JP2012170187A

JP2012170187A - 積層部品の製造方法

Info

Publication number: JP2012170187A
Application number: JP2011027387A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Teramura; 哲夫寺村
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2011-02-10
Publication date: 2012-09-06

Abstract

【課題】一部の形状が異なる複数の切除部材を積層接合し積層部品を製造する製造方法において、レーザ加工装置３における非加工時間を最小とし、かつ、多品種の積層部品を製造する場合のプレス加工装置５における段取り換えの確実性を向上することで、生産性を高めた積層部品の製造方法を提供する。
【解決手段】切除部材の形状が異なる部分の少なくも一部を、帯材１０の連続送りに同期しながらレーザを掃引するレーザ掃引装置３１ａ〜３１ｄで行う。プレス加工装置５における帯材１０の送りを間欠送りとし、レーザ加工装置３とプレス加工装置５の間に、帯材の送り速度を調整する送り速度調整装置４を備える。
多品種の積層部品を製造する場合に、レーザ加工装置３において品種判別用の判別記号を加工し、プレス加工装置５において判別記号を読み取り必要な段取り換え操作を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、形状の一部が異なる複数の切除部材を帯材から切除加工し分離した後に積層接合し積層部品を製造する製造方法に関するものである。

帯材の切除加工において、レーザ加工とプレス加工を複合する従来技術１（例えば、特許文献１参照）がある。
また、形状の一部が異なる切除部材を帯材から切り抜く切除工程と、切除部材を積層する積層接合工程をプレス加工で行い積層部品を製造する従来技術２（例えば、特許文献２参照）がある。

特開平２０００−２１０８２１号公報特開２００８−６７５８８号公報

従来技術１では、レーザ加工とプレス加工を複合して、帯材から切除部材を成形する工程が示されているが、レーザ加工時の帯材の送り方法についての詳細は記述されていない。
従来技術２では、金型の一部を移動させることで切除部材の形状の異なる部分をプレス加工しているが、多品種の積層部品を製造する場合の段取り換えについては記述されていない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、レーザ加工を含むエネルギービーム加工工程における非加工時間を最小とし、かつ、多品種の積層部品を製造する場合の段取り換えの確実性を向上することで、生産性を高めた積層部品の製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、一部の形状が異なる複数の切除部材に帯材を切除加工する切除加工工程と、前記切除部材を積層接合する積層接合工程により積層部品を製造する製造方法において、
前記切除加工工程のうち前記切除部材の形状が異なる部分の少なくも一部を、前記帯材の送りに同期しながらエネルギービームを掃引するビーム加工工程で行い、前記ビーム加工工程における前記帯材の送りを連続送りとし、プレス加工工程における前記帯材の送りを間欠送りとし、前記ビーム加工工程と前記プレス加工工程の間に、帯材の送り速度調整手段を備えることである。

請求項２に係る発明の特徴は、請求項１に係る発明において、前記積層接合工程がカシメにより行われることである。

請求項３に係る発明の特徴は、請求項１または請求項２に係る発明において、多品種の前記積層部品を製造する場合に、前記ビーム加工工程において品種判別用の判別記号を加工し、前記プレス加工工程において前記判別記号を読み取り必要な段取り換え操作を行うことである。

請求項1に係る発明によれば、ビーム加工工程において、帯材を送りながらその送り速度に同期してエネルギービームを掃引して切除加工を行うので、間欠送りの場合に必要な送り中のビーム加工停止が無く最短時間でビーム加工工程を完了できる。

請求項２に係る発明によれば、積層接合をプレスによるカシメで行うので、積層接合のための特別な装置は不要となり、かつ、プレス工程の成形時間が長くなることはない。

請求項３に係る発明によれば、帯材に加工された判別記号をプレス加工工程で読み取ることで必要な段取り換えを行うので前工程の加工装置から品種情報を受け取る必要が無く、前工程の異常、停電による機械停止などで切除部材の品種情報が機械内から失われた場合にも、正しいプレス工程の実施が可能となる。

本実施形態の積層部品の製造装置と製造工程を示す工程図である。本実施形態の積層部品であるステータコアの外観図である。図２のＡ矢視図である。本実施形態の切除部材である分割鉄心の平面形状を示す図である。本実施形態の分割鉄心６１のレーザ加工工程を示す工程図である。本実施形態の分割鉄心６１のプレス加工工程を示す工程図である。本実施形態の分割鉄心６２のレーザ加工工程を示す工程図である。本実施形態の分割鉄心６２のプレス加工工程を示す工程図である。

以下、本発明の積層部品の製造方法の形態をモータのステータコアの製造例に基づき、図１〜図８を参照しつつ説明する。
はじめにステータコアの構成について述べる。図２、３に示すようにステータコア６は板状の分割鉄心６１、６２、６３、６４、６５を複数積層してカシメ接合して成形される。図２に示すコイル巻回部ａは図３のＡ−Ａ断面に示すように、コイル巻回密度を向上させるために角部が擬似Ｒ形状となっている。このため、積層される分割鉄心のコイル巻回部の幅を最下層と最上層に向かって段階的に小さくすることで擬似Ｒ形状を構成している。夫々の分割鉄心の平面形状を図４に示す、分割鉄心６１が最下層の分割鉄心でその上に分割鉄心６２、６３が積層され所定枚数の分割鉄心６４が積層された後に分割鉄心６３、６２が積層され最上層に分割鉄心６５が積層される。分割鉄心６１、６５は外形形状が同一でカシメ部の形状のみが異なる、分割鉄心６１はカシメ用の穴６１ａを備え、分割鉄心６５はカシメ用の突起６２ａを備える。

本発明の積層部品の製造方法の形態を、図１に示す積層部品製造ライン１に基づき説明する。
積層部品製造ライン１は帯材１０を供給する帯材供給装置２と、帯材１０に所定の切除部と判別記号を付与するレーザ加工装置３と、帯材１０の送り速度を調整する送り速度調整装置４と、帯材にカシメ部を成形した後に帯材１０から分割鉄心６１〜６５を打ち抜き積層するプレス加工装置５で構成され、所定のタクトタイムで稼動する。
レーザ加工装置３は発振器３０ａ〜３０ｄと、ＮＣ装置により位置制御されるガルバノミラーを用いてレーザを掃引するレーザ掃引装置３１ａ〜３１ｄを備えている。送り速度調整装置４は帯材１０を引く引き込みローラ４０と帯材１０に所定の張力を与える可変ローラ４１と帯材１０を間欠的に送る送りローラ４２を備えている。プレス加工装置５は所定の金型を備えた複数の加工ステーションからなりカシメ用の穴６１ａ、突起６２ａを成形するカシメ成型部と、帯材１０から分割鉄心６１〜６５を打ち抜き積層する積層接合部を備えている。

上記の積層部品製造ライン１で分割鉄心６１を成形する工程を図５、６に基づき説明する。
帯材供給装置２から一定速度で供給される帯材１０はレーザ掃引装置３１ａにより図５（ａ）に示す切除部６１１が切除され、さらに判別記号６１０を記入する。判別記号６１０の掃引時はレーザ照射エネルギー密度を切除加工時より小さくして帯材１０の表面に酸化被膜を発生させ変色させることにより判読可能となる。このとき、帯材１０は一定速度で送られていて、レーザは帯材１０の送りに同期しながら所定の形状を帯材１０に描くようにレーザ掃引装置３１ａにより掃引される。
以下同様にして、レーザ掃引装置３１ｂにより図５（ｂ）に示す切除部６１２が切除され、レーザ掃引装置３１ｃにより図５（ｃ）に示す切除部６１３が切除され、レーザ掃引装置３１ｄにより図５（ｄ）に示す切除部６１４が切除される。
ここで、レーザ掃引装置３１ａ〜３１ｃによる切除部の掃引が終了するとすぐに次の素材の掃引開始位置へガルバノミラーを駆動し次の掃引を開始する。ガルバノミラーは短時間で駆動できるため、帯材１０を間欠送りする場合よりタクトタイムを短くすることができる。

レーザ加工装置３により所定の切除加工が行われた帯材１０は連続回転する引き込みローラ４０により送り速度調整装置４に引き込まれる。送りローラ４２は後工程であるプレス加工装置５の間欠送りに同期した間欠回転をしており、帯材１０をプレス加工装置５の送りピッチで間欠送りする。ここで、レーザ加工装置３によるタクトタイムとプレス加工装置５によるタクトタイムは同一に設定されている。このため、引き込みローラ４０による連続送り速度と、送りローラ４２による間欠送りの所定時間当りの平均送り速度は等しくなるように設定されているが、タクトタイム内では送り速度調整装置４の入り口と出口では帯材１０の送り速度が異なる。引き込みローラ４０と送りローラ４２の間に帯材１０に所定長さの余裕を与えることでこの速度変動を吸収している。帯材１０に可変ローラ４１により張力を与えて送り速度調整装置４内での帯材１０のばたつきを防止している。

送り速度調整装置４により連続送りから間欠送りに変換された帯材１０は、プレス加工装置５において、穴成形位置で停止した状態で図６（ａ）に示すカシメ用の穴６１ａがプレスにより成形される。次に間欠送りにより、打ち抜き位置で停止した状態で図６（ｂ）に示す切除部６１６がプレスにより打抜かれ、分割鉄心６１はプレス加工装置５の下部に備えた図示しない保持部に把持される。

分割鉄心６２も同様にして図７（ａ）〜図７（ｄ）に示すように判別記号６２０と切除部６２１〜６２４がレーザ加工装置３により加工される。ここで、分割鉄心６１の切除部６１１〜６１４とは切除部６２１〜６２４の形状が異なるが、ＮＣ装置のレーザ掃引の軌跡データを切換えることで容易に形状変更に対応できる。
また、プレス加工装置５において、突起成形位置で図８（ａ）に示すようにカシメ用の突起６２ａがプレスにより成形され、図８（ｂ）に示す切除部６２６がプレスにより打抜かれ、分割鉄心６２は下部に備えた保持部に把持され分割鉄心６１にカシメ接合される。
以下同様にして、分割鉄心６３、所定枚数の分割鉄心６４、分割鉄心６３、分割鉄心６２、分割鉄心６５が順次成形積層されてステータコア６が成形される。成形されたステータコア６は図示しない搬出手段によりプレス加工装置５から搬出される。

本発明によれば、レーザ加工装置３において帯材１０を連続送りしながらレーザ掃引装置３１ａ〜３１ｄを作動させるので、間欠送り中のレーザ加工停止が無くより効率的にレーザ加工ができる。結果的にレーザ掃引装置の数を少なくできレーザ加工装置３を安価に構成できる、もしくはタクトタイムを短くでき生産性が向上する。
さらに、分割鉄心の形状の異なる部分と部品識別用の判別記号をレーザ加工装置の掃引データの変換のみで変更できるので、最小の段取り時間で多品種の部品を加工できる。プレス加工装置５において前記判別記号を読み取ることで必要な段取り変更を行うことができ、前工程の異常、停電による機械停止などで切除部材の品種情報が機械内から失われた場合にも、正しいプレス工程の実施が可能となる。

なお、本実施例ではエネルギービームとしてレーザを用いたが、ウォータジェットや、電子ビーム、火炎流による溶断などによってビーム加工工程を構成してもよい。
また、本実施例では速度調整装置４は帯材１０に所定の張力を与える可変ローラ４１を備えて余裕部のばたつきを防止しているが、基本的に、引き込みローラ４０と送りローラ４２の間に帯材１０に所定長さの余裕を設け、余裕部のばたつきを防止する機能があればよい。例えば、帯材１０の自重を利用して側面ガイドを設けてばたつきを防止してもよい。
さらに、本実施例では積層接合にカシメ接合を用いたが、接着や溶接により積層接合してもよい。この場合は、カシメ成形プレスの代わりに接着剤塗布装置や溶接装置を備えたライン構成となる。

１：積層部品製造ライン２：帯材供給装置３：レーザ加工装置４：送り速度調整装置５：プレス加工装置３０ａ〜３０ｄ：発振器３１ａ〜３１ｄ：レーザ掃引装置

Claims

一部の形状が異なる複数の切除部材に帯材を切除加工する切除加工工程と、前記切除部材を積層接合する積層接合工程により積層部品を製造する製造方法において、
前記切除加工工程のうち前記切除部材の形状が異なる部分の少なくとも一部を、前記帯材の送りに同期しながらエネルギービームを掃引するビーム加工工程で行い、前記ビーム加工工程における前記帯材の送りを連続送りとし、前記切除加工工程のうち前記ビーム加工工程で加工しない切除加工工程と前記積層接合工程をプレス加工工程で行い、前記プレス加工工程における前記帯材の送りを間欠送りとし、前記ビーム加工工程と前記プレス加工工程の間に、帯材の送り速度調整手段を備える積層部品の製造方法。
前記積層接合工程がカシメにより行われる請求項１に記載の積層部品の製造方法。
多品種の前記積層部品を製造する場合に、前記ビーム加工工程において品種判別用の判別記号を加工し、前記プレス加工工程において前記判別記号を読み取り必要な段取り換え操作を行う、請求項１または請求項２に記載の積層部品の製造方法。