JP4832139B2 - 積層鉄心製造装置の冷却方法及び冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、帯状薄板材の鉄心用打抜き部に対し、パンチとダイを用いて所望の鉄心形状を型抜き加工すると共に、外形打抜きによってダイ内に順次抜き落とされた各鉄心板を所定枚数毎に積層固着して積層鉄心を製造する積層鉄心製造装置に係り、特に打抜き加工する金型と各鉄心板及び積層鉄心を冷却するための冷却方法及び冷却装置に関するものであって、積層鉄心を使用する各種の回転電機（モータ）類や磁気ヘッドなどの製造に適用することができる。

この種の積層鉄心を製造する際には、例えば順送り金型を用いた場合は特許文献１などに開示されているように、鉄心材料となる金属製の帯状薄板材を間欠移送させると共に、各工程毎に設けた各種のパンチとダイによって、鉄心用打抜き部に対して所望の型抜き加工を順次施した後に、最終工程である外形打抜き工程では、上型側のパンチで帯状薄板材から鉄心用打抜き部を打抜きした各鉄心板を下型側のダイに抜き落とし、ダイに連設したスクイズリングとの摩擦力で各鉄心板を係止保持して積層状態にすると共に、結合手段によって所定枚数の鉄心板を固着（型内自動積層法）して積層鉄心を造る。

各鉄心板の結合手段としては、かしめ結合法やレーザ照射による溶着法などがあり、かしめ結合法では例えば特許文献１などにも開示されているように、鉄心用打抜き部の底面側の一部にかしめ用突起を設けると共に、上面側には当該かしめ用突起が圧入嵌合し得るかしめ用凹溝を設け、外径打抜きでダイ及びスクイズリング内に順次抜き落とされた積層状態の各鉄心板に対して、パンチによる上方からの加圧で上下に隣接する鉄心板のかしめ用突起とかしめ用凹溝をかしめ結合するようにしている。

また、レーザ照射による溶着法の場合は例えば特許文献２などにも開示されているように、スクイズリングの部分に光ファイバチップなどによるレーザ光の照射手段を設け、外径打抜きでダイ及びスクイズリング内に順次抜き落とされた積層状態の各鉄心板に対して、側面側からレーザ光の照射を照射して上下に隣接する鉄心板を溶着によって結合するようにしており、これら以外の結合手段として各鉄心用打抜き部の上面側又は下面側に接着剤を塗布し、加熱又は非加熱状態で加圧することによって各鉄心板を接着にして結合するものもある。

なお、順送り金型以外で鉄心用打抜き部の打抜き加工を行って積層鉄心を製造する積層鉄心製造装置として総抜き型があり、この総抜き型は同一工程内に各種の打ち抜きパンチとダイを装着したものであって、例えば回転電機（モータ）固定子鉄心（ステータコア）を製造する場合には、帯状薄板材を送り込みながら各パンチとダイによって、鉄心用打抜き部に対して内外形やスロット部などを一度に打抜き加工し、鉄心板としてダイ内に順次抜き落として所定枚数を積層状態で結合することが可能であり、上記した順送り金型と同様に本発明が実施対象とする積層鉄心製造装置の一つである。

この種の積層鉄心に対して、作業能率の向上とコスト低減のために打ち抜き加工の高速化が求められ、しかも使用する製品の小型化及び高精密化に伴って積層鉄心の小型化及び高精密化が要求されているが、上記した特許文献などを含む従来の金型構造は、下型側に装着したダイの内周面に対して上型側に装着したパンチの外形面が嵌合して摺接すると共に、抜き落とされた鉄心用打抜き部の外形面とスクイズリングの内形面の間は僅かな締め代で摩擦係合しているので、これらの嵌合部分では打ち抜き加工の高速化によって発熱量が一段と増加し、パンチとダイ及びスクイズリングと各鉄心板を温度上昇させる。

これら各部の温度上昇は、熱膨張によって各部を変形させる恐れがあり、特に各部における熱膨張率の相違などによって、上記した嵌合部分に対して寸法精度の狂いや熱応力を生じさせ、例えばパンチとダイ間の寸法精度が損なわれた場合には、かじりや摩耗などが発生して金型を損傷する恐れがあると共に、積層鉄心製品となる各鉄心板にバリが発生して電気及び磁気性能を低下させる恐れがあり、スクイズリングと各鉄心板間の寸法精度が損なわれた場合には、上下に隣接する各鉄心板が密着して積層しない状態で結合され、電気及び磁気性能を低下させる恐れがあると共に、スクイズリングに対してクラックを発生させる恐れがあるなど、様々な問題が発生する要因となる。

そこで、パンチとダイでフープ材などの金属薄板材を打抜き加工する金型に対し、温度上昇を抑制するために冷却装置を設けることが特許文献３〜６などで提案されており、例えば特許文献３には「パンチ金型のパンチガイドを摺動自在に支持するためにパンチホルダに設けられたパンチブッシュに冷却用のエアー通路を設け、この冷却用のエアー通路に冷却のエアーを通してパンチブッシュを冷却することによりパンチホルダやパンチガイドを冷却して間接的にパンチを冷却する。」ようにし、パンチの高速化に伴う発熱による熱変位等を抑えて加工精度を向上させることが開示されている。

また、特許文献４には「上型バッキングプレートに冷媒を移送するための冷却用ダクトを形成するとともに、下型バッキングプレートに冷媒を移送するための冷却用ダクトを形成し、これらのダクトに冷媒を移送することによってプレス金型の上型側及び下型側の双方を冷却する。」ようにし、この冷却によって金型が高温になることを防止し、セットポスト等の焼き付きよる金型の破損や製品への悪影響を解消することが開示されている。

さらに、特許文献５には「上型側のパンチホルダとストリッパプレートの間に気密室を形成すると共に、気密室に対してエア供給装置からオイルミストを含む圧縮空気を供給させ、気密室による増圧分を加えた圧力の圧縮空気としてパンチの刃先に噴射できるようにし、パンチがワークを打ち抜いた際にワークの表面に圧縮空気を噴射する。」ようにし、潤滑・冷却を行いながらカス上がりを防止し且つ、ワークに対するオイルミストの付着を防止することが開示されており、特許文献６にも同様の技術が開示されている。

特許第３２９４３４８号公報 特許第２７０６７１０号公報 特開平２００２−１４３９５１号公報 特開平２００１−２６９７２８号公報 特開平２００２−１５３９２２号公報 特開平９−２９３５４号公報

上記した特許文献１〜６などを含む従来技術では、打ち抜き金型のパンチやダイを表面から冷却する構想はあるが、抜き落とされた各鉄心板を積層固着して積層鉄心とするスクイズリングや、スクイズリング内に摩擦係合する各鉄心板及び積層鉄心を冷却する構想は無く、打抜き加工時にパンチとダイ間で発熱して各鉄心板に伝導した余熱と、スクイズリングと各鉄心板及び積層鉄心間の摩擦係合による発熱で温度上昇し、熱膨張によって金型の各部と各鉄心板及び積層鉄心の寸法精度が低下したり、金型の損傷や摩耗を生ずる。

すなわち、僅かな寸法差で嵌合している外形打抜きパンチと外形打抜きダイの間や、内外形が摩擦係合しているスクイズリングと各鉄心板及び積層鉄心間は、寸法関係に狂いを生ずると、各鉄心板及び積層鉄心に対する寸法精度の低下や、金型による打抜き加工作業に支障を及ぼすことになり、特に短いサイクルで高速運転される場合には発熱量も多く且つ摩耗や損傷を受けやすいので、冷却によって温度上昇を軽減する必要がある。

そこで本発明では、これら従来技術の課題を解決し得る積層鉄心製造装置の冷却方法及び冷却装置であって、特に外形打抜きパンチを冷却し且つ各鉄心板及び積層鉄心を内側から冷却する第１の冷却流路による第１の冷却手段と、スクイズリングを冷却し且つ各鉄心板及び積層鉄心を外側から冷却する第２の冷却流路による第２の冷却手段の、少なくともいずれか一方を備えた冷却方法及び冷却装置を提供する。

本発明は、所望の鉄心形状で打ち抜き孔が形成される帯状薄板材の鉄心用打抜き部に対し、上金型部に装着した外形打抜きパンチと下金型部に装着した外形打抜きダイを用いて型抜き加工を行い、外形打抜きダイ内へ順次抜き落とした各鉄心板を直下に連続して設けたスクイズリング内周との摩擦係合で係止保持すると共に、所定枚数の各鉄心板を結合手段で積層固着して積層鉄心を製造する積層鉄心製造装置を実施対象とする冷却方法及び冷却装置である。

この冷却方法及び冷却装置は、外形打抜きダイなどを装着した下金型部に対し、外形打抜きパンチなどを装着した上金型部を短いサイクルで高速に昇降移動させながら、当該外形打抜きパンチと外形打抜きダイの間に供給された帯状薄板材の鉄心用打抜き部に対し、所望の鉄心形状で打ち抜き孔が形成される各鉄心板を型抜きすると共に、所定枚数の各鉄心板を結合手段で積層固着して積層鉄心を製造する際に有効であり、例えば順送り金型の最終工程である外形打抜き及び積層固着工程における上金型部と下金型部又は、外形打抜きとほぼ同時に所望の鉄心形状で打ち抜き孔の型抜きを行って積層固着する総抜き型などに適用することができる。

本発明による積層鉄心製造装置の冷却方法では、前記外形打抜きパンチ内を流動する冷却流路から外形打抜きダイ側へ冷却用流体を高圧噴射し、当該外形打抜きパンチを冷却すると共に、鉄心板及び積層鉄心に形成した打ち抜き孔を介して、外形打抜きダイ内とスクイズリング内の鉄心板及び積層鉄心を内側から冷却するようにした。（請求項１）

本発明による他の積層鉄心製造装置の冷却方法では、前記スクイズリング外周に沿って上部側から下部側へ高圧の冷却用流体を流動させ、当該スクイズリングを冷却すると共に、スクイズリングに摩擦係合している鉄心板及び積層鉄心を外側から冷却するようにした。（請求項２）

本発明によるさらに他の積層鉄心製造装置の冷却方法では、請求項１に記載した第１の冷却流路によって、外形打抜きパンチを冷却し且つ各鉄心板及び積層鉄心を内側から冷却すると共に、請求項２に記載した第２の冷却流路によって、スクイズリングを冷却し且つ各鉄心板及び積層鉄心を外側から冷却するようにした。（請求項３）

本発明による積層鉄心製造装置の冷却装置では、前記外形打抜きパンチ内には、鉄心用打抜き部に形成した打ち抜き孔と整合する位置に開口し、当該打ち抜き孔を介して外形打抜きダイ側へ冷却用流体を高圧噴射する冷却流路を設け、外形打抜きパンチ内の冷却流路に冷却用流体を供給する冷却流路を上金型部内に設けると共に、上金型部内の冷却流路は冷却用配管を介して流体圧源に接続する第１の冷却装置を設けた。（請求項４）

また、請求項４における積層鉄心製造装置の冷却装置では、前記外形打抜きパンチには、鉄心形状における打ち抜き孔の中でも、鉄心板に対して均等に配置されている打ち抜き孔と整合する位置に設定し、冷却流路を開口させた形態を採ることが望ましい。（請求項５）

本発明による他の積層鉄心製造装置の冷却装置では、前記スクイズリング外周には、上部側から下部側へ高圧の冷却用流体を流動させ、下部側からスクイズリング本体内へ排出する冷却流路を設け、スクイズリング外周の冷却流路に上部側から冷却用流体を供給する冷却流路を下金型部内に設けると共に、下金型部内の冷却流路は冷却用配管を介して流体圧源に接続する第２の冷却装置を設けた。（請求項６）

また、請求項６における積層鉄心製造装置の冷却装置では、前記スクイズリングは、スクイズリング本体の上部側内周に対して入れ子式に装着され、当該スクイズリングには上部側と下部側の外周に環状溝を形成すると共に、当該各環状溝の間を２条の螺旋状溝で連通させ、下部側の環状溝をスクイズリング本体内へ開口させた形態を採ることが望ましい。（請求項７）

本発明によるさらに他の積層鉄心製造装置の冷却装置では、上金型部に対して請求項４又は請求項５に記載した第１の冷却流路を備えた第１の冷却装置を設けると共に、下金型部に対して請求項６又は請求項７に記載した第２の冷却流路を備えた第２の冷却装置を設けた。（請求項８）

請求項１の本発明による積層鉄心製造装置の冷却方法では、外形打抜きパンチ内を流動する冷却流路から外形打抜きダイ側へ冷却用流体を高圧噴射すると、外形打抜きパンチの内部に形成した冷却流路を通過する際に、当該外形打抜きパンチを内側から冷却し、打ち抜き時における帯状薄板材及び外形打抜きダイとの摩擦摺動による発熱を抑制して温度上昇を低減することができる。

従って、熱膨張による外形打抜きパンチの寸法変化によって、外形打抜きダイとの間でかじり付きや摩耗を生じ、金型を損傷させたり劣化させることを解消することができると共に、鉄心用打抜き部を打ち抜く際に鉄心板の外径寸法精度の低下を軽減して、バリなどが発生することを防止することが可能であり、特に短いサイクルで高速で外形打抜き加工する場合に適用すると効果的である。

特に、下金型部に埋設されている外形打抜きダイに対して、上金型部から突出して装着されている外形打抜きパンチは体積が小さく、外形打抜きダイと摩擦摺動した際には温度上昇による熱膨張は外形打抜きダイと比べて大きくなる恐れがあるので、この外形打抜きパンチを冷却して寸法変化を少なくすることによって、上記した冷却による作用効果を達成することができる。

また、打抜き加工時には外形打抜きダイの内側を通過する冷却用流体によって、積層固着時には内側に嵌合した外形打抜きパンチを介して間接的ながら外形打抜きダイを冷却することができるので、外形打抜きパンチの冷却と相俟って鉄心板及び積層鉄心に対する寸法精度の向上と、積層鉄心製造装置における金型の損傷や摩耗の低減などに寄与することができる。

また、外形打抜きパンチと外形打抜きダイによって鉄心板４が打ち抜かれると、帯状薄板材の鉄心用打抜き部に形成された抜き後孔を介して下金型部側へ冷却用流体が流動し、打ち抜きした鉄心板及び既に積層されている積層鉄心の打ち抜き孔を通過する際に、当該鉄心板及び積層鉄心を内側から冷却し、打ち抜き時及び積層かしめ時に発熱して鉄心板及び積層鉄心に熱伝導する温度上昇を低減することができる。

従って、熱膨張によって鉄心板に反りを生じたり、各部寸法が変化することなどを低減することが可能であり、鉄心板の反りによる積層鉄心の積み厚の不均一化を防止することができると共に、鉄心板の反りや各部寸法の変化で上下に隣接する各鉄心板の結合が不確実になることを防止し、所望の電気的又は磁気的性能を確保することが可能である。

請求項２の本発明による積層鉄心製造装置の冷却方法では、スクイズリングの外周に形成した冷却流路を冷却用流体が通過する際に、当該スクイズリングとスクイズリング本体を冷却すると共に、スクイズリングの内周面に摩擦係合している鉄心板及び積層鉄心を外周側から同時に冷却して温度上昇を抑制することができる。

この冷却により、熱膨張による寸法変化を低減してスクイズリングと鉄心板及び積層鉄心の寸法関係を維持し、鉄心板及び積層鉄心の外径寸法に対してスクイズリングの内形寸法を僅かに小径にして、摩擦係合による側圧で鉄心板及び積層鉄心を係止保持する状態を安定化させることができる。

すなわち、例えば必要な係止保持力以下で摩擦係合した嵌合状態になって、スクイズリングから積層鉄心が脱落したり、各鉄心板の積層固着が不能になるなどの課題を解消することができると共に、必要な係止保持力以上に摩擦係合した嵌合状態になって、各鉄心板が撓み変形して均一な積み厚による積層鉄心が得られなかったり、各鉄心板を正常に積層固着できなくなるなどの課題を解消することができる。

請求項３の本発明による積層鉄心製造装置の冷却方法では、請求項１による冷却と請求項２による冷却を同時に行うことにより、上記した請求項１による作用効果と請求項２による作用効果の双方を発揮することができる。

請求項４の本発明による積層鉄心製造装置の冷却装置は、請求項１の冷却方法を実施するための冷却装置を特定したものであるが、主たる冷却手段として外形打抜きパンチ内に設けた冷却流路を、各鉄心板及び積層鉄心に形成される鉄心形状の打ち抜き孔に整合して開口させる簡単な構造によって、外形打抜きパンチを冷却すると共に、各鉄心板及び積層鉄心を内側から冷却することが可能であり、請求項１の冷却方法について述べたような効果を奏することができる。

また、請求項４における打ち抜き孔は各種の積層鉄心によって任意に選定することが可能であるが、特に請求項５のように鉄心板に対して均等に配置されている打ち抜き孔と整合する位置に設定して冷却流路を開口させると、外形打抜きパンチの開口から高圧噴射した冷却用流体が、この打ち抜き孔を通過しながら鉄心板及び積層鉄心を内側から均等に冷却することが可能であり、この打ち抜き孔には例えば回転電機（モータ）の回転子（ロータ）用の積層鉄心の場合にはスロット孔などを選定することできる。

請求項６の本発明による積層鉄心製造装置の冷却装置は、請求項２の冷却方法を実施するための冷却装置を特定したものであるが、スクイズリングの外側に冷却流路を設けた簡単な構造によって、スクイズリングを冷却すると共に、各鉄心板及び積層鉄心を外側から冷却することが可能であり、請求項２の冷却方法について述べたような効果を奏することができる。

また、請求項６におけるスクイズリングの外側に設けた冷却流路は、各種の形状による溝孔加工などで形成することができるが、特に請求項７のようにスクイズリングをスクイズリング本体に対して入れ子式にすると、冷却流路を形成する溝加工が容易であると共に、この冷却流路を２条の螺旋状溝によって形成すると、スクイズリングの全体を均一に冷却することが可能あり且つ、スクイズリングに対する流路長を短くして流速を速めて冷却効果を高めることができる

請求項８の本発明による積層鉄心製造装置の冷却装置は、請求項３の冷却方法を実施するための冷却装置を特定したものであるが、外形打抜きパンチを主たる冷却手段として上金型部に対して設けた第１の冷却流路と、スクイズリングを主たる冷却手段として下金型部に対して設けた第２の冷却流路によって、外形打抜きパンチとスクイズリングを冷却すると共に、各鉄心板及び積層鉄心を内側及び外側の双方から冷却することができる。

本発明による積層鉄心製造装置の冷却方法及び冷却装置について、本発明を順送り金型に適用した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は最終工程として外形打抜き及び積層固着工程を含む順送り金型の模式的な外観説明図を示し、図２は図１の順送り金型で鉄心板を打抜き加工して積層鉄心を造るレイアウト図を示し、図３ａと図４ａは順送り金型の最終工程に設けた上金型部の縦断面図と斜視図を示し、図３ｂと図４ｂは順送り金型の最終工程に設けた下金型部の縦断面図と斜視図を示す。

また、図５と図６は本発明の要部となる最終工程に設けた冷却装置の部分斜視図であって、図５はパンチ及びダイと鉄心板及び積層鉄心を冷却するために、上型側に設けた第１の冷却装置を説明する部分斜視図を示し、図６はスクイズリングと鉄心板及び積層鉄心を冷却するために、下型側に設けた第２の冷却装置を説明する部分斜視図を示し、図７は最終工程の外形打抜き及び積層かしめ工程における第１及び第２の冷却装置の動作状態を説明する金型の縦断面図を示す。

順送り金型１は、図１で示すように工程（１）〜工程（６）の各工程に適合する各種の打抜きパンチを装着した上型２と、これらの打抜きパンチに対応する打抜きダイを配置した下型３とで構成され、工程（１）側から上型２と下型３の間に供給した帯状薄板材Ｗを各工程毎に間欠移送させながら、各工程毎に設けた打抜きパンチと打抜きダイを用いて、帯状薄板材Ｗの鉄心用打抜き部Ｗ１に対して積層鉄心に必要な型抜き加工を順次施した後に、最終工程（６）では鉄心用打抜き部に対する外形の打抜き加工を行うと共に、ダイを介してスクイズリング内に抜き落とされて積層状態の各鉄心板４に対して、結合手段で所定枚数毎に固着して積層鉄心５を製造する。

図示の実施例は、回転電機（モータ）の回転子（ロータ）用の積層鉄心を製造する場合であって、各鉄心板４の結合手段としてかしめ結合を用いるが、図１及び図２で示すように各工程は例えば工程（１）のパイロット孔打ち抜き工程と、工程（２）のスロット部打ち抜き工程と、工程（３）の計量孔打ち抜き工程と、工程（４）の軸孔孔打ち抜き及びかしめ結合部切り起し工程と、工程（５）のアイドリング工程と、工程（６）の外形打抜き及び積層固着工程が設けられており、工程（１）では帯状薄板材Ｗを間欠移送するために、パイロットピンの係止孔となるパイロット孔Ｐが鉄心用打抜き部Ｗ１の外側に打抜きされる。

また、工程（２）では鉄心用打抜き部Ｗ１内にスロット孔４ａが打抜きされ、工程（３）では積層する所定枚数毎にかしめ結合部４ｃを分離させるために、積層する最初の一枚に対して計量孔４ｂが打抜きされ、工程（４）では軸孔４ｄの内形打ち抜きと、かしめ結合部（表面側がかしめ用凹溝で裏面側がかしめ用突起）４ｃが半抜き状態で打抜きされ、工程（５）は格別に作業が行われない遊び工程であって、順送り金型全体のバランスを取ることなどのために設け、工程（６）では帯状薄板材Ｗから鉄心用打抜き部Ｗ１の外形打抜きを行うと共に、順次抜き落とした各鉄心板４を積層状態でかしめ結合して積層鉄心５を製造する。

最終工程である工程（６）には、上型２側に装着した外形打抜きパンチ８を含む上金型部６と、下型３側に装着した外形打抜きダイ９を含む下金型部７を配置させ、帯状薄板材Ｗからパンチ８とダイ９によって鉄心用打抜き部Ｗ１の外形打抜きを行うと、スロット孔４ａと計量孔４ｂ又はかしめ結合部４ｃと軸孔４ｄが形成された鉄心板４は、スクイズリング本体１０内に装着した入れ子式のスクイズリング２２に順次抜き落とされて積層すると共に、スクイズリング２２内では上下に隣接する各鉄心板４がかしめ結合部４ｃのかしめ用凹溝とかしめ用突起で相互に結合され、所定枚数毎に打ち抜きした計量孔４ｂでかしめ結合部４ｃと分離し、所定枚数の各鉄心板４を積層状態で結合した積層鉄心５が製造される。

上金型部６は、図３ａ及び図４ａで示すように、上型ホルダ１１にパンチプレート１２を介して外形打抜きパンチ８が固着されていると共に、上型ホルダ１１の下側に設けたストリッパプレート１３に対して外形打抜きパンチ８は摺動可能に挿通されているが、これら既存の構成に対して特に本願発明による金型の上型２側には、外形打抜きパンチ８を主要な構成部材として冷却用流体を流動させる第１の冷却装置を設け、この第１の冷却装置を介して上型２側から下型３側へ冷却用流体を高圧噴射させ、外形打抜きパンチ８及び外形打抜きダイ９と各鉄心板４及び積層鉄心５を冷却するように構成されている。

第１の冷却装置は、上型ホルダ１１内に形成した冷却流路１１ａと、パンチプレート１２内に形成した冷却流路１２ａと、外形打抜きパンチ８内に形成した冷却流路８ａ，８ｂを相互に連通させ、冷却流路１１ａには流体継手１４と冷却用配管１５を介して流体圧源１６から高圧の冷却用流体を供給すると共に、各鉄心板４の打抜き加工時には各冷却流路８ａから下型３側へ冷却用流体を高圧噴射させ、特に鉄心板４の板面に設けた打ち抜き孔を介して流動させるようにしており、図示の実施例では流体圧源１６として圧縮空気を供給するエアコンプレッサを用いている。

また、図示の実施例による外形打抜きパンチ８には例えば図５で示すように、上面にパンチプレート１２側の冷却流路１２ａに連通する水平溝による冷却流路８ａと、冷却流路８ａの両端側と交差して連通する環状溝による冷却流路８ｂを設けると共に、上端が冷却流路８ｂと連通して下端が外形打抜きパンチ８の下面に開口した垂直孔による冷却流路８ｃを設け、これらの各冷却流路８ａ，８ｂ，８ｃによって冷却流路が形成されている。

外形打抜きパンチ８の冷却流路は、打ち抜きする鉄心板４の打ち抜き孔と整合するように冷却流路８ｃの開口位置が設定され、図示の実施例における各冷却流路８ｃは、鉄心板４の打ち抜き孔の一つとして８個所に加工される各スロット孔４ａと整合する位置（図示では２個所のみに省略）に下端が開口されており、各冷却流路８ｃから噴射した圧縮空気が鉄心板４の各スロット孔４ａを介して、下金型部７のダイ９とスクイズリング本体１０及び入れ子式のスクイズリング２２を通過するようにしている。

特に、図示の実施例では外形打抜きパンチ８の各冷却流路８ｂから噴射した圧縮空気が、図５で示すように鉄心板４及び積層鉄心５の打ち抜き孔の一つである各スロット孔４ａを通過して下金型部７側へ流動するようにしており、これは鉄心板４に対して各スロット孔４ａが均等に配置されているので、鉄心板４及び積層鉄心５を均一に冷却できるからであり、積層鉄心を使用する製品の種類によって鉄心形状が異なる場合には、その鉄心形状中における所望の打ち抜き孔に整合させて冷却流路８ｃの開口部分を設定する。

下金型部７は、図３ｂ及び図４ｂで示すように、下型ホルダ１７上にダイプレート１８を装着し、下型ホルダ１７及びダイプレート１８内には下型ホルダ１７側に設けた支持受け台１９に対して、軸受部材２５，２６を介してスクイズリング本体１０を回転可能に支持し、ダイプレート１８側にはスクイズリング本体１０の内周に外形打抜きダイ９を装着すると共に、下型ホルダ１７側にはスクイズリング本体１０の外周に回転駆動手段を装着させ、この回転駆動手段で支持受け台１９に支持されたスクイズリング本体１０及び外形打抜きダイ９を回転すると、打ち抜きした各鉄心板４に対して回転積み又はスキュー付与ができるようにしている。

回転駆動手段は、例えば図示の実施例ではスクイズリング本体１０の外周に従動側プーリ２０を装着すると共に、この従動側プーリ２０と図示しない外部に配置した駆動側プーリとの間に伝導ベルトを架設し、電動モータ２１によって駆動側プーリを回転させると、連動回転した従動側プーリ２０によってスクイズリング本体１０とスクイズリング２２及び外形打抜きダイ９を所定角度毎に回転させることが可能であり、この回転駆動手段としてラックとピニオンの組合せやステッピングモータの使用など、公知の他の手段に置換することも可能である。

これにより、スクイズリング本体１０を介して外形打抜きダイ９とスクイズリング２２を例えば９０度又は１８０度毎に回転しながら鉄心板４を回転積みすると、帯状薄板材Ｗの圧延時における板厚偏差を解消して均一化し、積層鉄心５の上下面平行度や内外径の振れ精度などを向上することが可能であり、また少なくも３０度以下の微少角度で回転しながら鉄心板４をスキューさせると、モータ類で発生する回転トルク変動（コギングトルク）を軽減して振動や騒音などの発生を防止すると共に、制御性能の低下を防止することができる。

下金型部７における上記した構成は既存のものであって、これら既存の構成に対して特に本願発明による金型の下型３側には、スクイズリング本体１０の内周側上部に対し、外形打抜きダイ９の直下に連続する態様で入れ子式のスクイズリング２２を装着させ、スクイズリング２２を主要な構成部材としてスクイズリング本体１０との間に冷却用流体を流動させる第２の冷却装置を設け、この第２の冷却装置によって下型３側の下金型部７へ冷却用流体を高圧噴射させ、スクイズリング２２とスクイズリング本体１０及び各鉄心板４と積層鉄心５を冷却するように構成されている。

スクイズリング２２には、例えば図６で示すように、上部側及び下部側の外周に環状溝による各冷却流路２２ａ，２２ｂを形成し、中間部の外周には２条の螺旋状溝による各冷却流路２２ｃ，２２ｄを形成し、各冷却流路２２ａ，２２ｂの間を各冷却流路２２ｃ，２２ｄで連通させると共に、下部側の外周に形成した環状溝２２ｂから下端面に開口する縦溝による冷却流路２２ｅを設けている。

第２の冷却装置は、下型ホルダ１７に水平孔で形成した冷却流路１７ａと、支持受け台１９の外周側に環状溝で形成した冷却流路１９ａと、支持受け台１９の上面側とダイプレート１８の下面側との間に水平溝で形成した冷却流路１９ｂと、支持受け台１９の内周側とスクイズリング本体１０の外周側との間に環状溝で形成した冷却流路１０ａと、スクイズリング本体１０の中間に水平貫通孔で形成した冷却流路１０ｂとをそれぞれ連通させ、冷却流路１７ａには冷却用配管２３を介して流体圧源２４から高圧の冷却用流体を供給するようにしている。

また、図示の実施例では流体圧源２４として圧縮空気を供給するエアコンプレッサを用いているが、流体圧源２４から冷却用配管２３を介して冷却流路１７ａに供給された冷却用流体は、冷却流路１９ｂ及び冷却流路１０ａを介して冷却流路１０ｂに流動すると共に、冷却流路１０ｂの内端側に整合させて連通したスクイズリング２２の冷却流路２２ａに流動し、２条の螺旋条溝による各冷却流路２２ｃ，２２ｄを介して冷却流路２２ｂに流動した後に、冷却流路２２ｅから外形打抜きダイ９内から下金型部７の下方へ排出される。

なお、図示の実施例ではスクイズリング本体１０の内周側上部に入れ子式のスクイズリング２２を装着し、スクイズリング本体１０はスクイズリング２２を支持するホルダとして用い、鉄心板４及び積層鉄心５に対する摩擦係合は専らスクイズリング２２の内周面で行うようにし、積層鉄心５の１個分がスクイズリング２２の下側に押し出されると、例えば図１で示すような排出用コンベアＣその他の排出手段上に落下し、当該排出手段を介して次工程へ移送される。

以上の構成によると、図７で示すように第１の冷却装置を用いた第１の冷却流路Ｃ１側では、流体圧源１６から高圧の冷却用流体（圧縮空気）を上金型部６側の冷却流路に供給すると、外形打抜きパンチ８の内部に形成した冷却流路８ａを通過する際に、当該外形打抜きパンチ８を内側から冷却し、打ち抜き時における帯状薄板材Ｗ及び外形打抜きダイ９との摩擦摺動による発熱を抑制して温度上昇を低減することができる。

従って、熱膨張による外形打抜きパンチ８の寸法変化によって、外形打抜きダイ９との間でかじり付きや摩耗を生じ、金型を損傷させたり劣化させることを解消することができると共に、帯状薄板材Ｗから鉄心用打抜き部Ｗ１を打ち抜く鉄心板４の外径寸法精度の低下によって、バリなどが発生することを防止することが可能であり、特に短いサイクルで高速で外形打抜き加工する場合に適用すると効果的である。

また、打抜き加工時には外形打抜きダイ９の内側を通過する冷却用流体によって、積層固着時には内側に嵌合した外形打抜きパンチ８を介して間接的ながら外形打抜きダイ９を冷却することができるので、外形打抜きパンチ８の冷却と相俟って鉄心板４及び積層鉄心５に対する寸法精度の向上と、積層鉄心製造装置における金型の損傷や摩耗の低減などに寄与することができる。

特に、下金型部７に埋設されている外形打抜きダイ９に対して、上金型部６から突出して装着されている外形打抜きパンチ８は体積が小さく、外形打抜きダイ９と摩擦摺動した際には温度上昇による熱膨張は外形打抜きダイ９と比べて大きくなる恐れがあるので、この外形打抜きパンチ８を冷却して寸法変化を少なくすることによって、上記した冷却による作用効果を達成することができる。

また、外形打抜きパンチ８と外形打抜きダイ９によって鉄心板４が打ち抜かれると、帯状薄板材Ｗの鉄心用打抜き部Ｗ１に形成された抜き後孔を介して下金型部７側へ冷却用流体が流動し、打ち抜きした鉄心板４及び既に積層されている積層鉄心５の打ち抜き孔（スロット４ａ）を通過する際に、当該鉄心板４及び積層鉄心５を内側から冷却し、打ち抜き時及び積層かしめ時に発熱して鉄心板４及び積層鉄心５に熱伝導する温度上昇を低減することができる。

従って、熱膨張によって鉄心板４に反りを生じたり、各部寸法が変化することなどを低減することが可能となるので、鉄心板４の反りによる積層鉄心５の積み厚の不均一化を防止することができると共に、鉄心板４の反りや各部寸法の変化で上下に隣接する各鉄心板４のかしめ結合（レーザ溶着や接着による結合の場合も同様）が不確実になることを防止し、所望の電気的又は磁気的性能を確保することが可能である。

一方、第２の冷却装置を用いた第２の冷却流路Ｃ２側では、流体圧源２４から高圧の冷却用流体（圧縮空気）を下金型部７側の冷却流路に供給すると、入れ子式のスクイズリング２２の外周に形成した各冷却流路２２ａ〜２２ｅを通過する際に、当該スクイズリング２２とスクイズリング本体１０を冷却すると共に、スクイズリング２２の内周面に摩擦係合している鉄心板４及び積層鉄心５を外周側から同時に冷却することができる。

これらの冷却によって、スクイズリング２２と鉄心板４及び積層鉄心５の温度上昇を抑制できるので、熱膨張による寸法変化を低減してスクイズリング２２と鉄心板４及び積層鉄心５の寸法関係を維持し、鉄心板４及び積層鉄心５の外径寸法に対してスクイズリング２２の内形寸法を僅かに小径にして、摩擦係合による側圧で鉄心板４及び積層鉄心５を係止保持する状態を安定化させることができる。

従って、例えば必要な係止保持力以下で摩擦係合した嵌合状態になって、スクイズリング２２から積層鉄心５が脱落したり、各鉄心板の積層固着（特に、かしめ結合による場合）が不能になるなどの課題を解消することができると共に、必要な係止保持力以上に摩擦係合した嵌合状態になって、各鉄心板が撓み変形して均一な積み厚による積層鉄心５が得られなかったり、各鉄心板を正常に積層固着できなくなるなどの課題を解消することができる。

なお、本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、要旨の範囲内において各種の変形を採り得るものであり、例えば図示の実施例では第１の冷却装置と第２の冷却装置の双方を備えた最良の実施形態を説明したが、第１の冷却装置又は第２の冷却装置のいずれか一方を備えた実施形態を採ることも可能であって、第１の冷却装置又は第２の冷却装置を単独で適用した場合にも、上記したそれぞれの効果を得ることができる。

また、図示の実施例では高圧の冷却用流体として圧縮空気を使用するようにしたが、鉄心板４の打抜き加工や積層鉄心５の性能を損なわない冷却用流体ならば、空気以外の気体又は液体或いは空気と液体（油）を混合させたミストなどの混合流体を使用する実施形態を採ることも可能である。

また、第１及び第２の冷却装置に設けた冷却流路Ｃ１，Ｃ２は図示の実施例に限定されるものではなく、冷却流路Ｃ１の場合には冷却用配管１５を介して流体圧源１６から上金型部６内に供給された高圧の冷却用流体によって、最終的に外形打抜きパンチ８の内部を通過して下金型部７側へ高圧噴射できる構造であれば良く、冷却流路Ｃ２の場合には冷却用配管２３を介して流体圧源２４から下金型部７内に供給された高圧の冷却用流体によって、最終的にスクイズリング２２の外周を通過して鉄心板４及び積層鉄心５を外周側から冷却できる構造であれば良い。

従って、例えば図示の実施例のように打ち抜き孔としてスロット孔４ａを選定し、冷却用流体を高圧噴射する冷却流路８ａを整合させて冷却流路Ｃ１を形成する場合でも、鉄心板４に設けた全てのスロット孔４ａに冷却用流体が流動するように、外形打抜きパンチ８内に冷却流路８ａを設ける必要はなく、鉄心形状などによって例えばスロット孔４ａの２〜３個所のみを流動する形態を採ることも可能であり、冷却流路Ｃ１を形成するスクイズリング２２に対する冷却流路についても、同様に各種の変形を採り得る。

また、図示の実施例では回転電機の回転子用の積層鉄心５を製造する場合を説明したが、回転電機（モータ）の固定子（ステータ）用や磁気ヘッド用その他に適用することも可能であり、積層鉄心を使用する製品の種類によって鉄心形状が異なる場合でも所望の打ち抜き孔に整合させて冷却流路８ｃの開口部分を設定し、特に下金型部７側へ高圧噴射した冷却流路Ｃ１の冷却用流体が、鉄心板４の鉄心形状の中で均等に配置されている打ち抜き孔（図示の実施例では、スロット孔４ａを選定した）を通過するようにし、鉄心板４及び積層鉄心５を均一に冷却できるようにすることが望ましい。

また、図示の実施例ではスクイズリング本体１０の内周側上部に装着した入れ子式のスクイズリング２２によって、鉄心板４及び積層鉄心５に対する摩擦係合を行うようにしたが、このスクイズリング２２を中間又は下側まで延長した形態を採ったり、図示の状態におけるスクイズリング本体１０が単なるホルダではなく、その内周面によって鉄心板４及び積層鉄心５を引き続き摩擦係合（但し、冷却流路は設けない）する形態を採ることもできる。

特に、図示の実施例におけるスクイズリング２２の冷却流路は、２条の螺旋状溝２２ｃ，２２ｄで形成するようにし、これによってスクイズリング２２の全体を均一に冷却すると共に、スクイズリング２２に対する流路長を短くして流速を速め、冷却効果を高めるようにしたが、この冷却流路を１条の螺旋状溝で形成する形態を採ったり、上部側の外周に設けた環状溝に連通する態様で、複数の垂直溝をスクイズリング２２の外周面に並設する形態を採るなど、同様に機能する各種の形態を採ることが可能であり、スクイズリング本体１０に対して入れ子式にすると冷却流路の加工が容易である。

また、図示の実施例では上下に隣接して積層する各鉄心板４に対する結合手段としてかしめ結合の場合を例示したが、先に説明した公知技術のように、レーザ光の照射によって各鉄心板４の外周面をレーザ溶着する形態を採ったり、各鉄心板４の表面又は裏面に接着剤を塗布して非加熱状態で加圧して接着する形態を採ることも可能である。

さらに、図示の実施例では本発明を順送り金型の最終工程である外形打抜き及び積層固着工程に適用したが、総抜き型によって外形打抜き及び積層固着を行う場合に適用する実施形態を採ることも可能であるが、総抜き型の場合には外形打抜きとほぼ同時にスロット孔その他の打抜き加工を行うので、鉄心用打抜き部Ｗ１に対して予めスロット孔４ａその他の打抜き加工が行われている場合とは次の点で相違する。

すなわち、順送り金型の最終工程では上金型部６に装着した外形打抜きパンチ８が降下を開始する時から、鉄心用打抜き部Ｗ１に形成されたスロット孔４ａなどの打抜き孔を介して、外形打抜きパンチ８からの冷却用流体を外形打抜きダイ９及びスクイズリングの内側へ高圧噴射できるが、総抜き型の場合には鉄心用打抜き部Ｗ１の外形打抜きを完了するまでの間は、鉄心用打抜き部Ｗ１に対して冷却用流体の高圧噴射が行われ、外形打抜き及びスロット孔４ａなどの打抜き加工が完了した後に、当該スロット孔４ａなどを介して外形打抜きダイ９及びスクイズリング２２の内側へ高圧噴射される。

また、外形打抜きを完了するまでの間はスロット孔４ａその他の打ち抜き孔のない鉄心用打抜き部Ｗ１に対して冷却用流体が高圧噴射されるので、予め打ち抜き孔の加工を行う順送り金型の場合に比べて鉄心用打抜き部Ｗ１に対する冷却効果を向上させることができると共に、帯状薄板材Ｗの鉄心用打抜き部Ｗ１を外形打抜きダイ９側へ密着状態で圧接させながら板面を冷却するので、鉄心用打抜き部Ｗ１に対する鉄心板４の打抜き加工が容易になる。

従って、外形打抜きを完了した後には順送り金型の最終工程の場合と同様に冷却効果を期待することができると共に、外形打抜きダイ９に抜き落とされた鉄心板４に対して外形打抜きパンチ８から高圧噴射した冷却用流体によって、スロット孔４ａその他の打ち抜き孔からスクラップ（抜きカス）を排除する効果が期待できる。

特に、それまで鉄心用打抜き部Ｗ１に高圧噴射していた冷却用流体は、外形打抜き及びスロット孔４ａなどの打抜き加工によって、外形打抜きダイ９側へ高圧噴射する冷却流路Ｃ１が開口し、障害物がなくなった冷却用流体はスロット孔４ａなどの打抜き孔を介して、外形打抜きダイ９の内側へ体積が膨張した状態で一挙に噴出するので、冷却用流体による冷却効果を一段と向上させることが可能である。

また、総抜き型によって外形打抜き及び積層固着を行う場合でも、外形打抜きとほぼ同時にスロット孔その他の打抜き加工を行うのではなく、鉄心用打抜き部Ｗ１に対する外形打抜きとスロット孔４ａその他を打抜き加工するタイミングをずらし、外形打抜きする直前にスロット孔４ａなどの打抜き加工を行うと、順送り金型の場合に近い作用効果を奏することが可能である。

本発明を適用した実施形態による積層鉄心製造装置であって、冷却装置を外形打抜き及び積層かしめ工程に適用した順送り金型の模式的な外観説明図を示す。 図１の順送り金型で鉄心板を打抜き加工して積層鉄心を造るレイアウト図を示す。 図１の順送り金型の最終工程に設けた上金型部の縦断面図を示す。 図１の順送り金型の最終工程に設けた下金型部の縦断面図を示す。 図１の順送り金型の最終工程に設けた上金型部の斜視図を示す。 図１の順送り金型の最終工程に設けた下金型部の斜視図を示す。 図３ａ及び図４ａの上金型部に装着した外形打抜きパンチを含む第１の冷却装置の要部斜視図を示す。 図３ｂ及び図４ｂの下金型部に装着した入れ子式のスクイズリングの側面図を示す。 第１及び第２の冷却装置を装着した上下金型部の縦断面図であって、本発明を適用した実施形態による冷却方法を説明する。

符号の説明

１ 順送り金型
２ 上型
３ 下型
４ 鉄心板
４ａ スロット孔
４ｂ 計量孔
４ｃ かしめ結合部
４ｄ 軸孔
５ 積層鉄心
６ 上金型部（外形打抜き及び積層かしめ工程の）
７ 下金型部（外形打抜き及び積層かしめ工程の）
８ 外形打抜きパンチ
８ａ，８ｂ，８ｃ 冷却流路
９ 外形打抜きダイ
１０ スクイズリング本体
１１ 上型ホルダ
１１ａ 冷却流路
１２ パンチプレート
１２ａ 冷却流路
１３ ストリッパプレート
１４ 流体継手
１５，２３ 冷却用配管
１６，２４ 流体圧源（エアコンプレッサ）
１７ 下型ホルダ
１８ ダイプレート
１９ 支持受け台
２０ 従動側プーリ
２１ 電動モータ
２２ スクイズリング
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ 冷却流路
Ｃ 排出用コンベア（排出手段）
Ｐ パイロット孔
Ｗ 帯状薄板材
Ｗ１ 鉄心用打抜き部

Claims (8)

1. 所望の鉄心形状で打ち抜き孔が形成される帯状薄板材の鉄心用打抜き部に対し、上金型部に装着した外形打抜きパンチと下金型部に装着した外形打抜きダイを用いて型抜き加工を行い、外形打抜きダイ内へ順次抜き落とした各鉄心板を直下に連続して設けたスクイズリング内周との摩擦係合で係止保持すると共に、所定枚数の各鉄心板を結合手段で積層固着して積層鉄心を製造する積層鉄心製造装置において、
   前記型抜き加工前または前記型抜き加工と同時に、前記鉄心板の打抜き孔としてスロット孔または軸孔を打ち抜き、
   前記型抜き加工の際に、前記外形打抜きパンチ内を流動する冷却流路から外形打抜きダイ側へ冷却用流体を高圧噴射し、当該外形打抜きパンチを冷却すると共に、鉄心板及び積層鉄心に形成した前記打ち抜き孔を介して、外形打抜きダイ内とスクイズリング内の鉄心板及び積層鉄心を内側から冷却することを特徴とした積層鉄心製造装置の冷却方法。
2. 所望の鉄心形状で打ち抜き孔が形成される帯状薄板材の鉄心用打抜き部に対し、上金型部に装着した外形打抜きパンチと下金型部に装着した外形打抜きダイを用いて型抜き加工を行い、外形打抜きダイ内へ順次抜き落とした各鉄心板を直下に連続して設けたスクイズリング内周との摩擦係合で係止保持すると共に、所定枚数の各鉄心板を結合手段で積層固着して積層鉄心を製造する積層鉄心製造装置において、
   前記スクイズリング外周に沿って上部側から下部側へ高圧の冷却用流体を流動させ、当該スクイズリングを冷却すると共に、スクイズリングに摩擦係合している鉄心板及び積層鉄心を外側から冷却することを特徴とした積層鉄心製造装置の冷却方法。
3. 請求項１に記載した第１の冷却流路によって、外形打抜きパンチを冷却し且つ各鉄心板及び積層鉄心を内側から冷却すると共に、請求項２に記載した第２の冷却流路によって、スクイズリングを冷却し且つ各鉄心板及び積層鉄心を外側から冷却することを特徴とした積層鉄心製造装置の冷却方法。
4. 所望の鉄心形状で打ち抜き孔が形成される帯状薄板材の鉄心用打抜き部に対し、上金型部に装着した外形打抜きパンチと下金型部に装着した外形打抜きダイを用いて型抜き加工を行い、外形打抜きダイ内へ順次抜き落とした各鉄心板を直下に連続して設けたスクイズリング内周との摩擦係合で係止保持すると共に、所定枚数の各鉄心板を結合手段で積層固着して積層鉄心を製造する積層鉄心製造装置において、
   前記鉄心板の打抜き孔としてスロット孔または軸孔を打ち抜く打抜きパンチおよび打抜きダイを備え、
   前記外形打抜きパンチ内には、鉄心用打抜き部に形成した前記打ち抜き孔と整合する位置に開口し、当該打ち抜き孔を介して外形打抜きダイ側へ冷却用流体を高圧噴射する冷却流路を設け、外形打抜きパンチ内の冷却流路に冷却用流体を供給する冷却流路を上金型部内に設けると共に、上金型部内の冷却流路は冷却用配管を介して流体圧源に接続する第１の冷却装置を設けたことを特徴とした積層鉄心製造装置の冷却装置。
5. 前記外形打抜きパンチには、鉄心形状における打ち抜き孔の中でも、鉄心板に対して均等に配置されている打ち抜き孔と整合する位置に設定し、冷却流路を開口させた請求項４に記載した積層鉄心製造装置の冷却装置。
6. 所望の鉄心形状で打ち抜き孔が形成される帯状薄板材の鉄心用打抜き部に対し、上金型部に装着した外形打抜きパンチと下金型部に装着した外形打抜きダイを用いて型抜き加工を行い、外形打抜きダイ内へ順次抜き落とした各鉄心板を直下に連続して設けたスクイズリング内周との摩擦係合で係止保持すると共に、所定枚数の各鉄心板を結合手段で積層固着して積層鉄心を製造する積層鉄心製造装置において、
   前記スクイズリング外周には、上部側から下部側へ高圧の冷却用流体を流動させ、下部側からスクイズリング本体内へ排出する冷却流路を設け、スクイズリング外周の冷却流路に上部側から冷却用流体を供給する冷却流路を下金型部内に設けると共に、下金型部内の冷却流路は冷却用配管を介して流体圧源に接続する第２の冷却装置を設けたことを特徴とした積層鉄心製造装置の冷却装置。
7. 前記スクイズリングは、スクイズリング本体の上部側内周に対して入れ子式に装着され、当該スクイズリングには上部側と下部側の外周に環状溝を形成すると共に、当該各環状溝の間を２条の螺旋状溝で連通させ、下部側の環状溝をスクイズリング本体内へ開口させた請求項６に記載した積層鉄心製造装置の冷却装置。
8. 上金型部に対して請求項４又は請求項５に記載した第１の冷却流路を備えた第１の冷却装置を設けると共に、下金型部に対して請求項６又は請求項７に記載した第２の冷却流路を備えた第２の冷却装置を設けたことを特徴とした積層鉄心製造装置の冷却装置。

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