WO2025205282A1 - 打抜治具及び方法 - Google Patents

Abstract

真円度を考慮した打ち抜きを可能としつつ打抜治具の制作時やメンテナンス時等において狙った形に整えるのを容易にすることが可能な打抜治具を提供する。鋼板Ｗから円形の打抜部を有する部材３を形成する打抜治具１であって、パンチ５及びこのパンチ５が入り込んで部材３の打ち抜きを可能とするダイ７を備え、パンチ５の外形及びダイ７の内形の少なくとも一方は、曲率半径の異なる二種以上の正円弧部９及び１１を有する異径状である。

Description

打抜治具及び方法

　本発明は、回転電機の積層コアに用いられるコア片等の円形の打抜部を有する部材を打ち抜く打抜治具及び方法に関する。

　従来の打抜治具としては、特許文献１のように、正円のダイで打ち抜いたコア片の真円度が鋼板の伸びによって決まることを見出し、ダイの真円度を調整することによってコア片を正円にするものが開示されている。

　しかし、真円度が調整されるダイは、治具制作及びメンテナンス時等において、多数の箇所において測定を行いながら真円度を調整する必要がある。このため、従来の打抜治具では、治具制作やメンテナンス等において狙った形を整えるのに手間がかかるという問題があった。

　こうした問題は、広く円形の打抜部を有する部材を打ち抜く場合に生じていた。

特開平１０－２４３３３号公報

　解決しようとする問題点は、真円度を考慮した打ち抜きを行う場合に打抜治具の形を整えるのに手間がかかる点である。

　本発明は、鋼板から円形の打抜部を有する部材を打ち抜く打抜治具であって、パンチ及び該パンチが入り込んで前記部材の打ち抜きを可能とするダイを備え、前記パンチの外形及び前記ダイの内形の少なくとも一方は、曲率半径の異なる二種以上の正円弧部を有する異径状である、打抜治具を提供する。

　本発明は、鋼板から円形の打抜部を有する部材を打ち抜く打抜方法であって、前記鋼板の異方性に応じて曲率半径の異なる二種以上の正円弧部をパンチの外形及び前記ダイの内形の少なくとも一方での周方向の位置を設定し、前記パンチを前記ダイに入り込ませて前記パンチと前記ダイとの間で前記鋼板から前記部材を打ち抜く、打抜方法を提供する。

　本発明は、真円度を考慮した打ち抜きを可能としつつ打抜治具の形を整えることを容易にできる。

図１は、本発明の実施例１に係る打抜治具の概略断面図である。 図２は、図１の打抜治具のダイ及びパンチを重ねて示す平面図である。 図３は、ステーターコア及びローターコアのコア片を示す平面図である。 図４は、鋼板の異方性の一例を示すコア片の平面図である。 図５は、実施例１の変形例に係る打抜治具のダイの内形及びパンチの外形を重ねて示す平面図である。 図６は、実施例１の他の変形例に係る打抜治具のダイの内形及びパンチの外形を重ねて示す平面図である。 図７は、実施例１の更に他の変形例に係る打抜治具のダイの内形及びパンチの外形を重ねて示す平面図である。 図８は、実施例１の更に他の変形例に係る打抜治具のダイの内形及びパンチの外形を重ねて示す平面図である。 図９は、実施例１の更に他の変形例に係る鋼板を示す平面図である。 図１０は、本発明の実施例２に係る打抜治具のダイの内形及びパンチの外形を重ねて示す平面図である。 図１１は、実施例２の変形例に係る打抜治具のダイの内形及びパンチの外形を重ねて示す平面図である。 図１２は、本発明の実施例３に係る打抜治具のダイの内形及びパンチの外形を重ねて示す平面図である。

　一実施形態の打抜治具１は、鋼板Ｗから円形の打抜部を有する部材３を打ち抜く。この打抜治具１は、パンチ５及びこのパンチ５が入り込んで部材３の打ち抜きを可能とするダイ７を備える。パンチ５の外形及びダイ７の内形の少なくとも一方は、曲率半径の異なる二種以上の正円弧部９、１１、１５、１７、２１、及び２３を有する異径状である。

　パンチ５の外形及びダイ７の内形の他方は、鋼板Ｗの異方性に応じて任意に設定可能である。

　一実施形態では、パンチ５の外形及びダイ７の内形の一方を異径状とし、パンチ５の外形及びダイ７の内形の他方を単一の正円とすることができる。

　他の実施形態としては、パンチ５の外形及びダイ７の内形の双方を異径状としてもよい。

　二種以上の正円弧部９、１１、２１及び１５、１７、２３は、同心状に配置されてもよい。

　周方向で隣接する正円弧部９、１１、２１及び１５、１７、２３は、非正円弧部１３及び１９を介して周方向に連続してもよい。

　打抜方法は、鋼板Ｗの異方性に応じて曲率半径の異なる二種以上の正円弧部９、１１、１５、１７、２１、及び２３をパンチ５の外形及びダイ７の内形の少なくとも一方において周方向の位置を設定し、パンチ５をダイ７に入り込ませてパンチ５とダイ７との間で鋼板Ｗから部材３を打抜く。

　鋼板Ｗの横曲がり方向が既定の方向となるように鋼板Ｗをセットし、鋼板Ｗから部材３を打ち抜いてもよい。

［打抜治具］
　図１は、本発明の実施例１に係る打抜治具の概略断面図である。図２は、図１の打抜治具のダイ及びパンチを重ねて示す平面図である。図３は、ステーターコア及びローターコアのコア片を示す平面図である。

　図１の打抜治具１は、鋼板Ｗから円形の打抜部を有する部材としてコア片３を打ち抜くものである。コア片３は、回転電機の積層コアに用いられる。積層コアは、ステーターコア及びローターコアの何れであってもよい。なお、円形の打抜部を有する部材としては、コア片３に限られず、円形の外形又は内形を有する部材であればよい。

　本実施例において、図３（Ａ）のコア片３Ａは、ステーターコアのコア片であり、内形及び外形が円形の打抜部となる円環状の板材である。図３（Ｂ）のコア片３Ｂは、ローターコアのコア片であり、内形及び外形が円形の打抜部となる中心孔６を有する円環状の板材である。

　なお、図３（Ａ）及び（Ｂ）では、コア片３Ａ及び３Ｂの概略形状のみ示している。ステーターコアのコア片３Ａの円形の内形は、ティース４の先端が位置する仮想円の形状である。以下の説明において、コア片３Ａ及び３Ｂは、説明の便宜のため、コア片３と総称する。また、特に必要な場合は除き、コア片３Ａの円形の内形及び外形並びにコア片３Ｂの円形の内形及び外形は打抜部と称する。

　本実施例の打抜治具１は、鋼板Ｗからコア片３を形成するものであり、このときのコア片３の打抜部の真円度を小さくする（向上させる）。真円度は、コア片３の外形の場合、最大外径と最小外径との差の１／２をいう。同様に、コア片３の内形の真円度は、最大内径と最小内径との差の１／２をいう。

　打抜治具１は、パンチ５とダイ７とを備えている。パンチ５は、上型等に取り付けられ、ダイ７は、下型等に取り付けて用いられる。これらパンチ５及びダイ７は、相対的に近接することで、パンチ５がダイ７の孔部７ａに入り込んで、コア片３の打ち抜きを可能とする。ここでのコア片３の打ち抜きは、コア片３Ａの内形及び外形並びにコア片３Ｂの外形の打ち抜きをいう。

　パンチ５の外形及びダイ７の内形の少なくとも一方は、パンチ５がダイ７の孔部７ａに入り込む範囲において、曲率半径の異なる二種以上の正円弧部９及び１１を有する異径状となっている。本実施例では、ダイ７の内形が二種の正円弧部９及び１１を有する異径状となっている。正円弧部９及び１１とは、正円の一部である円弧状の部分をいう。正円とは、本実施例においてコア片３に要求される真円度を有する円をいう。

　正円弧部の数、位置、径、中心の位置等は、鋼板Ｗの異方性に応じて設定される。鋼板Ｗの異方性は、コア片３をパンチ５の外形及びダイ７の内形を正円として打ち抜いたときに、打ち抜かれたコア片３が平面視において正円に対して延びる性質や方向性をいう。図４に異方性の一例を示す。図４では、打ち抜かれたコア片３が鋼板Ｗの送り方向（図１、図２、及び図４の左右方向）に伸びている。

　これに応じて、本実施例では、上記のようにダイ７に二種類の正円弧部９及び１１を設けている。具体的には、鋼板Ｗの送り方向でのダイ７の孔部７ａの両側に相対的に小径の正円弧部９を位置させ、送り方向に直行する鋼板Ｗの幅方向（図１の紙面直交方向、図２及び図４の上下方向）でのダイ７の孔部７ａの両側に相対的に大径の正円弧部１１を位置させている。

　二種の正円弧部９及び１１は、同心状に配置されているが、中心をずらしてもよい。周方向で隣接する正円弧部９及び１１は、非正円弧部１３を介して周方向に連続する。非正円弧部１３は、正円の一部ではない直線や曲線状の部分をいう。本実施例の非正円弧部１３は、径方向に沿った直線状の部分である。なお、非正円弧部１３は、中心対称となるように配置するのが好ましい。

［打抜方法等］
　本実施例の打抜方法では、まず鋼板Ｗの異方性に応じて正円弧部９及び１１をダイ７の内径の周方向の位置を設定する。鋼板Ｗの異方性は、事前にパンチ５の外形及びダイ７の内形を正円として鋼板Ｗに対する打ち抜きを行って確認すればよい。そして、この異方性に応じた周方向の位置に、ダイ７の正円弧部９及び１１を形成する。ただし、既に形成されているダイ７の正円弧部９及び１１の周方向の位置を回転等によって調整してもよい。

　この設定により、例えば正円弧部９及び１１が図２のように送り方向の両側及び幅方向の両側に位置する。ただし、鋼板Ｗの異方性によっては、正円弧部９を、送り方向ではなく、送り方向に対して傾斜した方向の両側に位置させてもよい。これに応じて、正円弧部１１も、幅方向ではなく、幅方向に対して傾斜した方向の両側に位置させてもよい。

　このように正円弧部９及び１１を設定した状態で、鋼板Ｗからのコア片３の打ち抜きが行われる。すなわち、パンチ５が下降してダイ７内に入り込むことで、ダイ７とパンチ５との間で鋼板Ｗからコア片３の打抜部が打ち抜かれる。このコア片３の打ち抜きは、上記のように、ステーターコアの場合、内形又は外形、ローターコアの場合、内形及び外形に対するものである。

　こうして打ち抜かれたコア片３の打抜部は、延びの偏りが抑制されて真円度が向上されたものとなる。例えば、コア片３の打抜部は、パンチ５とダイ７との間のクリアランスが小さくなっている部分での伸びが抑制されて、コア片３の内形及び外形の真円度が向上されたものとなる。なお、真円度の向上は、クリアランスによる場合を一例として挙げたが、パンチ５の外形とダイ７の内形とに基づき、部分的な伸びの抑制や伸びの促進によって図ることができる。

　かかるパンチ５の外形及びダイ７の内形は、それぞれ単一の正円と正円弧部９及び１１からなる異径状とで構成されているため、形状が単純で治具制作時やメンテナンス時等において研磨等によって狙った形に整えるのを容易に行うことができる。

　また、パンチ５の外形は、単一の正円であるため、構造を簡素化することができる。

　また、正円弧部９及び１１は、同心状に配置されるので、より形を整えるのを容易に行うことができる。

　周方向で隣接する正円弧部９及び１１は、非正円弧部１３を介して周方向に連続するので、必要な箇所のみに設けることが可能となる。この結果、非正円弧部１３での形を整えることを省略し、正円弧部９及び１１の形を整えるのをより容易に行うことができる。

　また、本実施例の打抜方法では、鋼板Ｗの異方性に応じて正円弧部９及び１１をダイ７の内形の周方向の位置を設定するから、打ち抜かれたコア片３の真円度を確実に向上できる。

　なお、ダイ７の内形及びパンチ５の外形は、逆にして、パンチ５の外形が異径状、ダイ７の内形が正円であってもよい。また、ダイ７の内形及びパンチ５の外形を何れも異径状としても良い。

［変形例］
　図５は、実施例１の変形例に係る打抜治具のダイの内形及びパンチの外形を重ねて示す平面図である。

　図５の変形例では、ダイ７の内形が実施例１と同一であり、パンチ５の外形をダイ７の内形と同様に異径状としたものである。すなわち、パンチ５の外形は、二種類の正円弧部１５及び１７を有する。鋼板Ｗの送り方向の両側には、相対的に小径の正円弧部１５が位置し、鋼板Ｗの幅方向の両側には、相対的に大径の正円弧部１７が位置している。

　パンチ５の正円弧部１５及び１７は、それぞれダイ７の正円弧部９及び１１と平行に配置されている。パンチ５の正円弧部１５及び１７間は、径方向に対して傾斜した方向に延びる直線状の非正円弧部１９によって連続する。

　かかる変形例では、ダイ７の内形に加えてパンチ５の外形も異径状とすることで、より柔軟にコア片３の真円度を向上できる。

　図６は、実施例１の他の変形例に係る打抜治具のダイの内形及びパンチの外形を重ねて示す平面図である。なお、図６では、非正円弧部１３及び１９を破線且つ細線で示す。

　図６の変形例は、パンチ５及びダイ７間のクリアランスが一定となっている。この変形例では、異径状のダイ７の正円弧部９及び１１を周方向で離間させ、非正円弧部１３が正円弧部９及び１１の周方向の端部間を結ぶ曲線状としている。

　同様に、異径状のパンチ５の正円弧部１５及び１７を周方向で離間させ、非正円弧部１９が正円弧部１５及び１７の周方向の端部間を結ぶ曲線状としている。なお、非正円弧部１３及び１９は、曲線状に代えて直線状としてもよい。

　この図６の変形例では、より容易に正円弧部９及び１１並びに１５及び１７の形を整えるのを行うことができる。なお、ダイ７の内形及びパンチ５の外形の何れか一方のみを異径状とし、他方を正円としてもよい。

　図７は、実施例１の更に他の変形例に係る打抜治具のダイの内形及びパンチの外形を重ねて示す平面図である。なお、図７では、非正円弧部１３及び１９を破線且つ細線で示す。

　図７の変形例は、図６の変形例において、ダイ７の内形の正円弧部９及び１１の中心の位置を相互にずらすと共に、パンチ５の外形の正円弧部１５及び１７の中心の位置を相互にずらしている。

　なお、ダイ７の内形及びパンチ５の外形の何れか一方のみにおいて正円弧部の中心の位置をずらし、他方において正円弧部を同心状としても良い。また、ダイ７の内形及びパンチ５の外形の何れか一方のみを異径状とし、他方を正円としてもよい。

　かかる変形例では、正円弧部９及び１１や正円弧部１５及び１７の中心の位置をずらすことで、より柔軟にコア片３の真円度を向上できる。

　図８は、実施例１の更に他の変形例に係る打抜治具のダイの内形及びパンチの外形を重ねて示す平面図である。

　図８の変形例は、図６の変形例に対し、非正円弧部１３及び１９をそれぞれ連続する正円弧部９及び１１並びに１５及び１７とは逆向きの円弧状としたものである。この変形例では、打ち抜かれたコア片３に対して非正円弧部１３及び１９の形状に基づく溶接溝、径方向の突起部、キー部等を形成することができる。或いは、非正円弧部１３及び１９によって形成済みの溶接溝、径方向の突起部、キー部等を避けることができる。なお、ダイ７の内形及びパンチ５の外形の何れか一方のみを異径状とし、他方を正円としてもよい。

　図９は、実施例１の更に他の変形例に係る鋼板を示す平面図である。

　図９のように、鋼板Ｗは、ロール状に巻かれた状態で図示しないアンコイラーにセットされ、打ち抜きのために順次送り出される。この鋼板Ｗは、その製造過程等において、いわゆる横曲がりが生じることがある。横曲がりは、図９の矢印のように、幅方向の一側及び他側をそれぞれ内側及び外側にして鋼板Ｗが曲がることである。

　この横曲がりは、その方向によって鋼板Ｗの異方性に影響を与える。このため、本変形例では、鋼板Ｗの横曲がりの方向が既定の方向となるように鋼板Ｗをセットし、横曲がり方向が既定の方向となっている鋼板Ｗから上記実施例のようにコア片３を打ち抜く。

　これにより、鋼板Ｗに横曲がりがあっても、コア片３の打抜部の真円度を確実に向上できる。

　図１０は、実施例２に係る打抜治具のダイの内形及びパンチの外形を重ねて示す平面図である。なお、図１０では、非正円弧部を破線且つ細線で示す。また、実施例２において、基本的な構成は、実施例１と同様であり、実施例１と同一又は対応する構成を同符号で示し、重複した説明を省略する。

　実施例２の打抜治具１は、ダイ７の内形及びパンチ５の外形をそれぞれ異径状とし、それぞれ三種類の正円弧部９、２１、及び１１並びに１５、２３、及び１７を備えたものである。なお、ダイ７の内形及びパンチ５の外形の一方のみを異径状とし、他方を正円としても良い。

　ダイ７の正円弧部９、２１、及び１１は、それぞれ相対的に曲率半径の大きさが大、中、小に設定されている。曲率半径の大きさが中の正円弧部２１は、鋼板Ｗの送り方向の両側に位置している。この中の正円弧部２１の周方向の両側に、曲率半径の大きさが大及び小の正円弧部９及び１１が非正円弧部１３を介して位置している。非正円弧部１３は、曲線状となっているが、直線状であってもよい。

　パンチ５の正円弧部１５、２３、及び１７も、ダイ７の正円弧部９、２１、及び１１と同様に配置されている。すなわち、曲率半径の大きさが中の正円弧部２３が鋼板Ｗの送り方向の両側に位置し、その周方向の両側に曲率半径の大きさが大及び小の正円弧部１５及び１７が非正円弧部１９を介して位置している。非正円弧部１９は、曲線状となっているが、直線状であってもよい。

　図１１は、実施例２の変形例に係る打抜治具のダイの内形及びパンチの外形を重ねて示す平面図である。

　図１１の変形例では、パンチ５の外形のみが三種類の正円弧部１５、２３、及び１７を有し、ダイ７の内形が正円となっている。パンチ５の正円弧部１５、２３及び１７では、幅方向の両側及び送り方向の両側にそれぞれ相対的に曲率半径の大きさが大及び小の正円弧部１５及び１７が位置している。周方向における大及び小の正円弧部１５及び１７間には、それぞれ曲率半径の大きさが中の正円弧部２３が非正円弧部１９を介して位置している。非正円弧部１９は、径方向に沿った直線状となっている。

　かかる実施例２及び変形例では、実施例１と同様の作用効果を奏することができるのに加え、より柔軟にコア片３の真円度を向上できる。

　図１２は、実施例３に係る打抜治具のダイの内形及びパンチの外形を重ねて示す平面図である。なお、実施例３において、基本的な構成は、実施例１と同様であり、実施例１と同一又は対応する構成を同符号で示し、重複した説明を省略する。

　実施例３の打抜治具１は、ダイ７の内形及びパンチ５の外形をそれぞれ異径状とし、それぞれ周方向での配置を異ならせた三種類の正円弧部９、２１、及び１１並びに１５、２３、及び１７を備えたものである。なお、ダイ７の内形及びパンチ５の外形の二種以上の正円弧部を有すればよい。

　ダイ７の正円弧部１１、９、及び２１は、周方向の時計回りに曲率半径の大きさが大、小、中の順に並び、パンチ５の正円弧部１７、２３、及び１５は、周方向の時計回り曲率半径の大きさが大、中、小の順に並んでいる。

　かかる実施例３では、実施例１と同様の作用効果を奏することができるのに加え、より柔軟にコア片３の真円度を向上できる。

１　打抜治具
３　コア片（部材）
５　パンチ
７　ダイ
９、１１、１５、１７、２１、２３　正円弧部
１３、１９　非正円弧部
Ｗ　鋼板
 
 

Claims (7)

1. 　鋼板から円形の打抜部を有する部材を打ち抜く打抜治具であって、
   　パンチ及び該パンチが入り込んで前記部材の打ち抜きを可能とするダイを備え、
   　前記パンチの外形及び前記ダイの内形の少なくとも一方は、曲率半径の異なる二種以上の正円弧部を有する異径状である、
   　打抜治具。
2. 　請求項１の打抜治具であって、
   　前記パンチの外形及び前記ダイの内形の一方が、前記異径状であり、
   　前記パンチの外形及び前記ダイの内形の他方が、単一の正円である、
   　打抜治具。
3. 　請求項１の打抜治具であって、
   　前記パンチの外形及び前記ダイの内形の双方が、前記異径状である、
   　打抜治具。
4. 　請求項１～３の何れか一項の打抜治具であって、
   　前記二種以上の正円弧部は、同心状に配置される、
   　打抜治具。
5. 　請求項１～３の何れか一項の打抜治具であって、
   　周方向で隣接する正円弧部は、非正円弧部を介して前記周方向に連続する、
   　打抜治具。
6. 　鋼板から円形の打抜部を有する部材を打ち抜く打抜方法であって、
   　前記鋼板の異方性に応じて曲率半径の異なる二種以上の正円弧部をパンチの外形及び前記ダイの内形の少なくとも一方での周方向の位置を設定し、
   　前記パンチを前記ダイに入り込ませて前記パンチと前記ダイとの間で前記鋼板から前記部材を打ち抜く、
   　打抜方法。
7. 　請求項６の打抜方法であって、
   　前記鋼板の横曲がり方向が既定の方向となるように前記鋼板をセットし、該鋼板から前記部材を打ち抜く、
   　打抜方法。