JPS59123204A - くま取りコイルとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕　本発明は交流電磁石用くま取りコ
イルとその製造方法に関する。

〔従来技術〕　従来、交流電磁石のくま取りコブルとし
て使用されている矩形状のリングは、一般的には第１図
に示すように素材である角パイプ１をメタルソー２によ
り切削して得ていたか、角パイプは丸パイプに比べ高価
であるうえ、切削による切屑３か発生して歩留りか悪く
、材料費が高くなる。また、第２図に示すように板材４
をプレスにより打ち抜いて矩形状のリングを得る方法も
あるか、刃物幅５が薄いため強度不足となり、金型破損
の発生率か高い。また、この方法では板材の送りさん幅
６、縁さん幅７を要し、かつ中部８か不要なため、極端
に歩留りか悪くなる。

一方、電磁開閉器等では使用中くま取りコイルか破損す
ることかある。その原因を調べると、第３図、第４図に
示すように鉄心９の接極面にそって取り付けられた（ま
取りコイル１０には、接極時ｌの振動により矢印１１の
方向の曲げ荷重が加わると共に、長期的には接極時の衝
撃により破線９′で示すように鉄心か積厚方向に開（こ
とによる矢印１２の方向の引張荷重が加わる。いずれに
しても、矩形状のリングからなるくま取りコイル１０の
コーチ部に応力か集中するため、材料の疲労によりコー
ナ部にクラック１３か発生し、破断に至ることが多い。

〔発明の目的〕　本発明の目的は、コーナ部の疲労強度
を高めた長寿命の交流電磁石用（ま取りコイルを安価に
製造することにある。

〔発明の概要〕　発明者らは、安価な丸パイプからくま
取りコイルを歩留り良（製造するため、丸パイプをせん
断して得た円形リングを成形して矩形状の（ま取りコイ
ルを得ることを考えた。丸パイプを内側に心金を挿入し
た状態で拘束せん断すれば、パリのない円形リングが得
られる。

次に、この円形リングを矩形状に成形するため、第５図
に示すように円形リング１４に中子１５を押し込むたけ
で最終形状に成形する方法を試みたか、この方法では第
６図に示すように材料が伸びて８の字形となり、また中
子が当たる部分に７＜　ＩＪ　１６か発生するという問
題点があった。材料の伸びは断面積を減少させてコーナ
部の強度低下を来たし、またくま取りコイルにパリが付
いていると、くま取りコイルを鉄心に取り付ける自動組
立機の搬送路の途中に引掛ったり、電磁石の接極時の衝
撃によりパリか取れて接極面にはさまり接極不良を起こ
す等のトラブルの原因になるからである。

そこで、中子と押し型を用いて円形リングを矩形状に成
形する方法を検討した結果、中子を拡開するタイミング
を適当に選ぶことによって上記問題点か解消され、成形
されたくま取りコイルの疲労強度か飛躍的に向上するこ
とがわかった。

すなわち、第７図に示すように２つ割の中子１７と中子
拡げコマ１８を用い、１対の押し型１９とこれに直交し
て配置した１対の固定型２０の間に円形リング１４を置
き、１７．１８．１９の各部を矢印方向に動かして成形
を行なう。

第８図にその成形順序を示す。同図［ａｌに示すように
円形リンク］４の内側に中子１７を挿入した状態て押し
型１９を矢印２１の方向に動かし、円形リング］４の最
終形状である矩形の長辺側の部分を外側から押し型１９
て押すと、円形リング１４は最初だ円形に変形するが、
その短辺側の部分か固定型２０に当たり停止すると、同
図ｆｂｌに示すように中央部が座屈し８の字形になる。

その後、同図［Ｃ１に示すように中子拡げコマ１８によ
り中子１７を短辺側に向って矢印２２の方向に拡開させ
ると同時に、押し型］９で長辺側を押しつぶしていくと
、長辺側の余肉は次第にコーナ部へ集まり、最終的には
同図ｆｄ）に示すように中子１７と押し型１９によって
コーナ部が直角に成形され、矩形状のくま取りコイル２
３か得られる。

」−記工程により円形リングの展開長を仲はさないで矩
形状に成形することができ、伸びによるコーナ部の強度
低下か避けられると共に、パリの発生も防止できる。さ
らに、成形の最終段階で第９図の実線２４て示すように
コーナ部に集った余肉を圧縮変形させて鎖線２４′で示
す最終形状に成形するため、コーナ部は加工硬化して元
の素利よりも降伏点が高くなり、最も破損しゃすいコー
ナ部の強度を大幅に向」ニさせることかできる。

また、一般的に金属は、圧縮残留応力があれば応力振幅
が大となり、疲労強度の面からみて有利であることか知
られている（昭和３９年３月２５日発行、日本金属学会
強度委員会編「金属材料の強度と破壊」第３５２〜３５
４頁）。

第１０図はその説明図で、ε、の繰返し歪振幅に対し圧
縮残留応力σ０がある場合に発生する最大応力σ２は圧
縮残留応力かない場合の最大応力σ１より小さいことを
示している。このことから、」−記のようにコーナ部に
圧縮残留応力か発生するようにくま取りコイルを成形す
れは、コーナ部の疲労強度が向上することかわかる。

〔発明の実施例〕　以下、本発明の実施例を図面により
説明する。

第１１図は丸パイプをせん断して円形リングを得る第１
工程をこれに使用する装置と共に示した図である。

同図［ａ）に示すように可動外刃２９、可動内刃３０、
ノックアウトリング３］、ノックアウトピン３２を含む
可動部３３か上死点位置にある時に素材である丸パイプ
２５を矢印３５の方向に自動供給すると、ノックアウト
リング３１とノックアウトピン３２が後退し、丸パイプ
２５の先端部が所定の切断寸法だけ固定外刃２７から可
動外刃２９内に進入する。丸パイプ２５内には浮動心金
２６を挿入してあり、丸パイプ２５との間の摩擦により
浮動心金２６の端面は可動内刃３０の端面に当っている
。この状態から同図ｔｂ＋の矢印３６の方向に可動部３
３か下降すると、浮動心金２６、固定外刃２７と可動外
刃２９、可動内刃３０との間て丸パイプ２５が拘束せん
断され、半製品である円形リング１４か可動部３３によ
って固定外刃２７の製品搬送路２８と対向する位置へ運
ばれる。そして、可動部３３が下死点位置に達した時、
ノックアウト押しピン３４が矢印３７の方向に動き、ノ
ックアウトピン３２、ノックアウトリング３１を介して
円形リンク１４を製品搬送路２８へ排出する。その後、
再び可動部３３が」二昇し、同じ動作を繰り返す。

このように丸パイプ２５を内側に浮動心金２６を挿入し
た状態で拘束せん断ずれば、歩留り良く、かつパリのな
い円形リング１４か得られる。

浮動心金２６かせん断時または材料送り時に送り方向と
逆方向に逃げると、せん断不良や送り不良が生じる。こ
れを防ぐため、第１２図に示すように浮動心金２６に○
リング３８を装着して丸パイプ２５との間の摩擦を適度
に太き（するのかよい。

次に、上記円形リングを矩形状に成形する第２工程とこ
れに使用する装置について具体的に説明する。

第１３図は成形型の外観図、第１４図〜第１７図は成形
型の内部構造と成形順序を示す図で、第７図、第８図と
対応する部分は同一符号を付して示す。

中子１７は固定型２０の内側の溝にそって滑り、その先
端部はノックアウト３つの間から固定型２０の上面に露
出している。４０は中子１７の戻しはね、４１はそのカ
イトピンで、中子１７に固定されている。押し型１９は
固定型２０の上面の溝にそって滑り、図示されていない
戻しばねにより常時拡開した位置に保たれている。中子
拡げコマ１８はストリッパ４２の中心の穴を通って上下
動する。４３は上下動するカムで、押し型１９に当る面
は斜面に形成されている。

中子拡げコマ１８、ストリッパ４２、カム４３は別個に
駆動される。４４はノックアウト３９に結合されたノッ
クアウト押しピンである。

成形順序としては、まず第１４図に示すように固定型２
０から突出したノックアウト３９の端面とストリッパ４
２の間に円形リング１４を挿入する。この状態は第８図
ｔａ＋に対応している。次に、第１５図に示すようにス
トリッパ４２が下降し、て円形リング１４とノックアウ
ト３９を押し下げる。この動作で中子１７の先端部かノ
ックアウト３９から突出し、円形リング１４の内側に挿
入される。同時に、カム４３か下降し押し型１９を矢印
２１の方向に移動させるので、円形リング１４は最終形
状である矩形の長辺側の部分を押し型１つによって押し
つぶされ、短辺側が固定型２０に当って座屈する。この
状態は第８図ｔｂ＋に対応している。その後、中子拡げ
コマ１８が下降して中子１７を第１６図＋ａ＋の矢印２
２の方向に拡開させると同時に、カム４３かさらに下降
して押し型１９を矢印２１の方向に移動させ、中子１７
と押し型１９によってコーナ部を最終的に成形する。第
１６図は成形完了した状態を示し、第８図［ｄ＋に対応
している。成形完了すると、第１７図に示すように中子
拡げコマ１８ストリツパ４２、カム４３が上昇し、中子
１７および押し型１９は元の位置に戻る。そして、ノッ
クアウト押しピン４４により押されてノックアウト３９
が上昇し、成形されたくま取りコイル２３を成形型がら
排出する。これによってコーナ部が強化されたパリのな
いくま取りコイルか得られる。

第１８図はせん断、成形を一貫自動化した場合の製品搬
送機構を示す図である。

丸パイプからせん断された円形リング１４は、シリンダ
４５で駆動されるフィーダ４６により搬送路２８を通っ
てせん断部４７がら成形部４８の方へ移送され、紙面に
垂直の方向に動（ストッパ４９により成形部４８の手前
て一時ス＋−’７’りされる。ストッパ４９が後退する
と、ストンクされていた円形リング］４はシリンダ５０
て駆動されるフィーダ５１により１個づつ。

成形部４８へ供給され、前記のようにノックアウト３９
により成形型から押し出された完成品２３は自重によっ
て排出される。

第１９図は角パイプ（材質Ｃｕ）を切断して得られたく
ま取りコイルを示す図、第２０図はその破線Ａて囲んた
コーナ部の顕微鏡写真（倍率１１５）である。

第２１図は本発明により丸パイプ（材質Ｃｕ）をせん断
して（られだ円形リンクを示す図、第２２図はその破線
Ｂて囲んだ部分の顕微鏡写真（倍率同上）、第２３図は
本発明により円形リン、グを成形して得られたくま取り
コイルを示す図、第２４図はその破線Ｃて囲んたコーナ
部の顕微鏡写真（倍率間」二）であり、第２４図には第
２０図や第２２図とは異なる圧縮変形による金属組織の
変化が明瞭に現われている。

さらに、本発明による（ま取りコイルの疲労哲度の向上
を実証するデータとして、第１９図に示した従来品は３
２０〜１５００万回の寿命試験で折損するのに対し、第
２３図に示した本発明品は２５００万回の寿命試験でも
異常が認められなかった。

〔発明の効果〕　以上説明したように本発明によれは、
素４’Ａとして丸パイプを使用でき、がっ歩留りか良い
ため、従来の製法に比べ材料費が安くなり、また２つ割
の中子と押し型を用いてコーナ部を圧縮酸形する！１１
殊成形法の採用により成形時に材料が伸びて強度低下を
来たすことが避けられると共に、製品の自動組立の障害
になったり電磁石の接極不良の原因になるパリを発生す
ること−もなく、成形時の加工硬化と圧縮残留応力Ｊに
よりコーナ部の疲労強度が飛躍的に向上した長寿命の交
流電磁石用くま取りコイルを安価に供給することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来のくま取りコイルの製造方法
の説明図、第３図、第４図は（ま取りコイルの破損原因
を説明するための側面図および平面図、第５図は円形リ
ンクを矩形状に成形する他の方法の説明図、第６図ｔａ
＋、（１つ）は第５図の方法で得られた製品の平面図お
よび側面図、第７図は本発明による成形工程の説明図、
第８図ｔａｒ〜（Ｃ１）はα形順序の説明図、第９図は
コーナ部の圧縮成形σ説明図、第１０図は圧縮残留応力
の効果を説明するための応力−歪曲線図、第１Ｊ図［ａ
ｌ〜ｆｃｌは本発明に使用するせん新型の動作順序を示
す断面図、第１２図はせん断時に用いる浮動心金の他の
例を示す断・面図、第１３図は本発明に使用する成形型
の外観図、第１４図〜第１７図はその成形順序を示す図
で、ｆａ）は゛切断側面図、ｆｂｌは切断正面図、第１
８図は製品の搬送機構を示す側面図、第１９図は角パイ
プを切断しある。 １４・・・半製品である円形リング １７・・・中子　　　　　　　１８・・・中子拡げコマ
１つ・・・押し型　　　　　　２０・・・固定型２３　
　完成品であるくま取りコイル ２５・素イＡである丸パイプ ２６・浮動心金　　　　　２７・・・固定外刃２９・・
可動外刃　　　　　８０・・・可動内刃代理人弁理士　
中村純之助 十　７図 １’ｌ：１ 十８図 （ａ）　　　　（ｂ）　　　　（Ｃ）　　　　（ｄ）十
１０図　　　才９図 矛１１図 矛１２図 区　　　　　　　Ｅ 寸　　　　　　　　の 六　　　　　　　未 区　　　　　　　記 ｑつ　　　　　　　　　　　　ｒ＼ 豐−一　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　ｖｌ−命　　　　　　未 分２１図　　　　　才２３図 ｔ２２図 第２４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　コーナ部か圧縮変形された矩形状リングから
   なるくま取りコイル。
2. （２）下記の工程を含むくま取りコイルの製造方法。 ｆＡ、ｌ　　丸パイプをせん断して円形リングを得る第
   １工程。 （川　」−記円形リングの内側に２つ割の中子を。挿入
   した状態で最終形状である矩形の長辺側の部分を外側か
   ら押し型で押し、短辺側の部分を固定型に当てて座屈さ
   せた後、中子を短辺側に向って拡開し、中子と押し型に
   よりコーナ部を最終的に成形して矩形状のくま取りコイ
   ルを得る第２」二程。