説明

アモルファス鉄心製造方法及びその装置

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、変圧器用の鉄心製造方法とその装置に係り、特に極薄のアモルファス素材複数枚を引き揃えたアモルファスブロック材を順次ラップ部を設けて層状に券回する鉄心の製造方法とその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】アモルファス素材は板厚0.05mm内外と非常に薄く、かつ、硬度が高いため、これを多数枚層状に巻回して変圧器用鉄心に成形する作業は、従来、生産性が低く品質の安定化に多くの手間を要するものであり、例えば図12に示すように、長尺の丸巻素材23をカッタ24で切断しこれを展開して台形材25とし、アモルファス素材1の複数枚を引き揃えてなるアモルファスブロック材10を再び丸巻材27に成形したのち、矩形鉄心28を製造するものである。また、別の従来技術は、図13に示すように、複数枚のアモルファス素材1を切断してアモルファスブロック材10とし、このブロック材10を巻型6の上部に位置決めし長手方向長さの概ね中央部を上押え22により押圧固定してから、加圧ローラ29を外周に沿って転動させながら巻型6に押圧成形し、図14に示すように、ラップした合わせ目にテープ30を貼り付け、押付け駒31を用いて固定する作業を繰り返して鉄心に成形するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記図12の従来技術は、長尺の丸巻素材23を巻戻し再び丸巻材27に形成する方式を採用しているが、本発明の対象はオーバラップして成形するアモルファス鉄心であって、ラップした合わせ目部分は、他の部分に比べて約1.5倍も厚さが増して成形後の鉄心形状は略楕円形になるから、丸巻きに成形することが困難で、このため一般に、丸巻き後矩形状に成形する工程を設けるため作業効率が低下する。さらに矩形状にして焼鈍作業を行った後、コイルと鉄心の再組立のための機械化を考慮した場合、ラップ合わせ目の位置ずれの発生は不可避の問題となり、このためラップ部合わせ目に位置ずれを生ずることなく、効率のよい巻付け手段がぜひとも必要であった。図6(a)は矩形成形鉄心の全体図、図6(b)はラップ部Cの拡大詳細図を示している。また、図13の従来技術は、ラップ合わせ目の位置ずれを発生させないように、アモルファス素材1の複数枚を切断してブロック材10とし、矩形の巻型6の外周に沿って1ブロックずつ積層して巻型6に加圧ローラ29を押圧しながら巻付けるため、巻付けに長時間を要する点に問題があり、図15に示すように、巻付け終了後巻終り端をテープ30で固定するため、加圧ローラ29に押圧された部分が凹部32を形成するため周長が伸びる。また前記凹部32の上層に次のブロック材10を順に積層して巻付けるため、鉄心の占積率を高めることができないという問題点があった。本発明は、上記の問題点に鑑み、品質、特に高占積率の確保と、原価低減に好適なアモルファス鉄心製造方法及びその装置を提供することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため、本発明は、少なくとも1枚の長尺アモルファス素材を引き揃えてアモルファスブロック材を形成する工程と、前記アモルファスブロック材の長手方向の一端を基準とし、順次左右交互に位置決めして複数組の前記アモルファスブロック材を略矩形巻型上方に積み重ねる工程と、前記複数組のアモルファスブロック材を前記略矩形巻型に固定する工程と、前記略矩形巻型を上方に吊り上げて前記複数組のアモルファスブロック材を逆U字状に垂下させ、前記逆U字状に垂下した前記複数組のアモルファスブロック材の両肩部を密着させる工程と、前記アモルファスブロック材を前記巻型の互いに隣接する少なくとも3平面に対し直角方向の押圧力によって密着固定する工程と、前記複数組のアモルファスブロック材の両側自由端を順次積層しループ状に成形固定する工程とを具備する。また、少なくとも1枚の長尺アモルファス材を引き揃えてアモルファスブロック材を形成する手段と、前記アモルファスブロック材の長手方向の一端を基準とし、順次左右交互に位置決めして複数組の前記アモルファスブロック材を略矩形巻型上方に積み重ねる手段と、前記複数組の前記アモルファスブロック材を略矩形巻型に固定する手段と、前記略矩形巻型を上方に吊り上げて前記複数組のアモルファスブロック材を逆U字状に垂下させ、前記逆U字状に垂下した前記複数組のアモルファスブロック材の両肩部を密着させる手段と、前記アモルファスブロック材を前記巻型の互いに隣接する少なくとも3平面に対し直角方向の押圧力によって密着固定する手段と、前記複数組のアモルファスブロック材の両自由端を順次積層しループ状に成形固定する手段とを具備することにより、達成される。
【0005】
【作用】鉄心用薄板材としてブロック材は、引き揃えた長さの短いブロック材から順に積み重ねることにより、位置決めの確認が容易であり、また、積層されたブロック材の長手方向の略中央部の下に巻型を置き平面部分を締付けた後、巻型を吊り上げることにより、ブロック材の両端が自重で逆U字状に垂下し、逆U字状両肩部押えと側面締付板の取り付け作業が容易になると共に、ブロック材の長手方向の一端を基準としているから、ブロック材の切断寸法にバラツキが発生してもラップ部の位置ずれを生ずることがなく、また適正な占積率を有するように締め付け調整することが可能となる。
【0006】
【実施例】本発明の一実施例を図1〜図7、図9及び図1111に示す。図1は切断した長尺アモルファス素材1の複数枚を1ブロック(本実施例では1ブロックは同一切断寸法の20枚)とするブロック材10を左右交互に位置決めして鉄心の巻型6上に積み上げる積み重ね装置の斜視図、図2は同正面図である。位置決め駒4a、4a及び4b、4bは、巻型6を中央にして左右に配設した積み台2、2上に位置決めピン3、3を用いて位置決めされている。位置決め駒4a、4aは、階段状に形成された複数の突き当て部を有しており、これにブロック材10を左右交互に1ブロックずつ突き当てて順に上方向に重ねていき、所定の段数例えば、図2では位置決め駒4a、4aの3段目まで積み上げると、上段の位置決め駒4b、4bの突き当て部に移行する。この時、ブロック材10は幅方向にも揃える必要があるから、押し当て板5に押し当てながら位置決めするため、図9に示すように積み台2に傾斜角度をつけると自重により端部を揃え易い。
【0007】図6は本実施例により成形した鉄心の正面図(a)及びラップ部Cの拡大詳細図(b)を示すが、1ブロックずつの積み重ねによって同図(b)に示すようにラップ幅が所定の限界範囲Lに達したとき、下記に詳細に説明するように、次の段の位置決め駒4bを重ね合わせ、位置決め駒4bに1ブロックずつ交互に左右端を突き当てて積み重ねを継続することにより、最初のラップ位置に戻るように構成されている。限界範囲Lは、鉄心成形後にコイルを装着することが可能な限界を規制する寸法であって、鉄心の仕様によって決まる所定値としてあらかじめ設定される。
【0008】このようにして、鉄心1台分相当のブロック材10を略直線状に保持した状態で巻型6上に積み重ねた後、図1に示すように、上部締付板7をブロック材10上に載置し、積み台2、2の中央部にあらかじめセットした巻型6と上部締付板7を締付ボルト8を用いて固く締結する。このとき、ブロック材10の長手方向の両端を自由端とした状態で締結が行なわれる。上部締付板7には、吊り上げ用吊りボルト9が取付けられている。上記のように巻型6は積み台2、2の中間にあらかじめセットされているから、積み重ねたときにブロック材10のたるみを防止し正確な位置決めをするのに好適である。本実施例では巻型6は略矩形であるが、これに限るものではなく、円形、長円形のものであってもよい。
【0009】図6(b)に示すように、第1層10aは中心線33の左方にp線を起点としてラップしろyでラップされ、第2層10bは中心線33の右方にq線を起点としてラップしろyでラップされている。続いて第3層10cは、中心線33の左方にp線を起点としてラップしろy+xでラップされ、第4層10dは中心線33の右方にq線を起点としてラップしろy+xでラップされる。以下左右交互にp線、q線を起点としてラップしろはxづつ増加する。これにより、ラップ幅が所定の限界範囲Lに達したとき、左右それぞれ最初のラップしろyに戻るものである。
【0010】図2において、ブロック材10の突き当て端は、向って左側をA端、右側をB端とすると、A端では、第1層の突き当て端10aAと第3層の突き当て端10cAとの差は、2πt(tは1ブロックの厚さ)であるから、図7(c)に示す2πtの段差を有する駒4cの形状でよい筈であるが、B端側は、図6(b)に示すようにx分だけラップしろが順次増加するから、第1層の突き当て端10aBと第3層の突き当て端10cBが当接するB端の位置決め駒4aの段差は、x+2πtでなければならない。そこで、A端は第2層の突き当て端10bA、第4層の突き当て端10dAと当接するよう位置決め駒4aを左右対称の形状とした。ラップ幅の限界範囲Lに達しときラップしろをyに戻す構成であるから位置決め駒4cの突き当て部分は、ブロック材10の突き当て端10A側に当接する位置決め駒とした。位置決め駒4bについても同様である。これにより、ブロック材10の切断寸法にバラツキがあっても、ラップ部は外側基準で一元的に位置決めされているから、上記バラツキは鉄心のセンタ側の起点位置p、q線に生ずる。従ってラップ幅の所定限界Lを常時一定に維持することが可能である。位置決め駒4a、4bは、端部の垂れ下がり防止も兼ねており、位置決め駒4a、4bの段差に替えて図7(b)に示すように、斜面上に目盛線26を刻んだ位置決め駒4dを使用してもよい。
【0011】上記実施例の積み重ね装置で異なった寸法の鉄心を製造するには、位置決め駒4a、4bの追加または位置決めピン3の位置変更により対応することが可能で例えば、ラップしろの増分x寸法とラップ幅の限界範囲Lが異なる場合は、位置決め駒4a、4bの変更によって対応可能である。
【0012】図1において積層された1台分のブロック材10を、略矩形の巻型6の上部の1辺と上部締付板7で固く締結してから、図3に示すように、上部締付板7の吊りボルト9を介して吊り上げるためブロック材10にずれを生ずることはない。本実施例ではブロック材10は巻型6の1辺に締付けられたが、締付け位置はこの部分に限ることなく、締付板の形状を変えればコーナ部であってもよい。ずれ止め駒11は上部締付板7を固定する際ブロック材10との直角度を保持するため巻型6を位置決めするものであって、ずれ止め駒11は吊り上げた時に自然に外れ落ちるようになっている。また、上部締付板7で締め付け後、積み台2を長手方向の巻型6から遠ざかる方向にスライドさせる機構を設け、ブロック材10の締結後に積み台2をスライドさせることにより、ブロック材10が巻型6に沿って垂下し、吊りボルト9を用いて吊り上げた状態と同じになり、クレーンによる作業を廃止することができる。このときブロック材10の両端は自由端であるため巻型6に沿って自重により垂下し、ブロック材10を構成する各アモルファス素材1相互間を隙間なく密着して重ね合せることができる。
【0013】吊り上げ状態で図3に示すように、肩押え12を取り付けて、逆U字状の肩の部分を強く押えた後、側面締付板13を取り付け巻型6の3平面に対してブロック材10を固く締結する。側面取付板13には回転軸14があらかじめ取り付けられている。
【0014】次いで、吊り上げたブロック材10を反転台15に載置して180°回転させた状態を図4に示している。反転によって上部に位置したブロック材10を矢印D方向に起こし、ラップ部16の組み合わせを行ないテープで固定し、さらに下部締付板17を締結する。特許請求の範囲の「複数組のブロック材を、略矩形巻型の互いに隣接する少なくとも3平面に対して、直角方向の押圧力によって密着固定させる手段」とは、例えば上記実施例では、上部締付板7、側面締付板13による締め付けを指している。「少なくとも」は、肩押さえ12を使用することによってさらに密着固定に効果的であることを意味する。ラップ部16の組み合わせは、産業用ロボットやマニピュレータを駆使し自動組付けを行なってもよい。次いで、ラップ部16を下部締付板17にて締結し固定してから上部締付板7、下部締付板17を設定した占積率を満足するように調整して図11に示す鉄心を完成させる。
【0015】図4に示す反転台15による180°回転のほか、ラップ部16の組み合わせは、複数組積み重ねたブロック材10を巻型6に固定した後、ブロック材10上に巻型6を横転させて他の2平面を固定してから行ってもよい。
【0016】本発明の他の実施例を図8、図10により説明する。図8に示すように、切断したブロック材10を巻型6上へ搬送し位置決めし上押え22を下降させ巻型6に押圧した後、肩押え18によりブロック材10の肩部を押え込み、次に横押え19により上押え22と直角方向を押圧する。この動作を繰り返し、鉄心1台分相当のブロック材10積み重ねを終了した後、上部締付板7の締結、側面締付板13の締結を行い逆U字状に成形する。これらの詳細な手順を図10のフローチャートに示す。
【0017】巻型6を本装置中央に取付けた後、切断された複数枚のアモルファス素材1のブロックを位置決めする。位置決めの手段は、先の実施例に準じ長手方向の片側端を基準としてNC制御(数値制御)による位置決めを行う。次に上押え22によりブロック材10を巻型6の上部に押し当て後、肩押え18にて肩部分を押え次に横押え19にて横部分を押え込む。横部分を押えたら、次のブロック材10を巻き付けるため上押え22と肩押え18を逃がす。鉄心1台分巻付けが終了したら、上押え22を後退させ上部締付板7を締付ボルト8で固定する。次に肩押え18は加圧したままで横押え19を逃がし側面部分を側面締付板13で締め付ける。締付完了したら、U字状に成形された鉄心を取り出し、ラップ部の組み合わせをマニピュレータ等を駆使して行なった後下部締付板17にてラップ部を固定し、最終的に占積率を調整してアモルファス鉄心の成形を終了する。
【0018】この実施例では1ブロックずつ巻き付けているが、図1の積み重ね装置を使用して鉄心1台分相当のブロック材10を自動的に位置決めしてから、図8に示す工程により積層分を一挙に成形してもよい。
【0019】
【発明の効果】本発明の実施により、同一寸法のアモルファス素材複数枚からなるブロック材を効率よく位置決めし積み重ねてから一挙に成形固定し、若しくは前記ブロック材ごとに逐次位置決めして成形固定することにより、占積率の高いアモルファス鉄心を容易に低原価で製造する装置及びその方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る積み重ね装置の一実施例を示す斜視図である。
【図2】図1の要部を示す正面図である。
【図3】図1実施例におけるブロック材の吊り上げ状態を示す斜視図である。
【図4】図3の状態から180°反転した状態を示す斜視図である。
【図5】図1実施例における鉄心製造のフローチャートである。
【図6】図1実施例により製造された鉄心の正面図とラップ部の拡大詳細図である。
【図7】本発明に係る位置決め駒の実施例図である。
【図8】本発明に係る鉄心自動巻付装置による製造工程を示す一実施例図である。
【図9】本発明に係る積み台の一実施例図である。
【図10】図8実施例の製造フローチャートである。
【図11】本発明に係るアモルファス鉄心の成形終了状態を示す正面図である。
【図12】従来技術の鉄心の製造工程を示す図である。
【図13】従来技術の加圧ローラによる加工工程を示す図である。
【図14】従来技術の加圧ローラによる加工終結工程を示す斜視図である。
【図15】従来技術の加圧ローラ加工によるブロック材の変形を示す説明図である。
【符号の説明】
1 アモルファス素材
2 積み台
3 位置決めピン
4a、4b、4c、4d 位置決め駒
5 押し当て板
6 巻型
7 上部締付板
8 締付ボルト
9 吊りボルト
10 ブロック材
11 ずれ止め駒
12 肩押え
13 側面締付板
14 回転軸
15 反転台
16 ラップ部
17 下部締付板
18 肩押え
19 横押え
20 上押えシリンダ
21 横押えシリンダ
22 上押え
23 丸巻
24 カッタ
25 台形材
26 目盛線
27 丸巻材
28 矩形鉄心
29 加圧ローラ
30 テープ
31 押し付け駒
32 凹部
33 中心線

【特許請求の範囲】
【請求項1】少なくとも1枚の長尺アモルファス素材を引き揃えてアモルファスブロック材を形成する工程と、前記アモルファスブロック材の長手方向の一端を基準とし、順次左右交互に位置決めして複数組の前記アモルファスブロック材を略矩形巻型上方に積み重ねる工程と、前記複数組のアモルファスブロック材を前記略矩形巻型固定する工程と、前記略矩形巻型を上方に吊り上げて前記複数組のアモルファスブロック材を逆U字状に垂下させ、前記逆U字状に垂下した前記複数組のアモルファスブロック材の両肩部を密着させる工程と、前記アモルファスブロック材を前記巻型の互いに隣接する少なくとも3平面に対し直角方向の押圧力によって密着固定する工程と、前記複数組のアモルファスブロック材の両側自由端を順次積層しループ状に成形固定する工程とを具備したことを特徴とするアモルファス鉄心の製造方法。
【請求項2】少なくとも1枚の長尺アモルファス材を引き揃えてアモルファスブロック材を形成する手段と、前記アモルファスブロック材の長手方向の一端を基準とし、順次左右交互に位置決めして複数組の前記アモルファスブロック材を略矩形巻型上方に積み重ねる手段と、前記複数組の前記アモルファスブロック材を略矩形巻型固定する手段と、前記略矩形巻型を上方に吊り上げて前記複数組のアモルファスブロック材を逆U字状に垂下させ、前記逆U字状に垂下した前記複数組のアモルファスブロック材の両肩部を密着させる手段と、前記アモルファスブロック材を前記巻型の互いに隣接する少なくとも3平面に対し直角方向の押圧力によって密着固定する手段と、前記複数組のアモルファスブロック材の両側自由端を順次積層しループ状に成形固定する手段とを具備したことを特徴とするアモルファス鉄心の製造装置。

【図1】
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【図2】
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【図7】
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【図8】
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【図3】
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【図9】
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【図4】
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【図5】
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【図11】
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【図6】
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【図10】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【特許番号】特許第3098570号(P3098570)
【登録日】平成12年8月11日(2000.8.11)
【発行日】平成12年10月16日(2000.10.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願平3−144412
【出願日】平成3年6月17日(1991.6.17)
【公開番号】特開平4−368109
【公開日】平成4年12月21日(1992.12.21)
【審査請求日】平成10年3月24日(1998.3.24)
【出願人】(000005108)株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】(000003687)東京電力株式会社 (2,580)
【参考文献】
【文献】特開 昭62−293605(JP,A)