JP7229470B2 - METHOD FOR MANUFACTURING METAL PLATE LAMINATED PRODUCT - Google Patents
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Description
本発明は、金属板を打ち抜きながら金型のワーク保持穴内に積層し、その側面にレーザービームを照射して金型内で板相互間を溶接させる金属板積層品の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of manufacturing a laminate of metal plates by punching and laminating metal plates in a work holding hole of a die, irradiating the side surface of the metal plates with a laser beam, and welding the plates together in the die.
所定形状の金属板抜き型内積層金型の下型ダイ外郭抜き穴の上端面角部を切り刃とし、側面をワーク保持穴とし、このワーク保持穴の積層方向の切り刃から近い距離に細穴を設けて金属板の側面を露出させ、レーザービーム溶接機構によりこの金属板の側面にレーザービームを照射して金型内で板相互間を溶接させる金属板積層品の製造方法は、金型内レーザー溶接金属板積層品製造法として知られている。例えば特許文献1、特許文献2には、金型内であることは明示されていないが、積層された金属板の側面をレーザー溶接する技術が記載されている。 The corner of the upper end surface of the lower die outer shell punching hole in the stacking die inside the metal plate punching die of a predetermined shape is used as a cutting edge, and the side surface is used as a work holding hole, and a thin line is formed at a short distance from the cutting edge in the stacking direction of this work holding hole. A metal plate laminate manufacturing method in which a hole is provided to expose the side surface of a metal plate, a laser beam is irradiated to the side surface of the metal plate by a laser beam welding mechanism, and the plates are welded together in the mold. It is known as the inner laser welded sheet laminate manufacturing method. For example, Patent Literature 1 and Patent Literature 2 describe techniques for laser-welding the side surfaces of laminated metal plates, although it is not explicitly stated that they are in a mold.
一般的な金型内レーザー溶接金属板積層品製造方法は、溶接に使用するレーザービームを、レーザー機本体で励起ランプとロッドにより発振させ、2~6分岐しレンズで集光し各光ファイバーの入口を通して、抜き金型内に装着した各出射ユニット内の光ファイバーの出口から放射状に出しレンズで平行にし再びレンズで加工位置に集光する仕組みとなっている。形状はレンズも光ファイバーも同じ円形でレーザービームの加工位置形状も円形である。光ファイバーの直径は入口のレンズの実用集光精度の制約から一般的に0.6mmである。レーザービームの加工位置の直径は、出口のレンズの実用集光精度から光ファイバー直径より少し大きく最小でも0.8~0.9mmとなる。 In the general method of manufacturing in-mold laser welded metal plate laminates, the laser beam used for welding is oscillated by an excitation lamp and a rod in the laser machine body, split into 2 to 6, and condensed by a lens to enter each optical fiber. The light is radially emitted from the exit of the optical fiber in each output unit mounted in the punching die, and then parallelized by the lens and condensed to the processing position by the lens again. Both lenses and optical fibers have the same circular shape, and the processing position of the laser beam is also circular. The diameter of the optical fiber is typically 0.6 mm due to practical focusing precision constraints of the entrance lens. The diameter of the processing position of the laser beam is slightly larger than the diameter of the optical fiber, and is 0.8 to 0.9 mm at the minimum, because of the practical focusing accuracy of the lens at the exit.
なお、小型薄厚板の金属板積層品では光ファイバー直径0.4mmも用いるが、入口の集光精度管理は厳重となる。もし精度が狂い光ファイバーの入口を焼損させると修理が必要で費用は購入金額に近いので実際の生産現場では敬遠する。 Although an optical fiber with a diameter of 0.4 mm is also used for a laminated product of small thin and thick metal plates, the accuracy of light collection at the entrance is strictly controlled. If the accuracy is out of order and the entrance of the optical fiber is burned out, it will need to be repaired, and the cost is close to the purchase price, so it is avoided at the actual production site.
また、溶接強度を確保するための深い溶け込みはスパッタやブローホール発生等溶接不良の原因となるため採用できない。金型内の抜き油が多く有る溶接では、気化が激しく生じるのでこれを溶融池からすばやく大気中に逃がして製品が求める良好な溶接や外観を実現させるため溶接深さを浅くする必要がある。以上から一般的スポット溶接は直径が0.8~0.9mm、深さ0.3mmぐらいの鍋形状となる。 In addition, deep penetration for securing welding strength cannot be adopted because it causes welding defects such as spatter and blowholes. Welding with a large amount of extracted oil in the mold causes intense vaporization, so it is necessary to make the welding depth shallow in order to quickly release this from the molten pool into the atmosphere and achieve the good welding and appearance required by the product. From the above, general spot welding has a pot shape with a diameter of 0.8 to 0.9 mm and a depth of about 0.3 mm.
さて、板を順に打ち抜く金型内レーザー溶接金属板積層品を上下単体に分離する方法は溶接休止で行うが、溶接する板と板を合わせた厚みは1.0mmとなる。これを積層する板の厚みのバラツキで溶接位置が移動することを考慮し、分離を確実に行い上下板が溶接されないようにスポット溶接径より少し大きくする。基本の2枚溶接で分離可能な一枚の板厚は1.0/2で0.5mm以上となる。3枚溶接では板厚0.35mm(1.05mm)となる。 Now, the method of separating the laser-welded metal plate laminate in the mold, in which the plates are punched out in order, into upper and lower units is performed while the welding is stopped, but the combined thickness of the plates to be welded is 1.0 mm. Considering that the welding position shifts due to variations in the thickness of the laminated plates, the diameter is made slightly larger than the spot welding diameter so that the separation is ensured and the upper and lower plates are not welded. The thickness of one sheet that can be separated by basic two-sheet welding is 1.0/2, which is 0.5 mm or more. The plate thickness is 0.35 mm (1.05 mm) when three plates are welded.
図1、図2は従来技術の金属板積層品の溶接図で、スポット溶接円33の直径は全て0.8~0.9mmである。図1の板厚0.5mm積層品では、熔接中心34を板相互間中心に設定していて熔接中心34の位置が板厚のバラツキ積層で0.1mm移動しても単体分離は支障なく溶接強度も確保される。図2の板厚0.35mm積層品では、熔接中心34を3枚の中央板の厚みの中心に設定していて熔接中心34の位置が0.1mm移動しても単体分離は支障なく溶接強度も確保される。
1 and 2 are welding diagrams of metal plate laminates of the prior art, and the diameter of the
しかし、最近の金属板積層品は特にモーター等に用いる電磁鋼板を積層してなる電磁コアーでは、電気性能を上げるため薄厚板化していて従来では0.35mmの板厚が0.2mmを必要としている。しかもコアー全体の大きさ重量は従来と変わらないため溶接強度は従来と同じ必要があり、さらにコアーの大型化でより強い溶接強度を求められている。 However, recent metal plate laminates, especially in the electromagnetic cores made by laminating electromagnetic steel sheets used in motors, etc., have been made thinner in order to improve electrical performance. there is Moreover, since the overall size and weight of the core remains the same as before, the welding strength must be the same as before.
図3の板厚が0.2mmの金属板積層品の溶接図では、積層品単体に分離可能とするにはスポット溶接円33の直径が0.8~0.9mmのままでは5枚(1.0mm)溶接となり、熔接中心34の位置は5枚の板の中央板の中心に設定され、分離する積層品端板10では中央板より溶接長さが短いため必要溶接強度が得られない。特に熔接中心の位置が0.05mm移動すると積層品端板10の溶接長さは半分以下となる。
In the welding diagram of the metal plate laminate with a plate thickness of 0.2 mm in FIG. 0 mm) welding, the position of the
従って本発明の目的は、金属板が0.35mm~0.2mmに薄厚板化した場合にも、必要溶接強度を得ることができる金属板積層品の製造方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for producing a metal plate laminate that can obtain the required welding strength even when the metal plate is thinned to 0.35 mm to 0.2 mm .
上記の課題を解決するためになされた本発明は、所定形状の金属板抜き型内積層金型の下型ダイ外郭抜き穴の上端面角部を切り刃とし、側面をワーク保持穴とし、このワーク保持穴の積層方向の切り刃から近い距離に細穴を設けて金属板の側面を露出させ、集光レンズを金型内に設置したレーザービーム溶接機構によりこの金属板の側面にレーザービームを照射して金型内で板相互間を溶接させる金属板積層品の製造方法において、金属板の板厚を0.35mm~0.2mmとし、レーザービームの加工位置のスポット溶接円形状の板積層方向上下部を短くすることを特徴とするものである。 The present invention, which has been made in order to solve the above-mentioned problems, has a cutting edge at the upper end surface corner of a lower die outer shell punched hole of a metal plate punching die with a predetermined shape, and a work holding hole at the side surface. A small hole is made close to the cutting edge in the stacking direction of the workpiece holding hole to expose the side of the metal plate, and a laser beam is applied to the side of the metal plate by a laser beam welding mechanism in which a condenser lens is installed in the mold. In the manufacturing method of metal plate laminates in which the plates are welded together in a mold by irradiation, the plate thickness of the metal plates is 0.35 mm to 0.2 mm, and spot welding circular plate lamination at the processing position of the laser beam. It is characterized by shortening the upper and lower parts in the direction.
本発明においては、レンズで加工位置に集光する前にレーザービームの上下部分を遮蔽物を設置してエネルギーの一部を吸収させることにより強度を弱らせて溶接させず、レーザービームの加工位置のスポット溶接円形状の板積層方向上下部を短くすることができる。 In the present invention, before the laser beam is focused on the processing position with a lens , a shield is placed above and below the laser beam to absorb a part of the energy, thereby weakening the strength and not welding, and processing the laser beam. It is possible to shorten the upper and lower parts of the plate lamination direction of the spot welding circular shape of the position.
本発明に係る金属板積層品の製造方法によれば、レーザービームの上下部分に遮蔽物を設置し、エネルギーの一部を吸収させることにより強度を弱らせて溶接させず、上下積層方向の溶接長さを自由に短くする。このため本発明においては、金属板積層品の必要溶接強度を確保でき、これにより図3に示す弱い溶接の積層品端板10をなくし、また上下積層品単体に確実に分離できる。
According to the method for manufacturing a metal plate laminated product according to the present invention, shields are installed above and below the laser beam, and part of the energy is absorbed to weaken the strength and prevent welding. Freely shorten the welding length. Therefore, in the present invention, the required welding strength of the metal plate laminate can be ensured, thereby eliminating the weakly welded
以下に本発明の実施例1について、図4と図5を参照しながら説明する。
図4は金型内レーザー溶接金属板積層装置を示した断面図である。13は金属板抜き型内積層金型を構成する上型外郭抜きパンチ、14は下型外郭抜きダイである。下型外郭抜きダイ14には下型ダイ外郭抜き穴15が形成されており、その上端面角部は切り刃16となっている。
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to FIGS. 4 and 5. FIG .
FIG. 4 is a sectional view showing an in-mold laser-welded metal plate laminating apparatus.
所定形状の金属板11を、材料板12から上型外郭抜きパンチ13と下型外郭抜きダイ14で抜き落とし、外郭抜き穴の側面15をワーク保持穴とし、打ち抜かれた金属板11をこのワーク保持穴の内部に相互に密着した状態で順に積層して行き、ワーク保持穴の下端部に達すると落下して取り出される。
A
このワーク保持穴のダイ切り刃16から近い距離に細穴17を設けて、金属板11の側面を露出させ、レーザービーム溶接機構により金型内でレーザービームを照射して板相互間を溶接させる。
A
レーザービーム溶接機構は、ロッド18に励起ランプ19から光を照射してレーザービーム20を取り出し、分岐ミラー21で分岐し、レンズ22で光ファイバー23の入口に集光させるが、実用集光精度の制約から光ファイバーは直径0.6mmで金型内に装着した出射ユニットまでレーザービームを通し、出射ユニットは光ファイバー23の出口から放射状に放出されたレーザービームをレンズ24で平行にし、レンズ25で金属板11の側面の加工位置26に集光させる構造である。
The laser beam welding mechanism irradiates the
本発明では、0.35mm~0.2mmの板厚に応じてレーザービームの加工位置のスポット溶接円形状の板積層方向上下部を短くする。このために、加工位置に集光する前にレーザービームの上下部分を遮蔽物を設置してエネルギーの一部を吸収させ強度を弱らせることにより溶接させず、レーザービームの加工位置のスポット溶接円形状の板積層方向上下部を短くする。すなわち、レーザービームの積層方向上下を短くする遮蔽物31、32をレーザービームを加工位置に集光させるレンズ25の後に設置し、上下のレーザービームのエネルギーの一部を吸収する。これらの遮蔽物31、32は材質がアルミニュウムで、レーザービームを吸収しやすく表面を黒くアルマイト(陽極酸化処理)加工し、光を吸収し熱として放出する。
In the present invention, the upper and lower portions of the spot-welded circular plate stacking direction at the processing position of the laser beam are shortened according to the plate thickness of 0.35 mm to 0.2 mm . For this reason, before focusing on the processing position, the upper and lower parts of the laser beam are shielded to absorb part of the energy and weaken the strength to prevent welding. The upper and lower parts of the circular plate stacking direction are shortened. That is, the
金型の抜き落としタイミングに合わせてレーザービームを照射する。図4に示される金属板積層品27は、単体に分離させたものである。分離はレーザービームの照射溶接を分離するタイミングで休止し、金属板11間を溶接しないようにして行う。
The laser beam is irradiated in accordance with the timing of removing the mold. The
図5は本発明による板厚0.2mmの金属板積層品の溶接図で、スポット溶接33の直径0.8~0.9mmで上下長0.5mmとし、熔接中心34の位置は3枚板の中央板厚み中心に設定する。従来技術の図3の様に分離のため板の合わせ枚数5枚必要のところを、3枚として板厚のバラツキで溶接中心位置が0.05mm移動しても積層品端板10の溶接強度に支障はない。 FIG. 5 is a welding diagram of a metal plate laminate with a plate thickness of 0.2 mm according to the present invention. Set at the center of the plate thickness. As shown in FIG. 3 of the prior art, five plates are required to be joined together for separation. No obstacles.
以上に説明したように、本発明によれば、0.35mm~0.2mmの板厚に応じてレーザービームの加工位置のスポット溶接円形状の板積層方向上下部を短くすることにより、必要溶接強度を得ることができる。 As described above, according to the present invention, by shortening the upper and lower parts of the spot welding circular plate stacking direction at the processing position of the laser beam according to the plate thickness of 0.35 mm to 0.2 mm , the required welding Strength can be obtained.
10 積層品端板
11 所定形状の金属板
12 材料板
13 上型外郭抜きパンチ
14 下型外郭抜きダイ
15 外郭抜き穴の側面
16 ダイ切り刃
17 金属板を露出させレーザービームを通す細穴
18 ロッド
19 励起ランプ
20 レーザービーム
21 分岐ミラー
22 光ファイバー入光用レンズ
23 光ファイバー
24 光ファイバー放射平行レンズ
25 加工位置集光レンズ
26 金属板側面の加工位置
27 金属板積層品
31 上固定遮蔽物
32 下固定遮蔽物
33 スポット溶接円
34 熔接中心
10 Laminated
Claims (2)
金属板の板厚を0.35mm~0.2mmとし、レーザービームの加工位置のスポット溶接円形状の板積層方向上下部を短くすることを特徴とする金属板積層品の製造方法。 The corner of the upper end surface of the lower die outer shell punching hole in the stacking die inside the metal plate punching die of a predetermined shape is used as a cutting edge, and the side surface is used as a work holding hole, and a thin line is formed at a short distance from the cutting edge in the stacking direction of this work holding hole. A metal that exposes the side of a metal plate by making a hole and irradiates the side of the metal plate with a laser beam using a laser beam welding mechanism in which a condensing lens is installed in the mold to weld the plates together in the mold. In the method for manufacturing a laminated plate product,
A method for manufacturing a laminated metal plate product, characterized in that the plate thickness of the metal plate is set to 0.35 mm to 0.2 mm, and the upper and lower portions of the plate lamination direction of the spot-welded circular shape at the processing position of the laser beam are shortened.
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