JP6046468B2 - 打ち抜き製品のシェービング加工方法、製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、モーターコア等の打ち抜き製品のシェービング加工方法、製造方法および製造装置に関する。

モーターコア等の打ち抜き製品の加工面のせん断面積を大きく取る手法として、シェービング加工が広く知られている。シェービング加工は、例えば特許文献１に記載のように、ステッピングモーターのような良好な磁気特性や仕上がり精度を必要とする製品に適用される。ステッピングモーターにおいては、極歯の先端をシェービング抜きして平滑なせん断面を形成することにより、磁気特性が向上することが知られている。また、近年では、ステッピングモーター以外のモーターにおいても、ステーターのスロット領域を形成するティース側面、あるいはヨーク内周面をシェービング抜きすることにより、磁気特性が向上することが確認されている。

モーターコアは、薄板材料（電磁鋼板）を打ち抜いた積層用鉄心片を複数枚積層して作られる。例えば、ステーター積層用鉄心片は、図９に示すように、薄板材料５０にスロット抜きおよびティース内径前抜きを行った後、図１０に示すように、ティース内径のシェービング加工を行うことにより得られる。図１１は、このシェービング加工によって除去された打ち抜き粕５１を示している。このように、シェービング加工では、図１２に示すように仕上げ形状と同形状で若干小さい内径で前抜きを行った後、図１３に示すようにシェービング抜きを行う。シェービング抜きの打ち抜き粕５２は、図１４に示すようなリング形状となってダイの中で保持される。

特許第３３２６１２７号公報

しかしながら、シェービング抜きの抜き代は極めて小さく、打ち抜き粕も同程度の狭幅であるため、打ち抜き粕の剛性が低く、抜き落とす途中で打ち抜き粕が破断して打ち抜きパンチと一緒に上昇し、いわゆる粕浮きなどが発生しやすい状態となっており、金型刃物（パンチやダイ）を破損させたり、製品表面に打痕を残したりするなどして品質を低下させる要因となっている。また、粕浮きの発生確率は、打ち抜きスピードを上げることでさらに高まるので、打ち抜きスピードを上げることが困難になり、生産性の低下を招いてしまうという問題がある。

そこで、本発明においては、打ち抜き粕に破断を生じさせることなく、確実に抜き落とすことができ、粕浮きに起因する金型の破損や打痕による製品品質の低下を防止することのできる打ち抜き製品のシェービング加工方法、製造方法および製造装置を提供することを目的とする。

本発明の打ち抜き製品のシェービング加工方法は、板材料の打ち抜き予定領域にシェービング抜き代を残して前抜きを行う前抜き工程と、シェービング抜き代を打ち抜くシェービング抜き工程とを含む打ち抜き製品のシェービング加工方法であって、前抜き工程は、シェービング抜き代の内側の対向部どうしを繋ぐブリッジ部が形成されるように打ち抜くことを特徴とする。

本発明によれば、打ち抜き製品の板材料には、前抜き工程において、シェービング抜き代の内側の対向部どうしを繋ぐブリッジ部が形成されるように打ち抜かれているため、その後のシェービング抜き工程において打ち抜かれた打ち抜き粕は、その内側の対向部どうしがブリッジ部により繋がれて、剛性が向上したものとなる。

ここで、ブリッジ部は、略中央部に面積を拡大した拡大部を有することが望ましい。これにより、打ち抜き粕の略中央部に形成される拡大部を利用してキッカーピンやエアブローなどにより、板材料から打ち抜き粕を強制的に分離することが可能となる。

また、ブリッジ部のシェービング抜き代との連結部は、幅を狭くしておくことが望ましい。前述のように前抜き工程において、シェービング抜き代の内側の対向部どうしを繋ぐブリッジ部が形成されるように打ち抜かれた板材料は、ブリッジ部とシェービング抜き代との連結部分でシェービングの効果がなくなり、せん断面積が小さくなる。この連結部分の面積は、シェービング加工を要する全体の面積と比較すると微少であるため、せん断面積減少の影響は小さいが、この連結部の幅を狭くしておくことで、その影響をさらに小さくすることができる。

（１）前抜き工程においてシェービング抜き代の内側の対向部どうしを繋ぐブリッジ部が形成されるように打ち抜くことにより、シェービング抜き工程において打ち抜かれた打ち抜き粕は、その内側の対向部どうしがブリッジ部により繋がれて、剛性が向上したものとなるため、打ち抜き粕に破断を生じさせることなく、確実に抜き落とすことができ、粕浮きに起因する金型の破損や打痕による製品品質の低下を防止することが可能となる。

（２）ブリッジ部が略中央部に面積を拡大した拡大部を有することにより、打ち抜き粕の略中央部に形成される拡大部を利用してキッカーピンやエアブローなどにより、板材料から打ち抜き粕を強制的に分離することが可能となり、打ち抜き粕に破断を生じさせることなく確実に抜き落とすことが可能となる。

本発明の実施の形態における打ち抜き製品としての積層鉄心の斜視図である。 打ち抜き製品内径の前抜き形状を示す平面図である。 図２の状態からシェービング抜きした打ち抜き粕を示す平面図である。 前抜き形状の別の例を示す平面図である。 図４の状態からシェービング抜きした打ち抜き粕を示す平面図である。 キッカーピンを用いた例を示す図４のＡ−Ａ断面図である。 エアブローを用いた例を示す図４のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は通常の連結部を示す拡大平面図、（ｂ）は幅狭の連結部を示す拡大平面図である。 従来のスロット抜きおよびヨーク内径前抜きを行った例を示す平面図である。 図９の状態からシェービング加工を行った例を示す平面図である。 図１０により発生した打ち抜き粕を示す平面図である。 従来の前抜き加工を示す平面図である。 図１２の状態からシェービング加工を行った例を示す平面図である。 図１３により発生した打ち抜き粕を示す平面図である。

図１は本発明の実施の形態における打ち抜き製品としての積層鉄心（ステータ積層鉄心）１０の斜視図である。この積層鉄心１０は径方向外側の環状積層ヨーク部１１と、その径方向内側に設けられた複数の積層ティース部１２とを有している。積層ティース部１２は、積層ティース軸部１３とその径方向内側端部に形成された積層極歯１４を有している。積層鉄心１０は、同一形状の複数（通常多数）の環状鉄心片１５をかしめ積層して形成される。各環状鉄心片１５は、径方向内側先端部に極歯１６を有するティース片部１７を複数有している。なお、１８はかしめ部、１９はスロット部である。

以下、図１の環状鉄心片１５のティース内径部分等に用いられるシェービング加工方法について説明する。図２は打ち抜き製品内径の前抜き形状を示す平面図、図３は図２の状態からシェービング抜きしたときの打ち抜き粕を示す平面図である。

図２に示すように、本実施形態におけるシェービング加工方法では、前抜き工程において、薄板材料３０の打ち抜き予定領域（打ち抜き製品内径）３１に、シェービング抜き代３２を残して前抜きを行う際、シェービング抜き代３２の内側の対向部どうしを十文字状に繋ぐブリッジ部３３が形成されるように、前抜き用の第１パンチおよび第１ダイ（いずれも図示せず。）により前抜き穴３４を打ち抜く。この第１パンチおよび第１ダイには、シェービング抜き代３２の内側の対向部どうしを十文字状に繋ぐブリッジ部３３が形成される金型形状を有する。シェービング抜き代３２の幅は、薄板材料３０の幅や材質の剛性にもよるが、例えば板厚０．３ｍｍ、材質が電磁鋼板の場合、０．０２〜０．１ｍｍが好ましい。

その後、シェービング抜き工程において、シェービング抜き代３２をシェービング抜き用の第２パンチおよび第２ダイ（図示せず。）を用いて打ち抜き、打ち抜き製品内径３１を形成する。図３に示すように、このシェービング抜きの打ち抜き粕３５は、シェービング抜き代３２の内側の対向部どうしを十字に繋ぐブリッジ部３３が形成されたものとなっており、剛性が向上している。そのため、打ち抜き粕３５に破断を生じさせることなく、確実に抜き落とすことができ、粕浮きに起因する金型の破損や打痕による製品品質の低下を防止することができる。

なお、ブリッジ部３３の形状は、上記のように十文字状に限らず、上下や左右の一文字状としたり、三方向に交差させて＊文字状としたり、さらに多方向に交差させたりすることが可能である。要するに、シェービング抜き代３２の内側の対向部どうしを繋いで交差させ、打ち抜き粕３５の剛性が向上するように形成すれば良い。

また、図４に示すようにブリッジ部３６の略中央部に、面積を拡大した拡大部３７を有するように前抜きすることも可能である。これにより、シェービング抜きの打ち抜き粕３８は、図５に示すように、シェービング抜き代３２の内側の対向部どうしを十字に繋ぐブリッジ部３６の略中央部に面積を拡大した拡大部３７が形成されたものとなる。

この場合、シェービング抜き工程では、図６に示すように、シェービング抜き用の第２パンチ４１および第２ダイ４２を用いて、前抜き穴３９の内周からシェービング抜き代３２を抜く工程を実施するが、第２パンチ４１を下降させてシェービング抜き代３２を抜いた後、その打ち抜き粕３８が第２パンチ４１と一緒に上昇したり一部のみ上昇することにより打ち抜き粕３８が破断したりすることを阻止するために、キッカーピン４３を拡大部３７に押し当て、キッカーピン４３を第２パンチ４１よりも遅く上昇させる。これにより、打ち抜き粕３８が第２パンチ４１と一緒に上昇したり破断したりせず、確実に打ち抜き粕３８を抜き落とすことができる。

あるいは、図６におけるキッカーピン４３を用いるほかに、図７に示すように、エアブローノズル４４を設け、シェービング抜きの際に、エアブローノズル４４から拡大部３７に向けてエアブローを噴出させる。これにより、打ち抜き粕３８を打ち抜き予定領域３１から強制的に分離することができ、打ち抜き粕３８を破断させることなく確実に抜き落とすことができる。なお、拡大部３７の形状は、図４および図５に示すもののほか、キッカーピン４３やエアブローノズル４４の形状や配置に応じて適宜変更することが可能である。また、キッカーピン４３とエアブローノズル４４は併設してもよく、それ以外の粕浮き対策の機構を設けてもよい。

なお、本実施形態におけるシェービング加工方法では、前抜き工程において、シェービング抜き代３２の内側の対向部どうしを繋ぐブリッジ部３３，３６が形成されているため、図８（ａ）に示すように、打ち抜き粕３５，３８のブリッジ部３３，３６とシェービング抜き代３２との連結部４５でシェービングの効果がなくなり、せん断面積が小さくなる。この連結部４５の面積は、シェービング加工を要する全体の面積と比較すると微少であるため、せん断面積減少の影響は小さいが、この連結部４５の幅を図８（ｂ）に示すように狭くしておくことで、その影響をさらに小さくすることができる。

以上のように、本実施形態におけるシェービング加工方法では、前抜き工程においてシェービング抜き代３２の内側の対向部どうしを繋ぐブリッジ部３３，３６が形成されるように打ち抜くことにより、シェービング抜き工程において打ち抜かれた打ち抜き粕３５，３８は、その内側の対向部どうしがブリッジ部３３，３６により繋がれて、剛性が向上したものとなるため、打ち抜き粕３５，３８に破断を生じさせることなく、確実に抜き落とすことができ、粕浮きに起因する金型の破損や打痕による製品品質の低下を防止することが可能となる。したがって、このシェービング加工方法を用いて打ち抜き製品を製造することで、高品質な打ち抜き製品を得ることができる。

本発明は、モーターコア等の打ち抜き製品のシェービング加工方法、製造方法および製造装置として有用である。

１０ ステータ積層鉄心
１１ 環状積層ヨーク部
１２ 積層ティース部
１３ 積層ティース軸部
１４ 積層極歯
１５ 環状鉄心片
１６ 極歯
１７ ティース片部
１８ かしめ部
１９ スロット部
３０ 薄板材料
３１ 打ち抜き予定領域（ヨーク内径）
３２ シェービング抜き代
３３，３６ ブリッジ部
３４，３９ 前抜き穴
３５，３８ 打ち抜き粕
３７ 拡大部
４１ 第２パンチ
４２ 第２ダイ
４３ キッカーピン
４４ エアブローノズル
４５ 連結部

Claims (5)

1. 板材料の打ち抜き予定領域にシェービング抜き代を残して前抜きを行う前抜き工程と、
   前記シェービング抜き代を打ち抜くシェービング抜き工程と
   を含む打ち抜き製品のシェービング加工方法であって、
   前記前抜き工程は、前記シェービング抜き代の内側の対向部どうしを繋ぐブリッジ部が形成されるように前記板材料を貫通する前抜き穴を打ち抜くこと
   を特徴とする打ち抜き製品のシェービング加工方法。
2. 前記ブリッジ部は、略中央部に面積を拡大した拡大部を有することを特徴とする請求項１記載の打ち抜き製品のシェービング加工方法。
3. 前記ブリッジ部の前記シェービング抜き代との連結部は、幅を狭くしたことを特徴とする請求項１または２に記載の打ち抜き製品のシェービング加工方法。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の打ち抜き製品のシェービング加工方法を用いて打ち抜き製品を製造することを特徴とする打ち抜き製品の製造方法。
5. 板材料の打ち抜き予定領域にシェービング抜き代を残して前抜きを行う第１パンチおよび第１ダイと、
   前記シェービング抜き代を打ち抜く第２パンチおよび第２ダイと
   を備える打ち抜き製品の製造装置であって、
   前記第１パンチおよび前記第１ダイは、前記シェービング抜き代の内側の対向部どうしを繋ぐブリッジ部が形成される形状を有し、前記板材料を貫通する前抜き穴を打ち抜くものである打ち抜き製品の製造装置。

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