JP4233979B2 - 積層体製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば珪素鋼板などの薄板鋼板からプレス加工により打ち抜いた金属片を整列して積層しながら加圧および加熱して相互に固着することにより構成するモータやトランスの積層鉄心などの積層体を製造する方法およびその装置に関するものである。

従来、斯かるモータやトランスなどの積層鉄心を製造するに際しては、プレス加工によって薄板鋼板から所定形状の金属片を打ち抜いたのち、それら金属片を別工程に搬送して別手段で積層し、その積層した金属片を所定枚数だけブロック化する工程を経ていた。したがって、打ち抜き工程、積層工程およびブロック化工程などの間には工程的な連続性がないので、作業性が悪く、非能率的であった。

このような問題を解消できるものとして、従来では図６の平面図および図６のＥ−Ｅ線断面図である図７に示すような構成を備えた積層体製造装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この積層体製造装置では、図示省略しているが、片面または両面に感熱性接着剤を予め塗着した薄板鋼板が、プレス機構（図示せず）のポンチとダイとの間に間欠的に送られて、所定形状の金属片に順次打ち抜かれる。そして、打ち抜かれた各金属片４０は、ダイの中を通って、図７に矢印で示すように、ダイの下方の背圧ブロック４１内に設けられた四つのガイドピース４３の各先端面で囲まれた整列空間内に送られることにより、この四つのガイドピース４３の先端面によって整列状態に位置決めされながら積層されていく。

この整列積層される各金属片４０には、ゴム系の弾性体パッド４２によりそれぞれ径方向内方に向け付勢力が付与された四つのガイドピース４３の先端面が四方から押し付けられていることにより、各ガイドピース４３の先端面との間に摩擦力が発生する。これに対し、金属片４０には、ポンチの薄板鋼板を打ち抜く力が上方から加わり、この打ち抜く力がガイドピース４３による側方からの加圧力よりも強いため、積層された金属片４０は、徐々に押し下げられながら、ガイドピース４３による側方からの圧力とポンチによる押し下げ力とにより、下方に移動しながら整列状態に積層された金属片４０同士が緩みなく密着する。

このようにして背圧ブロック４１の中に密着積層された金属片４０は、背圧ブロック４１の外周面に設けられた加熱源４４によって加熱されることにより、金属片４０に予め塗着してある感熱性接着剤が溶融して、この溶融した感熱性接着剤で隣接する各２枚の金属片４０が互いに接着される。このようにして積層接合された金属片４０は、所定枚数毎に分離して積層体４５とされる。この所定枚数の金属片４０毎に分離するに際しては、分離する部分の金属片４０に感熱性接着剤を塗布しない手段や所定枚数で切断する手段や積層時に所定枚数毎にスペーサを挿入する手段、あるいは分離する金属片４０に突起を形成する手段などが用いられる。

上記積層体製造装置は、薄板鋼板から打ち抜いた金属片４０を四つのガイドピース４３の各先端面の間に送って整列積層し、その積層された金属片４０に対し側方と上方からそれぞれ加圧しながら加熱するので、一連の連続工程で高速に作業を行うことができ、積層体４５を高い生産性で製造することができる。
特開２００２−３０７６３６号公報

しかしながら、上記積層体製造装置では、ガイドピース４３への加圧力を調整しようとすれば、所要の弾性強度や厚みを有する弾性体パッド４２を適宜選択してこれに交換しなければならないので、上記加圧力の調整を容易、且つ正確に行えない問題がある。また、ヒータやＩＨコイルなどが用いられる加熱源４４は、比較的大きな径の背圧ブロック４１の外周面に巻装して設けるので、装置全体の外形の大型化を招いている。

さらに、図７のＦ−Ｆ線断面図である図８に示すように、加熱源４４から金属片４０への加熱は、背圧ブロック４１、弾性体パッド４２およびガイドピース４３を通じた伝熱手段で行われるため、金属片４０を効率的に加熱することができず、金属片４０の昇温に時間がかかるので、この昇温時間に対応して金属片４０の打ち抜きの加工速度を設定しなければならず、生産性を高めることができない。一方、効率的に加熱しようとすれば、さらに大型の加熱源４４を用いなければならず、装置全体が一層大型化する。

さらにまた、上記積層体製造装置では、装置の外周全体を加熱源４４で囲った構成になっているので、例えば、金属片４０に塗着された接着剤が熱硬化性で、且つ加熱源４４がＩＨコイルである場合には、加熱源４４の内部に存在するうちの金属片４０以外のものを絶縁体または非磁性体で形成する必要がある。すなわち、背圧ブロック４１は、樹脂またはセラミックなどで製作する必要があり、材料的に制限を受けるだけでなく、加工も難しくなるので、コスト的に高価なものになっている。

本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたもので、整列積層した金属片に対し側方から付与する加圧力の調整を簡単に行うことができ、小型で安価な構成としながらも積層体を高い生産性で製造することができる積層体の製造方法およびその装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明は表面に接着剤を予め塗着した薄板をプレス機構により所定形状に打ち抜いた金属片を整列して、積層接合装置で積層しながら加圧および加熱して相互に固着する積層体の製造装置において、前記積層接合装置は、前記プレス機構の打ち抜き方向に間隔を存した配置で支持され、中央部に前記金属片を挿入させる逃げ孔が形成された上側支持プレートおよび下側支持プレートと、打ち抜き方向の端部が前記両支持プレートに摺動自在に支持されて、前記逃げ孔内で各々の任意の端面が打ち抜き方向に垂直な方向から、積層状態の前記各金属片に対し当接可能な複数のガイドピースと、前記両支持プレートに支持され、前記各ガイドピースが前記各金属片に当接した状態で、前記逃げ穴の中心方向に圧力を付勢する複数の弾性部材と、前記各ガイドピースの外方側の近接箇所であって前記両支持プレートの間に配置され、前記複数のガイドピース間の空間を介して前記金属片に直接的に伝熱させる断面環状形状の加熱源とを備えていることを特徴とする。

本発明において、前記両支持プレートに移動可能に設けられ前記弾性部材による前記ガイドピースに対する付勢力を可変する圧力調整部材を設けた構成とすると好適である。

また前記弾性体を圧縮ばねとし、前記圧力調整部材を支持プレートのねじ孔に螺合された圧力調整ねじとすると好適である。

本発明によれば、複数のガイドピースに対し外方側の近接箇所に配置された加熱源の発熱が、複数のガイドピースの各間の空間を介して金属片に直接的に伝わるので、加熱源と金属片との距離が従来のものに比し短くなるとともに、加熱源の発熱が空間を介して金属片に直接的に伝わることとにより、金属片を効率的に昇温させることができるから、薄板の打ち抜き加工のスピードアップを図ることができ、生産性が向上する。また、加熱源は、従来装置のように比較的形状の大きな背圧ブロックの外周面に設ける構成とは異なり、複数のガイドピースの外方側の近接箇所に配設するので、形状を小さくしながらも金属片を効率的に昇温させることができるから、装置全体の外形を小型化できるとともに、構成の簡素化に伴って相当のコストダウンを達成できる。しかも、加熱源の内方には金属片を除けば複数のガイドピースが存在するだけであることと、加熱源の発熱が各ガイドピース間の空間を通じて金属片に直接的に伝熱されることから、金属片に塗着の接着剤が熱硬化性で、加熱源がＩＨコイルである場合であっても、材料的に特に制限を受ける部材がなく、この点からも一層のコストダウンを達成できる。

本発明において、両支持プレートに移動可能に設けられ弾性部材によるガイドピースに対する付勢力を可変する圧力調整部材を設ければ、圧力調整部材を支持プレートに対し内外方へ進退させる操作を行うだけで、弾性部材によるガイドピースに対する付勢力を任意に調整できるから、調整を容易、且つ迅速に行うことができる。

また本発明において、弾性体は圧縮ばねであり、圧力調整部材は支持プレートのねじ孔に螺合された圧力調整ねじであるように構成すれば、圧力調整ねじを回す操作を行ってねじ孔に対し進退させて螺合位置を可変するだけで、ガイドピースを付勢する圧縮ばねのばね力を任意に可変するだけで、圧縮ばねによる付勢力を極めて容易に調整することができる。

以下、本発明の最良の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る積層体の製造方法を具現化した積層体製造装置を示す一部省略した平面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。これらの図において、ポンチ２とダイ３からなるプレス機構１には、片面または両面に感熱性接着剤が予め塗着された珪素鋼板などの薄板鋼板４が、ポンチ２とダイ３とによる薄板鋼板４の打ち抜き加工に合わせて間欠的に図２の矢印方向に送給され、ポンチ２とダイ３とにより所定形状の金属片７に順次打ち抜かれていく。

上記プレス機構１の下方には、プレス機構１で打ち抜かれたのちにダイ３を通じて下方に送られてくる金属片７を整列状態に積層して接合する積層接合装置８が設置されている。この積層接合装置８は、これの上下位置にそれぞれ配置されて支持体１１に取り付けられた上側支持プレート９および下側支持プレート１０と、この上下の両支持プレート９，１０に自体の上端部および下端部が摺動自在に支持された四つのガイドピース１２と、これら各ガイドピース１２を各支持プレート９，１０の径方向内方へ向け付勢する圧縮ばね１３と、両支持プレート９，１０間に支持された円筒状の加熱源１４とを備えて構成されている。この加熱源１４としては、例えば、ＩＨコイルなどが好適に用いられる。

上記両支持プレート９，１０は、共に円盤状の外形を有するほぼ同一形状である。図２のＢ−Ｂ線断面図である図３に示すように、上記両支持プレート９，１０には、中心部の逃げ孔１７と、この逃げ孔１７に連通して９０°間隔で径方向外方へ延びる四つのガイド孔１８とが、平面視ほぼ十字形状の配置で形成されている。逃げ孔１７は、金属片７よりも大きな外形を有する長方形状に形成されて、上方から送られてくる金属片７に接触しないように内部に挿入させるようになっている。上記各ガイド孔１８は、ガイドピース１２の厚み方向に貫通されて、内部に嵌合されたガイドピース１２を支持プレート９，１０の径方向に摺動自在に保持する。

また、図３のＤ−Ｄ線断面図である図５に明示するように、ガイドピース１２には、上側支持プレート９の下面縁部および下側支持プレート１０の上面縁部に対向する箇所に、両側方に延びるガイド突片１２ａが一体に形成されている。このガイド突片１２ａは、ガイド孔１８に連通して支持プレート９，１０に形成された保持孔１９に摺動自在に嵌合している。これにより、ガイドピース１２は、ガイド孔１８と保持孔１９とによって摺動自在にガイドされて、支持プレート９，１０の径方向に沿って円滑に変位するように保持されている。

さらに、両支持プレート９，１０には、各ガイド孔１８に連通して径方向外方へ延びる取付孔２０と、この取付孔２０に連通して支持プレート９，１０の外周面に貫通するねじ孔２１とが形成されている。取付孔２０には上記圧縮ばね１３が内装され、ねじ孔２１には圧力調整ねじ２２が螺合されている。したがって、圧力調整ねじ２２を操作して圧力調整ねじ２２をねじ孔２１に対し進退させて螺合位置を可変することにより、ガイドピース１２を付勢する圧縮ばね１３のばね力を任意に調整できるようになっている。

つぎに、上記積層体製造装置による積層体２３（図２）の製造工程について説明する。片面または両面に感熱性接着剤が予め塗着された薄板鋼板４は、ポンチ２とダイ３との間に間欠的に送給されて、ポンチ２の下降により所定形状の金属片７に順次打ち抜かれる。この打ち抜かれ金属片７は、ダイ３の内部を通って、四つのガイドピース１２の各々の先端面によって形作られた整列空間内に挿入して積層されていく。

この整列空間内で積層された各金属片７は、それぞれ圧縮ばね１３の付勢力を受けた四つのガイドピース１２によって側方周囲の４方向から圧力を受けて、整列される。この整列状態に積層された各金属片７は、上述のように側方周囲の４方向から圧力を受けるが、この圧力よりもポンチ２の下降に伴って受ける下方への押圧力の方が強いため、上記整列空間内に積層された各金属片７が徐々に下方に移動していく。このとき、各金属片７は、四つのガイドピース１２により側方から受ける圧力によって生じる摩擦力と、ポンチ２の下降により受ける下方への押圧力とにより、下方へ向け徐々に移動しながら隣接する各２枚がそれぞれ緩みなく密着されていく。

このように密着状態に整列積層された各金属片７は、上側支持プレート９から下側支持プレート１０まで移動する過程において、ＩＨコイルなどの加熱源１４によって側方から加熱されることにより、金属片７に予め塗着されている熱硬化性接着剤が溶融して隣接する各２枚がそれぞれ接着される。このようにして積層接合された金属片７は、所定枚数毎に分離して、図２に示すように積層体２３として取り出される。この所定枚数の金属片７毎に分離するに際しては、分離する部分の金属片７に感熱性接着剤を塗布しない手段や所定枚数で切断する手段や積層時に所定枚数毎にスペーサを挿入する手段、あるいは分離する金属片７に突起を形成する手段などが用いられる。

上記積層体製造装置では、図４に示すように、加熱源１４が、四つのガイドピース１２に対し外方側の近接箇所に配置されているので、加熱源１４の発熱は、主として四つのガイドピース１２の各間の空間を介して金属片７に直接的に伝わる。このように、加熱源１４と金属片７との距離が従来のものに比し短いことと、加熱源１４の発熱が空間を介して金属片７に直接的に伝わることとにより、金属片７を効率的に昇温させることができる。これにより、薄板鋼板４の打ち抜き加工のスピードアップを図ることができ、生産性が向上する。

また、加熱源１４は、従来装置のように比較的形状の大きな背圧ブロック４１の外周面に設ける構成とは異なり、四つのガイドピース１２に近接した外方側に配設するので、形状を小さくしながらも金属片７を効率的に昇温させることができるから、装置全体の外形を小型化できるとともに、構成の簡素化に伴って相当のコストダウンを達成できる。しかも、加熱源の内方には、金属片７を除けば四つのガイドピースが存在するだけであることと、加熱源１４の発熱が各ガイドピース１２間の空間を通じて金属片７に伝熱されることから、金属片７に塗着の接着剤が熱硬化性で、加熱源１４がＩＨコイルである場合であっても、材料的に特に制限を受ける部材がなく、この点からも一層のコストダウンを達成できる。

さらに、上記積層体製造装置では、四つのガイドピース１２に付与する付勢力を調整する場合、圧力調整ねじ２２を操作して圧力調整ねじ２２をねじ孔２１に対し進退させて螺合位置を可変するだけで、ガイドピース１２を付勢する圧縮ばね１３のばね力を任意に調整できるから、調整が極めて容易となる利点がある。

薄板鋼板４からプレス加工により打ち抜いた金属片７を整列して積層しながら加圧および加熱して固着する一連の工程を、安価な構成で効率的に実施することができ、且つ積層状態の各金属片７に側方から付与する圧力の調整を容易に行えるので、モータやトランスの積層鉄心などに用いる積層体２３を高い生産性で安価に製造するのに好適である。

本発明の一実施の形態に係る積層体の製造方法を具現化した積層体製造装置を示す一部省略した平面図。 図１のＡ−Ａ線断面図。 図２のＢ−Ｂ線断面図。 図２のＣ−Ｃ線断面図。 図３のＤ−Ｄ線断面図。 従来の積層体製造装置を示す平面図。 図６のＥ−Ｅ線断面図。 図７のＦ−Ｆ線断面図。

符号の説明

１ プレス機構
２ ポンチ
３ ダイ
４ 薄板鋼板（薄板）
７ 金属片
９ 上側支持プレート
１０ 下側支持プレート
１２ ガイドピース
１３ 圧縮ばね（弾性部材）
１４ 加熱源
１７ 逃げ孔
２２ 圧力調整ねじ（圧力調整部材）
２３ 積層体

Claims (3)

1. 表面に接着剤を予め塗着した薄板をプレス機構により所定形状に打ち抜いた金属片を整列して、積層接合装置で積層しながら加圧および加熱して相互に固着する積層体の製造装置において、
   前記積層接合装置は、
   前記プレス機構の打ち抜き方向に間隔を存した配置で支持され、中央部に前記金属片を挿入させる逃げ孔が形成された上側支持プレートおよび下側支持プレートと、
   打ち抜き方向の端部が前記両支持プレートに摺動自在に支持されて、前記逃げ孔内で各々の任意の端面が打ち抜き方向に垂直な方向から、積層状態の前記各金属片に対し当接可能な複数のガイドピースと、
   前記両支持プレートに支持され、前記各ガイドピースが前記各金属片に当接した状態で、前記逃げ穴の中心方向に圧力を付勢する複数の弾性部材と、
   前記各ガイドピースの外方側の近接箇所であって前記両支持プレートの間に配置され、前記複数のガイドピース間の空間を介して前記金属片に直接的に伝熱させる断面環状形状の加熱源と
   を備えていることを特徴とする積層体製造装置。
2. 前記両支持プレートに移動可能に設けられ前記弾性部材による前記ガイドピースに対する付勢力を可変する圧力調整部材を設けた請求項１に記載の積層体製造装置。
3. 弾性体は圧縮ばねであり、圧力調整部材は支持プレートのねじ孔に螺合された圧力調整ねじである請求項２に記載の積層体製造装置。

Images