転可能な回転ダイとを含み、前記加工装置は、前記回転ダイの位置決めをするための位置決め機構であって、前記回転ダイを位置決めする第１の位置決め部と、前記回転ダイを前記第１の位置決め部よりも高い精度で位置決めする第２の位置決め部と、前記第２の位置決め部よりも高い精度で位置決めする第３の位置決め部とを有することを特徴とする。かかる加工装置は、３つの位置決め部を有してより高精度に回転ダイを位置決めすることができる。前記第１の位置決め部は、例えば、モータであり、前記第２及び第３の位置決め部は、例えば、前記回転ダイに係合可能で形状の異なる係合部材を含んでもよい。
【００１０】
本発明の別の側面としての加工方法は、パンチと、固定ダイと、当該固定ダイに回転自在に保持されて、ワークを回転可能な回転ダイとを含むダイとを利用して前記ワークを加工する方法であって、前記ワークを回転ダイ上で回転するステップと、前記回転ダイを位置決めするステップと、前記位置決めステップ後に、前記位置決めステップよりも高い精度で前記回転ダイを位置決めするステップと、前記パンチを利用して前記ワークに所定の加工を施すステップとを有することを特徴とする。かかる方法は、２段階の位置決めステップによって高精度に回転ダイを位置決めし、また、ワークの回転方向の厚みのバラつきを吸収し、パンチによって所定の加工を施すことができる。また、かかる加工方法は製造方法として機能し、かかる加工方法に関する請求項はその結果物もカバーする。
【００１１】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の第１の実施形態の加工装置１００及び加工方法について説明する。ここで、図１は、加工装置１００の概略断面図である。本実施形態の加工装置１００は、ワークを回転及び積層し、積層された複数のワークをかしめる機能を有する。従って、加工装置１００は、手動によってワークを回転させる必要がないので作業の効率性と信頼性を高めることができる。また、加工装置１００は、回転機能と接合（即ち、ダボかしめ）機能とによって多機能化されており、製造システム全体の小型化とそれによる経済性を高めることができる。但し、本発明が適用可能な加工装置は少なくともワークを回転させる回転機構及び回転したワークを高精度に位置決め機構を有すればよく、本発明の加工装置の加工内容を限定せず、切断などその他の加工にも適用することができる。
【００１３】
ワークＷの外形の概略を図３に示す。また、より詳細な形状を図７（ａ）に示す。各ワークＷは、加工装置１００とは別の図示しない打ち抜き加工装置によって帯状部材から打ち抜かれ、加工装置１００にセットされる。各ワークＷは外径４００φ程度と大型である。本実施形態の加工装置１００は、このように、径が３００φ以上と大型のワークＷを、例えば、１２０度と大きな回転角度で回転して精度よく位置決めして高速で加工する装置に特に好適である。
【００１４】
本実施形態のワークＷは、図７（ｂ）を参照して後述されるように、かしめ加工される位置（以下、「かしめ位置」と呼ぶ場合がある。）Ｗ１において、下方に突出した形状を有している。本実施形態では、ワークＷは、１２箇所のかしめ位置Ｗ１を有するため、その下面には１２箇所の凸部又は突起があり、その上面には１２箇所の凹部又は窪みがある。もっとも、かしめ位置Ｗ１の数は１２個に限定されない。（ダボ）かしめ処理においては、図７（ｂ）に示すように、ワークＷを複数枚積層して上側のワークＷの突起が下側のワークＷの窪みに嵌合する。後述するように、複数のかしめ位置Ｗ１を同時にパンチ１４２が押圧するため、押圧時にワークＷが傾斜しないように、かしめ位置Ｗ１は回転対称的に配置されることが好ましい。
【００１５】
加工装置１００は、図１に示すように、上型１１０と下型１５０とを有する金型と、上型１１０と下型１５０とを相対的に移動可能にする（本実施形態では、上型１１０を下型１５０に対して図１の上下方向に移動する）ガイド機構１６０とを有する。
【００１６】
上型１１０は、本実施形態では複数の積層されたワークＷにかしめ加工を施し、ガイド機構１６０によって下型１５０に対して上下移動可能に構成されている。上型１１０は、上型ダイセット１１１と、インナーポストセット１３０と、パンチプレート１４０と、ストリッパープレート１４５と、かしめ用パンチ１４２とを含む。インナーポストセット１３０は、後述するように、下型１５０を構成する回転ダイ１５４を位置決めするための位置決め機構の一部を構成する。インナーポスト１３０及び後述するアウターポストは、一般的にガイドポストと呼称される。パンチプレート１４０、パンチ１４２、ストリッパープレート１４５は、後述するように、ワークＷを積層及びかしめ加工を行うかしめ機構を構成する。
【００１７】
上型ダイセット１１１は、パンチプレート１４０など上型１１０の部材の剛性を維持して支持する機能を有する。上型ダイセット１１１は、後述するガイド機構１６０の支持部１６２と結合し、パンチプレート１４０はボルト１１５によって上型ダイセット１１１に固定されている。また、図１に示す上型ダイセット１１１には、孔１１１ａ乃至１１１ｃが形成されている。もちろん、上型ダイセット１１１には、ボルト１１５用の孔などその他の孔が設けられているが図１では省略されている。
【００１８】
孔１１１ａはパンチプレート１４０に設けられた孔１４０ａに連通し、孔１１１ａ及び１４０ａにはナット１１２ｂを介して吊りボルト１１２ａが挿入される。吊りボルト１１２ａは、後述するかしめ機構のストリッパープレート１４５にその底部で固定されている。このため、吊りボルト１１２ａは、ストリッパープレート１４５が、図１に示すパンチプレート１４０とストリッパープレート１４５との間の間隔Ｉを最大値以上に広げるように、下方に移動することを規制している。一方、ストリッパープレート１４５は、間隔Ｉを狭めるように、パンチプレート１４０に接近することは可能であり、この場合は、吊りボルト１１２ａはストリッパープレート１４５と共に上昇する。間隔Ｉは図示しないディスタンスブロックがストリッパープレート１４５とパンチプレート１４０に挟まることで規制している。
【００１９】
後述する位置決め機構のインナーポストセット１３０はボルト１１３によって同一円周上に複数個等間隔で設けられ、上型ダイセット１１１に固定している。
【００２０】
孔１１１ｃ及び１４０ｃには、後述するかしめ機構のストリッパーばね１４４と、ストリッパーばね１４４の圧力調整を行う無頭ねじ１１７が設けられている。無頭ねじ１１７により、ストリッパーばね１４４は、後述するストリッパープレート１４５を下方に押圧する。ストリッパープレート１４５はストリッパーばね１４４によって下方に付勢されているものの、上述したように、吊りボルト１１２ａによって、上型ダイセット１１１との接続を維持している。
【００２１】
本実施形態の位置決め機構は、回転ダイ１５４を位置決めする第１の位置決め部と、回転ダイ１５４を第１の位置決め部よりも高い精度で位置決めする第２の位置決め部とを有する。
【００２２】
本実施形態では、第１の位置決め部は、モータ制御部１２２と制御部１２４とを有する。
【００２３】
モータ制御部１２２は、回転ダイ１５４を回転させるモータ１２１を制御する。モータ制御部１２２は、モータ１２１と図示しない駆動用電源との間に設けられて、モータ１２１への通電を制御することによってモータ１２１の駆動を制御する。
【００２４】
制御部１２４は、加工装置１００の各部及びモータ制御部１２２を制御する。なお、制御部１２４は、モータ制御部１２２と一体であってもよい。本実施形態では、モータ１２１が１２０度間隔で回転して停止するように、制御部１２４はモータ制御部１２２を制御する。制御部１２４は、例えば、モータ１２１を回転させるためのオン信号と１２０度回転に相当する時間後にモータを停止するためのオフ信号をモータ制御部１２２に供給し、モータ制御部１２２は、そのタイミングでモータ１２１への通電をオンオフする。
【００２５】
第２の位置決め部は、インナーポストセット１３０と孔１５４ａも図２及び図３に示すように、同一円周上に１２０度間隔を基本に最低３本設けられ、各回転ピッチでポストに対し、孔の組み合わせが変わりながら嵌合する。
【００２６】
また、１２０度間隔は、所望されるワークＷの積層回転角度に準じているため、回転角度が３０度、６０度となる場合には、その角度の公倍で、かつ、３６０度以下で回転角度と数が決定される。但し、本発明は、高精度の位置決めを達成するためにインナーポストセット１３０と孔１５４ａは所定のクリアランスで対応する形状を有しなければならないが、形状、寸法、中心からの距離を制限するものではない。ここで、図２は上型１１０の概略底面図であり、図３は下型１５０の概略平面図である。
【００２７】
インナーポストセット１３０は、ストリッパープレート１４５に設けられた孔１４５ａ及び孔１５４ａに、例えば、約２μｍのクリアランスで挿入される。このため、インナーポストセット１３０は回転ダイ１５４の上に配置される。インナーポストセット１３０は、図１に示す状態では、ストリッパープレート１４５に大部分が収納されてその一部が僅かに突出しているだけであるが、ストリッパープレート１４５の下面１４６が回転ダイ１５４の上面に当接し、その後更に、上型ダイセット１１１が下降すると、ストリッパープレート１４５から孔１５４ａ内に更に突出する。モータ１２１がモータ制御部１２２によって１２０度だけ回転するように制御されても実際の回転停止位置は数十ミクロン程度の誤差を含む。本実施形態では、まず、粗くモータ１２１の回転を制御して位置決めしておき、インナーポストセット１３０によって細かく位置決めをする。この二段階の位置決めによって回転ダイ１５４を高精度に位置決めすることができる。なお、インナーポストセット１３０を回転ダイ１５４側に設けて孔１５４ａをストリッパープレート１４５側に設けてもよい。
【００２８】
かしめ機構は、ワークＷにかしめ処理を施す機能を有し、パンチプレート１４０と、かしめ用パンチ１４２と、ストリッパーばね１４４と、ストリッパープレート１４５と、図示しないディスタンスブロックとを有する。
【００２９】
パンチプレート１４０は、上述したように、上型ダイセット１１１にねじ１１５によって固定される。
【００３０】
かしめ用パンチ１４２は、ワークＷを積層し、積層された複数のワークＷに対してかしめ処理を行う。パンチ１４２は、パンチプレート１４０に固定されると共にストリッパープレート１４５に対して移動可能に構成されている。図１に示す状態では、ストリッパープレート１４５内に収納されているが、ストリッパープレート１４５の下面１４６が回転ダイ１５４の上面に当接し、その後更に、上型ダイセット１１１が下降すると、パンチ１４２はストリッパープレート１４５から突出してワークＷを押圧して積層及びかしめ加工を行う。本実施形態では、パンチ１４２は、例示的に、同一円周上に３０度の等間隔で１２個設けられている。
【００３１】
図３において、１２箇所のかしめ位置Ｗ１がワークＷとパンチ１４２との接触位置である。積層されたワークＷにおけるかしめ位置Ｗ１を図７（ｂ）に示す。後述する図７（ｃ）に示す高精度のモータコア２００を作成するためには、例えば、かしめ用パンチ１４２の先端の刃先をかしめ位置Ｗ１に誤差数ミクロン（例えば、約５μｍ）の高精度で押圧しなければならない。
【００３２】
ストリッパーばね１４４は、ストリッパープレート１４５をパンチプレート１４０から離間する方向（即ち、図１における下方向）に付勢する。ストリッパーばね１４４は、パンチプレート１４０とストリッパープレート１４５との間に設けられた圧縮ばねであってもよい。ストリッパーばね１４４は、かしめ用パンチ１４２の先端をストリッパープレート１４５の下面１４６よりも若干引き込んだ位置にセットしている。これにより、加工時には、ストリッパープレート１４５の降下・接触後、ワークを押えてからかしめ用パンチでかしめ加工を行うことができ、加工後はかしめ用パンチ１４２がワークから離れた後にストリッパープレート１４５が上昇するため、ワークＷのパンチへの喰い付きを剥がす機能も有する。
【００３３】
ストリッパープレート１４５は、パンチプレート１４０の下側にパンチプレート１４０に対して移動可能に設けられる。ストリッパープレート１４５は、かしめ加工の際に、ワークを下型ダイセット１５１の回転ダイ１５４に押圧して、積層及びかしめ結合を容易にする。図２に示すように、ストリッパープレート１４５は、略正方形形状を有し、同心円上に、１２本のかしめ用パンチ１４２と３本のインナーポストセット１３０を突出可能に収納及び保護している。
【００３４】
かしめ用パンチ１４２のワークＷへの押込み量は、ストリッパープレート１４５とパンチプレート１４０との間に設置した図示しないディスタンスブロックによって最小隙間が強制される。即ち、図１において間隔Ｉと共に一定量に保たれる。
【００３５】
下型１５０は、加工前にはワークＷを支持すると共に回転し、加工によって投下及び積層されるワークＷを収納する図３に示す収納部１５８を回転ダイ１５４の中央部に形成するが、図１はかかる収納部１５８を省略している。下型１５０は、上型１１０に対しては固定され、下型ダイセット１５１と、ベアリング１５５などの後述する回転機構から構成される。下型ダイセット１５１は、上型ダイセット１１１と対であり、両者を併せてダイセットと呼ぶ。
【００３６】
下型ダイセット１５１は、固定ダイ１５２と、回転ダイ１５４とを有する。
【００３７】
固定ダイ１５２は、図１及び図３に示すように、略正方形状の外周輪郭を有し、段差１５２ａのついた円形の中空部を有する。段差１５２ａには後述するベアリング１５５が配置される。固定ダイ１５２の矩形の四隅にはガイド機構１６０の基部１６４が固定される。
【００３８】
回転ダイ１５４は、図３の最内周の実線で描かれているように、円筒形状を有する。回転ダイ１５４は、固定ダイ１５２の内部に配置されて固定ダイ１５２に対して回転可能に保持されている。回転ダイ１５４の中央には、積層したワークＷを収納する収納部１５８が形成され、収納部１５８にはワークＷを受けるための図示しない受け台が搭載されている。パンチ１４２は受け台と協同してワークＷにかしめ加工を行うことができる。
【００３９】
回転ダイ１５４は、図１に示す断面において、突出部１５４ｂと、切り欠き部１５４ｃとを有する。突出部１５４ｂは後述するベアリング１５５に接続する。切り欠き部１５４ｃには、ギア１５６が設けられ、モータ１２１のモータ軸に直接又はギアを介してギア１５７が係合する。
【００４０】
回転ダイ１５４を回転する回転機構は、モータ１２１と、ベアリング１５５と、ギア１５６及びギア１５７とを有する。
【００４１】
本実施形態では、モータ１２１は、回転ダイ１５４を１２０度間隔で一定方向に（例えば、時計回りに）回転及び停止させる。モータ１２１の停止位置に対する誤差は、本実施形態では、例えば、数十μｍである。かかる誤差は、インナーポストセット１３０が孔１５４ａと約２μｍのクリアランスで嵌合することを容易にする。もっとも、回転角度は９０度など１２０度には限定されず、回転方向は反時計回り、時計回りと反時計回りの組み合わせ（例えば、１８０度時計回りに回転した後は１８０反時計回りに回転し、以降これを繰り返すなど）であってもよい。また、本実施形態では、各ワークＷを前のワークＷに対して１２０度時計方向に回転しているが、一枚ごとではなく複数枚毎（例えば、５枚毎など）にワークＷを回転させてもよい。即ち、回転時間中は加工ができないので、このように回転回数を少なくすれば加工動作を高速化してスループットを図ることができるし、製造者のニーズにも対応することができる。
【００４２】
ベアリング１５５は、図３において、中央の二本の円形の実線の間に配置されており、例えば、クロスローラベアリングジョイントとして構成される。ベアリング１５５は固定ダイ１５２と回転ダイ１５４との間に設けられ、回転ダイ１５４の回転を容易にする。ギア１５７は、モータ１２１のモータ軸に直接に又は他のギアを介して接続し、モータ１２１によって駆動される。ギア１５７は、また、回転ダイ１５４に設けられたギア１５６とも噛み合う。ギア１５６、１５７及びその他のギアの数、大きさ、種類、配置は限定されない。
【００４３】
この結果、モータ１２１が回転すると、ギア１５６、１５７を介してモータ１２１の駆動力が回転ダイ１５４に伝達し、回転ダイ１５４はベアリング１５５を介して固定ダイ１５２に内接して回転する。
【００４４】
ガイド機構１６０は、アウターポストセット１６１と、支持部１６２と、ベアリング１６３と、基部１６４と、固定部１６５とを有する。
【００４５】
アウターポストセット１６１は、上型１１０を下型１５０に対して図１の上下方向に平行移動させる機能を有し、円柱形状を有する。図２に示すように、本実施形態は４つのアウターポストセット１６１を設けている。このように、本実施形態は、アウターポストセット１６１を上型１１０の四隅に配置したフォアポスト構造を使用しているが、本発明は、その他の構造、例えば、センターポスト構造、バックポスト構造、ダイアゴナルポスト構造などを排除するものではない。また、本発明は、アウターポストセット１６１の数、形状、寸法、中心からの距離を制限するものではない。
【００４６】
支持部１６２は上型ダイセット１１１に固定され、略中空円筒形状を有する。支持部１６２は、ベアリング１６３を介してアウターポストセット１６１に当接している。ベアリング１６３により、アウターポストセット１６１に沿った支持部１６２の移動は円滑になる。もっとも、本発明は、ベアリング１６３の代わりにローラを使用するなど他の移動円滑化手段を使用することを妨げるものではない。
【００４７】
アウターポストセット１６１は、基部１６４と一体に形成されており、基部１６４は、下型ダイセット１５１に固定されている。この結果、上型ダイセット１１１は、支持部１６２及びベアリング１６３を介して、アウターポストセット１６１に沿って上下移動することができる。上型ダイセット１１１を駆動する駆動機構は当業界で周知のいかなる構成をも使用することができるので、ここでは詳しい説明は省略する。また、駆動機構による上型１１０の移動量は、本実施形態においては、制御部１２４によって制御可能である。
【００４８】
以下、加工装置１００の動作について説明する。ワークＷは図示しない搬送機構によって、例えば、図１の紙面奥側から手前側に搬送される。搬送機構も制御部１２４によって制御される。まず、制御部１２４は、ワークＷが所定の位置に来たかどうかを図示しないセンサからの検出結果などによって判断する。
【００４９】
次いで、制御部１２４は、上型１１０の図示しない駆動機構を制御して、上型ダイセット１１１をアウターポストセット１６１に沿って下降させる。下降が進むと、インナーポストセット１３０が、孔１５４ａに浅く嵌合して回転ダイ１５４を位置決めする。インナーポストセット１３０と孔１５４ａとのクリアランスは数ミクロン程度であるので、回転ダイ１５４は高精度に位置決めされる。次いで、ストリッパープレート１４５の下面１４６が回転ダイ１４５の上面に当接する。上型１１０の図示しない駆動機構は、更に、上型ダイセット１１１を下降させるので、ストリッパープレート１４５とパンチプレート１４０の隙間の間隔Ｉを狭めるように可動し、この結果、インナーポストセット１３０が、孔１５４ａに深く嵌合し、回転ダイ１５４をより確実に位置決めする。
【００５０】
また、同時に、かしめ用パンチ１４２がストリッパープレート１４５の下面１４６から露出してワークＷを位置Ｗ１で押圧して、回転ダイ１５４の中央に設けられた図３に示す収納部１５８に、投下及び積層し、かしめ処理を行う。この結果、図７（ｂ）のように、複数枚のワークＷがかしめ処理によって接合される。ワークＷはかしめ位置Ｗ１において下方に突出し、上から見ればかしめ位置Ｗ１において窪みを形成している。かしめ処理においては、パンチ１４２は、上側のワークＷのかしめ位置Ｗ１から下方に突出する突起を下側のワークＷの窪みに押圧嵌合して固定する。図７（ｂ）はかかる状態を示している。
【００５１】
制御部１２４は、かしめ結合の加工が終了すると、図示しない駆動機構を制御して上型ダイセット１１１を上昇させる。引き続き、モータ制御装置１２２によりモータ１２１を駆動して、ギヤ１５６、ギヤ１５７を介して積層済みワークＷを収納した回転ダイ１５４を時計回りに回転させ、１２０度回転した位置で回転を停止させる。結果、回転ダイ１５４は、モータ１２１の精度に依存し、粗く位置決めされる。このときの位置決め精度は、例えば、数十μｍである。かかる回転動作をインナーポストセット１３０が孔１５４ａに係合した状態で行うことを防止するために、制御部１２４は上型１１０の図示しない駆動機構を制御して上型１１０が十分上昇した位置（例えば、最上点）にあると判断した場合に回転動作を行う。
【００５２】
次いで、制御部１２４は、回転ダイ１５４に内蔵した図示しない昇降機構を伴った受け台を、次に投入されるワークＷの板厚相当分、降下し待機する。これで一連のステップ動作が完了する。複数枚積層する場合にはこれらのステップ動作を繰返す。ワークＷの積層体は図３に示す収納部１５８に収納される。図７（ｃ）は、モータコア２００のかしめ結合後の斜視図である。
【００５３】
本実施形態の加工装置１００によれば、回転ダイ１５４が回転してワークＷの回転方向の厚さのばらつきを吸収すると共に手動による回転よりも迅速で高スループットを実現している。また、制御部１２４による粗い位置決めとインナーポストセット１３０による細かい位置決めの二段階の位置決めによって回転ダイ１５４を高精度に位置決めしてからかしめ用パンチ１４２がかしめ位置Ｗ１に対して高精度なかしめ処理を行うので高品位のモータコア２００を製造することができる。更に、加工装置１００は、かしめ機能と回転機能により多機能化されており、両者を別個の装置として実現するよりも、設置の小スペース化とそれによる経済性を図ることができる。また、加工装置１００は、単純な構成であり、ソフトやソレノイドなどに依存していないため動作が安定する。
【００５４】
以下、図４乃至図６を参照して、加工装置１００の変形例としての加工装置１００Ａについて説明する。ここで、図４は、加工装置１００Ａの概略断面図である。図５は、加工装置１００Ａの上型１１０Ａの概略底面図である。図６は、加工装置１００Ａの下型１３０の概略上面図である。図４乃至図６においては、図１乃至図３と同一の部材には同一の参照番号を付して説明は省略する。また、同一の参照番号に大文字のアルファベットを付したものはアルファベットのないものの変形例である。
【００５５】
加工装置１００Ａは、位置決め機構としては、挿入のタイミングと先端形状の異なる二種類のインナーポストセット１３０及び１３６を使用して、回転ダイ１５４Ａの位置決め精度を高めている点が加工装置１００と異なる。即ち、本実施形態の位置決め機構は、回転ダイ１５４を位置決めする第１の位置決め部と、回転ダイ１５４を第１の位置決め部よりも高い精度で位置決めする第２の位置決め部と、回転ダイ１５４を第２の位置決め部よりも高い精度で位置決めする第３の位置決め部とを有する。加工装置１００Ａは、この三段階の位置決めによって回転ダイ１５４Ａをより安全かつ高精度に位置決めすることができ、加工速度の高速化も図ることができる。
【００５６】
上型１１０Ａは、第２の位置決め部を構成するインナーポストセット１３６と、インナーポストセット１３６を上型ダイセット１１１に固定する固定部１３５を有すること以外は上型１１０と同様である。パンチプレート１４０Ａ及びストリッパープレート１４５Ａは、インナーポストセット１３６が貫通する貫通孔を有する以外はパンチプレート１４０及びストリッパープレート１４５と同様である。下型１５０Ａは、回転ダイ１５４Ａが回転ダイ１５４に対してインナーポストセット１３６が嵌合する孔１５４ｄを更に有する以外は、下型１５０と同様である。
【００５７】
本実施形態の第１の位置決め部は、モータ制御部１２２と制御部１２４とを有する。これは、第１の実施形態の第１の位置決め部と同様であるので、説明は省略する。
【００５８】
第２の位置決め部は、インナーポストセット１３６と、回転ダイ１５４Ａに設けられた位置決め用孔１５４ｄとを有する。インナーポストセット１３６と孔１５４ｄは、図５及び図６に示すように、同一円周上に１２０度間隔を基本に最低３本設けられ、各回転ピッチでポストに対し、孔の組み合わせが変わりながら嵌合する。
【００５９】
同様に、インナーポストセット１３０と孔１５４ａも図５及び図６に示すように、同一円周上に１２０度間隔を基本に最低３本設けられ、各回転ピッチでポストに対し、孔の組み合わせが変わりながら嵌合する。
【００６０】
従って、インナーポストセット１３６とインナーポストセット１３０の位置関係はそれぞれが同一円周上に設けられていることが要求されるのであって、総てが同一円周上に設けられることを要求するものではない。
【００６１】
また、１２０度間隔は、所望されるワークＷの積層回転角度に準じているため、回転角度が３０度、６０度となる場合には、その角度の公倍で、かつ、３６０度以下で回転角度と数が決定される。また、本発明は、高精度の位置決めを達成するためにインナーポストセット１３６と孔１５４ｄは所定のクリアランスで対応する形状を有しなければならないが、形状、寸法、中心からの距離を制限するものではない。また、本実施形態では、インナーポストセット１３６の基部の径とインナーポストセット１３０の径は共に２０ｍｍと等しいが、これは異なってもよい。
【００６２】
インナーポストセット１３６は、インナーポストセット１３０よりもストリッパープレート１４５Ａから突出する長さが長い。これは、インナーポストセット１３６と孔１５４ｄとの係合をインナーポストセット１３０と孔１５４ａとの係合よりも先にするためである。また、インナーポストセット１３６は、インナーポストセット１３０の底面よりも円錐状の底面を有する。これは、インナーポストセット１３６が孔１５４ｄに入りやすくしてインナーポストセット１３６と孔１５４ｄとの係合を確実にするためである。
【００６３】
インナーポストセット１３６は、回転ダイ１５４の上に配置され、孔１５４ｄに、例えば、約６μｍのクリアランスで挿入される。かかるクリアランスにより、約２μｍのクリアランスを有するインナーポストセット１３０と孔１５４ａとの係合を容易にする。インナーポストセット１３６は、図４に示す状態では、ストリッパープレート１４５Ａに大部分が収納されてその一部が僅かに突出しているだけであるが、ストリッパープレート１４５Ａの下面１４６が回転ダイ１５４の孔１５４ｄに当接し、その後更に、上型ダイセット１１１が下降すると、ストリッパープレート１４５Ａから孔１５４ｄ内に更に突出する。図４に示すように、孔１５４ｄは、孔１５４ａよりも上型ダイセット１１１方向に若干突出している。これは、インナーポストセット１３６と孔１５４ｄとの係合をインナーポストセット１３０と孔１５４ａとの係合よりも先にするためである。
【００６４】
このように、インナーポストセット１３６と孔１５４ｄは、インナーポストセット１３０と孔１５４ａとの係合を案内するパイロット機能を有する。本実施形態では、インナーポストセット１３６が突出する長さをインナーポストセット１３０よりも長くし、かつ、孔１５４ａよりも孔１５４ｄを突出させているが、どちらか一方であればよい。即ち、インナーポストセット１３０と孔１５４ａの係合の前にインナーポストセット１３６と孔１５４ｄが係合すれば足りる。
【００６５】
第３の位置決め部は、インナーポストセット１３０と、回転ダイ１５４Ａに設けられた位置決め用孔１５４ａとを有する。これは、第１の実施形態の第２の位置決め部と同様であるので、説明は省略する。
【００６６】
以下、加工装置１００Ａの動作について説明する。ワークＷは図示しない搬送機構によって、例えば、図４の紙面奥側から手前側に搬送される。まず、制御部１２４は、ワークＷが所定の位置に来たかどうかを図示しないセンサからの検出結果などによって判断する。
【００６７】
次いで、制御部１２４は、上型１１０Ａの図示しない駆動機構を制御して、上型ダイセット１１１をアウターポストセット１６１に沿って下降させる。下降が進むと、インナーポストセット１３０よりも突出するインナーポストセット１３６が、孔１５４ａよりも突出する孔１５４ｄに浅く嵌合して回転ダイ１５４Ａを位置決めする。インナーポストセット１３６の先端は尖った形状をしているので孔１５４に確実に嵌合することができる。インナーポストセット１３６と孔１５４ｄとのクリアランスは数ミクロン程度であるので、回転ダイ１５４Ａは比較的高精度に位置決めされる。
【００６８】
次いで、インナーポストセット１３０が、孔１５４ａに浅く嵌合して回転ダイ１５４を位置決めする。インナーポストセット１３６がある程度の精度で回転ダイ１５４Ａを位置決めしているので、インナーポストセット１３０は孔１５４ａに嵌合することが容易になる。インナーポストセット１３０と孔１５４ａとのクリアランスはインナーポストセット１３６と孔１５４ｄとのクリアランスよりも更に小さいので、回転ダイ１５４Ａは更に高精度に位置決めされる。
【００６９】
次いで、ストリッパープレート１４５Ａの下面１４６が回転ダイ１５４Ａの孔１５４ｄ上に当接する。上型１１０Ａの図示しない駆動機構は、更に、上型ダイセット１１１を下降させるので、ストリッパープレート１４５Ａとパンチプレート１４０Ａの隙間間隔Ｉを狭めるように可動し、この結果、インナーポストセット１３６及び１３０が、孔１５４ｄ及び１５４ａに深く嵌合し、回転ダイ１５４Ａをより確実に位置決めする。
【００７０】
また、同時にかしめ用パンチ１４２がストリッパープレート１４５の下面１４６から露出してワークＷを位置Ｗ１で押圧して、回転ダイ１５４Ａの中央に設けられた図６に示す収納部１５８に、投下及び積層し、かしめ処理を行う。この結果、図７（ｂ）のように、複数枚のワークＷがかしめ処理によって接合される。
【００７１】
制御部１２４は、かしめ結合の加工が終了すると、図示しない駆動機構を制御して上型ダイセット１１１を上昇させる。引き続き、モータ制御装置１２２によりモータ１２１を駆動して、ギヤ１５６、ギヤ１５７を介して積層済みワークＷを収納した回転ダイ１５４を時計回りに回転させ、１２０度回転した位置で回転を停止させる。結果、回転ダイ１５４Ａは、モータ１２１の精度に依存し、粗く位置決めされる。このときの位置決め精度は、例えば、数十μｍである。かかる回転動作をインナーポストセット１３０及び１３６が孔１５４ａ及び１５４ｄに係合した状態で行うことを防止するために、制御部１２４は上型１１０の図示しない駆動機構を制御して上型１１０が十分上昇した位置（例えば、最上点）にあると判断した場合に回転動作を行う。
【００７２】
次いで、制御部１２４は回転ダイ１５４Ａに内蔵した図示しない昇降機構を伴った受け台を、次に投入されるワークＷの板厚相当分、降下し待機する。これで一連のステップ動作が完了する。複数枚積層する場合にはこれらのステップ動作を繰返す。ワークＷの積層体は図６に示す収納部１５８に収納される。本実施形態でも、図７（ｃ）に示すモータコア２００を高精度で製造することができる。
【００７３】
本実施形態の加工装置１００Ａによれば、回転ダイ１５４Ａが回転してワークＷの回転方向の厚さのばらつきを吸収すると共に手動による回転よりも迅速で高スループットを実現している。また、制御部１２４による粗い位置決めと二種類のインナーポストセット１３０及び１３６（デュアルポスト構造）による細かい位置決めの三段階の位置決めによって回転ダイ１５４を加工装置１００よりも高精度に位置決めしてからかしめ用パンチ１４２がかしめ位置Ｗ１に対して高精度なかしめ処理を行うので、より高品位のモータコア２００を製造することができる。また、インナーポストセット１３０及び１３６は機能が分担されているので、負荷及びそれによる磨耗が少ない。更に、加工装置１００Ａは、かしめ機能と回転機能により多機能化されており、両者を別個の装置として実現するよりも、設置の小スペース化とそれによる経済性を図ることができる。
【００７４】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。例えば、本実施形態では、ワークＷは個片状であったが、フープ状であってもよい。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば、高品位の機械製品を簡易かつ比較的低コストで製造することが可能な加工装置及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態としての加工装置の概略断面図である。
【図２】図１に示す加工装置の上型の概略底面図である。
【図３】図１に示す加工装置の下型の概略上面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態としての加工装置を示す概略断面図である。
【図５】図４に示す加工装置の上型を示す概略底面図である。
【図６】図４に示す加工装置の下型を示す概略上面図である。
【図７】プレス製品としてのモータコアの一例を示す概略斜視図である。
【図８】従来の加工装置の問題点を説明するための概略平面図及び概略断面図である。
【符号の説明】
１００、１００Ａ          加工装置
１１０                    上型
１２１                    モータ
１２２                    モータ制御部
１２４                    制御部
１３０、１３６            インナーポストセット
１４０                    パンチプレート
１４２                    かしめ用パンチ
１４５                    ストリッパープレート
１５０                    下型
１５２                    固定ダイ
１５４                    回転ダイ
１５４ａ、１５４ｄ        孔
【図１】
2004174595.tif 000003
【図２】
2004174595.tif 000004
【図３】
2004174595.tif 000005
【図４】
2004174595.tif 000006
【図５】
2004174595.tif 000007
【図６】
2004174595.tif 000008
【図７】
2004174595.tif 000009
【図８】
2004174595.tif 000010