JP3546579B2 - 積層金型装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモータコアやＥＩコア等、被加工物を金型内に積層してレーザ光を用いて溶接する積層金型装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、モータは小型化，高性能化を図るために固定子を構成する積層コアを極歯単位毎に分割し、絶縁及び巻線を施した後、所定数量環状に接合して固定子を形成する製造方法が用いられている。細分化された積層コア単体は寸法精度、固着強度が要求され、半抜き加工を施した凹凸の嵌合によるコア片どうしを結合させるパック金型に代わりレーザ光を用い金型内で溶接接合する積層金型装置が脚光を浴びている（例えば、特開平４−３４７５６１号公報参照）。
【０００３】
従来の積層金型装置の構造について説明する。図４（ａ）は従来の積層金型装置の構造断面図、図４（ｂ）は従来の積層金型装置の背圧ブロック部の拡大平面断面図、図５はコア片を積層し溶接接合した積層コアの斜視図である。
【０００４】
図４（ａ），図４（ｂ），図５において、１はフープ材よりなる板材、９ａはこの板材１から所定の形状に打ち抜かれたコア片、９はコア片９ａを積層金型装置の内部で所定枚数積層し溶接接合部１０をレーザ光で溶接した積層コアである。積層金型装置の構造は、コア片９ａの外周を打ち抜くパンチ２を有する上型３と、コア片９ａが抜き込まれるダイ４を有する下型５と、ダイ４の下部には打ち抜かれたコア片９ａを密着状態で水平に保持できるようにコア片９ａの外周形状に合致した形状の保持孔６ｂを有する背圧ブロック６を設けている。この背圧ブロック６にはレーザ光の通る貫通孔６ａがあり、この貫通孔６ａに相対した位置にレーザ光を照射する照射ユニット８が配設されている。この照射ユニット８は外部に設置されたレーザ発振器（図示せず）に光学的に接続されている。
【０００５】
以上のように構成された積層金型装置について、以下その動作について説明する。まずコア片９ａは板材１からパンチ２によって打ち抜かれ、ダイ４内に抜き込まれる。このコア片９ａは側縁が背圧ブロック６の保持孔６ｂの内面に密着した状態で１枚抜き込まれる毎に１枚分の厚さだけ下方に移動する。そして照射ユニット８からコア片９ａどうしの重ね合わせ目に向けてレーザ光を照射し溶接を行う。この溶接動作はプレスのラムの動きつまり打ち抜き動作と同期したパルス作動によって行なわれる。この動作を繰り返すことにより必要な枚数の積層コアが得られる。積層コアの切り離しは１パルス分のレーザ光の照射を止めてコアどうしの重ね合わせ目のレーザ溶接をやめることにより可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、背圧ブロックの保持孔でコア片に背圧を加えコア片どうしを密着した状態で保持しレーザ光で溶接をする際、背圧が大きい場合はコア片は背圧ブロックの保持孔内で変形やひずみを発生し、その状態を保持して溶接されるため金型から取出された積層コアは、材料の応力歪みやスプリングバックにより溶接接合部に割れや剥がれ不良が発生する。また、背圧がない又は小さい場合は、コア片の保持ができない又はコア片どうしの密着度が弱くコア片の積層方向の寸法が安定せず、溶接接合されずバラバラになるという問題があった。コア片の積層方向の寸法変動は上記以外にも、コア片に使用される板材の板厚（一般には０．３５〜０．５ｍｍ）の±５％のバラツキによっても発生する。
【０００７】
このため、金型のパンチやダイ等の切れ刃の状態の変化や板材の材質仕様の変更（例えば材料グレードＨ２３／Ｈ１８／Ｈ１４等）に対しては、予め異なる寸法の保持孔を有する背圧ブロックを製作しておき、打ち抜かれたコア片の寸法に最適な背圧ブロックを選び背圧ブロック毎交換し対応していた。
【０００８】
また、レーザ溶接の接合部の溶け込み寸法を板材の板厚２枚分より小さく設定するため、従来の構成ではレーザ光がコア片の積層方向の累積偏差により最適照射ポイントであるコア片どうしの重ね合わせ目を外れ易く、そのため溶接接合できず積層コアがバラバラになり易く頻繁にレーザ光の高さ調整が必要であった。この背圧ブロックの交換作業やレーザ光の高さ調整作業は多大な時間と材料ロスを発生させ、生産性の低下を招いていた。
【０００９】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、切れ刃の状態の変化や板材の変更によるレーザ積層金型の背圧ブロックの交換や頻繁にレーザ光の高さ調整をすることなく材料ロスを低減し、生産ラインの生産性向上を図り、安定した品質の製品（積層コア）を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、背圧ブロックを複数個に分割し各々弾性体の付勢力にて積層コアを外周方向より押圧保持する構成としている。
【００１１】
また、ダイにレーザ光が通る貫通孔を設け、この貫通孔を通してレーザを照射する構成としている。
【００１２】
これにより、生産ラインの生産性向上と安定した品質の積層コアが得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、板材を所定形状に打ち抜くコア抜き用パンチと、前記パンチにて打ち抜かれたコア片を受けるダイと、前記ダイの下部に配設され、打ち抜かれた複数のコア片を積層した状態で保持する複数個の背圧ブロックと、積層コアの内周部と外周部の切断面をレーザ溶接するレーザ照射ユニットとを備え、各背圧ブロックは互いに向き合うように配置すると共に、前記積層コアを押圧保持する方向に弾性体にて付勢してなる積層金型装置としたものであり、コア片は分割した各背圧ブロックにより弾性体の付勢力で押圧保持するので歪みや変形がなく、切れ刃の状態の変化や板材の材質変更の都度行っていた背圧ブロックの交換作業をなくすことができる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図３を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態による積層金型装置の構造断面図、図１（ｂ）は本発明の第１の実施の形態による背圧ブロック部の拡大平面断面図である。図１（ａ），図１（ｂ）において１は板材、９ａはコア片、２はパンチ、３は上型、４はダイ、５は下型、８は照射ユニットで、図４（ａ），図４（ｂ）の従来の構成と異なる点は、保持孔６ｂを有する背圧ブロックに代えて背圧ブロック１６を複数個に分割し、弾性体７を用いて各背圧ブロック１６を外周方向からコア片９ａに向けて押圧保持する構造とした点である。１６ａは複数個に分割した背圧ブロック１６のレーザ光の通る貫通孔で、積層コアの内周外周の溶接接合部に各々対応した２個の背圧ブロック１６に配設している。同様に７ａは弾性体７に設けたレーザ光の通る貫通孔である。
【００１７】
以上のように構成された積層金型装置について、図１（ａ），図１（ｂ）を用いてその動作を説明する。コア片９ａはパンチ１により打ち抜かれダイ４内に順次抜き込まれ通過して背圧ブロック１６に保持積層される。なお背圧ブロック１６と弾性体７で確保する寸法は、コア片９ａの外形寸法より概ね片側で５ミクロンメータから２０ミクロンメータの間で小さめに設定される。このため各弾性体７は各背圧ブロック１６を介して圧縮される。この弾性体７には例えばウレタンゴムのような圧縮性材料が良く、コア片９ａの微妙な寸法変化に対応できコア片９ａを変形や歪みの無い状態で積層保持することができ、金型から取出しても溶接割れや剥がれがない良好な積層コアが得られる。
【００１８】
（実施の形態２）
図２は本発明の第２の実施の形態による積層金型装置の構造断面図で、図２において１は板材、９ａはコア片、２はパンチ、３は上型、１４はダイ、１４ａは貫通孔、５は下型、８は照射ユニットである。図４（ａ），図４（ｂ）の従来の構成と異なるのは、レーザ光の通る貫通孔を背圧ブロックからダイ１４に変更して設けた点で、レーザ光の通る貫通孔１４ａはコア片９ａの内周外周に各々対応して２ヵ所配設している。
【００１９】
溶接ミスは板材１の板厚の±５％のバラツキが溶接作業位置まで累積されて発生するが、ダイ１４にレーザ光が通る貫通孔１４ａを設けた積層金型装置の構成は、溶接作業位置を累積偏差が小さいダイの切れ刃面近傍にしたことで最適照射ポイントであるコアどうしの重ね合わせ目を確実にレーザ溶接することが可能となる。
【００２０】
（実施の形態３）
図３（ａ）は本発明の第３の実施の形態による積層金型装置の構造断面図、図３（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態による背圧ブロック部の拡大平面断面図である。図３（ａ），図３（ｂ）の構成において、図１（ｂ）の背圧ブロック１６の貫通孔１６ａと、弾性体７の貫通孔７ａをなくして背圧ブロック２６，弾性体１７とした点が異なるだけであり、詳述は省略する。前述した各々の長所を取り入れたことでさらに優れた効果が得られることはいうまでもない。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、コア片に変形や歪みがなく最適なレーザ光の照射ポイントが得られるので、溶接割れや剥がれが無い安定した品質の積層コアを得ることができる。さらに、切れ刃の状態の変化や板材の変更等によりその都度行っていた背圧ブロックの交換作業やレーザ光の高さ調整作業がなくなり生産性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の第１の実施の形態による積層金型装置の構造断面図
（ｂ）本発明の第１の実施の形態による背圧ブロック部の拡大平面断面図
【図２】本発明の第２の実施の形態による積層金型装置の構造断面図
【図３】（ａ）本発明の第３の実施の形態による積層金型装置の構造断面図
（ｂ）本発明の第３の実施の形態による背圧ブロック部の拡大平面断面図
【図４】（ａ）従来の積層金型装置の構造断面図
（ｂ）従来の背圧ブロック部の拡大平面断面図
【図５】積層金型装置の積層コアの斜視図
【符号の説明】
１ 板材
２ パンチ
３ 上型
４，１４ ダイ
５ 下型
６，１６，２６ 背圧ブロック
６ａ，７ａ，１４ａ，１６ａ 貫通孔
６ｂ 保持孔
７，１７ 弾性体
８ 照射ユニット
９ 積層コア
９ａ コア片
１０ 溶接接合部
【発明の属する技術分野】
本発明はモータコアやＥＩコア等、被加工物を金型内に積層してレーザ光を用いて溶接する積層金型装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、モータは小型化，高性能化を図るために固定子を構成する積層コアを極歯単位毎に分割し、絶縁及び巻線を施した後、所定数量環状に接合して固定子を形成する製造方法が用いられている。細分化された積層コア単体は寸法精度、固着強度が要求され、半抜き加工を施した凹凸の嵌合によるコア片どうしを結合させるパック金型に代わりレーザ光を用い金型内で溶接接合する積層金型装置が脚光を浴びている（例えば、特開平４−３４７５６１号公報参照）。
【０００３】
従来の積層金型装置の構造について説明する。図４（ａ）は従来の積層金型装置の構造断面図、図４（ｂ）は従来の積層金型装置の背圧ブロック部の拡大平面断面図、図５はコア片を積層し溶接接合した積層コアの斜視図である。
【０００４】
図４（ａ），図４（ｂ），図５において、１はフープ材よりなる板材、９ａはこの板材１から所定の形状に打ち抜かれたコア片、９はコア片９ａを積層金型装置の内部で所定枚数積層し溶接接合部１０をレーザ光で溶接した積層コアである。積層金型装置の構造は、コア片９ａの外周を打ち抜くパンチ２を有する上型３と、コア片９ａが抜き込まれるダイ４を有する下型５と、ダイ４の下部には打ち抜かれたコア片９ａを密着状態で水平に保持できるようにコア片９ａの外周形状に合致した形状の保持孔６ｂを有する背圧ブロック６を設けている。この背圧ブロック６にはレーザ光の通る貫通孔６ａがあり、この貫通孔６ａに相対した位置にレーザ光を照射する照射ユニット８が配設されている。この照射ユニット８は外部に設置されたレーザ発振器（図示せず）に光学的に接続されている。
【０００５】
以上のように構成された積層金型装置について、以下その動作について説明する。まずコア片９ａは板材１からパンチ２によって打ち抜かれ、ダイ４内に抜き込まれる。このコア片９ａは側縁が背圧ブロック６の保持孔６ｂの内面に密着した状態で１枚抜き込まれる毎に１枚分の厚さだけ下方に移動する。そして照射ユニット８からコア片９ａどうしの重ね合わせ目に向けてレーザ光を照射し溶接を行う。この溶接動作はプレスのラムの動きつまり打ち抜き動作と同期したパルス作動によって行なわれる。この動作を繰り返すことにより必要な枚数の積層コアが得られる。積層コアの切り離しは１パルス分のレーザ光の照射を止めてコアどうしの重ね合わせ目のレーザ溶接をやめることにより可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、背圧ブロックの保持孔でコア片に背圧を加えコア片どうしを密着した状態で保持しレーザ光で溶接をする際、背圧が大きい場合はコア片は背圧ブロックの保持孔内で変形やひずみを発生し、その状態を保持して溶接されるため金型から取出された積層コアは、材料の応力歪みやスプリングバックにより溶接接合部に割れや剥がれ不良が発生する。また、背圧がない又は小さい場合は、コア片の保持ができない又はコア片どうしの密着度が弱くコア片の積層方向の寸法が安定せず、溶接接合されずバラバラになるという問題があった。コア片の積層方向の寸法変動は上記以外にも、コア片に使用される板材の板厚（一般には０．３５〜０．５ｍｍ）の±５％のバラツキによっても発生する。
【０００７】
このため、金型のパンチやダイ等の切れ刃の状態の変化や板材の材質仕様の変更（例えば材料グレードＨ２３／Ｈ１８／Ｈ１４等）に対しては、予め異なる寸法の保持孔を有する背圧ブロックを製作しておき、打ち抜かれたコア片の寸法に最適な背圧ブロックを選び背圧ブロック毎交換し対応していた。
【０００８】
また、レーザ溶接の接合部の溶け込み寸法を板材の板厚２枚分より小さく設定するため、従来の構成ではレーザ光がコア片の積層方向の累積偏差により最適照射ポイントであるコア片どうしの重ね合わせ目を外れ易く、そのため溶接接合できず積層コアがバラバラになり易く頻繁にレーザ光の高さ調整が必要であった。この背圧ブロックの交換作業やレーザ光の高さ調整作業は多大な時間と材料ロスを発生させ、生産性の低下を招いていた。
【０００９】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、切れ刃の状態の変化や板材の変更によるレーザ積層金型の背圧ブロックの交換や頻繁にレーザ光の高さ調整をすることなく材料ロスを低減し、生産ラインの生産性向上を図り、安定した品質の製品（積層コア）を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、背圧ブロックを複数個に分割し各々弾性体の付勢力にて積層コアを外周方向より押圧保持する構成としている。
【００１１】
また、ダイにレーザ光が通る貫通孔を設け、この貫通孔を通してレーザを照射する構成としている。
【００１２】
これにより、生産ラインの生産性向上と安定した品質の積層コアが得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、板材を所定形状に打ち抜くコア抜き用パンチと、前記パンチにて打ち抜かれたコア片を受けるダイと、前記ダイの下部に配設され、打ち抜かれた複数のコア片を積層した状態で保持する複数個の背圧ブロックと、積層コアの内周部と外周部の切断面をレーザ溶接するレーザ照射ユニットとを備え、各背圧ブロックは互いに向き合うように配置すると共に、前記積層コアを押圧保持する方向に弾性体にて付勢してなる積層金型装置としたものであり、コア片は分割した各背圧ブロックにより弾性体の付勢力で押圧保持するので歪みや変形がなく、切れ刃の状態の変化や板材の材質変更の都度行っていた背圧ブロックの交換作業をなくすことができる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図３を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態による積層金型装置の構造断面図、図１（ｂ）は本発明の第１の実施の形態による背圧ブロック部の拡大平面断面図である。図１（ａ），図１（ｂ）において１は板材、９ａはコア片、２はパンチ、３は上型、４はダイ、５は下型、８は照射ユニットで、図４（ａ），図４（ｂ）の従来の構成と異なる点は、保持孔６ｂを有する背圧ブロックに代えて背圧ブロック１６を複数個に分割し、弾性体７を用いて各背圧ブロック１６を外周方向からコア片９ａに向けて押圧保持する構造とした点である。１６ａは複数個に分割した背圧ブロック１６のレーザ光の通る貫通孔で、積層コアの内周外周の溶接接合部に各々対応した２個の背圧ブロック１６に配設している。同様に７ａは弾性体７に設けたレーザ光の通る貫通孔である。
【００１７】
以上のように構成された積層金型装置について、図１（ａ），図１（ｂ）を用いてその動作を説明する。コア片９ａはパンチ１により打ち抜かれダイ４内に順次抜き込まれ通過して背圧ブロック１６に保持積層される。なお背圧ブロック１６と弾性体７で確保する寸法は、コア片９ａの外形寸法より概ね片側で５ミクロンメータから２０ミクロンメータの間で小さめに設定される。このため各弾性体７は各背圧ブロック１６を介して圧縮される。この弾性体７には例えばウレタンゴムのような圧縮性材料が良く、コア片９ａの微妙な寸法変化に対応できコア片９ａを変形や歪みの無い状態で積層保持することができ、金型から取出しても溶接割れや剥がれがない良好な積層コアが得られる。
【００１８】
（実施の形態２）
図２は本発明の第２の実施の形態による積層金型装置の構造断面図で、図２において１は板材、９ａはコア片、２はパンチ、３は上型、１４はダイ、１４ａは貫通孔、５は下型、８は照射ユニットである。図４（ａ），図４（ｂ）の従来の構成と異なるのは、レーザ光の通る貫通孔を背圧ブロックからダイ１４に変更して設けた点で、レーザ光の通る貫通孔１４ａはコア片９ａの内周外周に各々対応して２ヵ所配設している。
【００１９】
溶接ミスは板材１の板厚の±５％のバラツキが溶接作業位置まで累積されて発生するが、ダイ１４にレーザ光が通る貫通孔１４ａを設けた積層金型装置の構成は、溶接作業位置を累積偏差が小さいダイの切れ刃面近傍にしたことで最適照射ポイントであるコアどうしの重ね合わせ目を確実にレーザ溶接することが可能となる。
【００２０】
（実施の形態３）
図３（ａ）は本発明の第３の実施の形態による積層金型装置の構造断面図、図３（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態による背圧ブロック部の拡大平面断面図である。図３（ａ），図３（ｂ）の構成において、図１（ｂ）の背圧ブロック１６の貫通孔１６ａと、弾性体７の貫通孔７ａをなくして背圧ブロック２６，弾性体１７とした点が異なるだけであり、詳述は省略する。前述した各々の長所を取り入れたことでさらに優れた効果が得られることはいうまでもない。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、コア片に変形や歪みがなく最適なレーザ光の照射ポイントが得られるので、溶接割れや剥がれが無い安定した品質の積層コアを得ることができる。さらに、切れ刃の状態の変化や板材の変更等によりその都度行っていた背圧ブロックの交換作業やレーザ光の高さ調整作業がなくなり生産性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の第１の実施の形態による積層金型装置の構造断面図
（ｂ）本発明の第１の実施の形態による背圧ブロック部の拡大平面断面図
【図２】本発明の第２の実施の形態による積層金型装置の構造断面図
【図３】（ａ）本発明の第３の実施の形態による積層金型装置の構造断面図
（ｂ）本発明の第３の実施の形態による背圧ブロック部の拡大平面断面図
【図４】（ａ）従来の積層金型装置の構造断面図
（ｂ）従来の背圧ブロック部の拡大平面断面図
【図５】積層金型装置の積層コアの斜視図
【符号の説明】
１ 板材
２ パンチ
３ 上型
４，１４ ダイ
５ 下型
６，１６，２６ 背圧ブロック
６ａ，７ａ，１４ａ，１６ａ 貫通孔
６ｂ 保持孔
７，１７ 弾性体
８ 照射ユニット
９ 積層コア
９ａ コア片
１０ 溶接接合部
Claims (1)
- 板材を所定形状に打ち抜くコア抜き用パンチと、前記パンチにて打ち抜かれたコア片を受けるダイと、前記ダイの下部に配設され、打ち抜かれた複数のコア片を積層した状態で保持する複数個の背圧ブロックと、積層コアの内周部と外周部の切断面をレーザ溶接するレーザ照射ユニットとを備え、各背圧ブロックは互いに向き合うように配置すると共に、前記積層コアを押圧保持する方向に弾性体にて付勢してなる積層金型装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04158696A JP3546579B2 (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | 積層金型装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04158696A JP3546579B2 (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | 積層金型装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09234523A JPH09234523A (ja) | 1997-09-09 |
| JP3546579B2 true JP3546579B2 (ja) | 2004-07-28 |
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ID=12612544
Family Applications (1)
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| JP04158696A Expired - Fee Related JP3546579B2 (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | 積層金型装置 |
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| JP (1) | JP3546579B2 (ja) |
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1996
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