(57)【要約】【課題】薄板の多層打抜方法において、薄板の層間の接着工程等を要せずに、打抜寸法の精度を確保することである。【解決手段】薄板の多層打抜方法は、複数枚の薄板を多層に重ねて配置して多層積層材とし（Ｓ１４）、多層積層材に対して、打抜方向と垂直方向で且つ材料の外部方向を向く張力を印加し（Ｓ１８）、張力が印加された状態で、多層積層材を所定の形状に打ちぬく（Ｓ２０）。張力印加の方法としては、金型のダイスに溝部を設け、パッドに溝部に対応する突起部を設ける。これに代えて、外部装置を用いて、材料の長手方向及び幅方向に対し、材料の外部方向に向かう張力を与えてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の薄板を多層に重ねて配置して多層積層材とし、
前記多層積層材に対して、打抜方向と垂直方向で且つ材料の外部方向を向く張力を印加し、
前記張力が印加された状態で、前記多層積層材を所定の形状に打ちぬく、薄板の多層打抜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、薄板の多層打抜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機のステータコアやロータコアを所定の形状に成形する方法として、磁性体粉末の焼結成形方法の他に、電磁鋼板等の磁性体薄板を打ち抜いて積層する方法が周知である。打抜積層方法としては、薄板を１枚ずつ打抜成形して、前の打抜成形済みの薄板に順次積層する一枚打抜方法の他に、複数枚の薄板を多層に重ねて同時に打ち抜く多層打抜方法がある。多層打抜方法においては、上側に配置された薄板材（上側材）が下側に配置された薄板材（下側材）を押圧するので、下側材が引き延ばされて打ち抜かれ、上側材と下側材とで打抜寸法が異なり、バリやダレが発生することがある。
【０００３】
特許文献１では、多層打抜方法として、二枚の磁性体薄板を重ね、厚さ方向の一方側に配置された第１パンチで半抜して突出部を形成し、次に第１パンチの外幅より幅広の第２パンチで厚さ方向の他方側を打ち抜く方法を開示している。これにより、バリ、ダレの発生を抑制し、打抜寸法が異なることも抑制されると述べている。
【０００４】
特許文献２は、アモルファス薄板を積層して打ち抜く方法として、アモルファス薄板材の表面に接着剤を塗布し、これを複数枚積層して加熱圧着し、アモルファス積層材とし、プレス機等で所定の形状に打ち抜き、その後焼鈍することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−０９６６８９号公報
【特許文献２】特開２００７−３１１６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
回転電機のコアは、電磁鋼板等の磁性体薄板を打ち抜いて積層することで、一体のコアに比べて渦電流損失を低減でき、さらに、積層する磁性体薄板の板厚を薄くするほど渦電流損失が低減することが知られている。このように、できるだけ薄い板厚の薄板を積層する必要がある場合に、積層する薄板の板厚を薄くするに従い、積層体の必要厚さに要する積層枚数が増加するので、１枚ずつ打ち抜いてこれらを積層する方法では生産性が低下する。生産性を向上させるために「多層打抜」法を用いることが好ましいが、薄板を複数層に重ねたままで打ち抜くと層間が固定されていないため、積層の上側と下側とで打ち抜き挙動が異なり、打抜寸法の精度の確保が難しい。層間固定のために、複数の薄板を接着して重ねて打ち抜く方法が考えられるが、接着工程が必要となり、生産性が低下し製造コストが増加する。そこで、接着工程等を要せずに、打抜寸法の精度が確保できる薄板の多層打抜方法が要望される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る薄板の多層打抜方法は、複数枚の薄板を多層に重ねて配置して多層積層材とし、多層積層材に対して、打抜方向と垂直方向で且つ材料の外部方向を向く張力を印加し、張力が印加された状態で、多層積層材を所定の形状に打ちぬく方法である。
【０００８】
多層打抜方法において重ねた複数の薄板が打ち抜かれる際に打抜寸法がばらつく理由の１つは、上層側よりも下層側の薄板の方がパンチの押し込みの際に生じる材料の引き込まれ量が多くなるためである。他の理由としては、上層側の薄板よりも下層側の薄板の方が材料の拘束が少なく、そのために上層側から下層側に向かって材料に懸かる曲げモーメントが大きく、それに伴って湾曲量も大きくなるためである。
【０００９】
上記構成によれば、多層積層体に印加される張力の方向は、打ち抜きの際の材料の引き込まれ方向と逆向きであるので、打ち抜きの際の材料の引き込まれ量の層間における差異が抑制される。また、材料の打ち抜きは、パンチの押し込みによって材料に発生するクラックが契機となるが、多層積層体に張力が印加されることで材料に引張応力が生じ、この引張応力によってクラックの発生タイミングが早まる。したがって、パンチの少ない食い込み量で材料が切断されて打ち抜かれるので、打ち抜きの際の材料の湾曲量の層間における差異が抑制される。これらのことにより、上記構成の薄板の多層打抜方法によれば、打抜寸法の層間におけるばらつきが抑制され、打抜寸法の所定精度が確保できる。
【発明の効果】
【００１０】
上記構成の薄板の多層打抜方法によれば、接着工程等を要せずに、打抜寸法の精度が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係る薄板の多層打抜方法の手順を示すフローチャートである。
【図２】図１の方法を用いて所定の形状に打ち抜かれた成形品の例として、回転電機のステータの分割コアを示す平面図である。なお、二点鎖線は、張力を印加するために金型に設けられる溝部と突起部の配置箇所である。
【図３】図２の成形品のための金型の断面図である。
【図４】図３のＢ部の拡大図である。
【図５】図１の手順に従って形成された多層積層体の側面図である。
【図６】図４の状態に続いて、金型のダイスとパッドとの間に、図５の多層積層体を配置する手順を示す断面図である。
【図７】図６において、パッドをダイスに向かって最下点まで移動駆動させて押し付け、多層積層体を挟みこんだ状態を示す断面図である。
【図８】図７のＣ部の拡大図である。
【図９】図７について、パッドのダイスに対するストローク量と、多層積層体を構成する各薄板に発生する引張応力との関係を示す図である。
【図１０】図７において、多層積層体に印加される張力の方向を示す断面図である。
【図１１】図１０の状態から進み、図１の多層積層体を所定の形状に打ち抜く手順を示す断面図である。
【図１２】従来技術における薄板の多層打抜方法について、多層積層体の各層の材料のパンチ下における変形を示す断面図である。
【図１３】実施の形態に係る薄板の多層打抜方法における張力印加の作用を説明する図である。
【図１４】実施の形態に係る薄板の多層打抜方法の効果を示す図で、横軸は薄板の積層の重ね枚数であり、縦軸は打抜寸法ばらつきであり、一点鎖線が打抜寸法ばらつきに関する所定許容値である。
【図１５】図１の方法を用いて所定の形状に打ち抜かれた多層積層材の別の例として、回転電機のロータコアを示す平面図である。
【図１６】図１５の多層積層材について、張力を印加しながら所定の形状に打ち抜くための順送打抜装置の平面図である。
【図１７】図１６のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【図１８】図１７のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。
【図１９】図１６,図１７の順送打抜装置における多層積層材の順次打抜の手順を示す図である。
【図２０】図１８の状態から進み、図１の多層積層体を所定の形状に打ち抜く手順を示す断面図である。
【図２１】図１８に示される張力の印加方法とは別に、多層体積層体のパイロット穴を利用する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に図面を用いて、本開示に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下では、薄板として、回転電機のステータコア、ロータコアに用いられる磁性体薄板を述べるが、これは、所定の形状に打ち抜かれた多層積層材の用途を説明するための例示である。磁性体薄板でなくても、所定の形状に打ち抜かれた多層積層材であればよく、例えば、アモルファス箔材等の箔材を複数枚重ねて所定の形状に打ち抜く場合の薄板の多層打抜方法であってもよい。以下に述べる寸法、形状、積層枚数、材質等は説明のための例示であって、薄板の多層打抜方法の仕様等に応じて、適宜変更が可能である。また、以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る薄板の多層打抜方法の手順を示すフローチャートである。以下では、特に断らない限り、薄板の多層打抜方法のことを、多層打抜方法と呼ぶ。以下では、回転電機のステータコア、ロータコアに用いられる積層コアを形成するために用いられる多層積層材の打抜方法について述べるので、薄板は磁性体薄板である。これは、用途の説明として回転電機の積層コアを述べるためであって、説明のための例示である。多層打抜方法の目的や仕様に応じ、薄板の材質は適宜変更できる。
【００１４】
回転電機の積層コアの形成のための多層打抜方法において用いられる1枚の磁性体薄板の板厚は、従来から行われている磁性体薄板を1枚ずつ打ち抜いてこれらを積層する一枚打抜方法で用いられる磁性体薄板の板厚よりも薄い。具体的には、従来技術の一枚打抜方法で用いられる磁性体薄板の板厚は、約０．１ｍｍ〜１ｍｍであるので、これよりも薄く、多層打抜方法を採用することで打抜及び積層の工数の削減が期待される板厚である。一例を挙げると、多層打抜方法で用いられる磁性体薄板の板厚は、０．０２ｍｍから０．２ｍｍ程度である。これは、説明のための例示であり、多層打抜方法の目的や仕様に応じて変更が可能である。
【００１５】
多層打抜方法を行う場合、成形品の形状設定が行われる（Ｓ１０）。成形品とは、多層打抜して得られる積層成形品のことである。図２に、成形品１０の平面図を示す。成形品１０は、多層打抜された積層体であるが、平面図では、１枚の磁性体薄板の打抜形状の平面図と同じである。図２の成形品１０は、回転電機のステータコアにおける分割コアに用いられる。成形品１０の厚さは、複数の磁性体薄板を重ねた厚さを有するが、回転電機のステータコアの総厚よりも薄い。成形品１０を所定の個数だけ積層して回転電機のステータコアにおける分割コアとなる。
【００１６】
成形品１０は、回転電機の円環状のステータコアを周方向に三分割した分割コアと同じ平面形状を有する。成形品１０は、部分円環状のバックヨーク部１２、バックヨーク部１２から内周側に突き出すティース部１４、及び、隣接するティース部１４の間の空間であるスロット部１６を有する。図２の例では、１６個のティース部１４を有し、スロット部１６は、完全溝形の１５個と、半溝形の２個を有する。したがって、成形品１０を３つ用いて円環状とすることで、４８個のティース部１４と４８個のスロット部１６を有するステータコアが形成される。
【００１７】
次に、成形品１０を得るための金型２０が準備される（Ｓ１２）。図３に、金型２０の断面図を示す。金型２０は、上金型を構成するパンチ２２及びパッド２４と、下金型を構成するダイス２６とを含む。パンチ２２とダイス２６とは、一組の打抜加工具で、ダイス２６に対し、矢印で示す打抜方向にパンチ２２を打抜駆動させて、打抜対象物である多層積層材３０（図５参照）を所定の形状に打ち抜く。パッド２４は、ダイス２６と協働して、打抜加工の際に多層積層材３０を挟み込んで押圧する押圧工具である。
【００１８】
ダイス２６に設けられる溝部２８と、パッド２４に設けられる突起部２９とは、その間に多層積層材３０を挟み込んで押圧することで多層積層材３０を弾性的に変形させて保持し、打抜方向に垂直な方向の張力を多層積層材３０に与える働きをする。
【００１９】
図２に戻り、成形品１０の輪郭線１８は、パンチ２２、パッド２４、ダイス２６が多層積層材３０に向かい合う形状の輪郭線と実質的に同じである。すなわち、パンチ２２の打抜外径Ｄ２２とダイス２６の打抜穴径Ｄ２６とは、成形品１０の輪郭線１８の内側径と実質的に同じ寸法で、Ｄ２６はＤ２２に対し打抜加工のための微小隙間の分だけ大きく設定される。パッド２４の通り穴径Ｄ２４は、ダイス２６の打抜穴径Ｄ２６と同じ穴径に設定される。ダイス２６に設けられる溝部２８とパッド２４に設けられる突起部２９とは、輪郭線１８の周囲に所定間隔Ｌ１を離して幅Ｌ２で配置される。なお、図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図に相当する。
【００２０】
図４は、図３のＢ部の拡大図である。溝部２８は、ダイス２６の打抜穴径Ｄ２６の縁部から所定間隔Ｌ１を離して、溝幅Ｌ２、溝深さ（−Δｄ）の部分円弧状断面で設けられる。突起部２９は、パッド２４の通り穴径Ｄ２４の縁部から所定間隔Ｌ１を離して、突起幅Ｌ２、突起高さ（＋Δｄ）の部分円弧状断面で設けられる。ダイス２６の打抜穴径Ｄ２６の縁部と、パッド２４の通り穴径Ｄ２４の縁部は、打抜方向に沿って同一線上に設定される。溝幅と突起幅は、Ｌ２の同一寸法に設定される。溝深さ（-Δｄ）と突起高さ（＋Δｄ）の絶対値は同一のΔｄに設定される。換言すれば、ダイス２６にパッド２４が接触した状態で、溝部２８と突起部２９とは、隙間のない状態で接触する。
【００２１】
所定間隔Ｌ１、溝幅及び突起幅のＬ２、溝深さ及び突起高さの絶対値Δｄは、ダイス２６とパッド２４の間に多層積層材３０を挟み込んだ場合に、多層積層材３０において打抜方向に垂直な方向に発生する張力が所定張力Ｔとなるように設定される。挟み込みは、多層積層材３０が塑性変形せずに弾性変形の範囲で、打抜方向に垂直な面内で打抜穴径Ｄ２６の縁部から材料の外部方向に向かう引張応力を発生する条件の下で行われる。挟み込みの際に、ダイス２６に向かってパッド２４に印加される押圧Ｐの大きさは、多層積層材３０がダイス２６の溝部２８とパッド２４の間で部分円弧状に弾性変形する範囲に設定され、押圧Ｐを外すと、多層積層材３０は元の平板状形状に復帰する。換言すると、挟み込みによって発生する引張応力は、多層積層材３０が平板状から部分円弧状に弾性変形することで発生する弾性応力であり、塑性変形による残留応力ではない。
【００２２】
所定間隔Ｌ１、溝幅及び突起幅のＬ２、溝深さ及び突起高さの絶対値Δｄは、多層積層材３０を構成する磁性体薄板３２（図５参照）の機械的特性値、板厚、積層枚数等を与えて、シミュレーションや実験等により定めることができる。一例を挙げると、溝深さ及び突起高さの絶対値Δｄは、磁性体薄板３２の板厚ｔと同じとし、所定間隔Ｌ１は、５ｔ〜２０ｔの範囲、溝幅及び突起幅のＬ２は、Ｌ１の５倍〜１０倍の範囲で設定する。具体的な例としては、磁性体薄板３２を電磁鋼板とし、板厚ｔを０．０５ｍｍ、積層枚数を６枚の場合に、溝深さ及び突起高さの絶対値Δｄは０．０５ｍｍ、所定間隔Ｌ１は約１ｍｍ、溝幅及び突起幅のＬ２は約５ｍｍに設定する。これは、説明のための例示であって、多層打抜方法の仕様等に応じて、適宜変更が可能である。
【００２３】
図１に戻り、金型２０の準備の次に、あるいは金型２０の準備と平行して、薄板シートを所定枚数で重ねて、多層積層材３０を形成する（Ｓ１４）。図５に、多層積層材３０を示す。ここでは、磁性体薄板３２として電磁鋼板の薄板シートを６枚、積み重ねて、１つの多層積層材３０とする。電磁鋼板の薄板シートは、あらかじめ巻き芯に巻かれたロール材を用い、６つのロールからそれぞれ薄板シートを引き出し、機械的に重ねて多層積層材３０とする。積み重ねの際に接着材等の層間固定材は用いない。これに代えて、予め薄板が所定枚数で重ねられた多層ロール材をそのまま多層積層材３０として用いてもよい。多層ロール材をそのまま多層積層材３０に用いることで、所定枚数の薄板を準備して重ねる方法に比べ、重ねる工程を不要にできる。６枚の磁性体薄板３２を区別する場合は、積層の下層側から上層側に向かって、磁性体薄板３２ａ、磁性体薄板３２ｂ、磁性体薄板３２ｃ、磁性体薄板３２ｄ、磁性体薄板３２ｅ、磁性体薄板３２ｆと呼ぶ。
【００２４】
そして、金型２０に多層積層材３０を設定する（Ｓ１６）。具体的には、多層積層材３０の搬送手段を用いて、金型２０のダイス２６とパッド２４との間に、多層積層材３０を搬送する。この段階ではパンチ２２は、初期状態の位置にあり、多層積層材３０に干渉しない。図６に、多層積層材３０を金型２０内に設定した状態を示す。
【００２５】
次に、パッド２４をダイス２６に向かって移動駆動させ、パッド２４とダイス２６の間に多層積層材３０を挟み込み、押圧Ｐを与えて、多層積層材３０に所定張力Ｔを与える（Ｓ１８）。図７に、パッド２４とダイス２６の間に押圧Ｐを与えて多層積層材３０を挟み込んだ状態を示す。図８は、図７のＣ部の拡大図である。押圧Ｐは、パッド２４とダイス２６の間に挟まれた多層積層材３０の変形が弾性変形の範囲内に留まる大きさである。この状態における多層積層材３０の板厚は、初期状態の６ｔから、押圧Ｐによって厚さ方向に弾性変形する量だけわずかに薄くなるので、図７、図８では、６ｔ’として示す。この状態において、多層積層材３０は、ダイス２６の溝部２８とパッド２４の突起部２９の間に隙間なく挟まれて部分円弧状に弾性変形した状態である。押圧Ｐがさらに大きくなると多層積層材３０は塑性変形するので、図７、図８の状態は、多層積層材３０の変形が弾性変形範囲内に留まる最大限界状態で、パッド２４の移動駆動のストロークはこの状態を最下点とする。
【００２６】
図９は、ダイス２６の溝部２８とパッド２４の突起部２９の間に多層積層材３０が隙間なく挟まれて部分円弧状に弾性変形する場合に発生する引張応力の大きさをＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）解析した結果を示す図である。解析条件としては、ダイス２６の溝部２８、パッド２４の突起部２９の形状は図８の内容、磁性体薄板３２は厚さ０．０５ｍｍの電磁鋼板、多層積層材３０は、６枚の磁性体薄板３２を積層したものとする。応力解析は、図８のＳ部における６枚の磁性体薄板３２ａ〜３２ｆのそれぞれの応力の大きさを、パッド２４のストロークと関連付けて算出した。
【００２７】
図９の横軸は、パッド２４のストロークで、パッド２４が移動駆動して多層積層材３０に接触し始めてから最下点までの範囲を示す。縦軸は、図８のＳ部において打抜方向と垂直な方向の応力で、（＋）側が打抜穴径Ｄ２６の縁部から材料の外部方向に向かう引張応力である。図９に示すように、６枚の磁性体薄板３２ａ〜３２ｆのいずれについても、パッド２４のストロークを最下点に向かって大きくするにつれて、図８のＳ部における打抜方向と垂直な方向の引張応力が増加することが分かる。このように、多層積層材３０を打抜形状の輪郭線１８の外側周囲に沿って設けたダイス２６の溝部２８とパッド２４の突起部２９で挟み込み、部分円弧状の弾性変形を生じさせることで、多層積層材３０に打抜方向と垂直な方向の引張応力による張力を印加できる。図１０は、図７の状態で、多層積層材３０に印加される所定張力Ｔを示す図である。
【００２８】
図１に戻り、多層積層材３０に張力Ｔが印加されると、その状態で、多層積層材３０が所定形状に打ち抜かれる（Ｓ２０）。具体的には、図１０の状態からパンチ２２に所定打抜力Ｆが与えられ、パンチ２２がダイス２６の方向に向かって移動駆動されて、多層積層材３０が打ち抜かれ、所定形状の成形品１０が得られる（Ｓ２２）。所定形状の成形品１０は、その後、回転電機のコアの形成工程に搬出される。
【００２９】
上記の多層打抜方法の作用効果について、特に、打抜方向に垂直な方向で打抜穴径Ｄ２６の縁部から材料の外部方向に向かう張力Ｔを多層積層材３０に印加することの作用効果について、図１２から図１４を用いて、さらに詳細に説明する。図１２と図１３は、パンチ２２によって多層積層材３０が打抜加工される途中の状態を示す断面図で、図１２は、張力Ｔが印加されない場合の比較例で、図１３は、張力Ｔが印加される場合を示す。各図において、多層積層材３０を構成する６つの磁性体薄板３２ａ〜３２ｆについて、各層間の状態を容易にするために、１層おきに、磁性体薄板３２ａ，３２ｃ，３２ｅに黒点模様を付した。
【００３０】
比較例である図１２においては、張力Ｔが印加されないので、６つの磁性体薄板３２ａ〜３２ｆは互いに積み重ねられている状態である。したがって、パンチ２２が打抜方向に移動駆動されるにつれて、それぞれの磁性体薄板３２ａ〜３２ｆは、パンチ２２の方向である打抜穴径Ｄ２６の縁部の方向に材料が引き込まれる。図１２において、材料の引き込まれ方向と引き込まれ量の大きさを黒塗矢印の方向と長さで示す。６つの磁性体薄板３２ａ〜３２ｆにおいて、パンチ２２から遠い層ほど、材料の引き込まれ量が大きい。材料の引き込まれ量が最も大きいのは磁性体薄板３２ａであり、最も小さいのは磁性体薄板３２ｆである。
【００３１】
また、積層された各層において、パンチ２２に近い上層側の層は、ダイス２６に近い下層側の層によって拘束されているので、打抜穴径Ｄ２６の範囲における材料に生じる曲げモーメントが小さく、したがって、打抜穴径Ｄ２６の範囲における材料の湾曲量も少ない。下層側の層に行くにつれて材料に対する拘束が弱くなるため、材料に生じる曲げモーメントが大きくなり、材料の湾曲量も大きくなる。材料の湾曲量が最も大きいのは磁性体薄板３２ａであり、最も小さいのは磁性体薄板３２ｆである。
【００３２】
このように、比較例の場合は、重ねた複数の磁性体薄板３２ａ〜３２ｆにおいて、積層の各層において、材料の引き込まれ量と湾曲量とに差異が生じる。この状態で打抜加工が進展すると、打ち抜かれた成形品（図示を省略）においては、積層の各層において打抜寸法にばらつきが生じ、打抜寸法の所定精度を満たさないことが生じ得る。
【００３３】
これに対し、打抜方向に垂直な方向で打抜穴径Ｄ２６の縁部から材料の外部方向に向かって、張力Ｔが多層積層材３０に印加される。材料とは、磁性体薄板３２の母材のことである。図１３の場合は、張力Ｔの方向は、材料の引き込まれ方向と反対方向である。このように、張力Ｔは、パンチ２２の打抜方向への移動駆動によって生じる材料の引き込まれを相殺する方向に働くので、積層の各層における材料の引き込まれ量が抑制される。
【００３４】
また、材料の打ち抜きは、パンチ２２の押し込みによって材料に発生するクラックが契機となるが、多層積層材３０に張力Ｔが印加されることで材料に引張応力が生じ、この引張応力によってクラックの発生タイミングが早まる。したがって、パンチ２２の少ない食い込み量で材料が切断されて打ち抜かれるので、打ち抜きの際の材料の湾曲量が抑制される。
【００３５】
このように、打抜方向に垂直な方向で打抜穴径Ｄ２６の縁部から材料の外部方向に向かう張力Ｔが多層積層材３０に印加されることで、積層の各層における材料の引き込まれ量が抑制され、材料の湾曲量も抑制される。これによって、重ねられた複数の磁性体薄板３２ａ〜３２ｆである積層の各層において、材料の引き込まれ量の差異及び湾曲量の差異が平均化する。この状態で打抜加工を進展させることで、打ち抜かれた成形品１０においては、積層の各層における打抜寸法のばらつきが抑制される。
【００３６】
図１４は、多層積層材３０の積層数と、各層における打抜寸法のばらつきとの関係を示す図である。曲線４０は、図１３の張力Ｔが印加された場合で、各層とも、打抜寸法は、所定精度内に収まっている。これに対し、図１２の張力Ｔが印加されない場合の曲線４２は、積層の下層側において、打抜寸法が所定精度の範囲を超える。
【００３７】
上記では、多層積層材３０に張力Ｔを印加する手段として、金型２０に溝部２８と突起部２９を設けた。これに代えて、金型２０とは別の張力印加装置を用いることができる。張力印加装置を用いることで、金型２０に特別な加工等が不要になるので、例えば、複数回の打ち抜きによって成形品を形成する場合等において効果的である。以下では張力印加装置を用いて、多層積層材３０に張力Ｔを印加する例を述べる。張力印加装置を用いる場合でも、薄板の多層打抜方法の手順は、図１で述べたとおりである。
【００３８】
すなわち、まず、成形品の形状設定が行われる（Ｓ１０）。図１５に、成形品５０の平面図を示す。成形品５０は、多層打抜された積層体であるが、平面図では、１枚の磁性体薄板の打抜形状の平面図と同じである。図１５の成形品５０は、回転電機のロータコアに用いられる多層打抜材である。成形品５０の厚さは、複数の磁性体薄板を重ねた厚さを有するが、回転電機のロータコアの総厚よりも薄い。成形品５０を所定の個数だけ積層して回転電機のロータコアとなる。
【００３９】
成形品５０は、ロータ巻線が巻回されるロータコアと同じ平面形状を有する。成形品５０は、図示しないロータシャフトが固定される中心穴５２を有するロータ本体部５４、ロータ本体部５４から外周側に突き出す複数の突極磁極部５６、隣接する突極磁極部５６の間の空間であるスロット部５８を有する。図１５の例では、突極磁極部５６の数、及びスロット部５８の数は、いずれも９個である。
【００４０】
次いで、金型の準備（Ｓ１２）、多層積層材の形成（Ｓ１４）、多層積層材を金型に設定（Ｓ１６）、張力の印加（Ｓ１８）と続くが、ここでは、複数回の打抜工程を順次行って成形品５０を形成する場合を述べる。多層積層材の形成（Ｓ１４）は、成形品１０の場合と同様の内容で、図５で述べた通り、ロールから引き出した６枚の磁性体薄板３２ａ〜３２ｆを積み重ねて多層積層材３０とする。多層積層材３０に張力を印加しながら複数回の打抜工程を順次行って成形品５０を得るためには、順送打抜装置６０を用いる。順送打抜装置６０は、多層積層材３０を複数の打抜工程に順次搬送する搬送部７０、各打抜工程における張力印加部８０、各打抜工程における金型部１００、及び、これらの動作を統合的に制御する制御部１１０を含む。
【００４１】
図１６は、順送打抜装置６０の平面図であり、図１７は、図１６のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。これらの図において、多層積層材３０は、二点鎖線で示す。図１８は、図１７のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。図１７では、次の図１８との関連のため、多層積層材３０は実線で示す。これらの図において、互いに直交する三方向として、多層積層材３０の搬送方向と幅方向、及び、打抜加工における打抜方向を示す。
【００４２】
搬送部７０は、上流側搬送ローラ７２、下流側搬送ローラ７４、及び、搬送ベルト７６を含む。搬送ベルト７６は、上流側搬送ローラ７２と下流側搬送ローラ７４に懸架された無端ベルトである。無端状の搬送ベルト７６について、搬送方向を矢印で示す。無端状のベルト面の内で、搬送方向に移動する側の面は搬送面７１で、搬送方向と逆方向に移動する面はリターン面７３である。
【００４３】
搬送ベルト７６には、幅方向の両端部に所定の間隔ピッチで、パイロットピン３４が設けられる。多層積層材３０には、パイロットピン３４に対応するパイロット穴３５が設けられる（なお、図１９参照）。搬送方向に沿って隣接するパイロットピン３４の間隔は、順送打抜加工における各打抜工程の打抜ステーションが配置されるピッチであるので、これをステーションピッチＳＰと呼ぶ。搬送部７０は、制御部１１０の制御の下で、予め定められた加工サイクルタイムで上流側搬送ローラ７２、下流側搬送ローラ７４を間欠的に駆動する。１回の間欠駆動で搬送ベルト７６が移動する距離は、１ステーションピッチＳＰである。
【００４４】
したがって、搬送ベルト７６は、加工サイクルタイムの周期で、搬送方向に沿って１ステーションピッチＳＰだけ移動し、そこで、次の加工サイクルタイムまで停止する。その停止期間において、搬送ベルト７６の搬送面７１側の各ステーションピッチＳＰの領域である各打抜ステーションのそれぞれにおいて、所定の打抜工程に対応する打抜加工が行われる。各打抜工程用の金型部１００は、それぞれの打抜ステーションに配置される。図１８に示すように、搬送ベルト７６には、金型部１００が通るための金型通し穴７７が各ステーションピッチＳＰごとに設けられる。
【００４５】
張力印加部８０は、多層積層材３０の長手方向に対し材料の外部方向に向かう張力ＴLを印加する長手方向張力印加手段と、多層積層材３０の幅方向に対し材料の外部方向に向かう張力ＴWを印加する幅方向張力印加手段とを有する。
【００４６】
長手方向張力印加手段は、多層積層材３０を搬送ベルト７６の搬送面７１に送り出す一対のプッシュローラ８２，８３と、搬送面７１から多層積層材３０を運び出す一対のプルローラ８４，８５とで構成される。プッシュローラ８２，８３の送り出し速度よりもプルローラ８４，８５の運び出し速度を適度に大きめに設定することで、多層積層材３０には、搬送方向である長手方向に対し材料の外部方向に向かう張力ＴLが印加される（図１７参照）。
【００４７】
幅方向張力印加手段は、搬送ベルト７６の幅方向の両側に設けられ多層積層材３０の幅方向両端部を挟むチャック部８６，８８、及びチャック部８６，８８を多層積層材３０の幅方向の外側に引っ張る引張機構９０，９２を含む。一組のチャック部８６，８８は、各ステーションピッチＳＰごとに、隣接するパイロットピン３４の中間の位置に、搬送ベルト７６の幅方向で互いに向かい合う位置に配置される。チャック部８６，８８は、搬送ベルト７６の幅方向に沿って移動可能である。そこで、搬送ベルト７６に搬送されてきたチャック部８６，８８で多層積層材３０の幅方向の向かい合う両端部を挟み込み、その状態で引張機構９０，９２を用いてチャック部８６，８８を多層積層材３０の幅方向の外側に向かって適度に引っ張る。これによって、多層積層材３０には、幅方向に対し材料の外部方向に向かう張力ＴWが印加される。引張機構９０，９２は、一組のチャック部８６，８８ごとにそれぞれ設けられるが、図１６においては、その内の一組のチャック部８６，８８についての引張機構９０，９２を図示した。チャック部８６，８８と引張機構９０，９２のさらに詳細な内容は後述する。
【００４８】
各打抜工程における金型部１００は、順送打抜加工における各打抜工程の打抜ステーションのそれぞれに配置される。各打抜ステーションは、搬送ベルト７６の搬送面７１側の各ステーションピッチＳＰの領域である。図１７では、各ステーションピッチＳＰの内の１つについての金型部１００を示す。金型部１００は、搬送ベルト７６の搬送面７１に対し、多層積層材３０側に配置されるパンチ１０２と、搬送面７１の裏側に配置されるダイス１０４とを含む。
【００４９】
パンチ１０２、ダイス１０４、搬送ベルト７６、金型通し穴７７の関係について、図１７のＥ−Ｅ線に沿った断面図である図１８を用いて説明する。図１８は、搬送ベルト７６が加工サイクルタイムの周期で搬送方向に沿って１ステーションピッチＳＰだけ移動した直後の各要素の状態を示す図である。搬送ベルト７６が搬送移動する期間において搬送されてくる多層積層材３０に干渉しないように、パンチ１０２は、多層積層材３０の上方側に退避した状態である。同様に、搬送ベルト７６が搬送移動する期間において、ダイス１０４は、搬送ベルト７６の下面よりも下方側に退避した状態である。搬送ベルト７６が１ステーションピッチＳＰだけ移動して停止した状態の搬送面７１において、パンチ１０２とダイス１０４とが向かい合う部分に、金型通し穴７７が配置される。この金型通し穴７７を通って、ダイス１０４が多層積層材３０の下面を支える高さまで上昇し、その後パンチ１０２が打抜方向に沿ってダイス１０４に向かって下降することで、打抜加工が行われる。
【００５０】
図１８を用いて、チャック部８６，８８と引張機構９０，９２のさらに詳細な内容を説明する。チャック部８６とチャック部８８は互いに同一構造であり、引張機構９０と引張機構９２は互いに同一構造であるので、主に、チャック部８６と引張機構９０について述べる。
【００５１】
チャック部８６は、上下一対の挟み部材８６ａ，８６ｂで構成される。上側の挟み部材８６ａは、多層積層材３０の上面側を押さえるための押さえ端部を一方端に有し、他方端に引張機構９０に接続する接続端を有する。下側の挟み部材８６ｂは、多層積層材３０の下面側を支持する支持端部を一方端に有し、他方端に引張機構９０に接続する接続端を有する。下側の挟み部材８６ｂと搬送ベルト７６の搬送面７１との間には、摺動部８６ｃが設けられる。摺動部８６ｃは、挟み部材８６ｂが搬送面７１上を幅方向に沿って移動可能にする働きをする。例えば、適当な潤滑剤を配置したガイド溝を設け、これを摺動部８６ｃとできる。これは説明のための例示であって、他の移動可能手段を用いてもよい。チャック部８８も同様の構成を有する。
【００５２】
引張機構９０は、挟み部材８６ａの接続端と挟み部材８６ｂの接続端のそれぞれをつかんで挟み部材８６ａの押さえ端部と挟み部材８６ｂの支持端部との間隔を縮めるプライヤ機構と、プライヤ機構を多層積層材３０の幅方向の外側に移動させる移動機構とを含む。移動機構としては、例えば、ねじ式移動機構を用いることができる。これは説明のための例示であって、他の方式の移動機構を用いてもよい。引張機構９２も同様の構成を有する。
【００５３】
このように、多層積層材３０の幅方向について互いに向かい合う両端を一対のチャック部８６，８８で挟み、引張機構９０，９２で各チャック部８６，８８の挟み込みを強くして多層積層材３０の幅方向の両端をしっかり挟み込み、幅方向の外側に引っ張る。これによって、多層積層材３０に、幅方向に対し材料の外部方向に向かう張力ＴWを印加することができる。なお、チャック部８６と引張機構９０を一体化して、１つの幅方向張力印加部としてもよい。さらに、チャック部８６と引張機構９０とを一体化して、これを一対の幅方向張力印加部としてもよい。
【００５４】
制御部１１０は、順送打抜装置６０の各要素の動作を統合的に制御し、加工サイクルタイムの周期で、各打抜ステーションにおいて、多層積層材３０に対し、打抜寸法を所定精度範囲内に確保しながら、各打抜加工を順次実行させる働きをする。
【００５５】
具体的には、搬送ベルト７６の搬送面７１側においては、張力印加部８０の長手方向張力印加手段である一対のプッシュローラ８２，８３及び一対のプルローラ８４，８５が、加工サイクルタイムの周期で間欠駆動される。これによって、長手方向の張力ＴLが印加された多層積層材３０が、加工サイクルタイムの周期で、搬送方向に沿って、各打抜ステーションに順次搬送される。
【００５６】
また、幅方向張力印加手段であるチャック部８６，８８及び引張機構９０，９２は、搬送ベルト７６と一体化して搬送方向に移動する。そして、引張機構９０，９２は、搬送面７１側において動作制御される。これによって、長手方向の張力ＴLが印加された多層積層材３０には、幅方向の張力ＴWも印加される。多層積層材３０は、チャック部８６，８８及び引張機構９０，９２に保持された状態で搬送方向に搬送されるので、複数の薄板積み重ねて順次搬送する際に生じ得る「層間のずれ」が抑制される。これにより、「層間ずれ」を起こさずに多層積層材３０を搬送することができる。
【００５７】
そして、各打抜ステーションにおいて、加工サイクルタイムの周期に合わせ、金型部１００が移動駆動される。すなわち、搬送ベルト７６の該当するステーションピッチＳＰの領域において、金型通し穴７７を通ってダイス１０４が上昇し、長手方向の張力ＴL及び幅方向の張力ＴWが印加された多層積層材３０の下面を支持する。そして、パンチ１０２が打抜方向に沿ってダイス１０４に向かって下降し、各工程ごとに定められた所定打抜力Ｆで多層積層材３０を所定の形状に打ち抜く。１つの打抜ステーションにおいて所定の打抜加工が完了し１加工サイクルタイムが経過すると、長手方向の張力ＴL及び幅方向の張力ＴWが印加された状態の多層積層材３０が１ステーションピッチＳＰだけ搬送方向の下流側に搬送され次の打抜ステーションに移る。これを繰り返して、各打抜ステーションにおいて、多層積層材３０に対する打抜加工が順次進展し、図１５の成形品５０の所定の形状が打ち抜かれる（図１のＳ２０）。すなわち、順送打抜装置６０を用いる薄板の多層打抜方法においては、図１のＳ２０は、複数の打抜加工が順次実行される。こうして、成形品５０が得られる（Ｓ２２）。
【００５８】
図１９は、多層積層材３０において、各打抜ステーションごとに打抜加工が進展する様子を示す図である。（ａ）は、多層積層材３０の上面図であり、（ｂ）は、各打抜ステーションにおける打抜工程の名称である。多層積層材３０は、各工程において、長手方向の張力ＴL及び幅方向の張力ＴWが印加された状態である。各打抜工程は、搬送方向に沿って、上流側から下流側に向かって、中心穴抜き工程、スロット抜き工程、積層カシメ工程、１つ飛ばして、外径穴抜き工程である。中心穴抜き工程は、成形品５０の中心穴５２の部分を打抜く工程である。スロット抜き工程は、成形品５０の９つのスロット部５８を打抜く工程である。積層カシメ工程は、６枚の磁性体薄板がバラバラとなることを防止する等のため、適当な箇所にカシメくぼみを形成する工程である。外径穴抜き工程は、成形品５０の外径部分を切り落とす工程である。外径穴抜き工程が終わった状態の多層積層材３０は、外径穴があけられた状態である。
【００５９】
図２０は、外径穴抜き工程を示す断面図である。図２０では、図１８の状態から進んで、搬送ベルト７６の金型通し穴７７を通ってダイス１０４が上昇し、長手方向の張力ＴL及び幅方向の張力ＴWが印加された状態の多層積層材３０の下面を支持する。そして、パンチ１０２が打抜方向に沿ってダイス１０４に向かって下降し、外径穴抜き工の所定打抜力Ｆで、これまでの工程で穴抜加工された形状に加えて、外径穴を打抜く。これによって、所定の形状を有する成形品５０が打ち抜かれる。打ち抜かれた成形品５０は、回転電機のロータコア形成の次工程に回される。
【００６０】
上記では、幅方向張力印加手段は、一対のチャック部８６，８８と一対の引張機構９０，９２を用い、多層積層材３０に設けられるパイロット穴３５について、隣接するパイロット穴３５の中間の位置で多層積層材３０を挟んでいる。これに代えて、パイロット穴３５を利用し、パイロット穴３５に挿入可能なピン１２０を設けた一対のチャック部８７，８９を用いることができる。ピン１２０を設けるので、搬送ベルト７６にパイロットピン３４を設けることを省略できる。パイロット穴３５とピン１２０によって、６枚の磁性体薄板３２ａ〜３２ｆの位置決めが行われるので、多層積層材３０の挟み込みによる保持及び固定が容易になり、挟み込みの強化機能が緩和された引張機構９１，９３とすることができる。
【００６１】
順送打抜装置６０を用いる薄板の多層打抜方法においても、打抜方向に垂直な方向で、多層積層材３０の長手方向に対し材料の外部方向及び幅方向に対し材料の外部方向に向かう張力ＴL，ＴWがそれぞれ印加される。したがって、金型２０に溝部２８と突起部２９を用いる方法と同様な作用効果を奏する。すなわち、積層の各層における材料の引き込まれ量が抑制され、材料の湾曲量も抑制される。これによって、重ねた複数の磁性体薄板３２ａ〜３２ｆにおいて、積層の各層において、材料の引き込まれ量の差異と、湾曲量の差異とが平均化する。この状態で打抜加工を進展させることで、打ち抜かれた成形品５０においても、積層の各層における打抜寸法のばらつきが抑制される。
【符号の説明】
【００６２】
１０，５０  成形品、１２  バックヨーク部、１４  ティース部、１６  スロット部、１８  輪郭線、２０  金型、２２，１０２  パンチ、２４  パッド、２６，１０４  ダイス、２８  溝部、２９  突起部、３０  多層積層材、３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ，３２ｆ  磁性体薄板（薄板）、３４  パイロットピン、３５  パイロット穴、４０，４２  曲線、５２  中心穴、５４  ロータ本体部、５６  突極磁極部、５８  スロット部、６０  順送打抜装置、７０  搬送部、７１  搬送面、７２  上流側搬送ローラ、７３  リターン面、７４  下流側搬送ローラ、７６  搬送ベルト、７７  金型通し穴、８０  張力印加部、８２，８３  プッシュローラ、８４，８５  プルローラ、８６，８７，８８，８９  チャック部、８６ａ，８６ｂ  挟み部材、８６ｃ  摺動部、９０，９１，９２，９３  引張機構、１００  金型部、１１０  制御部、１２０  ピン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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