JP4802069B2 - 積層体の製造方法およびその製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、外形の同一または異なる板材を厚み方向に組み合わせてなる積層体に係り、金型を用いて外形の異なる板材を順次打抜いて形成するとともに、打抜かれた板材同士をかしめにより一体的に接合して積層体を製造する方法およびその製造装置に関する。

従来、外形の異なる板材を組み合わせて積層体を形成する場合、板材を個別に金型で打ち抜きを行ない、金型外にてそれぞれの板材を位置合わせして積層していたが、この方法では板材同士を別工程で組み合わせるため、積層した際の精度が悪く、また、組み合せ作業に手間と時間を要するため生産性も低いという問題がある。
そこで、前記課題を解決するものとして、特許文献１のように、縦列に並べた金型に帯状材料を搬送させつつ各種外形の板材を打抜くとともに、これらを最終工程（金型）にてかしめにより一体的に接合して積層する方法および装置が知られている。

特開２００２−３５８６６号公報

特許文献１の方法は、帯状材料からそれぞれ外形の異なる板材をプッシュバックを利用して予め打ち抜いておき、これを材料に保持した状態で搬送して最終工程で外形抜きと同時に積層を行うようにしており、特に外形抜きにおいては、板材の異なる外形に対応するため、複数個の外形抜きパンチをパンチホルダーに備え、このホルダーを軸周りに回動させて選択的にパンチを稼動させて外形抜きを行っている。また、その際、板材を下面より支持する支持装置が板材の積層分だけ下降するように構成されている。

しかしながら、この特許文献１記載の方法では板材を積層する際に、側面からの支持がない状態で板材の材料からの切離しと積層とを同時に行うため、少しでもバランスが崩れるとかしめの凸凹位置が合わずに積層不良となる。また、この装置では、板材の外形に合わせて外形抜きパンチを用意しなければならず、またこれらのパンチを選択して稼動させる機構のため装置構造が複雑である。また、外形抜きパンチを変更する際の切替えとそれに合わせたプレススピードの調整や支持装置を下降させるタイミングなど、同期制御も難しくなるという問題も抱えている。
さらにまた、すべての種類の板材にプッシュバックを行うため、板材の形状によっては反りが発生し、他の板材とのかしめの凸凹位置が合わずに積層不良を発生させる可能性も高いという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、積層する上下の板材でかしめの凸凹位置がズレることもなく正確に位置合わせができて積層不良の発生がなくなり、装置の機構や制御が複雑になることもない積層体の製造方法およびその製造装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る積層体の製造方法は、それぞれ外形が異なるまたは一部同一の１からｎ番目の板材を積層方向に組み合わせてなる積層体の製造方法において、
帯状材料に１からｎ番目の前記板材の形成部を割り当て、予め前記形成部にそれぞれかしめ部を形成し、１からｎ番目の前記板材の外形を打ち抜き形成する加工ステーションに、該帯状材料を送り込む第１工程と、
１番目の前記板材に対応する前記形成部で１番目の前記板材を外形抜きし、更に分離押込み加工または非分離押込み加工して元に押し戻すとともに、２からｎ番目の前記板材を外形抜きし、上下対となる外形抜き刃物の一方の内側に収容する第２工程と、
前記帯状材料を順次送って、１番目の前記板材に２番目の前記板材をかしめ積層し、以後順次ｎ番目までの前記板材をその一つ前の前記板材にかしめ積層する第３工程と、
２からｎ番目の前記板材がかしめ積層された１番目の前記板材を前記帯状材料から切り離す第４工程とを有する。

第２の発明に係る積層体の製造方法は、第１の発明に係る積層体の製造方法において、前記第２工程において、１番目の前記板材を外形抜きして分離押込み加工または非分離押込み加工する工程と、２からｎ番目の前記板材を外形抜きしてその外形抜き刃物の内側に収容する工程は、同時または別々に行う。

第３の発明に係る積層体の製造方法は、第１、第２の発明に係る積層体の製造方法において、２からｎ番目の前記板材は、外形抜きされた際に、上下対となる前記外形抜き刃物のうち上刃物に収納される。

第４の発明に係る積層体の製造方法は、第１、第２の発明に係る積層体の製造方法において、２からｎ番目の前記板材は、外形抜きされた際に、上下対となる前記外形抜き刃物のうち下刃物に収納され、該下刃物より押し出された２からｎ番目の前記板材は１番目の前記板材の下面側に積層される。

第５の発明に係る積層体の製造装置は、それぞれ外形が異なるまたは一部同一の１からｎ番目の板材を積層方向に組み合わせてなる積層体の製造装置において、
１からｎ番目の前記板材の形成部が割り当てられた帯状材料に、それぞれかしめ部を形成するかしめ部加工ステーションと、
前記かしめ部加工ステーションに後続し、１番目の前記板材に対応する前記形成部で１番目の前記板材を外形抜きし分離押込み加工または非分離押込み加工して前記帯状材料に押し戻す１番目の打ち抜き加工ステーションと、
前記１番目の打ち抜き加工ステーションに後続し、２からｎ番目の前記板材の形成部で、２からｎ番目の前記板材を打ち抜き加工して、上下対となる外形抜き刃物の一方の内側に収容する２からｎ番目の打ち抜き加工ステーションと、
ｎ番目の前記打ち抜き加工ステーションに後続し、２からｎ番目の前記板材がかしめ積層された１番目の前記板材を前記帯状材料から切り離す分離加工ステーションとを有し、
しかも、２からｎ番目のそれぞれの前記打ち抜き加工ステーションは、一方の前記外形抜き刃物の内に収納された前記板材を押し出してその一つ前の打ち抜き加工ステーションで形成された板材にかしめ積層する積層パンチを備えている。

請求項１〜４記載の積層体の製造方法、および請求項５記載の積層体の製造装置においては、帯状材料からの板材の切離しと板材同士の積層とを同時に行わないため、積層する上下の板材でかしめの凸凹位置がズレることもなく、正確に位置合わせができて積層不良の発生がなくなる。最終工程は１番目の板材の切り離しのみを行えばよいため、装置の機構や制御が複雑になることもない。また、分離押込み加工または非分離押込み加工は１番目の板材のみしか行わないため、従来、板材の反りにより発生した積層不良もなくなる。

特に、請求項３記載の積層体の製造方法において、２からｎ番目の板材は、外形抜きされた際に、上下対となる外形抜き刃物のうち上刃物に収納されるので、最下部の板材を形状が一番大きいものとして、帯状材料の下側に積層体を打ち落とす場合に有効である。

請求項４記載の積層体の製造方法においては、２からｎ番目の板材は、外形抜きされた際に、上下対となる外形抜き刃物のうち下刃物に収納され、下刃物より押し出された２からｎ番目の板材は１番目の板材の下面側に積層されるので、板材の大きさに関係なく複数の板材を積層して帯状材料から分離することができる。

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。
ここで、図１は本発明の第１の実施の形態に係る積層体の製造方法の製造工程を示す説明図、図２は同製造方法によって積層しようとする板材の説明図、図３（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第２の実施の形態に係る積層体の製造方法の説明図である。

図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る積層体の製造方法においては、（Ａ）〜（Ｇ）の加工ステーションを有する金型装置（製造装置の金型機構とその駆動機構を含む部分）を用いる。なお、この金型装置の加工ステーションの前に帯状材料１０の両側にパイロット孔１１、１２を形成するための加工ステーションを設けることもできる。また、この実施の形態では図２に示すように、ｎ（複数）を４として４枚の板材１３〜１６を積層する積層体１７の製造方法について説明する。外形が異なる各板材１３〜１６は１番目から４番目の板材を形成し、各板材１３〜１６の中央には図示しないキー付きの軸孔が設けられているが、この実施の形態においては省略されている。

（Ａ）で示されるかしめ部加工ステーションで、パイロット孔１１、１２が形成された帯状材料１０の板材１３の形成部に、かしめ部の一例である複数（この例では４）かしめ孔１８が形成される。そして、（Ｂ）で示されるかしめ部加工ステーションでは、板材１４〜１６、即ち、最下部の板材１３を除く板材１４〜１６の形成部に対してかしめ部の一例であるかしめ突起１９が形成される。この実施の形態ではかしめ孔１８は円形貫通孔で、かしめ突起１９は円形半抜き穴である。なお、かしめ部として周知のＶ字かしめを用いることもできる。

（Ｃ）で示される１番目の打ち抜き加工ステーションでは、板材１３を形成する加工を行うが、それぞれ外形抜き刃物であるパンチ２０およびダイ２１を用いて、帯状材料１０に対して全抜きまたは半抜き加工による外形抜きを行い、次に押し当てパンチ２２によって外形抜きした板材１３の分離押込み加工または非分離押込み加工を行って、略切断状態で帯状材料１０内に収納され、帯状材料１０と同一平面上となった板材１３を形成する。押し当てパンチ２２の上端面は平面状となってダイ２１内を上下移動可能となっている。
なお、この実施の形態では板材１３を全抜きまたは半抜き加工によって外形加工を行ったが、一部を残してトリミング加工を行い、最後の（Ｇ）のステーションで部分連結部を切断して、帯状材料１０と板材１３を分離するようにしてもよい。この場合、板材１３と残りの帯状材料１０の部分連結部は板材１３の周囲に複数箇所設けるのがよい。

（Ｄ）で示される２番目の打ち抜き加工ステーションでは、板材１４の打ち抜き加工をそれぞれ外形抜き刃物の一例であるダイ２３およびパンチ２４によって行う。そして、帯状材料１０から板材１４を打ち抜いた後、板材１４をダイ２３の中に押し込む。ダイ２３中に押し込む深さは帯状材料１０の板厚の０．５〜２倍程度である。また、ダイ２３の中には積層パンチ２５を備えて、ダイ２３中に押し込まれた板材１４を所望のタイミングで押し出すことができるようになっている。
また、パンチ２４には、板材１４に形成された下方に突出するかしめ突起１９をそれぞれ保護する逃げ穴２６が形成されている。

（Ｅ）で示される３番目の打ち抜き加工ステーションでは、板材１５の打ち抜き加工をそれぞれ外形抜き刃物の一例であるダイ２７およびパンチ２８によって行う。そして、帯状材料１０から板材１５を打ち抜いた後、板材１５をパンチ２８によってダイ２７の中に押し込む。ダイ２７中に板材１５を押し込む深さは帯状材料１０（即ち、板材１５）の板厚の０．５〜２倍程度である。また、ダイ２７の中には積層パンチ２９を備えて、ダイ２７中に押し込まれた板材１５を所望のタイミングで押し出すことができるようになっている。パンチ２８には、板材１５に形成された下方に突出するかしめ突起１９をそれぞれ保護する逃げ穴３０が形成されている。

（Ｆ）で示される４番目の打ち抜き加工ステーションでは、板材１６の打ち抜き加工をそれぞれ外形抜き刃物の一例であるダイ３１およびパンチ３２によって行う。そして、帯状材料１０から板材１６を打ち抜いた後、板材１６をパンチ３２によってダイ３１の中に押し込む。ダイ３１中への板材１６の押し込み深さは帯状材料１０（即ち、板材１６）の板厚の０．５〜２倍程度である。ダイ３１の中には積層パンチ３３を備えて、ダイ３１中に押し込まれた板材１６を所望のタイミングで押し出すことができるようになっている。パンチ３２には、板材１６に形成された下方に突出するかしめ突起１９をそれぞれ保護する逃げ穴３４が形成されている。

（Ｇ）で示される加工ステーションは、２、３、４番目の打ち抜き加工ステーションで形成されて、最終的には、１番目の打ち抜き加工ステーションで形成された板材１３上に積層された板材１４、１５、１６を備える積層体１７を、帯状材料１０から切り離す分離加工ステーションであり、切り離しパンチ３５およびダイ３６を備えている。この切り離しパンチ３５は切り離しを行わないタイミング時には可動しないようになっている。
なお、この実施の形態では最下部の板材１３の大きさが最大で、他の板材１４〜１６を包含する大きさを有している。

続いて、この（Ａ）〜（Ｇ）の加工ステーションを有する積層体の製造装置３８の動作および作用について説明する。
所定のパイロット孔１１、１２が形成された帯状材料１０は、積層体の製造装置３８内に順次搬送されるが、１番目の板材１３の形成部に対しては、（Ａ）の加工ステーションでかしめ孔１８が形成される。２〜４番目の板材１４〜１６に対して（Ａ）はアイドルステーションとなる。

２〜４番目の板材１４〜１６の形成部に対しては、（Ｂ）の加工ステーションでかしめ突起１９が形成される。そして、帯状材料１０は順次間欠送りされて、１番目の板材１３の形成部を（Ｃ）の加工ステーションに、２番目の板材１４の形成部を（Ｄ）の加工ステーションに、３番目の板材１５の形成部を（Ｅ）の加工ステーションに、４番目の板材１６の形成部を（Ｆ）の加工ステーションに位置させる。この間、（Ｃ）〜（Ｆ）の加工ステーションは作動しない。帯状材料１０がこのようになった状態で、（Ｃ）〜（Ｆ）の加工ステーションの各パンチ２０、２４、２８、３２を作動させる。（Ｃ）〜（Ｆ）の加工ステーションは同時に作動させてもよいが、順次または（Ａ）〜（Ｆ）の各加工ステーションを群に分けて作動させてもよい。

（Ｃ）の加工ステーションを作動させることによって、前述のように、全抜きまたは半抜きした１番目の板材１３を分離押込み加工または非分離押込み加工して帯状材料１０内に保持する。（Ｄ）〜（Ｆ）の加工ステーションを作動させることによって、２〜４番目の板材１４〜１６を上側のダイ２３、２７、３１の内側に保持する。
この状態で、帯状材料１０を１ステーション分だけ順送りする。これによって、１番目の板材１３が（Ｄ）の加工ステーションに移動することになるので、（Ｄ）の加工ステーションの積層パンチ２５を下降させて、板材１４を板材１３の上にかしめ積層する。

この後、帯状材料１０を１ステーション分だけ順送りして、板材１４が積層された板材１３を（Ｅ）の加工ステーションに移動させる。そして、積層パンチ２９を下降して板材１５を板材１４の上にかしめ積層する。そして、帯状材料１０を１ステーション順送りして、板材１５、１４が載った板材１３を（Ｆ）の加工ステーションに移動させ、積層パンチ３３を作動させて板材１６を板材１５の上にかしめ積層し、帯状材料１０に半固定された積層体１７が形成される。なお、以上の状態は図１の最下段に示している。

そして、帯状材料１０を１ステーション分だけ順送りして、帯状材料１０に半固定された積層体１７を（Ｇ）の加工ステーションに移動させ、切り離しパンチ３５とダイ３６を用いて、積層体１７をダイ３６内に抜き落とす。
これによって、積層体１７が完成する。この状態では、かしめ孔１８およびかしめ突起１９が形成された板材１３〜１６の形成部が、それぞれ（Ｃ）〜（Ｆ）の加工ステーションに並ぶことになり、（Ｃ）〜（Ｆ）の加工ステーションで、以上説明した動作を行うことによって、次の積層体１７が形成される。
なお、前記実施の形態においては、積層パンチ２５、２９、３３の下端面は平面状であったが、各板材１４、１５、１６に形成されたかしめ突起１９（半抜きかしめ）の窪みに嵌入する突起（ダボ）を設けることも可能であり、これによって各板材１３〜１６のかしめ積層を確実に行うことができる。

続いて、図３を参照しながら、本発明の第２の実施の形態に係る積層体の製造方法について説明する。
この実施の形態に係る方法で製造された積層体４０は、最上部の（即ち、１番目の）板材４１が帯状材料１０に固定され、２から５番目（ｎ番目）の板材４２〜４５が順次下側に向かって積層されている。
板材４１にはかしめ部の一例である４つのかしめ孔４６が、板材４２〜４５にはかしめ部の一例である上向きのかしめ突起４７がそれぞれ形成されて、５枚の板材４１〜４５がかしめ部を介して積層連結されている。また、積層体４０の中央にはキー溝付きの軸孔４８が形成されている。

この積層体４０を製造するに当たって、かしめ孔４６を形成するかしめ部加工ステーションは、第１の実施の形態に係る製造装置３８での（Ａ）の加工ステーションと同一でよいが、かしめ突起を形成するかしめ部加工ステーションでは、上に凸の半抜きかしめを形成する。なお、軸孔４８の打ち抜きはかしめ部の形成の前に行うのが好ましい。
そして、板材４１の形成は、第１の実施の形態に係る製造装置３８と基本的に同じであり、パンチおよびダイを用いて板材４１を半抜き加工し、押し当てパンチによって帯状材料１０に分離押込み加工または非分離押込み加工する。

２から５番目の板材４２〜４５の形成に当たっては、上下対となる外形抜き刃物（パンチおよびダイ）の下側の外形抜き刃物（ダイ）内に、このパンチおよびダイによってそれぞれ打ち抜き形成した板材４２〜４５をそれぞれ収納する。この様子は、第１の実施の形態に係る製造装置３８の（Ｄ）〜（Ｆ）の加工ステーションと基本的には同じであるが、ダイおよびパンチの位置が上下逆になっている。なお、各ダイにはそれぞれ押し出すパンチ（積層パンチ）が設けられている。

最後の分離加工ステーションにおいては、１番目の板材４１を打ち抜くパンチと同一形状の切り離しパンチを帯状材料１０の上側に有し、このパンチと対となるダイは設けられていない。そして、このパンチの下降によって帯状材料１０から積層体４０を切り離すことになる。なお、パンチ下降時に帯状材料１０に曲げ荷重がかかるので、帯状材料１０の周囲を固定するクランプ部を設けるのが好ましい。
以上のようにして積層体４０が製造される。

前記実施の形態において、板材の形状および枚数を特定して説明したが、板材の形状および枚数は自由に選択できる。また、部分的に同一形状の板材を使用してもよい。
前記実施の形態に係る帯状材料は、厚みが例えば０．２〜２ｍｍの磁性板であったが、磁性板以外の金属板であっても本発明は適用可能である。
かしめ部の個数、形状は自由である。

本発明の第１の実施の形態に係る積層体の製造方法の製造工程を示す説明図である。 同製造方法によって積層しようとする板材の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は本発明の第２の実施の形態に係る積層体の製造方法の説明図である。

符号の説明

１０：帯状材料、１１、１２：パイロット孔、１３〜１６：板材、１７：積層体、１８：かしめ孔、１９：かしめ突起、２０：パンチ、２１：ダイ、２２：押し当てパンチ、２３：ダイ、２４：パンチ、２５：積層パンチ、２６：逃げ穴、２７：ダイ、２８：パンチ、２９：積層パンチ、３０：逃げ穴、３１：ダイ、３２：パンチ、３３：積層パンチ、３４：逃げ穴、３５：切り離しパンチ、３６：ダイ、３８：積層体の製造装置、４０：積層体、４１〜４５：板材、４６：かしめ孔、４７：かしめ突起、４８：軸孔

Claims (5)

1. それぞれ外形が異なるまたは一部同一の１からｎ番目の板材を積層方向に組み合わせてなる積層体の製造方法において、
   帯状材料に１からｎ番目の前記板材の形成部を割り当て、予め前記形成部にそれぞれかしめ部を形成し、１からｎ番目の前記板材の外形を打ち抜き形成する加工ステーションに、該帯状材料を送り込む第１工程と、
   １番目の前記板材に対応する前記形成部で１番目の前記板材を外形抜きし、更に分離押込み加工または非分離押込み加工して元に押し戻すとともに、２からｎ番目の前記板材を外形抜きし、上下対となる外形抜き刃物の一方の内側に収容する第２工程と、
   前記帯状材料を順次送って、１番目の前記板材に２番目の前記板材をかしめ積層し、以後順次ｎ番目までの前記板材をその一つ前の前記板材にかしめ積層する第３工程と、
   ２からｎ番目の前記板材がかしめ積層された１番目の前記板材を前記帯状材料から切り離す第４工程とを有することを特徴とする積層体の製造方法。
2. 請求項１記載の積層体の製造方法において、前記第２工程において、１番目の前記板材を外形抜きして分離押込み加工または非分離押込み加工する工程と、２からｎ番目の前記板材を外形抜きしてその外形抜き刃物の内側に収容する工程は、同時または別々に行うことを特徴とする積層体の製造方法。
3. 請求項１および２のいずれか１項に記載の積層体の製造方法において、２からｎ番目の前記板材は、外形抜きされた際に、上下対となる前記外形抜き刃物のうち上刃物に収納されることを特徴とする積層体の製造方法。
4. 請求項１および２のいずれか１項に記載の積層体の製造方法において、２からｎ番目の前記板材は、外形抜きされた際に、上下対となる前記外形抜き刃物のうち下刃物に収納され、該下刃物より押し出された２からｎ番目の前記板材は１番目の前記板材の下面側に積層されることを特徴とする積層体の製造方法。
5. それぞれ外形が異なるまたは一部同一の１からｎ番目の板材を積層方向に組み合わせてなる積層体の製造装置において、
   １からｎ番目の前記板材の形成部が割り当てられた帯状材料に、それぞれかしめ部を形成するかしめ部加工ステーションと、
   前記かしめ部加工ステーションに後続し、１番目の前記板材に対応する前記形成部で１番目の前記板材を外形抜きし分離押込み加工または非分離押込み加工して前記帯状材料に押し戻す１番目の打ち抜き加工ステーションと、
   前記１番目の打ち抜き加工ステーションに後続し、２からｎ番目の前記板材の形成部で、２からｎ番目の前記板材を打ち抜き加工して、上下対となる外形抜き刃物の一方の内側に収容する２からｎ番目の打ち抜き加工ステーションと、
   ｎ番目の前記打ち抜き加工ステーションに後続し、２からｎ番目の前記板材がかしめ積層された１番目の前記板材を前記帯状材料から切り離す分離加工ステーションとを有し、
   しかも、２からｎ番目のそれぞれの前記打ち抜き加工ステーションは、一方の前記外形抜き刃物の内に収納された前記板材を押し出してその一つ前の打ち抜き加工ステーションで形成された板材にかしめ積層する積層パンチを備えていることを特徴とする積層体の製造装置。

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