JP5555822B2

JP5555822B2 - 積層鉄心打ち抜き装置

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Publication number: JP5555822B2
Application number: JP2010072477A
Authority: JP
Inventors: 哲也松原; 秀前田; 篤哉高木; 卓也大浦; 創西口; 智基郡; 正宏早渕; 進加藤; 惠嗣大木; 憲二篠原; 明男村上
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Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2014-07-23
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Description

本発明は、モータ等の回転電機におけるロータコア及びステータコアとなるロータ用鉄心片及びステータ用鉄心片を帯状鋼板から打ち抜いて積層しロータ積層体及びステータ積層体を形成するための積層鉄心打ち抜き装置に関する。

近年、ハイブリッド自動車や電気自動車等に用いられるような比較的大型のモータの需要が高まっている。モータ等の回転電機には、鋼板を積層して構成した積層鉄心が用いられている。積層鉄心の製造は、通常、素材となる帯状鋼板を円盤状に打ち抜いて順次積層することにより作製される。

従来の量産用の積層鉄心打ち抜き装置としては、コイル状に巻き上げられた帯状鋼板を巻ほぐしながら順次ロータ用鉄心片を打ち抜いて積層するロータ打ち抜きプレス機と、ステータ用鉄心片を打ち抜いて積層するステータ打ち抜きプレス機とを、アキュームレータによって連結した大型装置が用いられてきた。

上記アキュームレータは、上工程であるロータ打ち抜きプレス機による打ち抜き動作に伴って帯状鋼板が進行するタイミングと、下工程であるステータ打ち抜きプレス機の打ち抜き動作に伴って帯状鋼板が進行するタイミングとのズレを吸収するために、ある程度の長さの帯状鋼板を貯めておくための機構である。

ロータ打ち抜きプレス機とステータ打ち抜きプレス機とにおける打ち抜き動作のズレは、両者の定常動作中での停止タイミングのズレや、打ち抜き速度差などによって生じる。ロータ打ち抜きプレス機及びステータ打ち抜きプレス機は、帯状鋼板の板厚クラウンの影響を軽減するために、積層体を所定枚数積層する毎に周方向に所定角度回転させる転積回転動作を行うことが多い。この場合には、ロータ打ち抜きプレス機及びステータ打ち抜きプレス機を停止する必要がある。これらの停止タイミングをロータ打ち抜きプレス機とステータ打ち抜きプレス機とで同じにすることは実質的に不可能であり、上記アキュームレータは不可欠であった。

上記アキュームレータ９は、例えば図１２に示すごとく、１又は複数のロール９１〜９３をそれぞれ備え、順次上ロール９１、９２と下ロール９３に帯状鋼板を掛け渡し、上ロール９１、９２と下ロール９３との距離を調整することによって、帯状鋼板８をアキュームレータ９内に貯めたりアキュームレータ９から排出させたりできるように構成されたものである。このようなアキュームレータを有することが、従来の積層鉄心打ち抜き装置の大型化の一要因となっている。

特開昭５８−１０８９４８号公報

上記アキュームレータを有する積層鉄心打ち抜き装置は、打ち抜き速度を高速化すればするほど停止中に貯めておくべき帯状鋼板の長さが長くなり、アキュームレータのさらなる大型化が必要となる。また、アキュームレータ内及びその前後を通過させる帯状鋼板の速度を上げると走行状態が不安定になりやすいという問題もある。そのため、アキュームレータを備えることなく、打ち抜き速度の高速化が可能な積層鉄心打ち抜き装置の開発が望まれている。

プレス機の効率を向上させるには、プレス機の停止動作を減少させることが必要である。これには、様々な対策が考えられ、例えば特許文献１に提案されたように、鉄心積層工程を２つのステーションにおいて行えるようにすることが有効である。
しかしながら、特許文献１の対策は、１つのプレス装置、つまり、ロータ打ち抜きプレス機又はステータ打ち抜きプレス機そのものの高効率化には有効であるが、ロータ打ち抜きプレス機とステータ打ち抜きプレス機という２つのプレス機を直列に配列した場合に必要であった上記アキュームレータを単純に無くすることはできない。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、ロータ打ち抜きプレス機とステータ打ち抜きプレス機との間にアキュームレータを設けることなく、高速運転が可能な積層鉄心打ち抜き装置を提供しようとするものである。

本発明は、コイル状に巻き上げられた鉄心用の帯状鋼板をセットして巻きほどくアンコイラと、上記帯状鋼板からロータ用鉄心片を打ち抜いて積層するロータ打ち抜きプレス機と、上記ロータ用鉄心片の打ち抜き後の上記帯状鋼板からステータ用鉄心片を打ち抜いて積層するステータ打ち抜きプレス機とを有する積層鉄心打ち抜き装置において、
上記ロータ打ち抜きプレス機は、上記ロータ用鉄心片の形状に近づくように徐々に部分的な打ち抜きを行う成形金型を備えると共に、上記ロータ用鉄心片を上記帯状鋼板から打ち抜く抜き金型及び打ち抜いた上記ロータ用鉄心片を積層するロータ積層ステーションを２組備えてなり、一方の上記ロータ積層ステーションにおける打ち抜き動作を行っている際には他方のロータ積層ステーションにおける打ち抜き動作を停止し、打ち抜き停止中の上記ロータ積層ステーションにおいては、上記ロータ用鉄心片を積層したロータ積層体を周方向に所定角度回転させる転積回転動作を実施可能に構成されており、
上記ステータ打ち抜きプレス機は、上記ステータ用鉄心片の形状に近づくように徐々に部分的な打ち抜きを行う成形金型を備えると共に、上記ステータ用鉄心片を上記帯状鋼板から打ち抜く抜き金型及び打ち抜いた上記ステータ用鉄心片を積層するステータ積層ステーションを２組備えてなり、一方の上記ステータ積層ステーションにおける打ち抜き動作を行っている際には他方のステータ積層ステーションにおける打ち抜き動作を停止し、打ち抜き停止中の上記ステータ積層ステーションにおいては、上記ステータ用鉄心片を積層したステータ積層体を周方向に所定角度回転させる転積回転動作を実施可能に構成されており、
上記ロータ打ち抜きプレス機と上記ステータ打ち抜きプレス機とは、打ち抜き動作を同期して行うよう構成されており、
上記ロータ打ち抜きプレス機と上記ステータ打ち抜きプレス機との間には、両者の間における上記帯状鋼板の長さを調整するために上記帯状鋼板をループ状に垂れ下がらせることが可能な中間ループ部が設けられており、該中間ループ部の上方には、上記帯状鋼板のループ軌跡が反転しないように上方からガイドするループガイド部が昇降可能に配設されていることを特徴とする積層鉄心打ち抜き装置にある（請求項１）。

本発明の積層鉄心打ち抜き装置は、上記ロータ打ち抜きプレス機が、上記のごとく、２組のロータ積層ステーションを備えている。そして、一方の上記ロータ積層ステーションにおける打ち抜き動作を行っている際には他方のロータ積層ステーションにおける打ち抜き動作を停止することができ、この停止中に上記転積回転動作を実施することができる。そのため、上記ロータ打ち抜きプレス機は、単体としては、帯状鋼板の供給が正常に続く限り停止する必要がない。

同様に、上記ステータ打ち抜きプレス機は、上記のごとく、２組のステータ積層ステーションを備えている。そして、一方の上記ステータ積層ステーションにおける打ち抜き動作を行っている際には他方のステータ積層ステーションにおける打ち抜き動作を停止することができ、この停止中に上記転積回転動作を実施することができる。そのため、上記ステータ打ち抜きプレス機についても、これ単体としては、帯状鋼板の供給が正常に続く限りは停止する必要がない。

また、上記ロータ打ち抜きプレス機とステータ打ち抜きプレス機とを、打ち抜き動作が同期するように構成してある。すなわち、上記ロータ打ち抜きプレス機とステータ打ち抜きプレス機は、全く同じ打ち抜き速度で打ち抜きを続けるか、同時に停止するか、いずれかの状態となる。
そのため、上記ロータ打ち抜きプレス機とステータ打ち抜きプレス機とにトラブルが生じない限りは、直列に配列された両者の間に存在する帯状鋼板の必要長さは、打ち抜き対象のロータ及びステータのサイズ変更が無い限り一定となる。そのため、同一サイズの処理を続ける間はアキュームレータは必要が無くなる。

一方、打ち抜くロータ用鉄心片とステータ用鉄心片のサイズが変わって金型セットを交換した場合には、上記両プレス機間に必要な帯状鋼板の長さが変化する。この場合には、上記ロータ打ち抜きプレス機とステータ打ち抜きプレス機との間に設けた上記中間ループ部において、両プレス機の間における帯状鋼板の長さを調整することが可能である。

さらに、注目すべき点は、上記中間ループ部の上方には、上記ループガイド部が設けられていることである。上記ループガイド部は、上記のごとく、昇降可能に配設されている。そのため、上記ループガイド部は、打ち抜くロータ用鉄心片とステータ用鉄心片のサイズによって、ループ高さが変化しても、適切な位置にセットすることができる。そして、このループガイド部の存在により、上記中間ループ部におけるループの形成状態を安定させることができ、上記ロータ打ち抜きプレス機とステータ打ち抜きプレス機の打ち抜き速度、つまり、ライン速度を従来よりも速くしてもループが反転したりすることを防止でき安定的に稼働させることができる。

上記中間ループ部は、本来的には、帯状鋼板を自然状態で下方にループ状となるように垂らす構成である。そして、この自然状態でのループは、帯状鋼板の送り速度が比較的遅い場合には特に問題が生じないが、送り速度が高速の場合には、各プレスの打ち抜きに合わせた帯状鋼板の走行と停止による振動が大きく影響し、上記ループ状態が乱れて帯状鋼板に折れ等が発生してトラブルとなるおそれがある。上記ループガイド部は、上記中間ループ部において形成したループ形状に最適な位置にセットして、帯状鋼板を適度に押さえてガイドすることによって、帯状鋼板の走行・停止による振動の影響を抑え、ループ形状を常に正常に維持することができる。これにより、従来よりも格段にライン速度の高速化を図ることができるのである。

このように、本発明の積層鉄心打ち抜き装置においては、上記ロータ積層ステーションの２組化、上記ステータ積層ステーションの２組化、上記ロータ打ち抜きプレス機とステータ打ち抜きプレス機の打ち抜き動作同期化、上記中間ループ部の配設、及び、昇降可能な上記ループガイド部の配設の要件を、全て具備することによって、アキュームレータがなくコンパクトで従来よりも高速運転が可能な積層鉄心打ち抜き装置を提供することができる。

実施例１における、積層鉄心打ち抜き装置の全体構成を示す説明図。実施例１における、ロータ打ち抜きプレス機とステータ打ち抜きプレス機の連結状態及びこれらの間の中間ループ部を示す説明図。実施例１における、ロータ打ち抜き工程を示す説明図。実施例１における、ステータ打ち抜き工程を示す説明図。実施例１における、ロータ積層ステーション（ステータ積層ステーション）においてロータ積層体（ステータ積層体）を積層している状態を示す説明図。実施例１における、ロータ積層ステーション（ステータ積層ステーション）においてロータ積層体（ステータ積層体）を払出している状態を示す説明図。実施例１における、打ち抜き状態にある抜き型の構成を示す説明図。実施例１における、空打ち状態にある抜き型の構成を示す説明図。実施例１における、中間ループ部のループガイド部を上限まで上昇させた状態を示す説明図。実施例１における、中間ループ部のループガイド部を使用状態まで下降させた状態を示す説明図。実施例１における、ロータ打ち抜きプレス機の動きを示すタイムチャートの説明図。従来例における、アキュームレータの一例を示す説明図。

本発明の積層鉄心打ち抜き装置において、上記ロータ打ち抜きプレス機と上記ステータ打ち抜きプレス機とは、いずれもクランク軸の回転に伴って打ち抜き動作を行うよう構成されており、かつ、上記ロータ打ち抜きプレス機の上記クランク軸と上記ステータ打ち抜きプレス機の上記クランク軸とが連結され一体的に回転するよう構成されていることが好ましい（請求項２）。

すなわち、上記ロータ打ち抜きプレス機とステータ打ち抜きプレス機は、それぞれ下型部と上型部とを備え、一方を昇降させることによって打ち抜き動作を行うよう構成されている。その昇降動作は、例えば油圧シリンダ等のアクチュエータを使うのではなく、上記のごとくクランク軸の回転によって行い、かつ、上記２つのプレス機におけるクランク軸を、機械的に連結して一体化することが好ましい。これによって、上記ロータ打ち抜きプレス機とステータ打ち抜きプレス機との打ち抜き動作を完全に一致させることができ、より安定した運転を実現することができる。

また、上記積層鉄心打ち抜き装置は、上記ステータ用鉄心片の外径が２００ｍｍ〜３００ｍｍの範囲にある場合に特に有効である（請求項３）。すなわち、打ち抜く対象の外径が大きければ大きいほど、１ストローク毎に進行させる帯状鋼板の送り量を多くする必要があり、高速化は難しい。特に、ステータ用鉄心片外径が２００ｍｍ〜３００ｍｍの範囲の大型製品の打ち抜きを行う従来の大型の積層鉄心打ち抜き装置においては、２２０ｓｐｍ（１分間のストローク数）を超える高速運転化が難しい状況にあった。これに対し、上記のごとく安定した高速運転が実現できる上記構成の積層鉄心打ち抜き装置を適用することによって、２２０ｓｐｍを超える運転も可能となる。

また、上記積層鉄心打ち抜き装置は、上記ロータ用鉄心片及び上記ステータ用鉄心片が、自動車の駆動用モータに使用される自動車用である場合に特に有効である（請求項４）。すなわち、自動車用は、多量生産が要求されるので、上記のごとく安定した高速運転が実現できる上記構成の積層鉄心打ち抜き装置の適用が非常に有利である。

（実施例１）
本発明の実施例にかかる積層鉄心打ち抜き装置につき、図１〜図１１を用いて説明する。
本例の積層鉄心打ち抜き装置１は、図１に示すごとく、コイル状に巻き上げられた鉄心用の帯状鋼板８をセットして巻きほどくアンコイラ１１と、帯状鋼板８からロータ用鉄心片８１（図３）を打ち抜いて積層するロータ打ち抜きプレス機２と、ロータ用鉄心片８１の打ち抜き後の帯状鋼板８からステータ用鉄心片８２（図４）を打ち抜いて積層するステータ打ち抜きプレス機４とを有する。

ロータ打ち抜きプレス機２は、ロータ用鉄心片８１の形状に近づくように徐々に部分的な打ち抜きを行う成形金型２３を備えると共に、ロータ用鉄心片８１を帯状鋼板８から打ち抜く抜き金型２４及び打ち抜いたロータ用鉄心片８１を積層するロータ積層ステーション２５を２組備えている。一方のロータ積層ステーション２５ａ（２５ｂ）における打ち抜き動作を行っている際には他方のロータ積層ステーション２５ｂ（２５ａ）における打ち抜き動作を停止し、打ち抜き停止中のロータ積層ステーション２５ｂ（２５ａ）においては、ロータ用鉄心片８１を積層したロータ積層体８１０を周方向に所定角度回転させる転積回転動作を実施可能に構成されている。

ステータ打ち抜きプレス機４は、ステータ用鉄心片８２の形状に近づくように徐々に部分的な打ち抜きを行う成形金型４３を備えると共に、ステータ用鉄心片８２を帯状鋼板８から打ち抜く抜き金型４４及び打ち抜いたステータ用鉄心片８２を積層するステータ積層ステーション４５を２組備えている。一方のステータ積層ステーション４５ａ（４５ｂ）における打ち抜き動作を行っている際には他方のステータ積層ステーション４５ｂ（４５ａ）における打ち抜き動作を停止し、打ち抜き停止中のステータ積層ステーション４５ｂ（４５ａ）においては、ステータ用鉄心片８２を積層したステータ積層体（図示略）を周方向に所定角度回転させる転積回転動作を実施可能に構成されている。

また、ロータ打ち抜きプレス機２とステータ打ち抜きプレス機４とは、打ち抜き動作を同期して行うよう構成されている。
そして、ロータ打ち抜きプレス機２とステータ打ち抜きプレス機４との間には、両者の間における帯状鋼板８の長さを調整するために帯状鋼板８をループ状に垂れ下がらせることが可能な中間ループ部３が設けられており、中間ループ部３の上方には、帯状鋼板８のループ軌跡が反転しないように上方からガイドするループガイド部３５が昇降可能に配設されている。
以下、さらに詳説する。

図１に示すごとく、本例の積層鉄心打ち抜き装置１は、上記アンコイラ１１とロータ打ち抜きプレス機２との間に、ローラレベラ１５を有している。ローラレベラ１５は、複数の矯正ロールを千鳥状に配置して、これらの矯正ロール間に帯状鋼板を通すことによって、帯状鋼板８の平坦度を高めるように矯正するものである。そして、本例の積層鉄心打ち抜き装置１は、上記アンコイラ１１、ローラレベラ１５、ロータ打ち抜きプレス機２、中間ループ部３、及びステータ打ち抜きプレス機４を直列に配列して構成されている。

アンコイラ１１とローラレベラ１５との間には、入り側ループ部１２が設けられている。入り側ループ部１２は、アンコイラ１１が巻きほどく帯状鋼板８の速度と、先方のローラレベラ１５を通過させる帯状鋼板８の速度差を吸収するためのものである。アンコイラ１１の回転速度は、入り側ループ部１２の帯状鋼板８の最下点の位置を図示しないセンサにより検知して、その最下点が常に一定の範囲内に入るように制御される。

ローラレベラ１５は、帯状鋼板８に形状不良を生じさせないために運転中には停止しないように制御される。そのため、ローラレベラ１５からは常に帯状鋼板８が導出されることとなる。一方、ローラレベラ１５の先方に位置する上記ロータ打ち抜きプレス機２は、打ち抜き時には必ず帯状鋼板８の進行が停止する。そのため、ローラレベラ１５とロータ打ち抜きプレス機２との間には、前ループ部１６が設けられ、その前後の帯状鋼板８の送り速度の差を吸収できるように構成されている。

ロータ打ち抜きプレス機２は、図１、図２に示すごとく、その入側及び出側に、帯状鋼板８の送り量を制御するための第１フィーダ５１及び第２フィーダ５２が配設されている。第１フィーダ５１及び第２フィーダ５２は、いずれも上下一対のロールより構成され、サーボ制御されるよう構成されている。

また、ロータ打ち抜きプレス機２は、下ダイセット２１と上ダイセット２２とに組み込まれた上下一対の成形金型２３及び抜き金型２４を有している。上ダイセット２２は、図２に示すごとく、プレススライド２２０に取り付けてあり、プレススライド２２０はクランク軸２９の偏心軸２９１に連結されたコネクティングロッド２９２に対してジョイント部２９３を介して連結されており、クランク軸２９の回転に応じて上下動するよう構成されている。また、ロータ打ち抜きプレス機２のクランク軸２９は、後述するステータ打ち抜きプレス機４のクランク軸４９と、両者の端部のフランジ部２９６、４９６をボルト締めすることにより機械的に連結されている。

成形金型２３は、直列に複数組配列され、それぞれダイスとパンチとにより構成される（図示略）。ダイスは下ダイセット２１にセットされ、パンチは上ダイセット２２にセットされる。抜き金型２４は、２組配列され、後述する図５に示すごとく、それぞれ、下ダイセット２１にセットされる回転ダイ２４１と、上ダイセット２２にセットされる抜きパンチ２４２とから構成される。

複数組の成形金型２３ａ〜ｄ及び抜き金型２４ａ、２４ｂは、図３に示すごとく、帯状鋼板８に対する打ち抜き工程Ｓ１１〜Ｓ１７に対応して次のように配列されている。同図に示すごとく、まず、ロータ打ち抜きプレス機２の最も入り側には、同図に示した第１成形工程Ｓ１１を行うための１組目の成形金型２３ａ（図示略）が配置されている。次に、順次、第２成形工程Ｓ１２を行うための２組目の成形金型２３ｂ、第３成形工程Ｓ１３を行うための３組目の成形金型２３ｃ、及び第４成形工程Ｓ１４を行うための４組目の成形金型２３ｄが配置されている。

次に、同図に示すごとく、第１の抜き工程Ｓ１５を行うための１組目の抜き金型２４ａが配置されている。続いて、何ら打ち抜きを行わないアイドル工程Ｓ１６を経て、第２の抜き工程Ｓ１７を行うための２組目の抜き金型２４ｂが配置されている。これらの抜き金型２４ａ、２４ｂは、後述するごとく、適宜打ち抜き状態と空打ち状態を切り替え可能となっている。

また、図１、図２に示すごとく、ロータ打ち抜きプレス機２の下ダイセット２１の下方には、上記抜き金型２４ａ、２４ｂの位置に対応して、２組のロータ積層ステーション２５ａ、２５ｂが設けられている。
図５、図６に示すごとく、ロータ積層ステーション２５は、下ダイセット２１に組み込まれた抜き金型２４におけるダイスである回転ダイ２４１を含んで構成されている。回転ダイ２４１の下方には、これを下方から支持する回転ホルダー２５２と、その内周側に配設された筒状のスクイズリング２５３とが配設されている。スクイズリング２５３は、その内径が上半部と下半部において若干異なっている。上半部は、打ち抜いたロータ用鉄心片８１を積層したロータ積層体８１０の外周部を適度な保持力で保持できる内径寸法に調整されている。一方、下半部は、ロータ積層体８１０の外周部に対して、これを保持できる保持力を発揮しない程度に上半部よりも拡径した内径寸法に調整されている。

また、回転ダイ２４１の下方には、打ち抜いた上記ロータ積層体８１０を下方から支持するための背圧パッド２５４が設けられている。背圧パッド２５４は、その下方に設けられた背圧シリンダ２５５によって昇降し、かつ、ロータ積層体８１０に対して下方から適度な圧力を付与できるように構成されている。

また、図６に示すごとく、背圧パッド２５４は、上記スクイズリング２５３の下半部に１製品分のロータ積層体８１０が移動してきた後に下降することによって、その１製品分のロータ積層体８１０を上方のものから分離して下降させることができる。この下降位置の側方には、製品搬出シリンダ２５６が配設されている。この製品搬出シリンダ２５６によって、先端のプッシャ２５７を前進させることにより、背圧パッド２５４上のロータ積層体８１０をロータ打ち抜きプレス機２の側方に向けて払い出すことができる。

また、上記回転ダイ２４１、回転ホルダー２５２、スクイズリング２５３は、図示しない転積駆動機構によって周方向に回転可能に構成されている。本例では１回当たり１８０°の回転をするように構成されている。また、上記背圧パッド２５４は、その上方に保持したロータ積層体８１０が周方向に回転した際には、これにつれて供回りするように構成されている。

また、図５、図６に示すごとく、上記ロータ積層ステーション２５の上方の上ダイセット２２には、リング状のパンチプレート２６０及びこれにスプリング２６１を介して連結されたリング状のストリッパプレート２６２が固定され、その内側にロータ用鉄心片８１を打ち抜くための抜きパンチ２４２が配設されている。抜きパンチ２４２は、カムプレート２７を挟んだ状態で、パンチ固定ピン２６３を介して上ダイセット２２に連結されている。パンチ固定ピン２６３は、スプリング２６４によって上方に向けて付勢されており、その付勢力によって抜きパンチ２４２はカムプレート２７に押し付けられている。

カムプレート２７と抜きパンチ２４２の対向する面には、互いに嵌り合う凹凸カム面２７５、２４５がそれぞれ設けられている。また、カムプレート２７には、これを進退させる外形パンチシリンダ２７９が係合している。図７に示すごとく、初期状態においては、外形パンチシリンダ２７９（図５）が前進位置にあり、カムプレート２７の凹凸カム面２７５の凸部と、抜きパンチ２４２の凹凸カム面２４５の凸部とが当接した状態になっている。図８に示すごとく、外形パンチシリンダ２７９（図５）を後退させた際には、カムプレート２７の凹凸カム面２７５の凸部が、抜きパンチ２４２の凹凸カム面２４５の凹部に嵌り込み、その高低差分だけ抜きパンチ２４２が後退（上昇）することとなる。

そして、図５〜図７に示すごとく、抜きパンチ２４２が前進している状態においては、上ダイセット２２が下降した際に抜きパンチ２４２が回転ダイ２４１の内部に進入して打ち抜きが実施できる。一方、図８に示すごとく、抜きパンチ２４２が後退している状態においては、上ダイセット２２が下降した際においても、抜きパンチ２４２が回転ダイ２４１にまで到達せず、打ち抜きが実施できない空打ち状態となるように構成されている。

また、図５〜図８に示すごとく、上ダイセット２２には、パンチプレート２６０とストリッパプレート２６２とを貫通させたダイ回転異常検出ピン２８がスプリング２６６によって下方に向けて付勢された状態で配設されている。ダイ回転異常検出ピン２８は、上ダイセット２２と共に下降した際に、下方の回転ダイ２４１が周方向の所定位置にセットされている場合には回転ダイ２４１に設けられた位置検出穴（図示略）に入り込み、回転ダイ２４１の周方向位置が所定の位置からずれている場合には回転ダイ２４１の上面に当接してスプリング２６６に抗して後退するように構成されている。

図７、図８に示すごとく、ダイ回転異常検出ピン２８は、その外周面にテーパ面２８１を有する溝を設けてなる。また、上記カムプレート２７の先端には、上記テーパ面２８１に対向するテーパ面２７６が設けられている。図７に示すごとく、テーパ面２７６とテーパ面２８１は、カムプレート２７が前進位置にあって抜きパンチ２４２が前進位置にある状態において当接した状態となっている。そのため、万が一、回転ダイ２４１の周方向位置が所定の位置からずれている場合には、上ダイセット２２が下降した際に、ダイ回転異常検出ピン２８が後退し、テーパ面２７６とテーパ面２８１が摺動してカムプレート２７が後退し、抜きパンチ２４２が後退し、空打ち状態となり、トラブルを回避できるようになっている。

次に、図１、図２に示すごとく、ステータ打ち抜きプレス機４も、その入側及び出側に、帯状鋼板８の送り量を制御するための第３フィーダ５３及び第４フィーダ５４が配設されている。第３フィーダ５３及び第４フィーダ５４は、いずれも上下一対のロールより構成され、サーボ制御されるよう構成されている。

また、ステータ打ち抜きプレス機４は、下ダイセット４１と上ダイセット４２とに組み込まれた上下一対の成形金型４３及び抜き金型４４を有している。上記上ダイセット４２は、図２に示すごとく、プレススライド４２０に取り付けてあり、プレススライド４２０はクランク軸４９の偏心軸４９１に連結されたコネクティングロッド４９２に対してジョイント部４９３を介して連結されており、クランク軸４９の回転に応じて上下動するよう構成されている。また、ステータ打ち抜きプレス機４のクランク軸２９と、前述したロータ打ち抜きプレス機２のクランク軸２９とは、両者の端部のフランジ部４９６、２９６をボルト締めすることによって機械的に一体化してある。

ステータ打ち抜きプレス機４における成形金型４３は、ロータ打ち抜きプレス機２の場合と同様に、直列に複数組配列され、それぞれダイスとパンチとにより構成される（図示略）。ダイスは下ダイセット４１にセットされ、パンチは上ダイセット４２にセットされる。抜き金型４４は、２組配列され、それぞれ、下ダイセット４１にセットされる回転ダイと、上ダイセット４２にセットされる抜きパンチとから構成される（図示略）。

複数組の成形金型４３ａ〜ｃ及び抜き金型４４ａ、４４ｂは、図４に示すごとく、帯状鋼板８に対する打ち抜き工程Ｓ２１〜Ｓ２６に対応して次のように配列されている。同図に示すごとく、まず、ステータ打ち抜きプレス機４の最も入り側には、同図に示した第１成形工程Ｓ２１を行うための１組目の成形金型４３ａ（図示略）が配置されている。次に、同図に示すごとく、順次、第２成形工程Ｓ２２を行うための２組目の成形金型４３ｂ、及び第３成形工程Ｓ２３を行うための３組目の成形金型４３ｃが配置されている。

次に、同図に示すごとく、第１の抜き工程Ｓ２４を行うための１組目の抜き金型４４ａが配置されている。続いて、何ら打ち抜きを行わないアイドル工程Ｓ２５を経て、第２の抜き工程Ｓ２６を行うための２組目の抜き金型２４ｂが配置されている。これらの抜き金型４４ａ、４４ｂは、常に一方のみが有効になるよう構成されている。

そして、ステータ打ち抜きプレス機４における抜き金型４４（図示略）の構成と、その下方に設けたステータ積層ステーション４５の構成は、その外径寸法等が異なる以外は、ロータ打ち抜きプレス機２における抜き金型２４とロータ積層ステーション２５の構成とほぼ同じであるため、詳細の説明は省略する。なお、ステータ積層ステーション４５における周方向の回転角度は１回当たり１２０°である。

次に、図１、図２に示すごとく、上記ロータ打ち抜きプレス機２とステータ積層ステーション４との間には、上記中間ループ部３が設けられている。図９、図１０に示すごとく、中間ループ部３は、ロータ打ち抜きプレス機２の出側における第２フィーダ５２の出側に設けられた曲面状の受け台３１と、ステータ打ち抜きプレス機４の入側における第３フィーダ５３の入側に設けられた曲面状の受け台３２とこれらの間の空間によって形成される。受け台３１は、第２フィーダ５２から離れるにつれて水平状態から徐々に下方に向くような円弧状曲面を有しており、その曲率半径は、帯状鋼板８の弾性変形範囲内に設定されている。受け台３２は、第３フィーダ５３から離れるにつれて水平状態から徐々に下方に向くような円弧状曲面を有しており、その曲率半径は受け台３１と同じである。受け台３１と受け台３２には、その形状に沿って、自由回転可能なフリーロール３９が複数配設されている。

中間ループ部３の上記受け台３１と受け台３２との間の空間の上方には、ループガイド部３５が設けられている。ループガイド部３５は、その下面が円弧状曲面形状を呈しており、その形状に沿って自由回転可能なフリーロール３９が複数配設されている。この円弧状曲面の曲率半径も帯状鋼板８の弾性変形範囲内に設定されている。そして、ループガイド部３５は、昇降装置３５０に取り付けられ、上下方向に昇降可能に配設されている。図９に示すごとく、ループガイド部３５の上昇端は、第２フィード５２と第３フィード５３との間を直線で結んだ位置よりも若干上方に設定した。ループガイド部３５の下降端は、上記受け台３１及び受け台３２に当接する位置とした（図示略）。

次に、上記構成の積層鉄心打ち抜き装置１を用いて積層鉄心を作製する際の流れについて説明する。
図１に示すごとく、アンコイラ１１にセットされた帯状鋼板８は、ローラレベラ１５、ロータ打ち抜きプレス機２、中間ループ部３、及びステータ打ち抜きプレス機４を順次通って進行し、最終的にはロータ用鉄心片８１及びステータ用鉄心片８２を打ち抜いた後のスケルトンと呼ばれる骨状の屑材がステータ打ち抜きプレス機４の出側から導出されていく。

積層鉄心打ち抜き装置１全体の制御は、図示しない制御装置によって行われ、ロータ打ち抜きプレス機２及びステータ打ち抜きプレス機４の打ち抜き速度（ｓｐｍ（１分間の打ち抜き回数））が装置全体の速度を示す指標となる。本例では、ステータ用鉄心片８２の外径が約２５０ｍｍという大型の積層鉄心を作製するに当たり、これまで２２０ｓｐｍが限度であったところを４００ｓｐｍまで速度を上げて行う。

また、本例では、図１０に示すごとく、中間ループ部３におけるループガイド部３５を、第２フィード５２と第３フィード５３との間を直線で結んだ位置よりも下方にセットし、所望のループ形状を上方からガイドするようにセットした。

積層鉄心打ち抜き装置１における各部の動作を、ロータ打ち抜きプレス機２を中心に、図１１に示すタイミングチャートを用いて説明する。同図は、横軸に時間をとり、縦軸にロータ打ち抜きプレス機２の各部の項目をとり、各項目毎に上下２箇所のポジションの状態を実線の変化で示したものである。
同図（ａ）は、ロータ打ち抜きプレス機２のクランク軸２９が回転していわゆる上死点と下死点の間の動きを示している。下死点の時点で上ダイセット２２が最下点まで下降して各金型による打ち抜きが行われる状態を示している。

同図（ｂ）は、説明を省略したが、スクイズリング２５３で保持されているロータ積層体８１０とその上方のロータ積層体８１０における積層体間の分離を行うためのカットパンチシリンダ（図示略）を最初に前進させるタイミングを示している。

同図（ｃ）は、ロータ打ち抜きプレス機２における第１のロータ積層ステーション２５ａの背圧シリンダ２５５の昇降動作を示すものである。同図（ｃ）は、ロータ打ち抜きプレス機２における第２のロータ積層ステーション２５ｂの背圧シリンダ２５５の昇降動作を示すものである。

同図（ｅ）は、ロータ打ち抜きプレス機２における第１のロータ積層ステーション２５ａの製品搬出シリンダ２５６の進退動作を示すものである。同図（ｆ）は、ロータ打ち抜きプレス機２における第２のロータ積層ステーション２５ｂの製品搬出シリンダ２５６の進退動作を示すものである。

同図（ｇ）は、ロータ打ち抜きプレス機２における第１のロータ積層ステーション２５ａの回転ダイ２４１等を１８０°回転させる転積駆動機構の回転・停止状態を示すものである。同図（ｈ）は、ロータ打ち抜きプレス機２における第２のロータ積層ステーション２５ｂの回転ダイ２４１等を１８０°回転させる転積駆動機構の回転・停止状態を示すものである。

同図（ｉ）は、ロータ打ち抜きプレス機２における第１のロータ積層ステーション２５ａに対向する位置の外形パンチシリンダ２７９の進退動作を示すものである。同図（ｊ）は、ロータ打ち抜きプレス機２における第２のロータ積層ステーション２５ｂに対向する位置の外形パンチシリンダ２７９の進退動作を示すものである。

同図（ａ）〜（ｊ）に示すごとく、積層鉄心打ち抜き装置１が定常稼働中においては、クランク軸２９の回転に応じて規則正しく上ダイセット２２が昇降し、打ち抜き動作が行われ、その進行に応じて各部が動作を行う。まず、同図（ｂ）に示すごとく、打ち抜き開始の初期段階でカットパンチシリンダ（図示略）を１サイクル分だけ前進させ、ロータ積層体８１０の積層体間の分離を行うための操作を行う。なお、２つのロータ積層ステーション２５のうち、最初は第１のロータ積層ステーション２５ａを活用して打ち抜き積載を行う。

その後、同図（ｉ）に示すごとく、第１のロータ積層ステーション２５ａに対応する外形パンチシリンダー２７９を後退させ、抜きパンチ２４２を空打ちする位置まで後退させる。これと同時に、同図（ｇ）に示すごとく、第１のロータ積層ステーション２５ａにおける転積駆動機構を回転駆動させ、回転ダイ２４１及びロータ積層体８１０等を１８０°回転させる転積動作を実施する。この間、第１のロータ積層ステーション２５ａにおける打ち抜きは停止中となる。

また、上記第１のロータ積層ステーション２５ａに対応する外形パンチシリンダー２７９が後退した後の２ストローク分は、第２のロータ積層ステーション２５ｂにおいても空打ち状態が続き、３ストローク目に入る前に同図（ｊ）に示すごとく、第２のロータ積層ステーション２５ｂに対応する外形パンチシリンダー２７９を前進させ、抜きパンチ２４２を打ち抜き可能位置まで前進させる。これにより、第１のロータ積層ステーション２５ａにおける打ち抜きが空打ちになってからちょうど３ストローク目に、第２のロータ積層ステーション２５ｂにおける打ち抜きが開始される。これは、図３に示すごとく、第１の打ち抜き工程Ｓ１５を行う第１のロータ積層ステーション２５ａの後に、アイドル工程Ｓ１６を経て、第２の抜き工程Ｓ１７を行うための第２のロータ積層ステーション２５ｂが配置されていることに対応している。

次に、同図（ｇ）に示すごとく、第１のロータ積層ステーション２５ａにおける転積動作が完了したことによって、その回転ダイ２４１及びロータ積層体８１０等の回転させる転積駆動機構の回転を停止する。この後も、第２のロータ積層ステーション２５ｂでの転積タイミングまでは、第１のロータ積層ステーション２５ａにおける打ち抜きは空打ち状態が続く。

次に、同図（ｉ）に示すごとく、第１のロータ積層ステーション２５ａに対応する外形パンチシリンダー２７９を前進させ、抜きパンチ２４２を打ち抜き可能位置まで前進させる。これにより、第１のロータ積層ステーション２５ａにおける打ち抜きが再開し、このあと２ストローク分は、第１及び第２のロータ積層ステーション２５ａ、ｂにおいて同時に打ち抜きが行われる。

同図（ｊ）に示すごとく、第１のロータ積層ステーション２５ａにおける打ち抜きが再開してからちょうど３ストローク目に、第２のロータ積層ステーション２５ｂに対応する外形パンチシリンダー２７９を後退させ、抜きパンチ２４２を空打ちする位置まで後退させる。これと同時に、同図（ｈ）に示すごとく、第２のロータ積層ステーション２５ｂにおける転積駆動機構を回転駆動させ、回転ダイ２４１及びロータ積層体８１０等を１８０°回転させる転積動作を実施する。この間、第２のロータ積層ステーション２５ｂにおける打ち抜きは停止中となる。

このように、ロータ打ち抜きプレス機２においては、クランク軸２９の回転を続けて基本的な打ち抜き動作を止めることなく、第１、第２のロータ積層ステーション２５ａ、ｂを使い分けて、交互に転積動作を行う。
その後、ロータ積層体８１０の払出は、背圧パッド２５４上に所定量のロータ積層体８１０が積層されるたびに行う。

この例では、同図（ｄ）に示すごとく、第２のロータ積層ステーション２５ｂにおいて、上昇させていた背圧パッド２５４上に１製品分以上の所定量のロータ積層体８１０が積層された後に、背圧シリンダ２５５により背圧パッド２５４を下降させる。これにより、第２のロータ積層ステーション２５ｂにおいて、１製品分のロータ積層体８１０を上方のものから分離して下降させる。

次に、同図（ｆ）に示すごとく、第２のロータ積層ステーション２５ｂにおける製品搬出シリンダ２５６を前進させることにより、背圧パッド２５４上のロータ積層体８１０をロータ打ち抜きプレス機２の側方に向けて払い出す。この一連の払出動作は、打ち抜き動作を止める必要がないため、随時行うことができる。

以上のように、ロータ積層ステーション２においては、クランク軸２９の回転による基本的は打ち抜き動作を止めることなく、第１、第２のロータ積層ステーション２５ａ、ｂにおける打ち抜き、空打ちの変更及び転積動作を実施し、かつ、製品払い出しも随時行うことができる。

このことは、ロータ積層ステーション２と同期して回るクランク軸４９の回転によって基本的な打ち抜き動作を行うステータ打ち抜きプレス機４においても同じである。なお、ステータ打ち抜きプレス機４においては、転積動作の回転角度が１２０°であることと、１製品の積層枚数がロータ打ち抜きプレス機２の場合と異なることによって、各動作のタイミングはロータ打ち抜きプレス機２とは一致しない。しかしながら、打ち抜きタイミングが完全に同期していることにより、両者において帯状鋼板８の進行する速度は同じである。

ロータ打ち抜きプレス機２とステータ打ち抜きプレス機４とにおける帯状鋼板８の進行速度が同じであるので、両者の間の中間ループ部３においては、常に、同じ長さの帯状鋼板８が存在することとなる。そのため、中間ループ部３におけるループ長さは一定である。

一方、上述したごとく、４００ｓｐｍという非常に高速で運転を行っている場合には、中間ループ部３におけるループが、１分間に４００回の走行と停止を繰り返す。そのため、ループが自然状態のままであれば、その走行と停止による振動によってループ形状が乱れ、反転したりすることによって帯状鋼板８が折れ曲がったりするトラブルが生じる。
ここで、本例では、上記のごとく、中間ループ部３におけるループガイド部３５を適度な位置まで下降させ、ループが反転しないようにガイドしている。
これにより、４００ｓｐｍという非常に高速で運転しても、安定した稼働状態を実現することができた。

このように、本例の積層鉄心打ち抜き装置１においては、ロータ積層ステーション２５の２組化、ステータ積層ステーション４５の２組化、ロータ打ち抜きプレス機２とステータ打ち抜きプレス機４の打ち抜き動作同期化、中間ループ部３の配設、及び、昇降可能なループガイド部３５の配設の要件を、全て具備することによって、アキュームレータがなくコンパクトで従来よりも高速運転が可能なものとなった。

１積層鉄心打ち抜き装置
１１アンコイラ
２ロータ打ち抜きプレス機
２５ａ、２５ｂロータ積層ステーション
３中間ループ部
３５ループガイド部
４ステータ打ち抜きプレス機
４５ａ、４５ｂステータ積層ステーション
５１〜５４フィーダ
８帯状鋼板
８１ロータ用鉄心片
８２ステータ用鉄心片

Claims

コイル状に巻き上げられた鉄心用の帯状鋼板をセットして巻きほどくアンコイラと、上記帯状鋼板からロータ用鉄心片を打ち抜いて積層するロータ打ち抜きプレス機と、上記ロータ用鉄心片の打ち抜き後の上記帯状鋼板からステータ用鉄心片を打ち抜いて積層するステータ打ち抜きプレス機とを有する積層鉄心打ち抜き装置において、
上記ロータ打ち抜きプレス機は、上記ロータ用鉄心片の形状に近づくように徐々に部分的な打ち抜きを行う成形金型を備えると共に、上記ロータ用鉄心片を上記帯状鋼板から打ち抜く抜き金型及び打ち抜いた上記ロータ用鉄心片を積層するロータ積層ステーションを２組備えてなり、一方の上記ロータ積層ステーションにおける打ち抜き動作を行っている際には他方のロータ積層ステーションにおける打ち抜き動作を停止し、打ち抜き停止中の上記ロータ積層ステーションにおいては、上記ロータ用鉄心片を積層したロータ積層体を周方向に所定角度回転させる転積回転動作を実施可能に構成されており、
上記ステータ打ち抜きプレス機は、上記ステータ用鉄心片の形状に近づくように徐々に部分的な打ち抜きを行う成形金型を備えると共に、上記ステータ用鉄心片を上記帯状鋼板から打ち抜く抜き金型及び打ち抜いた上記ステータ用鉄心片を積層するステータ積層ステーションを２組備えてなり、一方の上記ステータ積層ステーションにおける打ち抜き動作を行っている際には他方のステータ積層ステーションにおける打ち抜き動作を停止し、打ち抜き停止中の上記ステータ積層ステーションにおいては、上記ステータ用鉄心片を積層したステータ積層体を周方向に所定角度回転させる転積回転動作を実施可能に構成されており、
上記ロータ打ち抜きプレス機と上記ステータ打ち抜きプレス機とは、打ち抜き動作を同期して行うよう構成されており、
上記ロータ打ち抜きプレス機と上記ステータ打ち抜きプレス機との間には、両者の間における上記帯状鋼板の長さを調整するために上記帯状鋼板をループ状に垂れ下がらせることが可能な中間ループ部が設けられており、該中間ループ部の上方には、上記帯状鋼板のループ軌跡が反転しないように上方からガイドするループガイド部が昇降可能に配設されていることを特徴とする積層鉄心打ち抜き装置。
請求項１に記載の積層鉄心打ち抜き装置において、上記ロータ打ち抜きプレス機と上記ステータ打ち抜きプレス機とは、いずれもクランク軸の回転に伴って打ち抜き動作を行うよう構成されており、かつ、上記ロータ打ち抜きプレス機の上記クランク軸と上記ステータ打ち抜きプレス機の上記クランク軸とが連結され一体的に回転するよう構成されていることを特徴とする積層鉄心打ち抜き装置。
請求項１又は２に記載の積層鉄心打ち抜き装置において、上記ステータ用鉄心片の外径は２００ｍｍ〜３００ｍｍの範囲にあることを特徴とする積層鉄心打ち抜き装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層鉄心打ち抜き装置において、上記ロータ用鉄心片及び上記ステータ用鉄心片は、自動車の駆動用モータに使用される自動車用であることを特徴とする積層鉄心打ち抜き装置。