WO2019189299A1 - スクラップ部のカス上がり防止方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な構成で、製品部の周りに生じ鋼板の外周部を含むスクラップ部120のカス上がりを防止することができるスクラップ部のカス上がり防止方法を提供する。 【解決手段】スクラップ部のカス上がり防止方法は、ダイ20とパンチ10とを用いて鋼板10から製品部110を打ち抜いた際に生じるスクラップ部120のカス上がりを防止する方法である。ダイ20は、スクラップ部120の周縁部121に製品部側に突出する突状部122を形成する凹部21を有する。パンチ10は、凹部とともに、スクラップ部120に突状部122を形成する凸部11を有する。凸部11と凹部21とによって、スクラップ部における前記製品部側の周縁部121に前記突状部122を形成し、パンチの前記凸部11によって前記ダイ20の前記凹部21内にスクラップ部120の突状部122を嵌め込む。
Description
本発明は、スクラップ部のカス上がり防止方法に関する。
ダイとパンチとを用いて鋼板から製品を打ち抜く打ち抜き加工が知られている。この打ち抜き加工では、上面に切り刃を有するダイと、ダイの切り刃の形状に応じたパンチとによって、鋼板から製品を打ち抜く。前記打ち抜き加工によって、鋼板から製品を打ち抜いた残り部分であるスクラップ部が発生する。
前記打ち抜き加工により発生したスクラップ部は、前記パンチによって前記鋼板が打ち抜かれた際に、前記パンチと一緒に移動する場合がある。すなわち、前記打ち抜き加工時に、いわゆるカス上がりが生じる場合がある。
このカス上がりを防止するダイ及びパンチの構成として、例えば、特許文献1(特開2012-110962号公報)には、カス上がり防止ダイが開示されている。このカス上がり防止ダイは、ダイ上面にダイ刃先を有する。前記カス上がり防止ダイに、ダイ刃先からダイ下面に向かって、パンチへ向かう方向の傾斜角度を有するダイ刃先側面を形成することで、スクラップのカス上がりを防止する。
しかし、前記スクラップ部が、製品部の周りに生じ且つ鋼板の外周部を含む場合には、するクラップ部の全周にわたってダイの切り刃が形成されていないため、スクラップ部をダイ刃先側面に拘束することができない。
本発明の目的は、簡単な構成で、鋼板の外周部を含み且つ製品部の周りに生じるスクラップ部のカス上がりを防止することができるスクラップ部のカス上がり防止方法を提供することである。
本発明の第1の観点によるスクラップ部のカス上がり防止方法は、ダイとパンチとを用いて鋼板から製品部を打ち抜いた際に前記製品部の周りに生じ、前記鋼板の外周部を含むスクラップ部のカス上がりを防止する方法において、 前記ダイは、前記スクラップ部における前記製品部側の周縁部に打ち抜き方向から見て前記製品部側に突出する突状部を形成する凹部を有し、 前記パンチは、前記ダイの前記凹部とともに、前記スクラップ部に前記突状部を形成する凸部を有し、 前記パンチの前記凸部と前記ダイの前記凹部とによって、前記スクラップ部における前記製品部側の周縁部に前記突状部を形成する打ち抜き工程と、 前記パンチの前記凸部によって前記ダイの前記凹部内に前記スクラップ部の前記突状部を嵌め込むスクラップ部嵌め込み工程と、を有する。
以上の構成により、簡単な構成で、製品部の周りに生じ鋼板の外周部を含むスクラップ部のカス上がりを防止することができる。
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。なお、図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。また、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
本明細書において、「製品部」とは、鋼板をプレス加工装置などで打ち抜いて得られた製品を意味する。「スクラップ部」とは、製品部の打ち抜きにより除去された製品部以外の部分を意味する。
本発明の製品は、モータの固定子などに好適に用いられる。以下の実施形態では、プレス加工装置により帯状の鋼板を打ち抜いて、モータ用コア部材としての製品部に加工する例について説明するが、他の用途に用いられる製品についても、同様に用いることができる。
また、以下の説明において、“固定”、“接続”及び“取り付ける”等(以下、固定等)の表現は、部材同士が直接、固定等されている場合だけでなく、他の部材を介して固定等されている場合も含む。すなわち、以下の説明において、固定等の表現には、部材同士の直接的及び間接的な固定等の意味が含まれる。
なお、以下の説明では、プレス加工機のパンチの移動方向を「上下方向」、上下方向に直行し、鋼板の面に沿った方向を「横方向」、とそれぞれ称する。
(全体構成) 図1は、本発明の実施形態に係るプレス加工装置1の概略構成を示す斜視図である。プレス加工装置1は、帯状の鋼板100を打ち抜き加工することで、製品部であるモータ用コア部材110を形成する。詳しくは、プレス加工装置1は、上下方向に相対的に開閉するパンチ10とダイ20とを備える。プレス加工装置1は、ダイ20の上面に位置づけられた鋼板100をパンチ10で打ち抜き加工する。なお、本実施形態では、プレス加工装置1は、帯状の鋼板を、鋼板の長さ方向に送りながら位置合わせして打ち抜き加工するが、枚葉ごとの鋼板を打ち抜き加工してもよい。
プレス加工装置1は、固定盤2と可動盤3とを有する。可動盤3は、固定盤2の上方に、上下方向に所定の間隔で位置する。可動盤3は、上下方向に移動可能であり、固定盤2に対して離接可能である。
固定盤2の上面には、ダイプレート4が固定される。ダイプレート4は、ダイ20を固定する。
可動盤3の下面には、パンチプレート5が固定される。パンチプレート5は、パンチ10を固定する。また、パンチプレート5の下側には、ショルダボルト6を介してストリッパプレート7が取り付けられる。ストリッパプレート7は、パンチプレート5に対して離接可能である。ストリッパプレート7は、プレス加工時に可動盤3が下方向に移動することで、ダイプレート4の上面に接触する。
可動盤3は、ストリッパプレートを貫通して下方向に延びるガイドピン8を有する。ダイプレート4は、ガイドピン8が挿入されるガイドブッシュ9を有する。ガイドピン8及びガイドブッシュ9は、可動盤2の上下移動をガイドする。
パンチ10は、パンチ刃先10aを有する。ダイ20は、ダイ刃先20aを有する。パンチ刃先10a及びダイ刃先20aによって、鋼板100を打ち抜き加工するパンチ刃先10aは、パンチ10の下端に位置する。ダイ刃先20aは、ダイ20の上面に位置する。パンチ刃先10a及びダイ刃先20aは、上下方向から見て、穴あけ加工または外形抜き加工などの打ち抜き加工に適した形状を有する。
なお、図1は、外形抜き加工を行うパンチ10及びダイ20の構成を示している。外形抜き加工では、パンチ10のパンチ刃先10a及びダイ20のダイ刃先20aの形状に応じた外形を有する製品部110が形成される。また、外形打ち抜き加工では、図3に示すように、鋼板100から製品部110を打ち抜いた際に、製品部100の外方に、鋼板100の外周部101を含むスクラップ部120が生じる。
本実施形態では、製品部110は、モータ用コア部材である。以下では、モータ用コア部材にも、製品部と同じ符号110を付して説明する。
モータ用コア部材110は、図示しないモータの固定子コアを構成するための部材である。すなわち、固定子コアは、厚み方向に複数枚積層されたモータ用コア部材110を含む。モータの固定子コアの構成は、従来の固定子コアと同様であるため、詳しい説明を省略する。
図2に示すように、モータ用コア部材110は、中央に中央孔110aを有する環状である。モータ用コア部材110は、環状のヨーク部41と、ヨーク部41の径方向内側から径方向内方に向かって延びる複数のティース42とを有する。また、ヨーク部41は、複数の貫通孔43を有する。貫通孔43は、固定子コアの製造時におけるモータ用コア部材110の積層工程で、モータ用コア部材110同士の位置合わせに利用される。
図3は、打ち抜き加工により鋼板100からモータ用コア部材110を形成する様子を模式的に示す図である。鋼板100からモータ用コア部材110を形成する際に、鋼板100に対し、一例として、穴あけ加工工程、外形打ち抜き工程、切断工程の各工程が行われる。なお、図3は、穴あけ加工工程が行われた鋼板100に対して外形打ち抜き工程を行う場合の鋼板の加工の様子を示している。ただし、穴あけ加工工程は、外形打ち抜き工程の後に行ってもよい。
図3に示すように、穴あけ加工工程は、鋼板100に対し、中央孔110aの打抜き、ティース42のスロットの打ち抜き及びヨーク部41における複数の貫通孔43の打ち抜きを行う。穴あけ加工は、複数の工程により行われてもよい。
外形打ち抜き工程は、モータ用コア部材110の外形を形成する。本実施形態では、外形打ち抜き工程によって得られたモータ用コア部材110は、略正12角形である。
外形打ち抜き工程では、帯状の鋼板100を打ち抜くことで、モータ用コア部材110が形成される。すなわち、外形打ち抜き工程により、鋼板100は、モータ用コア部材110と、モータ用コア部材110の周りに位置し且つ鋼板100の外周部101を含むスクラップ部120とに分離される。
図3に示すように、本実施形態において、外形打ち抜き加工工程は、モータ用コア部材110の外周縁部111に、複数の切り欠き112を形成する。本実施形態では、外形打ち抜き工程において、切り欠き112は、モータ用コア部材110の外周縁部111の1辺に1箇所形成される。ただし、モータ用コア部材110の外周縁部111の1辺に形成される切り欠き112の数は、1つに限定されるものではなく、複数であってもよい。
なお、形打ち抜き加工工程では、プレス加工装置1は、パンチ10とダイ20によって、鋼板100からモータ用コア部材110を打ち抜く。そのため、切り欠き112は、モータ用コア部材110の厚み方向の全体にわたって形成される。
上記のように、スクラップ部120は、鋼板100からモータ用コア部材110を打ち抜いた際に、鋼板100の外周側に形成される。そのため、スクラップ部120は、モータ用コア部材110の外周に沿った形状の周縁部121を有する。スクラップ部120の周縁部121は、図4に示すように、モータ用コア部材110側に突出する複数の突状部122を有する。複数の突状部122は、鋼板100からモータ用コア部材110の複数の切り欠き112を打ち抜いた際に、スクラップ部12の周縁部12に形成される。
図4に
示すように、スクラップ部120に形成された突状部122は、図8Aに示す鋼板100の厚み寸法B以上の径Aを有する円弧状である。ただし、突状部122の形状及び大きさは、これに限定されない。
示すように、スクラップ部120に形成された突状部122は、図8Aに示す鋼板100の厚み寸法B以上の径Aを有する円弧状である。ただし、突状部122の形状及び大きさは、これに限定されない。
上述のようにスクラップ部120の周縁部12に突状部122が形成されることにより、外形打ち抜き工程におけるスクラップ部120のカス上がりを防止することができる。スクラップ部120の突状部122によってカス上がりが防止されるメカニズムについての詳細は後述する。
なお、図3に示すように、外形打ち抜き加工によって鋼板100から打ち抜かれた複数のモータ用コア部材110は、鋼板100の長手方向に繋がった状態である。そのため、鋼板100の長手方向に繋がった複数のモータ用コア部材110は、切断工程により、モータ用コア部材110ごとに切断される。なお、切断工程は、従来のプレス加工における切断工程と同様であるため、詳しい説明を省略する。
図5に、ダイ20の構成を模式的に示す部分拡大斜視図を示す。また、図6に、パンチ10のパンチ刃先10a及びダイ20のダイ刃先20aの構成を模式的に示す部分拡大平面図を示す。
モータ用コア部材110の外形は、打ち抜き加工を行うパンチ10及びダイ20の刃先10a,20aの形状となる。すなわち、パンチ10のパンチ刃先10a及びダイ20のダイ刃先20aは、モータ用コア部材110の外周縁部111に位置する切り欠き112、及び、スクラップ部120の外周縁121に位置する突状部122を形成可能な形状を有する。
具体的には、図5及び図6に示すように、ダイ20は、ダイ刃先20aの一部に、凹部21を有する。また、パンチ10は、パンチ刃先10aの一部に、ダイ20の凹部21とともに、スクラップ部120の突状部122を形成する凸部11を有する。
ダイ20の凹部21は、側面23に上下方向に延びる溝状である。
なお、スクラップ部120に複数の突状部122を形成する場合、ダイ20は、複数の凹部21を有し、且つ、パンチ10は、ダイ20の複数の凹部21とともに、スクラップ部120に複数の突状部122を形成する複数の凸部11を有する。
パンチ10のパンチ刃先10a及びダイ20のダイ刃先20aは、打ち抜き加工時において、鋼板100の厚み方向両側に位置する。パンチ10がダイ20に近づくことによって、鋼板100は、パンチ刃先10a及びダイ刃先20aにより打ち抜かれる。このとき、パンチ10の凸部11は、ダイ20の凹部21に上方から入り込む。
図7は、本実施形態にかかるプレス加工装置1により行われる打ち抜き加工の処理フローである。図8Aから図8Cは、プレス加工装置1により行われる打ち抜き加工の工程を模式的に示す図である。
最初に、図8Aに示すように、帯状の鋼板100を、プレス加工装置1のパンチ10とダイ20との間で且つダイ20の上面の所定位置に位置付ける(ステップS1)。ダイ20に対する鋼板100の位置合わせについては、従来のプレス加工装置における鋼板の位置合わせと同様であるため、詳しい説明を省略する。
次に、打ち抜き加工のためにパンチ10を下降させる(ステップS2)。これにより、パンチ刃先10a及びダイ刃先20aによって、鋼板100からモータ用コア部材110の打ち抜きが行われる(ステップS3)。この工程が、打ち抜き工程である。
上記のように、鋼板100の打ち抜き加工時において、パンチ刃先10a及びダイ刃先20aは、鋼板100からモータ用コア部材110を打ち抜く際に、スクラップ部120を切断する。このとき、パンチ10の凸部11及びダイ20の凹部21は、スクラップ部120の外周縁121に突状部122を形成する。
また、鋼板100の打ち抜き加工時において、パンチ10は、鋼板100に対して切断されたスクラップ部120を下方に押し下げる。したがって、図8Bに示すように、パンチ10の凸部11は、スクラップ部120の突状部122を、ダイ20の凹部21に嵌め込む(ステップS4)。この工程が、スクラップ部嵌め込み工程である。
突状部122がダイ20の凹部21に嵌ったスクラップ部120は、鋼板100の外周部101を含む。そのため、スクラップ部120は、突状部122が凹部21に嵌った状態で、自重により、下方に傾斜する。すなわち、スクラップ部120は、突状部122を支点としてダイ20に対して下方に傾斜する。このようにスクラップ部120が下方に傾斜すると、スクラップ部120の厚みにより、凹部21の内面22と突状部122との摩擦力が大きくなる。よって、突状部122は、ダイ20の凹部21の内面22との摩擦によって、内面22に保持される。
したがって、図8Cに示すように、製品部110の打ち抜き工程の後、パンチ10をダイ20に対して離間させた場合(ステップS5)に、スクラップ部120がパンチ10と共に上がることを防止できる。すなわち、スクラップ部120のカス上がりが防止される。
なお、次にモータ用コア部材を形成する際における鋼板の打ち抜き加工において、先の工程でダイ20に保持されたスクラップ部は、次工程のスクラップ部120に押されて下側へ移動する。すなわち、打ち抜き加工の都度、スクラップ部120がダイ20に保持されるため、ダイ20には複数のスクラップ部120が保持される。また、ダイ20に係止されるスクラップ部120が、ある程度の枚数になると、下側に位置するスクラップ部120がダイ20から脱落する。ダイ20に残留したスクラップ部120を除去するために、例えば、ダイ20の凹部21の内面22間の寸法を下側に向かうにつれて大きくしてもよい。
また、突状部122の位置及び数については、上記のようなスクラップ部120の傾斜を考慮して決めてもよい。例えば、スクラップ部120の平面視で、突状部122がスクラップ部120の外周縁部121における端部に位置することにより、突状部122を中心としてスクラップ部120の両側に位置する領域の重量をアンバランスにすることができる。これにより、ダイ20に対するスクラップ部120の傾斜角度及び向きを調整することができる。よって、ダイ20がスクラップ部120を保持する力及びダイ20が保持可能なスクラップ部120の枚数などを調整することができる。
また、スクラップ部120の周縁部121に、突状部122を複数形成してもよい。これにより、ダイ20に対してスクラップ部120をより確実に嵌め込むことができるため、スクラップ部120のカス上がりをより確実に防止できる。
以上説明したように、本実施形態にかかるスクラップ部120のカス上がり防止方法によれば、スクラップ部120の製品部110側の周縁部121に、前記製品部側に突出する突状部122を有するため、前記製品部122を打ち抜いた際に、パンチ10によって、前記スクラップ部120の前記突状部122を前記ダイ20の前記凹部21に嵌め込むことができる。製品部110の周りに生じる前記スクラップ部120は、前記鋼板100の外周部101を含むため、ダイ20に対して傾斜する。このため、前記スクラップ部12の前記突状部122は、前記ダイ20の前記凹部21の内面22との摩擦によって保持される。したがって、前記製品部110の打ち抜き工程のあと、前記パンチ10を前記ダイ20に対して離間させた場合に、前記スクラップ部120が前記パンチ10と共に上がることを防止できる。すなわち、スクラップ部120のカス上がりを防止できる。
また、一般的に、スクラップ部120のカス上がりが発生するとスクラップ除去のために、パンチ側には、スクラップ部の除去機構が備えられている。これに対し、上述の構成によってスクラップ部のカス上がりを防止することにより、上述のようなスクラップ部の除去機構が不要になるため、打ち抜き装置の部品点数を少なくすることができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。
前記実施形態では、製品部として、モータ用コア部材110について説明している。しかしながら、製品部は、モータ用コア部材に限定されず、プレス加工において、鋼板の外周部を含むスクラップ部が生じる形状を有する部材に広く適用することができる。
また、前記実施形態では、スクラップ部120は、突状部122を支点として、下方に傾斜するが、スクラップ部120の傾斜方向及び傾斜角度はこれに限定されない。スクラップ部の突状部がダイの凹部内で保持されれば、スクラップ部の傾斜方向はどのような方向であってもよいし、スクラップ部の傾斜角度はどのような角度であってもよい。
上述のように、スクラップ部120のカス上がり防止は、突状部122とダイ20の凹部21の内面22との摩擦力によって実現される。そのため、突状部122の形状により、前記摩擦力を調整することができる。一例として、本実施形態においては、突状部は、鋼板100の厚み寸法Bより大きい径Aを有する円弧状に構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、突状部の形状を上方から見て四角形にしてもよい。
さらに、前記実施形態では、突状部122は、外周縁の中央部分に1つのみ形成される。しかしながら、突状部122は、スクラップ部120の傾斜方向及び傾斜角度などにより、その位置及び個数を変更することができる。例えば、図9に示すように、スクラップ部120の外周縁121の端側に突状部122を位置づけることにより、スクラップ部120をダイ20の側面23に沿った方向に傾斜させることもできる。
本発明は、ダイとパンチを用いた鋼板の打ち抜き加工におけるスクラップ部のカス上がり防止に適用可能である。
1 プレス加工装置2 固定盤3 可動盤4 ダイプレート5 パンチプレート6 ショルダボルト7 リッパプレート8 ガイドピン9 ガイドブッシュ10 パンチ10a パンチ刃先11 凸部20 ダイ20a ダイ刃先21 凹部22 内面23 側面41 ヨーク部42 ティース43 反転用把持部100 帯状鋼板101 外周部110 モータ用コア部材(製品部)110a 中央孔111 外周縁112 切り欠き120 スクラップ部121 周縁部122 突状部
Claims (4)
- ダイとパンチとを用いて鋼板から製品部を打ち抜いた際に前記製品部の周りに生じ、前記鋼板の外周部を含むスクラップ部のカス上がりを防止する方法において、 前記ダイは、前記スクラップ部における前記製品部側の周縁部に打ち抜き方向から見て前記製品部側に突出する突状部を形成する凹部を有し、 前記パンチは、前記ダイの前記凹部とともに、前記スクラップ部に前記突状部を形成する凸部を有し、 前記パンチの前記凸部と前記ダイの前記凹部とによって、前記スクラップ部における前記製品部側の周縁部に前記突状部を形成する打ち抜き工程と、 前記パンチの前記凸部によって前記ダイの前記凹部内に前記スクラップ部の前記突状部を嵌め込むスクラップ部嵌め込み工程と、を有する、スクラップ部のカス上がり防止方法。
- 請求項1に記載のスクラップ部のカス上がり防止方法において、 前記ダイは、前記スクラップ部における前記製品部側の周縁部に前記突状部を形成する前記凹部を複数有し、 前記パンチは、前記ダイの前記凹部とともに、前記スクラップ部に前記突状部を形成する前記凸部を複数有し、 前記打ち抜き工程では、前記スクラップ部における前記製品部側の周縁部に、前記突状部を複数、形成する、スクラップ部のカス上がり防止方法。
- 請求項1または2に記載のスクラップ部のカス上がり防止方法において、 前記突状部は、前記鋼板の厚み寸法以上の径を有する円弧状である、スクラップ部のカス上
がり防止方法。 - 請求項1から3のいずれか一つに記載のスクラップ部のカス上がり防止方法において、 前記製品部は、周方向に並んだ複数のティースを有する円盤状のモータ用コア部材である、スクラップ部のカス上がり防止方法。
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