JP7294076B2

JP7294076B2 - プレス成形品の製造方法

Info

Publication number: JP7294076B2
Application number: JP2019204689A
Authority: JP
Inventors: 真平小野; 肇坂野
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2019-11-12
Filing date: 2019-11-12
Publication date: 2023-06-20
Anticipated expiration: 2039-11-12
Also published as: JP2021074761A

Description

本発明は、プレス成形品の製造方法に関する。

従来、板状の金属部材であるワークを順送りしつつプレス成形するプレス装置が知られている。プレス装置では、フィーダによりワークを間欠的に順に送り出しつつ、上成形型を下成形型に対して昇降させることでプレス成形を行う。

このようなプレス装置として、ワークに形成されたパイロット穴に、上成形型に設けられたパイロットピンを挿入してワークの精密な位置決めを行うように構成されたものが知られている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１がある。

特開平４－４９２７号公報

ワークは、一般に、幅広の圧延材である母材を幅方向に分割して形成される。この際、分割により残留応力が解放されてしまい、ワークが幅方向に湾曲する横曲がり（キャンバ）が生じる（例えば、特許文献１参照）。この横曲がりの影響により、ワークの幅方向における一方に形成されるパイロット穴と、他方に形成されるパイロット穴とにピッチ差が生じ、加工精度が低下してしまうおそれがあった。

そこで、本発明は、ワークの横曲がりに起因する加工精度の低下を抑制可能なプレス成形品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決することを目的として、帯状の金属部材であるワークを順送りしつつ、上成形型を下成形型に対して昇降させることで前記ワークのプレス成形を行うプレス成形品の製造方法であって、前記上成形型に設けられたパイロットピンを前記ワークに形成されたパイロット穴に挿入することにより前記ワークの位置決めを行うと共に、前記ワークの残留応力が解放されることによる前記ワークの横曲がりの方向が規定の方向となるように、前記ワークの送り出しを行い、前記規定の方向の横曲がりが付与された前記ワークの加工に適するように、前記パイロットピンの位置が調整されている、プレス成形品の製造方法を提供する。

本発明によれば、ワークの横曲がりに起因する加工精度の低下を抑制可能なプレス成形品の製造方法を提供できる。

（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施の形態に係るプレス成形品の製造方法に用いるプレス装置の概略構成図である。プレス成形品の一例であるステータコア用の金属板の平面図である。（ａ）は下成形型の一例を示す平面図、（ｂ）はパイロット穴の形成部分を示す模式図であり、（ｃ）は上成形型及び下成形型の一部を模式的に示した断面図である。（ａ）は、ワークに横曲がりが生じることを説明する図であり、（ｂ）は横曲がりが生じたワークにおいてパイロット穴のピッチ差が生じることを説明する図である。

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

（プレス装置）
図１は、（ａ），（ｂ）は、本実施の形態に係るプレス成形品の製造方法に用いるプレス装置の概略構成図である。図１（ａ），（ｂ）に示すように、プレス装置１は、帯状の金属部材であるワーク２を順送りしつつ、上成形型３を下成形型４に対して昇降させることでワーク２のプレス成形を行う装置である。

本実施の形態では、ワーク２をプレス加工することにより、プレス成形品として、モータのロータコア及びステータコア用の金属板を製造する場合について説明する。例えば、ステータコア用の金属板１０は、図２に示すように、円筒状の基体部１１と、基体部１１の内周面から径方向内方に突出した複数のティース部１２と、基体部１１から径方向外方に突出した複数の被固定部１３と、を一体に有している。複数枚の金属板１０を積層し、積層体の各ティース部１２に、図略の磁気コイルがそれぞれ巻回することで、ステータが構成される。

ロータコア及びステータコアでは、鉄損を抑制するために、できるだけ薄い金属板を複数積層して構成されることが望ましい。そのため、ワーク２としては、非常に薄い電磁鋼板が用いられる。具体的には、ワーク２の厚さは、０．３ｍｍ以下である。なお、本発明で製造するプレス成形品は、ロータコア用の金属板やステータコア用の金属板１０に限定されない。

プレス装置１では、ワーク２が巻回されたコイル９がアンコイラ５にセットされ、アンコイラ５からコイル９に巻回されたワーク２が送り出される。アンコイラ５から送り出されたワーク２は、フィーダ６により間欠的に送り出され、上成形型３と下成形型４との間へと供給される。下成形型４におけるワーク２の入口及び出口の近傍には、ワーク２の幅方向の位置決めを行うための位置決め機構７が設けられている。

図３（ａ）は下成形型４の一例を示す平面図、図３（ｂ）はパイロット穴の形成部分を示す模式図であり、図３（ｃ）は上成形型３及び下成形型４の一部を模式的に示した断面図である。

図３（ａ）に示すように、下成形型４（及び上成形型３）には複数のステージが設定されており、各ステージで順次プレス成形を行う構成となっている。上成形型３の昇降動作に同期させてフィーダ６でワーク２を間欠的に順に送り出し、上成形型３を昇降させることで、複数のプレス成形工程が順次行われる。図３（ａ）では、一例としてステータコア用の金属板１０を成形する場合について模式的に示しているが、この場合、ティース部１２間の空間に相当する部分をステージＡで打ち抜き、その後、ロータコアが収容される中央部（内周部分）をステージＢで打ち抜き、その後、外周部分をステージＣにて打ち抜くことになる。本実施の形態では、１度の加工で２枚の金属板を形成する２枚取りの構成となっており、使用するワーク２は比較的幅が広い。なお、打ち抜き加工のみならず、ワーク２を所定の形状に変形させる加工等を行ってもよい。

図３（ｂ）に示すように、ワーク２の入口側の位置決め機構７では、ワーク２を挟んで対向するピン７１が、ワーク２の送り方向に離間して２対設けられており、これら２対のピン７１により、ワーク２の幅方向位置が規制されている。２対のピン７１の間に位置するステージＤにて、打ち抜き加工によりワーク２にパイロット穴２１が形成される。パイロット穴２１は、平面視で円形状の穴であり、ワーク２の幅方向の両端部にそれぞれ形成される。

図３（ｃ）に示すように、上成形型３には、下方に突出した円柱状のパイロットピン３１が設けられている。パイロットピン３１の外径は、パイロット穴２１の直径よりも若干（所定のクリアランス分）小さく形成されている。また、パイロットピン３１の先端部には、先端ほど径が小さくなるテーパ部３１ａが形成されている。

プレス成形の際には、フィーダ６によりワーク２を送り出し、ワーク２の大まかな位置決めがなされた後、上成形型３が下降される。この際、ワーク２に形成されたパイロット穴２１に、パイロットピン３１が挿入され、ワーク２の精密な位置決めが行われる。パイロットピン３１をパイロット穴２１に挿入する際には、テーパ部３１ａがパイロット穴２１の周縁に干渉することで、ワーク２の位置修正が行われる。その後、上成形型３がさらに下降され、プレス成形が行われる。

下成形型４には、ワーク２を下方から支持しワーク２の送りを支援するための複数のリフタ８が設けられている。リフタ８は、ワーク２の下面に当接される本体部８ａと、本体部８ａの下方に設けられ、本体部８ａを弾性的に支持する弾性部材としてのコイルバネ８ｂと、を有している。リフタ８を備えることで、ワーク２を送る際にワーク２を下成形型４から離間させて、ワーク２をスムーズに送ることが可能になる。

（プレス成形品の製造方法）
図４（ａ）に示すように、ワーク２は、幅広の圧延材である母材２０を幅方向に分割して形成される。例えば、母材２０を幅方向に３分割する場合、中央のワーク２ｂは横曲がりなくほぼまっすぐな状態となるが、両端のワーク２ａ，２ｃについては、残留応力が解放されることにより、横曲がりが生じてしまう。より具体的には、両端のワーク２ａ，２ｃには、中央のワーク２ｂ側に凸となるように横曲がりが生じる。

横曲がりがあるワーク２ａ，２ｃを用いる場合、位置決め機構７にて、２対のピン７１により横曲がりがある程度矯正された状態でパイロット穴２１が形成されるが、位置決め機構７を通過した後は矯正が解除されてしまう。そのため、図４（ｂ）に示すように、横曲がりの内側ではパイロット穴２１のピッチが小さくなり、横曲がりの外側ではパイロット穴２１のピッチが大きくなってしまう。各ステージでの加工の際には、パイロットピン３１がパイロット穴２１に挿入されることにより強制的に精密な位置合わせが行われるが、各ステージでは、打ち抜き形状等によりワーク２に位置ずれが生じやすい方向が存在するため、横曲がりの方向との関係によっては加工精度が低下し、環状に打ち抜く際の内周と外周との同軸度が低下したり、真円を打ち抜く際の真円度が低下したりするおそれが生じる。

このような不具合を抑制するために、各ステージで位置ずれが生じやすい方向、及びワーク２の横曲がりを考慮して、パイロットピン３１の位置等を調整する必要がある。しかし、使用するワーク２の横曲がりの方向が定まっていない場合、調整幅が大きくなり過ぎて調整が困難となってしまう場合がある。また、幅方向一方側に横曲がりするワーク２と幅方向他側に横曲がりするワーク２が混在する場合、いずれの横曲がり方向のワーク２についてもパイロット穴２１にピン３１を挿入可能とするためには、例えばパイロット穴２１を大きく形成する必要があるが、このような対策では金属板１０の加工精度が低下してしまう。

そこで、本実施の形態に係るプレス成形品の製造方法では、ワーク２の横曲がりの方向が規定の方向となるように、ワーク２の送り出しを行うようにした。これにより、ワーク２の横曲がりの方向が定まっていない場合と比較して調整幅を小さくして、上成形型３及び下成形型４の調整（パイロットピン３１の位置等の調整）を容易行うことが可能になり、加工精度を向上することが可能になる。

より具体的には、図１（ａ），（ｂ）に示すように、ワーク２の横曲がり方向に応じて、アンコイラ５へのコイル９の取り付け方向を変えることにより、横曲がりの方向が規定の方向となるようにワーク２の送り出しを行うとよい。例えば、横曲がり方向が規定と反対の方向である場合、コイル９を上下反転させてアンコイラ５に取り付けることで、ワーク２の表裏面を反転させ、横曲がりの方向を一定の方向としてワーク２を上成形型３と下成形型４との間へと送り出すことが可能になる。換言すれば、ワーク２の横曲がり方向に応じて、コイル９の下側からワーク２を供給するか（図１（ａ）参照）、あるいはコイル９の上側からワーク２を供給するか（図１（ｂ）参照）を適宜選択することで、上成形型３と下成形型４との間へと送り出すワーク２の横曲がり方向を一定の方向とすることができる。

なお、ワーク２の横曲がり方向については、母材２０からの分割時に判別可能である。例えば、ワーク２を巻回したコイル９に横曲がり方向を明記すること等で、コイル９に巻回されたワーク２の横曲がり方向を判別することが可能である。

上成形型３及び下成形型４の調整（パイロットピン３１の位置等の調整）については、規定の方向の横曲がりが付与されたワーク２（２ａ，２ｃ）と、横曲がりがないワーク２（図４における中央のワーク２ｂ）を高精度に加工できるように適宜調整を実施すればよい。横曲がりがないワーク２については、コイル９の上側、下側のどちらからワーク２を供給してもよい。

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明したように、本実施の形態に係るプレス成形品の製造方法では、ワーク２の横曲がりの方向が規定の方向となるように、ワーク２の送り出しを行っている。これにより、上成形型３及び下成形型４の調整（パイロットピン３１の位置等の調整）を容易とし、ワークの横曲がりに起因する加工精度の低下を抑制することが可能になる。その結果、環状に打ち抜く際の内周と外周との同軸度を向上し、真円を打ち抜く際の真円度を向上する等、高精度な加工が可能になる。また、横曲がり方向と板厚偏差にも相関があることから、プレス成形品（例えば、ステータコア用の金属板１０）を積層する際の積層体（例えば、ステータコア）の高さ精度をコントロールすることも可能になる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。

１…プレス装置、２，２ａ～２ｃ…ワーク、２０…母材、２１…パイロット穴、３…上成形型、３１…パイロットピン、３１ａ…テーパ部、４…下成形型、５…アンコイラ、６…フィーダ、７…位置合わせ機構、７１…ピン、８…リフタ、８ａ…本体部、８ｂ…コイルバネ、９…コイル、１０…金属板、１１…基体部、１２…ティース部、１３…被固定部

Claims

帯状の金属部材であるワークを順送りしつつ、上成形型を下成形型に対して昇降させることで前記ワークのプレス成形を行うプレス成形品の製造方法であって、
前記上成形型に設けられたパイロットピンを前記ワークに形成されたパイロット穴に挿入することにより前記ワークの位置決めを行うと共に、
前記ワークの残留応力が解放されることによる前記ワークの横曲がりの方向が規定の方向となるように、前記ワークの送り出しを行い、
前記規定の方向の横曲がりが付与された前記ワークの加工に適するように、前記パイロットピンの位置が調整されている、
プレス成形品の製造方法。
圧延材である母材を幅方向に３分割して複数の前記ワークを形成し、
前記ワークが巻回されたコイルをアンコイラにセットし、前記アンコイラから前記コイルに巻回された前記ワークを送り出すようにされ、
前記３分割により形成された複数の前記ワークのうち前記幅方向の両端の二つのワークの横曲がりの方向が前記規定の方向となるように、前記ワークの横曲がり方向に応じて、前記アンコイラへの前記コイルの取り付け方向を変えることにより、横曲がりの方向が前記規定の方向となるように前記ワークの送り出しを行い、
前記３分割により形成された複数の前記ワークのうち前記幅方向の両端の二つのワーク及び中央のワークを高精度に加工できるように、前記パイロットピンの位置が調整されている、
請求項１に記載のプレス成形品の製造方法。