JP2009072792A - 積層コアの製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼板から打ち抜かれた複数枚のコア材を接着剤で結合し、積層コアとして一体化する製造方法において、パンチングオイルを使用して金型寿命を確保しつつ、コア材どうしの接着強度がパンチングオイルにより低下することがない、高い積層強度を有する積層コアを製造する。
【解決手段】コア材外周以外の打ち抜き加工を行う工程と、コア材となる鋼板部分に接着剤を塗布する工程と、コア材外周の打ち抜き加工を行う工程と、打ち抜かれたコア材の積層・結合工程とを有する積層コアの製造方法であって、少なくとも１つの打ち抜き工程において、打ち抜き加工用のパンチおよび／またはダイの刃先にパンチングオイルを直に供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は、軟磁性鋼板などの鋼板を用いた積層コアの製造方法および製造装置に関するものである。

モータやトランスなどに使用される積層コア（積層鉄心）を製造する方法として、鋼板を打ち抜いて得られた複数枚のコア材（鉄芯材料）を接着剤で結合し、積層コアとして一体化する方法が知られている（例えば、特許文献１，２）。この方法では、接着剤塗布手段および打ち抜き手段（パンチ・ダイ）を備えた装置内に鋼板を送り込み、まず、鋼板にコア材外周以外の打ち抜き加工を施した後、コア材となる鋼板部分に接着剤を塗布し、しかる後、鋼板にコア材外周の打ち抜き加工を施す。打ち抜かれたコア材は、打ち抜き手段（ダイ）の抜き孔内に順次積層され、積層したコア材どうしが上記塗布された接着剤で結合され、これにより複数枚のコア材が接着剤で一体に結合された積層コアが得られる。
特開２００１−３２１８５０号公報 特開２００２−１５１３３９号公報

コア材の打ち抜き加工は、潤滑用油（以下、パンチングオイルという）を鋼板面に塗布して行うのが通常あり、パンチングオイルを使用しないで打ち抜き加工を行うと金型（パンチ・ダイ）寿命が短くなり、積層コアを低コストに量産することは難しくなる。しかし、特許文献１，２のような製造方法においてパンチングオイルを使用すると、コア材どうしの接着面にオイルが介在して接着剤の接着強度を低下させ、必要なコア積層強度を維持できなくなる。
特許文献１では、接着剤塗布工程の前にプレス油を除去する油除去工程を設け、接着剤塗布後に打ち抜き工程を設けているが、打ち抜き工程でのパンチングオイルについての記載はなく、また、特許文献２にもパンチングオイルに関する記載はない。したがって、少なくとも接着剤塗布後のコア材外周の打ち抜き工程におけるパンチングオイルの使用による金型寿命の確保と、接着剤によるコア材どうしの接着強度の確保を、どのようにして両立させるのかは不明である。

したがって本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、鋼板から打ち抜かれた複数枚のコア材を接着剤で結合し、積層コアとして一体化する製造方法において、パンチングオイルを使用して金型寿命を確保しつつ、コア材どうしの接着強度がパンチングオイルにより低下することがない、高い積層強度を有する積層コアを製造することができる積層コアの製造方法および装置を提供することにある。

本発明者らは、上述した従来技術の課題を解決すべく検討した結果、鋼板にはパンチングオイルを塗布せず、打ち抜き加工用のパンチおよび／またはダイの刃先にパンチングオイルを直に供給することにより、コア材どうしの接着強度を低下させることなく、パンチングオイルを使用した適切な打ち抜き加工を行うことができることを見出した。
本発明はこのような知見に基づきなされたもので、その特徴は以下のとおりである。

［1］鋼板にコア材外周以外の打ち抜き加工を施す打ち抜き工程と、コア材となる鋼板部分に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、鋼板にコア材外周の打ち抜き加工を施す打ち抜き工程と、打ち抜かれたコア材を積層させてコア材どうしを前記接着剤で結合するコア材積層・結合工程とを有する積層コアの製造方法において、
少なくとも１つの打ち抜き工程において、打ち抜き加工用のパンチおよび／またはダイの刃先にパンチングオイルを直に供給することを特徴とする積層コアの製造方法。
［2］鋼板にコア材外周以外の打ち抜き加工を施す打ち抜き工程と、コア材となる鋼板部分に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、鋼板にコア材外周の打ち抜き加工を施す打ち抜き工程と、打ち抜かれたコア材を積層させてコア材どうしを前記接着剤で結合するコア材積層・結合工程とを有する積層コアの製造方法において、
鋼板にはパンチングオイルを塗布せず、打ち抜き加工用のパンチおよび／またはダイの刃先にパンチングオイルを直に供給することを特徴とする積層コアの製造方法。
［3］上記［1］または［2］の製造方法において、装置本体が上下金型で構成される製造装置を用いた積層コアの製造方法であって、ストリッパに設けられたオイル塗布手段により、パンチの刃先にパンチングオイルを塗布することを特徴とする積層コアの製造方法。

［4］ 上下金型で構成される装置本体が、鋼板にコア材外周以外の打ち抜き加工を施す打ち抜き機構部と、コア材となる鋼板部分に接着剤を塗布する接着剤塗布機構部と、鋼板にコア材外周の打ち抜き加工を施す打ち抜き機構部と、打ち抜かれたコア材を積層させてコア材どうしを前記接着剤で結合するコア材積層・結合機構部を有する製造装置において、
少なくとも１つの打ち抜き機構部において、打ち抜き加工用のパンチおよび／またはダイの刃先にパンチングオイルを直に供給する手段を有することを特徴とする積層コアの製造装置。
［5］上記［4］の製造装置において、ストリッパに、パンチの刃先にパンチングオイルを塗布する塗布手段を設けたことを特徴とする積層コアの製造装置。

本発明によれば、パンチおよび／またはダイの刃先にパンチングオイルを直に供給するものであるため、パンチングオイルを使用するにも関わらず、打ちかれたコア材にはパンチングオイルがほとんど付着しない。このため、金型寿命を確保しつつ、コア材の接着強度がパンチングオイルにより低下することがない、高い積層強度を有する積層コアを製造することができる。

図１〜図３は、本発明の積層コアの製造方法および装置の一実施形態を示すもので、図１（イ）は各製造段階での鋼板ｘの加工・処理状況を示す説明図、図１（ロ）は製造装置の断面を示す説明図、図２は図１（ロ）に示すパンチおよびストリッパの部分拡大図、図３は同じくダイの部分拡大図である。なお、図２（イ）はパンチが上方に退避した状態、図２（ロ）はパンチの作動状態をそれぞれ示している。
この積層コアの製造装置は、装置本体Ａが上下金型１，２で構成され、上金型１が打抜パンチを備える可動金型、下金型２がダイを備える固定金型となっている。上金型１は、図示しない油圧式駆動機構などにより上下動する。
このような上下金型１，２からなる装置本体Ａは、以下に示すような各機構部を備えている。また、装置本体Ａの入側には、帯状の鋼板ｘを装置本体Ａ内に順送りするための材料送り機構Ｂ（送りロール）が設けられている。

前記装置本体Ａは、鋼板送り方向の上流側から、鋼板ｘにコア材外周以外の打ち抜き加工を施す打ち抜き機構部３と、鋼板ｘにコア材外周の打ち抜き加工を施す外周打ち抜き機構部４を備えている。
前記打ち抜き機構部３は、上金型１に設けられるパンチ３０と、下金型２に設けられるダイ３１を備え、コア材内周やティースなどのようなコア材外周以外の打ち抜き加工を行う。このようなコア材外周以外の打ち抜き加工は、複数工程で行われる場合があり、その場合には、打ち抜き機構部３は鋼板送り方向で複数設けられる。
前記外周打ち抜き機構部４は、上金型１に設けられるパンチ４０と、下金型２に設けられるダイ４１を備え、コア材外周の打ち抜き（コア材の切り離し）を行う。パンチ４０は、打ち抜かれたコア材ｙをその下側のコア材ｙに対して押圧（加圧）する押圧手段を兼ねていてもよい。

鋼板送り方向において、打ち抜き機構部３と外周打ち抜き機構部４との間には、コア材となる鋼板部分に接着剤を塗布する接着剤塗布機構部５を備えている。本実施形態の接着剤塗布機構部５は、上金型１に設けられる接着剤吐出部５０（吐出ノズル）で構成され、コア材となる鋼板部分の上面に接着剤を部分的に塗布する。接着剤塗布機構部５には、接着剤供給部８から接着剤が供給される。なお、接着剤吐出部５０（吐出ノズル）を下金型２に設け、鋼板の下面に接着剤を塗布するようにしてもよい。
接着剤塗布機構部５は、鋼板送り方向において外周打ち抜き機構部４の上流側の任意の位置に設けることができ、また、外周打ち抜き加工の際に接着剤の塗布を行えるよう、外周打ち抜き機構部４と一体に設けてもよい。この場合には、例えば、外周打ち抜き機構部４のパンチ４０の内側に接着剤吐出部（吐出ノズル）を設けるなどの構成を採ればよい。

前記外周打ち抜き機構部４を構成するダイ４１の抜き孔４２およびその下方には、打ち抜かれたコア材ｙを積層させてコア材どうしを前記接着剤で結合するコア材積層・結合機構部６が設けられている。このコア材積層・結合機構部６は、前記抜き孔４２の下方でコア材を支持する支持体６０、積層されたコア材を加熱し、接着剤を加熱硬化させるための加熱装置６１（電熱ヒータなど）などを備えている。
また、上下金型１，２の間には、打ち抜き加工する際に鋼板ｘを下金型２に対して押さえるための板状のストリッパ７（板押さえ）が配置されている。このストリッパ７は、前記パンチ３０，接着剤吐出部５０およびパンチ４０を、それぞれ挿通させる挿通孔７０，７１，７２を有しており、例えば、スプリングを備えた保持手段（図示せず）により上金型１に保持されている。

以上のような装置構成は従来装置と同様であるが、本発明の製造装置は、打ち抜き加工用のパンチおよび／またはダイの刃先にパンチングオイルを直に供給する手段を有する点に特徴がある。
まず、打ち抜き機構部３と外周打ち抜き機構部４のパンチ３０，４０については、図２に示すようにストリッパ７の挿通孔７０，７２の内側にオイル塗布手段１０を設け、このオイル塗布手段１０からパンチ３０，４０の刃先にパンチングオイルが直に供給（塗布）されるようにしている。本実施形態のオイル塗布手段１０は、オイルを含浸させた変形可能な塗布用部材１００（例えば、フェルト）で構成されおり、この塗布用部材１００にパンチ３０，４０の刃先が接触することで、パンチングオイルが塗布される。このようにパンチングオイルを含浸させた塗布用部材１００でパンチ３０，４０の刃先にオイルを直接塗布することにより、オイルが過剰供給されないようにし、オイルの鋼板面への付着を防止することができる。
オイル塗布手段１０には、オイル供給部１１からパンチングオイルが供給される。
なお、前記オイル塗布手段１０は、他の接触式のオイル塗布手段、或いはオイルのスプレーノズルなどの非接触式の塗布手段で構成してもよい。また、オイル塗布手段１０は、ストリッパ７以外の任意の場所に設けることができる。

また、打ち抜き機構部３と外周打ち抜き機構部４のダイ３１，４１については、図３に示すようにダイ３１，４１の外周にオイル供給手段１２を設け、このオイル供給手段１２から浸出し或いは吐出されるパンチングオイルがダイ３１，４１の上面を伝わり、それらの刃先に供給されるようになっている。このオイル供給手段１２は、オイルを含浸させた部材（例えば、フェルト）やオイル吐出ノズルなどで構成することができる。
オイル供給手段１２には、オイル供給部１３からパンチングオイルが供給される。

次に、以上のような製造装置を用いた本発明の製造方法の一実施形態について説明する。
図１の製造装置において、鋼板ｘの打ち抜き、接着剤の塗布は、上金型１（可動金型）が下金型２に対して下降することによりなされる。この際、ストリッパ７が鋼板ｘを下金型２に対して押さえて拘束する。
また、鋼板ｘは、材料送り機構Ｂにより装置本体Ａ内に送り込まれるとともに、各工程に対して順送りされる。なお、鋼板ｘはパンチングオイルを塗布していないものを用いる。

装置本体Ａ内に送り込まれた鋼板ｘには、まず、打ち抜き機構部３において、パンチ３０とダイ３１によりコア材外周以外（本実施形態ではコア材内周）の打ち抜き加工が施される。この際、ストリッパ７が鋼板ｘを下金型１に対して押さえた状態で、パンチ３０がストリッパ７の挿通孔７０内を下降する過程で塗布用部材１００がパンチ３０の刃先に接触し、刃先にパンチングオイルが塗布される。また、オイル供給手段１２から吐出または浸出したパンチングオイルがダイ３１の上面を伝わり、ダイ３１の刃先に供給される。したがって、打ち抜き機構部３ではパンチ３０とダイ３１の刃先に必要なパンチングオイルが供給され、このパンチングオイルで潤滑された状態で適切な打ち抜き加工が行われる。ここで行われる加工は、コア材内周やティースなどの打ち抜き加工である。
なお、このようなコア材外周以外の打ち抜き加工は複数の工程で行われる場合があり、その場合には、複数の工程毎に打ち抜き機構部３が設けられ、鋼板が順送りされる。そして、これらの各打ち抜き加工のための打ち抜き機構部３において、上記のようにしてパンチ３０とダイ３１の刃先にパンチングオイルが供給される。

次いで、鋼板ｘは接着剤塗布機構部５に送られ、コア材となる鋼板部分の上面に接着剤吐出部５０によって接着剤ｓが部分的に塗布される。接着剤の塗布形状に特別な制限はないが、接着剤の塗布面積が著しく小さいと、積層コア形状が波打ちなどを起こし、所定形状にできない恐れがあるため、積層コアが所定の形状を確保できるよう、外周打ち抜き形状に近い形状で、部分的に塗布することが好ましい。
次いで、鋼板ｘは外周打ち抜き機構部４に送られ、ここでパンチ４０とダイ４１によりコア材外周の打ち抜き加工が施され、コア材ｙが鋼板ｘから打ち抜かれる。この際も上記打ち抜き機構部３と同様であり、ストリッパ７が鋼板ｘを下金型１に対して押さえた状態で、パンチ４０がストリッパ７の挿通孔７２内を下降する過程で塗布用部材１００がパンチ４０の刃先に接触し、刃先にパンチングオイルが塗布される。また、オイル供給手段１２から吐出または浸出したパンチングオイルがダイの上面を伝わり、ダイ４１の刃先に供給される。したがって、外周打ち抜き機構部４ではパンチ４０とダイ４１の刃先に必要なパンチングオイルが供給され、このパンチングオイルで潤滑された状態で適切な打ち抜き加工が行われる。

打ち抜かれたコア材ｙは、ダイ４１の抜き孔４２内に積層し、この抜き孔４２内とその下方のコア材積層・結合機構部６において、積層したコア材ｙどうしが前記接着剤ｓで結合する。この際、パンチ４０により、打ち抜かれたコア材ｙをその下側のコア材に対して押圧（加圧）し、接着性を高めるようにしてもよい。
前記接着剤塗布機構部５では、積層コアの最上部のコア材ｙを構成する鋼板部分には接着剤ｓを塗布しないので、所定枚数のコア材ｙのみが接着剤ｓで一体に結合された積層コアｚが得られる。支持体６０は、抜き孔４２の下方で積層したコア材ｙおよび積層コアｚを支持し、打ち抜かれたコア材ｙが積層する毎に順次下降する。また、積層コアｚは加熱装置６１で加熱され、コア材ｙ間の接着剤ｓを加熱硬化する。

本発明では、以上のようにしてパンチ、ダイに対するパンチングオイルの塗布と打ち抜き加工が行われるので、コア材ｙにはパンチングオイルがほとんど付着せず、コア材どうしの接着強度がパンチングオイルにより低下することがない、高い積層強度を有する積層コアを得ることができる。
なお、パンチングオイルの供給は、必要に応じてパンチ、ダイのいずれか一方にのみ行ってもよい。
上記した実施形態では、パンチングオイルの使用による金型寿命の確保と、接着剤によるコア材どうしの接着強度の確保を両立させることができるとともに、パンチングオイルを塗布していない鋼板を用いることができるため油除去手段を設ける必要がなく、工程の簡素化、装置の小型化を図ることができる。

本発明では、少なくとも１つの打ち抜き工程において、打ち抜き加工用のパンチおよび／またはダイの刃先にパンチングオイルを直に供給すればよい。したがって、例えば、パンチングオイルを塗布した鋼板を用い、まず、コア材外周以外の打ち抜き加工を行った後、従来公知の方法でパンチングオイル除去を行い、次いで、接着剤を塗布した後、打ち抜き加工用のパンチおよび／またはダイの刃先にパンチングオイルを直に供給してコア材外周の打ち抜き加工を施すようにしてもよい。このような実施態であっても、パンチングオイルの使用による金型寿命の確保と、接着剤によるコア材どうしの接着強度の確保を両立させることができる。

本発明の製造方法および装置の一実施形態を示す説明図 図１（ロ）に示すパンチおよびストリッパの部分拡大図 図１（ロ）に示すダイの部分拡大図

符号の説明

１ 上金型
２ 下金型
３ 打ち抜き機構部
４ 外周打ち抜き機構部
５ 接着剤塗布機構部
６ コア材積層・結合機構部
７ ストリッパ
８ 接着剤供給部
１０ オイル塗布手段
１１，１３ オイル供給部
１２ オイル供給手段
３０，４０ パンチ
３１，４１ ダイ
４２ 抜き孔
５０ 接着剤吐出部
６０ 支持体
６１ 加熱装置
７０，７１，７２ 挿通孔
１００ 塗布用部材
Ａ 装置本体
Ｂ 材料送り機構
ｘ 鋼板
ｙ コア材
ｚ 積層コア
ｓ 接着剤

Claims (5)

1. 鋼板にコア材外周以外の打ち抜き加工を施す打ち抜き工程と、コア材となる鋼板部分に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、鋼板にコア材外周の打ち抜き加工を施す打ち抜き工程と、打ち抜かれたコア材を積層させてコア材どうしを前記接着剤で結合するコア材積層・結合工程とを有する積層コアの製造方法において、
   少なくとも１つの打ち抜き工程において、打ち抜き加工用のパンチおよび／またはダイの刃先にパンチングオイルを直に供給することを特徴とする積層コアの製造方法。
2. 鋼板にコア材外周以外の打ち抜き加工を施す打ち抜き工程と、コア材となる鋼板部分に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、鋼板にコア材外周の打ち抜き加工を施す打ち抜き工程と、打ち抜かれたコア材を積層させてコア材どうしを前記接着剤で結合するコア材積層・結合工程とを有する積層コアの製造方法において、
   鋼板にはパンチングオイルを塗布せず、打ち抜き加工用のパンチおよび／またはダイの刃先にパンチングオイルを直に供給することを特徴とする積層コアの製造方法。
3. 装置本体が上下金型で構成される製造装置を用いた積層コアの製造方法であって、ストリッパに設けられたオイル塗布手段により、パンチの刃先にパンチングオイルを塗布することを特徴とする請求項１または２に記載の積層コアの製造方法。
4. 上下金型で構成される装置本体が、鋼板にコア材外周以外の打ち抜き加工を施す打ち抜き機構部と、コア材となる鋼板部分に接着剤を塗布する接着剤塗布機構部と、鋼板にコア材外周の打ち抜き加工を施す打ち抜き機構部と、打ち抜かれたコア材を積層させてコア材どうしを前記接着剤で結合するコア材積層・結合機構部を有する製造装置において、
   少なくとも１つの打ち抜き機構部において、打ち抜き加工用のパンチおよび／またはダイの刃先にパンチングオイルを直に供給する手段を有することを特徴とする積層コアの製造装置。
5. ストリッパに、パンチの刃先にパンチングオイルを塗布する塗布手段を設けたことを特徴とする請求項４に記載の積層コアの製造装置。

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