JP4933362B2

JP4933362B2 - 積層鉄心の金型装置

Info

Publication number: JP4933362B2
Application number: JP2007169422A
Authority: JP
Inventors: 武本田
Original assignee: 吉川精密株式会社
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2027-06-27
Also published as: JP2009006351A

Description

本発明は、電動機用の固定子や回転子あるいはトランスの鉄心等に用いられる積層鉄心の金型装置に関し、特に金属板材をプレス打ち抜きして鉄心片を相互にかしめながら積層する際の鉄心片の支持構造の改良に関する。

積層鉄心の金型装置は、例えば図５及び図６に示すように、予め凹部１ａと凸部１ｂが形成された板材１から前記凹部１ａと凸部１ｂを含むように図５に示す形状の鉄心片２をプレスにより打ち抜き形成し、この鉄心片２を図７に示すように多数枚積層して、上下に隣接する鉄心片２の前記凹部１ａに凸部１ｂを嵌合した状態で互いにかしめ固着して積層鉄心３を製造するように構成されている。

図８に示すように、前記積層鉄心３の金型装置の下型１１の上部には前記板材１を支持する打ち抜き用ダイ１２が固着されている。該ダイ１２の上方には前記凹部１ａを含む部分を打ち抜くパンチ１３を有する上型１４が装設され、図示しない昇降機構により昇降動作されるようになっている。前記下型１１の中心部には打ち抜かれた鉄心片２を積層状態で下方に案内する案内通路１７が形成され、該案内通路１７には前記鉄心片２に左右両側方から側圧を付与する複数の側圧付与ブロック１８，１９が収容固定されている。両側圧付与ブロック１８，１９の側圧付与面の上端部には下端ほど間隔が狭くなるテーパ状の斜面１８ａ，１９ａが形成されている。そして、前記ダイ１２の上面に支持された板材１を前記上型１４のパンチ１３によって、所定形状に打ち抜き、この打ち抜かれた鉄心片２をダイ１２の打ち抜き孔１２ａから側圧付与ブロック１８，１９の斜面１８ａ，１９ａの間に押し込み、鉄心片２をかしめ固着するようになっている。

上記従来の積層鉄心の金型装置は、下型１１に両側圧付与ブロック１８，１９が固定され、テーパ状の斜面１８ａ，１９ａ間に鉄心片２を強制的に押し込むように構成されているので、両ブロック１８，１９の寸法及び組付け精度のバラツキが数ミクロン生じたり個々の鉄心片２の大きさが微妙に変化したりすると、次のような問題が生じる。即ち、積層鉄心３の各鉄心片２に作用する側圧にバラツキが生じて、大きい側圧が作用する鉄心片２に必要以上の負荷をかけ、鉄心片２に歪や傾斜を生じさせて、鉄心片２の積層状態が不安定になるという問題があった。又、金型を使用し続けると、打ち抜き用ダイ１２が徐々に磨耗して鉄心片２は徐々に大きくなり、鉄心片２への負荷が著しく大きくなり、積層鉄心３の形状に悪影響を与えるという問題があった。さらに、積層鉄心３の負荷が大きくなると、金型への負荷も大きくなり、金型の磨耗の促進や破損につながるという問題があった。

上記従来の問題点を解消するため、特許文献１には、鉄心片の積層体の外周面をリニアクチュエータによって往復動される押圧体によりプレスが下降して帯状の鉄板に対して、鉄心片が打ち抜かれるときだけ、前記押圧体が突出し、これにより鉄心片がかしめ固着されるに必要な摩擦力を発生するようにしたものも提案されている。
特公平３‐１１８５５号公報

ところが、上記従来の金型装置は、前記押圧体を駆動するリニアアクチュエータ及びその駆動回路が必要になるため、部品点数が多くなって、製造及び組付作業が面倒で、コストを低減することができないという問題があった。

本発明は、上記従来の問題点を解消して、部品点数を低減し、製造及び組付作業を容易に行うことができ、コストを低減することができる積層鉄心の金型装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、下型の上部にかしめ用の凹部と凸部を形成した板材を支持する打ち抜き用ダイを設け、該ダイの上方に前記凹部及び凸部を含むように前記板材を打ち抜いて鉄心片を形成するパンチを有する上型を装設し、前記下型に対し、前記ダイの打ち抜き孔の下端開口と連通する案内通路を形成し、該案内通路の内周面に対し上下方向に形成された対向する複数の収容溝に対し、前記鉄心片に側圧を付与する側圧付与ブロックをそれぞれ収容し、前記パンチの加圧力により前記側圧付与ブロック間において先行して打ち抜かれている鉄心片に形成された凹部又は凸部に後続の鉄心片に形成された凸部又は凹部を嵌合させて各鉄心片を一体的にかしめ着して前記各鉄心片を積層する積層鉄心の金型装置において、複数の前記側圧付与ブロックのうち少なくとも一つの側圧付与ブロックの背面と前記下型との間には該ブロックを背圧付与方向に常時押圧する押圧機構が介在され、前記収容溝には側圧付与ブロックの前進位置を規制する位置規制部が設けられ、該側圧付与ブロックの背面は、弾性体により押圧されていることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、対向する複数の前記側圧付与ブロックの側圧付与面の上部には、下側ほど幅狭となる一対の案内面が形成されていることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記側圧付与ブロックは上下方向に指向するように縦長に形成され、前記押圧機構は前記側圧付与ブロックに沿って上下方向に複数箇所に配設されていることを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、対向する前記側圧付与ブロックは水平方向に所定の間隔をおいて複数箇所に配設されていることを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記押圧機構には、押圧力調節手段が設けられていることを要旨とする。

（作用）
この発明は、対向する側圧付与ブロックの間にパンチにより打ち抜き成形された鉄心片が押し込まれると、押圧機構により押圧されている側圧付与ブロックが押圧力に抗して後退される。このため、両側圧付与ブロックの寸法及び組付け精度のバラツキがあったり個々の鉄心片の大きさが微妙に変化したりしても、鉄心片に対する側圧が適正に保持され、鉄心片の歪や傷が防止され、積層鉄心の積層状態が適正となる。

本発明によれば、側圧付与ブロックを押圧機構により側圧付与方向に常時押圧する構成のため、部品点数を低減し、製造及び組付作業を容易に行うことができ、コストを低減することができる。

以下、本発明を具体化した積層鉄心の金型装置の一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。この実施形態の金型装置は、背景の技術の項で図５〜図７により説明した板材１から鉄心片２を打ち抜いて積層鉄心３を製造するように構成されている。

図１に示すように、金型装置の下型１１の上部には前記板材１を支持する打ち抜き用ダイ１２が固着されている。該ダイ１２の上方には前記凹部１ａ（凸部１ｂ）を含む部分を打ち抜くパンチ１３を有する上型１４が装設され、図示しない昇降機構により昇降動作されるようになっている。なお、前記打ち抜き用ダイ１２の打ち抜き孔１２ａ及びパンチ１３の平面形状は図５に示す鉄心片２の外形状と同形状になっている。

前記下型１１の中心部には図２に示すように平面視長四角形状をなす収容穴１１ａが形成され、該収容穴１１ａには、第１下型ブロック１５及び第２下型ブロック１６が収容固定されている。第１下型ブロック１５及び第２下型ブロック１６の上下方向に指向する型合わせ面には、前記鉄心片２を積層した積層鉄心３を下方に案内移動させる案内通路１７が形成されている。この案内通路１７の平面形状も前記打ち抜き用ダイ１２の打ち抜き孔１２ａの形状と同じ形状に形成されている。

図２に示すように、前記案内通路１７の内周面には、水平方向に複数（この実施形態では六）箇所に、かつ縦方向に指向するように収容溝１５ａ及び案内溝１６ａ（図３参照）がそれぞれ対向するように形成されている。前記各収容溝１５ａ及び各案内溝１６ａには互いに対向するように側圧付与ブロック１８，１９が上下方向に指向するように収容されている。図１に示すように、前記両側圧付与ブロック１８，１９の対向面、つまり側圧付与面の上部には、上端から下方に行くほど間隔が漸次小さくなる案内面としての斜面１８ａ，１９ａが形成されている。前記収容溝１５ａ内の側圧付与ブロック１８は、ボルト２０により第１下型ブロック１５に固定されている。前記収容溝１５ａの底面と側圧付与ブロック１８の背面との間には、スペーサ２１が介在され、このスペーサ２１を交換することにより側圧付与ブロック１８の側圧付与面の案内通路１７内における位置を任意に調整できるようにしている。

前記案内溝１６ａは図２及び図３に示すようにアリ溝状に形成され、側圧付与ブロック１９は台形柱状（アリ状）に形成され、側圧付与ブロック１９は図２に示すように前記案内通路１７から離隔する水平方向に移動可能に収容されている。この実施形態では前記案内溝１６ａの水平方向に対向するテーパ面が側圧付与ブロック１９の前進位置を規制する位置規制部となっている。前記第２下型ブロック１６には前記各案内溝１６ａの底面に開口するように、かつ上下方向に指向する縦長扁平状の案内通路１６ｂが水平方向に貫通形成され、各案内通路１６ｂにはスペーサ２２が水平方向に直線移動可能に収容されている。前記スペーサ２２と側圧付与ブロック１９は図示しないがボルトにより連結されている。

前記下型１１には、前記各側圧付与ブロック１９及びスペーサ２２をそれぞれ積層鉄心３に向かって押圧するための押圧機構３１が設けられている。前記下型１１に形成された収容穴１１ｂには、バネ収容ブロック３２が収容固定されている。このバネ収容ブロック３２には、各スペーサ２２に対応してそれぞれ四つのばね収容孔３３が水平方向に貫通形成されている。前記各ばね収容孔３３のスペーサ２２側の内周には内側フランジ３３ａが一体に形成され、反対側の端部にはネジ孔３３ｂが形成されている。前記ばね収容孔３３には前記内側フランジ３３ａに係止されるフランジ３４ａを有する押圧ピン３４がばね収容孔３３の軸方向の移動可能に収容されている。前記ばね収容孔３３にはコイル状のバネ３５が収容されている。前記ネジ孔３３ｂに螺合した押圧力調節手段としてのボルト３６により前記バネ３５の一端を前記押圧ピン３４側に押圧している。前記ボルト３６には六角レンチを係合する係合穴（図示略）が形成され、下型１１に形成した挿入孔１１ｃから六角レンチを挿入してボルト３６を回動できるようにしている。そして、各バネ３５により常には押圧ピン３４の基端面を押圧し、スペーサ２２を介して側圧付与ブロック１９が案内通路１７に向かって押圧されるようにしている。前記案内通路１７に鉄心片２がない状態では、側圧付与ブロック１９の背面と案内溝１６ａの底面との間に所定の隙間が形成され、案内通路１７に鉄心片２が押し込まれると、前記側圧付与ブロック１９及びスペーサ２２がバネ３５の押圧力に抗して水平方向後方に移動可能に構成されている。

次に、前記のように構成した積層鉄心の金型装置の動作について説明する。
図１に示すように、前記打ち抜き用ダイ１２の上面に板材１が載置された状態で、上型１４が下降されてパンチ１３により板材１から凹部１ａ及び凸部１ｂ（図６参照）を含むように鉄心片２が打ち抜かれる。打ち抜かれた鉄心片２は打ち抜き孔１２ａに収容される。この鉄心片２の打ち抜き動作が繰り返されると、各鉄心片２が積層状態で打ち抜き孔１２ａ内を下方に移動される。そして、鉄心片２が打ち抜き孔１２ａの下端から第１及び第２下型ブロック１５，１６に形成された案内通路１７に移動される。この案内通路１７に移動された鉄心片２は側圧付与ブロック１８，１９の両斜面１８ａ，１９ａにより二箇所で挟着された状態で、順次下方に押し込まれる。鉄心片２が下方に押し込まれる度に鉄心片２によって両斜面１８ａ，１９ａが離隔する方向に押圧されるので、側圧付与ブロック１９がバネ３５の押圧力に抗して水平方向後方に移動される。

案内通路１７において、側圧付与ブロック１８，１９により側圧が付与された鉄心片２は前記パンチ１３の加圧力により前記側圧付与ブロック１８，１９間において先行して打ち抜かれている鉄心片２に形成された凹部１ａに後続の鉄心片２に形成された凸部１ｂが嵌合されて各鉄心片２が一体的にかしめ着され、積層鉄心３が製造される。（図７参照）
なお、鉄心片２が所定枚数積層された積層鉄心３は、図示しない押し出し機構により案内通路１７の下方から外部に取り出される。

上記実施形態の積層鉄心の金型装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、第１及び第２下型ブロック１５，１６に設けた側圧付与ブロック１８，１９のうち、側圧付与ブロック１９をバネ３５を有する押圧機構３１により押圧して、案内通路１７に収容された鉄心片２に側圧を付与するようにした。このため、バネ３５によって、鉄心片２に一定の側圧を作用させることができ、側圧付与ブロック１８，１９に寸法及び組付け精度のバラツキがあったり、鉄心片２の大きさが微妙に変化したりしても、鉄心片２に対する悪影響を防止することができる。即ち、鉄心片２の歪、傾斜あるいは傷を無くして適正な積層鉄心３を製造することができる。

（２）上記実施形態では、バネ３５の力が一定のため下型１１に与える負荷も一定となり、下型１１の寿命が延び、かつ鉄心片２の負荷の調整を行なわなくても済むため、生産能力が向上し、メンテナンス時間を削減し、大幅なコストダウンを図ることができる。

（３）上記実施形態では、アクチュエータ等の電動部品を使用していないので、コストを低減することができる。
（４）上記実施形態では、側圧付与ブロック１８，１９間の間隔を変位させるのにバネ３５を使用するので、隣接する鉄心片２同士の側圧が均一となり、側圧のバランスが良くなる。このバランスが悪い場合には、隣接した鉄心片２の下がり量が異なり鉄心片２の積層状態が不良となる。

（５）上記実施形態では、スペーサ２２が案内通路１６ｂ内において水平方向に同一直線上を往復動するように支持したので、スペーサ２２の傾きを防止し、スペーサ２２に連結された側圧付与ブロック１９の傾きを防止することができる。このため、側圧付与ブロック１９により積層鉄心３に対し側圧を安定して付与することができる。

（６）上記実施形態では、図２に示すように側圧付与ブロック１９を水平方向に複数箇所に配設し、各側圧付与ブロック１９を押圧機構３１によりそれぞれ独立して押圧し、ボルト３６の螺合量を調節することにより、各押圧機構３１のバネ３５の押圧力を調節することができるようにした。このため、複数の側圧付与ブロック１９による鉄心片２の押圧力をそれぞれ均一に調整することができ、鉄心片２の水平方向の各部位の下がり量を同じにして、鉄心片２を水平状態に保持して積層鉄心３の積層状態を適正にすることができる。

（７）上記実施形態では、一つのスペーサ２２に対し押圧機構３１を上下方向に複数箇所に設け、一つのスペーサ２２をどの部位も均等に押圧するようにしたので、側圧付与ブロック１９による積層鉄心３への側圧の付与を均等に行うことができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図４（ａ）に示すように、前記第２下型ブロック１６の案内溝１６ａ及び側圧付与ブロック１９の横断面形状をそれぞれ凸状に形成し、側圧付与ブロック１９の前進位置を規制可能に構成してもよい。

・図４（ｂ）に示すように、側圧付与ブロック１９、スペーサ２２及び押圧ピン３４を一体に形成してもよい。この場合には、部品点数を低減して、製造及び組付け作業を容易に行い、コストを低減することができる。

・側圧付与ブロック１８も側圧付与ブロック１９と同様に押圧機構３１により押圧するようにしてもよい。
・側圧付与ブロック１８，１９の斜面１８ａ，１９ａのうち例えば側圧付与ブロック１８の斜面１８ａを省略してもよい。又、斜面１８ａ，１９ａを共に円弧状にしてもよい。

・一つの前記スペーサ２２に対し一つの押圧機構３１を設けてもよい。
・側圧付与ブロック１８，１９を一対のみ設けた積層鉄心の金型装置に具体化してもよい。

・打ち抜き用ダイ１２に対し板材１を凹部１ａが上になるように支持して鉄心片２を打ち抜くようにしてもよい。
・コイル状のバネ３５に代えて、例えば皿バネを用いたりゴムあるいは樹脂の弾性体を用いたりしてもよい。

この発明の積層鉄心の金型装置を具体化した一実施形態を示す縦断面図。図１の１−１線断面図。側圧付与ブロック、スペーサ、側圧付与ブロック及び押圧機構の分離斜視図。（ａ）及び（ｂ）は、この発明の別の実施形態を示す部分平断面図。板材及び鉄心片の平面図。板材の凹部及び凸部の拡大断面図。積層鉄心の部分断面図。従来の積層鉄心の金型装置を示す縦断面図。

符号の説明

１…板材、１ａ…凹部、１ｂ…凸部、２…鉄心片、３…積層鉄心、１１…下型、１２…打ち抜き用ダイ，ダイ、１２ａ…打ち抜き孔、１３…パンチ、１４…上型、１５ａ…収容溝、１６ｂ，１７…案内通路、１８，１９…側圧付与ブロック、１８ａ，１９ａ…案内面としての斜面、２２…スペーサ、３１…押圧機構、３５…バネ。

Claims

下型の上部にかしめ用の凹部と凸部を形成した板材を支持する打ち抜き用ダイを設け、該ダイの上方に前記凹部及び凸部を含むように前記板材を打ち抜いて鉄心片を形成するパンチを有する上型を装設し、前記下型に対し、前記ダイの打ち抜き孔の下端開口と連通する案内通路を形成し、該案内通路の内周面に対し上下方向に形成された対向する複数の収容溝に対し、前記鉄心片に側圧を付与する側圧付与ブロックをそれぞれ収容し、前記パンチの加圧力により前記側圧付与ブロック間において先行して打ち抜かれている鉄心片に形成された凹部又は凸部に後続の鉄心片に形成された凸部又は凹部を嵌合させて各鉄心片を一体的にかしめ着して前記各鉄心片を積層する積層鉄心の金型装置において、
複数の前記側圧付与ブロックのうち少なくとも一つの側圧付与ブロックの背面と前記下型との間には該ブロックを背圧付与方向に常時押圧する押圧機構が介在され、
前記収容溝には側圧付与ブロックの前進位置を規制する位置規制部が設けられ、該側圧付与ブロックの背面は、弾性体により押圧されていることを特徴とする積層鉄心の金型装置。
請求項１において、対向する複数の前記側圧付与ブロックの側圧付与面の上部には、下側ほど幅狭となる一対の案内面が形成されていることを特徴とする積層鉄心の金型装置。
請求項１又は２において、前記側圧付与ブロックは上下方向に指向するように縦長に形成され、前記押圧機構は前記側圧付与ブロックに沿って上下方向に複数箇所に配設されていることを特徴とする積層鉄心の金型装置。
請求項１〜３のいずれか一項において、対向する前記側圧付与ブロックは水平方向に所定の間隔をおいて複数箇所に配設されていることを特徴とする積層鉄心の金型装置。
請求項１〜４のいずれか一項において、前記押圧機構には、押圧力調節手段が設けられていることを特徴とする積層鉄心の金型装置。