モーター積層の品質管理：積層プレス加工および積層寸法に関するSPC

A スタンプラミネート 報告されているすべての寸法を満たしていても、出来の悪い積層体になってしまうことがある。.

インターロック後に穴径が変動する。バッチごとにスタックの高さが変わる。一方のストリップレーンでは、もう一方よりも早くバリが発生する。歯の幅は公差範囲内にあるが、数時間にわたって変動し続けている。.

最終検査では部品が対象となります。統計的工程管理では、その部品を製造した工程、すなわちコイル、ストリップ供給、金型、個々の積層、接合工程、そして完成した積層体までを把握する必要があります。.

有用なSPC計画は、これらの段階を結びつけます。大規模な検査計画であっても、必ずしもそれができるとは限りません。場合によっては、単に数値が増えるだけになってしまうこともあります。.

どの寸法を管理すべきか？

以下の4つの特性グループを管理します：

• 投入材料： シートの厚さ、コーティング状態、およびストリップの幅
• 機能幾何学： 内径または外径、歯幅、溝の開口幅、溝の位置、ピッチ、同心度、および振れ
• ツールの健全性指標： バリの高さ、エッジ形状、送り進み、および選択されたパンチに依存する寸法
• スタックの結果： 所定の荷重下での高さ、面平行度、内径または外径の振れ、スキュー、およびインターロック状態

ある測定項目は、製品の機能を予測したり、工具の摩耗を明らかにしたり、送りやキャビティの問題を特定したり、積層時に蓄積されたり、あるいは高い逸脱コストを伴う場合、日常的なSPCの対象となります。.

優れたラミネーションが、なぜ不良なスタックを生み出すのか

積層厚は、単に板厚に積層枚数を掛けたものだけではありません。.

H_stack = sum(t_i + c_i + b_i + e_i) - compression_set

どこでだ：

• t_i = 基材の厚さ
• c_i = 有効被膜寄与率
• b_i = バリまたはエッジ接触による寄与
• e_i = 接合または噛み合わせ変形
• compression_set = 指定された荷重によって除去された高さ

これは設計上の公式ではありません。これは、シート厚が安定していても、積層高さが安定するとは限らないことを示すものです。.

パンチング加工は、変形、残留応力、破断、およびバリの形成を通じて、切断端部の状態を変化させます。バリは、絶縁体を損傷させたり、積層体が圧縮された際に隣接するシート同士が接触したりする原因となる可能性があります。したがって、バリは単なる外観上の欠陥ではなく、工程変数の一つであると言えます。.

モーター積層 SPC チェックリスト

これはアーキテクチャであり、普遍的な制御計画ではありません。ボンド接合、インターロック、および溶接されたスタックでは、ばらつきが蓄積される仕組みがそれぞれ異なります。.

ユニバーサル・バー番号の無断複製を禁じます

“「バリは常に10マイクロメートル未満でなければならない」というのは有用な情報ですね。ただし、手元の製品に関しては、この基準が当てはまらない可能性もあります。.

許容限界は、板厚、材料グレード、コーティング、バリの方向、エッジの位置、積層圧縮、接合方法、電気的検証、顧客の要件、および測定方法によって異なります。.

リスクの観点から妥当である場合は、2つの制限を設ける：

1. 製品の制限： 図面または承認済み許容限界。.
2. メンテナンストリガー： 不適合判定の前に工具検査を開始する、より低い内部レベル。.

工場では、自社の工具寿命データを分析した上で、製品の限界値の60%から80%の間にメンテナンスのトリガーを設定する場合があります。これは方針の一例であり、業界の規則というわけではありません。.

基準を活用しつつ、それがエンジニアリングに取って代わることを許さない

ISO 22514 シリーズは、プロセス能力、性能、および測定プロセス能力に関する手法を規定しています。現行版の ISO 22514-2 は連続特性について規定しており、ISO 22514-7 は、測定プロセスが定義された課題に適しているかどうかについて規定しています。.

IEC 60404シリーズは、電磁鋼材、磁気特性試験、グレード、幾何学的特性、および検査要件を規定しています。 例えば、IEC 60404-8-4は、規定の公称厚さを持つ、完全に加工済みの冷間圧延非配向電磁鋼板を対象としています。この規格は、完成した積層図面や検証済みの積層仕様書に代わるものではありません。.

規格では、方法と用語が定義されています。図面では、合格基準が定義されています。管理計画では、どの段階で対応すべきかが定義されています。.

プロセスイベントを基にサンプリング計画を策定する

金型のセットアップ、金型のメンテナンス、コイルの交換、ストリップの再通し、プレス機の詰まり、送り調整、スタッカーの調整、接合部の変更、またはゲージプログラムの修正を行った後は、必ず点検を行ってください。これらの各操作により、新たなプロセス状態が生じる可能性があります。.

大量プレス加工の場合、3～5回の連続したラミネーションをサブグループとして設定するのが、多くの場合、妥当な出発点となります。これらは、同じ短期間、レーン、キャビティ、および加工条件のものに限定してください。シフトの開始時、中間、終了時のデータを組み合わせてサブグループを作成しないでください。そうすると、時間的なばらつきが1つの範囲に混在してしまうことになります。.

ヒットベースまたは時間ベースのチェックを追加します。間隔は、工具寿命の履歴、プレス速度、公差、過去のドリフト率、測定時間、封じ込めコスト、およびエスケープの重大度に基づいて設定します。「2時間ごと」が適切である可能性があります。その理由については、履歴から説明できるはずです。.

部品サンプリングとスタックサンプリングは区別してください。部品データからは、金型や送り機構の挙動がわかります。スタックデータからは、蓄積、接合、圧縮、およびインデックス動作がわかります。これらを、コイル、レーン、キャビティ、ヒット範囲、スタッカー、およびバッチごとに関連付けます。.

データに合ったグラフを選択してください

を使用してください Xbar-R図 複数の連続した値をサブグループとして測定できる場合。これは、歯幅、内径、スロットの開口幅、厚さ、および繰り返し積層高さなどの測定に適していることが多い。.

を使用してください I-MRチャート 各測定間隔において、バープロファイル、フルスタックの振れ、スキュー測定、破壊試験、または少量スタックなど、実用的な結果が1つしかない場合。.

を使用してください 属性一覧表 インターロックの欠落、コーティングの損傷、または不合格となったスタックなどの件数や割合について。.

部品が同じ図面番号を共有しているという理由だけで、ストリップレーン、キャビティ、金型、スタッカーを1つの図面にまとめないでください。1つの図面は、1つのプロセスストリームを表すべきです。通常は。.

まずは測定プロセスを検証する

測定ノイズは、プロセスの変動のように見えることがあります。.

ベースラインデータを収集する前に、基準系、治具、力、支持点、温度条件、光学エッジの規則、バリの追跡方向、積層圧縮力、保持時間、操作方法、およびゲージの分解能を定義してください。.

負荷が指定されていないスタック高さの測定結果は不完全です。測定位置が固定されていないバリの測定値は、比較が困難です。エッジの閾値が変動する光学測定プログラムは、安定した測定プロセスとは言えません。.

プレーンテキストでの機能式

プロセスが十分に安定してから、能力を算出してください。.

Cp = (USL - LSL) / (6 * sigma_within)

Cpk = min(
  (USL - 平均) / (3 * sigma_within),
  (平均 - LSL) / (3 * sigma_within)
)

Pp = (USL - LSL) / (6 * sigma_overall)

Ppk = min(
  (USL - 平均) / (3 * sigma_overall),
  (平均 - LSL) / (3 * sigma_overall)
)

USL そして LSL これらは仕様上の限界値です。. sigma_within 短期的な変動を推定する。. sigma_overall 選択した期間における変動を含みます。.

演習問題：歯の幅

以下の図はあくまで説明用の例です。.

公称値 = 5.000 mm
下限 = 4.960 mm
上限 = 5.040 mm
平均 = 5.014 mm
内部標準偏差 = 0.006 mm

Cp = (5.040 - 4.960) / (6 × 0.006)
Cp = 2.22

上限Cpk = (5.040 - 5.014) / (3 × 0.006) = 1.44
下限Cpk = (5.014 - 4.960) / (3 * 0.006) = 3.00

Cpk = min(1.44, 3.00)
Cpk = 1.44

Cpの値が大きいのは、ばらつきが比較的小さいからです。Cpkの値が低いのは、工程が上限方向へシフトしているためです。金型を調整する前に、管理図、レーン、キャビティ、ゲージの安定性、および最近の金型に関する事象を確認してください。.

例：データを組み合わせると、問題が見えにくくなる場合がある

架空の歯幅の平均値を持つ2車線の帯状部分を想定してみましょう：

総合的な平均値は理想的だ。どちらのレーンも理想的な状態とは言えない。.

個別のグラフでは、摩耗、アライメント、またはクリアランスの状態が異なって見える場合があります。複数のキャビティやスタッカーからのデータを統合した場合にも、同様のマスキング現象が生じます。.

信号の制御不能に対する対応計画

1. 前回の検証済み正常チェックの結果が含まれています。.
2. 定義された測定器および測定方法を用いて、信号を確認してください。.
3. コイル、レーン、キャビティ、ヒット範囲、プレス、スタッカー、およびバッチを特定してください。.
4. 関連する特性を確認してください。例えば、バリとスロットのサイズやエッジのプロファイルを比較するなどです。.
5. 原因となりそうな箇所（送り装置、パイロット、パンチ、金型のクリアランス、ストリッパー、治具、インターロックステーション、または接合設定）を点検してください。.
6. 原因を是正し、連続するサブグループが規格に適合していることを確認する。.
7. 文書化された規則に従って、封入物を放出または選別する。.
8. 原因、対応措置、および確認済みの再開時点を記録してください。.

1つのデータ点が限界値を超えたからといって、管理限界を再計算してはなりません。管理限界の変更は、実際の、かつ明確に把握された工程の変更があった後に実施してください。.

ラミネート・スタンピングのサプライヤーに購入者が尋ねるべきこと

複数のCpk値を指定するには：

• レーン分離およびキャビティ分離の性能データ
• 内径、歯形、バリ、および積層の検査に関する測定システムの根拠
• 正確な積層高、保持時間、および固定方法
• バーマップとダイメンテナンスのトリガー
• コイルから積層バッチ、そしてスタックに至るまでのトレーサビリティ
• 反応、封じ込め、およびプロセス変更に関する規則
• パーツレベルとスタックレベルのレコードが関連付けられていることを示す証拠

ダッシュボードが緑色であるだけでは不十分です。各数値の背後にあるプロセスの実態こそが重要なのです。.

よくあるご質問

モーター用積層板において、最も重要なSPC指標は何ですか？

まず、板厚、内径または外径、歯幅、スロットの開口幅と位置、振れ、バリの高さ、平坦度、インターロックの形状、積層高さ、端面の平行度、およびスキューから検討を開始します。このリストを、製品の故障モードに合わせて調整してください。.

すべての図面寸法に管理図を設けるべきでしょうか？

いいえ。一部の寸法については、セットアップの承認または定期的な監査のみが必要となります。日常的なSPCでは、機能的な特徴、摩耗指標、リスクの高い寸法、および積み重ねによって蓄積される特性に焦点を当てるべきです。.

バーの高さには、普遍的な上限があるのでしょうか？

いいえ。許容限界値は、図面、塗装体系、スタック圧縮、電気的検証、顧客要件、および合意された測定方法に基づいて決定されるべきです。.

バーの高さはどのくらいの頻度で確認すべきですか？

設置およびメンテナンス後に点検を行い、その後はヒット回数や確認された摩耗率に基づいて定期的に点検してください。手が届きやすい端部ではなく、リスクの高い固定箇所を測定してください。.

シートの厚さが一定であるにもかかわらず、なぜ積層高さが変動することがあるのでしょうか？

コーティング、バリ、うねり、異物、インターロック変形、接合条件、部品点数、圧縮応答、測定荷重、および保持時間は、いずれも要因となり得ます。.

CPとCPK、どちらがより重要でしょうか？

Cpはばらつきに基づく潜在的な能力を表します。Cpkは中心位置の安定性も反映します。いずれも、安定したプロセスと適切な測定方法なしでは信頼性のある指標とはなりません。.

高品質なSPCラミネート加工は、高品質なモーターコアを保証できるのでしょうか？

いいえ。完成したスタックについては、高さ、振れ、平行度、スキュー、接合状態、絶縁状態、および製品固有の性能試験に関する検査が依然として必要です。.

実用的なルール

機能を予測する寸法を管理する。摩耗を明らかにする測定値を追跡する。定義された条件下で、完成したスタックを検証する。.

データは、その実際のソース（コイル、レーン、キャビティ、金型、プレス、スタッカー）ごとに分けて管理してください。.

このようにして、SPCは、最終検査で不合格となったロットの原因を究明する必要が生じる前に、変化しつつある工程を早期に把握するのです。.

SPCラミネート審査の依頼

製造可能性や見積りの検討に役立てるため、積層図およびスタック図、材料のグレードと厚さ、コーティング、年間生産量、接合方法、スタック高さの測定荷重、バリおよび平坦度の要件、スキューの要件、必要な能力指数、およびトレーサビリティに関する要望をご提供ください。.

見積もりは、生産開始後に追加するのではなく、部品とともに管理方法を定義しておくことで、より正確なものになります。.