JP5573080B2

JP5573080B2 - 積層鉄心の製造方法及び製造装置

Info

Publication number: JP5573080B2
Application number: JP2009227509A
Authority: JP
Inventors: 和之平田
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2029-09-30
Also published as: JP2011073047A

Description

この発明は、鋼板よりなるワークから所定形状の鉄心片を打ち抜き、その打ち抜かれた鉄心片を順に積層するようにした積層鉄心の製造方法及び製造装置に関するものである。

従来、この種の積層鉄心の製造装置は、以下のように構成されている。すなわち、図６に示すように、ダイ４１の上方にパンチ４２がダイ４１と同一軸線上おいて移動可能に対向配置されている。ダイ４１の下部には側圧リング４３が同一軸線上において配置されている。そして、パンチ４２が下降されることにより、ワークＷから鉄心片Ｗａが打ち抜かれ、その鉄心片Ｗａは側圧リング４３内において側圧が付与された下において積層されて、積層鉄心が製造される。

また、特許文献１に記載の従来構成においては、図７に示すように、ダイ４１及び側圧リング４３内に、打ち抜き後の鉄心片Ｗａを積層状態に支持するための支持台４４が設けられ、その支持台４４はネジ機構（図示しない）により上下動される送りネジ４５を介して昇降可能に配置されている。そして、図８に示すように、パンチ４２が下降して（Ｓ１）、ダイ４１とパンチ４２とにより、ワークＷから鉄心片Ｗａが打ち抜かれる際に（Ｓ２）、支持台４４は昇降動作することなく一定位置に静止される。打ち抜き終了後には、打ち抜かれた鉄心片Ｗａの厚さ分だけ、支持台４４が送りネジ４５とともに下降される（Ｓ３）。このようにすることにより、特許文献１の構成においては、かしめ不良が回避されるとしている。

さらに、特許文献２に記載の従来構成においては、図９に示すように、側圧リング４３の下方に、打ち抜き後の鉄心片Ｗａを積層状態に支持するための支持プレート４７が設けられ、この支持プレート４７は、ガススプリング４８を介して載置台４９の上面に設けられている。この載置台４９はネジ機構（図示しない）により上下動される送りネジ４５の上端に設けられている。そして、図１０に示すように、パンチ４２が下降して（Ｓ１１）、ダイ４１とパンチ４２とにより、ワークＷから鉄心片Ｗａが打ち抜かれる（Ｓ１２）。打ち抜かれた鉄心片Ｗａはダイ４１及び側圧リング４３内を押し下げられて前記支持プレート４７上に積層される。そして、このとき、支持プレート４７は前記ガススプリング４８の弾性に抗して打ち抜かれた鉄心片Ｗａの厚さ分だけ下降される。従ってガススプリング４８は鉄心片Ｗａの厚さ分だけ収縮される。同時に、センサ（図示しない）により支持プレート４７の下降量が検出されて、打ち抜かれた鉄心片Ｗａの板厚が算出される（Ｓ１３）。その後、載置台４９が検出された鉄心片Ｗａの板厚分だけ下降され（Ｓ１４）、ガススプリング４８が打ち抜き前の状態に復元する。このため、特許文献２においては、打ち抜き前の状態において側圧リング４３内の鉄心片Ｗａに対してその下方からガススプリング４８により常に同一の背圧が付与されて、充分なかしめ強度が得られるとしている。

特開２００５−３３４８９３号公報特開２００６−２６７３５号公報

この種の装置においては、図６に示すように、ワークＷから打ち抜かれて押し下げられた鉄心片Ｗａは、側圧リング４３内の側圧による側圧リング４３との摩擦抵抗により湾曲状態になる傾向がある。

この場合、特許文献１の従来技術においては、鉄心片Ｗａの打ち抜き時に鉄心片Ｗａを支持する支持台４４が一定位置に静止されるが、鉄心片Ｗａの積層位置はダイ４１の開口から下方に位置する側圧リング４３の内部の位置にある。従って、ダイ４１の開口で打ち抜かれた鉄心片Ｗａはダイ４１や側圧リング４３の内面に圧接されながらパンチによって押し下げられる。このため、鉄心片Ｗａが図６のように湾曲状態になることを回避できない。

また、特許文献２の従来技術においては、所定枚数の鉄心片Ｗａが打ち抜かれた後に、鉄心片Ｗａを積層状態で支持する載置台４９が鉄心片Ｗａの１枚の厚さ分だけ下降され、打ち抜きが実行されるごとに、その下降が繰り返される。従って、鉄心片Ｗａに対してガススプリング４８により常に同一の背圧が付与されたとしても、ダイ４１及び側圧リング４３の内部を通って押し下げられた鉄心片Ｗａは側圧リング４３内の同一位置で積み上げられるのみである。このため、鉄心片Ｗａは前記図６のように湾曲状態になるおそれが多分にある。

しかも、特許文献１及び特許文献２において、ワークＷから鉄心片Ｗａが打ち抜かれる前の状態では、積層状態の鉄心片Ｗａの上面がダイ４１の上面の下方に位置しているため、ワークＷと積層状態の鉄心片Ｗａの上面との間に隙間が形成される。このため、パンチ４２による打ち抜きに際して、ワークＷがダイ４１の開口内に落ち込むように変形された後に打ち抜きが実行される。このため、鉄心片Ｗａの外周に変形が生じて、その変形部が残留されるおそれがある。

以上のことから、特許文献１及び特許文献２に記載の技術によって製造された積層鉄心は、各鉄心片Ｗａ間の密着状態が充分ではないばかりでなく、密着状態が不均一になり、鉄心片Ｗａ間に隙間さえ生じる。このような積層鉄心は、均一かつ高い磁束密度を得ることができず、積層鉄心としての機能を充分に満足できないばかりでなく、鉄心片Ｗａ間が分離してそれらの積層状態が崩壊し、積層鉄心をコイル巻き回等の次工程に送ることができなくなる。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、ワークからの鉄心片の打ち抜き時に、積層状態の鉄心片がダイ内における側圧により湾曲することを抑制することができて、高精度を有する積層鉄心のための製造方法及び製造装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、積層鉄心の製造方法に係る発明では、ダイとパンチとにより、ワークから鉄心片を打ち抜いて、その鉄心片をダイ内における側圧下で積層する積層鉄心の製造方法において、前記鉄心片の打ち抜きに先立ってダイ内の鉄心片を押し上げて、上端の鉄心片の上面をダイの上面と同一平面上に位置させ、パンチの打ち抜き動作により、打ち抜かれた鉄心片及び積層された鉄心片が弾性部材のバネ力に抗して前記打ち抜かれた鉄心片の板厚を超えた下降量で押し下げられ、パンチの打ち抜き動作毎に、パンチの復帰にともなって前記弾性部材が鉄心片の板厚分後退するとともに、前記打ち抜かれた鉄心片の上面が前記ダイの上面と同一平面上となるよう前記弾性部材のバネ力により押し上げられることを特徴としている。

従って、この発明においては、ダイとパンチとにより、ワークから鉄心片が打ち抜かれるごとに、その鉄心片の打ち抜きに先立って、ダイ内の積層状態の鉄心片が押し上げられて、上端の鉄心片の上面がダイの上面と同一平面上に配置される。このため、ワークに対する下方からの負荷が常に等しくなるとともに、打ち抜き位置のワークの下面と積層された鉄心片との間に隙間が形成されることを回避できる。従って、鉄心片が湾曲状態になるのを抑制することができて、製品精度を高めることができる。

積層鉄心の製造装置に係る発明においては、ダイとパンチとにより、ワークから鉄心片を打ち抜いて、その鉄心片をダイ内における側圧下で積層するようにした積層鉄心の製造装置において、前記ダイ内の鉄心片に対して押し上げ力を付与する付与手段と、前記鉄心片の打ち抜きに先立って、ダイ内の上端の鉄心片の上面がワークの下面またはダイの上面と同一平面に位置するように、前記付与手段の動作を制御する制御手段とを備え、前記パンチにより打ち抜かれた鉄心片は前記ダイ内でその板厚を超えた下降量で押し下げられ、前記制御手段は、打ち抜かれた鉄心片の下降量を検出する検出手段と、検出された下降量から鉄心片の板厚を算出する算出手段とを備え、前記制御手段は、前記パンチによる打ち抜き動作毎に、前記算出手段の算出結果に従って積層された鉄心片の位置を下げて、前記打ち抜かれた鉄心片の上面がワークの下面またはダイの上面と同一平面上に位置するように前記付与手段の動作を制御することを特徴としている。

このようにすれば、前記発明と同様な作用を得ることができる。

以上のように、この発明によれば、ワークからの鉄心片の打ち抜きに際して、鉄心片がダイ内において湾曲することを抑制することができて、製品精度を高めることができるという効果を発揮する。

一実施形態の積層鉄心の製造装置を示す要部断面図。図１の積層鉄心の製造装置の動作状態を示す要部断面図。図２に続いて積層鉄心の製造装置の動作状態を示す要部断面図。図２の鉄心片の打ち抜き時の状態を拡大して示す部分断面図。実施形態の製造工程を示すフローチャート。従来の製造方法における鉄心片の打ち抜き時の状態を示す部分断面図。特許文献１の従来構成を示す模式図。特許文献１の従来構成による製造工程を示す模式図。特許文献２の従来構成を示す模式図。特許文献２の従来構成による製造工程を示す模式図。

以下に、この発明を具体化した積層鉄心の製造装置の一実施形態を、図１〜図５の図面に従って説明する。
図１に示すように、帯状のワークＷを支持するワーク支持台１１には、平面円形状の透孔１２が上下方向へ延びるように形成されている。その透孔１２内には、円環状のダイ１３及び円筒状の側圧リング１４が同一軸線上において上下に隣接して嵌着されている。そして、このダイ１３及び側圧リング１４の嵌着状態で、ダイ１３の上面がワーク支持台１１の上面と同一平面上に位置されている。ダイ１３の上方には、パンチ１５がダイ１３と同一軸線上において昇降可能に対向されている。

そして、ワーク支持台１１上にワークＷが支持された状態で、パンチ１５がダイ１３に向かって下降されることにより、図２に示すように、パンチ１５とダイ１３との間で、ワークＷから所定形状の鉄心片Ｗａが打ち抜かれる。また、打ち抜かれた鉄心片Ｗａは、ダイ１３内及びそのダイ１３を介して側圧リング１４内に押し下げられて積層される。このとき、鉄心片Ｗａの外周面には、ダイ１３及び側圧リング１４の内周面から側圧が付与される。従って、ダイ１３は側圧リングとしての機能を有する。そして、図３に２点鎖線で示すように、あらかじめ定められた枚数の鉄心片Ｗａが積層されることによって、積層鉄心Ｃが構成される。

図１に示すように、前記ワーク支持台１１の下方において、フレーム１６には雌ネジ体１７が固定位置においてブラケット１８を介して垂直軸線の周りにおいて回転可能に支持されている。雌ネジ体１７には、送りネジ１９が螺合されている。従って、送りネジ１９は垂直軸線上に位置し、雌ネジ体１７の正逆回転によって昇降される。なお、送りネジ１９と前記フレーム１６との間には、送りネジ１９の回転を阻止するための阻止構成（図示しない）が設けられている。送りネジ１９の上端部には、ダイ１３及び側圧リング１４内の鉄心片Ｗａに対して押し上げ力を付与するための付与手段としての付与機構２０が設けられている。フレーム１６には、付与機構２０の動作を制御するための制御手段を構成する正逆回転可能なモータ２１が支持されている。

そして、モータ２１が正逆いずれかに回転されることにより、そのモータ軸２１ａ上の駆動プーリ２２、ベルト２３及び雌ネジ体１７の外周の被動プーリ２４を介して雌ネジ体１７が回転される。この回転により、送りネジ１９が上下方向のいずれかに移動されて、付与機構２０が上昇または下降される。

前記付与機構２０においては、送りネジ１９の上端部に支持枠２５が取り付けられている。支持枠２５上には、最下部の鉄心片Ｗａの下面を受けて積層状態の鉄心片Ｗａ全体を支持するための支持部材２６が弾性部材としてのガススプリング２７を介して支持されている。そして、図２に示すように、パンチ１５がダイ１３に向かって下降されて、ワークＷから鉄心片Ｗａが打ち抜かれたときには、鉄心片Ｗａに対して上方からの押圧力が作用する。このとき、鉄心片Ｗａを支持する支持部材２６が、打ち抜かれた鉄心片Ｗａ及び積層状態の鉄心片Ｗａとともにガススプリング２７の付勢力及び前記側圧に抗して下方位置に押し下げられる。

また、図１に示すように、パンチ１５がダイ１３から上方に離間して、鉄心片Ｗａに対して上方からの押圧力が解放された状態においては、積層状態の鉄心片Ｗａを支持する支持部材２６が、ガススプリング２７の上方への付勢力により上方位置に押し上げられる。

前記ガススプリング２７の内部において、そのケーシング２７ａとロッド２７ｂとの間には、ガススプリング２７の収縮量（ロッド２７ｂの下降量），すなわちワークＷから打ち抜かれた鉄心片Ｗａ及び積層状態の鉄心片Ｗａの下降量を検出するための検出手段としてのセンサ２８が組み込まれている。このセンサ２８は、前記作動手段としてのモータ２１とともに制御手段を構成している。そして、このセンサ２８により検出された鉄心片Ｗａの下降量が、同じく制御手段を構成する算出手段としての算出部２９に対して出力される。この算出部２９においては、検出された鉄心片Ｗａの下降量から鉄心片Ｗａの板厚分を減算する。そして、算出部２９の算出結果が前記モータ２１に出力されて、後述のようにモータ２１の作動が制御される。

前記ワーク支持台１１には、側圧リング１４の下方において透孔１２に連通する払い出し口３０が形成されている。ワーク支持台１１にはプッシャ３１が透孔１２の軸線と直交する方向へ移動可能に配置されている。そして、図３に鎖線で示すように、所定枚数の鉄心片Ｗａが積層されて、所定厚さの積層鉄心Ｃが構成された後、プッシャ３１が突出動作されることにより、積層鉄心Ｃが支持部材２６上から払い出し口３０内に払い出される。払い出された積層鉄心Ｃはコイル巻き回等の次工程に送られる。

次に、前記のように構成された積層鉄心の製造装置において、積層鉄心Ｃを製造する方法について説明する。
図１は、ワーク支持台１１上にワークＷが搬入支持された状態で、鉄心片Ｗａの打ち抜き前の状態を示している。なお、この打ち抜き前の状態においては、図面には表さないが、ワークＷはダイ１３の上面からわずかに浮上している。この状態においては、支持部材２６上に支持された積層状態の鉄心片Ｗａのうちの最上部の鉄心片Ｗａの上面がダイ１３の上面と同一平面上に位置している。そして、この状態においては、ガススプリング２７のバネ力と、それに抗する支持部材２６及び鉄心片Ｗａによる負荷とが等しくなって、前記の同一平面上の状態が維持される。この状態において、パンチ１５がダイ１３に向かって下降されると（図５のＳ１）、図２に示すように、パンチ１５とダイ１３とにより、ワークＷから鉄心片Ｗａが打ち抜かれる（Ｓ２）。そして、この場合、パンチ１５はダイ１３の上面から鉄心片Ｗａの厚さ分を越えた下降量で下降する。このため、打ち抜かれた鉄心片Ｗａは、支持部材２６とともにガススプリング２７の付勢力に抗してダイ１３内及び側圧リング１４内に押し下げられて、そのダイ１３及び側圧リング１４からの側圧の付与下において順に積層される。

このとき、ガススプリング２７内のセンサ２８により、そのガススプリング２７のロッド２７ｂの下降量が検出されて、その検出結果が算出部２９に出力される。算出部２９においては、検出された下降量から鉄心片Ｗａの板厚が算出される。すなわち、パンチ１５の下降ストロークは一定あり、言い換えれば、ダイ１３の開口からのパンチ１５の下降量は一定である。従って、ロッド２７ｂの下降量は、パンチ１５の前記開口からの下降量に鉄心片Ｗａの板厚を加算した値となる。このため、ロッド２７ｂの検出下降量からパンチ１５の開口からの下降量を減算すれば、鉄心片Ｗａの板厚が算出される。そして、この算出結果に基づいてモータ２１が作動され、雌ネジ体１７及び送りネジ１９を介して付与機構２０が１枚の鉄心片Ｗａの板厚分だけ下降されるとともに、パンチ１５が上昇復帰する（Ｓ３）。このようにすれば、ガススプリング２７のバネ力により、支持部材２６が上昇して、積層状態の鉄心片Ｗａ全体が側圧付与下において上昇されるとともに、上端の鉄心片Ｗａ１の上面がダイ１３の上面と同一平面上に配置される。従って、鉄心片Ｗａの打ち抜きによってその鉄心片Ｗａが変形したとしても、側圧付与下においてガススプリング２７のバネ力によって鉄心片Ｗａが押し上げられることにより、変形が解消される。

このため、図３に示すように、鉄心片Ｗａの打ち抜き後は、打ち抜き前の状態に比較して、支持部材２６上の積層状態の鉄心片Ｗａが１枚分増加されるが、最上部の鉄心片Ｗａ１は依然としてダイ１３の上面と同一平面に位置する。従って、打ち抜きに際してワークＷが最上部の鉄心片Ｗａ１に接触するため、鉄心片Ｗａ１とワークＷの下面との間に隙間が形成されることはなく、常に同一条件で打ち抜きが行われる。

この場合、上端の鉄心片Ｗａ１の上面は、ダイ１３の上面に対して、同一平面上の位置に正確に配置されることは必ずしも必要ではない。すなわち、鉄心片Ｗａ１の上面は、ダイ１３の上面と同一平面上の位置から、ダイ１３の上面から上方にワークＷの板厚分だけ隔てた位置までの範囲内であれば問題がない。つまり、この実施形態において、上端の鉄心片Ｗａ１の上面がダイ１３の上面と同一平面上に配置されることとは、前記の範囲内に配置されることを含む。

前記のように、ワークＷからの鉄心片Ｗａの打ち抜き及び積層が繰り返し行われて、図３に示すように、所定枚数の鉄心片Ｗａが積層されることにより、積層鉄心Ｃが製造される。

そして、この実施形態においては、以下の効果を有する。
（１）鉄心片Ｗａの打ち抜き後に、ダイ１３及び側圧リング１４内の積層状態の鉄心片Ｗａが押し上げられて、上端の鉄心片Ｗａ１の上面がダイ１３の上面と同一平面上に配置される。このため、鉄心片Ｗａの打ち抜き時には、打ち抜き位置のワークＷと最上部の鉄心片Ｗａ１との間に隙間が形成されることはない。よって、打ち抜き直前にワークＷの打ち抜き位置が変形することはなく、しかも打ち抜き時には、ワークＷに対して常に等しい負荷が与えられるため、高精度な鉄心片Ｗａを連続して打ち抜くことができる。

（２）鉄心片Ｗａの打ち抜き時に、ワークＷ及び鉄心片Ｗａに対してガススプリング２７による上向きのバネ力が作用するため、鉄心片Ｗａに対して撓み等の変形を抑制できる。

（３）鉄心片Ｗａの打ち抜き後に、ダイ１３及び側圧リング１４内の積層状態の鉄心片Ｗａがガススプリング２７のバネ力により押し上げられる。このため、打ち抜きの際の押し下げによって鉄心片Ｗａが仮に湾曲したとしても、その湾曲が押し上げによって矯正される。従って、鉄心片Ｗａの湾曲を防止できて、鉄心片Ｗａが相互に密着した高精度な積層鉄心を得ることができる。

（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・前記実施形態においては、打ち抜かれた鉄心片Ｗａの板厚を算出するようにしたが、鉄心片Ｗａの板厚を記憶部にあらかじめ記憶させておき、その記憶された板厚データに従って支持部材２６及び積層された鉄心片Ｗａの押し上げ量を決定すること。このように構成すれば、鉄心片Ｗａの板厚の算出が不要になるため、センサ２８も不要になる。

・ガススプリング２７に代えて、コイルスプリング等の他の弾性部材を用いること。
・ダイ１３を側圧リング１４の下端位置まで下方に延長して、側圧リング１４を設けないようにすること。

・前記実施形態において、付与機構２０のガススプリング２７を省略し、ワークＷからの鉄心片Ｗａの打ち抜き時に、モータ２１の作動により積層された鉄心片Ｗａ全体が鉄心片Ｗａの板厚を越えた量だけ下方に移動されて、パンチ１５の下降移動が許容されるようにすること。従って、この場合は、パンチ１５の上昇にともなって、最上部の鉄心片Ｗａの上面がダイ１３の上面と同一平面になるように移動させる。このように構成すれば、ガススプリング２７やセンサ２８が不要になる。

１１…ワーク支持台、１３…ダイ、１４…側圧リング、１５…パンチ、１７…ナット、１９…送りネジ、２０…付与手段としての付与機構、２１…制御手段を構成するモータ、２５…支持枠、２６…支持部材、２７…ガススプリング、２８…制御手段を構成する検出手段としてのセンサ、２９…制御手段を構成する算出手段としての算出部、Ｗ…ワーク、Ｗａ…鉄心片、Ｗａ１…上端の鉄心片、Ｃ…積層鉄心。

Claims

ダイとパンチとにより、ワークから鉄心片を打ち抜いて、その鉄心片をダイ内における側圧下で積層する積層鉄心の製造方法において、
前記鉄心片の打ち抜きに先立ってダイ内の鉄心片を押し上げて、上端の鉄心片の上面をダイの上面と同一平面上に位置させ、
パンチの打ち抜き動作により、打ち抜かれた鉄心片及び積層された鉄心片が弾性部材のバネ力に抗して前記打ち抜かれた鉄心片の板厚を超えた下降量で押し下げられ、
パンチの打ち抜き動作毎に、パンチの復帰にともなって前記弾性部材が鉄心片の板厚分後退するとともに、前記打ち抜かれた鉄心片の上面が前記ダイの上面と同一平面上となるよう前記弾性部材のバネ力により押し上げられることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
ダイとパンチとにより、ワークから鉄心片を打ち抜いて、その鉄心片をダイ内における側圧下で積層するようにした積層鉄心の製造装置において、
前記ダイ内の鉄心片に対して押し上げ力を付与する付与手段と、
前記鉄心片の打ち抜きに先立って、ダイ内の上端の鉄心片の上面がワークの下面またはダイの上面と同一平面に位置するように、前記付与手段の動作を制御する制御手段と
を備え、
前記パンチにより打ち抜かれた鉄心片は前記ダイ内でその板厚を超えた下降量で押し下げられ、
前記制御手段は、
打ち抜かれた鉄心片の下降量を検出する検出手段と、検出された下降量から鉄心片の板厚を算出する算出手段とを備え、
前記制御手段は、前記パンチによる打ち抜き動作毎に、前記算出手段の算出結果に従って積層された鉄心片の位置を下げて、前記打ち抜かれた鉄心片の上面がワークの下面またはダイの上面と同一平面上に位置するように前記付与手段の動作を制御することを特徴とする積層鉄心の製造装置。