電気モーターの製造に携わったことがある方は、ステーター バーがセットアップ全体の影の主役であることをご存知でしょう。その形状、厳しい公差、一貫性は、モーターの動作、出力、持続時間に直接影響します。そして、何だと思いますか？ステーターバー成形金型は、その形状を適切に行うためのバックボーンです。金型がキャリブレーションから外れている場合、部品のスクラップ、組み立ての問題、そして膨大なダウンタイムが発生することになります。
私はステーターバー成形金型を何年も販売してきましたが、顧客 (工場長、品質担当者、さらには現場でいじくり回すのが好きな小型モーター OEM オーナーも含む) から寄せられる最も一般的な質問の 1 つは、金型の校正をどのくらいの頻度で行う必要があるのか、時間やお金を無駄にせずに正しく行うにはどうすればよいのか、というものです。これを段階的に説明していきます。専門用語は使わず、デトロイト、メキシコ、ドイツのチームが独自のセットアップのトラブルシューティングを行っているのを見て学んだ実際のことだけを述べます。
まず、一つはっきりさせておきたいのは、キャリブレーションは一度やれば完了する雑事ではないということです。これは定期的なメンテナンスの一部であり、どのくらいの頻度で行うかは、2 つの大きな要因によって決まります。それは、生産工程の負荷がどれくらいか、材料がどれだけ粗いかということです。標準の銅線を使用して小型モーターのステーター バーを週に 10,000 個回転させる場合は、おそらく 1,000 サイクルごと、または月に 1 回のいずれか早い方で校正する必要があります。ただし、産業用モーター用のより大きく厚いバーを使用し、年中無休で稼働している場合は、シフトごとに簡単なチェックを行い、500 サイクルごとに完全な校正を行う必要があります。私は常にお客様に、金型の使用状況を記録し、毎週のダウンタイムの中でキャリブレーションを交渉の余地のないステップにするよう伝えています。例外はありません。
実際の手順に入る前に、必要なツールについて説明しましょう。間違ったものを使用すると、作業がさらに困難になるだけです。 10,000 ドルの実験用体重計や豪華なレーザー トラッカーは必要ありません (ただし、あれば便利です)。基本は次のとおりです。少なくとも 0.01 mm の精度を持つデジタル ノギス (ホームセンターで売っている安いものはやめてください。嘘をつきます)、精密隙間ゲージのセット、最長のステーター バーと少なくとも同じ長さの直定規、金型のバーの形状に固有のゴー/ノーゴー ゲージのセット、そして金型の成形面の電気的ギャップをチェックする場合は高品質のマルチメーターです。ああ、きれいな作業場を忘れないでください。削りくずや銅片の残り、工具があちこちに転がっていないようにしてください。小さな金属片でも数ミリ単位で校正を狂わせる可能性があり、それだけでバーが破損してしまいます。
さて、いよいよ、ステップバイステップの調整プロセスです。メーカーが発行する一般的なマニュアルのように、最初の 2 回を間違える部分をスキップするようなものではなく、これを本物に保つつもりです。
ステップ 1: 金型を事前洗浄し、チェックの準備をする
まず、金型をプレスから引き出し、成形部分を分解します。ここで実際の成形が行われます。硬いブラシ (金型の表面を傷つけないように、スチールではなく真鍮) を使用して、銅の削りくず、ほこり、蓄積した古い離型剤をすべて取り除きます。これらの小さな残留物は時間の経過とともに金型に摩耗するため、キャリブレーション中に残留物を付けたままにすると、実際のツールではなく、汚れた表面に対してチェックすることになります。私は通常、イソプロピル アルコールと糸くずの出ない布で表面を拭き、10 分間乾燥させます。金型に摩耗プレート (バーの圧力の影響を受ける交換可能な部品) がある場合は、ここで凹みや傷がないか確認してください。多少の損傷がある場合は、最初に交換することで校正がより正確になります。新しいプレートが必要かどうかわからない場合は、ステーター スロット モールドのページで交換可能なコンポーネントと仕様の詳細を確認してください。
ステップ 2: ベースのアライメントを確認する
最初の重要な校正チェックは、ステーター バー成形金型の 2 つの半分が完全に位置合わせされていることを確認することです。ここでの位置ずれは、ステーター バーが偏る最大の原因であり、最近金型を移動したり、プレス機に衝撃を与えたりした場合によく発生します。両方の金型半体の上部に直定規を置き、隙間ゲージを使用して、金型の長さに沿って 3 つまたは 4 つの点で直定規と金型の成形面との間の隙間を確認します。 2 点間のギャップの差が 0.02 mm を超える場合は、アライメントを調整する必要があります。ほとんどの金型には、側面または底面に小さな止めネジがあり、これを緩めると金型の半分を左右、前後にわずかに移動できます。私は常に小さな調整を行います。ネジを全回転ではなく、一度に 1/8 回転ずつ回します。各調整後、金型を所定の位置に保持できる程度に止めネジを締めて、直定規で再確認してください。この部分の作業が完了するまで、すべてのネジを完全に締めないでください。締めすぎると、モールド ベースが歪み、位置合わせが狂う可能性があります。別のタイプのツールを使用している場合は、コイル成形金型のページに、他の部品に関する同様の位置合わせのヒントが記載されています。
ステップ 3: 成形キャビティの寸法を確認する
アライメントが良好になったら、バーのキャビティの実際の形状を確認します。それがバーの仕上がりを決定するためです。デジタル ノギスを手に取り、キャビティの長さと幅に沿って複数の点 (直線部分、曲げ半径、バーがモーターのステーター スロットに収まるノッチ領域) を測定します。各測定値を書き留めます。次に、それらを金型の元の仕様と相互参照します。金型を購入したときのプリントアウトが必要です。または、リピーターの場合は、当社のチームに連絡してください。特定のモデルのデジタル仕様を送信できます。測定値が 0.03 mm を超えてずれている場合、それがギャップです。たとえば、キャビティの中央の曲がり部分の幅が 12 mm であるはずで、測定値が 12.07 mm である場合、それは幅が広すぎます。ほとんどの金型には、サイズを調整するために金型ベースと成形インサートの間にフィットするシム (薄くて精密な金属片) が付いています。キャビティを小さくする必要がある場合はシムを追加し、大きすぎる場合はシムを取り外します。繰り返しますが、小さな調整を行い、変更するたびに必ず再測定してください。ここでもゴー/ノーゴーゲージが役に立ちます。ゲージをキャビティにスライドさせます。想定どおりにフィットしない場合は、微調整が必要であることがわかります。成形前にコイルを処理するプレス ツールを使用している場合、コイル プレス金型のページには、最終的な金型のキャリブレーションがさらに正確になるように準備段階を調整するためのガイダンスが記載されています。
ステップ 4: 曲げ半径と平行度を確認する
曲げ半径は人々を最もつまずかせる部分です。曲げが必要よりも 0.5 mm 小さいか大きい場合、バーがステーターのスロットに収まらないか、モーターの動作時に摩擦が発生します。これを確認するには、専用の半径ゲージ (小さな分度器のように見える湾曲したもの) を使用するか、金型が新しいときの正しい形状のステーター バーのサンプルがある場合は、古いバーを現在の金型のキャビティの隣に設置して比較します。私がサンプル バー方式を好む理由は、サンプル バーを並べて置いて、すべてのカーブで揃っているかどうかを確認するだけで、現場でのチェックが迅速に行えるからです。平行度については、キャビティの直線部分の両端でキャリパー測定を行います。両方の測定値が 0.02mm 以内で同一である必要があります。そうでない場合は、金型の一方の側がもう一方の側よりも高く位置していることを意味し、成形時にバーがねじれてしまいます。ほとんどの金型には、各半分の底部に高さ調整ネジが付いています。位置合わせの場合と同じように、小さな変化が起こるたびに確認しながら、これらのネジを調整します。
ステップ 5: テストバーを実行し、キャリブレーションを検証する
一般的なガイドに記載されていない部分は次のとおりです。すべての数値を測定することはできますが、実際のテストは実際のステーター バーを作成して確認することだけです。これには良質の銅を使用しないでください。定期的に使用しているのと同じワイヤーまたは棒材のスクラップスプールを入手してください。それを金型に通して成形し、キャリパーを使ってテストバー上のすべての重要な点を測定します。長さ、幅、曲げ角度、ノッチの深さ、バーが全長に沿ってどれだけ真っ直ぐであるかを確認してください。テストバーが完璧であれば完了です。オフになっている場合は、戻って調整を確認してください。多くの場合、それは見落としていた位置調整の小さな微調整であり、大きな問題ではありません。ランダムなプレスの変動を考慮して、私は常に 2 つのテストバーを実行して確認します。
ここで、私が何年にもわたって拾ってきた、何時間もの頭痛の種をなくすためのプロのヒントをいくつか紹介します。 まず、キャリブレーション測定値にラベルを付けます。日付、サイクル数、行った調整を金型上のステッカーまたはメンテナンス ログに書き留めます。こうすることで、数週間後に問題が発生し始めた場合でも、推測する代わりに、いつ問題が発生し始めたかを遡って確認することができます。 2 番目に、消耗部品は事後対応ではなく事前に交換します。金型の摩耗プレートに傷が目立ち始めている場合は、キャリブレーションがオフになるまで待って交換せず、すでにキャリブレーションを行っている計画的なダウンタイム中に交換してください。第三に、金型を別のプレス機または新しい場所に移動する場合は、セットアップ後に必ずキャリブレーションを行ってください。特に大きな金型の場合、短い移動でも位置合わせが狂う可能性があります。また、新しい金型を購入する場合は、しっかりとした構造のステーター バー成形金型の方が、安価な金型よりも校正が長く持続するため、最安値を求めるのではなく品質に投資する価値があることを知っておいてください。
待ってください。キャリブレーションを台無しにする人々が犯すよくある間違いについても言及しておく必要があります。測定に使い古されたツールを使用する (ダイヤルが固着したノギスでは間違った数値が表示されます)、位置合わせの手順を急ぐ (ネジの締めすぎが速すぎる)、チェック前に金型を徹底的に洗浄しない、などです。金型のキャリブレーションに 2 時間を費やしたチームが、後から曲げ部分に銅の削りくずが詰まっていて測定値が狂っていたことに気づいたというチームを見たことがあります。まったくの時間の無駄です。そんなチームにはならないでください。
結局のところ、ステーター バー成形金型の調整は単なるメンテナンス作業ではありません。これは、生産をスムーズに実行し、スクラップを削減し、意図したとおりに動作する部品を製造する方法です。新しい金型を購入したい場合、または正しくキャリブレーションできない既存の金型のトラブルシューティングに支援が必要な場合は、私のチームと私がお手伝いいたします。当社は、小規模な新興企業から世界的な OEM まで、あらゆる規模のモーター メーカーと協力してきており、品質を維持するために必要な金型、ガイダンス、サポートを提供できます。
参考文献:
- ミラー、J. (2021)。コイル成形ツールの精密校正。製造工学ジャーナル、45(3)、112-118。
- スミス、L. (2022)。ステーターバー製造におけるよくある落とし穴。自動車産業メンテナンスジャーナル、18(2)、45-52。
- グローバルツーリング協会。 （2023年）。成形金型のメンテナンスと校正のベスト プラクティス。技術レポート GTA-23-07。
