JP4598925B2 - 積層鉄心の製造方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所望の打抜き部を抜き落とした所定枚数の鉄心薄板を、各鉄心薄板に設けた仮固着手段を介して積層かしめ工程で相互にかしめ結合して一体に連結した後に、所期の目的を果たした仮固着手段を本固着する前に打ち抜き除去するようにした積層鉄心を対象とする積層鉄心の製造方法及び装置であって、例えば自動車用ＤＣモータ等の積層コア付モータの製造に利用すると好適である。
【０００２】
【従来の技術】
積層鉄心の製造では、例えば本件出願人が先に提案して特開平６−１６５４４７号公報及び特開平７−３３６９６３号公報に開示されているように、上下に隣接した各鉄心薄板を相互にかしめ結合するために、ダボクランプやレーザクランプなどを仮固着手段として用いて積層した後に、本固着する際には所期の目的を達して不要となった仮固着手段を打抜き除去する製造方法が採られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この製造方法では、ダボクランプやレーザクランプなどを用いた仮固着手段に対する除去押圧力を少なくするために、除去部をフープ材にプッシュバックする際の締め代や、かしめ部周辺の膨らみを吸収するための逃がしの工夫などが必要であることから、高度な金型設計技術が求められると共に、金型構造が複雑化したり高価格化する恐れがあった。
【０００４】
また、ダボクランプやレーザクランプなどの仮固着手段が完全に除去されずに残余していると、モータその他の積層鉄心製品の性能を低下させる恐れもあることなど、改善を必要とする課題が残されていた。
【０００５】
そこで本発明では、これら従来技術の課題を解決するために、先に提案した発明における仮固着手段に対して改良を加え、特にダボクランプやレーザ溶接などを用いないで仮固着するものであり、不要となったかしめ用突起部を抜き落として除去するために必要な力（除去力）を小さく押さえることが可能であると共に、生産性の高い製造が可能な積層鉄心の製造方法及び装置を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による積層鉄心の製造方法では、各鉄心薄板内で同心円上に沿って複数個を配置する同種の打抜き部形成個所に対して、本来の打抜き形状による打抜き部の他に、打抜き容易なかしめ用突起部を一部に設け、当該かしめ用突起部を積層鉄心中に分散状態で配置して打抜き部との間で仮固着手段を構成し、上下に隣接する各鉄心薄板を相互にかしめ結合して積層した後に、前記かしめ用突起部を除去して本来の打抜き形状による打抜き部を形成する。
【０００７】
この積層鉄心の製造方法によると、複数個ある打抜き部形成個所のうちの一部を打抜き容易なかしめ用突起部にすると共に、当該かしめ用突起部を積層鉄心中に分散状態で配置しているので、均一な仮固着が可能であって且つ積層後におけるかしめ用突起部は小さな除去力によって容易に切り離すことが可能である。
【０００８】
従って、従来技術におけるダボクランプやレーザ溶接などを用いた仮固着手段に比べて、高度な金型設計技術が不要であり、金型が構造が複雑化して高価格化を招く恐れや、かしめ用突起部が残余して積層製品の性能を低下させる恐れも解消し、生産性が高く高品質な積層製品の提供に寄与する。
【０００９】
また、前記積層鉄心の製造方法における打抜き部は、回転子のスロット又は風穴であり、前記かしめ用突起部は、当該スロット又は風穴を半抜き状態或いはプッシュバックさせて形成する形態を採ることができる。
【００１０】
この実施形態によると、スロットや風穴は鉄心薄板内で同心円上に沿って多数が均一に配列されているので、前記かしめ用突起部を設けるのには好適であり、かしめ用突起部を半抜き状態或いはプッシュバックさせて形成することと相俟って、均一な仮固着と積層後におけるかしめ用突起部の切り離しを容易にする。
【００１１】
更に、前記各鉄心薄板は、同心円上に沿って所定角度ずつ回転させて積層し、前記かしめ用突起部を積層鉄心中に均等な分散状態で配置した形態を採ることができる。
【００１２】
この実施形態によると、より均一な仮固着が可能であると共に、積層後におけるかしめ用突起部の切り離しは一段と小さな除去力によって可能である。
【００１３】
次に本発明による積層鉄心の製造装置では、積層鉄心を製造する順送り金型装置には、各鉄心薄板内で同心円上に沿って複数個を配置する同種の打抜き部形成個所に対して、本来の打抜き形状による打抜き部の他に、打抜き容易なかしめ用突起部を一部に形成する打抜き加工手段を設けると共に、プレス作動に連動させて積層ダイを所定角度ずつ回転させ、抜き落とされた各鉄心薄板のかしめ用突起部を同心円上に沿って均等な分散状態で積層させる回転駆動手段を設けた。
【００１４】
この積層鉄心の製造装置では、順送り金型装置の打抜き部形成工程における打抜きパンチ機構に対して、前記かしめ用突起部を形成する打抜き加工手段付加すると共に、外径打抜き及び積層かしめ工程における積層ダイに対して、各鉄心薄板のかしめ用突起部をシフトさせながら積層する回転駆動手段を設けることで、既存の順送り金型装置に僅かな改良を加えるだけで容易且つ安価に実施することができる。
【００１５】
また、前記積層鉄心の製造装置における打抜き加工手段は、回転子のスロット又は風穴の打抜き工程に設け、本来の打抜き形状であるスロット又は風穴による打抜き部と一部のかしめ用突起部とを選択的に加工処理する打抜き機構を備えた形態を採ることができる。
【００１６】
この実施形態によると、スロット打抜き工程又は風穴打抜き工程中でかしめ用突起部の加工処理を同時に行うことができので、作業能率を向上させることができると共に、スロット又は風穴による打抜き部とかしめ用突起部との選択的な加工処理は、打抜きパンチの突出する長さを制御することなどによって可能であることから、容易且つ安価に達成することができる。
【００１７】
更に、前記積層鉄心の製造装置における打抜き加工手段は、前記打抜き部の打抜き加工手段を回転子のスロット又は風穴の打抜き工程に設けると共に、前記かしめ用突起部の打抜き加工手段を別工程に設ける形態を採ることができる。
【００１８】
この実施形態によると、既存の順送り金型装置におけるスロットや風穴などの打抜き部はほぼそのままの構造（但し、かしめ用突起部を形成する個所の打抜きパンチを除き）にした状態で、かしめ用突起部専用の打抜き加工工程を設けるものであり、同一工程に設ける場合よりも設計上及びスペース上の自由度があって制御も容易である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明による積層鉄心の製造方法及び装置について、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１は第１の実施形態による積層鉄心の平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った縦断面図、図３は第２の実施形態による積層鉄心の平面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った縦断面図、図５は積層鉄心装置の概要を説明する正面図、図６は図５の積層鉄心装置の要部説明図である。
【００２０】
図１及び図２に示す第１の実施形態による積層鉄心は、中心に軸穴１２を有すると共に、その外周側には所定角度毎に開口する多数のスロット１３を設けた所定枚数の各鉄心薄板１４で形成され、隣接する各鉄心薄板１４の相互間は仮固着手段を介してかしめ結合し、一体に積層した回転子１１に本発明を適用した場合の例示である。
【００２１】
回転子１１における仮固着手段は、スロット１３と当該スロット１３形成個所の一部を利用して設けたかしめ用突起部１５とで構成され、外径打抜きした各鉄心薄板１４が順次積層されると、先に打ち抜き加工された鉄心薄板１４のスロット１３に対して、後で打ち抜き加工された鉄心薄板１４のかしめ用突起部１５と嵌合してかしめ結合による仮固着が行われ、このかしめ用突起部１５は積層鉄心を本固着する前に除去して本来のスロット１３を形成する。
【００２２】
かしめ用突起部１５は、多数のスロット１３形成個所のうちの何カ所かに対しては、最初から本来のスロット１３を形成せずに、当該スロット１３の形成個所に押圧加工を施して、鉄心薄板１４の板厚（スロット１３の深さ）を限度として下面側に突出形成したものであり、当該かしめ用突起部１５の個数や配置は任意なスロット１３形成個所を設定して設けることが可能である。
【００２３】
特に、仮固着の役目を終えて不要となったかしめ用突起部１５を除去して本来のスロット１３を形成する際に、成る可く小さな除去力で容易に抜き落としを可能にすることが、積層製品の生産性の向上や製造装置の簡素化或いは製品品質の向上のために必要であり、かしめ用突起部１５の除去を容易にするために次のような対処法を用いることができる。
【００２４】
即ち、かしめ用突起部１５は鉄心薄板１４に対して半抜き状態にして外周縁部の薄肉状部分のみで連結した接合状態にしたり、一旦抜き落とした後に一部を打抜き部（スロット）に押し戻す所謂プッシュバックによって外周縁部が圧接した接合状態にし、これにより鉄心薄板１４の上面側が陥没して下面側に突出する態様でかしめ用突起部１５を形成し、又はかしめ用突起部１５の個数は仮固着に必要な最小限にすると共に、成る可く一個所に集中させずに分散状に配置することが望ましい。
【００２５】
図１及び２で図示した実施形態では、積層製品である回転子１１に必要なスロット１３形成個所のうち、各鉄心薄板１４には軸穴１２を挟んで対向する位置にそれぞれ２個所ずつかしめ用突起部１５，１５を設け、このかしめ用突起部１５は各鉄心薄板１４毎に所定角度θ（例えば、７２度）ずつ変位させた位置に設け、回転子１１中におけるかしめ用突起部１５を分散化させている。
【００２６】
例えば、鉄心薄板１４の積層枚数をｎとした場合に、最初に打ち抜く最下位の鉄心薄板１４ａは、その直前に打ち抜いた鉄心薄板から分離させるためにかしめ用突起部１５，１５を設けないで、全てのスロット１３を打ち抜いた計量用とするが、２枚目以降の鉄心薄板１４ｂ〜１４ｎにはそれぞれ２個所ずつのかしめ用突起部１５，１５を順次７２度シフトした状態で設け、５回シフトして３６０度回転すると元の形成個所に戻るようにしている。
【００２７】
回転子１１は、その製造工程において一部のスロット１３形成個所に対して、スロット１３の打抜き加工と同工程で同時に又は打抜き加工した後に別工程でかしめ用突起部５の加工が施され、各鉄心薄板１４のかしめ用突起部１５を分散状に配置させるための回転は、順次打抜き加工された各鉄心薄板１４を外径打抜きして積層固着する直前に行われる。
【００２８】
次に、図３及び図４に示す第２の実施形態は、中心に軸穴２２を外周側には所定角度毎に多数のスロット２３を有すると共に、軸穴２２とスロット２３の中間には風穴２６を設けた所定枚数の各鉄心薄板２４で形成され、隣接する各鉄心薄板２４の相互間は仮固着手段を介してかしめ結合し、一体に積層した回転子２１に本発明を適用した場合の例示である。
【００２９】
回転子２１における仮固着手段は、風穴２６と当該風穴２６形成個所の一部を利用して設けたかしめ用突起部２５とで構成され、外径打抜きした各鉄心薄板２４が順次積層されると、先に打ち抜き加工された鉄心薄板２４の風穴２６に対して、後で打ち抜き加工された鉄心薄板２４のかしめ用突起部２５と嵌合してかしめ結合による仮固着が行われ、このかしめ用突起部２５は積層鉄心を本固着する前に除去して本来の風穴２６を形成する。
【００３０】
かしめ用突起部２５は、複数の風穴２６形成個所のうちの何カ所かに対しては、最初から本来の風穴２６を形成せずに、当該風穴２６の形成個所に押圧加工を施して、鉄心薄板２４の板厚（風穴２６の深さ）を限度として下面側に突出形成したものであり、当該かしめ用突起部２５の個数や配置は任意な風穴２６形成個所を設定して設けることが可能である。
【００３１】
かしめ用突起部２５は、第１の実施形態の場合と同様に鉄心薄板２４に対して半抜き状態にして外周縁部の薄肉状部分のみで連結した接合状態にしたり、一旦抜き落とした後に一部を打抜き部（風穴）に押し戻す所謂プッシュバックによって外周縁部が圧接した接合状態にし、これにより鉄心薄板２４の上面側が陥没して下面側に突出する態様でかしめ用突起部２５を形成する。
【００３２】
図３及び４で図示した実施形態では、鉄心薄板２４（２４ａ）のかしめ用突起部２５ａ，２５ａを風穴２６ａ，２６ａ（実線斜線）の形成個所に対して１つおきに３個所に設け、次に積層する鉄心薄板２４（２４ｂ）のかしめ用突起部２５ｂ，２５ｂを残りの風穴２６ｂ，２６ｂ（仮想線斜線）の形成個所３個所に設けるようにし、所定角度θは２回シフトして３６０度回転すると元の形成個所に戻るように１８０度ずつ変位させている。
【００３３】
回転子２１は、その製造工程において一部の風穴２６形成個所に対して、風穴２６の打抜き加工と同工程で同時に又は打抜き加工した後に別工程でかしめ用突起部２５の加工が施され、各鉄心薄板２４のかしめ用突起部２５を分散状に配置させるための回転は、順次打抜き加工された各鉄心薄板２４を外径打抜きして積層固着する直前に行われる。
【００３４】
以上のように、本発明による積層鉄心の製造方法では、スロットや風穴などの打抜き部の一部を利用してかしめ用突起部を設けると共に、当該打抜き部とかしめ用突起部とによって各鉄心薄板を相互にかしめ結合する仮固着手段とし、積層した後にかしめ用突起部を打抜き除去して本来のスロットや風穴などの打抜き部に再成形するものである。
【００３５】
この製造方法では、スロットや風穴などの打抜き部に対して、一部は最初から本来の打抜き部を形成しないで仮固着手段となるかしめ用突起部を形成し、残りは最初から本来の打抜き部を形成すること、打抜き除去を容易にするように積層鉄心中にかしめ用突起部が分散状態で配置するために、外径打抜きに際して積層ダイを所定角度回転させること、などを順送り金型装置による積層鉄心薄板製造装置を用いて容易に行えることが望ましい。
【００３６】
そこで、前記積層鉄心の製造方法を可能にする順送り金型装置に付いて、図５及び図６で説明すると、順送り金型装置３１は上型３２と下型３３を備え、上型３２と下型３３の間を矢印方向に間欠走行される帯状の鉄心材料３４に対し、上型３２側に装着したパンチと下型３３側に装着したダイを用いて、各工程（イ）〜（ヘ）によって所望な積層鉄心の打抜き加工が行われるが、以下に述べる要部を除いて公知の構造であるから、詳細の図示と説明は省略する。
【００３７】
各工程の配分は対象とする積層鉄心製品によって異なるが、例えば工程（イ）では鉄心材料３４の間欠走行を制御するパイロット穴の打抜き加工を行い、工程（ロ）では軸穴（１２，２２）及び風穴（２６）の打抜き加工を行い、工程（ハ）ではスロット（１３，２３）の打抜き加工を行い、工程（ニ）では各積層鉄心（１１．２１）を分離する計量用の打抜き加工を行い、工程（ホ）では金型のバランスを保持するアイドリングを行い、工程（ヘ）では外径打抜き及び積層かしめを行う。
【００３８】
これらの各工程のうち、本発明に特に関連する工程は（ロ）（ハ）（ホ）であり、第１の実施形態による積層鉄心である回転子１１の場合には、工程（ハ）でスロット１３の打抜き加工を行う際に、同時にかしめ用突起部１５の成形加工を行い、第２の実施形態による積層鉄心である回転子２１の場合には、工程（ロ）で風穴２６の打抜き加工を行う際に、同時にかしめ用突起部２５の成形加工を行うようにしている。
【００３９】
工程（ロ）又は（ハ）でかしめ用突起部２５又はかしめ用突起部１５の成形加工を行う場合には、風穴２６又はスロット１３などの打抜き部の加工を行う通常の打抜き機構の代わりに、かしめ用突起部１５，２５の成形加工が可能な例えば図６で示すような打抜き機構３５を設け、この打抜き機構３５を所望に制御することによって、鉄心材料３４に対して風穴２６又はスロット１３などの打抜き部かかしめ用突起部１５，２５かの何れかの加工処理を選択的に行う。
【００４０】
打抜き機構３５は、鉄心材料３４に加工処理を施すパンチ３６と、パンチ３６の高さを高位置にする第１のカム面３７ａと低位置にする第２のカム面３７ｂを設けた高さ調整カム３７と、パンチ３６を上方へ付勢するバネ３８と、高さ調整カム３７を進退移動させるシリンダやソレノイドなどによるカム駆動手段３９とを備えている。
【００４１】
打抜き機構３５は、カム駆動手段３９によって第１のカム面３７ａがパンチ３６の上端に当接する高位置にすると、鉄心材料３４に対してパンチ３６がかしめ用突起部１５，２５の成形加工を行い、カム駆動手段３９によって第２のカム面３７ｂがパンチ３６の上端に当接する低位置にすると、鉄心材料３４に対してパンチ３６が風穴２６又はスロット１３などの打抜き部加工を行うが、パンチ３６を作動させない時には高さ調整カム３７は当接しない後退位置で待機する。
【００４２】
なお、かしめ用突起部１５，２５の成形加工を行う場合の変形例としては、工程（ロ）又は（ハ）ではかしめ用突起部１５，２５を成形加工する部分を未加工状態にして、通常の打抜き機構によって風穴２６又はスロット１３などの打抜き部の加工のみを行い、後工程例えば工程（ホ）などにおいてかしめ用突起部１５，２５を成形加工する形態を採ることも可能である。
【００４３】
更に別の変形例としては、工程（ロ）又は（ハ）でかしめ用突起部１５，２５の成形加工を半抜き状態で行った後に、後工程例えば工程（ホ）などにおいて半抜き状態のかしめ用突起部１５，２５をプッシュバックさせ、これによりかしめ用突起部１５，２５の打抜き除去を一段と容易にする形態を採ることも可能である。
【００４４】
次に、外径打抜き及び積層かしめを行う工程（ヘ）には、上型３２側に装着された外径打抜きパンチ４０で順次抜き落とされる各鉄心薄板１４，２４に対し、これを受容して所定枚数ｎの積層かしめを行う積層ダイが下型３３側に装着されるが、このダイは積層鉄心（回転子１１，２１）中におけるかしめ用突起部１５，２５を分散状態にするために、既に抜き落とされた積層鉄心を所定角度θで回転させる積層ダイ４１にしている。
【００４５】
積層ダイ４１は、例えばステップモータ４２などの回転手段と歯車伝動機構４３（主動歯車をステップモータ４２側に、従動歯車を回転ダイ４１側に、それぞれ取付けた状態にして）などの動力伝動手段の組合せなどによる公知の回転駆動手段を用いて、プレスサイクルに連動して所定角度θずつ回転駆動されるが、第１の実施形態による回転子１１の場合には、７２度ずつシフトしながら積層かしめが行われ、第２の実施形態による回転子２１の場合には、１８０度ずつシフトしながら積層かしめが行われる。
【００４６】
これにより、例えば第１の実施形態の回転子１１を製造する場合には、最初に全てのスロット１３を打抜き形成した鉄心薄板１４ａを計数用として積層ダイ４１内へ抜き落とし、次の鉄心薄板１４ｂが打抜かれる前に積層ダイ４１を７２度回転させた後に、鉄心薄板１４ｂは回転後の積層ダイ１０内に抜き落とされて鉄心薄板１４ａ上へ積層され、鉄心薄板１４ｂのかしめ用突起部１５が鉄心薄板１４ａのスロット１３へかしめ結合される。
【００４７】
その後も、工程（イ）〜（ホ）を経て所定の打抜き加工が行われた鉄心薄板１４ｃ〜１４ｎが、工程（ヘ）の外径打抜き及び積層かしめ工程へ順次移送されてくる毎に、外径打抜きパンチ４０が上昇している間に積層ダイ４１を７２度ずつシフトさせながら、当該積層ダイ４１に対する外径打抜きパンチ４０による鉄心薄板１４の抜き落とし及び積層かしめを繰り返すが、その間における積層ダイ４１は鉄心薄板１４の６枚目毎に最初の位置に戻る。
【００４８】
以上に説明した実施形態では、プレス作動に連動させて積層ダイを回転させ、鉄心薄板を１枚抜き落とす毎にかしめ用突起部が、同心円上に沿って均等な分散状態で積層させる構成について述べたが、加工後のかしめ用突起部の除去力を過大にしない範囲内において、１枚抜き落とす毎ではなく複数枚（例えば２枚）抜き落とす毎に積層ダイを回転させる形態を採ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した第１の実施形態による積層鉄心の平面図を示す。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った縦断面図を示す。
【図３】本発明を適用した第２の実施形態による積層鉄心の平面図を示す。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った縦断面図を示す。
【図５】本発明を適用した積層鉄心装置の概要を説明する正面図を示す。
【図６】図５の積層鉄心装置の要部説明図を示す。
【符号の説明】
１１，２１ 回転子（積層鉄心）
１２，２２ 軸穴
１３，２３ スロット
１４，２４ 鉄心薄板
１５，２５ かしめ用突起部
２６ 風穴
３１ 順送り金型装置（積層鉄心製造装置）
３２ 上型
３３ 下型
３４ 鉄心材料
３５ 打抜き機構
３６ パンチ
３７ 高さ調整カム
３８ バネ
３９ カム駆動手段
４０ 外径打抜きパンチ
４１ 積層ダイ
４２ ステップモータ（回転手段）
４３ 歯車伝動機構（動力伝動手段）
（イ）パイロット穴打抜き工程
（ロ）軸穴及び風穴打抜き工程
（ハ）スロット打抜き工程
（ニ）計量用打抜き工程
（ホ）アイドリング工程
（ヘ）外径打抜き及び積層かしめ工程

Claims (5)

1. 各鉄心薄板内で同心円上に沿って複数個を配置する同種の打抜き部形成個所に対して、本来の打抜き形状による打抜き部の他に、打抜き容易なかしめ用突起部を一部に設け、当該かしめ用突起部を積層鉄心中に分散状態で配置して打抜き部との間で仮固着手段を構成し、
   前記各鉄心薄板を、同心円上に沿って所定角度ずつ回転させて積層し、前記かしめ用突起部を積層鉄心中に均等な分散状態で配置し、
   上下に隣接する各鉄心薄板を前記かしめ用突起をもって相互にかしめ結合した後に、前記かしめ用突起部を除去して本来の打抜き形状による打抜き部を形成することを特徴とした積層鉄心の製造方法。
2. 前記打抜き部は、回転子のスロット又は風穴であり、前記かしめ用突起部は、当該スロット又は風穴を半抜き状態或いはプッシュバックさせて形成する請求項１に記載した積層鉄心の製造方法。
3. 各鉄心薄板内で同心円上に沿って複数個を配置する同種の打抜き部形成個所に対して、本来の打抜き形状による打抜き部の他に、打抜き容易なかしめ用突起部を一部に形成する打抜き加工手段と、
   前記打抜き加工手段によって抜き落とされた各鉄心薄板を積層する積層ダイと、
   プレス作動に連動させて前記積層ダイを所定角度ずつ回転させ、抜き落とされた各鉄心薄板のかしめ用突起部を同心円上に沿って均等な分散状態で積層させる回転駆動手段と、
   を具備した順送り金型装置を含む積層鉄心の製造装置。
4. 前記打抜き加工手段は、回転子のスロット又は風穴の打抜き工程に設け、本来の打抜き形状であるスロット又は風穴による打抜き部と一部のかしめ用突起部とを選択的に加工処理する打抜き機構を備えた請求項３に記載した積層鉄心の製造装置。
5. 前記打抜き加工手段は、前記打抜き部の打抜き加工手段を回転子のスロット又は風穴の打抜き工程に設けると共に、前記かしめ用突起部の打抜き加工手段を別工程に設ける請求項３に記載した積層鉄心の製造装置。

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