JP2024069054A - 板片の製造方法および打ち抜き機械 - Google Patents

Abstract

【課題】本明細書は、所定輪郭の板片の製造方法であって、１回目の打ち抜き工程で成形した部分輪郭が２回目の打ち抜きの際に変形しないようにする技術を提供する。【解決手段】板片は、部分輪郭と、これに連続する残輪郭を有する。本明細書が開示する製造方法は、第１打ち抜き工程と第２打ち抜き工程を備える。第１打ち抜き工程では、板材から部分輪郭の外側領域を第１パンチで除去する。部分領域の外側領域を除去した板材を以下では残板材と表記する。第２打ち抜き工程では、残板材の部分輪郭に沿った側面にブロックを当てつつ、残板材から残輪郭の内側領域を第２パンチで打ち抜く。第２打ち抜き工程において、すでに形成された部分輪郭の側面にブロックを当てておくことで、第２パンチで残輪郭の内側領域を打ち抜く際に部分輪郭の変形が抑えられる。【選択図】図５

Description

本明細書が開示する技術は、部分輪郭とこれに連続する残輪郭を有する板片の製造方法と、その製造方法に適した打ち抜き機械に関する。

所定の輪郭を有する板片は打ち抜き機械で製造される場合が多い。例えば、電気モータのステータは所定輪郭の複数の板片（分割コア片）を積層して作られる（特許文献１）。ステータの分割コア片は打ち抜き機械で作られる（特許文献２）。

特開２０１２－１７８９３３号公報 特開２０１４－２０７７８３号公報

所定輪郭の板片を１個のパンチで打ち抜くと形状の所望の精度が達成できない場合がある。説明の便宜上、板片の全体の輪郭を部分輪郭と、これに連続する残輪郭に分ける。１回目の打ち抜きで部分輪郭だけを形成し、２回目の打ち抜きで残輪郭を打ち抜くことが考えられる。しかし、この場合、２回目の打ち抜きのときに部分輪郭が変形してしまうおそれがある。本明細書は、所定輪郭の板片の製造方法であって、１回目の打ち抜き工程で成形した部分輪郭が２回目の打ち抜きの際に変形しないようにする技術を提供する。また、本明細書は、そのような製造方法に適した打ち抜き機械を提供する。

本明細書が開示する技術の一つは板片の製造方法に関する。板片は、部分輪郭と、これに連続する残輪郭を有する。本明細書が開示する製造方法は、第１打ち抜き工程と第２打ち抜き工程を備える。第１打ち抜き工程では、板材から部分輪郭の外側領域を第１パンチで除去する。部分領域の外側領域を除去した板材を以下では残板材と表記する。第２打ち抜き工程において、残板材の部分輪郭に沿った側面にブロックを当てつつ、残板材から残輪郭の内側領域を第２パンチで打ち抜く。第２打ち抜き工程では、すでに形成された部分輪郭の側面にブロックを当てておくことで、第２パンチで残輪郭の内側領域を打ち抜く際に部分輪郭の変形が抑えられる。以下では、説明を簡単にするために、「残板材の部分輪郭に沿った側面」を単純に「部分輪郭の側面」と称することがある。

第２パンチは残輪郭の内側領域を打ち抜く主突起と、前述したブロックを備えており、ブロックの高さが主突起の高さよりも高いとよい。第２パンチを残板材に押し付ける際、主突起が残板材に当接する前にブロックが部分輪郭の側面に接する。主突起とブロックが第２パンチに備えられていることで製造コストを抑えることができる。

ブロックと主突起の高さの差は残板材の厚みよりも大きいとよい。主突起が残板材に触れる前にブロックは部分輪郭の側面の全体に当接する。

板片の部分輪郭と残輪郭はそれらが接続する箇所で鋭角をなしているとよい。上記した製造方法は、板片の鋭角な角部を精密に形成するのに適している。

板片の一例は、電気モータのコアを構成する複数の分割コアの一つである。板片の部分輪郭の一例は、隣の分割コアに接する部分である。複数の分割コアを環状に並べてコアを形成する。隣り合う分割コアの境界には高い精度が要求される。上記した製造方法は、そのような分割コアの製造に適している。

本明細書は、上記した製造方法に適した打ち抜き機械も提供する。打ち抜き機械は、板材から部分輪郭の外側領域を除去する第１パンチと、残板材（部分輪郭の外側領域を除去した板材）から残輪郭の内側領域を打ち抜く第２パンチを備える。第２パンチは、残板材から残輪郭の内側領域を打ち抜く主突起と、ブロックを備える。ブロックは、主突起を残板材に押し付けたときに残板材の部分輪郭に沿った側面に当接する。ブロックの高さは主突起の高さよりも高い。主突起が残板材に当接する前にブロックが残板材の部分輪郭の側面に当接する。

ブロックと主突起の高さの差は残板材の厚みよりも大きいとよい。主突起が残板材に触れる前にブロックが部分輪郭の側面全体に当接する。

第２パンチの主突起において、板片の部分輪郭と前記残輪郭に対応する縁が鋭角をなしているとよい。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例の製造方法によって製造される板片（電気モータのステータコアの分割コア片）の平面図である。 第１打ち抜き工程を説明する図である。 第１パンチの斜視図である。 第２打ち抜き工程を説明する図である（第２パンチの斜視図）。 図４のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。 打ち抜き機械を説明する図である。

図面を参照して実施例の製造方法を説明する。まず、実施例の製造方法で製造される板片を説明する。板片は、電気モータのステータ２の分割コア片３である。図１に、ステータ２の平面図と、分割コア片３の斜視図を示す。ステータ２は、多数の金属円板を積層したものである。金属円板は電磁鋼板で作られている。積層された多数の金属円板は円筒状をなし、複数の貫通孔９を有する。それぞれの貫通孔にコイルの巻き線が通される。

図１に示すように、１枚の金属円板は、６個の分割コア片３ａ－３ｆで構成される。６個の分割コア片３ａ－３ｆが環状に並べられて一つの層のコア板（金属円板）をなす。分割コア片３ａ－３ｆのいずれか１個の区別なく示すときには分割コア片３と表記する。分割コア片３は、厚さ０．１－１．０［ｍｍ］の金属板（電磁鋼板）で作られている。

説明の便宜上、分割コア片３の輪郭を、部分輪郭４と残輪郭５と称する。部分輪郭４は、ステータ２において隣り合う分割コア片３が接する範囲を指す。残輪郭５は、分割コア片３の輪郭全体から部分輪郭４を除いた部位を指す。別言すれば、残輪郭５は、部分輪郭４から続く輪郭である。

図１の左下に、隣り合う分割コア片３の境界付近の拡大図を示す。左下図に示すように、部分輪郭４と残輪郭５が交わる箇所は鋭角をなしている。左下図において、太線が部分輪郭４に相当する。分割コア片３（板片）は、打ち抜き工程で作られる。輪郭が鋭角を含んでいる板片を１回の打ち抜き工程で作ると、鋭角部分で高い精度（輪郭の正確さ）が得られない。実施例の製造方法では、２回の打ち抜き工程で分割コア片３を作る。

（第１打ち抜き工程）図２、３を参照して第１打ち抜き工程を説明する。第１打ち抜き工程では、板材１０から部分輪郭４の外側領域を第１パンチで除去する。図１の上側の図は、外側領域を打ち抜く前の板材１０を示している。図１の上側の図では、分割コア片３の全体の輪郭（部分輪郭４と残輪郭５）が板材１０の上に仮想線で描かれている。

図１の下側の図が、部分輪郭４の外側領域を除去した後の板材を示している。説明の便宜上、部分輪郭４の外側領域を除去した後の板材を残板材１２と表記する。残板材１２には、第１パンチによって孔１３が形成されている。孔１３の縁は、部分輪郭４を含む。孔１３の範囲が、部分輪郭４の外側領域に相当する。図１の下側の図では、残板材１２の上に分割コア片３の残輪郭５が仮想線で描かれている。

図３に、第１パンチ２０の斜視図を示す。第１パンチ２０は、基部２１と主突起２２で構成されている。基部２１は、アクチュエータ（不図示）に支えられる。第１パンチ２０の主突起２２の先端の縁は、分割コア片３の部分輪郭４に対応する部分縁２４を有している。アクチュエータが第１パンチ２０を板材１０に押し当て、部分輪郭４の外側領域を板材１０から打ち抜く。すなわち、部分輪郭４の外側領域が板材１０から除去される。

なお、分割コア片３を製造する打ち抜き機械は、第１パンチ２０を受ける第１ダイも備えているが、第１ダイの図示は省略した。第１ダイには、第１パンチ２０の主突起２２に対応するくぼみが設けられている。第１ダイの上に板材１０を置き、上から第１パンチを板材１０に押し当てる。主突起２２が板材１０から外側領域を打ち抜き、残板材１２が得られる。

（第２打ち抜き工程）図４、５を参照して第２打ち抜き工程を説明する。第２打ち抜き工程では、残板材１２の部分輪郭４の側面にブロック３３を当てつつ、残板材１２から残輪郭５の内側領域を第２パンチ３０で打ち抜く。残輪郭５の内側領域が分割コア片３に相当する。先に述べたように、「部分輪郭４の側面」は、残板材１２の部分輪郭４に沿った側面を意味する。

図４の上側には残板材１２が描かれており、図４の下側には第２パンチ３０が描かれている。図５は、図４の破線Ｖに相当する部分の断面図を示している。別言すれば、図５は、図４の破線Ｖに沿ってカットした第２パンチ３０の断面と、その断面に対応する残板材１２の断面を示している。

図４は、天地を逆にして描いてある。すなわち、第２パンチ３０は、上から残板材１２に押し当てられる。残板材１２は、第２ダイの上に置かれている。図４では第２ダイの図示は省略した。図５には第２ダイ３９が描かれている。また、打ち抜き機械は第２パンチ３０を残板材１２に押し当てるアクチュエータも備えているが、図４ではアクチュエータの図示は省略した。図５にはアクチュエータ４１が描かれている。

第２パンチ３０は、基部３１と主突起３２とブロック３３で構成されている。主突起３２の先端の縁は、分割コア片３の全体の輪郭に等しい。主突起３２の先端の縁において、部分輪郭４に対応する部分縁３４にブロック３３が接している。ブロック３３の先端の縁は、第１パンチ２０の主突起２２の輪郭に等しい。ただし、ブロック３３は、部分輪郭４に対応する縁を有していればよく、第１パンチ２０の主突起２２よりも小さくてもよい。

主突起３２の先端の全体の縁から部分縁３４を除いた部分が残縁３５である。残縁３５は、分割コア片３の残輪郭５と同じ形状である。

ブロック３３の基部３１からの高さＨ２は、主突起３２の基部３１からの高さＨ１よりも高い。ブロック３３と主突起３２の高さの差（Ｈ２－Ｈ１）は、残板材１２の厚みよりも大きい。

先に述べたように、残板材１２は、部分輪郭４の外側領域に対応する孔１３を有している。また、第２パンチ３０の基部３１がアクチュエータ４１に支えられる。アクチュエータ４１は第２パンチ３０を残板材１２に押し当てる。残板材１２は、第２ダイ３９の上に置かれている（図５参照）。

第２パンチ３０を残板材１２に近づけると、主突起３２が残板材１２に当接する前にブロック３３が残板材１２の孔１３を通る。図５（Ａ）に、ブロック３３が孔１３に入った状態を示す。部分輪郭４の側面（残板材１２の部分輪郭４に沿った側面）にブロック３３の側面が当接する。図５（Ａ）の矢印Ａが、部分輪郭４の側面とブロック３３との接触箇所を示している。図５（Ａ）の状態では、ブロック３３は孔１３を通過したが、主突起３２の先端は残板材１２に接していない。

第２パンチ３０をさらに残板材１２に近づけると、主突起３２が残輪郭５の内側部分を残板材１２から打ち抜く（図５（Ｂ）参照）。すなわち、打ち抜き機械は、部分輪郭４の側面にブロック３３を当てつつ、残輪郭５の内側領域を残板材１２から打ち抜く。図５（Ｂ）の矢印Ｂは、主突起３２によって打ち抜かれる内側領域の縁を指している。打ち抜かれた内側領域の縁は第２ダイ３９のくぼみ３９ａの側面に当接している。内側領域を打ち抜く間、部分輪郭４の側面にはブロック３３が接している（図５（Ｂ）の矢印Ａが指す箇所）。内側領域は、第２ダイ３９のくぼみ３９ａの側面と、ブロック３３の側面に挟まれる。それゆえ、内側領域を打ち抜く間、部分輪郭４は変形せず、その形状が保持される。分割コア片３の部分輪郭４と残輪郭５がなす角は鋭角である（図１参照）。実施例の製造方法（打ち抜き機械）は、鋭角な輪郭を有する板片（分割コア片３）を高い精度で板材から打ち抜くことができる。

もし仮に部分輪郭４の側面にブロック３３を当接しておかないと、第２パンチ３０で内側領域を打ち抜いたとき、残板材１２は部分輪郭４の外側に拡がってしまう。ブロック３３には、第２パンチ３０で内側領域を打ち抜くときの残板材１２の拡がりを抑える。

なお、主突起３２の部分輪郭４に対応する部分縁３４と、残輪郭５に対応する残縁３５が鋭角をなしている（図４参照）。別言すれば、主突起３２は、板片（分割コア片３）の部分輪郭４と残輪郭５が接続している箇所に対応する部位が鋭角をなしている。

図６に、分割コア片３を製造するための打ち抜き機械４０を示す。図６は、図４の破線Ｖに沿った断面に対応する。

打ち抜き機械４０は、先に述べた第１パンチ２０と第２パンチ３０を備えている。打ち抜き機械４０は、第１パンチ２０に対応する第１ダイ２９と、第２パンチ３０に対応する第２ダイ３９も備えている。板材をパンチとダイで挟むことによって、パンチの突起に対応する範囲が打ち抜かれる。

図６の（Ａ）から（Ｆ）は、打ち抜き機械４０の動作シーケンスを示している。図６の（Ａ）から（Ｃ）が第１打ち抜き工程に対応し、（Ｄ）から（Ｆ）が第２打ち抜き工程に対応する。

板材１０が第１ダイ２９の上にセットされる。主突起２２が第１ダイ２９のくぼみ２９ａの真上に位置するように、アクチュエータ４１が第１パンチ２０をセットする（図６（Ａ））。主突起２２が板材１０に押し付けられるように、アクチュエータ４１が第１パンチ２０を板材１０に近づける（図６（Ｂ））。部分輪郭の外側領域が板材から除去される。板材（残板材１２）には、部分輪郭の外側領域に対応する孔１３が形成される（図６（Ｃ））。

続いて打ち抜き機械４０は、第１ダイ２９を第２ダイ３９に交換し、第１パンチ２０を第２パンチ３０に交換する。残板材１２は第２ダイ３９の上にセットされる。主突起３２とブロック３３が第２ダイ３９のくぼみ３９ａの真上に位置するように、第２パンチ３０がセットされる（図６（Ｄ））。ブロック３３は、残板材１２の孔１３の真上に位置する。パンチとダイの交換は、打ち抜き機械４０が有しているツールチェンジャが行う。ツールチェンジャはよく知られているので図示と説明は割愛する。

アクチュエータ４１は、第２パンチ３０を残板材１２に近づける。主突起３２が残板材１２に到達する前に、ブロック３３が孔１３に入る（図６（Ｅ））。先に述べたように、残板材１２の部分輪郭４の側面にブロック３３が当接する。

アクチュエータ４１は第２パンチ３０をさらに下げる。主突起３２が残板材１２から残輪郭５の内側領域を打ち抜く（図６（Ｆ））。打ち抜かれた内側領域が分割コア片３に相当する。先に述べたように、第２パンチ３０は、残板材１２の部分輪郭の側面にブロック３３を当てつつ、主突起３２が残板材１２から残輪郭の内側領域（すなわち分割コア片３）を打ち抜く。打ち抜き機械４０は、前述した製造方法（板片の製造方法）に適している。

ブロック３３は、残板材１２と第２パンチ３０の相対的な位置を正確に定めることにも貢献する。ブロック３３が残板材１２の部分輪郭４の側面に当接することで、残板材１２の第２パンチ３０に対する正確な位置が定まる。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例の製造方法と打ち抜き機械で製造可能な板片の形状は、分割コア片３の形状に限られない。

残輪郭５は部分輪郭４の両端とつながっている。部分輪郭４の一方の端において、部分輪郭４と残輪郭５のなす角度が鋭角であればよい。部分輪郭４の両方の端において、部分輪郭４と残輪郭５のなす角度が鋭角であってもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：ステータ
３、３ａ－３ｆ：分割コア片 ４：部分輪郭 ５：残輪郭 ９：貫通孔 １０：板材 １２：残板材 １３：孔 ２０：第１パンチ ２１、３１：基部 ２２、３２：主突起 ２４、３４：部分縁 ２９：第１ダイ ３０：第２パンチ ３３：ブロック ３５：残縁 ３９：第２ダイ ４０：打ち抜き機械 ４１：アクチュエータ

Claims (8)

1. 部分輪郭と前記部分輪郭から連続する残輪郭を有する板片を製造する方法であり、
   板材から前記部分輪郭の外側領域を第１パンチで除去する第１打ち抜き工程と、
   前記外側領域を除去した残板材の前記部分輪郭に沿った側面にブロックを当てつつ、前記残板材から前記残輪郭の内側領域を第２パンチで打ち抜く第２打ち抜き工程と、
   を備えている、板片の製造方法。
2. 前記第２パンチは、
   前記残輪郭の内側領域を打ち抜く主突起と、
   前記ブロックと、
   を備えており、
   前記ブロックの高さが前記主突起の高さよりも高い、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記ブロックと前記主突起の高さの差が前記残板材の厚みよりも大きい、請求項２に記載の製造方法。
4. 前記部分輪郭と前記残輪郭はそれらが接続する箇所で鋭角をなしている、請求項１から３のいずれか１項に記載の製造方法。
5. 前記板片は電気モータのコアを構成する複数の分割コアの一つであり、
   前記板片の前記部分輪郭は、隣の分割コアに接する部分である、請求項１から３のいずれか１項に記載の製造方法。
6. 部分輪郭と前記部分輪郭から連続する残輪郭を有する板片を製造する打ち抜き機械であり、
   板材から前記部分輪郭の外側領域を除去する第１パンチと、
   前記外側領域を除去した残板材から前記残輪郭の内側領域を打ち抜く第２パンチと、
   を備えており、
   前記第２パンチは、
   前記残輪郭の内側領域を打ち抜く主突起と、
   前記残板材の前記部分輪郭に沿った側面に当接するブロックであって、その高さが前記主突起の高さよりも高いブロックと、
   を備えている、打ち抜き機械。
7. 前記ブロックと前記主突起の高さの差が前記残板材の厚みよりも大きい、請求項６に記載の打ち抜き機械。
8. 前記主突起は、前記板片の前記部分輪郭と前記残輪郭に対応する縁が鋭角をなすように構成されている、請求項６または７に記載の打ち抜き機械。

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