JP2019510640A - 金属部品を打ち抜き加工するためのプロセス - Google Patents

Abstract

本開示は、金属部品（１０；１１）を打ち抜き加工するためのプロセスに関する。本開示によると、相互に積層された、好適にはほぼ同一の複数の個々の層（５０）を有する多層基本材料（５１）を、打ち抜き型（８０）とブランクホルダ（７０）との間に、かつ部分的に打ち抜きポンチ（３０）と対向ポンチ（４０）との間に、配置しかつクランプし、打ち抜きポンチ（３０）と対向ポンチ（４０）とを、打ち抜き型（８０）およびブランクホルダ（７０）に対して相対的に、少なくとも多層基本材料（５１）の厚さに対応する距離にわたって移動させ、これによりいくつかの打ち抜き部品（１０；１１）を切り取り、多層基本材料（５１）から分離する。

Description

本開示は、金属部品を打ち抜き加工するためのプロセスおよび装置に関する。このような打ち抜き加工プロセスおよび打ち抜き装置はよく知られており、金属部品の製造に広く適用されており、特にストリップ、シート、プレート状の基本材料から金属部品を切り取るために適用されている。公知の打ち抜き加工プロセスおよび打ち抜き装置では、金属部品の少なくとも２次元の輪郭が、対応する形状の打ち抜きポンチを、打ち抜き装置の打ち抜き型とブランクホルダとの間でクランプされている基本材料に向かって押し付け、基本材料を貫通させることにより形成される。このために打ち抜き型とブランクホルダとは、打ち抜きポンチを収容するような形状となっているキャビティをそれぞれ画定している。打ち抜き型のキャビティの輪郭を画定する打ち抜き型の縁部は、基本材料内に切り込んでいき、最終的には基本材料を貫通して切り取る。したがって基本材料は、打ち抜き型に対して相対的に打ち抜きポンチが移動することによりキャビティ内に徐々に押し込まれる。

公知の打ち抜き加工プロセスおよび打ち抜き装置では、打ち抜き型の切断縁の面取り、打ち抜きポンチの外輪郭とキャビティを画定する打ち抜き型の内輪郭との間の隙間、打ち抜きポンチによって加えられるプレス力、基本材料の厚さおよび機械的特性等のような多くの要素が、例えば、打ち抜き部品の形状精度および／または表面品質という意味での打ち抜き加工プロセスの結果にそれぞれ影響を与える。

このような公知の打ち抜き加工プロセスによる生産速度を高めるために、複数の打ち抜きポンチおよび対応する打ち抜き型を有した、すなわち平行に配置されていて打ち抜き装置の単一のスライドにより作動させられる複数の打ち抜きステーションを有した打ち抜き装置を設けることが考えられる。この場合、打ち抜き装置のスライドの各ストロークで、打ち抜きポンチの数に対応する、複数の打ち抜き部品が形成される。しかしながら、打ち抜き装置の寸法ひいては打ち抜き装置内の打ち抜きステーションの数には限界がある。

上述したような打ち抜き加工プロセスおよび打ち抜き装置は、例えば、米国特許第４７３８０２０号明細書に記載されているように電気モータ用のロータ薄層板積層体および／またはステータ薄層板積層体のような多層体のための個々の薄層板の製造に、または変圧器コア多層体の製造に使用される。打ち抜き部品のこのような用途またはその他公知の用途の関連で、薄い厚さの個々の打ち抜き部品を、このような薄い厚さの基本材料を使用して製造することが技術的に所望される。例えば、前述の電気モータのステータ積層体またはロータ積層体の場合、電気モータの電気効率は、基本材料の厚さに、すなわち個々のロータ薄層板／ステータ薄層板の厚さに、少なくともある程度、反比例する。しかしながら実際には、打ち抜き加工プロセスにおいては最小限必要な厚さが基本材料に適用される。さもないと、基本材料は、その適正な取り扱いのためには薄すぎる恐れがあり、例えば、打ち抜き装置に供給される際に変形される恐れがある。さらに、（過剰に）薄い基本材料は、打ち抜きポンチによって加えられる力により、基本材料の伸張または局所的な薄化といった、打ち抜き部品の望ましくない変形という結果につながる恐れがある。最終的には、製造経済性も限定的になってしまう。結局のところ、個々の薄層板が薄いほど、所定の高さの多層積層体を形成するためにはより多くの薄層板を製造しなければならない。

本開示の課題は、打ち抜き加工プロセスおよび打ち抜き装置によって形成することができる打ち抜き部品の最小厚さという点で、公知の打ち抜き加工プロセスおよび打ち抜き装置を改善することである。

本開示によれば、前記課題は、以下の請求項１による金属部品を打ち抜き加工するためのプロセスによって達成される。本開示によれば、打ち抜き装置に、層状の基本材料が、すなわち２つ以上の個々の、しかしながら好適には同一の相互に積層された層を有する基本材料が供給される。さらに、打ち抜き装置では、打ち抜き型に対して相対的にブランクホルダが動かされるとき、基本材料の個々の層を一緒にプレスし保持するために、層状の基本材料が、打ち抜き型とブランクホルダとによって、これらの間で加えられるクランプ力に加えて、打ち抜き装置の打ち抜きポンチと対向ポンチとの間で両側からしっかりとクランプされる。

驚いたことに、このようにして同時に製作された打ち抜き部品の切断側面の表面品質および／または形状精度は高く、恐らくは打ち抜き加工バリを除去するためのバリ抜きプロセス以外にはさらなる機械的処理の必要がないほど十分に高い。

本開示による新規の打ち抜き加工プロセスは、このプロセスで適用される基本材料の厚さに関わらず、このプロセスが適用される一連のプロセスの生産速度を好適には増大させるために適用できることに留意されたい。事実、電気モータのロータ薄層板積層体および／またはステータ薄層板積層体用の薄層板を製造する場合も、層状の基本材料の同時打ち抜きにより、従来技術のものに対して、基本材料の厚さの（さらなる）低減を可能にするのに加えて、打ち抜き装置の生産率が向上する。

さらに、対向ポンチの使用は、打ち抜き加工技術においてそれ自体公知であり、一般的にはファインブランキング（精密打ち抜き加工）と呼ばれていることに留意されたい。しかしながら、精密打ち抜き加工プロセスの生産速度またはストローク速度は、標準打ち抜き加工プロセスの生産速度またはストローク速度よりもゆっくりであり、ステータ薄層板および／またはロータ薄層板の製造には経済的に採用できる選択肢とは考えてられていない。しかしながら、本開示による層状の基本材料の打ち抜き加工により、精密打ち抜き加工プロセスの生産速度は好適には上昇する。さらに、本開示の根底にある別の考察によれば、標準打ち抜き加工プロセスの生産速度は、大きなサイズの打ち抜き部品に関しては実際には下降している。特に、（基本材料の適切な取り扱いを確実にし、かつ打ち抜き部品の変形を阻止するための）最小厚さに関する標準打ち抜き加工プロセスの上述した限界は、打ち抜き部品のサイズが大きくなるほど悪化する。したがって、実際に、本開示による新規の打ち抜き加工プロセスにより達成可能な生産速度は、打ち抜き部品のサイズによっては、標準打ち抜き加工プロセスの最大生産速度を上回る場合さえあり得る。特に、打ち抜き部品のサイズは、打ち抜き部品の周囲に嵌まる、すなわち打ち抜き部品に外接する（最小の）仮想円の直径によって近似される場合、臨界的な直径Ｄｃは、層状の基本材料の／層状の基本材料内の個々の層の数ｎと基本材料の厚さＴとの関連でこのような円において見付けられる。このような臨界サイズでは、またはこのような臨界サイズ以上では、本開示による新規の打ち抜き加工プロセスは、通常、標準打ち抜き加工プロセスよりも経済的である。前記臨界的なサイズＤｃは、Ｄｃ／Ｔ≧１２５０／ｎによって近似させることができる。

本開示による金属部品を打ち抜き加工するためのプロセスのさらなる詳細においては、いくつかの境界条件が適用されることに留意されたい。特に、本開示による金属部品を打ち抜き加工するためのプロセスは、２〜１２の、またはそれ以上の個々の層から成る、より好適には４〜６の層から成る層状の基本材料を好適に使用することができる。さらに、本開示による金属部品を打ち抜き加工するためのプロセスは、０．５ｍｍ〜０．０５ｍｍの、またはそれ以下の範囲の厚さを、より好適には０．３〜０．１ｍｍの範囲の厚さをそれぞれ有する個々の層から成る層状の基本材料を好適に使用することができる。特に、使用される層状の基本材料は、好適には０．１〜０．２ｍｍの厚さの４〜６の層から成る。基本材料全体の厚さは、基本材料の個々の層の過度の変形を阻止するために、好適には２ｍｍを超えないのが好ましい。同様の理由のため、個々の層の厚さは、好適には０．１ｍｍ未満ではないのが好ましい。さらに、この層の厚さが０．５ｍｍを超える場合、標準打ち抜き加工プロセスは典型的にはより経済的な選択となる。さらに、本開示によれば、打ち抜きポンチと対向ポンチとの間にかけられる前述のクランプ力は、好適には、鋼製の基本材料のために、０．５Ｎ／ｍｍ^２以上であって、特に０．７〜７Ｎ／ｍｍ^２の範囲の値を有している。

本開示による金属部品を打ち抜き加工するためのプロセスのさらなる詳細では、打ち抜き加工中の層状の基本材料の／層状の基本材料内の個々の層の相互のずれおよび／またはスライドは抑制され、これにより打ち抜き加工プロセスの結果は、打ち抜き部品の精度および／または品質という点で、改善することができる。このような相対移動は、個々の層間の高い摩擦の実現により、または個々の層間に相互接続部を設けることにより抑制される。本開示の文脈内では、前記高い摩擦は、０．７５以上の、好適には約１の（クーロンの）摩擦係数に相当する。これらの摩擦値は、これらの層が積み重ねられる前に個々の層をクリーニングすることにより、すなわち潤滑剤、グリス等を洗い流すことにより、かつ／またはこれらの個々の層に高い表面粗さを設けることにより実現することができる。特に、このように高い表面粗さは、外面に均等な粗さまたはプロファイルを有する転動ローラを使用して基本材料の個々の層に転動させる間に適用される。一般的に言うと、前記個々の層は、レーザービームによる蒸発および（粗い）研削のような、任意の公知の適切なプロセスによって、その表面に小さな穴および／または裂け目を形成することにより粗面化することができる。本開示の文脈内では、前記高い表面粗さは、７．５マイクロメートル以上の、好適には１０〜２５マイクロメートル以上の（ＩＳＯ規格）Ｒａ表面粗さ値（算術平均中心線偏差）に対応する。

個々の層の間の前述の相対移動は、選択的にまたは付加的に、打ち抜き部品の打ち抜き前に、これらの層を相互接続することにより、すなわちこれらの層を互いに接合することにより、抑制される。このような相互接続は例えば、個々の層の積層後に個々の層を（スポット）溶接することにより、かつ／または個々の層の積層前に個々の層に凹部と対応する突出部を設け、これにより層状の基本材料においては、第１の層の突出部が隣接する層の凹部内に押し込まれ、ロックされることにより実現される。選択的にまたは付加的に、層状の基本材料の積層前に層状の基本材料の個々の層の間に接着剤を設けることができる。この観点で、電気モータのロータまたはステータ、および／または変圧器コアのための薄層板の場合には、基本材料に、薄い電気絶縁層、すなわちコーティングを設けることが公知であることに留意されたい。この絶縁層は接着特性を有しているが、この接着特性は、薄層板の打ち抜きおよび積層後に行われる、積層体の加熱によってのみ、すなわちいわゆる硬化によってのみ、活性化される。このような特別なコーティングは、接合ワニス（ドイツ：Backlack）として公知である。本開示によれば、接合ワニスの硬化は、好適には打ち抜き部品の打ち抜き前に実施される。さらに、設けられる接着剤の形式に関係なく、接着剤はせん断応力によって負荷されるので、最小の層厚さを設けるのが好ましい。本開示の文脈内では、前述の接着剤の最小の層厚さは、１０マイクロメートルまたはそれ以下の層厚さに相当し、または層状の基本材料の個々の層の厚さの１０％未満の層厚さに相当する。さらに好適には、接着剤のせん断強度および／またはせん断弾性率は、各基本材料のせん断強度および／またはせん断弾性率にほぼ等しい。

好適には本開示によれば、層状の基本材料は、基本材料の所望の層数に相当する数の基本材料の個々の層から予め組み付けられた、基本材料の１つのストックから打ち抜き装置へと供給される。これは、層状の基本材料を、基本材料の個々の層からスムーズなプロセスで、かつ／または連続的なプロセスで組み付けることができるという利点を有している。この場合、前記個々の層は、少なくとも、基本材料の個々の層を同時的に、しかしながら別個に直接、打ち抜き装置に供給する場合と比較して、最小限の取り扱い力にのみさらされる。基本材料の個々の層を同時的に、しかしながら別個に直接、打ち抜き装置に供給する場合、基本材料のストリップは、打ち抜きストロークのテンポで断続的に送られるので、比較的高い（加速／減速）力にさらされる。このような観点で、層状の基本材料は、特に、層が相互接続されているならば、基本材料の個々の層よりも著しく高い力に耐えることができる。

以下に、例としての態様を用いて図面を参照しながら、本開示による打ち抜き加工プロセスおよび打ち抜き装置をさらに説明する。

打ち抜き装置の公知の打ち抜きステーションを、ここに挿入された基本材料と共に横断面として概略的に示した図である。 図１の公知の打ち抜きステーションの記述に基づき公知の打ち抜き加工プロセスを概略的に示した図である。 電気モータのロータで使用される薄層板の積層体のための薄層板である、典型的な打ち抜き部品を示す斜視図である。 本開示による新規の打ち抜き加工プロセスを概略的に示す図である。 本開示による新規の打ち抜き加工プロセスを概略的に示す図である。 本開示による新規の打ち抜き加工プロセスを概略的に示す図である。 本開示による新規の打ち抜き加工プロセスを概略的に示す図である。 本開示による新規の打ち抜き加工プロセスを概略的に示す図である。 本開示による新規の打ち抜き加工プロセスを概略的に示す図である。 標準打ち抜き加工プロセスおよび新規の打ち抜き加工プロセスの製造速度またはストローク速度を、打ち抜き部品のサイズに関して記載したグラフである。 新規の打ち抜き加工プロセスを実施することができる新規の打ち抜き装置の第１の態様を概略的に示す図である。 本開示による新規の打ち抜き加工プロセスで使用される層状の基本材料の組み付けのための組み付け装置を概略的に示す図である。 新規の打ち抜き加工プロセスを実施することができる新規の打ち抜き装置の第２の態様を概略的に示す図である。 本開示による新規の打ち抜き装置および新規の打ち抜き加工プロセスにより得られた金属部品の例を示す図である。

図１には、基本材料５０のストリップのようなブランク材から一部を切り取るために使用される公知の打ち抜き装置の標準打ち抜きステーション６０の概略的な断面図が示されている。標準打ち抜きステーション６０は、打ち抜きポンチ３０と、ブランクホルダ７０と、打ち抜き型８０とを含む。ブランクホルダ７０と打ち抜き型８０とはそれぞれ各キャビティ７１もしくは８１を画定していて、これらキャビティ内に打ち抜きポンチ３０が含まれる。図１では、標準打ち抜きステーション６０が開放状態で示されており、この場合、打ち抜きポンチ３０はブランクホルダ７０内に完全に引き込まれていて、ブランクホルダ７０と打ち抜き型８０とは、少なくともこれらの間に基本材料５０を挿入する、かつ／または進入させることができるのに十分な程度、互いに分離されている。

図２に概略的に示された打ち抜き装置の実際の打ち抜きストロークでは、まず、ブランクホルダ７０と打ち抜き型８０とが、基本材料５０がこれらの間に位置保持されるまで、互いに向かって動かされる。次いで、基本材料５０からの打ち抜き部品１０の実際の切り取りが、破線矢印ＲＭで示した、ポンチ３０が基本材料５０を貫通するように行われる、打ち抜き型８０に対して相対的な打ち抜きポンチ３０の強制的な移動により行われる。このような相対運動ＲＭは、打ち抜き装置の打ち抜き型８０がしっかりと保持されている間に、標準打ち抜きステーション６０の打ち抜きポンチ３０に作用する、または逆に打ち抜きポンチ３０が保持されている間に打ち抜き型８０に作用する、油圧式にまたは機械式に操作されるスライド（図示せず）のような打ち抜き装置のアクチュエータによって作用される。標準打ち抜きステーション６０の図示した配列では、打ち抜かれた部分１０は、打ち抜き型８０のキャビティ８１を出て下方に落下する。

図３には、公知の打ち抜き装置によって公知のプロセスで製作された打ち抜き部品１０の例が示されている。この打ち抜き部品１０は、円形の金属板１１の形態であって、中心孔１２と、この円の周囲に沿って配置された一連の切欠１３を有している。打ち抜き加工プロセスにおいて、板１１の外側輪郭および内側輪郭の両方が形成され、すなわち基本材料５０が切り取られる。この場合、１度の切り取りで同時に形成される、または基本材料５０の供給方向で直列に配置され、前記スライド（図示せず）によって同時に操作される、別個の打ち抜きステーション６０における複数の後続の部分的な切り取りにおいて形成される。公知の打ち抜き装置には、平行に配置された複数の打ち抜きステーション６０が設けられていてもよく、これにより、打ち抜きステーション６０（図示せず）の数に対応する複数の打ち抜き部分１０が、各打ち抜きストロークで形成される。

図３に示した特別な形式の板１１は、電気モータのロータのための、複数のこのような板１１から成る多層体または積層体で使用される。このようなロータでは、ロータ板１１の中心孔１２には、ロータの軸が収容され、ロータ板の前記切欠１３には、銅線巻線のような導電材料が収容される。通常、積層体の個々のロータ板１１の間には、いわゆる渦電流損を減じるために、電気絶縁層が、例えば、基本材料５０の少なくとも一方の側、好適には両方の側に、非導電層をコーティングすることにより、設けられている。典型的には、このようなコーティングは、熱的には活性であるので、ロータ板またはステータ板１１の打ち抜き、および次いで行われるロータ／ステータ積層体内への組み立て後、積層体内で隣接するロータ板またはステータ板１１のコーティングを、熱により活性化させ、すなわち硬化させ、相互に接合させることができ、これによりロータ板またはステータ板１１を接合させて１つの統合された積層体を形成することができる。このような形式のコーティングは、接合ワニス（bonding varnish）またはバックラック（back lack）として公知である。

電気モータの電気効率は、個々のロータ板１１の厚さを、すなわちロータラミネートの層の厚さを減じることにより改善できることが公知であり、これにより特に渦電流損が減じられる。しかしながら実際には、このような板１１の製造可能性という観点からの最小の厚さが、このような板１１には適用される。例えばこの観点で、基本材料５０が薄いほど、より多くの打ち抜き部品１０が、すなわちロータ板１１が、ポンチ３０により加えられる力の影響下で、変形量および／または変形の制御可能性の欠如が、打ち抜き部品１０の所与の用途に対して許容可能な程度を超えるほど、打ち抜き過程において塑性変形される。

本開示によれば、ロータ板１１の、すなわち一般的には打ち抜き部品１０の厚さのさらなる低減を、図４Ａ〜図４Ｆに示した新規の打ち抜き加工プロセスにより達成することができる。新規の打ち抜き加工プロセスでは、いくつかの、すなわち２つ以上の相互に積層された個々の層５０から成る多層基本材料５１が、打ち抜き装置の打ち抜きステーション９０へと供給され、この打ち抜きステーション９０には、打ち抜きポンチ３０と、ブランクホルダ７０と、打ち抜き型８０とが設けられており、さらに、打ち抜きポンチ３０の反対側で、打ち抜き型８０のキャビティ８１内に位置する対向ポンチ４０が設けられている。対向ポンチ４０を使用する特別な形式の打ち抜き加工／打ち抜きステーション９０は、それ自体、精密打ち抜き加工／精密打ち抜きステーション９０として公知である。

図４Ａでは、精密打ち抜きステーション９０が第１の開放状態で示されており、この場合、打ち抜きポンチ３０はブランクホルダ７０内に完全に引き込まれていて、対向ポンチ４０は打ち抜き型８０内に完全に引き込まれており、ブランクホルダ７０と打ち抜き型８０とは分離されており、（図示した例では）４層の基本材料５１を、精密打ち抜きステーション９０に対して相対的に前進させることができる。

図４Ｂには、ブランクホルダ７０と打ち抜き型８０とが、互いに間に４層の基本材料５１を挟むために互いに向かって動かされた後の、精密打ち抜きステーション９０が示されている。

図４Ｃには、打ち抜きポンチ３０と対向ポンチ４０も、互いに間に４層の基本材料５１を挟むために互いに向かって動かされた後の、精密打ち抜きステーション９０が示されている。

図４Ｄと図４Ｅには、４層の基本材料５１から４つの打ち抜き部品１０を切り取るステップが示されている。特に図４Ｄには、打ち抜きポンチ３０と対向ポンチ４０との組み合わせが、打ち抜き型８０に対して相対的に強制移動されることにより、４層の基本材料５１から４つの打ち抜き部品１０が打ち抜かれる間の精密打ち抜きステーション９０が示されている。図４Ｅには、前記４つの打ち抜き部品１０が完全に切り取られてはいるが、すなわち４層の基本材料５１から切断されてはいるが、まだ打ち抜きポンチ３０と対向ポンチ４０との間に保持されている精密打ち抜きステーション９０が示されている。

図４Ｆでは、精密打ち抜きステーション９０が第２の開放状態で示されており、この場合、打ち抜きポンチ３０はブランクホルダ７０内に完全に引き込まれていて、対向ポンチ４０は２つの打ち抜き部品１０を、精密打ち抜きステーション９０から抜き出すことができるように打ち抜き型８０のキャビティ８１から外へ上方に向かって押し出した後で、打ち抜き型８０から突出している。このような抜き出し後に、精密打ち抜きステーション９０は、図４Ａ等に示された第１の開放状態へと戻る。

標準打ち抜き加工／標準打ち抜きステーション６０と比較して、精密打ち抜き加工／精密打ち抜きステーション９０は、打ち抜き部品１０のより良い表面品質および／または形状精度を可能とするが、ストローク速度は著しく低く、すなわち、単位時間当たりに生産することができる打ち抜き部品１０の数に関して減じられた生産率となっている。標準打ち抜きステーション６０と比較して著しく低い精密打ち抜きステーション９０のこのようなストローク速度が、電気モータ用のロータ板および／またはステータ板１１のように、比較的薄い層の経済的に実現可能な製造には、精密打ち抜き加工プロセスが不適切であると、そもそも考えられている理由である。しかしながら本開示の根底を成す考えによれば、より大きいサイズの打ち抜き部品１０に関しては、標準打ち抜きステーション６０のストローク速度は、（最大）前進速度、すなわち、打ち抜きステーション６０への基本材料５０の供給速度によってますます制限される。基本材料５０は、任意の打ち抜きステーション６０，９０のストローク速度のテンポで断続的に前進されるので、基本材料５０の重量に比例する、したがって打ち抜き部品１０のサイズに比例する加速力および減速力を受ける。したがって、打ち抜き部品１０の所定の臨界的なサイズでは、最高ストローク速度は、打ち抜き加工プロセスの形式とは殆ど依存しなくなる。通常、打ち抜き部品１０のこのような「損益分岐点サイズ」は、実際に通常適用されるものを超えたところにある。しかしながら、より高い力に耐えることができる、本開示による多層基本材料５１を使用する場合、打ち抜き部品１０のこのような損益分岐点サイズは、実際に重要な値となる。実際に、本開示による新規の打ち抜き加工プロセスの単位時間当たりで製造される打ち抜き部品１０の数は、少なくとも比較的大きなサイズの比較的薄い部品１０に関しては、標準打ち抜き加工プロセスにより単位時間当たりで製造される打ち抜き部品１０の数を上回ることさえある。

打ち抜き型８０に関しては、従来の精密打ち抜き加工プロセスにおいて、例えば欧州特許出願公開第１６７７９２４号明細書（EP 1 677 924 A1）で説明されているように、最良の打ち抜き成果を実現するために、打ち抜き型８０に、面取りされた周縁部が設けられていることに留意されたい。しかしながら、本開示による新規の打ち抜き加工プロセスによれば、最良の打ち抜き成果を実現するために、特に（打ち抜きステーション９０の１つのストロークにおいて同時に形成される）打ち抜き部品１０に、可能な限り相互に対応する寸法と形状とを設けることを実現するために、打ち抜き型８０には、鋭角的なほぼ直角の周縁部が設けられている。

本開示の上述した態様は、図５のグラフに示されている。図５では、左の縦軸は、打ち抜きステーション６０，９０のストローク速度ＳＲを、１分当たりの打ち抜きストローク数で表しており、右の縦軸は、打ち抜きステーション６０，９０の生産量Ｙを、１分当たりの打ち抜き部品１０の数で表しており、横軸は、例えばロータ板１１の直径に対応する、ロータ板に外接する（最小の）仮想円の直径Ｄによって、打ち抜き部品１０のサイズを表している。図５において、点線は、精密打ち抜き加工プロセスの典型的なストローク速度ＳＲｆを表しており、破線は、標準打ち抜き加工プロセスの典型的なストローク速度ＳＲｓを示している。標準打ち抜きストローク速度ＳＲｓは、打ち抜き部品１０のサイズＤが増大するにつれ低下するが、グラフの大部分にわたって、上述した精密打ち抜きストローク速度ＳＲｆを上回ったままである。しかしながら、本開示によれば、所定のストローク速度ＳＲに関して、新規の打ち抜き加工プロセスの打ち抜き部品１０の実際の生産量Ｙは、図５に４層の基本材料５１（ｎ＝４）を示す実線により示したように、多層基本材料５１の層の数ｎにより乗算される。図示した例では、精密打ち抜き加工プロセスは、約６０ｍｍの打ち抜き部品１０の臨界的なサイズＤｃで既により良い選択となる。

図５のグラフにプロットされた値は、実際には、基本材料５０，５１の所定の厚さ／厚さ範囲に対して適用可能であることに留意されたい。特に、２重層の基本材料５１を用いた精密打ち抜き加工プロセスが、標準打ち抜き加工プロセスよりも高い生産量Ｙを有する打ち抜き部品１０の前記臨界的なサイズＤｃは、打ち抜き部品１０の厚さＴが減少するにつれ減少する。図５では矢印Ａが、打ち抜き部品１０の厚さＴが減少するにつれストローク速度ＳＲも低下するので、低下するストローク速度ＳＲの方向にも傾いたこのような減少する臨界サイズＤｃを示している。本開示によれば、前記臨界的なサイズＤｃは、式Ｄｃ≧（Ｔ／ｎ）×１２５０により近似することができる。

図５で明らかである新規の打ち抜き加工プロセスのその他の好ましい特徴は、実線の水平部分が、破線および点線を越えて右方向へ延在していることにある。このことは、４層の基本材料が、４つの個々の層が互いに接合されている場合には特に、単層の基本材料よりも強い力に耐えることができる、という状況によるものである。

図６には、本開示による新規の打ち抜き加工プロセスのために配置された、かつ／または当該新規の打ち抜き加工プロセスを実施することができる新規の打ち抜き装置が概略的に示されている。さらに特に、新規の打ち抜き装置は、（図示した例では）４層の基本材料５１を有したストック巻成体１００が設けられている点で、従来の打ち抜き装置とは異なっている。この基本材料は、繰り出されて、打ち抜き装置の打ち抜きステーション９０へと供給される。好適には、そのような繰り出しおよび供給は、図６に破線の矢印で示したように、基本材料が打ち抜きステーション９０を離れるところで、層状の基本材料５１に引張り力を加えることにより行われる。ストック巻成体１００と打ち抜きステーション９０との間には、これらの間で層状の基本材料５１を支持し、かつガイドするために、１つ以上の支持ローラ１０１を付加的に設けることができる。

さらに、図６の例では、４つの相互に接続された打ち抜き部品１０の積層体から成る、より大きな組み立てられたワークピース１４となることにより、打ち抜き部品１０の取り扱いをより簡単にするために、層状の基本材料５１の４つ個々の層５０を接合することもでき、例えば接着することができる。この場合でも、ストック巻成体１００の内側の巻取り半径Ｒｗｉが、例えば接着剤のような接続手段の弾性変形を可能にするほどに、したがって剥離を回避するのに十分に大きいならば、前記４つの個々の層５０の全てに関して、ストック巻成体１００の巻取りおよび繰り出しは同期される。

図７には、特に、個々のストリップ形状の基本材料５０の層から、図６の４層の基本材料を有したストック巻成体１００を準備するための、（図示した例では）４層の基本材料５１を組み付けるための組み付け装置１０２が概略的に示されている。組み付け装置１０２は、ストリップ形状の基本材料５０の４つのコイル１０３を有しており、これらのコイルは徐々に繰り出されて、それぞれ基本材料５０のストリップを供給し、これらストリップは相互に積層されて、４層の基本材料５１を形成する。基本材料５０の各ストリップを支持し、ガイドし、かつ／または相互に整列させるために、コイル１０３とストック巻成体１００との間には支持ローラ１０１が設けられている。

組み付け装置１０２には付加的に、基本材料５０の各ストリップの主面の一方または両方にコーティングを塗布するために複数の塗布装置１０５が設けられていてもよく、このことも図７に示されている。このようなコーティングは、例えば電気モータまたは変圧器用の積層体に好適であるように、基本材料５０のストリップを互いに電気的に絶縁するために非導電性であってもよく、かつ／または前記のより大きな、組み付けられたワークピース１４を形成するために、これらストリップを、したがって打ち抜き部品１０も相互に接続させるために接着性であってもよい。この場合、乾燥を向上させるために、かつ／または接着剤を硬化させるために、組み付け装置１０２に付加的に、加熱エレメント１０７を備えた加熱ステーション１０６を設けることもできる。さらにこの場合、加熱ステーション１０６には付加的に、接着材による基本材料５１の相互接続を向上させるために層状の基本材料５１を圧縮するための２つの協働する圧縮ローラ１０８が設けられていてもよい。

好適には、４層の基本材料５１は、例えば４つの支持ローラ１０１を、すなわち、コイル１０３につき１つの支持ローラを、少なくとも基本材料の移動方向で見て直列に配置することにより段階的に、すなわち一層ごとに組み付けられる。積層後、４層の基本材料５１は、図７に概略的に示したように巻き付けられる、すなわちストック巻成体１００に巻き取られるか、または打ち抜きステーション９０に直接供給される。したがって後者の、直接供給される態様では、ストリップ形状の基本材料５０の複数のコイル１０３からの層状の基本材料５１の組み付けは、図８に概略的に示したように、打ち抜き装置自体の一部である。

図９には、本開示による新規の打ち抜き装置および新規の打ち抜き加工プロセスにより得られた打ち抜かれた金属部品１０の３つの例が示されている。図９において、例Ｉは、４層の基本材料５１であって、個々の層は接合されておらず、接着されておらず、または（相互）接続されていない、０．３５ｍｍの層厚さＴを有している、４層の基本材料５１から形成された４つの打ち抜き部品１０の積層体の切断縁を示していて、例ＩＩは、４層の基本材料５１であって、個々の層が互いに接着剤により接着されている、４層の基本材料５１から形成された４つの打ち抜き部品１０の積層体の切断縁を示していて、例ＩＩＩは、１０層の基本材料５１であって、０．１０ｍｍの層厚さＴを有する互いに接続された１４の個々の層を有する１０層の基本材料５１から形成された１０個の打ち抜き部品１０の積層体の切断縁を示している。これらの例Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩにより、打ち抜き部品１０の幅寸法が、各場合に精密に形成されていることがわかる。さらに、例ＩとＩＩとを比較すると、層状の基本材料５１の個々の層が互いに接合された場合、これらが互いに接合されていない場合と比較して、打ち抜き部品１０の特に側縁の変形が少ないことが明らかである。さらに、例ＩＩとＩＩＩとを比較すると、打ち抜き部品１０の特に側縁の変形は、層状の基本材料５１の個々の層の厚さとはほぼ無関係であって、個々の層の厚さが減少した場合、相対的な変形は増加することがわかる。

本発明は、先行する全ての説明と添付の図面の全ての詳細に加えて、請求の範囲の全ての特徴にも関し、全ての特徴も含む。請求項内の（）内の参照符号は請求の範囲を限定するものではなく、むしろ各特徴の拘束力のない例として記載されている。請求の範囲に記載の特徴は、場合によって別個に提供製品または提供プロセス内に適用することができるが、これらの特徴の２つ以上のあらゆる組み合わせに適用することもできる。

この開示に代表される本発明は、本明細書で明白に言及した実施態様および／または例に限定されるものではなく、特に、当業者により達成される本発明の補正、改良、及び実際の使用例も包括する。

Claims (6)

1. 金属部品（１０；１１）を打ち抜き加工するプロセスであって、
   相互に積層された、好適にはほぼ同一の複数の個々の層（５０）を有する多層基本材料（５１）を、打ち抜き型（８０）とブランクホルダ（７０）との間に、かつ部分的に打ち抜きポンチ（３０）と対向ポンチ（４０）との間に配置しかつクランプし、前記打ち抜きポンチ（３０）と前記対向ポンチ（４０）とを、前記打ち抜き型（８０）および前記ブランクホルダ（７０）に対して相対的に、少なくとも前記多層基本材料（５１）の厚さに対応する距離にわたって移動させて、いくつかの打ち抜き部品（１０；１１）を切り取り、前記多層基本材料（５１）から分離する、金属部品（１０；１１）を打ち抜き加工するためのプロセス。
2. 前記多層基本材料（５１）の前記個々の層は、７．５マイクロメートルを超える、好適には１０〜２５マイクロメートルの（ＩＳＯ規格の）Ｒａ表面粗さを有している、請求項１記載の打ち抜き加工プロセス。
3. 前記多層基本材料（５１）の前記個々の層は相互接続されており、例えば前記基本材料（５１）の隣接する個々の層の間に設けられた接着層により相互接続されている、請求項１記載の打ち抜き加工プロセス。
4. 前記打ち抜き部品（１０）のサイズは、前記打ち抜き部品の周囲に接する（最小の）仮想円の直径Ｄによって近似され、前記直径Ｄは、Ｄｃ≧（Ｔ／ｎ）×１２５０の関係を満たすものであって、この場合Ｔは前記多層基本材料（５１）の層の厚さを表しており、ｎは前記多層基本材料（５１）の層の数を表している、請求項３記載の打ち抜き加工プロセス。
5. 前記多層基本材料（５１）の層の個々の層の数ｎは、２〜１２の範囲内にある値を、好適には４〜６の範囲内にある値を有しており、前記多層基本材料（５１）の層の厚さＴは、０．５〜０．０５ｍｍの範囲内にある値を、好適には０．３〜０．１ｍｍの範囲内にある値を有している、請求項４記載の打ち抜き加工プロセス。
6. 前記多層基本材料（５１）は鋼から形成されており、前記打ち抜きポンチ（３０）と前記対向ポンチ（４０）との間に付与されるクランプ力は、０．７〜７Ｎ／ｍｍ^２の範囲内にある値を有している、請求項５記載の打ち抜き加工プロセス。

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