JP4292037B2 - モータ鉄心の外形打ち抜き方法とその製造用金型装置 - Google Patents

Description

本発明は、外形打ち抜きした際における製品のそりを防止するモータ鉄心の外形打ち抜き方法とその製造用金型装置に関し、特に外形打ち抜きする製品の外周と製品内部の加工穴との間の肉部幅が少ない場合や、製品内部の加工穴相互間の橋部（ブリッジ）が少ない場合などに適用することができる。

本発明の実施対象となるモータ鉄心には、例えばインナーロータ型電動機の回転子（ロータ）などのように、回転子鉄心の内部に永久磁石を組み込んだ所謂マグネットモータと呼ばれる構造として、特許文献１及び特許文献２に開示されたものが有る。
特開平7−99745号公報 特開平9−46946号公報

これらのモータ鉄心では、外形打ち抜きする製品の外周と製品内部の加工穴との間の肉部幅が少ないこと、製品内部の加工穴相互間の橋部（ブリッジ）が少ないこと、などに起因して製品の外形打ち抜き加工を行った際に製品にそりが発生してしまう問題があり、その原因は外形打ち抜きパンチが下降して鉄心材料に当接して切刃が食い込んでせん断面を形成しながら加工する際に、外形打ち抜きパンチによって鉄心材料が引き込まれて打ち抜かれることが挙げられる。

そのために、打ち抜かれた側の鉄心材料（製品）に働くモーメントによって外形打ち抜きパンチ下面から離れてそり（わん曲）を発生することになり、この発生したそりは鉄心を積層する上での支障になると共に、積層鉄心製品の性能や価値を低下させるので、反りを防止する手段として例えば図１及び図２で示すような「精密打ち抜き法」と呼ばれる加工方法が採られていた。

この精密打ち抜き法では，金型装置によって鉄心材料Ｗを上下両面から押さえながら打ち抜き加工が行われるが，図１のように上型側のパンチＰからはストリッパ(板押さえ)Ｓで鉄心材料Ｗを上面から押さえ、下型側であるダイＤ内にはパンチＰに対向して逆押さえ部材Ｈを配置し、この逆押さえ部材ＨはパンチＰより弱い支持力で鉄心材料Ｗを支えると共に、ストリッパＳの下面にはパンチＰ外径より外側に先端が鋭角状環状突起（環歯）Ｓａが形成され、図２のような工程で打ち抜き加工される。

図２（ａ）のようにストリッパＳを下降し、下面をダイＤと逆押さえ部材Ｈで支持した鉄心材料Ｗに環歯Ｓａを食い込ませた状態で、図２（ｂ）のようにパンチＰを下降し、逆押さえ部材Ｈを押し下げさせながら、ストリッパＳとダイＤで挟持した鉄心材料Ｗに対してせん断を開始し、図２（ｃ）のように鉄心材料Ｗから鉄心Ｃを打ち抜き、ダイＤ内の逆押さえ部材Ｈ上に抜き落とし、図２（ｄ）のようにストリッパＳとパンチＰ及び鉄心材料Ｗを上昇させ、図２（ｅ）のように逆押さえ部材Ｈを上昇し、ダイＤ内から鉄心Ｃのノックアウトを行う。

このように、上記精密打ち抜き法では、鉄心材料Ｗに対して打ち抜く製品（鉄心Ｃ）の外側を、ストリッパＳの下面に形成した環歯Ｓａで強制的に押さえると共に、打ち抜く製品（鉄心Ｃ）の下面を逆押さえ部材Ｈで支持した状態で打ち抜くことにより，パンチＰによって外形打ち抜きを行った際に鉄心材料が引き込まれることを防止できるので、そりの影響を無くした精密な打ち抜きを達成できる。

しかしながら、上記精密打ち抜き法の場合には金型装置として、ダイＤ内に通常の積層鉄心の打ち抜きでは必要のない逆押さえ部材Ｈを格別に配置すると共に、ストリッパＳ即ち板押さえには通常の積層鉄心の打ち抜きでは必要のない環状の歯部Ｓａを設けているために、全体として金型装置の構造が複雑化してコストアップになり且つ、通常の積層鉄心の打ち抜きを行う金型装置との完全な互換性を図ることができない課題があった。

そこで本発明は、上記したような従来技術の課題を解決し得るモータ鉄心の外形打ち抜き方法とその製造用金型装置をであって、特に鉄心材料が引き込まれる恐れのない通常のモータ鉄心を外形打ち抜きする方法及びその製造用金型装置に僅かな改変を加えることにより、そりの影響を無くした精密な打ち抜きを達成できると共に、通常のモータ鉄心の場合とほぼ完全な互換性を図ることが可能な簡単で安価な方法と装置の提供を主たる目的とする。

本発明によるモータ鉄心の外形打ち抜き方法は、鉄心材料から外形打ち抜きパンチと外形打ち抜きダイで製品外形を打ち抜く外形打ち抜き行程において、外形打ち抜きパンチが製品外形の打ち抜き加工を開始する直前に、押さえ穴打ち抜きパンチと押さえ穴打ち抜きダイで製品外形の外側に押さえ穴の打ち抜き加工を開始し、押さえ穴打ち抜きパンチが押さえ穴又は打ち抜き加工中の押さえ穴に挿入されて鉄心材料を係止保持した状態で製品外形を打ち抜くことを特徴とし、前記鉄心材料は製品外形から等距離で等間隔の位置を少なくとも３個所以上で、押さえ穴打ち抜きパンチによって係止保持される形態を採ることができる。

本発明によるモータ鉄心の製造用金型装置は、鉄心材料から製品外形を打ち抜く外形打ち抜きパンチと外形打ち抜きダイと、製品外形の外側に押さえ穴打抜きダイと協働して押さえ穴を打ち抜くと共に、押さえ穴に挿入した状態で鉄心材料を係止保持する押さえ穴打ち抜きパンチを備え、外形打ち抜きパンチは先端を押さえ穴打抜きパンチの先端より所定長さ分だけ後退した位置に設定することを特徴とし、前記押さえ穴打ち抜きパンチは外形打ち抜きパンチから等距離で等間隔の位置に、少なくとも３個所以上設けた形態を採ることができる。

本発明によるモータ鉄心の外形打ち抜き方法では、押さえ穴打ち抜きパンチで鉄心材料を係止保持した状態で製品外形を打ち抜くことによって、製品外形を打ち抜く際に外形打ち抜きパンチによる材料引き込み作用を抑止し、これによって製品となる鉄心板に対してそりの影響を無くした精密な打ち抜きを達成できる。

また、この外形打ち抜き方法では押さえ穴打ち抜きパンチによる鉄心材料の係止保持は、製品外形から等距離で等間隔の位置をなるべく多数個所で均等に行うことがより望ましいが、コスト面も考慮した場合には少なくとも３個所で係止保持すれば実用が可能であって、実施例のように６個所程度が現実的である。

本発明によるモータ鉄心の製造用金型装置では、押さえ穴に挿入した状態で鉄心材料を係止保持する押さえ穴打ち抜きパンチが、外形打ち抜きパンチに先行して作動するので、製品外形を打ち抜く際に外形打ち抜きパンチによる材料引き込み作用を抑止し、これによって製品となる鉄心板に対してそりの影響を無くした精密な打ち抜きを達成できるが、この打ち抜きパンチ機構は通常の打ち抜きパンチ機構に押さえ穴打ち抜きパンチとダイを追加しただけの簡単な構造である。

従って、ダイ内に逆押さえ機構を付加したり、ストリッパに環状の歯部を設ける従来技術の精密打ち抜き法の場合に比べて、同様の機能を安価に達成することができると共に、製品外形の打ち抜きを行うパンチ機構は通常の打ち抜きパンチ機構の場合と同様の構成であるから、通常の打ち抜きパンチ機構の場合と同様に打ち抜いた鉄心板をダイの中へ抜き込んで積層していくことができる。

本発明のモータ鉄心の外形打ち抜き方法とその製造用金型装置について、本発明をマグネットモータの回転子用鉄心に適用した好適な実施形態を示す添付図面に基づいて詳細に説明するが、図３は発明の実施対象となるマグネットモータの回転子用鉄心の一例を平面図で示し、図４は外形打ち抜き工程部分のレイアウト図を示し、図５は外形打ち抜きを行う上型と下型による順送り金型装置の最終工程における要部縦断面図を示している。

回転子用鉄心１は、図３で示すように製品外形２内に軸穴３と複数の各永久磁石挿入穴４及び風穴５などが予め打ち抜き加工され、最終工程である外形打ち抜き工程部分で製品外形２がせん断されるが、製品外形２と永久磁石収容穴４端部分の肉部幅（ブリッジ）ａが狭く、また隣接する各永久磁石収容穴４，４間のブリッジｂも狭いものであるから、製品外形２を打ち抜き加工する際に周囲にある鉄心材料部分が製品外形２側に引き込まれ、そり（わん曲）を発生する恐れがある。

これを防止するために、図４で示すように鉄心材料６には製品外形２位置の外側に等距離で、少なくとも３個所以上（図示では６個所）の押さえ穴７を等間隔（図示では６０度）に設定し、製品外形２に対する打ち抜き加工のせん断が開始される直前に、各押さえ穴７の打ち抜き加工を行って、各押さえ穴７に打ち抜きパンチが挿入されて鉄心材料６を係止保持し、この状態で製品外形２に対する打ち抜き加工を行うと、外側にある鉄心材料部分が製品外形２側に引き込まれことがなく、そり（わん曲）の発生を防止できる。

このモータ鉄心の外形打ち抜き方法を実施する製造用金型装置８は、図５で示すようにプレス機械のラム側（図示せず）に装着される上型側８Ａと、プレス機械のテーブル(図示せず)上にセットされる下型側８Ｂで構成されると共に、上型側８Ａと下型側８Ｂとの間には帯状をした鉄心材料（ストリップ材）６が介在されており、この鉄心材料６の製品外形２として打ち抜き加工される部分には、既に前工程で軸穴３と複数の各永久磁石挿入穴４及び風穴５などが予め打ち抜き加工されている。

製造用金型装置８は、上型側８Ａに上型ホルダ９と、パッキングプレート１０と、パンチプレート１１と、外形打ち抜きパンチ１２と、上型ホルダ９に対して上下動可能にばね張設(図示せず)したストリッパー１３などを備え、下型側８Ｂには下型ホルダー１４と、その上部に取り付けて外形打抜きダイ１５を形成するダイ１６などを備え、これらの構成は通常の打ち抜き機構部の場合と同様である。

また本願特有の構成として、外形打ち抜き抜きパンチ１２の外側には等距離で且つ等間隔で、押さえ穴７を打ち抜き加工する押さえ穴打抜きパンチ１７を６個所に配置し、外形打抜きパンチ１２の先端面は押さえ穴打抜きパンチ１７の先端面より長さＸ分だけ後退した位置に設定されており、ダイ１６には外形打抜きダイ１５の外側で押さえ穴打抜きパンチ１７と整合する位置に押さえ穴打抜きダイ１８を形成している。

外形打ち抜き加工を行う際には、上型側８Ａの上型ホルダ９を下降させると、ストリッパー１３の下面が鉄心材料６の上面に当接して下型側８Ｂ側へ押し下げ、鉄心材料６がダイ１６の上面に当接すると、ストリッパー１３がそのまま鉄心材料６を押さえている状態で上型ホルダー９が更に下降を続け、先ず押さえ穴打抜き用パンチ１７が鉄心材料６に対し、押さえ穴打抜きダイ１８と協働して押さえ穴７の打ち抜き加工を開始する。

そして、引き続き下降を続ける上型ホルダ９が予め設定した長さＸ分だけ下降すると、外形打ち抜きパンチ１２が外形打抜きダイ１５と協働して製品外形２の打ち抜き加工を開始するが、この開始するタイミングは押さえ穴７の加工中又は加工後で、押さえ穴打抜き用パンチ１７が鉄心材料６中に挿入されている状態になるように、長さＸが予め設定されている。

従って、外形打ち抜きパンチ１２が鉄心材料６に対して製品外形２の打ち抜き加工を行う際には、鉄心材料６は製品外形２の外側にある部分を押さえ穴打ち抜きパンチ１７によって係止保持されることになるので、鉄心材料６が製品外形２側に引き込まれることがなく、そり（わん曲）の発生を防止できる。

実施例では、押さえ穴打抜きパンチと押さえ穴打抜きダイを６個所に配置したが、少なくとも３個所以上の複数個所であれば所望の機能を得ることが可能であると共に、押さえ穴は完全打抜き状態に限らず半抜き状態でも機能を発揮することが可能であり、また順送り金型の最終工程に設けた外形打ち抜き工程に適用したが、単抜き方式の外形打ち抜き機構に適用したり、順金型送り金型で打ち出し突起等を用いたかしめ結合方式を併用する形態を採ることも可能であり、さらにモータ用回転子鉄心に限らずモータ用固定子鉄心にも適用することが可能である。

従来技術の精密打ち抜き法を実施する外形打ち抜き機構の要部断面図を示す。 図１の外形打ち抜き機構を用いた外形打ち抜きの工程図を示す。 発明の実施対象となるマグネットモータの回転子用鉄心の一例を平面図で示す。 本発明を適用した外形打ち抜き工程部分のレイアウト図を示す。 本発明を適用した外形打ち抜きを行う順送り金型装置の要部縦断面図を示す。

符号の説明

１ 回転子用鉄心
２ 製品外形
３ 軸穴
４ 永久磁石挿入穴
５ 風穴
６ 鉄心材料
７ 押さえ穴
８ 製造用金型装置
８Ａ 上型側
８Ｂ 下型側
９ 上型ホルダー
１０ パッキングプレート
１１ パンチプレート
１２ 外形打ち抜きパンチ
１３ ストリッパー
１４ 下型ホルダー
１５ 外形打抜きダイ
１６ ダイ
１７ 押さえ穴打抜き用パンチ
１８ 押さえ穴打抜きダイ

Claims (4)

1. 鉄心材料から外形打ち抜きパンチと外形打ち抜きダイで製品外形を打ち抜く外形打ち抜き行程において、外形打ち抜きパンチが製品外形の打ち抜き加工を開始する直前に、押さえ穴打ち抜きパンチと押さえ穴打ち抜きダイで製品外形の外側に押さえ穴の打ち抜き加工を開始し、押さえ穴打ち抜きパンチが押さえ穴又は打ち抜き加工中の押さえ穴に挿入されて鉄心材料を係止保持した状態で製品外形を打ち抜くことを特徴とするモータ鉄心の外形打ち抜き方法。
2. 前記鉄心材料は、製品外形から等距離で等間隔の位置を少なくとも３個所以上で、押さえ穴打ち抜きパンチによって係止保持される請求項１に記載したモータ鉄心の外形打ち抜き方法。
3. 鉄心材料から製品外形を打ち抜く外形打ち抜きパンチと外形打ち抜きダイと、製品外形の外側に押さえ穴打抜きダイと協働して押さえ穴を打ち抜くと共に、押さえ穴に挿入した状態で鉄心材料を係止保持する押さえ穴打ち抜きパンチを備え、外形打ち抜きパンチは先端を押さえ穴打抜きパンチの先端より所定長さ分だけ後退した位置に設定することを特徴とするモータ鉄心の製造用金型装置。
4. 前記押さえ穴打ち抜きパンチは、外形打ち抜きパンチから等距離で等間隔の位置に、少なくとも３個所以上設けた請求項３に記載したモータ鉄心の製造用金型装置。

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