(57)【要約】【課題】ステータコアの積み厚の精度を高めることができるステータコア巻き取り方法および装置を提供すること。【解決手段】帯状薄板を螺旋状に巻き取ってステータコアを形成する際に、帯状薄板を巻き取ることにより形成された積層体の積み厚を計測し、この計測された積み厚をこの積層体の巻き取り回数で割ることにより帯状材の板厚を計算し、ステータコアの設計上の積み厚をこの計算された板厚で割ることにより、次回以降の帯状材の巻き取り動作の巻き取り回数を決定する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状材を螺旋状に巻き取ってステータコアを形成するステータコア巻き取り方法であって、
前記帯状材を巻き取ることにより形成された積層体の積み厚を計測するステップと、
計測された前記積み厚を、前記積層体を形成する際の前記帯状材の巻き取り回数で割ることにより、前記帯状材の板厚を計算するステップと、
前記ステータコアの設計上の積み厚を、計算された前記板厚で割ることにより、次回以降の前記帯状材の巻き取り動作の巻き取り回数を決定するステップと、
を有することを特徴とするステータコア巻き取り方法。
【請求項２】
請求項１において、
螺旋状に巻き取られた前記帯状材を積層した向きに前記積層体を加圧して前記ステータコアが製造されており、
前記積層体の積み厚の計測は、前記ステータコア製造時と同じ圧力を前記積層体に加えた状態で行われることを特徴とするステータコア巻き取り方法。
【請求項３】
請求項１において、
螺旋状に巻き取られた前記帯状材を積層した向きに前記積層体を加圧して前記ステータコアが製造されており、
前記積層体の積み厚の計測は、前記ステータコア製造時よりも低い圧力を前記積層体に加えて行われ、
次回以降の前記帯状材の巻き取り動作の巻き取り回数を決定するステップは、前記ステータコアの設計上の積み厚を、計算された前記板厚で割った値に、前記ステータコア製造時に加える圧力と前記積層体の積み厚計測時に加える圧力とに基づいて設定される所定の補正係数を掛け合わせることにより行われることを特徴とするステータコア巻き取り方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記巻き取り回数を決定するステップは、前記積層体の積み厚を計測するステップを複数回行った結果を用いて行われることを特徴とするステータコア巻き取り方法。
【請求項５】
帯状材を螺旋状に巻き取って積層体を形成する巻き取り手段と、
前記巻き取り手段によって形成された前記積層体の積み厚を計測する積み厚計測手段と、
前記積み厚計測手段によって計測された前記積層体の積み厚を、この積層体を形成する際の前記帯状材の巻き取り回数で割ることにより、前記帯状材の板厚を計算するとともに、この板厚の計算結果に基づいて、次回以降に前記積層体を形成する際の前記帯状材の巻き取り回数を決定する巻き取り制御手段と、
を備えることを特徴とするステータコア巻き取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステータコアを製造するために帯状材を巻き取るステータコア巻き取り方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、切欠きが一端側に等間隔に形成されている帯状薄板を螺旋状に巻き取るステータコアの製造手法が知られている。この製造方法では、直線状の帯状薄板の他端側の板厚を端縁にいくほど減少させることにより、この他端側が一端側よりも長くなって帯状薄板がほぼ螺旋状に曲げられる（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２２４８１７号公報（第４−６頁、図１−７）
【特許文献２】
特開２００１−５４２６１号公報（第４−７頁、図１−５）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した特許文献１や特許文献２に開示されたステータコアの製造方法では、ステータコアを製造するために予め帯状薄板の巻き取り回数を決める必要があるが、一般には帯状薄板の厚みを測定し、ステータコアの厚みをこの測定した帯状薄板の厚みで割って帯状薄板の巻き取り回数を決定していた。このようにして帯状薄板の巻き取り回数を決めると、帯状薄板が厚い場合には巻き取り回数が少なくなるため、帯状薄板の厚みの計測結果に含まれる誤差の影響は少ないが、帯状薄板が薄い場合には巻き取り回数が多くなって、帯状薄板の厚みの測定結果に含まれる誤差の累積値が大きくなり、最悪の場合には帯状薄板の巻き取り回数を設計値通りにしてもステータコアの厚みを所定の設計範囲に収めることができず、必要な寸法が得られないという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、ステータコアの積み厚の精度を高めることができるステータコア巻き取り方法および装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明のステータコア巻き取り方法は、帯状材を螺旋状に巻き取ってステータコアを形成するために、帯状材を巻き取ることにより形成された積層体の積み厚を計測するステップと、計測された積み厚を、積層体を形成する際の帯状材の巻き取り回数で割ることにより、帯状材の板厚を計算するステップと、ステータコアの設計上の積み厚を、計算された板厚で割ることにより、次回以降の帯状材の巻き取り動作の巻き取り回数を決定するステップとを有している。
【０００７】
また、本発明のステータコア巻き取り装置は、帯状材を螺旋状に巻き取って積層体を形成する巻き取り手段と、巻き取り手段によって形成された積層体の積み厚を計測する積み厚計測手段と、積み厚計測手段によって計測された積層体の積み厚を、この積層体を形成する際の帯状材の巻き取り回数で割ることにより、帯状材の板厚を計算するとともに、この板厚の計算結果に基づいて、次回以降に積層体を形成する際の帯状材の巻き取り回数を決定する巻き取り制御手段とを備えている。
【０００８】
帯状材を巻き取った積層体の積み厚が計測され、この計測結果に基づいて次回以降の帯状材の巻き取り回数が決定されるため、帯状材の板厚や巻き取り回数に関係なく、ステータコアの積み厚の精度を高めることが可能になる。
また、螺旋状に巻き取られた帯状材を積層した向きに積層体を加圧してステータコアが製造されている場合に、上述した積層体の積み厚の計測は、ステータコア製造時と同じ圧力を積層体に加えた状態で行われることが望ましい。これにより、実際にステータコアを製造するときと同じ条件で帯状材の板厚を求めることが可能になり、ステータコアの積み厚の精度をさらに高めることができる。
【０００９】
また、螺旋状に巻き取られた帯状材を積層した向きに積層体を加圧してステータコアが製造されている場合に、上述した積層体の積み厚の計測は、ステータコア製造時よりも低い圧力を積層体に加えて行われ、次回以降の帯状材の巻き取り動作の巻き取り回数を決定するステップは、ステータコアの設計上の積み厚を、計算された板厚で割った値に、ステータコア製造時に加える圧力と積層体の積み厚計測時に加える圧力とに基づいて設定される所定の補正係数を掛け合わせることにより行われることが望ましい。これにより、積層体の積み厚計測に必要な装置構成を簡略化するとともに、ステータコアの積み厚の精度を高めることが可能になる。
【００１０】
また、上述した巻き取り回数を決定するステップは、積層体の積み厚を計測するステップを複数回行った結果を用いて行われることが望ましい。これにより、突発的な要因による誤差の拡大を防止して、ステータコアの積み厚の精度を安定的に高めることが可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態のステータコア巻き取り装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態のステータコア巻き取り装置の全体構成を示す図である。図１に示すステータコア巻き取り装置１００は、帯状薄板ガイド１０、巻き取り駆動モータ１２、巻き取りユニット１４、切断ユニット１６、巻き取りワーク取出しユニット１８、積み厚計測ユニット２０、巻き取り制御装置２２を含んで構成されている。
【００１２】
帯状薄板ガイド１０は、一方端側から導入される帯状材としての帯状薄板９０を、円柱ローラ３０の側面に接する位置に導入するためのものである。この帯状薄板９０は、ステータコアのスロットに対応する凹凸を有する櫛の歯形状を有しており、前工程（例えば、櫛の歯形状を形成するプレス工程）から導入されている。
【００１３】
巻き取りユニット１４は、円柱ローラ３０とその周囲に配置された側面規制ガイド３２とを含んで構成されており、帯状薄板ガイド１０を介して導入される帯状薄板９０を巻き取る動作を行う。なお、帯状薄板ガイド１０の排出口近傍には、帯状薄板９０を挟み込んで圧延することにより、その断面を台形形状に変形させて帯状薄板９０の厚みを一方端から他方端に行くにしたがって次第に減少させる２個の圧延ローラ４０、４２が備わっている。これらの圧延ローラを通すことにより帯状薄板９０が螺旋状に曲げられた状態で巻き取りユニット１４に送られる。
【００１４】
巻き取りユニット１４の円柱ローラ３０は、巻き取り駆動モータ１２によって回転駆動される。このときの回転速度は、帯状薄板ガイド１０を通して帯状薄板９０が導入される速度に同期している。また、巻き取りユニット１４によって巻き取られる帯状薄板９０の巻き取り回数は、所定の速度で回転する巻き取り駆動モータ１２の動作時間や回転角を制御することにより設定される。この巻き取り回数の決定方法については後述する。
【００１５】
切断ユニット１６は、所定の巻き取り回数で巻き取られた帯状薄板９０を切断する。巻き取りワーク取り出しユニット１８は、所定の巻き取り回数で巻き取られて切断された螺旋状の帯状薄板９０によって構成されるワーク９２を取り出す。ワーク９２は、単に螺旋状の帯状薄板９０を所定の巻き取り回数分巻き取った積層体であり、後工程においてこの積層体を帯状薄板９０の積層方向に加圧した状態で外周面を部分的に溶接することにより、ステータコアとなる。
【００１６】
積み厚計測ユニット２０は、ワーク９２の積み厚（帯状薄板９０の積層方向の厚み）を計測する。計測方法についてはいくつかの方法が考えられる。例えば、ワーク９２を機械的に挟み込んでその積み厚を計測する方法や、光学的に積み厚を計測する方法などが考えられる。設計値としては、ステータコアとして形成された後の積み厚が規定されているため、ステータコア製造時と同じ加圧状態を再現して積み厚計測ユニット２０による計測を行う必要がある。このため、積み厚計測ユニット２０は、一体あるいは別体の加圧装置２０Ａを有しており、この加圧装置２０Ａによってステータコア製造時と同等の加圧状態を再現している。
【００１７】
巻き取り制御装置２２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むコンピュータとしての構成を有しており、ＲＯＭ等に格納された動作プログラムを実行することにより、ステータコア巻き取り装置の全体動作を制御する。また、巻き取り制御装置２２は、積み厚計測ユニット２０の測定結果に基づいて、次にワーク９２を製造する際の巻き取り回数の設定を行う。具体的には、巻き取り制御装置２２は、積み厚計測ユニット２０の測定結果（積み厚の値）とこの測定に用いられたワーク９２を製造する際の巻き取り回数とに基づいて、ワーク９２を構成する帯状薄板９０の１枚あたりの板厚を算出し、ステータコアの厚みの設計値をこの算出した板厚で割って、次回の巻き取り回数を決定する演算を行う。設計値には許容範囲があるため、この許容範囲に含まれる巻き取り回数が複数存在する場合には、例えば、設計の中央値に近い巻き取り回数が採用される。
【００１８】
上述した巻き取り駆動モータ１２、巻き取りユニット１４、切断ユニット１６が巻き取り手段に、積み厚計測ユニット２０が積み厚計測手段に、巻き取り制御装置２２が巻き取り制御手段にそれぞれ対応する。
本実施形態のステータコア巻き取り装置はこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。
【００１９】
図２は、ステータコア巻き取り装置の動作手順を示す流れ図である。まず、巻き取り制御装置２２は、ＲＡＭ等に格納されている巻き取り回数の目標値を読み出す（ステップ１００）。この目標値は、前回の巻き取りによって形成されたワーク９２を用いて設定されたものであり、設定方法の詳細については後述する。
【００２０】
次に、巻き取り制御装置２２は、巻き取り駆動モータ１２を回転駆動して、巻き取りユニット１４によって帯状薄板９０を螺旋状に巻き取る動作を開始する（ステップ１０１）。なお、上述したように、この巻き取り動作と並行して圧延ローラ４０、４２による帯状薄板９０の圧延処理が行われる。
【００２１】
次に、巻き取り制御装置２２は、巻き取り回数がステップ１００で読み出した目標値に達したか否かを判定する（ステップ１０２）。達していない場合には否定判断が行われ、巻き取り動作を継続しながらこの判定処理が繰り返される。また、巻き取り回数が目標値に達するとステップ１０２の判定において肯定判断が行われ、巻き取り制御装置２２は、巻き取り駆動モータ１２の回転を停止し、巻き取りユニット１４による巻き取り動作を終了させる（ステップ１０３）。
【００２２】
次に、巻き取り制御装置２２は、切断ユニット１６に指示を送って、螺旋状に巻き取られた帯状薄板９０の所定位置を切断する（ステップ１０４）。このようにして所定の巻き取り回数分帯状薄板９０を巻き取った積層体としてのワーク９２が形成され、このワーク９２が巻き取りワーク取り出しユニット１８によって積み厚計測ユニット２０近傍の所定位置に置かれる。
【００２３】
次に、巻き取り制御装置２２は、加圧装置２０Ａを用いてワーク９２に対して帯状薄板９０の積層方向に加圧した状態を維持しながら、積み厚計測ユニット２０によってワーク９２の積み厚を計測し（ステップ１０５）、この計測結果（積み厚）をこのワーク９２を製造した際の巻き取り回数で割って帯状薄板９０の板厚を計算する（ステップ１０６）。
【００２４】
次に、巻き取り制御装置２２は、ステータコアの積み厚の設計値を、ステップ１０６で計算した帯状薄板９０の板厚で割って、次回の帯状薄板９０の巻き取り動作における巻き取り回数を決定し、格納する（ステップ１０７）。その後、巻き取り制御装置２２は、巻き取りワーク取り出しユニット１８を用いてワーク９２を取り出す（ステップ１０８）。取り出されたワーク９２は、ステータコアを製造する後工程にその都度、あるいは所定個数がたまるまで蓄えられた後に移送される。このようにして、帯状薄板９０を所定の巻き取り回数分巻き取ってワーク９２を製造する一連の手順が終了する。
【００２５】
このように、帯状薄板９０を実際に巻き取ったワーク９２の積み厚が計測され、この計測結果に基づいて次回のワーク９２に対する巻き取り回数が決定されており、帯状薄板９０の板厚が薄くて巻き取り回数が多い場合であっても、帯状薄板９０の一枚一枚の板厚の計測誤差が巻き取り回数分累積されることがないため、ステータコアの積み厚の精度を高めることが可能になる。
【００２６】
特に、螺旋状に巻き取られた帯状薄板９０を積層した向きにワーク９２を加圧してステータコアが製造されている場合に、ワーク９２の積み厚の計測を、ステータコア製造時と同じ圧力をワーク９２に加えた状態で行っているため、実際にステータコアを製造するときと同じ条件で帯状薄板９０の板厚を求めることが可能になり、ステータコアの積み厚の精度をさらに高めることができる。
【００２７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、帯状薄板９０を巻き取ってワーク９２を製造する毎にワーク９２の積み厚を計測して、次回のワーク９２の製造における巻き取り回数を決定するようにしたが、この巻き取り回数の決定は、必ずしも毎回行う必要はなく、所定の間隔で行うようにしてもよい。例えば、所定回数に１回の頻度で巻き取り回数の決定処理を行う場合の他、帯状薄板９０の製造ロットが変わったときにこの巻き取り回数の決定処理を行うようにしてもよい。あるいは、１枚の長い（例えば数百ｍ）の帯状薄板９０が巻き取られた状態で搬入される場合に、その巻き終わり側から帯状薄板９０を引き出して図１に示したステータコア巻き取り装置１００に供給されることになるが、その巻終わり箇所とほぼ中間箇所と巻き始め箇所のそれぞれにおいて上述した巻き取り回数の決定処理を行うようにしてもよい。
【００２８】
また、上述した実施形態では、ワーク９２の積み厚を１回計測した結果に基づいて巻き取り回数を決定するようにしたが、２回あるいは３回以上の測定結果を用いて、すなわち、複数回の測定結果を平均化して巻き取り回数を決定するようにしてもよい。この場合には、巻き取り制御装置２２は、帯状薄板９０の板厚の移動平均を２回あるいは３回以上の計測結果に基づいて計算し、巻き取り回数の決定を行えばよい。これにより、突発的な要因（例えば異物の混入等）による誤差の拡大を防止して、ステータコアの積み厚の精度を安定的に高めることが可能になる。
【００２９】
また、上述した実施形態では、ステータコアを製造する際の加圧状態をワーク９２の積み厚計測時にも再現するようにしたが、積み厚計測時の加圧力を低くするようにしてもよい。加圧力を低くすればするほど、帯状薄板９０の巻き取り回数を同じにしてもワーク９２の積み厚が大きくなって帯状薄板９０の板厚が厚くなってしまうため、ステータコア製造時の圧力とワーク９２の積み厚計測時の圧力とに基づいて決まる所定の補正係数をこの板厚にかけて、圧力差による影響を取り除くようにすればよい。積み厚計測時の加圧力を低くすることにより、加圧装置２０Ａの装置構成を簡略化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態のステータコア巻き取り装置の全体構成を示す図である。
【図２】ステータコア巻き取り装置の動作手順を示す流れ図である。
【符号の説明】
１０  帯状薄板ガイド
１２  巻き取り駆動モータ
１４  巻き取りユニット
１６  切断ユニット
１８  巻き取りワーク取り出しユニット
２０  積み厚計測ユニット
２０Ａ  加圧装置
２２  巻き取り制御装置
９０  帯状薄板
９２  ワーク
１００  ステータコア巻き取り装置
【図１】
2004159417.tif 000003
【図２】
2004159417.tif 000004