JP2006035267A - かしめ積層金型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
鉄心片をかしめる際に、その初期からダイに抜き込まれた鉄心片を確実に支持するとともに、鉄心片をダイに押し込むパンチ等に必要以上の力を掛けることなく、長期に渡って安定して利用することができるかしめ積層金型装置を提供する。
【解決手段】
パンチ２が進退して金属薄板Ｗから鉄心片Ｔを外形抜きするダイ４内に入り込み可能で、ダイ４に抜き込まれた鉄心片Ｔを支える支持台１１が設けられた支持手段１０を電動機２０で昇降・静止させ、外形抜きの指示が入力された際に、外形抜きを行う前に支持台１１を板厚測定部４０が測定した板厚に相応して降下させる作動指令を、電動機２０に入力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、先にかしめ用突起／凹部の形成された金属薄板からパンチおよびダイを用いて所定形状に外形抜きした鉄心片を、先に外形抜きされて前記ダイの内部に保持された鉄心片と互いにかしめ積層するかしめ積層金型装置に関するものである。

例えば、電動機の固定子等を構成する積層鉄心は、図６に示すような所定形状の鉄心片（積層片）Ｔをかしめ積層して成り、１枚目の鉄心片Ｔ（１）に形成されたかしめ用貫通孔Ｔｏに、２枚目の鉄心片Ｔ（２）に形成されたかしめ用突起／凹部Ｔｘを係合させ、２枚目以降、かしめ用突起／凹部Ｔｘを互いに係合させて、所定枚数の鉄心片を互いにかしめ積層することで構成されている。

一方、先にかしめ用突起／凹部の形成された金属薄板からパンチおよびダイを用いて所定形状に外形抜きした鉄心片を、先に外形抜きされてダイの内部に保持された鉄心片と互いにかしめ積層するための、様々なかしめ積層金型装置が従来より提供されている（例えば、特許文献１参照）。

図７に示したかしめ積層金型装置Ａは、パンチＰ、ストリッパプレートＳ、ダイＤおよびスキューズリングＲを設けたダイホルダＨを備え、パンチＰの下降により金属薄板Ｗから鉄心片Ｔを外形抜きしてダイＤに抜き込むとともに、スキューズリングＲの側圧によって保持された先行する鉄心片Ｔに対し、ダイＤに抜き込まれた鉄心片ＴをパンチＰの押込み力によりかしめ積層している。

ここで、かしめ積層金型装置Ａにおいては、ダイＤの高さ（抜き方向長さ）の範囲に占位している鉄心片Ｔには、スキューズリングＲによる強い側圧が作用しないため、積層時においてかしめ用突起／凹部が十分に係合せずにかしめ不良を生じるおそれがあった。また、特に板厚が薄くサイズの大きい鉄心片Ｔにおいては、中央部が垂れ下がる如く撓むため、より頻繁にかしめ不良が発生してしまう不都合があった。

このような不都合に鑑み、図８に示したかしめ積層金型装置Ａ′は、パンチＰ、ストリッパプレートＳ、ダイＤを設けたダイホルダＨ、油圧シリンダ等の流体圧シリンダＦのロッドＦａに支えられた支持台Ｃを備えており、パンチＰの下降によって金属薄板Ｗから鉄心片Ｔを外形抜きしてダイＤに抜き込むとともに、ダイＤの側圧と支持台Ｃとによって保持された先行する鉄心片Ｔに対し、ダイＤに抜き込まれた鉄心片ＴをパンチＰの押込み力によりかしめ積層している。
特公昭５５−１８１７２号公報

ところで、図８に示したかしめ積層金型装置Ａ′では、ダイＤに何ら抜き込まれていない状態から鉄心片Ｔの外形抜きを開始する際、支持台Ｃは後述する理由からダイＤの下方に位置しているため、複数枚の鉄心片ＴがダイＤに抜き込まれて支持台Ｃに達するまでは、これら鉄心片Ｔに対して保持力を作用させることができず、もって鉄心片Ｔの外形抜き・かしめ積層の初期において、鉄心片同士にかしめ不良が生じてしまう不都合を免れ得なかった。

ここで、鉄心片Ｔの外形抜きを開始する際に、支持台Ｃの位置を上げておくことや、流体圧シリンダＦの上死点位置を上げることも可能であるが、この場合、ダイＤの内部に抜き込まれて支持台Ｃに保持される鉄心片Ｔの枚数は極く少なく、流体圧シリンダＦに繋がる流体配管の弾性等によってロッドＦａが不用意に伸長した際、数枚の鉄心片Ｔに対するダイＤの側圧では支持台Ｃの上昇を抑えきれず、鉄心片Ｔが突き上げられてパンチＰ等の金型構成要素に損傷を及ぼすことがある。

また、パンチＰをダイＤに進退して外形抜きし、且つ鉄心片をかしめる際は、パンチＰによる押し込み力を常に掛けることとなるので、パンチＰは、特に厳しい使用形態となり、長期に渡って安定して利用することが困難となる場合がある。

そこで、本発明は、鉄心片をかしめる際に、その初期からダイに抜き込まれた鉄心片を確実に支持するとともに、鉄心片をダイに押し込むパンチ等の金型やプレス装置に必要以上の力を掛けることなく、長期に渡ってかしめ積層操業ができるかしめ積層金型装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、請求項１の発明は、かしめ部を先に形成した金属薄板からパンチとダイにより外形抜きした鉄心片を、先にダイ内に保持された鉄心片とかしめ積層するかしめ積層金型装置において、パンチが進退して金属薄板から鉄心片を外形抜きするダイ内に入り込み可能で、該ダイに抜き込まれた鉄心片を支える支持ヘッドが設けられた支持手段と、前記支持手段を昇降・静止させ、抜き込まれる鉄心片をかしめる際に前記支持ヘッドを介して支えた鉄心片に背圧を与える電動機と、前記金属薄板の板厚を測定する板厚測定手段と、外形抜きの指示が入力された際に、該外形抜きを行う前に前記支持装置を前記板厚測定手段が測定した板厚に相応して降下させる作動指令を、前記電動機に出力する作動指令手段とを具備したことを特徴とする。

また、請求項２の発明は、かしめ部を先に形成した金属薄板からパンチとダイにより外形抜きした鉄心片を、先にダイ内に保持された鉄心片とかしめ積層するかしめ積層金型装置において、パンチが進退して金属薄板から鉄心片を外形抜きするダイ内に入り込み可能で、該ダイに抜き込まれた鉄心片を支える支持ヘッドが設けられた支持手段と、前記支持手段を昇降・静止させ、抜き込まれる鉄心片をかしめる際に前記支持ヘッドを介して支えた鉄心片に背圧を与える電動機と、前記金属薄板の板厚を測定する板厚測定手段と、前記ダイに鉄心片が抜き込まれる際の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段が検出した圧力と予め設定した値とを比較し、その差がなくなるように補正信号を出力する昇降補正手段と、外形抜きの指示が入力された際に該外形抜きに先立って前記支持装置を前記板厚測定手段が測定した板厚に相応して降下させ、前記鉄心片をかしめる際に前記支持装置を前記昇降補正手段が出力する補正信号に応じて昇降させる作動指令を、前記電動機に出力する作動指令手段とを具備したことを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記電動機は、サーボモータ若しくはステッピングモータであることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、パンチが進退して金属薄板から鉄心片を外形抜きするダイ内に入り込み可能で、該ダイに抜き込まれた鉄心片を支える支持ヘッドが設けられた支持手段と、前記支持手段を昇降・静止させ、抜き込まれる鉄心片をかしめる際に前記支持ヘッドを介して支えた鉄心片に背圧を与える電動機と、前記金属薄板の板厚を測定する板厚測定手段と、外形抜きの指示が入力された際に、該外形抜きを行う前に前記支持装置を前記板厚測定手段が測定した板厚に相応して降下させる作動指令を、前記電動機に出力する作動指令手段とを設けているので、支持手段の支持ヘッドが、鉄心片をかしめ積層する際の初期の状態から電動機の動作により支持されることとなり、パンチの押し込み力と呼応して強くかしめることが可能となる。

また、鉄心片が外形抜きされてダイに抜き込まれる前に測定した金属薄板の厚みに相応して支持ヘッドが降下し、その際に、次の鉄心片が抜き込まれてくるので、パンチには過大な押し込み力が作用することはない。

さらに、請求項２の発明によれば、パンチが進退して金属薄板から鉄心片を外形抜きするダイ内に入り込み可能で、該ダイに抜き込まれた鉄心片を支える支持ヘッドが設けられた支持手段と、前記支持手段を昇降・静止させ、抜き込まれる鉄心片をかしめる際に前記支持ヘッドを介して支えた鉄心片に背圧を与える電動機と、前記金属薄板の板厚を測定する板厚測定手段と、前記ダイに鉄心片が抜き込まれる際の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段が検出した圧力と予め設定した値とを比較し、その差がなくなるように補正信号を出力する昇降補正手段と、外形抜きの指示が入力された際に該外形抜きに先立って前記支持装置を前記板厚測定手段が測定した板厚に相応して降下させ、前記鉄心片をかしめる際に前記支持装置を前記昇降補正手段が出力する補正信号に応じて昇降させる作動指令を、前記電動機に出力する作動指令手段とを設けたので、請求項１の発明と同様の効果に加え、支持手段の位置が電動機により制御されるため、かしめをより安定に行うことができるとともに、パンチ等に不必要な荷重が掛かることを防止することができる。

以下、本発明に係るかしめ積層金型装置の一実施の形態について添付図面を参照して、詳細に説明する。

図１は、本発明を適用したかしめ積層金型装置の構成例を示した図である。なお、同図に示すかしめ積層金型装置は、電動機の固定子（積層鉄心）を製造するためのもので、その固定子を構成する鉄心片（積層片）の形状およびかしめ積層の態様は、図６に示した従来の構成と同様である。

同図に示すように、かしめ積層金型装置１は、電磁鋼板（金属薄板）Ｗから鉄心片（積層片）Ｔを外形抜きする円柱状のパンチ２およびストリッパプレート３と、パンチ２の下方域に設けられた円環状のダイ４とスキューズリング５とを有しており、ダイ４およびスキューズリング５はダイホルダ６に固設されている。

また、ダイホルダ６の下方域には、所定の寸法だけ下方へ離隔した位置にベース７が配設され、さらにベース７の下方域にはベースフレーム８が配設されており、ベース７およびベースフレーム８には、支持手段１０が昇降可能に支承されている。

支持手段１０は、支持台１１と該支持台１１から下方に延びる支持軸１２とから成り、支持台１１はダイ４およびスキューズリング５に対応した円盤状を呈している一方、支持軸１２は上下方向に沿って延在する円柱部材であって、この支持軸１２がベース７およびベースフレーム８に支承されることより、支持台１１はダイ４の内部に進入可能かつ昇降自在に設けられている。

また、支持手段１０における支持軸１２の外部には、軸方向（上下方向）に沿ってラック歯１２ｒが形成されている一方、ベースフレーム８には電動機（例えば、サーボモータまたはステッピングモータ）２０が設置されており、支持手段１０における支持軸１２と電動機２０とは、動力伝達機構３０を介して連係されている。

ここで、動力伝達機構３０について詳述する。動力伝達機構３０は、図２に示すように、電動機２０の駆動軸２０Ｓの回転を、駆動平歯車３１、従動平歯車３２、中間軸３３、駆動傘歯車３４、従動傘歯車３５および最終軸３６を介して、支持軸１２のラック歯１２ｒと噛合するピニオン３７に伝達するもので、電動機２０の動作（駆動／停止）に基づいて、支持手段１０の支持台１１が昇降動作しかつ停止させられることとなる。

続いて、図１に示すかしめ積層金型装置１の説明に戻る。ダイホルダ６の近傍には、鉄心片が外形抜きされる電磁鋼板Ｗの板厚を測定する板厚測定部４０が配設され、板厚測定部４０は、外形抜き前に測厚する。この板厚測定部４０から出力される信号を伝達する信号線は、制御部５０に接続されており、制御部５０によって電動機２０の動作が制御され、延いては動力伝達手段３０を介して支持手段１０の昇降／停止が制御されることとなる。

また、この他にも、図１に示すかしめ積層金型装置１には、かしめ積層品である固定子（不図示）を外部に取り出すための送出口１ｅが設けられており、ベース７にはプッシャ１ｐを進退させるための払出しシリンダ１ｓが設けられている。

次に、制御部５０の構成とともに、かしめ積層金型装置１の動作について説明する。図３は、制御部５０の機能的な構成を示すブロック図である。

同図に示すように、制御部５０は、移動量指示部５１と作動司令部５２を具備して構成される。移動量指示部５１は、板厚測定部４０が測定した電磁鋼板Ｗの板厚に基づいて、支持台１１の移動量を特定し、特定した移動量を作動司令部５２に指示する。移動量指示部５１が特定する移動量は、例えば、測定した電磁鋼板Ｗの板厚の０．７〜０．９倍程度の距離だけ支持台１１を下降させるものとなる。作動司令部５２は、かしめ積層金型装置１の操作者が発した打ち抜き指示に基づいて打ち抜き信号を出力する打ち抜き信号出力部６０（図１では不図示）から打ち抜き信号が入力された際に、移動量指示部５１が特定した移動量だけ、支持台１１を移動（下降）させるよう電動機２０を作動させる。

この制御部５０の動作により、かしめ積層金型装置１の操作者が打ち抜き指示を発すると、まず、電動機２０が作動して支持台１１を移動量指示部５１が指示した移動量だけ移動（下降）させ、この後、パンチ２の下降によって鉄心片Ｔを外形抜きしてダイ４に抜き落とす。このとき、支持台１１が電磁鋼板Ｗの板厚に応じて下降しているため、パンチ２等に過大な力が掛かることはない。この鉄心片の外形抜き、かしめ積層は、所望の積み厚まで繰り返しなされるが、このとき、鉄心片Ｔは支持台１１により支持されているため、その初期の状態からパンチ２の押し込み力は、適切なものとなる。

また、支持台１１を昇降させる電動機２０として、動作制御に特化されたサーボモータあるいはステッピングモータを用いたことで、支持台１１の位置制御を極めて精度良くかつ容易に実施でき、もって板厚の薄い鉄心片Ｔをかしめ積層して成る固定子においても、かしめ不良を招くことなく鉄心片同士を確実にかしめ積層することが可能となる。

図４は、実施例２におけるかしめ積層金型装置の構成例を示した図である。なお、同図に示すかしめ積層金型装置は、電動機の固定子（積層鉄心）を製造するためのもので、その固定子を構成する鉄心片（積層片）の形状およびかしめ積層の態様は、図６に示した従来の構成と同様である。

同図に示すかしめ積層金型装置１′は、実施例１の説明で図１に示したかしめ積層金型装置１とほぼ同様の構成であるため、ここでは、かしめ積層金型装置１と相違する部分のみの説明を行い、かしめ積層金型装置１と共通する部分の説明は省略する。

かしめ積層金型装置１′は、かしめ積層金型装置１に圧力測定部７０を加えたもので、これに併せて制御部５０を制御部８０に変更したものである。

圧力測定部７０は、支持台１１に配設され、電磁鋼板Ｗから鉄心片Ｔを外形抜きしてかしめ積層する際、鉄心片Ｔから受ける圧力を検出する。なお、圧力測定部７０は、支持手段１０を構成する支持軸１２に設置するようにしてもよい。

また、圧力測定部７０からの信号線は制御部８０に接続されており、この制御部８０によって電動機２０の動作が制御され、延いては動力伝達手段３０を介して支持手段１０の昇降／停止が制御されることとなる。

次に、制御部８０の構成とともに、かしめ積層金型装置１′の動作について説明する。図５は、制御部８０の機能的な構成を示すブロック図である。

同図に示すように、制御部８０は、移動量指示部８１と作動司令部８２、設定部８３、比較部８４、移動量補正部８５を具備して構成される。

移動量指示部８１は、板厚測定部４０が外形抜き前に測定した電磁鋼板Ｗの板厚に基づいて、支持台１１の移動量を定め、その移動量を作動司令部８２に指示する。また、移動量指示部８１は、移動量補正部８５が出力する補正信号（詳細は後述する）に基づいて、支持台１１の移動量を補正し、補正する移動量を作動司令部８２に指示する。移動量指示部８１が電磁鋼板Ｗの板厚に基づいて定める移動量は、例えば、測定した電磁鋼板Ｗの板厚の０．７〜０．９倍程度の距離だけ支持台１１を下降させるものとなる。また、移動量補正部８５が、ダイに鉄心片が抜き込まれる際の圧力検出値と予め定めた圧力の設定値との差がなくなるように移動量を補正する信号を出力することにより、鉄心片をかしめる際に押し込むパンチ等に不必要な荷重をかけず、また、かしめ不良を生じさせない。

作動司令部８２は、かしめ積層金型装置１′の操作者が発した打ち抜き指示に基づいて打ち抜き信号を出力する打ち抜き信号出力部６０から打ち抜き信号が入力された際に、移動量指示部８１が電磁鋼板Ｗの板厚に基づいて定めた移動量だけ、支持台１１を移動（下降）させるよう電動機２０を作動させ、その後、移動量指示部８１が補正信号に基づいて補正する移動量だけ、支持台１１を移動させるよう電動機２０を作動させる。

設定部８３は、予め定めたかしめ時の圧力の設定値を記憶し保持するもので、ここでは、鉄心片Ｔの板厚、大きさ、形状等に基づいたかしめ積層に要する適切な圧力（背圧）を保持している。

比較部８４は、かしめ積層時に、圧力測定部７０が測定した圧力と設定部８３に保持されている設定値とを比較し、両者の差を差信号として移動量補正部８５に出力する。

移動量補正部８５は、比較部８４から入力された差信号が０となるような補正信号を移動量指示部８１へ出力し、移動量指示部８１は、この補正信号に基づいて支持台１１電磁鋼板Ｗの板厚に相応した移動量を補正する。

この制御部８０の動作により、かしめ積層金型装置１′の操作者が打ち抜き指示を発すると、まず、電動機２０が作動して支持台１１が移動量指示部８１が特定した移動量だけ移動（下降）し、この後、パンチ２の下降によって鉄心片Ｔを外形抜きしてダイ４に抜き落とす。このとき、支持台１１が電磁鋼板Ｗの板厚に応じて下降しているため、パンチ２等に過大な力が掛かることはない。そして、鉄心片Ｔを外形抜きし、続けて、かしめ積層を行うが、このとき、鉄心片Ｔは支持台１１により支持されているため、その初期の状態からパンチ２の押し込み力は、適切なものとなる。

また、かしめ積層の過程において、鉄心片Ｔから受ける圧力が圧力測定部７０によって測定され、この値が予め設定された所期の圧力（背圧）と相違する場合には、制御部８０の指令に基づく電動機２０の動作により、鉄心片Ｔから受ける圧力が所期の圧力（背圧）と合致するよう、支持手段１０を昇降させて支持台１１の位置を調整する。

このように、圧力測定部７０からの検出値が所期の値となるよう、電動機２０を動作させて支持台１１の位置を調整することで、かしめ積層時において常に適正な背圧を与えることができるので、かしめ不良を招くことなく鉄心片同士が確実にかしめ積層されることとなり、所定枚数の鉄心片Ｔをかしめ積層して成る固定子のプロポーションが優れたものとなる。

また、支持台１１を昇降させる電動機２０として、動作制御に特化されたサーボモータあるいはステッピングモータを用いたことで、支持台１１の位置制御を極めて精度良くかつ容易に実施でき、もって板厚の薄い鉄心片Ｔをかしめ積層して成る固定子においても、かしめ不良を招くことなく鉄心片同士を確実にかしめ積層することが可能となる。

なお、上述した各実施例においては、電動機の固定子を製造するためのかしめ積層金型装置を例示したが、本発明は電動機の固定子や回転子を製造するためのかしめ積層金型装置に限定されることなく、例えば、積層トランス等、種々の製品を構成する積層片をかしめ積層するための金型装置にも、極めて有効に適用し得る。

本発明を適用したかしめ積層金型装置の構成例を示す概念的な断面図である。 動力伝達機構３０を示す外観図である。 制御部５０の機能的な構成を示すブロック図である。 実施例２におけるかしめ積層金型装置の構成例を示す概念的な断面図である。 制御部８０の機能的な構成を示すブロック図である。 （ａ）は従来の積層片の一例である鉄心片を示す平面図であり、（ｂ）は鉄心片におけるカシメ用突起／凹部を示す断面図、（ｃ）はカシメ用突起／凹部により鉄心片をカシメ積層した状態を示す断面図である。 従来のカシメ積層金型装置における要部を示す概念的な断面図である。 従来のカシメ積層金型装置における要部を示す概念的な断面図である。

符号の説明

１、１′ かしめ積層金型装置
１ｅ 送出口
１ｐ プッシャ
１ｓ 払出しシリンダ
２ パンチ
３ ストリッパプレート
４ ダイ
５ スキューズリング
６ ダイホルダ
７ ベース
８ ベースフレーム
１０ 支持手段
１１ 支持台
１２ 支持軸
１２ｒ ラック歯
２０ 電動機
２０Ｓ 駆動軸
３０ 動力伝達機構
３１ 駆動平歯車
３２ 従動平歯車
３３ 中間軸
３４ 駆動傘歯車
３５ 従動傘歯車
３６ 最終軸
３７ ピニオン
４０ 板厚測定部
５０ 制御部
５１ 移動量指示部
５２ 作動司令部
６０ 打ち抜き信号出力部
７０ 圧力測定部
８０ 制御部
８１ 移動量指示部
８２ 作動司令部
８３ 設定部
８４ 比較部
８５ 移動量補正部
Ｗ 電磁鋼板（金属薄板）
Ｔ 鉄心片（積層片）

Claims (3)

1. かしめ部を先に形成した金属薄板からパンチとダイにより外形抜きした鉄心片を、先にダイ内に保持された鉄心片とかしめ積層するかしめ積層金型装置において、
   パンチが進退して金属薄板から鉄心片を外形抜きするダイ内に入り込み可能で、該ダイに抜き込まれた鉄心片を支える支持ヘッドが設けられた支持手段と、
   前記支持手段を昇降・静止させ、抜き込まれる鉄心片をかしめる際に前記支持ヘッドを介して支えた鉄心片に背圧を与える電動機と、
   前記金属薄板の板厚を測定する板厚測定手段と、
   外形抜きの指示が入力された際に、該外形抜きを行う前に前記支持装置を前記板厚測定手段が測定した板厚に相応して降下させる作動指令を、前記電動機に出力する作動指令手段と
   を具備したことを特徴とするかしめ積層金型装置。
2. かしめ部を先に形成した金属薄板からパンチとダイにより外形抜きした鉄心片を、先にダイ内に保持された鉄心片とかしめ積層するかしめ積層金型装置において、
   パンチが進退して金属薄板から鉄心片を外形抜きするダイ内に入り込み可能で、該ダイに抜き込まれた鉄心片を支える支持ヘッドが設けられた支持手段と、
   前記支持手段を昇降・静止させ、抜き込まれる鉄心片をかしめる際に前記支持ヘッドを介して支えた鉄心片に背圧を与える電動機と、
   前記金属薄板の板厚を測定する板厚測定手段と、
   前記ダイに鉄心片が抜き込まれる際の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記圧力検出手段が検出した圧力と予め設定した値とを比較し、その差がなくなるように補正信号を出力する昇降補正手段と、
   外形抜きの指示が入力された際に該外形抜きに先立って前記支持装置を前記板厚測定手段が測定した板厚に相応して降下させ、前記鉄心片をかしめる際に前記支持装置を前記昇降補正手段が出力する補正信号に応じて昇降させる作動指令を、前記電動機に出力する作動指令手段と
   を具備したことを特徴とするかしめ積層金型装置。
3. 前記電動機は、サーボモータ若しくはステッピングモータであることを特徴とする請求項１または２に記載のかしめ積層金型装置。

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