JP4592720B2 - シート材の打抜き方法 - Google Patents

Description

この発明は、シート材の打抜き方法に関し、特に、細長い長尺の金属板からなるシート材を長手方向に搬送しながら順次打ち抜いていき、所定形状の帯状の製品を成形するシート材の打抜き方法に関するものである。

打抜きシート材を利用した製品として、例えば、図９に示すような回転電機の固定子鉄心がある。この固定子鉄心の製造方法によれば、先ず、図９（ａ）のように、薄い長尺の磁性鋼板からプレス打抜きにより所定の間隔で凹部２１ａが形成された連続する第１シート２１を製作する。この第１シート２１を螺旋状に巻回して円筒状の積層体２２を作製する。次に、第１シート２１より厚い磁性鋼板から、第１シート２１と同形状にプレス打抜きされた第２シート２３を作製する。次いで、第２シート２３を面打ちして凹部２３ａの縁部に面取部を形成したのち、円環状に曲げて端部を溶接し円環状の端板２４とする。
この端板２４を積層体２２の軸方向両端にそれぞれ重ね合わせ、レーザ溶接により一体化して図９（ｂ）のような固定子鉄心２５に仕上げる。一体化された固定子鉄心２５は、凹部が一直線に重なって固定子巻線（図示せず）が挿入されるスロット２６となる。上記の第２シート２３の凹部の面取部は、端板２４の外面になるように組み立てられており、スロット２６に固定子巻線を装着するときに絶縁皮膜の損傷を防止する役目をする。（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３３３８０７号公報（第４頁、図２及び図５）

特許文献１に示す固定子鉄心の製造方法におけるシート材の打抜き作業では、プレス成形した第２シート２３の凹部２３ａに、プレス後に別途、面打ちにより縁部の面取りを行なっているため、面取り時の加工部位が不安定となり、加工ポンチを正確に当てるための調整が大変難しい。
また、端板２４には、凹部側に上記のような固定子巻線挿入用の面取りを施す以外に、次に説明するように、外周側にも面取りが必要な場合がある。

図１０は、上記のような固定子鉄心２５が組み込まれた回転電機の一例を示す部分断面図である。図のように、固定子巻線が装着された環状の固定子鉄心２５が、ハウジングを構成する左右のブラケット２７，２８に固着されて、その内部には回転子２９が左右のブラケット２７，２８に回転自在に支承されて構成されている。一点鎖線の円内に拡大図で示すように、固定子鉄心２５の端板２４部とブラケット２８との嵌合部は、ブラケット２８端部に段付加工してこの部分へ固定子鉄心２５端部を圧入しているが、この際の嵌合をスムーズにするため、挿入面側の端板２４外周端部に面取り２４ａが施されている。

この面取り２４ａを機械加工で行うには、別途設備と工数が掛かるためにコストアップとなり、また、上記で説明した面打ち加工の工程で同様に行う場合には、長尺のシート材の帯状部側を固定する長尺の別設備等も必要となる。更に、比較的薄い（例えば、板厚が３ｍｍ以下）の長尺シート材の鋼板の長手側への面取りに適用する場合、それ自身の剛性が弱いため、容易に変形してしまうという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、長尺鋼板からなるシート材を打ち抜いて帯状の製品を得る場合、製品の長手方向の一端側に面取りを容易に形成することができるシート材の打抜き方法を提供することを目的とする。

この発明に係わるシート材の打抜き方法は、長尺のシート材を長手方向に搬送しながら順次打ち抜いて所定形状の帯状の製品を成形するシート材の打抜き方法において、シート材の長手方向に仮想的に延在する切断予定線上に、所定のピッチで抜き穴又は切欠き加工を施す工程と、シート材を平坦なダイに載置し、切断予定線に対し製品として残る側にある一方の側面をストッパに当接させ、他方の側面はフリーとし、上面から板押えにより押圧して保持した状態で、切断予定線上に、抜き穴又は切欠き加工のピッチ単位でパンチによりシート材の板厚の６０％以上の深さを有する断面Ｖ字状の溝を成形する溝打ち工程と、製品の内部側の不要部となる部分を型抜きによって除去する型抜き工程と、溝打ち工程により成形した溝の底部に沿ってトリミングするトリミング工程とを有し、トリミングの完了後に製品側に残った溝の片側の傾斜面が製品の面取部となるようにしたものである。

この発明のシート材の打抜き方法によれば、長尺のシート材から帯状の製品を打ち抜くとき、シート材の長手方向に仮想的に延在する切断予定線上に、所定のピッチで抜き穴又は切欠き加工を施しておき、シート材の切断予定線に対し製品として残る側にある一方の側面をストッパに当接させ、他方の側面はフリーとし、上面から板押えにより押圧し保持した状態で、切断予定線上に抜き穴又は切欠き加工のピッチ単位でパンチによりシート材の板厚の６０％以上の深さを有する断面Ｖ字状の溝加工を施しておき、最終工程で溝加工した切断予定線をトリミングすることにより製品を得るようにしたので、溝打ち工程におけるシート材の幅方向の変形をストッパで規制し、長さ方向の伸びを抜き穴又は切欠き加工部で吸収できるため、変形を押さえて、製品の長手方向の一端側に、必要な大きさの面取りを容易に形成することができる。このため、面取部に他の部品を嵌合させるような製品に適用して、嵌合をスムーズに行うことができる。

実施の形態１．
図１〜図４はこの発明の実施の形態１によるシート材の打抜き方法の各工程を説明する図であり、図５はこのシート材の打抜き方法により製造された製品の一例を示す図である。以下、各工程に沿ってシート材の打抜き方法を説明する。

先ず、図１（ａ）に示すように、被加工部材である薄板鋼板等の金属製の細長い長尺のシート材１を、平坦なダイ２に載置して支持する。シート材１は、長手方向（図では紙面に対して垂直方向）に搬送され、順次打ち抜かれて所定形状の帯状の製品が成形されるようになっている。このシート材１の長手方向の一方の側面をストッパに３当接させ、シート材１が動かないように上面から板押え４により押圧して保持する。この状態で、図１（ｂ）のように、シート材１の長手方向の他方の側面近傍の上面の、長手方向に仮想的に延在する切断予定線１ａ（図２参照）上に、板幅方向の断面で見たとき断面Ｖ字状に尖った先端部５ａを有するパンチ５により所定の長さだけ、断面Ｖ字状の溝１ｂを溝打ち成形する。パンチ５の先端部５ａは、シート材１の長手方向には所定の長さを有している。

図２は、この溝打ち工程によって溝１ｂが形成されたシート材１の平面図である。前述のように、シート材１は長尺のため、所定長さ単位でシート材１をダイ２上に搬送しながら、分割してパンチ５により溝付け加工が行われる。ここで、シート材１の切断予定線１ａ上には、パンチ５のシート材送り方向の刃長に対応して、抜き穴６が予め形成されている。抜き穴６の作用については後述する。抜き穴６の穴ピッチ単位で溝打ちされたシート材１は、（ａ）に示すように、矢印方向に搬送されて次の加工部位に位置決めされる。次いで、（ｂ）のようにその部位にパンチ５により溝打ち加工さる。このように、順次シート材１を所定ピッチで移送しながら連続して断面Ｖ字状の溝１ｂを形成していく。これが溝打ち工程である。

上記の切断予定線１ａとは、シート材１から製品を打ち抜くとき、製品の一端側で最終的に切り落とされる線である。そして、後述するように、製品となったとき、断面Ｖ字状の溝１ｂの製品側の傾斜面が製品の面取部となるものである。

次に、図３に示すように、シート材１は、製品の内部側にあって製品となったときに不要となる不要部１ｃを型抜きによって除去する型抜き工程に移る。型抜き工程では、ダイ２上にシート材１を載置し、板押え４により押さえた状態で、ダイ穴の上方からパンチ７によって所定の型抜きを行う。ダイ穴とパンチ７の刃の形状は、当然製作される製品によって異なる。この型抜き工程は、通常のプレス加工における型抜きと同じなので、これ以上の詳細な説明は省略する。

次に、図４に示すように、前記の溝打ち工程でシート材１に成形した断面Ｖ字状の溝１ｂの底部、すなわち切断予定線１ａに沿ってトリミングする。具体的には、シート材１をダイ２と板押え４とに挟んだ状態で、シート材１の断面Ｖ字状の溝１ｂの切断予定線１ａに沿って、トリミング用のパンチ８ａで端部の不要部をトリミングして切り離す。この作業と並行して、製品になったときに不要となる他のトリミング箇所があれば、例えば図４のパンチ８ｂによって同時にトリミングを行い製品が完成する。これがトリミング工程である。

図５に、このようにして長尺のシート材１から製作された打抜き製品の一例を示す。図の打抜き製品９は、例えば、従来技術の項で説明した図９のような回転電機の固定子鉄心の端板となるものであり、図９（ａ）に対応するものである。長手方向に伸びる側面の一方に、上記の溝打ち工程によって形成した断面Ｖ字状の溝１ｂの片側の傾斜面がテーパ面として残り、これが打抜き製品９の面取部９ａとなる。この打抜き製品９を固定子鉄心の形状と同じように円環状に成型して端部を溶接すれば、図９（ｂ）で説明した端板２４と同等の端板となる。そして、面取部９ａが外側になるように積層体に組み合わせて溶接等で接合して固定子鉄心が完成する。
この固定子鉄心を、例えば、図１０のような回転電機のブラケットと組み合わせるとき、面取部９ａがあるためブラケットの端部の内周先端部にスムーズに嵌入できる。

溝打ち工程において形成された断面Ｖ字状の溝１ｂは、上記のように製品となったときの面取部とするためのものなので、板厚に対してできるだけ深く形成するのが望ましい。シート材の板厚にもよるが、板厚が３ｍｍ程度より薄い場合は、溝深さが板厚の６０％以上あれば、例えば相手製品と嵌合するような箇所に使用する場合に、面取部としての効果を十分に発揮できる。

次に、本実施の形態によるシート材の打抜き方法の作用について説明する。
一般に、打抜きにより製造される製品は、単体で使用されるものよりも、他の部品と組み合わされて使用される場合が多いので、他の部品と組み合わせるためには、各部の寸法が所定の精度に保たれていなければならない。このため、できるだけ精度よく打ち抜く必要がある。
前述のように、シート材１は長尺のため、所定の長さ単位でシート材を繰り出しながら、分割して溝打ち加工を行っているが、断面Ｖ字状をしたパンチ５の先端部５ａによりシート材１を塑性変形させると、図２に示すように、シート材１には幅方向に伸びようとす力が働く。

そこで、シート材１の長手方向の切断予定線１ａ側の反対側に設けたストッパ３で幅方向の変形を規制し、同時に、板厚方向の変形に対しては板押え４により変形を拘束している。切断予定線１に対してトリミング側、すなわち製品となったときに切り落とされる側は拘束されるものがないので図２（ｂ）のように外側に変位する。また、シート材１の長手方向にも伸びようとする力が作用するので、切断予定線１ａの線上にパンチ５の長手方向の刃長に合わせて、抜き穴６を施している。こうすることで、長手方向の伸びは、抜き穴６部で吸収される。
溝打ち工程でトリミング部を切り落とさずに残しておくことで、その部分が次工程の型抜き工程時の補強の役目を果たし、型抜きによるシート材の変形を最少限に押さえることができる。

長手方向の伸びの逃がし代は、上記のような抜き穴６に限定しない。図６はシート材１の切断予定線１ａ上に設ける逃がし代の他の例を示す図である。（ａ）は、切断予定線１ａ上に所定の間隔で切欠き１０を設けたものである。こうすれば、連続して形成される溝１ｂの底部をトリミング工程でトリミングするとき切り離しが容易となる。
また、（ｂ）は、切断予定線１ａ上に所定の間隔で切り込みを入れると共に、隣り合う切り込み部のトリミング側を長穴で接続して、平面から見た形が縦長のコの字状をした捨て抜き穴１１としたものである。シート材１の幅と製品の大きさの関係で、切断予定線１ａがシート材１の側面から内側寄りになる場合に利用すれば効果的である。

図７はパンチ５の先端部５ａの詳細を示す図である。パンチ５をシート材１の搬送方向に見た断面図である。（ａ）に示すものは先端にＲ加工を施している。例えば、シート材の板厚が１ｍｍ程度であれば、先端の曲率Ｒ_１は、０．０３ｍｍ程度の微小Ｒである。Ｒ加工を施すことにより、溝打ち工程において溝深さを深くしてもシート材１が切断予定線１ａで切れてしまうのを防止できる。また、パンチ５の寿命アップにも繋がる。Ｒ付け加工によって、シート材１の板厚とＲ寸法の組み合わせを工夫すれば、薄板の場合、板厚の９０％程度までの溝深さに成形することが可能である。

（ｂ）は、シート材１の刃面の、シート材１と対向する平面部と断面Ｖ字状をした先端部５ａの傾斜面とが、連続したなだらかな曲面（例えば曲率Ｒ_２の曲面）に形成されているものである。こうすることで、シート材１に形成される断面Ｖ字状溝１ｂの肩部にＲの付いた面取りが形成できる。
例えば、シート材１から得られる製品を、図５のような製品とし、従来技術の図１０で説明したような回転電機の固定子鉄心の端板として、ブラケットに嵌入して使用するような場合、ブラケット側のＲと面取り側のＲの大きさを合わせておけば、嵌入により両者が密着して固定子鉄心で発生する熱を効率よくブラケット側に伝達させ放熱を促進させることができ、放熱効果を高めることができる。
なお、（ｂ）場合も（ａ）と同様に先端部にＲ加工しておくことで、先端Ｒ加工の効果を得られるのは言うまでもない。

上記のように先端部５ａにＲ加工をしたパンチ５により溝打ちしたシート材１では、図８（ａ）に示すように、トリミング工程において切断予定線の真上からパンチ８ａでトリミングすると、溝側の底部にＲが付いているため面取部となる傾斜面が完全な直線とはならない。傾斜面の面精度が必要な場合は、図（ｂ）に二点鎖線で示すように、せん断位置を僅かに製品傾斜面側へずらすことにより、直線の傾斜面を得ることができる。
また、前述の図７では、先端部５ａの形状は中心線に対して左右対称としたが、対称とせずに製品の面取部を形成する製品側にのみ、傾斜を有する形状としてもよい。

以上のように、本実施の形態の発明によれば、シート材を平坦なダイに載置して長手方向の一方の側面をストッパに当接させ、上面から板押えにより押圧して保持した状態で、他方の側面近傍の上面の長手方向に仮想的に延在する切断予定線上に、パンチにより断面Ｖ字状の溝を成形する溝打ち工程と、製品の内部側の不要部となる部分を型抜きによって除去する型抜き工程と、溝打ち工程により成形した溝の底部に沿ってトリミングするトリミング工程とを有し、トリミングの完了後に製品側に残った断面Ｖ字状の溝の片側の傾斜面が製品の面取部となるようにしたので、製品の長手方向の一端側に、必要な大きさの面取りを容易に形成することができる。

また、断面Ｖ字状の溝の深さを、シート材の板厚の６０％以上としたので、打ち抜きにより製作された製品の面取部に他の部品を嵌合させるような場合、嵌合をスムーズにできる。

また、溝打ち工程に先立って、シート材の切断予定線上に所定のピッチで抜き穴又は切欠き加工を施したので、溝打ち工程において、シート材の長手方向の伸びを吸収することができ、変形を押さえることができる。

また、溝打ち工程で使用するパンチを、断面Ｖ字状の刃面の先端部にＲ加工が施したものとしたので、シート材の板厚に対して、深い溝を形成することができる。

更にまた、溝打ち工程で使用されるパンチを、刃面のシート材と対向する平面部と断面Ｖ字状の傾斜面とが連続したなだらかな曲面に形成したものとしたので、打抜きによって製作される製品の面取部を、肩部にＲを有する形状に形成できる。

この発明の実施の形態１によるシート材の打抜き方法の、溝打ち工程を示す正面図である。 図１の溝打ち工程におけるシート材の平面図である。 この発明の実施の形態１によるシート材の打抜き方法の、型抜き工程を示す図である。 この発明の実施の形態１によるシート材の打抜き方法の、トリミング工程を示す図である。 でこの発明の実施の形態１によるシート材の打抜き方法により製作される製品の一例を示す図である。 溝打ち工程時にシート材の切断予定線上に設ける、長手方向の伸びの逃がし代の例を示す図である。 図１の溝打ち工程で使用するパンチの刃先を示す図である。 図４のトリミング工程の要部拡大図である。 従来のシート材の打抜き方法により製作された製品の例を示す図である。 図９の製品を組み込んだ回転電機を示す部分断面図である。

符号の説明

１ シート材 １ａ 切断予定線
１ｂ 溝 １ｃ 不要部
２ ダイ ３ ストッパ
４ 板押え ５，７，８ａ，８ｂ パンチ
５ａ 先端部 ６ 抜き穴
９ 打ち抜き製品 ９ａ 面取部
１０ 切欠き １１ 捨抜き穴。

Claims (3)

1. 長尺のシート材を長手方向に搬送しながら順次打ち抜いて所定形状の帯状の製品を成形するシート材の打抜き方法において、
   前記シート材の前記長手方向に仮想的に延在する切断予定線上に、所定のピッチで抜き穴又は切欠き加工を施す工程と、
   前記シート材を平坦なダイに載置し、前記切断予定線に対し前記製品として残る側にある一方の側面をストッパに当接させ、他方の側面はフリーとし、上面から板押えにより押圧して保持した状態で、前記切断予定線上に、前記抜き穴又は切欠き加工の前記ピッチ単位でパンチにより前記シート材の板厚の６０％以上の深さを有する断面Ｖ字状の溝を成形する溝打ち工程と、
   前記製品の内部側の不要部となる部分を型抜きによって除去する型抜き工程と、
   前記溝打ち工程により成形した前記溝の底部に沿ってトリミングするトリミング工程とを有し、
   前記トリミングの完了後に前記製品側に残った前記溝の片側の傾斜面が前記製品の面取部となるようにしたことを特徴とするシート材の打抜き方法。
2. 請求項１記載のシート材の打抜き方法において、前記溝打ち工程で使用される前記パンチは、断面Ｖ字状をした刃面の先端部にＲ加工が施されていることを特徴とするシート材の打抜き方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載のシート材の打抜き方法において、前記溝打ち工程で使用される前記パンチは、刃面の前記シート材と対向する平面部と断面Ｖ字状の傾斜面とが連続したなだらかな曲面に形成されていることを特徴とするシート材の打抜き方法。

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