(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板の打ち抜きによって形成されたコアプレートを積層して積層コアを製造する積層コア製造装置であって、
第１金型及び該第１金型に対向して配置される第２金型を含む金型部と、
前記金型部内において前記薄板を搬送方向に搬送するための搬送部と、
前記第１金型に設けられ、前記薄板の外形を打ち抜くための外形抜きパンチと、
前記外形抜きパンチに対向するように前記第２金型に設けられ、前記外形抜きパンチとともに前記外形抜きステージを形成する外形抜きダイと、
前記外形抜きステージ、または、前記外形抜きステージの上流側において前記金型部内に設けられ、前記薄板または前記コアプレートにエネルギーを照射するためのエネルギー照射部と、を備え、
前記エネルギー照射部は、前記薄板または前記コアプレートのうち打ち抜き加工に起因した残留応力が生じた領域に対して前記エネルギーを選択的に照射し、該領域を局所的に加熱して前記残留応力を解放するように構成されたことを特徴とする積層コア製造装置。
【請求項２】
前記エネルギー照射部は、前記外形抜きステージにおいて前記外形抜きパンチの先端面を挟んで前記外形抜きダイとは反対側に設けられ、前記外形抜きパンチの少なくとも一部を通過させて前記エネルギーを前記領域に照射するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の積層コア製造装置。
【請求項３】
前記外形抜きパンチには、前記エネルギーが通過可能な開口が形成されたことを特徴とする請求項２に記載の積層コア製造装置。
【請求項４】
前記外形抜きパンチは、
前記開口が設けられ、前記薄板の外形を打ち抜くための刃を外周の少なくとも一部に有するパンチ本体と、
前記開口を塞ぐように前記パンチ本体に取り付けられ、前記エネルギーが透過可能な透過部材と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の積層コア製造装置。
【請求項５】
前記パンチ本体の先端面と、前記透過部材の先端面とが同一の平面上に存在することを特徴とする請求項４に記載の積層コア製造装置。
【請求項６】
前記外形抜きパンチは、前記外形抜きダイから最も遠い上死点と、前記外形抜きダイの内部に位置する下死点との間で往復運動を繰り返すことで前記薄板の外形を打ち抜くように構成され、
前記搬送部は、前記外形抜きパンチが前記薄板よりも前記上死点寄りに位置する期間の少なくとも一部のみ前記薄板が前記搬送方向に移動するように、前記薄板を間欠的に搬送するように構成され、
前記エネルギー照射部は、前記外形抜きステージにて、前記薄板が停止している期間の少なくとも一部において前記エネルギーを前記コアプレートに照射するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の積層コア製造装置。
【請求項７】
前記第１金型に設けられ、前記外形抜きステージよりも前記搬送方向の上流側の穴抜きステージに位置する穴抜きパンチと、
前記穴抜きパンチに対向するように前記第２金型に設けられ、前記穴抜きパンチとともに前記穴抜きステージを形成する穴抜きダイと、をさらに備え、
前記金型部は、前記穴抜きステージ及び前記外形抜きステージの両方が設けられた順送金型装置であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の積層コア製造装置。
【請求項８】
前記第１金型に設けられ、前記外形抜きステージよりも前記搬送方向の上流側の穴抜きステージに位置する穴抜きパンチと、
前記穴抜きパンチに対向するように前記第２金型に設けられ、前記穴抜きパンチとともに前記穴抜きステージを形成する穴抜きダイと、をさらに備え、
前記金型部は、
前記穴抜きステージが設けられた上流側金型装置と、
前記上流側金型装置の下流側に位置するように前記上流側金型装置から分離して設けられ、前記外形抜きステージを有する下流側金型装置と、を含み、
前記エネルギー照射部は、前記下流側金型装置の内部において、前記外形抜きステージ、または、前記外形抜きステージの上流側に設けられたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の積層コア製造装置。
【請求項９】
前記第１金型に設けられ、前記外形抜きステージよりも前記搬送方向の上流側の穴抜きステージに位置する穴抜きパンチと、
前記穴抜きパンチに対向するように前記第２金型に設けられ、前記穴抜きパンチとともに前記穴抜きステージを形成する穴抜きダイと、をさらに備え、
前記金型部は、
前記穴抜きステージが設けられた上流側金型装置と、
前記上流側金型装置の下流側に位置するように前記上流側金型装置から分離して設けられ、前記外形抜きステージを有する下流側金型装置と、を含み、
前記エネルギー照射部は、前記穴抜きステージの下流側において前記上流側金型装置の内部に設けられたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の積層コア製造装置。
【請求項１０】
前記第１金型又は前記第２金型に設けられ、隣接する前記コアプレート同士を結合するための接着剤を前記薄板に付与するための接着剤付与部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の積層コア製造装置。
【請求項１１】
前記接着剤付与部は、前記エネルギー照射部よりも前記搬送方向の上流側の接着剤付与ステージに位置し、前記接着剤として無機接着剤を前記薄板に付与するように構成されたことを特徴とする請求項１０に記載の積層コア製造装置。
【請求項１２】
前記エネルギー照射部は、前記外形抜きステージの上流側に設けられており、
前記接着剤付与部は、前記エネルギー照射部の下流側、且つ、前記外形抜きステージの上流側の接着剤付与ステージに位置し、前記接着剤として有機接着剤を前記薄板に付与するように構成されたことを特徴とする請求項１０に記載の積層コア製造装置。
【請求項１３】
前記エネルギー照射部は、レーザ光、プラズマ又はフラッシュランプ光を前記領域に照射するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の積層コア製造装置。
【請求項１４】
前記第１金型に設けられ、前記外形抜きステージよりも前記搬送方向の上流側の穴抜きステージに位置する穴抜きパンチと、
前記穴抜きパンチに対向するように前記第２金型に設けられ、前記穴抜きパンチとともに前記穴抜きステージを形成する穴抜きダイと、をさらに備え、
前記エネルギー照射部は、
前記穴抜きステージの下流側、且つ、前記外形抜きステージの上流側に設けられ、前記穴抜きステージにおける打ち抜き加工に起因して前記残留応力が発生した前記薄板の領域に対して第１エネルギーを照射するための第１エネルギー照射部と、
前記外形抜きステージに設けられ、前記外形抜きステージにおける打ち抜き加工に起因して前記残留応力が発生した前記コアプレートの領域に対して第２エネルギーを照射するための第２エネルギー照射部と、を含むことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の積層コア製造装置。
【請求項１５】
薄板の打ち抜きによって形成されたコアプレートを積層して積層コアを製造する積層コア製造方法であって、
第１金型及び該第１金型に対向して配置される第２金型を含む金型部内において前記薄板を搬送方向に搬送する搬送ステップと、
外形抜きステージにおいて、前記第１金型に設けられた外形抜きパンチ及び前記第２金型に設けられた外形抜きダイを用いて前記薄板の外形を打ち抜く外形抜きステップと、
前記外形抜きステージ、または、前記外形抜きステージの上流側において前記金型部内に設けられたエネルギー照射部により、前記薄板または前記コアプレートのうち打ち抜き加工に起因した残留応力が生じた領域に対して前記エネルギーを選択的に照射し、該領域を局所的に加熱する局所加熱ステップと、を備えることを特徴とする積層コア製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、積層コア製造装置および積層コア製造方法、並びに積層コアに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、積層コアは、モータやトランス等の電気機器に幅広く利用されており、通常は金型を用いて製造される。例えば、順送金型においては、該金型内にて順送りされる電磁鋼板のフープ材（帯状薄鋼板）に対して、打ち抜き加工等の所要の加工を順次行った後、外形抜きされたコアプレートを積層して固着させることによって、積層コアが製造される。【０００３】
ところで、積層コアに要求される性能の一つとして、鉄損が少ないことが挙げられる。積層コアにおける鉄損の低減は、積層コアが搭載される電気機器の高効率化実現のためにも重要な課題となっている。しかし、積層コアの製造過程において、被加工材（フープ材やコアプレート）には歪が発生するとともに応力が残留し、これらの影響によって積層コアの鉄損が増加してしまうことがある。【０００４】
そこで、積層コアの鉄損を低減するために、積層コアに焼鈍を施して残留応力を除去する技術が知られている。例えば、特許文献１には、帯状鋼板に一部が連結した状態の分割コアシートを、帯状鋼板のまま連続熱処理炉を通過させて焼鈍した後、分割コアシートを帯状鋼板から分離するステータコアの製造方法が記載されている。また、特許文献２には、被加工材の内部残留応力を除去する目的から、プレス加工工程の上流に第１の熱処理工程が設けられ、第１の形状加工ステーションと第２の形状加工ステーションとの間に第２の熱処理工程が設けられた積層磁極鉄心の製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−３８９１５号公報
【特許文献２】特開平９−２３７７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、積層コアにおける残留応力の除去を目的とした加熱は、鉄損を低減し、積層コアを搭載した電気機器の高効率化を図る上で有効な方法である。そして、積層コア製造装置全体としてのコンパクト化、および、積層コア製造におけるスループット向上を図る観点から、残留応力の除去を目的とした積層コアの加熱は金型装置内で行うことが望ましい。
しかしながら、積層コアを全体的に加熱する加熱手段（例えば、特許文献１に記載の連続熱処理炉や、特許文献２に記載の光輝焼鈍炉）の機能を金型内に組み込もうとすると、残留応力の除去効果を期待できる温度域まで積層コアを加熱するためには、金型への入熱量が大きくなってしまう。そのため、金型の熱膨張により、金型の精度を維持することが難しい。【０００７】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、金型の精度低下を抑制しながら、残留応力の除去を目的とした積層コアの加熱を金型内で実施可能な積層コア製造装置および積層コア製造方法、並びに積層コアを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る積層コア製造装置は、
薄板の打ち抜きによって形成されたコアプレートを積層して積層コアを製造する積層コア製造装置であって、
第１金型及び該第１金型に対向して配置される第２金型を含む金型部と、
前記金型部内において前記薄板を搬送方向に搬送するための搬送部と、
前記第１金型に設けられ、前記薄板の外形を打ち抜くための外形抜きパンチと、
前記外形抜きパンチに対向するように前記第２金型に設けられ、前記外形抜きパンチとともに前記外形抜きステージを形成する外形抜きダイと、
前記外形抜きステージ、または、前記外形抜きステージの上流側において前記金型部内に設けられ、前記薄板または前記コアプレートにエネルギーを照射するためのエネルギー照射部と、を備え、
前記エネルギー照射部は、前記薄板または前記コアプレートのうち打ち抜き加工に起因した残留応力が生じた領域に対して前記エネルギーを選択的に照射し、該領域を局所的に加熱して前記残留応力を解放するように構成されたことを特徴とする。【０００９】
上記（１）の構成によれば、積層コアにおける残留応力の解放を目的として、エネルギー照射部によって、外形抜きステージ又は外形抜きステージの上流側において、薄板またはコアプレートを加熱するようになっている。そのため、外形抜きステージまでの打ち抜き加工で蓄積された残留応力を解放することができ、残留応力に起因した積層コアの鉄損を低減することができる。
その際、エネルギー照射部は、薄板またはコアプレートのうち打ち抜き加工に起因した残留応力が生じた領域に対してエネルギーを選択的に照射し、該領域を局所的に加熱するようになっている。このため、薄板またはコアプレートを全体的に加熱する場合に比べて、金型への入熱量を小さくすることができ、金型の熱膨張に起因した加工精度の低下を防止できる。【００１０】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記エネルギー照射部は、前記外形抜きステージにおいて前記外形抜きパンチの先端面を挟んで前記外形抜きダイとは反対側に設けられ、前記外形抜きパンチの少なくとも一部を通過させて前記エネルギーを前記領域に照射するように構成されている。
通常、外形抜きステージでは外形抜きパンチが連続的に動作しているため、残留応力発生領域の位置によっては、エネルギー照射部によるエネルギー照射が外形抜きパンチにより阻害されてしまう可能性がある。
上記（２）の構成によれば、エネルギー照射部が、外形抜きパンチの先端面を挟んで外形抜きダイとは反対側に設けられ、且つ、外形抜きパンチを貫通してエネルギーを前記領域に照射するように構成されているので、動作中の外形抜きパンチに阻害されずに残留応力発生領域に効果的にエネルギーを照射することができる。これにより、焼鈍効果を期待できる高温域まで残留応力発生領域を迅速に昇温することができ、エネルギー照射部による加熱工程に要する時間を短縮することができる。【００１１】
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、前記外形抜きパンチには、前記エネルギーが通過可能な開口が形成されている。
これにより、エネルギー照射部をエネルギー照射対象に対して外形抜きパンチの背後に配置することもでき、エネルギー照射部の配置の自由度が高くなる。【００１２】
（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、前記外形抜きパンチは、
前記開口が設けられ、前記薄板の外形を打ち抜くための刃を外周の少なくとも一部に有するパンチ本体と、
前記開口を塞ぐように前記パンチ本体に取り付けられ、前記エネルギーが透過可能な透過部材と、を含む。
このように、外形抜きパンチに形成された開口を塞ぐように透過部材が取り付けられているので、外形抜きパンチの剛性低下を抑制しながら、外形抜きパンチを貫通してエネルギーを照射することができる。【００１３】
（５）一実施形態では、上記（４）の構成において、前記パンチ本体の先端面と、前記透過部材の先端面とが同一の平面上に存在する。
これにより、パンチ本体の先端面と透過部材の先端面との境界に段差が存在しないため、外形抜きによって得られたコアプレートの前記段差に起因した変形を防止できる。
なお、本明細書において、パンチ本体の先端面と透過部材の先端面とが「同一の平面上に存在する」とは、両先端面が幾何学的に厳密な意味で同一の平面上に存在する場合だけでなく、薄板の外形抜き加工時におけるコアプレートの変形発生の抑制を妨げない限りにおいて両先端面が略同一の平面上に存在するものの両者の位置が僅かにずれている場合をも含む。【００１４】
（６）一実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、前記外形抜きパンチは、前記外形抜きダイから最も遠い上死点と、前記外形抜きダイの内部に位置する下死点との間で往復運動を繰り返すことで前記薄板の外形を打ち抜くように構成され、
前記搬送部は、前記外形抜きパンチが前記薄板よりも前記上死点寄りに位置する期間の少なくとも一部のみ前記薄板が前記搬送方向に移動するように、前記薄板を間欠的に搬送するように構成され、
前記エネルギー照射部は、前記外形抜きステージにて、前記薄板が停止している期間の少なくとも一部において前記エネルギーを前記コアプレートに照射するように構成される。
上記（６）の構成によれば、エネルギー照射部は、薄板が停止している状態でエネルギーをコアプレートに照射するようになっている。そのため、コアプレートの残留応力が生じた領域に対して正確にエネルギー照射ができる。【００１５】
（７）一実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの構成において、前記第１金型に設けられ、前記外形抜きステージよりも前記搬送方向の上流側の穴抜きステージに位置する穴抜きパンチと、
前記穴抜きパンチに対向するように前記第２金型に設けられ、前記穴抜きパンチとともに前記穴抜きステージを形成する穴抜きダイと、をさらに備え、
前記金型部は、前記穴抜きステージ及び前記外形抜きステージの両方が設けられた順送金型装置である。
上記（７）の構成によれば、一つの順送金型において、主として、穴抜き加工と、残留応力の解放を目的とした加熱と、外形抜き加工と、を行うようになっている。これにより、積層コア製造装置全体としてより一層コンパクト化が図れるとともに、積層コア製造におけるスループットをより一層向上することができる。【００１６】
（８）他の実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの構成において、前記第１金型に設けられ、前記外形抜きステージよりも前記搬送方向の上流側の穴抜きステージに位置する穴抜きパンチと、
前記穴抜きパンチに対向するように前記第２金型に設けられ、前記穴抜きパンチとともに前記穴抜きステージを形成する穴抜きダイと、をさらに備え、
前記金型部は、
前記穴抜きステージが設けられた上流側金型装置と、
前記上流側金型装置の下流側に位置するように前記上流側金型装置から分離して設けられ、前記外形抜きステージを有する下流側金型装置と、を含み、
前記エネルギー照射部は、前記下流側金型装置の内部において、前記外形抜きステージ、または、前記外形抜きステージの上流側に設けられた構成となっている。
上記（８）の構成によれば、上流側金型装置では、主として穴抜き加工を行い、下流側金型装置では、主として、残留応力の解放を目的とした加熱と、外形抜き加工とを行うようになっている。すなわち、上流側金型装置は、エネルギー照射部とは分離された構成となっているので、エネルギー照射部から上流側金型装置への入熱がなく、上流側金型装置の熱膨張に起因した加工精度の低下を防止できる。【００１７】
（９）さらに他の実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの構成において、前記第１金型に設けられ、前記外形抜きステージよりも前記搬送方向の上流側の穴抜きステージに位置する穴抜きパンチと、
前記穴抜きパンチに対向するように前記第２金型に設けられ、前記穴抜きパンチとともに前記穴抜きステージを形成する穴抜きダイと、をさらに備え、
前記金型部は、
前記穴抜きステージが設けられた上流側金型装置と、
前記上流側金型装置の下流側に位置するように前記上流側金型装置から分離して設けられ、前記外形抜きステージを有する下流側金型装置と、を含み、
前記エネルギー照射部は、前記穴抜きステージの下流側において前記上流側金型装置の内部に設けられた構成となっている。
上記（９）の構成によれば、上流側金型装置では、主として、穴抜き加工と、残留応力の解放を目的とした加熱とを行い、下流側金型装置では、主として外形抜き加工を行うようになっている。すなわち、残留応力の解放を目的とした加熱を行う上流側金型装置と、下流側金型装置とが分離された構成となっている。そのため、上流側金型装置と、下流側金型装置との間の距離を適宜設定可能であり、上記加熱後の冷却時間を確保することもできる。【００１８】
（１０）一実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れかの構成において、前記第１金型又は前記第２金型に設けられ、隣接する前記コアプレート同士を結合するための接着剤を前記薄板に付与するための接着剤付与部をさらに備える。
このように、コアプレート同士を接着剤で接合することにより、かしめや溶接によって接合する場合に比べて積層コアの残留応力を小さくすることができるので、積層コアの鉄損をより一層低減することができる。【００１９】
（１１）一実施形態では、上記（１０）の構成において、前記接着剤付与部は、前記エネルギー照射部よりも前記搬送方向の上流側の接着剤付与ステージに位置し、前記接着剤として無機接着剤を前記薄板に付与するように構成される。
上記（１１）の構成によれば、無機接着剤を付与した後に薄板が局所的に加熱されるので、無機接着剤の硬化を促進することができる。また、無機接着剤は耐熱性に優れているので、接着剤が付与された薄板が昇温しても接着剤の機能を損なうことなく適切にコアプレート同士を接合することができる。【００２０】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１０）の構成において、前記エネルギー照射部は、前記外形抜きステージの上流側に設けられており、
前記接着剤付与部は、前記エネルギー照射部の下流側、且つ、前記外形抜きステージの上流側の接着剤付与ステージに位置し、前記接着剤として有機接着剤を前記薄板に付与するように構成される。
上記（１２）の構成によれば、エネルギー照射部による薄板の加熱後に有機接着剤を薄板に付与するようにしたので、有機接着剤の過剰な昇温を防止し、接着剤の機能を維持して適切にコアプレート同士を接合することができる。【００２１】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１２）の何れかの構成において、前記エネルギー照射部は、レーザ光、プラズマ又はフラッシュランプ光を前記領域に照射するように構成される。
これにより、薄板またはコアプレートに対する局所的な加熱を短時間で実施することが可能となる。【００２２】
（１４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１３）の何れかの構成において、
前記第１金型に設けられ、前記外形抜きステージよりも前記搬送方向の上流側の穴抜きステージに位置する穴抜きパンチと、
前記穴抜きパンチに対向するように前記第２金型に設けられ、前記穴抜きパンチとともに前記穴抜きステージを形成する穴抜きダイと、をさらに備え、
前記エネルギー照射部は、
前記穴抜きステージの下流側、且つ、前記外形抜きステージの上流側に設けられ、前記穴抜きステージにおける打ち抜き加工に起因して前記残留応力が発生した前記薄板の領域に対して第１エネルギーを照射するための第１エネルギー照射部と、
前記外形抜きステージに設けられ、前記外形抜きステージにおける打ち抜き加工に起因して前記残留応力が発生した前記コアプレートの領域に対して第２エネルギーを照射するための第２エネルギー照射部と、を含む。
上記（１４）の構成によれば、穴抜きステージの下流側、且つ、外形抜きステージの上流側に設けられた第１エネルギー照射部と、外形抜きステージに設けられた第２エネルギー照射部とを含んでいる。このように、一つのラインにおいて、残留応力の解放を目的とした加熱を複数回に分けて行うことにより、例えば、残留応力発生領域が複数存在する場合であっても各々の加熱工程に要する時間を短縮し、積層コア製造におけるスループットの向上を図ることができる。【００２３】
（１５）本発明の少なくとも一実施形態に係る積層コア製造方法は、
薄板の打ち抜きによって形成されたコアプレートを積層して積層コアを製造する積層コア製造方法であって、
第１金型及び該第１金型に対向して配置される第２金型を含む金型部内において前記薄板を搬送方向に搬送する搬送ステップと、
外形抜きステージにおいて、前記第１金型に設けられた外形抜きパンチ及び前記第２金型に設けられた外形抜きダイを用いて前記薄板の外形を打ち抜く外形抜きステップと、
前記外形抜きステージ、または、前記外形抜きステージの上流側において前記金型部内に設けられたエネルギー照射部により、前記薄板または前記コアプレートのうち打ち抜き加工に起因した残留応力が生じた領域に対して前記エネルギーを選択的に照射し、該領域を局所的に加熱する局所加熱ステップと、を備えることを特徴とする。【００２４】
上記（１５）の構成によれば、積層コアにおける残留応力の解放を目的として、エネルギー照射部によって、外形抜きステージ又は外形抜きステージの上流側において、薄板またはコアプレートを加熱するようになっている。そのため、外形抜きステージまでの打ち抜き加工で蓄積された残留応力を解放することができ、残留応力に起因した積層コアの鉄損を低減することができる。
その際、エネルギー照射部は、薄板またはコアプレートのうち打ち抜き加工に起因した残留応力が生じた領域に対してエネルギーを選択的に照射し、該領域を局所的に加熱するようになっている。このため、薄板またはコアプレートを全体的に加熱する場合に比べて、金型への入熱量を小さくすることができ、金型の熱膨張に起因した加工精度の低下を防止できる。【００２５】
（１６）幾つかの実施形態では、上記（１５）に記載の積層コア製造方法により製造された積層コアを提供する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、外形抜きステージまでの打ち抜き加工で蓄積された残留応力を解放することができ、残留応力に起因した積層コアの鉄損を低減することができる。また、薄板またはコアプレートのうち残留応力が生じた領域を局所的に加熱することで、金型への入熱量を小さくすることができ、金型の熱膨張に起因した加工精度の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一実施形態に係る積層コア製造装置を示す概略構成図である。
【図２】一実施形態に係る積層コア製造装置を示す概略構成図である。
【図３】一実施形態に係る積層コア製造装置を示す概略構成図である。
【図４】一実施形態に係る積層コア製造装置を示す概略構成図である。
【図５】一実施形態に係る積層コア製造装置のストリップレイアウトを示す図である。
【図６】一実施形態におけるエネルギー照射部及びその周辺構造を示す断面図である。
【図７】一実施形態におけるエネルギー照射部及びその周辺構造を示す断面図である。
【図８】エネルギー照射の一例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２９】
最初に、図１〜図４を参照して、各実施形態に係る積層コア製造装置１に共通する構成について説明する。なお、図１は、一実施形態に係る積層コア製造装置１を示す概略構成図である。また、図２〜図４は、それぞれ、他の実施形態に係る積層コア製造装置を示す概略構成図である。
【００３０】
幾つかの実施形態に係る積層コア製造装置１は、フープ材１００の打ち抜きによって形成されたコアプレート１１０を積層して積層コア１２０（図１参照）を製造するように構成される。積層コア製造装置１によって得られる積層コア１２０は、例えば、モータやトランス等の電機機器に用いられる。
【００３１】
積層コア製造装置１は、図１〜４に示すように、上金型（第１金型）３，３Ａ，３Ｂ及び下金型（第２金型）４，４Ａ，４Ｂを含む金型部２と、フープ材１００を搬送方向に搬送するための搬送部６と、を備えている。金型部２には、後述する外形抜きパンチ３１や外形抜きダイ３２を含む各種工具が組み込まれている。
なお、各々の実施形態の詳細については後述するが、図１及び図４に示す実施形態では、金型部２は、穴抜き工程から外形抜き工程までを一つの金型装置内で行うように構成された順送金型装置である。一方、図２及び図３に示す実施形態では、金型部２は、複数の金型装置を組み合せたタンデム型であり、穴抜き工程から外形抜き工程までを分担して実行する少なくとも２つの金型装置２Ａ，２Ｂを含んでいる。
【００３２】
搬送部６は、金型部２内においてフープ材１００を搬送方向に搬送するように構成される。例えば、搬送部６は、フープ材１００を所定の送り速度及び所定の発停タイミングで搬送するように構成される。
なお、積層コア１２０の材料であるフープ材１００は、例えば電磁鋼板からなる長尺な薄板であって、金型部２内に導入される前にはロール５に巻き取られた状態となっている。搬送部６は、所定の送り速度及び所定の発停タイミングでフープ材１００をロール５から搬送方向下流側に送り出すように構成される。
【００３３】
金型部２は、上金型３，３Ａ，３Ｂと、該上金型３，３Ａ，３Ｂに対向して配置される下金型４，４Ａ，４Ｂと、を含む。
図１〜４に示すように、金型部２は、上金型３，３Ａ，３Ｂに設けられ、フープ材１００の外形を打ち抜くための外形抜きパンチ３１と、外形抜きパンチ３１に対向するように下金型４，４Ａ，４Ｂに設けられた外形抜きダイ３２と、を備えている。外形抜きパンチ３１及び外形抜きダイ３２は、後述の外形抜きステージ３０（図５参照）を形成している。外形抜きステージ３０では、外形抜きパンチ３１及び外形抜きダイ３２によって、フープ材１００の外形が打ち抜かれるようになっている。
なお、外形抜きステージ３０には、下金型４，４Ａ，４Ｂにスクイーズリング３４が設けられていてもよい。スクイーズリング３４は、外形抜きダイ３２の下方に位置し、積層されたコアプレート１１０に側圧を与えて、コアプレート１１０を把持するようになっている。
【００３４】
また、幾つかの実施形態では、図１〜４に示すように、金型部２は、上金型３，３Ａ，３Ｂに設けられた穴抜きパンチ２１と、下金型４，４Ａ，４Ｂに設けられた穴抜きダイ２２と、を備えている。
穴抜きパンチ２１及び穴抜きダイ２２は、後述の穴抜きステージ１０（図５参照）を形成している。穴抜きステージ１０は、外形抜きステージ３０よりも上流側に位置する。穴抜きステージ１０では、穴抜きパンチ２１及び穴抜きダイ２２によって、フープ材１００に対してパイロット孔やスロット部等の穴抜き加工を行うようになっている。
なお、形成する穴の種類が異なる穴抜きステージ１０が金型部２に複数設けられており、各穴抜きステージ１０に対応するように穴抜きパンチ２１及び穴抜きダイ２２のセットが複数設けられていてもよい。この場合、形成する穴の形状及びサイズに応じて、各セットの穴抜きパンチ２１及び穴抜きダイ２２の形状及びサイズが互いに異なっていてもよい。
【００３５】
なお、金型部２は、図示されない構成要素をさらに備えていてもよい。例えば、金型部２の各ステージ１０，３０に、穴抜き加工や外形抜き加工等の打ち抜き加工において穴側材料の跳ね上がりを防止するため、あるいは加工後にパンチ周囲にからみついた穴側材料（フープ材１００）を剥すためのストリッパプレート（不図示）が設けられていてもよい。
【００３６】
ここで、図５を参照して、積層コア１２０の製造工程の一例について説明する。なお、図５は、一実施形態に係る積層コア製造装置１に関して、順送り加工の推移を表すストリップレイアウトの一例を示す図である。このストリップレイアウトは、図１に示される一体型の順送金型装置（金型部２）に適用される。以下では適宜、図１に示した符号を用いて説明する。ただし、積層コア１２０の製造工程は図５に示す構成に限定されるものではなく、少なくとも外形抜き工程を含んでいれば、どのような工程の組み合わせであってもよい。
【００３７】
図５に示す例において、搬送方向上流側から順に、穴抜きステージ１０、接着剤付与ステージ（接着剤塗布ステージ）１６、アイドルステージ１７、および外形抜きステージ３０が配置されている。これらのステージ１０，１６，１７，３０は金型部２に設けられ、これらのステージには、各ステージの役割に応じた工具（穴抜きパンチ２１及び穴抜きダイ２２の組合せや、外形抜きパンチ３１及び外形抜きダイ３２の組合せ）が配置される。
なお、図５に示す例示的な実施形態では、穴抜きステージ１０は、搬送方向上流側から順に配置されたパイロット穴抜きステージ１１、小穴抜きステージ１２、スロット穴抜きステージ１３、及び、内径打ち抜きステージ１４を含んでいる。
【００３８】
フープ材１００は、搬送部６によって金型部２内で間欠搬送されながら、まず、穴抜きステージ１０のパイロット穴抜きステージ１１で、穴抜きパンチ２１及び穴抜きダイ２２の第１セットにより、パイロット穴１０１の穴抜き加工が施される。このパイロット穴１０１は、パイロット穴抜きステージ１１よりも下流側のステージにおいて、上金型３に設けられたパイロットピン（不図示）が挿入されることによって、フープ材１００を適正に位置決めするために設けられる。パイロット穴１０１の穴抜き加工の後、フープ材１００は小穴抜きステージ１２で、穴抜きパンチ２１及び穴抜きダイ２２の第２セットにより、小穴１０２の穴抜き加工が施される。次いで、穴抜きパンチ２１及び穴抜きダイ２２の第３、第４セットにより、スロット穴抜きステージ１３におけるスロット穴１０３の打ち抜き加工、内径打ち抜きステージ１４における内径１０４の打ち抜き加工が順次施される。
【００３９】
これらの穴抜きステージ１０を通過したフープ材１００には、接着剤付与ステージ１６で接着剤が塗布される。
例えば、接着剤付与ステージ１６では、フープ材１００の下面に塗布される。接着剤が塗布されたフープ材１００は、下面が下金型４に接触しないように持ち上げられた状態で次のステージに搬送される。アイドルステージ１７は、例えば、後付けにより加工工程を追加可能なように適宜設けてもよい。あるいは、隣接するステージの工具が比較的大型であり（例えば外形抜きステージ３０のスクイーズリング３４など）、工具を組み込むためのスペースを確保しにくい場合にアイドルステージ１７を設けてもよい。
外形抜きステージ３０では、外形抜きパンチ３１および外形抜きダイ３２によってフープ材１００の外形抜き加工が行われ、コアプレート１１０が外形抜きダイ３２の抜き穴３６内に打抜かれる。打ち抜かれたコアプレート１１０は、外形抜きダイ３２の下方に位置するスクイーズリング３４（図１参照）内において既に積層されているコアプレート１１０の上に積層される。その際、接着剤によってコアプレート１１０同士は接着され、積層コア１２０が形成される。積層コア１２０は、抜き穴３６から排出されて、積層コア搬送部８によってさらに下流側に搬送されるようになっている。
なお、外形抜きステージ３０の具体的な構成については後述する。
【００４０】
図５に例示した実施形態では、外形抜き加工を除く全ての工程（例えば穴抜き工程や接着剤付与工程）を行った後に外形抜き工程を行う構成となっているが、工程の順序はこの構成に限定されるものではない。
また、図５に示す例示的な実施形態では、積層コア１２０の接合方式が接着である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、かしめや溶接などの他の接合方式を採用してもよい。例えば、かしめ接合を採用する場合、金型装置は、フープ材にダボ（かしめ用突起）を形成するためのダボ形成ステージをさらに備えていてもよい。あるいは、溶接接合を採用する場合、金型装置から排出された後の積層コアに対して溶接（例えば、レーザ溶接）を行う溶接工程をさらに備えていてもよい。
【００４１】
上述の構成を有する積層コア製造装置１で製造される積層コア１２０では、製造過程において被加工材（フープ材１００やコアプレート１１０）に歪が発生するとともに応力が残留する。
特に、穴抜きステージ１０における打ち抜き加工においては、せん断変形によってフープ材１００やコアプレート１１０に圧縮応力や引張応力が作用し、さらに機械的な加工歪が発生することがある。もちろん、打ち抜き加工以外の工程においても残留応力が生じることもある。例えば、積層コア１２０の接合方式にかしめ接合を採用した場合、ダボ形成時に圧縮応力や引張応力が作用する。
本発明者らの知見によれば、こうした加工により発生する残留応力が原因で、積層コア１２０の鉄損が増加することがある。
【００４２】
そこで、幾つかの実施形態において、積層コア製造装置１は、こうした残留応力に起因した積層コア１２０の鉄損を低減するために、以下の構成を備えている。
図１〜図４に示すように、幾つかの実施形態に係る積層コア製造装置１は、金型部２内に設けられ、フープ材１００またはコアプレート１１０にエネルギーを照射するように構成されたエネルギー照射部４０，４０Ａ，４０Ｂを備えている。エネルギー照射部４０，４０Ａ，４０Ｂは、金型部２内において、外形抜きステージ３０、または、外形抜きステージ３０の上流側に配置される。
なお、既存の設計においてエネルギー照射部４０，４０Ａ，４０Ｂを追設する場合には、エネルギー照射部４０，４０Ａ，４０Ｂは、外形抜きステージ３０の上流側に位置するアイドルステージ１７（図５参照）に設けられてもよい。アイドルステージ１７はレイアウト上の自由度が大きいため、エネルギー照射部４０，４０Ａ，４０Ｂの各器具の設置が容易となる。
【００４３】
また、エネルギー照射部４０，４０Ａ，４０Ｂは、フープ材１００またはコアプレート１１０のうち打ち抜き加工に起因した残留応力が生じた領域（残留応力発生領域）に対してエネルギーを選択的に照射し、該領域を局所的に加熱して残留応力を解放するように構成される。
残留応力発生領域は、フープ材１００またはコアプレート１１０の材質や形状、および積層コア製造装置１における穴抜きパンチ２１や穴抜きダイ２２等の工具の仕様や打ち抜き圧力などから特定することができる。例えば、残留応力発生領域は、ＦＥＭ構造解析等のシミュレーションによって特定してもよいし、実験的に特定してもよいし、あるいは経験的に特定してもよい。なお、残留応力発生領域は、打ち抜き加工以外の加工（例えばダボ形成等）に起因した残留応力が発生する領域を含んでいてもよい。
【００４４】
一実施形態では、エネルギー照射部４０，４０Ａ，４０Ｂは、フープ材１００またはコアプレート１１０の残留応力発生領域に対向して配置された照射ユニット４１，４１Ａ，４１Ｂと、照射ユニット４１，４１Ａ，４１Ｂに対してエネルギーを供給するエネルギー供給源４７，４７Ａ，４７Ｂと、エネルギー照射タイミングや照射するエネルギー量を制御するための制御部４８，４８Ａ，４８Ｂと、を含む。制御部４８，４８Ａ，４８Ｂは、搬送部６におけるフープ材１００の送り速度や発停タイミングに対応して、エネルギー照射タイミングを制御するようになっている。
【００４５】
上記実施形態によれば、積層コア１２０における残留応力の解放を目的として、エネルギー照射部４０，４０Ａ，４０Ｂによって、外形抜きステージ３０又は外形抜きステージ３０の上流側において、フープ材１００またはコアプレート１１０を加熱するようになっている。そのため、外形抜きステージ３０までの打ち抜き加工で蓄積された残留応力を解放することができ、残留応力に起因した積層コア１２０の鉄損を低減することができる。
その際、エネルギー照射部４０，４０Ａ，４０Ｂは、フープ材１００またはコアプレート１１０のうち打ち抜き加工に起因した残留応力が生じた領域に対してエネルギーを選択的に照射し、該領域を局所的に加熱するようになっている。このため、フープ材１００またはコアプレート１１０を全体的に加熱する場合に比べて、金型部２への入熱量を小さくすることができ、金型部２の熱膨張に起因した加工精度の低下を防止できる。さらに、フープ材１００またはコアプレート１１０を全体的に加熱する場合に比べて、フープ材１００またはコアプレート１１０全体の熱容量に対するエネルギー照射部４０，４０Ａ，４０Ｂからの入熱量が小さいので、冷却時間も短くて済む。これらのことから、金型部２内にエネルギー照射部４０を組み込み易くなる。
【００４６】
エネルギー照射部４０，４０Ａ，４０Ｂは、レーザ光、プラズマ又はフラッシュランプ光を、フープ材１００またはコアプレート１１０の残留応力発生領域に照射するように構成されてもよい。これにより、フープ材１００またはコアプレート１１０に対する局所的な加熱を短時間で実施することが可能となる。
なお、図１〜図４及び図６は、エネルギー照射部４０，４０Ａ，４０Ｂとしてレーザ光を用いる構成を例示しており、図７は、エネルギー照射部４０としてフラッシュランプを用いる構成を例示している。
【００４７】
幾つかの実施形態では、金型部２には、図１〜図４に示すように、上述の接着剤付与ステージ１６がさらに設けられる。
接着剤付与ステージ１６には、隣接するコアプレート１１０同士を結合するための接着剤をフープ材１００に付与するための接着剤付与装置（接着剤付与部）２４と、接着剤を貯留し、該接着剤を接着剤付与装置２４に供給するように構成されたディスペンサ２５と、が設けられている。例えば、接着剤付与装置２４は、下金型４，４Ａ，４Ｂに設けられ、フープ材１００の下面に接着剤を付与して、フープ材１００の下面の複数個所に接着剤を塗布するように構成される。なお、接着剤付与装置２４は、上金型３，３Ａ，３Ｂに設けられてもよく、その場合、接着剤付与装置２４によってフープ材１００の上面に接着剤が塗布される。
接着剤付与装置２４で付与する接着剤は、液状又はスラリー状であってもよい。
また、接着剤付与装置２４で塗布する接着剤は、無機接着剤であってもよいし、有機接着剤であってもよい。無機接着剤の場合、例えば水ガラスやコロイダルシリカをバインダとし、アルミナ等の酸化物を添加物として含有するものが用いられる。有機接着剤の場合、例えば、嫌気性接着剤あるいはエポキシ系接着剤やアクリル系接着剤が用いられる。嫌気性接着剤を採用する際には、アルミニウムやニッケル、コバルト等の硬化促進剤が添加されてもよい。
接着剤付与ステージ１６を備える場合、コアプレート１１０同士を接着剤で接合することにより、かしめや溶接によって接合する場合に比べて積層コア１２０の残留応力を小さくすることができるので、積層コア１２０の鉄損をより一層低減することができる。
【００４８】
一実施形態では、図１、図２及び図４に示すように、エネルギー照射部４０，４０Ｂよりも搬送方向の上流側の接着剤付与ステージ１６に接着剤付与装置２４が位置しており、接着剤付与装置２４は、接着剤として無機接着剤をフープ材１００に付与するように構成される。なお、エネルギー照射部４０，４０Ｂは、外形抜きステージ３０に設けられていてもよいし、外形抜きステージ３０の上流側に設けられていてもよい。
この実施形態によれば、無機接着剤を付与した後に、エネルギー照射部４０，４０Ｂから照射されるエネルギーによってフープ材１００が局所的に加熱されるので、無機接着剤の硬化を促進することができる。また、無機接着剤は耐熱性に優れているので、接着剤が付与されたフープ材１００が昇温しても接着剤の機能を損なうことなく適切にコアプレート１１０同士を接合することができる。
【００４９】
他の実施形態では、図３に示すように、接着剤付与装置２４は、外形抜きステージ３０の上流側に設けられたエネルギー照射部４０の下流側、且つ、外形抜きステージ３０の上流側に位置する接着剤付与ステージ１６に設けられる。この場合、接着剤付与装置２４は、接着剤として有機接着剤をフープ材１００に付与するように構成される。
この実施形態によれば、エネルギー照射部４０によるフープ材１００の加熱後に有機接着剤をフープ材１００に付与するようにしたので、有機接着剤の過剰な昇温を防止し、接着剤の機能を維持して適切にコアプレート１１０同士を接合することができる。
【００５０】
図１に示すように、一実施形態に係る積層コア製造装置１は、一つの順送金型装置において、主として、穴抜き加工と、残留応力の解放を目的とした加熱と、外形抜き加工と、を行うようになっている。
すなわち、図１に示す積層コア製造装置１では、穴抜きステージ１０及び外形抜きステージ３０の両方が設けられた金型部２にエネルギー照射部４０が組み込まれている。一実施形態では、エネルギー照射部４０は、図１に示すように、外形抜きステージ３０において金型部２内に設けられ、フープ材１００またはコアプレート１１０にエネルギーを照射するように構成される。他の実施形態では、エネルギー照射部４０は、外形抜きステージ３０の上流側において金型部２内に設けられる。
穴抜きステージ１０において、上金型３には穴抜きパンチ２１が設けられ、下金型４には穴抜きダイ２２が設けられている。外形抜きステージ３０は、穴抜きステージ１０の下流側に配置される。外形抜きステージ３０において、上金型３には外形抜きパンチ３１が設けられ、下金型４には外形抜きダイ３２が設けられている。
【００５１】
図１に示す上記実施形態によれば、積層コア製造装置１全体としてより一層コンパクト化が図れるとともに、積層コア製造におけるスループットをより一層向上することができる。
【００５２】
図２に示すように、他の実施形態に係る積層コア製造装置１は、金型部２が、上流側金型装置２Ａと下流側金型装置２Ｂとを含んでいる。
上流側金型装置２Ａには、穴抜きステージ１０が設けられており、穴抜きステージ１０において、上流側金型装置２Ａの上金型３Ａには穴抜きパンチ２１が設けられ、下金型４Ａには穴抜きダイ２２が設けられている。
下流側金型装置２Ｂは、上流側金型装置２Ａの下流側に位置するように上流側金型装置２Ａから分離して設けられており、外形抜きステージ３０を有する。外形抜きステージ３０において、下流側金型装置２Ｂの上金型３Ｂには外形抜きパンチ３１が設けられ、下金型４Ｂには外形抜きダイ３２が設けられている。
【００５３】
図２に示す例示的な実施形態では、エネルギー照射部４０は、下流側金型装置２Ｂの内部において外形抜きステージ３０に設けられる。他の実施形態では、エネルギー照射部４０は、下流側金型装置２Ｂの内部において外形抜きステージ３０の上流側に設けられる。
【００５４】
このように、図２に示す例示的な実施形態では、上流側金型装置２Ａでは、主として穴抜き加工を行い、下流側金型装置２Ｂでは、主として、残留応力の解放を目的とした加熱と、外形抜き加工とを行うようになっている。すなわち、上流側金型装置２Ａは、エネルギー照射部４０とは分離された構成となっているので、エネルギー照射部４０から上流側金型装置２Ａへの入熱がなく、上流側金型装置２Ａの熱膨張に起因した加工精度の低下を防止できる。
【００５５】
図３に示すように、さらに他の実施形態に係る積層コア製造装置１は、金型部２が、上流側金型装置２Ａと下流側金型装置２Ｂとを含んでいる。
上流側金型装置２Ａには、穴抜きステージ１０が設けられており、穴抜きステージ１０において、上流側金型装置２Ａの上金型３Ａには穴抜きパンチ２１が設けられ、下金型４Ａには穴抜きダイ２２が設けられている。
下流側金型装置２Ｂは、上流側金型装置２Ａの下流側に位置するように上流側金型装置２Ａから分離して設けられており、外形抜きステージ３０を有する。外形抜きステージ３０において、下流側金型装置２Ｂの上金型３Ｂには外形抜きパンチ３１が設けられ、下金型４Ｂには外形抜きダイ３２が設けられている。
【００５６】
エネルギー照射部４０は、穴抜きステージ１０の下流側において上流側金型装置２Ａの内部に設けられた構成となっている。図示される例では、エネルギー照射部４０は、上流側金型装置２Ａのうち上金型３Ａに設けられており、下方（鉛直方向に対して傾斜している場合を含む）に向けてエネルギーを照射するように配置されている。但し、エネルギー照射部４０は、上流側金型装置２Ａのうち下金型４Ａに設けられて、上方（鉛直方向に対して傾斜している場合を含む）へ向けてエネルギーを照射するように配置されていてもよい。
そして、上流側金型装置２Ａでは、主として、穴抜き加工と、残留応力の解放を目的とした加熱とを行い、下流側金型装置２Ｂでは、主として外形抜き加工を行うようになっている。すなわち、残留応力の解放を目的とした加熱を行う上流側金型装置２Ａと、下流側金型装置２Ｂとが分離された構成となっている。そのため、上流側金型装置２Ａと、下流側金型装置２Ｂとの間の距離を適宜設定可能であり、上記加熱後の冷却時間を確保することもできる。
なお、図２及び図３に示す実施形態において、上流側金型装置２Ａまたは下流側金型装置２Ｂの少なくとも一方は、金型内で複数の工程を行う順送金型装置である。
【００５７】
図１〜図３に示す上述の実施形態では、金型部２に一つのエネルギー照射部４０が設けられた構成を例示したが、図４に示すように、金型部２に複数のエネルギー照射部４０Ａ，４０Ｂが設けられていてもよい。
図４に示す例示的な実施形態では、エネルギー照射部４０として、第１エネルギー照射部４０Ａと、第２エネルギー照射部４０Ｂとが設けられる。第１エネルギー照射部４０Ａは、穴抜きステージ１０の下流側、且つ、外形抜きステージ３０の上流側に設けられ、穴抜きステージ１０における打ち抜き加工に起因して残留応力が発生した薄板の領域に対して第１エネルギーを照射するように構成される。図示される例では、第１エネルギー照射部４０Ａは、金型部２のうち上金型３に設けられており、下方（鉛直方向に対して傾斜している場合を含む）に向けてエネルギーを照射するように配置されている。但し、第１エネルギー照射部４０Ａは、金型部２のうち下金型４に設けられて、上方（鉛直方向に対して傾斜している場合を含む）へ向けてエネルギーを照射するように配置されていてもよい。第２エネルギー照射部４０Ｂは、外形抜きステージ３０に設けられ、外形抜きステージ３０における打ち抜き加工に起因して残留応力が発生したコアプレート１１０の領域に対して第２エネルギーを照射するように構成される。
この構成によれば、穴抜きステージ１０の下流側、且つ、外形抜きステージ３０の上流側に位置する第１エネルギー照射部４０Ａと、外形抜きステージ３０に位置する第２エネルギー照射部４０Ｂとにより、残留応力の解放を目的とした加熱が複数回行われる。このように、一つのラインにおいて、残留応力の解放を目的とした加熱を複数回に分けて行うことにより、例えば、残留応力発生領域が複数存在する場合であっても各々の加熱工程に要する時間を短縮し、積層コア製造におけるスループットの向上を図ることができる。
【００５８】
次に、図６及び図７を参照して、エネルギー照射部４０のより具体的な構成について説明する。
図６及び図７は、外形抜きステージ３０にエネルギー照射部４０が設けられた構成を示している。なお、図６は、一実施形態におけるエネルギー照射部４０及びその周辺構造を示す断面図であり、エネルギー照射部４０としてレーザ光照射部を用いた構成を例示している。図７は、他の実施形態におけるエネルギー照射部４０及びその周辺構造を示す断面図であり、エネルギー照射部４０としてフラッシュランプ４６を用いた構成を例示している。
【００５９】
図６及び図７に示す各実施形態において、外形抜きステージ３０における上金型３には、上下方向に動作可能に外形抜きパンチ３１が設けられており、下金型４には、外形抜きパンチ３１に対向して外形抜きダイ３２が設けられている。
外形抜きパンチ３１は、フープ材１００の外形を打ち抜くための刃３１ｂを有するパンチ本体３１ａを含んでいる。パンチ本体３１ａは、例えば、超硬部材によって形成される。刃３１ｂは、パンチ本体３１ａの外周の少なくとも一部に設けられている。外形抜きパンチ３１は、外形抜きダイ３２から最も遠い上死点と、外形抜きダイ３２の内部に位置する下死点との間で往復運動を繰り返すことでフープ材１００の外形を打ち抜くように構成されている。
外形抜きダイ３２は、ダイ本体３２ａと、ダイ本体３２ａの外周の少なくとも一部に設けられ、フープ材１００の外形を打抜くための刃３２ｂと、を有している。外形抜きダイ３２の中央には、外形抜きパンチ３１及び外形抜きダイ３２によって打抜かれたコアプレート１１０が積層される抜き穴３６が形成されている。
【００６０】
さらに、下金型４には、外形抜きダイ３２の下方で且つ抜き穴３６の周囲に、打抜かれたコアプレート１１０を支持するためのスクイーズリング３４が配置されている。スクイーズリング３４は、側圧を付与してコアプレート１１０群を把持し、コアプレート１１０が所定枚数積層されたら側圧を解放して積層コア１２０を下方へ排出する。なお、必要に応じて、スクイーズリング３４の下方に配置され、積層コア１２０を下面から支持するための底面プレート（不図示）が設けられていてもよい。この場合、底面プレートは、コアプレート１１０が所定枚数積層され、スクイーズリング３４の側圧が開放されるのと同時に下降して、積層コア１２０を下方から排出するように構成される。
【００６１】
図６に示すように、一実施形態において、エネルギー照射部４０は、外形抜きステージ３０において外形抜きパンチ３１の先端面を挟んで外形抜きダイ３２とは反対側に設けられている。そして、エネルギー照射部４０は、外形抜きパンチ３１を貫通してフープ材１００またはコアプレート１１０の残留応力発生領域に、エネルギーを照射するように構成されている。
また、外形抜きパンチ３１のパンチ本体３１ａの中央に開口３１ｃが設けられていてもよい。この場合、開口３１ｃをエネルギー照射部４０からのエネルギーが通過してフープ材１００またはコアプレート１１０の残留応力発生領域に到達するようになっていてもよい。さらに、エネルギー照射部４０から照射されるエネルギーを透過可能な透過部材３８が、開口３１ｃを塞ぐようにパンチ本体３１ａに取り付けられた構成としてもよい。この場合、透過部材３８は、パンチ本体３１ａに取り囲まれるように、パンチ本体３１ａの内周側に配置される。なお、透過部材３８をパンチ本体３１ａに対して位置決めする観点から、図６に示すように、透過部材３８をパンチ本体３１ａに対してインロウ嵌合させてもよい。
【００６２】
上記実施形態によれば、エネルギー照射部４０が、外形抜きパンチ３１の先端面を挟んで外形抜きダイ３２とは反対側に設けられ、外形抜きパンチ３１を貫通してエネルギーを領域に照射するように構成することで、動作中の外形抜きパンチ３１に阻害されずに残留応力発生領域に効果的にエネルギーを照射することができる。これにより、焼鈍効果を期待できる高温域まで残留応力発生領域を迅速に昇温することができ、エネルギー照射部４０による加熱工程に要する時間を短縮することができる。
また、外形抜きパンチ３１の開口３１ｃを介してエネルギーを照射するようにしたので、エネルギー照射部４０をエネルギー照射対象（フープ材１００）からみて外形抜きパンチ３１の背後に配置することもでき、エネルギー照射部４０の配置の自由度が高くなる。
さらに、外形抜きパンチ３１に形成された開口３１ｃを塞ぐように透過部材３８を取り付ければ、外形抜きパンチ３１の剛性低下を抑制しながら、外形抜きパンチ３１を貫通してエネルギーを照射することができる。
【００６３】
上記実施形態において、パンチ本体３１ａの先端面２００と、透過部材３８の先端面２１０とが同一の平面上に存在していてもよい。これにより、パンチ本体３１ａの先端面２００と透過部材３８の先端面２１０との境界に段差が存在しないため、外形抜きによって得られたコアプレート１１０の前記段差に起因した変形を防止できる。
なお、本明細書において、パンチ本体３１ａの先端面２００と透過部材３８の先端面２１０とが「同一の平面上に存在する」とは、両先端面が幾何学的に厳密な意味で同一の平面上に存在する場合だけでなく、フープ材１００の外形抜き加工時におけるコアプレート１１０の変形発生の抑制を妨げない限りにおいて両先端面２００，２１０が略同一の平面上に存在するものの両者の位置が僅かにずれている場合をも含む。
【００６４】
なお、図６に示す例示的な実施形態では、エネルギー照射部４０は、レーザ光を導くための光ファイバ（照射ユニット）４１を含んでいる。光ファイバ４１は、先端部を除く大部分が保護樹脂層によって被覆されて光ファイバケーブル４２を形成している。光ファイバ４１の先端部は、保護樹脂層によって被覆されておらず、ここを起点としてレーザ光が照射可能となっている。光ファイバケーブル４２は、エネルギー供給源４７（図１〜４参照）としてのレーザ光源に接続されている。エネルギー供給源（レーザ光源）４７で生成されたレーザ光は、光ファイバケーブル４２を介して、レーザ光の照射起点（光ファイバ４１の先端部）まで導かれるようになっている。光ファイバ４１の先端部は、外形抜きパンチ３１の先端面を挟んで外形抜きダイ３２とは反対側に位置している。
また、光ファイバ４１の先端部は、外形抜きパンチ３１に固定されていてもよい。図６に示す例では、光ファイバ４１の先端部はホルダ４４を介して外形抜きパンチ３１の開口３１ｃを塞ぐ透過部材３８に取り付けられている。ホルダ４４は、透過部材３８に設けられた凹部に係合することで、光ファイバ４１の先端部を透過部材３８に固定するようになっている。
【００６５】
図７に示すように、他の実施形態におけるエネルギー照射部４０は、エネルギー照射部４０がフラッシュランプ４６を含む構成となっている。フラッシュランプ４６は、外形抜きダイ３２やスクイーズリング３４の下方に位置するように、下金型４に設けられる。そして、積層コア１２０が下方に排出される際に、側方から残留応力発生領域に対してエネルギーを照射するようになっている。この実施形態によれば、下金型４の固定部位にエネルギー照射部４０を配置することができるので、装置構成の簡素化が図れる。
【００６６】
図８は、エネルギー照射の一例を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートは、例えば図６に示す実施形態（エネルギー照射部４０が外形抜きパンチ３１に設けられた構成）に適用される。なお、以下の説明では図１〜図４又は図６に示した符号を用いて説明する。
【００６７】
一実施形態において、外形抜きパンチ３１は、外形抜きダイ３２から最も遠い上死点と、外形抜きダイ３２の内部に位置する下死点との間で往復運動を繰り返すことでフープ材１００の外形を打ち抜くように構成されている。なお、図８に示す例では、外形抜きパンチ３１は、時刻ｔｔにおいて上死点に到達した後、下死点に向かって移動し、時刻ｔｂにおいて下死点に到達する。
搬送部６は、外形抜きパンチ３１がフープ材１００よりも上死点寄りに位置する期間（外形抜きパンチ３１の先端面がフープ材１００よりも上方に位置する期間）の少なくとも一部のみフープ材１００が搬送方向に移動するように、フープ材１００を間欠的に搬送する。すなわち、外形抜きパンチ３１が下死点に位置する時刻ｔｂでは、フープ材１００を外形抜きパンチ３１が貫通した状態であるから、フープ材１００の搬送は停止している。外形抜きパンチ３１がフープ材１００から離れた状態となるのは外形抜きパンチ３１がフープ材１００よりも上死点寄りに位置する時であり、この期間に搬送部６はフープ材１００を送り出すようになっている。
具体的には、外形抜きパンチ３１がフープ材１００よりも上死点寄りに位置する期間内における時刻ｔ１において、フープ材１００のパイロット穴１０１（図５参照）からパイロットピンが引き抜かれる。この時刻ｔ１の直後、搬送部６はフープ材１００の搬送を開始する。そして、隣り合うステージ間の距離だけフープ材１００が移動した時刻ｔ２（即ち、フープ材１００が次ステージに到達した時刻）において、搬送部６はフープ材１００の搬送を停止する。この後、フープ材１００のパイロット穴１０１には、再度、次ステージのパイロットピンが挿入されてフープ材１００が位置決めされる。そして、位置決めされた後に外形抜きパンチ３１は下死点まで下降してコアプレート１１０を打抜く。
【００６８】
エネルギー照射部４０は、搬送部６によるフープ材１００の搬送が停止した時点ｔ２から、搬送部６によるフープ材１００の搬送が開始される第２時点ｔ５までの間、すなわちフープ材１００が停止している期間の少なくとも一部においてエネルギーをコアプレート１１０に照射するように構成される。
さらに、上記したように外形抜きパンチ３１と搬送部６とが同期して動作している状態においては、エネルギー照射部４０は、外形抜きパンチ３１の刃３１ｂと外形抜きダイ３２の刃３２ｂが同一高さとなる下死点通過直前の第１時点ｔ２から、搬送部６によるフープ材１００の搬送が開始される第２時点ｔ５までの間の期間の少なくとも一部においてエネルギーをコアプレート１１０に照射するように構成されてもよい。この場合、図８に示す例では、第１時点ｔ２と下死点通過時刻ｔｂとの間の照射開始点ｔ３から、下死点通過時刻ｔｂと第２時点ｔ５との間の照射終了点ｔ４までの間をエネルギー照射期間としている。
上記実施形態によれば、フープ材１００が停止している状態で、外形抜き時点又はその前後でエネルギーをコアプレート１１０に照射するようになっているので、コアプレート１１０の残留応力が生じた領域に対して正確にエネルギー照射ができる。
【００６９】
上述したように、本発明の実施形態によれば、外形抜きステージ３０までの打ち抜き加工で蓄積された残留応力を解放することができ、残留応力に起因した積層コア１２０の鉄損を低減することができる。また、フープ材１００またはコアプレート１１０のうち残留応力が生じた領域を局所的に加熱することで、金型部２への入熱量を小さくすることができ、金型部２の熱膨張に起因した加工精度の低下を防止できる。
【００７０】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【符号の説明】
【００７１】
１        積層コア製造装置
２        順送金型装置（金型部）
２Ａ      上流側金型装置
２Ｂ      下流側金型装置
３，３Ａ，３Ｂ    上金型
４，４Ａ，４Ｂ    下金型
５        ロール
６        搬送部
１０      穴抜きステージ
１１      パイロット穴抜きステージ
１２      小穴抜きステージ
１３      スロット穴抜きステージ
１４      内径打ち抜きステージ
１６      接着剤付与ステージ
１７      アイドルステージ
２１      穴抜きパンチ
２２      穴抜きダイ
２４      接着剤付与装置
２５      ディスペンサ
３０      外形抜きステージ
３１      外形抜きパンチ
３１ａ    パンチ本体
３１ｂ    刃
３１ｃ    開口
３２      外形抜きダイ
３２ａ    ダイ本体
３２ｂ    刃
３４      スクイーズリング
３６      抜き穴
３８      透過部材
４０      エネルギー照射部
４１      照射ユニット
４２      光ファイバケーブル
４６      フラッシュランプ
４７      エネルギー供給源
４８      制御部
１００    フープ材
１１０    コアプレート
１２０    積層コア
【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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