JP6599612B2 - 薄板材の打抜き装置及びその打抜き方法 - Google Patents

Description

本発明は、金型を用いて薄板材に対し予め設定した打抜き加工を行う薄板材の打抜き装置及びその打抜き方法に関する。

複数の鉄心片を積層して構成される積層鉄心のモータ性能を向上させるため、鉄損の低減を目的とした鉄心片の薄板化が進んでいる。
また、コスト削減のため、材料（条材）から鉄心片を打抜く際の板取りのレイアウトについても、鉄心片（製品）の多列取りや、鉄心片の打抜き後のスクラップ幅の最小化を行うことで、歩留りの向上を図ることが求められている。
上記した材料からの鉄心片の打抜きは、金型を用いて行っている。なお、材料の搬送時における金型内での材料の持上げは、金型内に配置された材料の下方に設けられたリフターを用いて行っている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１０７１１６号公報

しかしながら、材料が薄板化することにより、材料の剛性が低下するため、鉄心片打抜き後のスクラップ部の剛性が更に低くなる。その上、隣り合う鉄心片の打抜き箇所の幅が狭くなることで、材料の剛性が大きく低下する。
このように、材料の剛性が低くなると、材料が下方へ撓むだけでなく、搬送時における金型内での材料のバタツキが大きくなり、材料が金型に引っかかり易くなるという問題がある。また、この問題を解消するため、リフターの設置数を増やすことも考えられるが、設置数を増やそうにも、レイアウト上、リフターの設置可能な場所が限られており、材料の撓みやバタツキが大きい箇所に、リフターを配置できないという問題もある。
従って、材料の撓みやバタツキを抑制するため、材料の送り速度を遅くして、鉄心片の打抜き加工を行う必要があり、生産性の低下を招いていた。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、生産性を低下させることなく、安定した打抜き加工を実施可能な薄板材の打抜き装置及びその打抜き方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る薄板材の打抜き装置は、下型と上型を備える金型を有し、該金型で薄板材に対し予め設定した打抜き加工を行う薄板材の打抜き装置において、
前記金型には、前記薄板材の幅方向の両側方で、かつ、平面視して前記薄板材と重ならない位置に設けられた昇降手段と、該昇降手段に固定され、前記薄板材を下方から支持する支持部材とを有するリフト機構が設けられている。

第１の発明に係る薄板材の打抜き装置において、前記各昇降手段は、前記金型の内部又は外部に設けることができる。

ここで、前記金型には、前記薄板材の打抜き時に前記支持部材を退避させる凹部が設けられているのがよい。

第１の発明に係る薄板材の打抜き装置において、前記支持部材は、前記薄板材を幅方向全体に渡って支持することができる。
ここで、前記支持部材の長さ方向中央部の断面積を、長さ方向両側部の断面積よりも大きくするのがよい。
また、前記支持部材は、断面円形の棒で構成され、該棒の周囲に該棒に対して回転可能な円筒状のローラを設けることもできる。

第１の発明に係る薄板材の打抜き装置において、前記各昇降手段に設けられた前記支持部材は、前記薄板材の幅方向両側のみを支持することができる。
ここで、対向する前記支持部材は、その間隔を前記薄板材の搬送方向に向けて徐々に狭くするのがよい。

前記目的に沿う第２の発明に係る薄板材の打抜き方法は、下型と上型を備える金型で薄板材に対し予め設定した打抜き加工を行う薄板材の打抜き方法において、
前記薄板材の搬送に際し、前記薄板材の幅方向の両側方で、かつ、平面視して前記薄板材と重ならない位置に設けられた昇降手段と、該昇降手段に固定され、前記薄板材を下方から支持する支持部材とを有するリフト機構により、前記薄板材を持上げる。

本発明に係る薄板材の打抜き装置及びその打抜き方法は、薄板材の幅方向の両側方に設けられた昇降手段を有するリフト機構により、薄板材を持上げるので、例えば、従来、設置場所の制約等でリフターを薄板材の下方に設置できなかった場所でも、薄板材の持上げが可能となる。これにより、薄板材の下方への撓みを抑制、更には防止でき、また、金型内での材料のバタツキも小さくできるため、薄板材が金型に引っかかることを防止できる。
従って、生産性を低下させることなく、安定した打抜き加工を実施できる。

（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る薄板材の打抜き装置のリフト機構が薄板材を持上げた状態を示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大正面図、（Ｃ）は（Ｂ）の側面図である。 （Ａ）は同薄板材の打抜き装置のリフト機構が薄板材を降ろした状態を示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大正面図、（Ｃ）は（Ｂ）の側面図である。 同薄板材の打抜き装置の下型の平面図である。 同薄板材の打抜き装置に設けられた変形例に係るリフト機構の支持部材の斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る薄板材の打抜き装置の下型の平面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る薄板材の打抜き装置の下型の平面図である。 （Ａ）〜（Ｋ）はそれぞれ同薄板材の打抜き装置に設けられた変形例に係るリフト機構の支持部材の側断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る薄板材の打抜き装置の使用状態の正面図である。 本発明の第５の実施の形態に係る薄板材の打抜き装置の使用状態の正面図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１〜図３に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る薄板材の打抜き装置（以下、単に打抜き装置ともいう）１０は、下型１１と上型１２を備える金型１３を有し、この金型１３を用いて、薄板材（薄板条材）１４に対し予め設定した打抜き加工を行う装置であり、金型１３には、薄板材１４を持上げ可能なリフト機構１５が設けられている。

以下、第１の実施の形態に係る薄板材の打抜き装置１０を、固定子（ステータ）からなる積層鉄心の製造に適用した場合について説明する。なお、積層鉄心は、回転子（ロータ）でもよい。
ここで、打抜き対象となる薄板材１４は、厚みが、例えば、０．１０〜０．５ｍｍ程度の電磁鋼板やアモルファス等からなるものであるが、薄板材の厚みが薄いほど（０．２ｍｍ以下程度）、薄板材の剛性が低下し、薄板材が下方へ撓み易くなり、また、金型内での薄板材のバタツキが大きくなり、薄板材が金型に引っかかり易くなる傾向にある。

図１（Ａ）に示すように、上型１２は下型１１に対し、ガイドロッド１６、１７に沿って昇降可能となっている。なお、上型１２と下型１１の間には、ストリッパー１８が配置されている。
図１〜図３に示すように、下型１１の上面には、薄板材１４の幅方向両側に配置され、薄板材１４を搬送方向にガイドする、断面逆Ｌ字状となった対となるガイドレール１９、２０が設けられている。また、上型１２の下部には、下型１１上の薄板材１４に対し、予め設定した形状（ここでは固定子を構成する鉄心片）の打抜き加工を行うパンチを支持するパンチプレート２１が設けられている。

上型１２には、リフト機構１５が設けられている。このリフト機構１５は、対となる昇降ロッド（昇降手段の一例）２２、２３と、これに設けられた支持ロッド（支持部材の一例）２４を有している。
対となる昇降ロッド２２、２３は、鉛直方向に配置され、その上部が、上型１２の両側側部（金型１３の外部）に取付け固定されている。なお、昇降ロッドは、ストリッパーに取付け固定することもできる。
このように、各昇降ロッド２２、２３は、薄板材１４の幅方向の両側方の位置（平面視して薄板材１４と重ならない位置）に設けられている。

支持ロッド２４は、断面四角形（ここでは長方形）であり、薄板材１４の下方に水平配置され、その両端部が、昇降ロッド２２、２３の下部に取付け固定されている。なお、支持ロッド２４は、図３に示すように、平面視して薄板材１４に形成されたパイロット孔２５の位置を避けるように、部分的に折り曲げられているが、例えば、リフト機構の設置場所によって、直線状にすることもでき、また、平面視して波状やジグザグ状にすることもできる。
これにより、薄板材１４を下方から幅方向全体に渡って支持できる。

この支持ロッド２４と上記したガイドレール１９、２０は、平面視して直交して配置されているため、図１（Ｃ）、図２（Ｃ）、図３に示すように、各ガイドレール１９、２０を長さ方向で分断して、支持ロッド２４と各ガイドレール１９、２０との接触を防止している。
また、下型１１の幅方向（薄板材１４の搬送方向とは直交する方向）には、図１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、薄板材１４の打抜き時に支持ロッド２４を退避させる凹部２６が設けられている。なお、凹部２６の断面形状（輪郭形状）は、断面四角形となっているが、支持ロッド２４を収容できれば、例えば、断面Ｕ字状や断面Ｖ字状とすることもできる。

これにより、薄板材１４の搬送時、即ち金型１３による薄板材１４の打抜き停止時は、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、上型１２が待機位置にあるため、支持ロッド２４も昇降ロッド２２、２３によって上昇した位置を維持し、薄板材１４が持上げられた状態を維持する。即ち、支持ロッド２４は、常時は凹部２６の上方に位置している。
また、薄板材１４の搬送停止時、即ち金型１３による薄板材１４の打抜き時は、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、上型１２の下降に伴い、支持ロッド２４が昇降ロッド２２、２３によって凹部２６内まで下降して、薄板材１４を下型１１上に配置できる。なお、図３中の符号２７は、金型１３による薄板材１４の打抜き部分である。

なお、リフト機構は、上記構成に限定されるものではなく、以下の構成にすることもできる。
リフト機構の昇降手段を、例えば、油圧シリンダーや弾性部材（バネ材）で構成することもできる。これにより、リフト機構の支持部材の高さの位置調整を容易にできる。
また、リフト機構の支持部材の長さ方向中央部の断面積を、長さ方向両側部の断面積よりも大きくすることもできる。これにより、支持部材の長さ方向中央部の剛性を高め、薄板材を支持する際の支持部材の撓みを抑制、更には防止することができる。

そして、支持部材については、図４に示すように、断面円形の棒３０で構成することもでき、この場合、棒３０の周囲に、棒３０に対して回転可能な円筒状のローラ３１を設けることができる。これにより、たとえ薄板材１４がローラ３１に接触した状態で搬送されたとしても、ローラ３１が回転することで、ローラ３１と薄板材１４との接触による薄板材１４への傷の発生を防止できる。
更に、図５に示す本発明の第２の実施の形態に係る薄板材の打抜き装置のように、支持部材を、薄板材１４の進行方向の長さを長くした（幅広の）支持板３５とした場合、支持板３５が打抜き後の工程に進入してもよい。このように、幅広の支持板３５を用いることで、支持板３５の剛性が更に高められると共に、広範囲にわたって薄板材１４を安定に支持することができる。

また、図６に示す本発明の第３の実施の形態に係る薄板材の打抜き装置のように、薄板材１４の幅方向の両側方に設けられた昇降手段４０、４１にそれぞれ、支持部材４２、４３を設けることもできる。
この支持部材４２、４３はそれぞれ、平面視して三角形の支持板４４と、その先端部に設けられた支持棒４５で構成され、薄板材１４の幅方向両側のみを支持する構成となっている。なお、対向する支持部材４２、４３（支持板４４）の上流側は、その間隔を薄板材１４の搬送方向に向けて徐々に狭くしている。
このように、支持部材４２、４３の輪郭形状を、平面視してＹ字状とすることで、打抜き部分２７を避けながら、薄板材１４をより安定に支持できる。

なお、上記した支持ロッド２４や支持部材４２（支持部材４３も同様）の代わりに、例えば、以下の作用効果を発揮可能な支持部材を使用することもできる。
１）支持部材に斜面や切欠き等を設けることで、撓んだ薄板材を支持した状態で搬送する際に、支持部材が薄板材に引っ掛かることなく、支持部材を滑らかに搬送できる。
２）支持部材の断面積を大きくすることで、支持部材の剛性を高めることができる。
３）支持部材の剛性が十分であれば、幅狭の方が支持部材を退避させる凹部（例えば、凹部２６）の内幅を狭くでき、金型の幅が狭い部分にもリフト機構を設けることができる。
４）支持部材の高さが低い（断面積が小さい）方が、小さな力で薄板材を支える（持ち上げる）ことができるので、昇降手段のバネやシリンダー等も小さくできる。これにより、製造コストを低減できると共に、設置スペースを狭くでき、更に、支持部材を退避させる凹部（例えば、凹部２６）の深さも浅くできるので、構造や加工が容易になる。

上記した作用効果を発揮可能な支持部材の選択は、リフト機構の設置場所（その部分での薄板材の剛性）や金型の仕様等によって、適宜行う。
この支持部材としては、その側断面形状が、例えば、図７（Ａ）〜（Ｋ）に示す支持部材５０〜６０がある。
図７（Ａ）は、正三角形の支持部材５０であり、上記した１）の作用効果がある。
図７（Ｂ）は、頂角が鈍角となった二等辺三角形を、薄板材１４の搬送方向に対して斜めに傾けた支持部材５１であり、上記した１）の作用効果を、上記した支持部材５０よりも高めることができる。
図７（Ｃ）は、頂角が鋭角となった二等辺三角形の支持部材５２である。これにより、上記した３）の作用効果が得られると共に、幅狭になって剛性が低下した分、その高さを高くして断面積を大きくすることで剛性を維持している（上記した２）の作用効果）。

図７（Ｄ）は、長方形の１つの角部を面取りした（切欠いた）支持部材５３であり、図７（Ｅ）は、台形の支持部材５４である。これにより、上記した１）の作用効果が得られる。
更に、図７（Ｆ）は、台形の支持部材５５を、図７（Ｇ）は、平行四辺形の支持部材５６を、それぞれ薄板材１４の搬送方向に対して傾けているため、上記した１）の作用効果を更に高めることができる。

図７（Ｈ）は、円形（輪郭が曲面）の支持部材５７であるため、上記した１）の作用効果がある。
図７（Ｉ）は、半円形の支持部材５８であるため、上記した４）の作用効果がある。
図７（Ｊ）は、楕円形の支持部材５９を、薄板材１４の搬送方向に対して斜めに傾けているため、上記した１）の作用効果を更に高めることができる。
図７（Ｋ）は、円を１／４に分断した形状の支持部材６０であるため、上記した３）、４）の作用効果がある。

なお、支持部材は、角部を切欠いたり円弧にした方が薄板材を滑らかに搬送でき、また、細い方が昇降手段をコンパクトかつ安価にできるが、剛性が不足するのであれば、幅や高さを増す、等の設計コンセプトにより、どのような支持部材を用いるかを決定することが好ましい。
このため、支持部材は、その全長（薄板材の幅方向全体）にわたって、同一形状にする必要はない。例えば、支持部材の側断面形状を、端部を四角形にし、薄板材に接触する部分（例えば、長さ方向中央部）だけを円形にすることもできる。
また、支持部材の高さを、薄板材の幅方向中央部に向けて高くすることも可能である。

更に、図８に示す本発明の第４の実施の形態に係る薄板材の打抜き装置７０のように、下型７１（下型１１と略同様の構成）に、リフト機構７２を設けることもできる。
このリフト機構７２は、対となる昇降手段７３、７４と、これに設けられた支持ロッド（支持部材の一例）７５を有している。なお、昇降手段７３、７４は油圧シリンダーや弾性部材（バネ材）で構成され、支持ロッド７５は支持ロッド２４と同様の構成である。
対となる昇降手段７３、７４は、鉛直方向に配置され、その下部が、下型７１の両側側部（下型７１と上型７６を有する金型７７の外部）に取付け固定されている。
このように、各昇降手段７３、７４は、薄板材１４の両側方の位置（平面視して薄板材１４と重ならない位置）に設けられている。

また、図９に示す本発明の第５の実施の形態に係る薄板材の打抜き装置８０のように、下型８１（下型１１と略同様の構成）に、リフト機構８２を設けることもできる。
このリフト機構８２は、対となる昇降手段８３、８４と、これに設けられた支持ロッド（支持部材の一例）８５を有している。なお、昇降手段８３、８４は、油圧シリンダーや弾性部材（バネ材）で構成され、支持ロッド８５は支持ロッド２４と略同様の構成である。
対となる昇降手段８３、８４は、鉛直方向に配置され、下型８１の内部（下型８１と上型８６を有する金型８７の内部）であって、薄板材１４の両側方の位置（平面視して薄板材１４と重ならない位置）に取付け固定されている。

続いて、本発明の一実施の形態に係る薄板材の打抜き方法について、図１〜図３を参照しながら説明する。
まず、薄板材１４を金型１３内まで搬送する。
このとき、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、上型１２が待機位置にあるため、支持ロッド２４も昇降ロッド２２、２３によって上昇した位置を維持し、薄板材１４は持上げられた状態を維持する。

次に、薄板材１４の搬送を停止した状態で、金型１３により薄板材１４の打抜きを行う。
このとき、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、上型１２の下降に伴い、支持ロッド２４が昇降ロッド２２、２３によって凹部２６内まで下降して、薄板材１４が下型１１上に配置される。
なお、リフト機構の昇降手段にバネ材を用いた場合は、下型１１に対する上型１２の押圧により、バネ材が圧縮されて、支持ロッド２４が凹部２６内に収容される。

薄板材１４の打抜き終了後、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、上型１２を元の待機位置まで上昇させる。
このとき、支持ロッド２４も昇降ロッド２２、２３によって凹部２６内から上昇し、薄板材１４が持上げられる。
これにより、打抜きによって剛性が低下した材料の撓みやバタツキを抑制、更には防止した状態で、薄板材１４を搬送できる。

なお、図８に示す薄板材の打抜き装置７０や図９に示す薄板材の打抜き装置８０でも、上記の方法と同様の方法で、薄板材１４の打抜きを行う。
ここで、リフト機構の昇降手段にバネ材を用いた場合、上型７６、８６を下型７１、８１に対して押圧することで、常時は薄板材１４を支持する支持ロッド７５、８５を、下方へ押し下げることができる。

以上のように、本発明の薄板材の打抜き装置及びその打抜き方法を適用することで、材料の撓みやバタツキを抑制、更には防止できるため、材料の送り速度を遅くして、鉄心片の打抜き加工を行う必要がなくなる。
従って、生産性を低下させることなく、安定した打抜き加工を実施できる。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の薄板材の打抜き装置及びその打抜き方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
例えば、前記実施の形態においては、本発明の薄板材の打抜き装置及びその打抜き方法を用いて、積層鉄心を構成する鉄心片を打抜く場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、薄板材に対し予め設定した打抜き加工を行う場合であれば、適用可能である。この場合、打抜き加工を行う薄板材は、１枚でもよく、また、２枚以上の複数枚積層したものでもよい。そして、薄板材の厚みや幅等は、適用用途に応じて種々変更できる。

また、本発明の薄板材の打抜き装置（打抜き方法）のリフト機構は、従来の打抜き装置の金型に設けられたリフターの代わりに使用できるが、このリフターと併用して使用することもできる。
なお、リフト機構の設置場所は、特に限定されるものではなく、例えば、刃物（パンチやダイ）に干渉しない場所であればよく、また、リフト機構の規模や設置範囲も、必要に応じて適宜調整できる。特に、鉄心片の打抜きの最終工程であるブランク抜きの前後にリフト機構を設けた場合、本発明の効果がより顕著になる。これは、この工程での薄板材の剛性が、他の工程に比べて低いことによる。

１０：薄板材の打抜き装置、１１：下型、１２：上型、１３：金型、１４：薄板材、１５：リフト機構、１６、１７：ガイドロッド、１８：ストリッパー、１９、２０：ガイドレール、２１：パンチプレート、２２、２３：昇降ロッド（昇降手段）、２４：支持ロッド（支持部材）、２５：パイロット孔、２６：凹部、２７：打抜き部分、３０：棒、３１：ローラ、３５：支持板、４０、４１：昇降手段、４２、４３：支持部材、４４：支持板、４５：支持棒、５０〜６０：支持部材、７０：薄板材の打抜き装置、７１：下型、７２：リフト機構、７３、７４：昇降手段、７５：支持ロッド（支持部材）、７６：上型、７７：金型、８０：薄板材の打抜き装置、８１：下型、８２：リフト機構、８３、８４：昇降手段、８５：支持ロッド（支持部材）、８６：上型、８７：金型

Claims (9)

1. 下型と上型を備える金型を有し、該金型で薄板材に対し予め設定した打抜き加工を行う薄板材の打抜き装置において、
   前記金型には、前記薄板材の幅方向の両側方で、かつ、平面視して前記薄板材と重ならない位置に設けられた昇降手段と、該昇降手段に固定され、前記薄板材を下方から支持し且つ前記薄板材の幅方向において延びる支持部材とを有するリフト機構が設けられていることを特徴とする薄板材の打抜き装置。
2. 請求項１記載の薄板材の打抜き装置において、前記各昇降手段は、前記金型の内部又は外部に設けられていることを特徴とする薄板材の打抜き装置。
3. 請求項１又は２記載の薄板材の打抜き装置において、前記金型には、前記薄板材の打抜き時に前記支持部材を退避させる凹部が設けられていることを特徴とする薄板材の打抜き装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄板材の打抜き装置において、前記支持部材は、前記薄板材を幅方向全体に渡って支持することを特徴とする薄板材の打抜き装置。
5. 請求項４記載の薄板材の打抜き装置において、前記支持部材の長さ方向中央部の断面積を、長さ方向両側部の断面積よりも大きくしたことを特徴とする薄板材の打抜き装置。
6. 請求項４記載の薄板材の打抜き装置において、前記支持部材は、断面円形の棒で構成され、該棒の周囲に該棒に対して回転可能な円筒状のローラが設けられていることを特徴とする薄板材の打抜き装置。
7. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄板材の打抜き装置において、前記各昇降手段に設けられた前記支持部材は、前記薄板材の幅方向両側のみを支持することを特徴とする薄板材の打抜き装置。
8. 請求項７記載の薄板材の打抜き装置において、対向する前記支持部材は、その間隔を前記薄板材の搬送方向に向けて徐々に狭くしたことを特徴とする薄板材の打抜き装置。
9. 下型と上型を備える金型で薄板材に対し予め設定した打抜き加工を行う薄板材の打抜き方法において、
   前記薄板材の搬送に際し、前記薄板材の幅方向の両側方で、かつ、平面視して前記薄板材と重ならない位置に設けられた昇降手段と、該昇降手段に固定され、前記薄板材を下方から支持し且つ前記薄板材の幅方向において延びる支持部材とを有するリフト機構により、前記薄板材を持上げることを特徴とする薄板材の打抜き方法。

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