JP5859715B1 - 順送り金型装置用の背圧装置及びこれを備えた順送り金型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】順送り金型装置用の背圧装置において、簡易な構成により、鉄心薄板の突き上げを防止しつつ、鉄心薄板の打抜き時に適切な背圧を発生させる。【解決手段】順送り金型装置用の背圧装置（６）は、順送り金型装置（１）において、帯状薄鋼板（Ｗ）から打ち抜かれた鉄心薄板（２）を保持する鉄心保持部材内に昇降自在に設けられ、鉄心薄板（２）が順次載置される受け台（３１）と、受け台を支持する支持ユニット（３２）と、支持ユニットを介して受け台の昇降動作を行う昇降用モータ（３３）と、昇降用モータの回転動作を制御する制御装置（３４）とを備え、制御装置は、順送り金型装置の動作に応じて昇降用モータの出力トルクを制限するための複数のトルク制限値を設定し、鉄心薄板の打抜き時には、それら複数のトルク制限値における最大のトルク制限値に基づき出力トルクを制限する構成とする。

Description

本発明は、複数の鉄心薄板を積層してなる積層鉄心を製造するための順送り金型装置用の背圧装置及びこれを備えた順送り金型装置に関する。

回転電機用の積層鉄心については、電磁鋼板のフープ材（帯状薄鋼板）を素材として、順送り金型装置により製造する方法が普及している。順送り金型装置では、フープ材に対してパイロット穴やスロット部、内径ティース等の打ち抜き加工が順次行われて鉄心薄板が連続的に形作られ、最終的に外形が打ち抜かれた鉄心薄板を所定の枚数積層して固着させることにより積層鉄心が製造される。

鉄心薄板の積層時には、パンチにより外形を打ち抜かれた各鉄心薄板は、ダイの下方に設けられたスクイズリングに順次押し込まれ、それらの外径と同一または僅かに小径のスクイズリング内で側圧を付与されることにより互いに密着した状態で積層される。この積層状態の鉄心薄板を固着する方法としては、各鉄心薄板にかしめ用の凹凸を形成しておき、積層時に圧着させてかしめ結合させる方法（積層かしめ法）、順送り金型装置内でフープ材の表面に接着剤を塗布し、外形打ち抜きと同時に鉄心薄板を積層して接着させる方法（積層接着法）、積層後の鉄心薄板にレーザ照射して溶接する方法（レーザ溶接法）などが採用されている。

上記スクイズリング内での鉄心薄板の積層をより効果的に実施するために、スクイズリングの下方側（積層鉄心の排出側）に受け台を設け、この受け台によって最下層の鉄心薄板の下面に上向きの圧力（背圧）を付与する背圧装置が開発されている。この種の背圧装置では、例えば、積層かしめ法によるかしめ強度を向上させるために、鉄心薄板に対する背圧を増大させることが考えられるが、増大させた背圧がスクイズリングの側圧に基づく鉄心薄板の保持力を超えると、スクイズリング（またはダイ）内の鉄心薄板が受け台によって突き上げられてしまう（以下、「鉄心薄板の突き上げ」という。）トラブルが生じ得る。

そこで、そのような鉄心薄板の突き上げトラブルを回避するための背圧装置が開発されている。例えば、昇降可能な載置台と、この載置台上に配置された弾性部材（ガススプリング等）と、この弾性部材の上端部に設けられ、複数の鉄心薄板が積まれる支持プレートとを備え、パンチによる押圧時には、載置台の高さ位置が固定されると共に、パンチの押圧による支持プレートの下降によって圧縮状態となった弾性部材が、パンチの押圧方向とは逆方向の力を支持プレートに付与することにより、背圧をより効果的に作用させるようにした背圧装置が知られている（特許文献１参照）。

特許第４５７８２７２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来技術では、支持プレートをガススプリング等によって支持するための機構を受け台に設ける必要があるため、背圧装置の構造が複雑になり、また装置コストも嵩むという問題がある。さらに、上記従来技術では、弾性部材の上端部に設けられた支持プレートを略水平に維持するために、支持プレートの上下動をガイドするためのガイド部材等（補助機構）を設ける必要も生じる。

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、簡易な構成により、鉄心薄板の突き上げを防止しつつ、鉄心薄板の打抜き時に適切な背圧を発生させる順送り金型装置用の背圧装置及びこれを備えた順送り金型装置を提供することを主目的とする。

本発明の第１の側面では、間欠移送される帯状薄鋼板（Ｗ）から鉄心薄板（２）を打ち抜き、当該鉄心薄板を複数積層してなる積層鉄心（３）を製造する順送り金型装置用の背圧装置（６）であって、順送り金型装置（１）において、前記帯状薄鋼板から打ち抜かれた前記鉄心薄板を保持する鉄心保持部材（２２）内に昇降自在に設けられ、前記鉄心薄板が順次載置される受け台（３１）と、前記受け台を支持する支持ユニット（３２）と、前記支持ユニットを介して前記受け台の昇降動作を行う昇降用モータ（３３）と、前記昇降用モータの回転動作を制御する制御装置（３４）とを備え、前記制御装置は、前記順送り金型装置の動作に応じて前記昇降用モータの出力トルクを制限するための複数のトルク制限値を設定し、前記鉄心薄板の打抜き時には、前記複数のトルク制限値における最大のトルク制限値に基づき前記出力トルクを制限することを特徴とする。

この第１の側面による順送り金型装置用の背圧装置では、簡易な構成により、受け台からの背圧が過度に付与されることによる鉄心薄板の突き上げを防止しつつ、鉄心薄板の打抜き時に適切な背圧を発生させることが可能となる。より詳細には、非打ち抜き時には、比較的低いトルク制限値（すなわち、付与され得る背圧）によって鉄心薄板の突き上げを防止しつつ、鉄心薄板の打抜き時のトルク制限値を増大させることにより、各鉄心間の密着度（すなわち、各鉄心薄板間の固着力）をより高め、延いては積層鉄心の占積率を向上させることができる。

本発明の第２の側面では、上記第１の側面に関し、前記制御装置は、前記昇降用モータの出力トルクを常時制限し、前記複数のトルク制限値は、前記鉄心薄板の打抜き時の高トルク制限値と、当該鉄心薄板の打抜き時以外の低トルク制限値とからなることを特徴とする。

この第２の側面による順送り金型装置用の背圧装置では、高トルク制限値及び低トルク制限値の２つのトルク制限値を用いる昇降用モータの簡易な制御により、鉄心薄板の打ち抜き時及び非打ち抜き時において適切な背圧を付与することができる。

本発明の第３の側面では、上記第１または第２の側面に関し、前記制御装置は、少なくとも前記鉄心薄板の打抜き時において、前記昇降用モータの位置決め制御を実施することを特徴とする。

この第３の側面による順送り金型装置用の背圧装置では、鉄心薄板の打抜き時において、トルク制限値に基づき昇降用モータの出力トルクを制限しつつ位置決め制御を実施することにより、鉄心薄板の打抜き時に適切な背圧を精度良く発生させることができ、また、受け台を適切に位置決めすることによりトルク制限値の大小に拘わらず鉄心薄板の突き上げを防止することができる。

本発明の第４の側面では、上記第１から第３の側面のいずれかに関し、前記支持ユニットは、昇降用モータによって回転駆動されることにより前記受け台を昇降させるボールねじ（４２）を含み、前記ボールねじは、前記鉄心薄板の打抜き時に前記受け台に作用する下向きの押圧力によって逆作動することを特徴とする。

この第４の側面による順送り金型装置用の背圧装置では、受け台を支持する支持ユニットにボールねじを逆作動（すなわち、直線（軸方向）運動を回転運動に変換）可能に設けることにより、鉄心打ち抜き時に適切な背圧を付与しつつ、打ち抜き時における受け台の下降によって生じるボールねじの逆作動により、支持ユニット等に対する負荷を軽減（打ち抜き荷重を緩衝）することができる。

本発明の第５の側面では、上記第１から第４の側面のいずれかに関し、前記制御装置は、前記鉄心薄板の打抜き時において前記受け台を上昇または下降させるように、前記昇降用モータを制御することを特徴とする。

この第５の側面による順送り金型装置用の背圧装置では、鉄心薄板の打ち抜き条件（鉄心保持部材の側圧の大きさ等）に応じて受け台を上昇または下降させることで、鉄心薄板の打抜き時により適切な背圧を発生させることが可能となる。

本発明の第６の側面では、上記第５の側面のいずれかに関し、前記制御装置は、前記鉄心薄板の打抜き時において前記受け台を目標位置に移動させるように、前記昇降用モータを位置決め制御することを特徴とする。

この第６の側面による順送り金型装置用の背圧装置では、鉄心薄板の打ち抜き条件に応じて受け台を適切な範囲で上昇または下降させることで、鉄心薄板の打抜き時により適切な背圧を発生させることが可能となる。

本発明の第７の側面は、上記第１から第６のいずれかに係る順送り金型装置用の背圧装置を備えた積層鉄心製造装置である。

このように本発明によれば、簡易な構成により、鉄心薄板の突き上げを防止しつつ、鉄心薄板の打抜き時に適切な背圧を発生させることが可能となる。

本発明に係る背圧装置を備えた順送り金型装置の要部を示す構成図 順送り金型装置におけるパンチの位置とクランク軸の回転角度との関係を示す説明図 鉄心薄板（１枚目）の打ち抜きに関する背圧装置の一連の動作を示す説明図 鉄心薄板（２枚目）の打ち抜きに関する背圧装置の一連の動作を示す説明図 積層鉄心の搬出時における背圧装置の動作を示す説明図 背圧装置の動作の流れを示すフロー図 図６中のステップＳＴ１０５の処理を示すフロー図 図６中のステップＳＴ１０５の処理の変形例を示すフロー図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明に係る背圧装置を備えた順送り金型装置の要部を示す構成図である。順送り金型装置１は、電磁鋼板からなるフープ材（帯状薄鋼板）Ｗに対して金属プレス加工を行うことにより、鉄心薄板２を複数積層してなる積層鉄心３を製造する装置である。順送り金型装置１は、上下方向に往復運動可能に設けられた上型４と、図示しないホルダに固定された下型５と、下型５において積層される鉄心薄板２の下面に対して上向きの圧力（背圧）を付与する背圧装置６とから主として構成される。

上型４は、フープ材Ｗを打ち抜くための複数のパンチ（図１には、外形打ち抜き用のパンチ１０のみを示す。）と、それらパンチを保持するパンチ保持体１１と、パンチ保持体１１の昇降動作をガイドするために上下に延在する複数のガイドポスト（ここでは、ガイドポスト１２のみを示す。）と、図示しないストリッパ用ガイドによってスライド自在に支持され、打ち抜き後のフープ材Ｗをパンチから分離させるストリッパプレート１３とを有している。

また、上型４の上部は、上下方向に往復運動（例えば、２５ｍｍ〜３５ｍｍ程度のストロークで上下動）するスライド部（図示せず）に固定されている。スライド部では、上型駆動用モータ１５によって駆動されるクランク軸１６の回転運動がコネクティングロッド（図示せず）を介して上型４の上下方向の運動に変換される。また、スライド部には、クランク軸１６の回転位相（クランク軸１６の基準回転位置からの回転角度）を検出し、その検出結果を示すエンコーダ信号（以下、「同期信号」という。）を発生するエンコーダ１７が設けられている。

下型５は、略円柱状のパンチ１０が挿入される略円形の外形打ち抜き穴が設けられたダイ２０と、ダイ２０の周囲を保持するダイプレート２１と、ダイ２０の下端に連なり、積層された鉄心薄板２に対して側圧（締め付け力）を付与するスクイズリング（鉄心保持部材）２２と、スクイズリング２２を保持すると共に、ダイプレート２１の下面を支持するダイホルダ２３と、ダイホルダ２３の下面を支持するサブプレート２５とを有している。

なお、本実施形態では、打ち抜かれた鉄心薄板２を保持するための鉄心保持部材としてスクイズリング２２を用いた構成を示したが、少なくとも複数の鉄心薄板２を収容し、且つそれらの積層に供されるものであれば、スクイズリング２２に限らず略筒状をなす任意の部材を用いることができる。また、鉄心保持部材としては、積層された鉄心薄板２に対して側圧を付与することを目的とするものだけでなく、筒穴（ガイド穴）によって鉄心片を整列させることを目的とするものでもよく、その穴形状としては、円形のみならず、鉄心薄板２の形状に合わせて、方形、扇型、台形、Ｔ型等の種々の形状を採用することができる。

スクイズリング２２の内径は、ダイ２０の内径と同等の大きさに設定（内径と同一に設定または内径よりも僅かに小さく若しくは僅かに大きく設定）されており、スクイズリング２２は、パンチ１０によってダイ２０内に打ち抜かれた鉄心薄板２を所定の側圧をもって保持しながら順次下方に移動させる。

背圧装置６は、ダイ２０内に打ち抜かれた鉄心薄板２が順次載置される受け台３１と、受け台３１を下方から支持する支持ユニット３２と、支持ユニット３２を介して受け台３１を昇降させるための動力を発生する昇降用モータ３３と、昇降用モータ３３の回転動作を制御するコントローラ（制御装置）３４と、コントローラ３４からの指令に基づき昇降用モータ３３を駆動するドライバ３５とを主として備える。昇降用モータ３３としては、サーボモータやステッピングモータ等の公知のモータを用いることができる。

受け台３１は、ダイ２０内やスクイズリング２２内などにおいて鉄心薄板２の下面に当接する平坦な上面３１ａを有し、上面３１ａに載置された鉄心薄板２を上方に押圧することにより、鉄心薄板２に背圧（押圧力）を付与する。受け台３１は、ダイ２０の上端付近に設定された上限位置から、スクイズリング２２下方の下限位置（搬出位置）の間を昇降可能である。なお、積層鉄心３は、下型５の下方の搬出位置まで移動した受け台３１からプッシャ３６（後述する図５（Ｄ）参照）によって搬送ラインに押し出され、搬送ラインのコンベア装置等によって組立ラインに搬送される。

なお、本実施形態では、各鉄心薄板２を固着する方法として積層かしめ法が用いられ、上下に隣接する鉄心薄板２に形成されたかしめ用の凹凸をかしめ結合させるによって積層鉄心３が形成される。ただし、本発明の順送り金型装置１には、積層かしめ法に限らず、各鉄心薄板２を固着する方法として接着剤を用いる積層接着法や、レーザを用いるレーザ溶接法などの他の公知の方法を適用することもできる。

支持ユニット３２には、上下方向に延在する支持軸４１と、ボールねじ４２を構成する一対のナット４３及びねじ軸４４とが設けられている。支持軸４１は、剛性の高いシャフトからなり、図示しないガイドにより水平方向の移動が制限されている。また、支持軸４１の上端部は受け台３１の下部に接続される一方、その下端部はナット４３に固定されている。ここでは図示しないが、ナット４３の内部には、公知のナットと同様に、ねじ軸４４に設けられたねじ軸側ねじ溝と共にボール（剛球）を転動可能に収容するナット側ねじ溝や、ボールを循環させるための循環通路及びデフレクタ等が設けられている。ねじ軸４４は、その軸心がモータ回転軸心となるように昇降用モータ３３の回転軸に直結されている。

このような構成により、支持ユニット３２では、昇降用モータ３３の正転によってねじ軸４４が正方向に回転すると、ナット４３が上昇し、これにより、ナット４３に固定された支持軸４１（及び受け台３１）も上昇する。一方、昇降用モータ３３の逆転によってねじ軸４４が逆方向に回転すると、ナット４３が下降し、これにより、ナット４３に固定された支持軸４１も下降する。

本実施形態では、昇降用モータ３３によってねじ軸４４が回転する構成としたが、これに限らず、昇降用モータ３３の回転によってナットが回転する構成としてもよい。その場合、受け台は、ねじ軸に取り付けられ、ナットの回転によりねじ軸が上下方向に進退移動（すなわち、受け台が上昇または下降）する。

昇降用モータ３３には、その速度及び回転角度（位置）を検出するための速度・位置検出装置としてのエンコーダ５１が付設されている。エンコーダ５１は、速度及び回転角度の検出結果をエンコーダ信号（以下、「速度・位置検出信号」という。）としてドライバ３５に送出する。なお、昇降用モータ３３の速度・位置検出装置としては、エンコーダに限らず、レゾルバ等の他の検出装置を用いてもよい。また、リニアスケール等の速度・位置検出装置を用いてナット４３の位置を検出し、その検出結果を速度・位置検出信号としてドライバ３５に送出することもできる。

コントローラ３４は、上型４側のエンコーダ１７からクランク軸１６の回転位相（すなわち、パンチ１０の昇降動作のタイミング）の情報を含む同期信号を取得し、この同期信号に基づきドライバ３５に対して昇降用モータ３３の速度指令及び位置指令を送出することにより、モータの回転動作（すなわち、受け台３１の昇降動作）を制御する。ドライバ３５は、コントローラ３４からの速度指令及び位置指令の少なくとも一方と、エンコーダ５１からの速度・位置検出信号（すなわち、速度及び位置フィードバック）とに基づき、電源（図示せず）から昇降用モータ３３に印加される電流を制御することにより、昇降用モータ３３の回転速度及び停止位置（すなわち、受け台３１の昇降速度及び停止位置）を制御する。

また、コントローラ３４は、予め設定された１以上のトルク制限値に基づき、ドライバ３５に対してトルク制限指令（すなわち、トルク制限値）を送出する。トルク制限値は、スクイズリング２２から鉄心薄板２の周面に対して付与される圧力（側圧）や、鉄心薄板２の板厚等に基づき、少なくとも鉄心薄板２の突き上げを防止する観点から設定することができる。ドライバ３５は、コントローラ３４からのトルク制限指令に基づき、昇降用モータ３３に印加される電流制限値を設定して昇降用モータ３３の出力トルク（すなわち、背圧装置６の背圧）を制限する。昇降用モータ３３のトルク制限値については、昇降用モータ３３によって受け台３１を上昇させる力がパンチ１０による押圧力よりも小さくなるように設定することが好ましい。

上記構成の順送り金型装置１では、パンチ１０によって打ち抜かれた１枚目の鉄心薄板２が受け台３１上に載置される。２枚目以降の鉄心薄板２は、それよりも先に打ち抜かれてダイ２０内に積層されている鉄心薄板群上に順次積層され、ダイ２０の下方のスクイズリング２２内へと順次押し込まれ、規定枚数の鉄心薄板群（すなわち、積層鉄心３）において互いに固着される。パンチ１０による打ち抜き時には、鉄心薄板２が載置された受け台３１にパンチ１０による下向きの押圧力が発生するが、ボールねじ４２が逆作動可能な態様で設けられているため、トルク制限値を越える負荷が加わった場合はモータ３３が逆回転する。このボールねじ４２の逆作動（すなわち、受け台３１の下降）によって従来技術におけるガススプリング等と同様に、背圧を増大させると共にパンチによる衝撃の緩衝効果が得られ、支持ユニット３２等に対する負荷を軽減（打ち抜き荷重を緩衝）することができる。背圧装置６の構成については、少なくともボールねじが逆作動可能な態様で設けられている限りにおいて、ここに示すものに限らず、他の構成を用いてもよい。

なお、本明細書では説明を省略するが、順送り金型装置１では、上述の構成に関連する鉄心薄板２の外形打ち抜き及び積層（固着）工程の前工程として、従来装置と同様にパイロット穴やスロット部、内径ティース等の打ち抜き加工等の各工程が順次実施されて鉄心薄板２が連続的に形作られる。また、順送り金型装置１に関するストリップレイアウト（鉄心薄板２の形状等）については、鉄心薄板２の外形を打ち抜く際に背圧装置６によって背圧を付与可能である限りにおいて任意の形態を適用することができる。

図２は、順送り金型装置におけるパンチの位置とクランク軸の回転角度との関係を示す説明図であり、図３（Ａ）〜（Ｃ）は、順送り金型装置における１枚目の鉄心薄板の打ち抜きに関する背圧装置の一連の動作を示す説明図である。

図２において、縦軸は、クランク軸１６のクランクピン１６ａの高さ位置に応じて上下するパンチ１０の先端１０ａの位置であり、横軸は、クランク軸１６の回転角度である。また、図２中に示したＴ１〜Ｔ５は、各点における時刻（すなわち、経過時間）を示している。図に示すように、パンチ１０は、１回の昇降動作において、時刻Ｔ０（クランク軸回転角度０°）における上死点から、時刻Ｔ３（クランク軸回転角度１８０°）における下死点を経て再び時刻Ｔ５において上死点に戻る。また、時刻Ｔ２は、パンチ１０の先端１０ａがフープ材Ｗの表面の位置まで下降した時刻に相当し、時刻Ｔ４は、パンチ１０の先端１０ａが下死点から再びフープ材Ｗの表面の位置まで上昇した時刻に相当する。

パンチ１０によるフープ材Ｗの打ち抜き動作は、パンチ１０がフープ材Ｗに当接してから元の位置に戻るまでの時刻Ｔ２〜Ｔ４において実施される。ただし、鉄心薄板２のダイ２０内への打ち抜きについては、パンチ１０がフープ材Ｗに当接してから下死点を超えるまでの時刻Ｔ２〜Ｔ３で概ね完了する。

なお、本実施形態では、上述のエンコーダ１７からの同期信号として、鉄心薄板２の打ち抜き開始直後（図２中の時刻Ｔ０またはＴ５）のタイミングでエンコーダ１７から順次送出される同期信号１と、少なくともパンチ１０が下死点に到達する予定時刻（図２中の時刻Ｔ３参照）から所定の時間Ｔｚだけ前のタイミングでエンコーダ１７から順次送出される同期信号２が用いられる。

図３（Ａ）では、パンチ１０の昇降動作の開始前の状態を示しており、パンチ１０の先端１０ａは、上限位置（図２中の時刻Ｔ０における上死点に相当）にある。また、受け台３１は、ダイ２０の上端面２０ａを基準として所定の長さだけ下降した初期位置（ここでは、受け台３１の上限位置）にある。受け台３１は、この初期位置で一旦停止した後、１枚目の鉄心薄板２の打ち抜き動作に対応するための打ち抜き位置まで下降する。

図３（Ｂ）では、パンチ１０が図３（Ａ）の上限位置からフープ材Ｗに向けて下降を開始した状態を示しており、パンチ１０の先端１０ａは、上限位置と下限位置（図２中の時刻Ｔ３における下死点に相当）との間の位置（図２中の時刻Ｔ１における中間点に相当）にある。また、受け台３１の上面３１ａは、図３（Ａ）と同じ位置にある。

図３（Ｃ）では、パンチ１０による１枚目の鉄心薄板２の打ち抜き動作途中の状態を示しており、パンチ１０の先端１０ａは、下限位置（図２中の時刻Ｔ３における下死点に相当）にある。また、受け台３１は、パンチ１０の押圧によってボールねじ４２が逆作動することにより、上記図３（Ｂ）の位置から降下する。このとき、受け台３１の上面３１ａは、ダイ２０の上端面２０ａを基準として、下限位置におけるパンチ１０のダイ２０に対する挿入深さ（かみ合い長さ）Ｌ（図３（Ｃ）参照）と鉄心薄板２の厚さｔとを加算した長さ（Ｌ＋ｔ）だけ下方の位置（打ち抜き位置）まで移動する。

図４は、順送り金型装置における２枚目の鉄心薄板の打ち抜きに関する背圧装置の動作を示す説明図である。

図４（Ａ）では、１枚目の鉄心薄板２の打ち抜き動作後に、パンチ１０が、再び上限位置（図２中の時刻Ｔ５における上死点に相当）に戻った状態を示している。一方、受け台３１の上面３１ａは、図３（Ｃ）と同様に、ダイ２０の上端面２０ａを基準として、Ｌ＋ｔだけ下方の位置にある。

図４（Ｂ）では、パンチ１０が図４（Ａ）の上限位置から再びフープ材Ｗに向けて下降を開始した状態を示しており、パンチ１０の先端１０ａは、図３（Ｂ）と同様に、上限位置と下限位置との間の位置にある。また、受け台３１の上面３１ａは、図４（Ａ）と同じ位置にある。

図４（Ｃ）では、パンチ１０による２枚目の鉄心薄板２の打ち抜き動作途中の状態を示しており、パンチ１０の先端１０ａは、図３（Ｃ）の場合と同様に下限位置にある。また、受け台３１の上面３１ａは、パンチ１０の押圧によってボールねじ４２が逆作動することにより、上記図４（Ｂ）の位置から降下する。このとき、受け台３１の上面３１ａは、ダイ２０の上端面２０ａを基準として、パンチ１０の挿入深さＬ（図４（Ｃ）参照）と２枚の鉄心薄板２の厚さ２ｔとを加算した長さ（Ｌ＋２ｔ）だけ下方の打ち抜き位置まで移動する。なお、３枚目以降の鉄心薄板２の打ち抜きについても上記と同様の動作が繰り返される。

図５（Ａ）〜（Ｅ）は、積層鉄心の搬出時における背圧装置の動作を示す説明図である。ここで、図５（Ａ）は、図３（Ａ）と同様の状態を示している。その後、上述のように、順送り金型装置１では、図３及び図４に示した動作（外形打ち抜き及び積層工程）が繰り返し実行されることにより、ダイ２０内に鉄心薄板２が順次打ち抜かれて積層される。さらに、打ち抜かれた各鉄心薄板２は、スクイズリング２２による側圧及び背圧装置６による背圧を付与されながら、図５（Ｂ）に示すように、ダイ２０からスクイズリング２２内に順次押し込まれ、スクイズリング２２内において強く密着した状態で固着（ここでは、かしめ結合）される。

図５（Ｃ）は、所定枚数の鉄心薄板２が互いに固着された鉄心薄板群が１つの積層鉄心３としてスクイズリング２２の下端から排出された状態を示している。このとき、積層鉄心３を載置した受け台３１は、下型５の下方の搬送位置（ここでは、下限位置）まで下降した状態にある。

図５（Ｄ）では、搬送位置における受け台３１上の積層鉄心３が、プッシャ３６によって搬送ライン（図示せず）に押し出される途中の状態を示している。積層鉄心３が搬送ラインに押し出される（すなわち、上面３１ａから取り除かれる）と、受け台３１は再び上昇して初期位置に戻る。このとき、受け台３１の上面３１ａは、図５（Ｅ）に示すように、スクイズリング２２内に保持された最も下方に位置する積層鉄心３における最下層の鉄心薄板２の下面に当接する。これにより、スクイズリング２２内の鉄心薄板群に対して再び背圧が付与された状態となる。

図６は、背圧装置の動作の流れを示すフロー図である。背圧装置６が起動されると、コントローラ３４は、順送り金型装置１での打ち抜き開始前の初期動作として、以下のステップＳＴ１０１〜ＳＴ１０４を実施する。

初期動作に関し、まず、コントローラ３４は、トルク制限値を「低」に設定するためのトルク制限指令をドライバ３５に対して送出し、ドライバ３５は、そのトルク制限指令に基づき、昇降用モータ３３に印加される電流制限値を設定する（ＳＴ１０１）。

本実施形態では、トルク制限値は「高」及び「低」の２段階で設定され、常時「高」及び「低」のいずれかのトルク制限がなされている。トルク制限値「低」は、鉄心薄板２の突き上げが生じない程度の値に設定され、より好ましくは、鉄心薄板２の突き上げが生じず、かつスクイズリング２２の側圧によって生じる鉄心薄板２の反りの発生を抑制可能な程度の値に設定される。トルク制限値「低」は、少なくとも受け台３１が昇降動作に可能な大きさに設定されていればよい。一方、トルク制限値「高」は、少なくともトルク制限値「低」よりも高い値である。本実施形態のトルク制限値「高」では、パンチ１０の打ち抜き動作における下方の押圧を受けない場合（すなわち、非打抜き時）には、鉄心薄板２の突き上げが生じ得る。ただし、これに限らず、トルク制限値「高」は、非打抜き時に鉄心薄板２の突き上げが生じない大きさに設定されてもよい。

その後、コントローラ３４は、ドライバ３５に対して昇降用モータ３３の速度指令を送出することにより速度制御を開始し（ＳＴ１０２）、これにより、受け台３１は、所定の速度で初期位置まで上昇する（ＳＴ１０３）。このとき、ダイ２０またはスクイズリング２２内に鉄心薄板２が存在しない場合には、予め設定された上限位置（図３（Ａ）参照）が受け台３１の初期位置となる。一方、既に打ち抜き済みの鉄心薄板２がダイ２０またはスクイズリング２２内に存在する場合には、コントローラ３４が、その鉄心薄板２の下面に対する受け台３１の当接（衝突）を検出し、その当接が検出された位置（図５（Ｅ）参照）が受け台３１の初期位置となる。鉄心薄板２の下面に対する受け台３１の当接は、昇降用モータ３３の負荷電流によって検出できる。一方で、例えば、受け台３１の上部に力センサ５５（図１参照）を設け、この力センサ５５によって受け台３１の当接を検出してもよい。なお、力センサ５５の代わりに近接センサ等の他の公知のセンサを用いることにより、鉄心薄板２の下面に対する受け台３１の当接を検出してもよい。また、ここでは好ましい例としてステップＳＴ１０２の制御を速度制御とし、ステップＳＴ１０４の制御を位置決め制御としたが、それぞれの制御は、速度制御、位置決め制御、及びトルク制御のいずれによっても実施可能である。

その後、コントローラ３４は、速度制御から位置決め制御に切り替え（ＳＴ１０４）、続いて、外形打ち抜き時の背圧付与動作を実施する（ＳＴ１０５）。このステップＳＴ１０５に関する動作については後に詳述するが、ステップＳＴ１０５ではトルク制限値が「高」に設定される。ステップＳＴ１０５における背圧付与動作が終了する（すなわち、スクイズリング２２内から積層鉄心３が排出され、その搬出の必要が生じる）と、次に、コントローラ３４は、順送り金型装置１での積層鉄心３の搬出動作として、以下のステップＳＴ１０６〜ＳＴ１１０を実施する。

搬出動作に関し、まず、コントローラ３４は、ドライバ３５に対して位置決め指令を送出することにより、受け台３１を搬出位置まで下降させる（ＳＴ１０６）。その後、コントローラ３４は、トルク制限値を「低」に設定するためのトルク制限指令をドライバ３５に対して送出し（ＳＴ１０７）、さらに、ドライバ３５に対して速度指令を送出することにより再び速度制御を開始する（ＳＴ１０８）。これにより、受け台３１は、所定の速度で初期位置まで上昇する（ＳＴ１０９）。このとき、コントローラ３４は、既に打ち抜き済みの鉄心薄板２の下面に対する受け台３１の当接（衝突）を検出することで、その当接位置を初期位置とする。

その後、コントローラ３４は、速度制御から位置決め制御に切り替える（ＳＴ１１０）。ここで、全ての鉄心薄板２の打ち抜きが終了していない場合（ＳＴ１１１：Ｎｏ）には、再び、ステップＳＴ１０５に戻って上述の各ステップを繰り返し実行する。最終的に、全ての鉄心薄板２の打ち抜きが終了すると（ＳＴ１１１：Ｙｅｓ）、背圧装置６の一連の動作も終了する。なお、好ましい例としてＳＴ１０８の制御を速度制御、ＳＴ１１０の制御を位置決め制御としたが、それぞれの制御は、速度制御、位置決め制御、トルク制御のいずれによっても可能である。

図７は、図６中のステップＳＴ１０５の処理を示すフロー図である。順送り金型装置１において鉄心薄板２の打ち抜きが開始されると、コントローラ３４は、上型４側のエンコーダ１７からの同期信号２の受信待ちの状態となる（ＳＴ２０１）。

その後、コントローラ３４が同期信号２を受信すると（ＳＴ２０１：Ｙｅｓ）、コントローラ３４は、トルク制限値を「高」に設定するためのトルク制限指令をドライバ３５に対して送出し、ドライバ３５は、そのトルク制限指令に基づき、昇降用モータ３３に印加される電流制限値を設定する（ＳＴ２０２）。続いて、コントローラ３４は、同期信号１の受信から予め設定された時間（パンチ１０が下死点に到達するまでの時間）Ｔｙが経過したと判断すると（ＳＴ２０３：Ｙｅｓ）、その時点の受け台３１の位置をパンチ１０の下死点到達時の位置（以下、「位置Ａ」という。）として決定（記憶）する（ＳＴ２０４）。

その後、コントローラ３４は、トルク制限値を「低」に設定するためのトルク制限指令をドライバ３５に対して送出し（ＳＴ２０５）、次に、ドライバ３５に対して昇降用モータ３３の位置決め指令を送出し、これにより、受け台３１は、位置Ａからのずれが生じている場合には、位置Ａまで移動する（ＳＴ２０６）。上記ステップＳＴ２０１〜ＳＴ２０６の動作は、各積層鉄心３がスクイズリング２２から排出されるタイミングがくるまで（ＳＴ２０７：Ｙｅｓ）、繰り返し実行される。コントローラ３４は、ステップＳＴ２０７における積層鉄心３の排出のタイミングについて、予め設定された搬出可能位置に受け台３１が到達したか否かによって判定する。

図８は、図６中のステップＳＴ１０５の処理の変形例を示すフロー図である。順送り金型装置１において鉄心薄板２の打ち抜きが開始されると、コントローラ３４は、上型４側のエンコーダ１７からの同期信号２の受信待ちの状態となる（ＳＴ３０１）。

その後、コントローラ３４が同期信号２を受信すると（ＳＴ３０１：Ｙｅｓ）、コントローラ３４は、トルク制限値を「高」に設定するためのトルク制限指令をドライバ３５に対して送出する（ＳＴ３０２）。続いて、コントローラ３４は、ドライバ３５に対して受け台３１を予め設定された位置Ｂ（目標位置）に移動させるための位置決め指令を送出する（ＳＴ３０３）。

その後、受け台３１は、ステップＳＴ３０２の位置決め指令に基づき、予め設定された位置Ｂに移動する（ＳＴ３０４）。なお、上記時間Ｔｚは、パンチ１０が下死点に到達した際に、受け台３１が位置Ｂへの移動途中にあるように設定するとよい。つまり、図７では、受け台３１が停止した状態で、パンチ１０が下死点に到達するが、図８の変形例では、受け台３１が上昇または下降している状態で、パンチ１０が下死点に到達する。これにより、背圧装置６は、鉄心薄板２の打抜き時により適切な背圧を発生させることができる。上記受け台３１の上昇または下降は、スクイズリング２２の側圧や、鉄心薄板２の板厚等に基づき選択することができる。なお、ステップＳＴ３０３の受け台３１の移動は、位置決め制御によることが好ましいが、これに限らず複数の制御モードを設定することが可能であり、例えば、受け台３１の上昇または下降（モータ３３の正転または逆転）の指令と、速度制御またはトルク制御との組合せによっても可能である。

その後に続くステップＳＴ３０５〜ＳＴ３０９は、それぞれ上述の図７のステップＳＴ２０３〜ＳＴ２０７と同様である。

このように、上記順送り金型装置１の背圧装置６では、コントローラ３４が、２つのトルク制限値（「高」、「低」）を設定し、鉄心薄板２の打抜き時のトルク制限値「高」を、非打抜き時のトルク制限値「低」よりも大きい値に設定するため、非打ち抜き時には、比較的低いトルク制限値「低」によって鉄心薄板２の突き上げを防止しつつ、鉄心薄板２の打抜き時には比較的高いトルク制限値「高」を設定することにより、各鉄心間のより密着度（すなわち、各鉄心薄板２間の固着力）を高め、延いては積層鉄心３の占積率を向上させることができる。

なお、トルク制限値については、ここに示したものに限らず、鉄心薄板の打抜き時（少なくとも図２に示す時刻Ｔ３を含むタイミング）において、最大のトルク制限値が適用される限りにおいて、順送り金型装置１の動作に応じてより多くのトルク制限値を設定してもよい。ただし、２つのトルク制限値（「高」、「低」）を用いる場合には、昇降用モータ３３の制御が容易である。

以上、本発明を特定の実施形態に基づいて説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。なお、上記実施形態に示した本発明に係る順送り金型装置用の背圧装置及びこれを備えた順送り金型装置の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

１ 順送り金型装置
２ 鉄心薄板
３ 積層鉄心
４ 上型
５ 下型
６ 背圧装置
１０ パンチ
１６ クランク軸
２０ ダイ
２０ａ ダイ上端面
２２ スクイズリング（鉄心保持部材）
３１ 受け台
３１ａ 受け台上面
３２ 支持ユニット
３３ 昇降用モータ
３４ コントローラ（制御装置）
３５ ドライバ
４１ 支持軸
４２ ボールねじ
４３ ナット
４４ ねじ軸
５１ エンコーダ
５５ 力センサ
Ｗ フープ材（帯状薄鋼板）

Claims (7)

1. 間欠移送される帯状薄鋼板から鉄心薄板を打ち抜き、当該鉄心薄板を複数積層してなる積層鉄心を製造する順送り金型装置用の背圧装置であって、
   順送り金型装置において、前記帯状薄鋼板から打ち抜かれた前記鉄心薄板を保持する鉄心保持部材内に昇降自在に設けられ、前記鉄心薄板が順次載置される受け台と、
   前記受け台を支持する支持ユニットと、
   前記支持ユニットを介して前記受け台の昇降動作を行う昇降用モータと、
   前記昇降用モータの回転動作を制御する制御装置と
   を備え、
   前記制御装置は、前記順送り金型装置の動作に応じて前記昇降用モータの出力トルクを制限するための複数のトルク制限値を設定し、前記鉄心薄板の打抜き時には、前記複数のトルク制限値における最大のトルク制限値に基づき前記出力トルクを制限することを特徴とする順送り金型装置用の背圧装置。
2. 前記制御装置は、前記昇降用モータの出力トルクを常時制限し、
   前記複数のトルク制限値は、前記鉄心薄板の打抜き時の高トルク制限値と、当該鉄心薄板の打抜き時以外の低トルク制限値とからなることを特徴とする請求項１に記載の順送り金型装置用の背圧装置。
3. 前記制御装置は、少なくとも前記鉄心薄板の打抜き時において、前記昇降用モータの位置決め制御を実施することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の順送り金型装置用の背圧装置。
4. 前記支持ユニットは、昇降用モータによって回転駆動されることにより前記受け台を昇降させるボールねじを含み、
   前記ボールねじは、前記鉄心薄板の打抜き時に前記受け台に作用する下向きの押圧力によって逆作動することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の順送り金型装置用の背圧装置。
5. 前記制御装置は、前記鉄心薄板の打抜き時において前記受け台を上昇または下降させるように、前記昇降用モータを制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の順送り金型装置用の背圧装置。
6. 前記制御装置は、前記鉄心薄板の打抜き時において前記受け台を目標位置に移動させるように、前記昇降用モータを位置決め制御することを特徴とする請求項５に記載の順送り金型装置用の背圧装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の順送り金型装置用の背圧装置を備えたことを特徴とする積層鉄心製造装置。

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