(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周にシート材の打抜き用の雄型となる複数の第１の凸部を有し、回転可能に支持された第１のローラ部と、
外周に前記第１の凸部と組み合わされて打抜き用の雌型となる複数の凹部を有し、回転可能に支持された第２のローラ部と、
前記凹部に突出させることにより、前記凹部の内部に残った前記シート材の一部を傾斜させるように前記第２のローラ部の回転中心側に移動させる複数の第２の凸部を外周に有し、回転可能に支持された第３のローラ部と、
を備えることを特徴とするシート材打抜き装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１、第２および第３のローラ部のそれぞれは、回転時の外周部速度が同じに設定されていることを特徴とするシート材打抜き装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記シート材を挟み込んだ状態で前記第１および第２のローラ部を回転させることにより、前記シート材を一方向に送ることを特徴とするシート材打抜き装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記シート材の一部に接する前記第２の凸部の押圧面は、前記第３のローラ部の回転方向に沿って傾斜を有していることを特徴とするシート材打抜き装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記シート材の一部に接する前記第２の凸部の押圧面は、前記第３のローラ部の幅方向に沿って傾斜を有していることを特徴とするシート材打抜き装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
打抜き成形後に前記凹部に残って強固に保持された前記シート材の一部は、前記第２の凸部の押圧による傾斜と移動によってこの強固な保持が解除され、前記第２のローラ部の回転中心下側において前記凹部から排出されることを特徴とするシート材打抜き装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
打抜き成形後に前記凹部に残って強固に保持された前記シート材の一部は、前記第２の凸部の押圧による傾斜と移動によってこの強固な保持が解除され、前記第２のローラ部の回転時に生じる遠心力によって排出されることを特徴とするシート材打抜き装置。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
打抜き成形後に前記凹部に残って強固に保持された前記シート材の一部は、前記第２の凸部の押圧による傾斜と移動によってこの強固な保持が解除され、前記第２のローラ部の前記凹部から放出される流体によって排出されることを特徴とするシート材打抜き装置。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記第２のローラ部は、前記凹部内に保持された前記シート材の一部を前記第２のローラ部の内側から押圧するプッシャー部を有しており、
打抜き成形後に前記凹部に残って強固に保持された前記シート材の一部は、前記第２の凸部の押圧による傾斜と移動によってこの強固な保持が解除され、前記プッシャー部による押圧によって前記凹部から排出されることを特徴とするシート材打抜き装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかにおいて、
打ち抜くことにより分離された前記シート部材の一部を製品として用いることを特徴とするシート材打抜き装置。
【請求項１１】
外周に打ち抜き用の雄型となる複数の第１の凸部を有する第１のローラ部と、外周に打ち抜き用の雌型となる複数の凹部を有する第２のローラ部との間に、シート材を導入する工程と、
前記凹部と前記凸部とを噛み合わせることにより、前記シート材の一部を打ち抜く工程と、
打ち抜かれた後に前記凹部の内部に強固に保持された前記シート材の一部を、第３のローラ部の外周に設けられた第２の凸部によって、傾斜させるように前記第２のローラ部の回転中心側に移動させる工程と、
前記第２の凸部による傾斜と移動によって、前記凹部内で強固な保持が解除された前記シート材の一部を前記凹部の外部に排除する工程と、
を有することを特徴とするシート材打抜き方法。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記シート材の打抜きは、前記第１および第２のローラ部をそれぞれの外周部の速度が同じになるように回転させ、この回転に伴って前記凹部の内部に前記凸部を噛み合わせることにより行うことを特徴とするシート材打抜き方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート材の一部を打ち抜いて所望の形状を成形するシート材打抜き装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、回転電機の固定子鉄心を製造する場合のように、シート材の一部を打ち抜いて所望の形状に成形する手法が汎用されており、この成形を行うためにシート材打抜き装置が用いられている。
【０００３】
図７は、従来のシート材打抜き装置を示す図である。図７に示すように、従来のシート材打抜き装置では、円筒状に巻き取られているアンコイラ１００からシート材１０２が巻き出され、フィーダ１０４によって送り出される。フィーダ１０４から送り出されたシート材１０２は、上下に直動運動しているレシプロタイプのプレス装置１０６内に設置されている型１０８に送られる。型１０８に送られたシート材１０２は、複数箇所の打抜き成形が同時に行われる。
【０００４】
１回の打抜き成形が終了した後、次回の打抜き成形を行うために、同時に打抜き成形が行われた複数箇所の打抜き形状分に相当するシート材送り量だけフィーダ１０４によってシート材１０２が送られる。上述した打抜き成形工程とシート材１０２の送り工程を繰り返し行うことにより、連続的に所望形状の打抜き後シートを製造することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のシート材打抜き装置は、直動動作を行うプレス装置１０６の動作速度に限界があり、成形速度の高速化が難しいという問題があった。また、成形速度を速くしようとすると、同時にシート材送り量も多く設定する必要があるが、あまりシート材送り量を多く設定してシート材を高速に送り出そうとすると、送り工程の途中においてシート材が折れ曲がってしまうミスフィードが発生するという問題があった。ミスフィードが発生すると、隣接する打抜き形状間の寸法にばらつきが生じてピッチ誤差が発生し、製品の品質が悪化するという問題があった。さらに、上述したシート材打抜き装置では、直動動作を行うレシプロタイプのプレス装置１０６を用いているため、設備が大型化し、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、成形の高速化が可能であり、送り途中でのミスフィードの発生およびピッチ誤差の発生を防止することができ、設備の小型化によるコストダウンを図ることができるシート材打抜き装置および方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明のシート材打抜き装置は、第１、第２および第３のローラ部を備えている。第１のローラ部は、外周にシート材の打抜き用の雄型となる複数の第１の凸部を有し、回転可能に支持されている。第２のローラ部は、外周に第１の凸部と組み合わされて打抜き用の雌型となる複数の凹部を有し、回転可能に支持されている。第３のローラ部は、凹部に突出させることにより、凹部の内部に残ったシート材の一部を傾斜させるように第２のローラ部の回転中心側に移動させる複数の第２の凸部を外周に有し、回転可能に支持されている。
【０００８】
また、本発明のシート材打抜き方法は、外周に打ち抜き用の雄型となる複数の第１の凸部を有する第１のローラ部と、外周に打ち抜き用の雌型となる複数の凹部を有する第２のローラ部との間にシート材を導入する工程と、凹部と凸部とを噛み合わせることによりシート材の一部を打ち抜く工程と、打ち抜かれた後に凹部の内部に強固に保持されたシート材の一部を、第３のローラ部の外周に設けられた第２の凸部によって傾斜させるように第２のローラ部の回転中心側に移動させる工程と、第２の凸部による傾斜と移動によって凹部内で強固な保持が解除されたシート材の一部を凹部の外部に排除する工程とを有している。
【０００９】
第１のローラ部と第２のローラ部を回転させることにより、シート材を送ると同時に連続的に打ち抜くことが可能であり、高速に打抜き成形を行うことができる。また、第１のローラ部、第２のローラ部、第３のローラ部のそれぞれを一方向に回転させるだけであるため、従来のような直動動作を行うレシプロタイプのプレス装置を用いる場合に比べて、設備の小型化が可能であり、これによるコストダウンを図ることができる。
【００１０】
また、上述した第１、第２および第３のローラ部のそれぞれは、回転時の外周部速度が同じに設定されていることが望ましい。これにより、第１の凸部と凹部との位置合わせ、および凹部と第２の凸部との位置合わせが容易になる。
また、上述したシート材を挟み込んだ状態で第１および第２のローラ部を回転させることにより、シート材を一方向に送ることが望ましい。これにより、安定した状態でシート材を送ることができ、送り途中でのミスフィードの発生を防止することができる。このため、ミスフィードによるピッチ誤差の発生を防止することができる。
【００１１】
また、上述したシート材の一部に接する第２の凸部の押圧面は、第３のローラ部の回転方向に沿って傾斜を有していることが望ましい。あるいは、上述したシート材の一部に接する第２の凸部の押圧面は、第３のローラ部の幅方向に沿って傾斜を有していることが望ましい。これにより、凹部内で強固に保持されたシート材の一部を傾斜させることができるため、この強固な保持を容易に解除することが可能になる。
【００１２】
また、打抜き成形後に凹部に残って強固に保持されたシート材の一部は、第２の凸部の押圧による傾斜と移動によってこの強固な保持が解除され、第２のローラ部の回転中心下側において凹部から排出されることが望ましい。自然落下による排除方法を採用することにより、装置の構造を簡素化することが可能になる。
【００１３】
また、打抜き成形後に凹部に残って強固に保持されたシート材の一部は、第２の凸部の押圧による傾斜と移動によってこの強固な保持が解除され、第２のローラ部の回転時に生じる遠心力によって排出されることが望ましい。遠心力を利用する場合も、排除のための特別な構成が不要であるため、装置の構造を簡素化することが可能になる。
【００１４】
また、打抜き成形後に凹部に残って強固に保持されたシート材の一部は、第２の凸部の押圧による傾斜と移動によってこの強固な保持が解除され、第２のローラ部の凹部から放出される流体によって排出されることが望ましい。流体によって強制的に排除する方法を採用することにより、凹部内に残ったシート材の一部を確実に排除することが可能になる。
【００１５】
また、上述した第２のローラ部は、凹部内に保持されたシート材の一部を第２のローラ部の内側から押圧するプッシャー部を有しており、打抜き成形後に凹部に残って強固に保持されたシート材の一部は、第２の凸部の押圧による傾斜と移動によってこの強固な保持が解除され、プッシャー部による押圧によって凹部から排出されることが望ましい。プッシャー部による押圧を利用して強制的に排除する方法を採用することにより、凹部内に残ったシート材の一部を確実に排除することが可能になる。
【００１６】
また、打ち抜くことにより分離されたシート部材の一部を製品として用いるようにしてもよい。打ち抜かれた後のシート材を用いる以外に、打ち抜いて分離されたシート材の一部を製品として用いる場合であっても全く同じ構造のシート材打抜き装置を用いることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態のシート材打抜き装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態のシート材打抜き装置の構成を示す斜視図である。また、図２は本実施形態のシート材打抜き装置の構成を示す断面図である。図１および図２に示すように、本実施形態のシート材打抜き装置は、雄ローラ１０、雌ローラ２０、スクラップ排出ローラ３０を含んで構成されている。
【００１８】
雄ローラ１０は、外周にシート材４０の打抜き用の雄型となる複数の凸部１２を有しており、回転可能な状態で支持されている。各凸部１２の横断面は、雄ローラ１０の回転軸１４に平行な所定形状（例えば矩形形状）を有している。これらの各凸部１２が雄ローラ１０の外周に、所定間隔で配置されている。なお、雄ローラ１０が回転することにより、各凸部１２が巡回的に使用されるため、隣接する２つの凸部１２の間隔は、全ての凸部１２について共通の値が設定されている。
【００１９】
雌ローラ２０は、外周にシート材４０の打抜き用の雌型となる複数の凹部２２を有しており、回転可能な状態で支持されている。各凹部２２の横断面は、雌ローラ２０の回転軸２４に平行な所定形状を有している。この凹部２２は、上述した雄ローラ１０の外周に設けられた凸部１２と噛み合わされて用いられるため、凸部１２とほぼ同じ形状であって、凸部１２よりも若干大きなサイズが設定されている。また、隣接する２つの凹部２２の間隔は、全ての凹部２２について共通の値が設定されており、この値は上述した各凸部１２間の間隔に一致している。
【００２０】
スクラップ排出ローラ３０は、外周に複数のスクラップ排出歯３２を有しており、回転可能な状態で支持されている。各スクラップ排出歯３２は、その横断面が雌ローラ２０の凹部２２の横断面よりも小さく設定されており、その先端面（押圧面）は傾斜している。また、隣接する２つのスクラップ排出歯３２の間隔は、全てのスクラップ排出歯３２について共通の値が設定されており、この値は上述した各凸部１２間および各凹部２２間の間隔に一致している。
【００２１】
図３は、スクラップ排出ローラ３０の部分的な側面図であり、一のスクラップ排出歯３２の側面形状が示されている。また、図４はスクラップ排出ローラ３０の部分的な平面図であり、一のスクラップ排出歯３２の平面形状が示されている。これらの図に示すように、スクラップ排出歯３２の先端面は、スクラップ排出ローラ３０の回転方向および幅方向のいずれに沿っても傾斜しており、凹部２２内に強固に保持されたスクラップ材４２をこのスクラップ排出歯３２によって押圧して傾斜させることにより、この強固な保持を解除することができる。
【００２２】
上述した雄ローラ１０および雌ローラ２０は、シート材４０を挟み込んだ状態でそれぞれの外周が接するように配置されている。また、雄ローラ１０の回転軸１４と雌ローラ２０の回転軸２４が平行になるように設定されている。このような配置を行うことにより、雄ローラ１０および雌ローラ２０の各外周部速度が同じになるように、しかも互いに反対方向に回転させたときに、これらの間に挟み込まれたシート材４０がこの外周部速度と同じ速度で送り出される。また、雄ローラ１０の凸部１２と雌ローラ２０の凹部２２は、それぞれの回転動作によって連動してそれぞれの外周位置が変化するが、雄ローラ１０と雌ローラ２０が接する位置で互いに噛み合うようになっており、この位置でシート材４０の一部が凸部１２の形状に打ち抜かれる。
【００２３】
上述した雄ローラ１０が第１のローラ部に、雌ローラ２０が第２のローラ部に、スクラップ排出ローラ３０が第３のローラ部に、凸部１２が第１の凸部に、スクラップ排出歯３２が第２の凸部にそれぞれ対応する。また、後述する弾性体２８がプッシャー部に対応する。
【００２４】
本実施形態のシート材打抜き装置はこのような構造を有しており、次にその動作を説明する。
（ステップ１）まず、雄ローラ１０と雌ローラ２０の間にシート材４０が導入される。本実施形態のシート材打抜き装置は、打抜き成形時には専用のシート材送り部が不要であるが、起動時には雄ローラ１０と雌ローラ２０の間に挟み込み可能な位置までシート材４０を手動あるいは専用のシート材送り部を用いて送る必要がある。
【００２５】
（ステップ２）雄ローラ１０と雌ローラ２０の間にシート材４０を挟み込んだ状態でこれらの各ローラ１０、２０を回転させることにより、所定の繰り返し間隔で凸部１２と凹部２２を噛み合わせる。これにより、シート材４０から凸部１２と同じ形状のスクラップ材４２が打ち抜かれる。なお、この打ち抜かれたスクラップ材４２は、凹部２２の内部に強固に嵌め込まれた状態で保持される。
【００２６】
（ステップ３）シート材４０が打ち抜かれた位置よりも少しずれた位置（図２では打抜き位置よりも雌ローラ２０の外周に沿って時計回り方向に所定角度ずれた位置）において、雌ローラ２０の凹部２２内にスクラップ排出ローラ３０のスクラップ排出歯３２を突出させる。上述したように、スクラップ排出歯３２は、その先端面である押圧面が傾斜しているため、凹部２２内に強固に保持されたスクラップ材４２を傾斜させるように凹部２２の内部に移動させる。これにより、スクラップ材４２は、凹部２２内で強固に保持された状態が解除される。
【００２７】
（ステップ４）雌ローラ２０が回転して凹部２２が最下点に達したときに、この凹部２２内で強固な保持から解除されて留まっていたスクラップ材４２が重力の作用によって下方に落下する。これにより、凹部２２からスクラップ材４２が排除される。
【００２８】
以上のステップ２からステップ４を並行して行うことにより、シート材４０の打抜き成形を連続的に行うことができる。
このように、本実施形態のシート材打抜き装置では、雄ローラ１０と雌ローラ２０を回転させることにより、シート材４０を送ると同時に連続的に打ち抜くことが可能であり、高速に打抜き成形を行うことができる。また、雄ローラ１０と雌ローラ２０によってシート材４０を挟み込んだ状態でこれらを回転させることにより、シート材４０を連続的に送っているため、安定した状態で送ることができ、送り途中でのミスフィードの発生を防止することができる。このため、ミスフィードによるピッチ誤差の発生を防止することができる。さらに、雄ローラ１０、雌ローラ２０、スクラップ排出ローラ３０のそれぞれを一方向に回転させるだけであるため、従来のような直動動作を行うレシプロタイプのプレス装置を用いる場合に比べて、設備の小型化が可能であり、これによるコストダウンを図ることができる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態のシート材打抜き装置では、凹部２２内に留まっているスクラップ材４２を重力の作用によって排出するようにしたが、雄ローラ１０および雌ローラ２０の回転速度が速い場合には、この回転によって生じる遠心力によって排除するようにしてもよい。
【００３０】
また、図５に示すように、凹部２２の内周側（底面側）に水や潤滑油等の流体を排出する排出管２６を形成しておいて、スクラップ排出歯３２によって強固な保持を解除された後にこの排出管２６から流体（図５では流体の流れが矢印で示されている）を流すことにより、スクラップ材４２の排出を行うようにしてもよい。
【００３１】
また、図６に示すように、凹部２２の内部にゴム等の弾性体２８を充填しておいて、スクラップ排出歯３２によって強固な保持を解除されたスクラップ材４２がこの弾性体２８の弾性力によって凹部２２の外部に排除されるようにしてもよい。
【００３２】
また、上述した実施形態では、シート材４２の打抜き形状を矩形としたが、凸部１２と凹部２２の形状を変更することにより、適宜この打抜き形状を変更することができる。
また、上述した実施形態では、シート材４０から打ち抜かれて分離された小片をスクラップ材４２としたが、この分離された小片を打抜き成形によって製造する製品としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態のシート材打抜き装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本実施形態のシート材打抜き装置の構成を示す断面図である。
【図３】スクラップ排出ローラの部分的な側面図である。
【図４】スクラップ排出ローラの部分的な平面図である。
【図５】雌ローラの変形例を示す図である。
【図６】雌ローラの他の変形例を示す図である。
【図７】従来のシート材打抜き装置を示す図である。
【符号の説明】
１０  雄ローラ
１２  凸部
２０  雌ローラ
２２  凹部
３０  スクラップ排出ローラ
３２  スクラップ排出歯
４０  シート材
４２  スクラップ材
【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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