JP7145890B2 - 転積金型及び転積金型を備えるプレス装置 - Google Patents

転積金型及び転積金型を備えるプレス装置 Download PDF

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Description

本発明は、上金型と下金型とが協働することによって打ち抜かれた板材を所定の角度に従って回転して積層する転積金型、及びその転積金型を備えるプレス装置に関するものである。
板状の圧延鋼板が、圧延されてロール状に巻かれた状態で、プレス装置の上金型と下金型との間に供給され、上下に摺動可能な上金型と下金型との協働によって所定の形状に打ち抜かれる。そして、転積金型は、打ち抜かれた板状の圧延鋼板を積層して、モータコアと呼ばれるロータ、ステータ、等を形成するために使用される。ところで、圧延鋼板は、圧延時において、幅方向の両端となる圧延ローラの支持部における圧力と、幅方向の中央となる圧延ローラの中央部における圧力とが相違するために、幅方向において僅かに相違する厚みを有している。このため、プレス装置に供給された圧延鋼板を上金型と下金型によって打ち抜いて、打ち抜かれた板状の圧延鋼板をそのまま積層すると、打ち抜かれた板状の圧延鋼板の厚い部分同士及び薄い部分同士が積層され、このように積層された部材は、厚い部分同士が積層された部分は厚くなる一方で薄い部分同士が積層された部分は薄くなって、形状が傾いてしまう。このような傾いた部材を、ロータやステータとして使用するとモータの性能が低下する虞がある。従って、積層された部材が傾かないようにするために、転積金型によって打ち抜かれた板状の圧延鋼板を所定の角度に従って回転させて積層している。
近年、機械装置、自動車、等において、モータが多く使用され、モータの需要が高まっており、その結果、モータを構成しているロータ、ステータ、等のモータコアの需要も高まっており、モータコアの製造効率の向上が求められている。製造効率を向上させるには、打ち抜かれた板状の圧延鋼板を高速で回転して積層していくことができる転積金型が求められている。また、プレス装置に供給された板状の圧延鋼板を、上金型と下金型との協働によって所定の形状に打ち抜く際、転積金型には上下方向にスラスト荷重が生じる。特に製造効率の向上のため高速に打ち抜く際には、そのスラスト荷重はより顕著となって転積金型に伝達して、転積金型の回転精度を低下させ、モータコアの製造精度を低下させる。更に、転積金型を回転させるために、例えば、駆動ユニットの回転をタイミングベルトによって転積金型に伝達する場合、転積金型と駆動ユニットとを結合するタイミングベルトのテンション(張力)によるラジアル荷重が生じる。特に製造効率の向上のため高速に回転する際には、タイミングベルトのテンションを高める必要があり、そのテンションによるラジアル荷重は転積金型の姿勢を傾斜させて、転積金型の回転精度を低下させ、モータコアの製造精度を低下させる。従って、上下方向のスラスト荷重及び水平方向のラジアル荷重の影響を受けない転積金型が求められている。
特許文献1には、外形打ち抜きパンチを含む上金型と、外形打ち抜きパンチに対応する外形打ち抜きダイに固定されて下方へ延びるスクイズリングを含む下金型と、スクイズリングを間欠的に回動駆動するインデックス装置とを備える、電磁鋼板から鋼板片を打ち抜いて積層した積層鉄心を製造する積層鉄心製造装置が開示されている。スクイズリングは、複数のベアリングを介して下金型に回転可能に支持され、順次打ち抜かれて上端開口から内部に抜き落とされてくる鋼板片を積層状態に保持するものである。
特許文献2には、上金型と下金型が協働して打ち抜いた板材を所定角度回動させて積層し、下金型が取り付けられる金型取付部、及び、打ち抜いた板状パーツを収容するパーツ収容部を備えた金型ホルダーと、金型ホルダーの外周面を囲む内周面を有し、金型ホルダーを回動自在に支持するホルダー支持部材とを有する転積ユニットが開示されている。金型ホルダーとホルダー支持部材との間に、金型ホルダーの外周面に形成された第1V字状溝及びホルダー支持部材の内周面に形成された第2V字状溝に接触して転動する複数の転動体を介在させたクロスローラー軸受が構成されている。
特開2011-20132号公報 特開2013-43195号公報
特許文献1によるスクイズリングは、上下2つのベアリングを介して下金型に回転可能に支持されているが、この上下2つのベアリングは、上下方向のスラスト荷重及び水平方向のラジアル荷重の全ての影響を受けないようにスクイズリングを支持することはできず、スクイズリングの回転精度が低下して、モータコアの製造精度が低下するという問題点がある。
特許文献2による転積ユニットは、板材を打ち抜く際に金型ホルダーに作用する下方への荷重によりクロスローラー軸受に永久変形が生じないように、金型ホルダーの上部とホルダー支持部材との間隔を、板材を打ち抜いた際にクロスローラー軸受に永久変形が生じる、金型ホルダーとホルダー支持部材との相対移動量より小さくしなければならなく、転積ユニットの製造効率向上を妨げるという問題点がある。
従って、本発明の目的は、上記問題点を解決して、上下方向のスラスト荷重及び水平方向のラジアル荷重の影響を受けにくく、上金型と下金型とが協働することによって打ち抜かれた板材を所定の角度に従って回転して積層する転積金型、及びその転積金型を備えるプレス装置を提供することである。
本発明の1つの観点によれば、上金型と下金型とが協働することによって打ち抜かれた板材を所定の角度に従って回転して積層する転積金型は、打ち抜かれた板材を保持する保持ホールが設けられたスクイズリングを備え、スクイズリングの外周面が下金型の内周面に沿うように、スクイズリングは下金型に対して回転することができるようになっており、転積金型は、スクイズリングの下金型に対する回転を支持するために、第1のスラスト軸受、第2のスラスト軸受、及びラジアル軸受を更に備える。
本発明の一具体例によれば、転積金型において、ラジアル軸受は、第1のスラスト軸受と第2のスラスト軸受との間に配置されている。
本発明の一具体例によれば、転積金型は、第1の内輪部及び第2の内輪部を備え、第1のスラスト軸受、第2のスラスト軸受、及びラジアル軸受は、第1の内輪部と第2の内輪部との間に配置されている。
本発明の一具体例によれば、転積金型において、第1の内輪部及び第2の内輪部は、第1のスラスト軸受及び第2のスラスト軸受は予圧状態になるように締結されている。
本発明の一具体例によれば、転積金型において、スクイズリングの回転は、下金型に固定された第2の外輪部及び下金型によって構成されたガイドによって案内される。
本発明の一具体例によれば、転積金型において、ガイドとスクイズリングとの間に間隙が生じている状態で、第1のスラスト軸受及び第2のスラスト軸受は予圧状態にある。
本発明の一具体例によれば、転積金型において、第1のスラスト軸受は、下金型に固定された第1の外輪部と、第1の内輪部と、転動体とによって構成され、第2のスラスト軸受は、第1の外輪部と、第2の内輪部と、転動体とによって構成され、ラジアル軸受は、第1の外輪部と、第1の内輪部又は第2の内輪部と、転動体とによって構成されている。
本発明の一具体例によれば、転積金型において、第1のスラスト軸受の転動体、第2のスラスト軸受の転動体、及びラジアル軸受の転動体は、スクイズリングの外周面に対して径方向内側に配置されている。
本発明の一具体例によれば、転積金型は、スクイズリングに固定された従動プーリを更に備える。
本発明の別の観点によれば、上記転積金型を備えるプレス装置が、回転する出力軸を有するモータを備える駆動ユニットと、出力軸に固定された駆動プーリと、出力軸の回転に基づく駆動プーリの回転を従動プーリに伝達し、スクイズリングを所定の角度に従って回転させるための伝達部材とを備える。
本発明によれば、上下の鉛直方向に対するスラスト荷重及び水平方向に対するラジアル荷重の影響を受けないようにスクイズリングを支持することをできるために、スクイズリングの回転精度を向上させ、モータコアの製造精度を向上させることができる。
なお、本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面に関する以下の本発明の実施例の記載から明らかになるであろう。
本発明の一実施形態としての転積金型と駆動ユニットとを備えるプレス装置の正面から見た概略図である。 図1の転積金型と駆動ユニットとの関係を示す上面方向から見た斜視図である。 図1の転積金型の断面図である。 図1の転積金型の一部拡大断面図である。
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
図1~図4を参照して、本発明の転積金型及びプレス装置の一実施形態を説明する。
図1に、本発明の一実施形態としての転積金型201及び駆動ユニット301を備えるプレス装置101の正面から見た概略図を示す。プレス装置101は、プレス装置101の本体フレームに対して上下方向に摺動可能なスライド部材103と、本体フレームに設置され、スライド部材103を摺動可能に案内する上金型ガイド部材104と、スライド部材103の下面に設置された上金型102と、本体フレームに設置されたハウジング106に固定された下金型105とを備える。プレス装置101には、板材としての圧延鋼板115が上金型102と下金型105との間に供給され、上金型ガイド部材104を介してスライド部材103が下側方向に摺動する。上金型102の外形打ち抜きパンチと、この打ち抜きパンチに対応する、下金型105の外形打ち抜きダイとによって、供給された圧延鋼板115は打ち抜かれる。
圧延鋼板115が打ち抜かれてスライド部材103が上側方向に摺動すると、上金型102の外形打ち抜きパンチは、下金型105の外形打ち抜きダイから引き抜かれ、そして、打ち抜かれた圧延鋼板115は、外形打ち抜きダイに固定されたスクイズリング202に設けられた保持ホール203に抜け落とされて摩擦力によって保持される。続いて、スクイズリング202が回転して、保持ホール203に保持された打ち抜かれた圧延鋼板115も所定の角度に従って回転する。このように打ち抜きと回転を繰り返して打ち抜かれた圧延鋼板115を順次積層することによって、モータを構成しているロータ、ステータ、等のモータコア、等に使用するための、形状の傾きのない積層体116を形成することができる。なお、圧延鋼板115が回転される角度は限定されないが、例えば、圧延鋼板115を、360°を整数で割って割り切れる45°、60°、72°、90°、120°、等のような所定の角度に従って回転して順次積層してもよいし、360°を整数で割って割り切れる角度に対して微小の角度を加算した45°+1°、60°+2°、等のような所定の角度に従って回転してスキューを有するらせん状のように順次積層してもよい。
図3に、上金型102と下金型105とが協働することによって打ち抜かれた圧延鋼板115を所定の角度に従って回転して積層する転積金型201の断面図を示す。転積金型201は、下金型105に設けられた円柱状の穿孔内に収納されることができるスクイズリング202を備える。スクイズリング202の上側外周面211が下金型105の穿孔の内周面109に沿うように、スクイズリング202は、下金型105に対して回転することができるようになっている。転積金型201は、スクイズリング202の下金型105に対する回転を支持するために、第1のスラスト軸受(上側スラスト軸受)、第2のスラスト軸受(下側スラスト軸受)、及びラジアル軸受を更に備える。上側スラスト軸受及び下側スラスト軸受によって上下の鉛直方向に対するスラスト荷重の影響を受けず、更にラジアル軸受によって水平方向に対するラジアル荷重の影響を受けないようにスクイズリング202は支持されることができる。ラジアル軸受の上側スラスト軸受及び下側スラスト軸受に対する位置は特に限定されないが、ラジアル軸受が上側スラスト軸受と下側スラスト軸受との間に配置される場合には、転積金型201をコンパクトに構成することができ、低コスト化することができる。
転積金型201は、スクイズリング202に固定された第1の内輪部(上側内輪部)204及び第2の内輪部(下側内輪部)205を備え、上側スラスト軸受、下側スラスト軸受、及びラジアル軸受は、上側内輪部204と下側内輪部205との間に配置されていてもよい。なお、図3においては、上側内輪部204及び下側内輪部205は、スクイズリング202とは別々の構成要素となっているが、上側内輪部204又は下側内輪部205はスクイズリング202と一体化して構成されていてもよい。
上側内輪部204及び下側内輪部205は、上側スラスト軸受及び下側スラスト軸受が予圧状態になるように締結されている。軸受において内部隙間があると、軸受の剛性が低くなってスクイズリング202の回転振動が大きくなり、スクイズリング202の軸の倒れが発生しやすい。そこで、内部隙間をなくすように予めスラスト方向に荷重を加えて、上側スラスト軸受及び下側スラスト軸受に予圧を加える。予圧を加えることによって、振動を低減したり、音響性能を改善したりすることができる。プレス装置101が動作している間において、すなわち、スクイズリング202が下金型105に対して回転し、スライド部材103が下側方向に摺動して上金型102の外形打ち抜きパンチと下金型105の外形打ち抜きダイとによって圧延鋼板115が打ち抜かれ、スライド部材103が上側方向に摺動して上金型102の外形打ち抜きパンチが下金型105の外形打ち抜きダイから引き抜かれ、そして再びスクイズリング202が下金型105に対して回転する間において、上側スラスト軸受及び下側スラスト軸受が予圧状態になるように、上側内輪部204及び下側内輪部205が締結されていることが望ましい。上側スラスト軸受及び下側スラスト軸受が予圧状態になっていることによって、スクイズリング202は、上下の鉛直方向に対するスラスト荷重の影響を受けることなく、上側スラスト軸受及び下側スラスト軸受に確実に支持されて回転することができ、スクイズリング202の回転精度を向上させることができる。なお、上側内輪部204及び下側内輪部205の締結は、内輪部ねじ210によってなされてもよいが、締結手段は限定されない。予圧の大きさは、締結手段によって調整することができる。
図3及び図4に示されるように、上側スラスト軸受は、下側外輪部ねじ118によってハウジング106を介して下金型105に固定された第1の外輪部(下側外輪部)108と、上側内輪部204と、水平方向の軸線を中心に回転する転動体207とによって構成され、下側スラスト軸受は、下側外輪部108と、下側内輪部205と、水平方向の軸線を中心に回転する転動体208とによって構成され、ラジアル軸受は、下側外輪部108と、下側内輪部205と、鉛直方向の軸線を中心に回転する転動体209とによって構成されていてもよい。上側スラスト軸受、下側スラスト軸受、及びラジアル軸受を構成するための上側内輪部204と下側内輪部205との間の間隔216の長さを、転動体207の外径、下側外輪部108の厚さ、及び転動体208の外径の合計の長さよりも小さくなるように寸法管理することによって、上側内輪部204及び下側内輪部205が締結される際に、内部隙間はなくなって、上側スラスト軸受及び下側スラスト軸受を予圧状態とすることができる。そして、転積金型201はプレス装置101が動作している間において下金型105に対して相対的に移動するが、転動体207の外径、下側外輪部108の厚さ、及び転動体208の外径の合計の長さと間隔216の長さとの間の差を転積金型201の相対移動量よりも大きくなるように寸法管理することによって、上側スラスト軸受及び下側スラスト軸受をより確実に予圧状態にすることができる。なお、図3においては、下側外輪部108は、ハウジング106とは別々の構成要素となってハウジング106に固定されているが、ハウジング106と一体化して構成されていてもよい。また、第2の外輪部(上側外輪部)107は、上側外輪部ねじ117によってハウジング106を介して下金型105に固定されているが、上側外輪部107もまた、ハウジング106と一体化して構成されていてもよい。
スクイズリング202の回転は、下金型105、ハウジング106、及びハウジングを介して下金型105に固定された上側外輪部107によって構成されたガイド111によって案内されてもよい。スクイズリング202はガイド受容部213を備え、ガイド受容部213がガイド111に収容されてスクイズリング202の下金型105に対する回転が案内される。下金型105の下面110とガイド受容部213の上面214との間には、下金型105とガイド受容部213とが接触しないように間隙が設けられていてもよい。また、上側外輪部107の上面112とガイド受容部213の下面215との間には、上側外輪部107とガイド受容部213とが接触しないように間隙が設けられていてもよい。
また、ガイド111とスクイズリング202との間、すなわち、下金型105の下面110とガイド受容部213の上面214との間、及び上側外輪部107の上面112とガイド受容部213の下面215との間に間隙が生じている状態で、第1のスラスト軸受及び第2のスラスト軸受は予圧状態にあることが望ましい。これらの間隙がなければ、すなわち、ガイド受容部213が下金型105及び上側外輪部107に接触すれば、プレス装置101が動作している間にスクイズリング202が下金型105に対して相対的に上側及び下側に移動しないようにすることができ、上側スラスト軸受及び下側スラスト軸受を予圧状態にすることができるが、ガイド受容部213、下金型105、及び上側外輪部107が摩耗するために好ましくない。
上側スラスト軸受の転動体207、下側スラスト軸受の転動体208、及びラジアル軸受の転動体209は、下金型105の内周面109に沿う、スクイズリング202の上側外周面211に対して径方向内側に配置されていてもよい。プレス装置101が動作している間に、スクイズリング202は下金型105に対して相対的に上側及び下側に移動するが、転動体207~209のうちの何れかの一部が上側外周面211に対して径方向外側にある場合には、上側外周面211を境界として転動体207~209に加えられるスラスト荷重が変化するために、転動体207~209が破損し、下側外輪部108、上側内輪部204、及び下側内輪部205の転動体207~209の軌道面が損傷する場合がある。転動体207~209が上側外周面211に対して径方向内側に配置されている場合には、転動体207~209に加えられるスラスト荷重は同じであるため、転動体207~209の破損や転動体207~209の軌道面の損傷を防止することができる。
図3に示すように、転積金型201は、スクイズリング202の下側外周面212に固定された従動プーリ206を備えていてもよい。そして、図1に示すように、転積金型201を備えるプレス装置101は、プレス装置101の本体フレーム側面である固定面114に固定された、回転する出力軸304を有するモータ302を備える駆動ユニット301、出力軸304に固定された駆動プーリ303と、出力軸304の回転に基づく駆動プーリ303の回転を従動プーリ206に伝達し、スクイズリング202を所定の角度に従って回転させるための伝達部材113とを備えていてもよい。駆動ユニット301のモータ302の出力軸304が所定の角度に従って回転し、その回転が、駆動プーリ303、伝達部材113、従動プーリ206を介してスクイズリング202に伝達されて、スクイズリング202は、上側スラスト軸受、下側スラスト軸受、及びラジアル軸受に支持されることによって、下金型105に対して所定の角度に従って回転することができるようになっている。なお、従動プーリ206、駆動プーリ303は、タイミングプーリであってもよい。また、伝達部材113は、回転を伝達できるものであればよく、タイミングベルトであってもよい。
図2に示すように、伝達部材113が例えば、タイミングベルトである場合、従動プーリ206と駆動プーリ303とを結合するタイミングベルトのテンションによってラジアル荷重が水平方向に生じ、特にスクイズリング202を高速に回転させる際には、タイミングベルトのテンションは高められて、より大きいラジアル荷重が水平方向に生じる。図3に示すように、下側外輪部108と、下側内輪部205と、転動体209とによってラジアル軸受を構成することによって、スクイズリング202はタイミングベルトのテンションによるラジアル荷重の影響を受けず、スクイズリング202の姿勢はテンションの方向に傾斜しないため、スクイズリング202の回転精度を向上させて、モータコアの製造精度を向上させることができる。なお、下側内輪部205の代わりに上側内輪部204によってラジアル軸受は構成されていてもよく、また、上側内輪部204又は下側内輪部205はスクイズリング202と一体化して構成されていてもよい。
また、駆動ユニット301は、出力軸304にクランプ締めされた回転角度センサを備えて、出力軸304の回転角度を検出できてもよい。回転角度センサとしては、例えば磁気式のレゾルバ、光学式のエンコーダがある。駆動ユニット301は、回転角度センサによって検出された出力軸304の回転角度に関する信号を受信する制御装置を備えていてもよい。制御装置は、検出された出力軸304の回転角度が所定の回転角度に対応しているかを判定して、伝達部材113を介して回転するスクイズリング202の回転角度を高精度に割出すことができる。
上記記載は特定の実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の原理と添付の特許請求の範囲の範囲内で種々の変更及び修正をすることができることは当業者に明らかである。
101 プレス装置
102 上金型
103 スライド部材
104 上金型ガイド部材
105 下金型
106 ハウジング
107 上側外輪部
108 下側外輪部
109 下金型の内周面
110 下金型の下面
111 ガイド
112 上側外輪部の上面
113 伝達部材
114 固定面
115 圧延鋼板
116 積層体
117 上側外輪部ねじ
118 下側外輪部ねじ
201 転積金型
202 スクイズリング
203 保持ホール
204 上側内輪部
205 下側内輪部
206 従動プーリ
207 上側スラスト軸受の転動体
208 下側スラスト軸受の転動体
209 ラジアル軸受の転動体
210 内輪部ねじ
211 スクイズリングの上側外周面
212 スクイズリングの下側外周面
213 ガイド受容部
214 ガイド受容部の上面
215 ガイド受容部の下面
216 間隔
301 駆動ユニット
302 モータ
303 駆動プーリ
304 出力軸

Claims (8)

  1. 上金型と下金型とが協働することによって打ち抜かれた板材を所定の角度に従って回転して積層する転積金型であって、前記打ち抜かれた板材を保持する保持ホールが設けられたスクイズリングを備え、
    前記スクイズリングの外周面が前記下金型の内周面に沿うように、前記スクイズリングは前記下金型に対して回転することができるようになっており、
    前記転積金型は、前記スクイズリングの前記下金型に対する回転を支持するために、第1のスラスト軸受、第2のスラスト軸受、及びラジアル軸受を更に備え
    前記転積金型は、第1の内輪部及び第2の内輪部を更に備え、前記第1のスラスト軸受、前記第2のスラスト軸受、及び前記ラジアル軸受は、前記第1の内輪部と前記第2の内輪部との間に配置され、
    前記第1の内輪部及び前記第2の内輪部は、前記第1のスラスト軸受及び前記第2のスラスト軸受が予圧状態になるように締結されている、転積金型。
  2. 前記ラジアル軸受は、前記第1のスラスト軸受と前記第2のスラスト軸受との間に配置されている、請求項1に記載の転積金型。
  3. 前記スクイズリングの回転は、前記下金型に固定された第2の外輪部及び前記下金型によって構成されたガイドによって案内される、請求項1又は2に記載の転積金型。
  4. 前記ガイドと前記スクイズリングとの間に間隙が生じている状態で、前記第1のスラスト軸受及び前記第2のスラスト軸受が予圧状態にある、請求項に記載の転積金型。
  5. 前記第1のスラスト軸受は、前記下金型に固定された第1の外輪部と、前記第1の内輪部と、転動体とによって構成され、前記第2のスラスト軸受は、前記第1の外輪部と、前記第2の内輪部と、転動体とによって構成され、前記ラジアル軸受は、前記第1の外輪部と、前記第1の内輪部又は前記第2の内輪部と、転動体とによって構成されている、請求項の何れか一項に記載の転積金型。
  6. 前記第1のスラスト軸受の転動体、前記第2のスラスト軸受の転動体、及び前記ラジアル軸受の転動体は、前記スクイズリングの外周面に対して径方向内側に配置されている、請求項に記載の転積金型。
  7. 前記スクイズリングに固定された従動プーリを更に備える、請求項1~の何れか一項に記載の転積金型。
  8. 請求項に記載の転積金型を備えるプレス装置であって、
    回転する出力軸を有するモータを備える駆動ユニットと、
    前記出力軸に固定された駆動プーリと、
    前記出力軸の回転に基づく前記駆動プーリの回転を前記従動プーリに伝達し、前記スクイズリングを所定の角度に従って回転させるための伝達部材と
    を備えるプレス装置。
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