JP5016650B2 - 環状積層鉄心用ユニット積層体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、順送り金型を用いて長尺な帯状鋼板から環状鉄心を展開した形状の連結ユニット板を順次打抜き加工すると共に、打抜きした各連結ユニット板を積層状態で相互にかしめ結合してユニット積層体を製造する環状積層鉄心用ユニット積層体の製造方法に関し、例えば家電及び一般産業向けのモータ用積層形固定子の製造などに利用することができる。

モータ用積層形固定子などの環状鉄心を製造する場合、固定子の磁極への巻線作業を容易にできることなどの理由から、環状鉄心１枚分を展開した形状で所定数の分割片を連結した連結ユニット板１を、所定の積み厚になる枚数分だけ順次打抜き加工すると共に、かしめ結合手段５を介して相互に連結して積層させ、図１（ａ）で示すようなユニット積層体２を予め製造しておき、磁極に対する巻線作業を行った後に治具を用いて各分割片３間の連結部を変形させ、図１（ｂ）で示すような環状鉄心４にする分割鉄心片方式が採用されている。

このようなユニット積層体２を製造する方法及び装置に関し、本件出願人は先に特開平９−２１６０２０号公報で開示されている発明を提案したが、この発明では順送り金型によって間欠送りされる長尺な帯状鋼板の送り方向に対して、各連結ユニット板１の長手方向が直交する状態で打抜き加工（以下、横列打抜きという）していた。

この横列打抜きする従来技術によると、環状鉄心を展開した長さ以上の横幅を有する幅広な帯状鋼板を用い、この帯状鋼板に対して間欠送りされるピッチ毎に送り方向に沿って並列状態に連結ユニット板の打抜き加工が行われる。

このために、通常の順送り金型装置に比べて送り方向と直交する方向に対して金型が大型化して総打抜き荷重も増大するので、特殊な専用の金型装置が必要になって設備費が増大する恐れもあり、幅広な帯状鋼板をコイル状に巻装すると重量が嵩んで、運搬の際や金型装置に装着する際における取り扱いが不便である。

この種の金型装置では、積層した際に上下間を相互に連結するかしめ結合手段として各連結ユニット板にかしめ用突起などが予め切り起し加工されると共に、ユニット積層体１に必要な所定枚数分の打抜き加工した後の連結ユニット板１に対して、かしめ結合手段の代わりに計量穴を打抜き加工して次のユニット積層体２との分離を図る計量手段が設けられている。

例えば、図１で示す分割片３の数が６個で各分割片毎に３個所ずつかしめ結合手段５を設けた連結ユニット板１では、このかしめ結合手段としてかしめ用突起５を横列打抜きする従来技術の場合には、１８個所に（６×３＝１８）に突起形成用のパンチ及びダイを装着させておく必要があり、また計量手段は分割片３と同数の６個所に設けておく必要があった。

このために、金型装置が大型化するだけではなく金型内における部品点数も多くなって複雑化し、金型装置がコストアップする恐れがあると共に、メンテナンスの点でもより多くの労力が必要になる恐れもあった。

そこで本発明では、分割鉄心片方式による環状積層鉄心用ユニット積層体を横列打抜きで製造する先に提案した発明を更に改善し、前記した課題を解決しうる環状積層鉄心用ユニット積層体の製造方法を提案するものであって、特に先の提案による横列打抜きに対して、環状鉄心１枚分に相当する連結ユニット板を帯状鋼板の送り方向に沿った状態で打抜き加工（以下、縦列打抜きという）することによって改善を図った。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、環状積層鉄心１枚分を展開した形状で所定数の分割片を連結した連結ユニット板を、順送り金型を用いて間欠送りした長尺な帯状鋼板から所定の積み厚になる枚数分だけ前記各分割片毎に順次打抜き加工すると共に、かしめ結合手段を介して相互に連結して積層させたユニット積層体の製造方法であって、前記打抜き加工に含まれる複数の工程の最終工程である前記順送り金型による外形打抜き積層工程において、前記環状積層鉄心１枚分の前記分割片の数に応じた間欠送りが行われた後に、前記連結ユニット板を前記帯状鋼板の送り方向に沿って縦列打抜きして外形を抜き落とし、当該外形打抜きされた連結ユニット板を外形打抜きダイ内へ順次抜き込む。

第１の発明によれば、連結ユニット板を帯状鋼板の送り方向に沿った縦列打抜き状態で打抜き加工することによって、帯状鋼板に対して横列打抜きする従来技術に比べて、送り方向と直交する方向に金型を小型化して総打抜き荷重も減少するので、特殊な専用の金型装置が不要になって設備費の軽減を図ることができると共に、幅広な帯状鋼板を必要としないのでコイル状に巻装した際に重量が嵩むことなく運搬の際や金型装置に装着する際における取り扱いが容易である。

また、横列打抜きの場合には連結ユニット板を構成する各分割片に対して同時にかしめ結合手段及び計量手段を形成させる必要があったが、縦列打抜きの場合には間欠送りしながら各分割片に対して順次形成させることができるので、これらを形成するパンチ及びダイの数を大幅に削減（分割片の数−１）することが可能であり、金型の小型化と金型内における部品点数の減少によってコストダウン及びメンテナンス性の向上を図ることができる。

上記課題を解決するためになされた第２の発明は、上記第１の発明において、前記連結ユニット板の打抜き加工は、パイロット穴打ち抜き工程、計量穴打ち抜き工程、かしめ結合手段形成工程、外形打ち抜き積層工程の順序で、前記帯状鋼板の送り方向に沿って１列に配列された前記順送り金型の各パンチと各ダイによって実施される。

第２の発明によれば、環状鉄心を１枚ずつ打ち抜いて積層かしめする方式の順送り金型に対して、外形打抜き積層工程を実施するパンチ及びダイを連結ユニット板に適合させた構造に変更する程度の相違であるために、部品を共用させて順送り金型を安価で且つ容易に製作することが可能である。

上記課題を解決するためになされた第３の発明は、上記第１の発明において、前記連結ユニット板の打抜き加工は、パイロット穴打ち抜き工程、計量穴打ち抜き工程、かしめ結合手段形成工程の順序で、前記帯状鋼板の送り方向に沿って前後２列に配列された前記順送り金型の各パンチと各ダイによって実施された後に、前列又は後列の一方の外形打ち抜き積層工程、前列又は後列の他方の外形打ち抜き積層工程の順序で、前記帯状鋼板の送り方向に沿って配列された前記順送り金型の各パンチと各ダイによって実施される。

第３の発明によれば、パイロット穴打ち抜き工程、計量穴打ち抜き工程、かしめ結合手段形成工程を前後列で同時に行って、能率良く連結ユニット板の２個取りができると共に、外形打ち抜き積層工程を前後列で同時に行う際には偏荷重を改善することができる。

上記課題を解決するためになされた第４の発明は、上記第１の発明において、前記連結ユニット板の打抜き加工は、パイロット穴打ち抜き工程、計量穴打ち抜き工程、かしめ結合手段形成工程、外形打ち抜き積層工程の順序で、前記帯状鋼板の送り方向に沿って前列又は後列の一方に配列された前記順送り金型の各パンチと各ダイによって実施された後に、パイロット穴打ち抜き工程、計量穴打ち抜き工程、かしめ結合手段形成工程、外形打ち抜き積層工程の順序で、前記帯状鋼板の送り方向に沿って前列又は後列の他方に配列された前記順送り金型の各パンチと各ダイによって実施される。

第４の発明によれば、同様の工程を繰り返す簡単な作動によって、容易に連結ユニット板の２個取りができると共に、外形打ち抜き積層工程を前後列で同時に行う際には偏荷重を改善することができる。

上記課題を解決するためになされた第５の発明は、上記第１の発明において、前記連結ユニット板の打抜き加工は、パイロット穴打ち抜き工程、かしめ結合手段形成工程、外形打ち抜き積層工程の順序で、前記帯状鋼板の送り方向に沿って前列又は後列の一方に配列された前記順送り金型の各パンチと各ダイと、前記パイロット穴打ち抜き工程とかしめ結合手段形成工程の間へ前列及び後列の双方に配列された計量穴打ち抜き工程の各パンチと各ダイとによって実施された後に、パイロット穴打ち抜き工程、かしめ結合手段形成工程、外形打ち抜き積層工程の順序で、前記帯状鋼板の送り方向に沿って前列又は後列の他方に配列された前記順送り金型の各パンチと各ダイによって実施される。

第５の発明によれば、計量穴打ち抜き工程を一度に同時に行って、容易に連結ユニット板の２個取りができると共に、外形打ち抜き積層工程を前後列で同時に行う際には偏荷重を改善することができる。

本発明が実施対象とする環状積層鉄心用ユニット積層体であって、（ａ）はユニット積層体２を斜視図で、（ｂ）は環状積層鉄心４を斜視図でそれぞれ示す。 本発明によるユニット積層体の製造方法を実施する打抜き工程のレイアウトであって、帯状鋼板に対して１個取り状態で縦列打抜きする第１の実施形態を示す。 本発明によるユニット積層体の製造方法を実施する製造装置であって、順送り金型における要部縦断面図を示す。 図３の順送り金型における部分説明図であって、計量穴打抜き工程におけるパンチの切り換え機構を説明する概略縦断面図を示す。 図３の順送り金型における部分説明図であって、外形打抜き積層工程におけるパンチの切り換え機構を説明する概略縦断面図を示す。 図３の順送り金型における部分説明図であって、外形打抜き積層工程における各連結ユニット板のかしめ結合を説明する概略縦断面図を示す。 本発明によるユニット積層体の製造方法を実施する打抜き工程のレイアウトであって、帯状鋼板に対して２個取り状態で縦列打抜きする第２の実施形態を示す。 本発明によるユニット積層体の製造方法を実施する打抜き工程のレイアウトであって、帯状鋼板に対して２個取り状態で縦列打抜きする第３の実施形態を示す。 本発明によるユニット積層体の製造方法を実施する打抜き工程のレイアウトであって、帯状鋼板に対して２個取り状態で縦列打抜きする第４の実施形態を示す。

以下に、本発明による環状積層鉄心用ユニット積層体の製造方法に付いて、その実施形態を示す添附図面に基づいて詳細に説明するが、図２は帯状鋼板６に対する打抜き工程のレイアウトを、図３は製造装置である順送り金型７における要部縦断面図をそれぞれ示し、製品の打抜きは帯状鋼板６に対して送り用パイロット穴８を打抜きするパイロット穴打抜き工程を実施した後に開始される。

製品の打抜き加工は、第１工程（１）の計量穴打抜き工程では一枚目に積層される連結ユニット板１に対して計量穴９の打抜きを行い、第２工程（２）のかしめ結合手段形成工程では二枚目以降に積層される連結ユニット板１に対して、かしめ結合手段としてかしめ突起部５の切り起しを行い、第３工程の外形打抜き積層工程では帯状鋼板６から各連結ユニット板１の外形を抜き落とすと共に、かしめ用突起５を介して所定枚数を積層状態でかしめ結合させ、製品一ヶ分のユニット積層体２として取り出される。

これらの打抜き工程を実施する順送り金型７は、上型７Ａと下型７Ｂとで構成され、上型７Ａ側には、上型ホルダー１０，上型バッキングプレート１１，パンチプレート１２，ストリッパー本体１３，ストリッパープレート１４を設け、下型７Ｂには、下型ホルダー１５，ダイプレート１６，材料ガイド１７，材料受け板１８を設けてある。

また、送り用パイロット穴８の打抜き及び工程（１）,（２）を実施するために、上型７Ａ側にはパイロット抜きパンチ１９と計量パンチ２０及び切り起しパンチ２２を設け、下型７Ｂ側にはパイロット抜きダイ２３と計量ダイ２４及び切り起しダイ２５が設けられている。

計量パンチ２０は、常時は先端部を上方へ後退させて打ち抜きを不能にする待機位置にあって、計量時毎に先端部を下方へ突出させた打抜き位置に移行させてかしめ突起部５の打ち抜きを可能にするが、このパンチ制御手段は例えば図４で示すように、スライドカム２１をシリンダーや電磁石などの駆動手段２６で切り換えて制御する。

更に、工程（３）を実施するために、上型７Ａ側にはパンチホルダー２７に支持された外形抜きパンチ２８を設け、下型７Ｂ側には外形抜きダイ２９及びスクイズリングホルダー３０に支持されたスクイズリング３１を設けており、外形抜きパンチ２８と外形抜きダイ２９は、所定数の分割片３を帯状鋼板６の送り方向に沿って連結した状態で連結ユニット板１を打ち抜き（縦列打ち抜き）するパンチ及びダイ形状を有し、外形抜きパンチ２８にはかしめ突起部５に対する押し込みピン３２が装着されている。

外形抜きパンチ２８は、先端部を下方へ突出させて連結ユニット板１の打ち抜きを可能にする打抜き位置と、先端部を上方へ後退させて打ち抜きを不能にする待機位置との間を、パンチホルダー２７と一体にパンチ制御手段によって切り換え作動されるが、このパンチ制御手段は例えば図５で示すように、パンチホルダー２７上面のカム面に対してスライドカム３３をシリンダや電磁石などの駆動手段３４で切り換えて制御する。

パンチ制御手段による外形抜きパンチ２８の制御は、最初は待機位置にあって分割片３の数に応じた間欠送りが行われた後に打抜き位置に切り換え、連結ユニット板１の打ち抜きを行うように作動されるが、例えば図２の外形抜きの場合には分割片３の数が６個なので、６回毎に打抜き位置に切り換えてユニット積層体２の積層枚数に相当する回数分の打ち抜きが行われる。

また工程（３）では、外形抜きパンチ２８で外形打ち抜きされた各連結ユニット板１は外形抜きダイ２９内へ順次抜き込まれるが、外形抜きダイ２９の下方に連続するスクイズリング３１の内径寸法は、連結ユニット板１の外径より僅かに小径に製作されており、このスクイズリング３１による抵抗力を上下に隣接する連結ユニット板１相互間のかしめ結合に利用している。

即ち、図６で示すように先に抜き込まれた連結ユニット板１はスクイズリング３１の内径に支持された状態で待機し、その上に後で抜き込まれた連結ユニット板１が押し込まれると、かしめ用突起５の凸部５ａが凹部５ｂに嵌合状態で押し込まれて両者はかしめ結合される。

また、ユニット積層体２に必要な枚数分の打抜きが行われた後に、かしめ用突起５の代わりに計量穴９を設けた連結ユニット板１が押し込まれると、上下に隣接する連結ユニット板１相互間は分離され、先に積層状態でかしめ結合されたユニット積層体２はスクイズリング３１内から順次押し出され、その下方に配置した搬出用ベルトコンベヤー３５によって次工程へ移送される。

以上の実施形態では、帯状鋼板６から各連結ユニット板１を１個取り状態（帯状鋼板６の横幅に対して１列で縦列打抜き）で打抜き加工する場合を説明したが、図７〜９で打抜き工程のレイアウトを示すように、各連結ユニット板１を２個取り状態（帯状鋼板６の横幅に対して２列で縦列打抜き）で打抜き加工することも可能である。

図７の打抜き加工では、帯状鋼板６を間欠送りするためのパイロット穴８の打抜き工程と、帯状鋼板６から製品（ユニット積層体２）製造用の計量穴９を打ち抜く第１工程（１）及び、かしめ結合手段であるかしめ突起部５を打ち抜く第２工程（２）を、帯状鋼板６の横幅方向に対して前後２列に並行させて同時に行うと共に、第３工程（３）は縦列打抜きする外形打抜き工程（３−１，３−２）を前列と後列とに個別に配置し、連結ユニット板１Ａ，１Ｂを交互に打抜きする。

図８の打抜き加工では、パイロット穴８の打抜き工程及び製品打抜きの第１工程（１）〜第３工程（３）の全工程を、帯状鋼板６の横幅方向に対して前後２列に個別に配置させ、１サイクル毎に前列側のパイロット穴８の打抜き工程及び各工程１−１，２−１，３−１と、後列側のパイロット穴８の打抜き工程及び各工程１−２，２−２，３−２を交互に行って、連結ユニット板１Ａ，１Ｂを交互に打抜きする。

図９の打抜き加工では、第１工程（１）である計量打抜き工程のみを前列と後列とで同時に行うと共に、その他の工程は図８の場合と同様に前後２列に個別に配置させ、１サイクル毎に前列側のパイロット穴８の打抜き工程及び各工程２−１，３−１と、後列側のパイロット穴８の打抜き工程及び各工程２−２，３−２を交互に行って、連結ユニット板１Ａ，１Ｂを交互に打抜きする。

１ 連結ユニット板
２ ユニット積層体
３ 分割片
４ 環状鉄心
５ かしめ用突起（かしめ結合手段）
６ 帯状鋼板
７ 順送り金型
７Ａ 上型
７Ｂ 下型
８ パイロツト穴
９ 計量穴
１０ 上型ホルダー
１１ 上型バッキングプレート
１２ パンチプレート
１３ ストリッパーホルダー
１４ ストリッパープレート
１５ 下型ホルダー
１６ ダイプレート
１７ 材料ガイド
１８ 材料受け板
１９ パイロット抜きパンチ
２０ 計量パンチ
２１ スライドカム
２２ 切り起こしパンチ
２３ パイロット抜きダイ
２４ 計量ダイ
２５ 切り起こしダイ
２６ 駆動手段（計量パンチ切換用）
２７ パンチホルダー
２８ 外形抜きパンチ
２９ 外形抜きダイ
３０ スクイズリングホルダー
３１ スクイズリング
３２ 押し込みピン
３３ スライドカム（外形抜きパンチ切換用）
３４ 駆動手段（外形抜きパンチ切換用）
３５ 搬出用ベルトコンベヤー

Claims (1)

1. 環状積層鉄心１枚分を展開した形状で所定数の分割片を連結した連結ユニット板を、順送り金型を用いて間欠送りした長尺な帯状鋼板から所定の積み厚になる枚数分だけ前記各分割片毎に順次打抜き加工すると共に、かしめ結合手段を介して相互に連結して積層させたユニット積層体の製造方法であって、
   前記打抜き加工に含まれる複数の工程の最終工程である前記順送り金型による外形打抜き積層工程において、前記環状積層鉄心１枚分の前記分割片の数に応じた間欠送りが行われた後に、前記連結ユニット板を前記帯状鋼板の送り方向に沿って縦列打抜きして外形を抜き落とし、当該外形打抜きされた連結ユニット板を外形打抜きダイ内へ順次抜き込むことを特徴とした環状積層鉄心用ユニット積層体の製造方法。

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