モーターコア打抜き金型の系統化調査
Systematic Surver on Stamping Tooling for Motor Core

尾畑隆一 Ryuichi Obata■ 要旨
金型とは材料の塑性または流動性の性質を利用して、材料を成形加工して製品を得るための、主として金属材料を用いて造った型の総称である。私たちが日常生活で使っている様々な製品の多くが金型によって生産されている。エアコン、テレビ、冷蔵庫などの家電製品、パソコン、携帯電話などの情報・通信機器、ペットボトル、食器などのプラスチック製品等々、金型が工業製品の製造に関わってその品質と生産量を支えているので、金型は工業製品の産みの親などと言われている。
本調査では、プレス用金型の中の「モーターコア打抜き金型」について述べる。モーターはエアコン、冷蔵庫、洗濯機、電子レンジなどの家電製品から、あらゆる産業機械においても欠くことのできない動力装置である。我が国は国内生産、海外生産を含めたモーターの生産台数において世界でトップレベルの生産国であり、それを裏で支えたのが金型メーカーの存在である。しかし、戦後直後の金型製造は熟練技能者に委ねられていて、主要な構成部品はヤスリで手仕上げ加工され金型を製造していたので生産能力も精度上も限界があった。しかし、そのような状況から金型メーカーが様々な工夫や努力をして、モーターメーカーから出されるその時代の要求に応え、さらに時代を先取りした金型を開発し製造した過程を纏めた。
第１章では、本調査の範囲を述べる。
第２章では、金型を分類してその特徴と製品および生産状況について述べる。
第３章では、モーターコア打抜き用の金型製造方法としてノッチング金型から始まり、ワンスタンプ金型、順送り金型について述べる。そのなかでヤスリ仕上げから熱処理後の研削仕上げにいたる加工方法の進歩についても述べる。
第４章では、スチール（鋼）金型の１研削あたりの打抜き枚数に比べ、飛躍的に打抜き枚数を向上させた超硬金型の開発について、その鍵となったダイヤモンド砥石を使った研削加工方法の開発とともに述べる。
第５章では、モーターコアの生産システムまで変えてしまった自動積層金型の誕生について述べる。さらに自動積層金型システムを応用した回転積層金型について、ステッピングモーター用金型に活用した事例および自動積厚制御システムの開発について述べる。
第６章では、自動積層金型の誕生した後、その金型技術を基本として種々のモーター製品に活用された事例を取り上げる。

1

■ Abstract
Dies and molds are collective terms for forms, usually made of metal, which make use of the plasticity or
fluidity of a material to form shaped products.
Many of the various products we use in daily life are produced using dies and molds. Home appliancessuch as air conditioners, televisions, and refrigerators; information and communication devices such as
personal computers and mobile phones; various plastic products such as PET bottles and plates—sincedies and molds affect quality and output in the manufacturing of industrial products, they have been called afounding father of industrial products.
This survey covers motor core stamping dies. Motors are units which drive home appliances such as
air conditioners, refrigerators, washing machines, and microwaves, and are also indispensable in all sorts
of industrial machines. Japan is a world-class producer when considering the number of motors produced
domestically and overseas. This has been supported by the die manufacturers working behind the scenes.
However, die production immediately after World War II was dependent on experienced craftsmen. Since dieswere produced by hand-filing the major components for completion, there were limits to both the production
capability and precision. This survey tells the process of the creativity and effort of die manufacturers since
then—how they responded to the needs of motor manufacturers at that time and how they went on to develop
and produce dies and molds which were ahead of the times.
Chapter 1 describes the scope of this survey.
Chapter 2 categorizes dies and molds and describes their characteristics, products, and production
statuses.
Chapter 3 describes notching dies as a method for producing dies for motor core punching, followed by
one-stamp dies and progressive dies. The progress in processing methods from filing to grinding finish after
heat treatment is also described.
Chapter 4 describes the development of tungsten carbide dies, which dramatically increased the number ofstampings compared to what was possible per one grinding of a steel die, along with the key development ofa grinding method using diamond grindstones.
Chapter 5 describes the emergence of automated stacking dies, which even changed the production
system of motor cores. Also described are rotated stacking dies, further application of the automated stacking
die system, a case of it being utilized for dies for stepping motors, and the development of automated stackheight control systems.
After the emergence of automated stacking dies, chapter 6 describes cases of how this die technology
was utilized as a basis for various motor products.

■ Contents■ Profile尾畑隆一

1．はじめに… …………………………………………    3Ryuichi Obata

国立科学博物館産業技術史資料情報センター主任調査員
昭和 54 年 3 月 九州大学工学部鉄鋼冶金学科卒業
4 月 株式会社三井工作所（現三井ハイテック）入社
同年
金型製造に係わる設計及び MAC 金型用制御装置の設計・製造等の業務に従事
平成 29 年 4 月 国立科学博物館産業技術史資料情報センター
主任調査員

2．金型の概要… ………………………………………    43．モーターコア金型の発展史… ……………………    74．超硬金型（タングステンカーバイドダイ）の誕生… ……   225．画期的な生産方式、自動積層金型の開発… ……   346．現代の金型技術… …………………………………   487．おわりに… …………………………………………   56

1｜はじめに金型とは材料の塑性または流動性の性質を利用しられていて、主要な構成部品はヤスリ加工で手仕上げて、材料を成形加工して製品を得るための、主としてされていた。その中から先人たちは様々な工夫や努力

金属材料を用いて造った型を総称し、プレス用金型、をして顧客の要望に応えて金型を製造した 2）。

プラスチック用金型、鍛造用金型、鋳造用金型、ダイさらに 1950 年代半ばに入ると高度成長時代と共に

カスト用金型、ゴム用金型、ガラス用金型などに分け

家電ブームが訪れ、家電の「三種の神器」と呼ばれたられる。

洗濯機、冷蔵庫、掃除機（のちに白黒テレビ）の需要

私たちが日常生活で使っている様々な製品の多くがが増加し、大量生産、大量消費の時代へと変わってい金型によって生産されている。例えば、キッチンや浴く。これに応えるために金型も大きな技術進歩を求め室にあるプラスチック製品は樹脂材料を金型に注入しられ、大量生産に耐える金型の開発、精度向上、生産成型加工をして造られる。自動車製造においては、ボ性向上、自動化を目指す開発などが行われた。

ディーは金属板をプレス用金型によって成形加工し、1990 年代では、景気・為替の変動、市場のグロー

エンジンは金属材料を鋳造用金型で、窓ガラスはガラ

バル化と共に生産工場の海外移転が進み、金型の輸出ス用金型で、タイヤはゴム用金型によってそれぞれ成の時代から現地調達の時代と変わり、中国をはじめ新形加工を行っている。このように様々な量産品の製造

興諸国の金型メーカーの技術向上もあって価格競争を工程に金型が関わって品質を支えているので、金型は余儀なくされる時代となった。コスト競争だけでは日1）

工業製品の産みの親などと言われている 。

本の金型メーカーとして生き残れない時代となってい

本報告書では、プレス用金型の中の「モーターコア

る現在、品質や技術の差別化を図るため、モーター

打抜き金型」について述べる。モーターは私たちの身メーカーと技術協力しての新しいモーター開発への取の回りでなくてはならない製品である。エアコン、冷組みや金型技術の開発などについても述べた。

蔵庫、洗濯機、電子レンジ、換気扇など家中のどこにでもある。また、あらゆる産業機械においてもモー

参考・引用文献

ターは欠くことのできない動力装置である。我が国は

1） 一般社団法人

日本金型工業会

ホームページよ

国内生産、海外生産を含めたモーターの生産台数におり，金型とは，“http://www.jdmia.or.jp/mold/”

いて、世界でトップレベルの生産国である。その生産

2） モータコア 50 年史編纂企画委員会 :「モータコア

台数の増大を裏で支えたのが高品質の金型を需要に応

50 年史

戦後モータ技術 50 年の歩み」，三井金

じて大量供給できた金型メーカーの存在である。しか型振興財団／三井ハイテック，2000 年

し、戦後まもないころの金型製造は熟練技能者に委ね

モーターコア打抜き金型の系統化調査

3

2｜金型の概要

多種多様な金型が製造されているが、この章では金型の種類と製品および特徴について述べる。

2.1 金型の種類用される。成形される部品の主なものにタイヤ、キー
ボードカバー、靴などがある。

1）

金型は成形加工する被加工材の材質や成形加工方法
によって、その呼ばれ方が変わるが、大きくは次のよ

2.2 金型の特徴
金型は他の製品の製造方法と比べ「長所」として、うに分類される。

以下のことがあげられる。

（1）プレス用金型①同一形状の製品を同じ精度で連続的に大量に生産でプレス用金型は、打抜き型、曲げ型、絞り型、圧縮きる。

型などがあるが、材料である鋼板や非鉄金属などを加金型では一度に複雑な形状の加工ができ、製品寸工し、自動車、家電、雑貨など多方面にわたる部品の法や形状は安定している。よって同じ精度の製品を製造のために利用されている。

繰り返し大量に作ることができる。

（2）鍛造用金型②製品加工速度が早く、安く作れる。

鍛造用金型は、熱間鍛造型、冷間鍛造型に分類さ材料を金型に投入すれば製品を得ることができる

れ、棒鋼材、非鉄金属などを材料として自動車の重ため、穴あけや切断など別々な工程で加工を行う製

要保安部品、建設機械部品などの製造のために用い造方法とは加工速度が違う。よって、大量に速い速られている。加工される部品の主なものに自動車の度で加工することで製品を安く作ることができる。

クランクシャフト、オートバイ部品、工具のスパナ

モーターコアの金型では 1 分間に数百枚のコア打抜などがある。

きが可能である。

（3）鋳造用金型③加工作業が簡単である。

鋳造用金型は、シエルモールド、ロストワックス、

複雑な製品形状も金型に材料を投入すれば、金型

重力鋳造、圧力鋳造などに分類され、アルミ合金などで必要な製品の形状、寸法に成形できるので、作業を材料として、工業用部品、建設機械部品、農業機械者は難しい作業を必要としないで生産できる。

部品などの製造に用いられている。
（4）ダイカスト用金型④生産ラインを自動化しやすい。
金型は搭載する設備と共に加工速度を変えること

ダイカスト用金型は鋳造用金型の一種で、材料であができるため、ライン全体の生産能力に合わせた運るアルミ合金、亜鉛合金などを加工し、自動車、精密転が可能であり、容易に自動化できる。

機械、家電などの部品を製造するために用いられる。

また、「短所」としては以下のことがあげられる。

加工される部品の主なものに自動車のエンジン回り、カメラのボディーなどがある。

①金型の製作に費用と時間がかかる製品を生産する前に金型の製作が必要だが、その（5）プラスチック用金型

費用と製作時間（納期）がかかる。そのため数量のプラスチック用金型は、射出成形、圧縮成形、移送少ない製品の生産には不向きである。

成形、吹込成形、真空成形などの各種金型に分類され、②金型製作の高度な技術が必要になる。

プラスチック材料を加工してさまざまな部品の製造の製品の形状が複雑で精密になるほど必要とされるために使用されている。加工される部品の主なものに金型の設計、製作は困難になり、高度な技術が必要と通信機器、OA 機器、家電製品、各種雑貨などがある。

なる。

（6）ガラス用金型
ガラス用金型には押型と吹型があり、ガラス材料を成形して、主にウィスキーボトル、ビール瓶、照明器
具部品、食器類などを製造するのに用いられている。

4

工業用部品、自動車部品、履物などの製品のために使

2.3 金型の生産状況
金型産業の生産額（平成 26 年）は総額で約 1 兆 2,775（7）ゴム用金型

億円で、プレス用金型が 4,743 億円（37.1％）、プラス

ゴム用金型は、合成ゴム、天然ゴムを材料として、

チック用金型が 4,018 億円（31.5％）、鋳造用・ダイカ

技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. Marchスト用金型 1,013 億円（7.9％）、鍛造用金型 488 億円（3.8％）、ゴム用・ガラス用金型 429 億円（3.4％）、その他 2,084 億円（16.3％）となっている（図 2-1）。

図 2-1

型別の金型生産額 2）（工業統計・品目編）

一 方、 金 型 を 製 造 す る 事 業 所 を 従 業 員 数（ 平 成
26 年）で見ると、9 人以下が 75.8％、10〜19 人以下
12.2％で合わせて 88％となり、零細企業が大多数を占める産業構造となっている（図 2-2）。

2.4 プレス用金型
本報告書の対象である「モーターコア打抜き金型」
はプレス用金型に入るので、さらに詳しく分類すると次のようになる。
2.4.1

打抜き型

コイル状または短冊の材料を使用し、2 次元的な加工を行う金型である。打抜き型の基本構成を図 2-3 に

図 2-2

金型業界の規模と生産額 2）（工業統計・産業編）示す。打抜き型の種類としては、ノッチング金型、ワ
ンスタンプ金型、順送り金型などがある。ノッチングの時間は短いが、製品を取り出す作業（人の手作業か

金型は、パンチ、ダイの数が少ない金型で、短冊材ま自動機の作業）が必要である。金型のデメリット面とたは材料の外側の形状が製品形状になっているものな

しては、金型内に配置するパンチ、ダイの強度の関係

どを使用し、材料を一定角度で回転させるなど同じ形

から接近した打抜きはできないため、緻密な製品加工

状の打抜きを繰り返すことで 1 枚の製品を完成させるに使用するには限界がある。

方法で使用される。1 枚の製品を仕上げるのに複数回

順送り金型は、製品を構成する形状の打抜きをいくの打抜きと完成した製品の取り出しが必要なため、製つかの行程に分散し、行程ごとに材料を送りながら抜品完成までに時間と作業がかかる（人の手作業か自動くことで製品の形状が完成する金型である。主にコイ機で行う作業）。

ル材料を使用し、連続的に材料送りを行うことで次々

ワンスタンプ金型は、製品に必要とされる形状（例に製品ができ、製品の排出も材料の送りに合せて自動えば、製品の内径、外径、その他製品に含まれる形状）

で排出されるタイプや金型内に製品が抜き落とされ、の打抜きを 1 回の打抜きで作り上げる型で、製品完成

金型の下方（プレスの下）からシュートなどで排出さモーターコア打抜き金型の系統化調査

5

れるタイプがある。材料の送りが自動で行われば、人

2.4.2

曲げ型

の手をかけずに自動化が可能なため、生産性向上が可

金属材料（コイル状の材料を使用する場合が多い）

能な金型タイプである。また行程を多数設置するたを成形行程ごとに 1 行程ずつ送り、徐々に製品の形状

め、緻密な形状の打抜きも刃物を分散することで強度を作るとともに製品の一部又は多数の箇所を上下に折上の問題が解消され、より高度な製品に採用される金り曲げて製品を完成させる金型である。例えば電線型である。

ケーブルの接続に使用する端子は曲げ型で生産する。

また、打抜き加工状態を表したのが図 2-4〜図 2-6

この金型も製品が立体的なため、曲げ深さによってプである。高精度の製品を得るために重要なのがクリア

レスのストローク長さが長いものを使用する場合が多ランス（パンチとダイの隙間）であり、適正なクリアい（図 2-7）。

ランスによって、製品寸法とパンチ、ダイの寿命が保
たれる。

図 2-7

2.4.3

曲げ型

絞り型

コイル状または短冊の金属板材料を使用し、例えば筒状の製品になるように材料を立体的に伸ばしながら製品
図 2-3

打抜き型

の形を形成する型である。製品の例としては、モーターの外枠ケースがある。金型の特徴は、立体的な製品を作るため、製品絞り深さによって上下に動く距離が決まる。使用するプレスもストローク長さが長いものを使用する。さらに金型内の行程ごとに製品を運ぶ機能を持ったトランスファー金型などがある（図 2-8）。

図 2-4

打抜き加工状態（1）

図 2-8

絞り型

参考・引用文献
1） 一般社団法人

日本金型工業会

ホームページより，金型とは，“http://www.jdmia.or.jp/mold/”2） 一般社団法人
図 2-5

打抜き加工状態（2）

図 2-6

6

クリアランス

技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. March

日本金型工業会，工業統計データ（経済産業省）を基に作成

3｜モーターコア金型の発展史
モーターコア金型は、モーターのコア（鉄心）を打モーターコアを打抜き金型で製作する方法として、国抜くための金型であるが、そのモーターの主な構成要

内で最初に確立された方法である。このノッチング金型

素は以下のようになる（図 3-1）。

は今も使われている技術で、生産量の少ない機種やφ①ロータ（回転子）。

400mm を超える大型のモーターコアはこの加工方法で回転する部分製作される。ノッチング金型は専用のノッチングプレス②ステータ（固定子）。

に取り付けて加工を行う。図 3-3〜4 は当時の加工方法

常に動かない部分、ロータに回転力を与える。

を現在に残しているノッチングプレスと金型である。

③巻線

図 3-3 ではステータコアを打抜いている。インデッ④モーターケースクス機構を用いたターンテーブルでスロット数だけ回⑤出力軸転させて 1 枚のコアを製作。

⑥軸受⑦配線（箱）。
また、モーターコアはステータコアとロータコアがあり、その代表的な形状は図 3-2 のようになる。

図 3-3
図 3-1

ノッチングプレス（ステータコア打抜き）1）（写真提供：恒成工作所）

モーターの構成要素 1）

図 3-4 ではロータコアを打抜いている。ターンテー
ブルで回転させている。

図 3-2

代表的なロータコア、ステータコア 1）

3.1 ワンスロット抜きノッチング金型

1）

モーターコアのコアとは鉄心であり、シリコン（Si）を混入した鋼板で電磁鋼板と呼ばれる材料が使用される。ワンスロット抜きノッチング金型は材料を回転させながら、1 回の打抜きで 1 スロットずつ形状を加工

図 3-4

ノッチングプレス（ロータコア打抜き）1）

して、所定の製品形状を得る金型である。図 3.2 のス（写真提供：恒成工作所）

テータコアでは 24 スロットあるから、15 度ずつ 24

図 3-5 は金型を取り付けた部分の拡大を示す。ホー

回打抜いて 1 枚のコアができあがることになる。

スから打抜き油を給油。

モーターコア打抜き金型の系統化調査

7矩形から大体のスロット形状まで作り、後はゲージに合わせ、寸法を測りながらヤスリで仕上げる。

図 3-5

金型取付け部の拡大 1）（写真提供：恒成工作所）

図 3-6 はノッチングプレスのクランクシャフトから駆動軸を取り、インデックスを利用してスロット数に合わせて割り出すのを示す。

図 3-7

パンチのヤスリ仕上げ工程図

ゲージとしては図 3-8 のようなものがあり、多い人だと一人で 50～60 枚もゲージを持っていたが、絶対に人に貸すようなことはしなかった。ゲージの出来・不出来はできあがったパンチの良し悪し、すなわち金型の打抜き枚数、寿命に大きく影響をするので、職人として腕の見せどころであったし、そんな大事なものをおいそれと他人に貸せないという職人気質がうかがえる話である。

図 3-6

ノッチングプレスのインデックス機構 1）（写真提供：恒成工作所）

スロットの打抜きに使われるノッチング金型は、コ
アを打抜くパンチと、それを受けるダイおよびパンチに食いつくコアをはがすストリッパーから構成されている。パンチ、ダイのスロット形状は複雑な形をしており、一度の加工で製品形状にするのは困難であり大変時間のかかる作業である。パンチ、ダイは電磁鋼板を打抜くために耐摩耗性を要求されるので、合金工具
鋼に熱処理を施して製作される。

8

図 3-8

各種のスロットゲージ

ダイは先に作ったパンチに合わせて図 3-9 のように作るが、このころの加工方法ではパンチとダイの間のしかし、戦前から戦後間もない時代では金型加工用

クリアランス（すき間）をつけないで、ゼロギャップの工作機械がないので、ほとんどがタガネ、ノコ、ヤに近い寸法に仕上げる。抜き落とし勾配（ダイの切刃

スリ等を使った手作業であった。その時代の加工方法

部に設けられた勾配のこと。打抜き加工時の抜きカスを図 3-7～8 に示す。それは、大工がノミで木材に穴排除を容易にしてパンチにかかる負荷を軽減する）はを開けるように、鋼にタガネで加工を加えていくのだ

勘で付けるが、寸法をゲージで測っていた。パンチをから、相当の体力と根気が要る作業であった。当時のハンマーで叩きこんで盛り上がった所をヤスリで削っヤスリ仕上げで金型を作っていた人の手はごつくて、てはまた叩きこんで、盛り上がった所をヤスリで削り

特に親指は足の親指ほどの大きさになっていたとい取る繰り返し作業を行って、残りが後 1～2mm くらいう。毎日ヤスリを握り、鋼を削って鍛えた職人の手でになったところでダイをひっくり返して表面から最初あった。

にけがいた線に合わせてパンチを置いて、ハンマーでノッチング金型は先にパンチを作るが、ダイを仕上

力一杯パンチをたたく。この時パンチの形状に沿ってげるモデルにもなるのでベテランの職人しか作れなダイの周囲が平均してくぼめばいいのだが、偏っていい。図 3-7 のように、型削り盤（セーパー）を使ってると片方だけにパンチが入り込み修正が必要になる。

技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. March図 3-9ダイのヤスリ仕上げ工程図

そしてうまく入ったところで上からトントンと叩いらなかったら、油砥石（石英の微粉を少量の結合剤でて、一番下までパンチが入らないといけないが普通は固めた硬い砥石、水の代わりに油で砥ぐのでこの名が上から 3～4mm しか入らない。なぜかといえば、パある）を小さく割った物でパンチに合わせながらダインチ自体が焼き入れで曲がったり、スロットの耳部のを少しずつ削っていく。できあがったダイにパンチを向きが揃ってなかったりしていたからだ。そしてこれ入れてチェックする。少しでもすき間があったら不を手直しするのが大変難しい。こうしてできあがった合格。全くすき間がないように仕上げなければならな

ダイをそのまま熱処理に回すわけにはいかない。熱処い。すき間がはっきり見える場合は「焼きもどし」と理で伸びそうな部分はあらかじめタガネを使って、ダ

いって、ダイを 150～600℃に再加熱して硬度を落と

イの側壁を内側に張り出させておくのである。そしてし、軟らかくなったところで、すき間の出たところをスコヤを当てながら張り出した側壁をまっすぐにならタガネでガンガン叩きだし、表面をヤスリで削ってもしておく。反対に、熱処理によって縮みそうな個所は

う一度合わせ直すことになるが、この修正方法も 2～

最初からパンチとすき間を付けておき熱処理をするの3 回までが限度であった。それ以上行うと修正も効かである。

なくなって、作り直しとなるから、当時の熱処理作業

この材料とこの形状であれば熱処理によって、どのが花形部門であった。いかに歪みの少ない焼き入れを部分が伸びてどの個所が縮むかとう判断は経験年数、するかというのが大変重要で、一番少ない誤差の焼き熟練度が大きくものをいう。

入れ作業をできる人が良い技術を持っていると言われ熱処理が終わったダイはパンチを入れてみて全く入た時代であった。

モーターコア打抜き金型の系統化調査

9パンチやダイは 100 分代（1mm の 1／100）の寸法が要求されるので、10 年以上の経験がないとできなる。
「花コア」とは、ステータスロットの抜きカスが花びらのように見えることから呼ばれた。

いため新人には全くやらせてもらえなかった。頼んでも何もやらせてもらえないので、職人がするのを横でみて覚えていった。黙ってみていても、いつまでも仕事がもらえないので、自分でできそうなものを探しては、見よう見まねでやっていた。ノッチング金型のストリッパーはコンマ代（1mm の 1／10）程度の精度で十分であったので、新人の仕事はもっぱらストリッ
パー加工であった。
このようにして完成した金型は図 3-10 のようになる。金型はプレスに取り付けてモーターコアを打抜いていくうちに、パンチとダイの表面に付いている熱処

図 3-11

ワンスタンプ金型による打抜き行程 1）

理時の脱炭層が自然に擦れて取れていって、パンチとワンスタンプ金型の特徴としては、上型にダイ、下ダイの間にクリアランスが付いてくるので、金型寿命

型にパンチを取付けていて、ノッチング金型や後で述は職人の技能の差に大きく左右されていた。

べる順送り金型と逆の構造になっていることと、抜きカスを抜き落とす以外の所は、ダイであっても抜き落とし勾配をつける必要がないということである。製品の特徴として平坦度が良い、コアの内径と外形を同時に打ち抜くので製品の同軸度の良いことがある反面、型構造が複雑で加工が困難であり、製品とスクラップの取り出し、除去に問題が起こりやすいことが欠点である。図 3-12 にワンスタンプ金型の写真を示す。

図 3-10ノッチング金型 1）（写真提供：恒成工作所）

3.2 ワンスタンプ金型（コンパウンド金型）

1）

ノッチング金型がモーターコア製品のスロットの数と同じ回数だけ材料を回転させて打抜き、1 枚のコア

ワンスタンプ金型 1）

3.3 戦前のモーターコア打抜き金型の製造

1）2）3）4 ）製品を得るという方法に対し、1 回の打抜きで 1 枚の国産初の誘導電動機は 1895 年芝浦製作所（現東芝）

コア製品を得ることができる金型をワンスタンプ金型

により、銅鉱山ポンプ用 6 極 25 馬力の二相誘導電動またはコンパウンド金型と言い、総抜き型とも呼ばれ機として誕生した。その後の産業発展に伴い、大正時た。生産性の向上が図れるが、金型のパンチ、ダイの代までに重電機メーカーが競って電気機械の開発製造

刃物形状がロータ、ステータと同じ形状を必要としてを始めた。モーターコア打抜き金型は、各メーカーの金型構造がノッチング金型に比べ複雑となり、費用が製造の一部署として誕生していった。

高く納期も長くなる。

10

図 3-12

芝浦製作所は 1899 年ころから三相誘導電動機を市

図 3-11 にワンスタンプ金型による打抜き工程を示場に送り出し、工場としても様々な工作用機械が整備す。短尺の電磁鋼板をステータコア用金型で打抜いてされていて、1903 年の主要工作用機械類表には旋盤、ステータコア製品を取り出す。同時にステータスロッ

ボール盤、フライス盤などに加え、ノッチングプレス、

トの抜きカスも出てくるが、その内側をロータコア用

ブランキングプレスなどの打抜き用プレスが記録され金型で打抜いてロータコア製品を取り出すことできているので、ノッチング金型は使用されていたようで技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. March

は小型研削盤を用いて研削仕上げを行っていた。しかし、ダイは研削仕上げする技術を持っていなかったので、先にパンチを研削で仕上げ、あとでそれに合わせてダイをヤスリ仕上げするやり方で金型を製造し、この方法は終戦後まで続いたのであった。モーターコア
用金型としてワンスタンプ型でロータ用、ステータ用で各 15～20 型／月くらい製造した。
ロータコア金型の製作方法として、初めにパンチを
図 3-14

ハウザー治具ボーラ―#0（写真提供：日立アプライアンス㈱）フライス盤と平面研削盤によって六面体に加工後、フライス盤でスロット形状に粗加工し、熱処理後にゲージに合わせながら、成形研削仕上げを行った。次に円筒状に加工したブランクダイにフライス盤でスロット
基準穴を加工し、あらかじめノコ盤で切断し粗仕上げしておいたピースに研削仕上げしていたパンチをモデルにして、ヤスリで合わせて仕上げてその後熱処理していた。一体物に組み合わされたパンチとダイは最後に円筒研削盤で内外径の研削をする。
安川電機ではモーターコア用金型としてワンスタン
プ型を 1927 年ころから作り始めているが、当時の作

図 3-15

東京瓦斯電気製 小型平面研削盤（写真提供：日立アプライアンス㈱）り方としてはブロック状の材料にケガキをしてボール
盤で穴あけして、タガネではつり作業をしてヤスリ仕上げをするというノッチング金型と同じ方法であった。その後 1935～1936 年ころドイツからヤスリ盤とある（図 3-13）。

ノコ盤を輸入して次第にタガネ作業をしないで済むよ
うになった。1936 年にはφ 165mm、φ 190mm、φ230mm のやすり仕上げによるワンスタンプ型が稼働していた。しかし、その後戦争が始まり熟練工が戦争に行ったことと抜き型の需要に伴い、熟練技術を要す
るワンスタンプ型の製造を中止し、ノッチング金型に切り替えて乗り越えていった。
日立製作所でも戦局が厳しくなった 1945 年に多賀工場の疎開を始めた。コア抜き金型関係は太田中学
図 3-13

芝浦製作所

工場写真（1904 年頃）2）（現太田一高）に第一陣として 3 月に疎開した。体育館を使用したが、屋根瓦も窓枠もなく、雨を避ける程日立製作所は、1910 年にその当時の久原鉱業所日

度の骨組みだけの状態で窓にムシロをつるして寒さを立鉱山（現・JX 金属）の工作課で 5 馬力の誘導電動

しのぎ震えながら金型製作を続けたという。疎開した機を製造したが、山手工場に工具課があった 1934 年

機械はフライス盤、旋盤、工具フライス盤、ノコ盤、

ごろ米国からモーターコア打抜き金型を輸入した。当

ボール盤、平面研削盤各 1 台で、生産目標は毎月モー時、ヤスリ仕上げで金型を製作していたが、米国の金ターコア打抜きワンスタンプ金型 8 台であった。多賀型の刃物構造が分割構造で、しかも総研削仕上げで製

工場は 7 月に艦砲射撃、焼夷弾攻撃を受け倒壊したが作されていたことに大きな刺激を受けたと記録され大部分の機械は疎開し、建屋のほか古い機械を失い、ている。1938 年～1939 年に量産に対応するため工具

多賀工場の生産はほとんど停止した。

工場を多賀工場に設置した。機械設備として旋盤、フライス盤などの切削機械の他に平面研削盤 4 台、万能
円筒研削盤 2 台、ハウザー社製（スイス）の治具ボー
ラ 1 台があった（図 3-14〜15）。当時、金型のパンチ

3.4 戦後直後の金型製作

1）4）

戦後、モーターメーカーは金型生産を再開するが、モーターコア打抜き金型の系統化調査

11

金型の熟練工員が極度に不足していた。安川電機ではスを分離する装置を作った。2 個のローラー間に通す

1946 年初めに、金型製作の遅延が生産の重大な支障とことにより、ロータ、ステータ及び抜きカスの曲がりなり全社的な問題となったと記録されている。金型の方の違いによって分離する方法であった。

方式は戦前から続くノッチング金型、ワンスタンプ金

安川電機では、1951 年汎用モーターの増産にともな型であったが、いずれにしても金型仕上げ工員のヤス

い、2～5HP のワンスタンプ金型をロールフィードとマ

リ仕上げ作業に金型製作は依存していた。ワンスタン

ガジンによる材料送り機構を備えた 4 工程分割方式に変プ金型の製作では、戦前から研削盤を揃えパンチの熱更して生産した。4 台のプレスに 4 台のワンスタンプ金

処理後に、角度付け加工や R の加工を研削加工で行っ型を載せてコアを打抜く方法で、ワンスタンプ方式からているモーターメーカーもあったが、ダイの加工はパ次の技術である順送り方式への一歩前の技術であった。

ンチに合わせてヤスリ仕上げする方法しかなかった。

このことで金型の構造が簡単になり、4 台の金型を並行

ヤスリ仕上げによる金型製作の問題点として、以下して製作することが可能となって製作期間が従来の 1/3のようなことが挙げられる。
①金型の生産量も品質も金型工員の熟練度に大きく程度に縮まった。プレスは斜めに設置され、打抜かれたコアは自重で落とす仕組みになっており、プレス作業時
間も約 20% 短縮された。熟練金型工員の不足を解消す

左右される。
1 研削あたりの打抜き枚数が多いほど出来上がりの良い金型と言われたが、出来上がりの悪い金型だと目る方法、熟練金型工員に頼らない金型の製作技術として、順送り金型技術に応用されていく（図 3-16）。

標とする 8,000～10,000 枚を打ち抜く前に金型をプレスからおろして調整することになり生産計画に狂いが生じる。さらに金型寿命も短くしてしまう。
②熱処理後の歪み発生で手直し、調整作業が必要となり納期も長くなる。
熟練金型工員が熱処理後の歪みを経験上から予測してヤスリ仕上げ加工しても、熱処理後は手直し調整が必要である。熱処理で割れたり、クラックが入ったりある
いは修正が無理となって作り直しになると、金型納期が6ヶ月から 1 年近くかかり納期遅れとなってしまう。
③金型の採算が合わない。
金型の修正を繰り返したり、作り直しになってしま
うと費用が嵩み採算が合わなくなる。モーターメー
カーの自社部門でも大変な問題であるが、金型専業メーカーでは即死活問題である。納期遅れが続くと注文も取れなくなってしまう。
この問題点を解決するために研削加工が有効なこと

図 3-16 ４行程分割方式によるプレスとワンスタンプ金型 4）は海外製の金型を見て知られていたが、当時はモー（写真提供：安川電機）

ターメーカーも金型専業メーカーも依然としてヤスリ仕上げ加工による型製作を続けていた。さらにモー
ターメーカーではワンスタンプ金型で増産に対応するために様々な改善を行った。

3.5 熱処理後の総研削仕上げ金型の誕生

1）1949 年頃の日立製作所のモーターコア打抜きは、ワ金型を製作する技術はモーターメーカーが持っていンスタンプ金型が主流であった。ロータ、ステータ及て社内工場で製作していた。1950 年頃、それ以外でびエアギャップの抜きカスが全て金型の上に残るのでは小規模な金型専業メーカーがわずかに製作している

これらの処理が大変であった。亀戸工場ではプレス作程度だった。しかし、ヤスリ仕上げの問題点を解決し業員と別に女性作業員をプレス後ろに配置して、モーて、熱処理後の総研削仕上げの金型を初めて製作した

ターコアと抜きカスを処理させていた。多賀工場でものはその金型専業メーカーであった。

それにならって作業をさせていた。しかし、全てのプレスに女性作業員を付けられないので、コアと抜きカ

12

技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. March黒田挾範製作所（現黒田精工）はゲージ製作の技術が優秀で戦前から創業していたが、その技術を活かしてターコアの製品形状と反対の形状を砥石に成形しなけ

モーターコア打抜き金型の製作を望んでいた。ちょうど

ればならない。多賀工場ではネジ研削で使われていそのころ金型の生産能力不足を外注で補うことを計画した「クラッシュフォーミング」（所望の輪郭に造られたモーターメーカーとタイミングが合って金型の外注をたロールが砥石をクラッシュしてロールと逆の形を造始めた。最初の金型製作を手がけたのは 1947 年、芝浦り、この砥石で工作物を研削して再びもとの形を工作製作所小浜工場から受注したワンスタンプ金型であっ物に写す方法）を採用した。ロールを研削するのに半た。芝浦製作所にとってもワンスタンプ金型は初めて取分壊れかけた光学式倣研削盤（ワシノ製）を遊休機械り組むものであった。パンチは研削仕上げで製作した置場から持ち込んで修理して、なんとか精度を出してが、ダイは今までと同じ製作方法で分割せずにドリルでロールの研削を行った。分割総研削方式の金型を製作

穴あけ後、ヤスリ仕上げで製作した（図 3-17）。

するためには少しでも精度の良い機械が欲しかった。
そのころ賠償機械の払い下げの制度があったので、それを利用して平面研削盤に重点を置き、理研製の油圧式小型研削盤を 4～5 台集めた。中型の研削盤（ブラウン ･ シャープ製）1 台も入手した。これらの機械を使って分割総研削方式の金型の製作に取り組んだ。
金型専業メーカーとして 1949 年に創業した三井工作所（現三井ハイテック）でも精度と計画通りの生産を確保するため、金型製作における焼き入れ後の歪みの問題を解決することに取り組んでいた。軍需工場の中古品やスクラップ置き場から研削盤として使えそうなものを買い集め、モーターを取り付けたりして自社製の平面研削盤を 1950 年に作って総研削金型の開発

図 3-17

パンチ研削加工によるワンスタンプ金型（写真提供：黒田精工）に取り組んだ（図 3-18）。さらに 1953 年に中古の平面研削盤（アサヒナ製）を購入して研削仕上げによる金型製作の開発に拍車をかけた。従来のヤスリ仕上げで1948 年の夏、日立製作所亀戸工場は金型の製造能

は、形の違うヤスリを何本も使い、熟練の金型工員が力不足を補うため、黒田挾範製作所に外注製作の依頼手仕上げで作りあげていく方法であったが、研削加工をした。黒田挾範製作所はそれまでの金型製作の慣習

は平面仕上げ用の円形の砥石で加工するので思い通りにとらわれず、全部焼き入れ後の総研削仕上げの分割の形状ができるのか全く手さぐりの状況であった。焼型方式で作るようにした。これは当時として画期的な金型製作方法であった。この金型を亀戸工場で使ってみると目標の 10,000 枚以上が抜けたので、亀戸工場から表彰されたそうである。
日立製作所多賀工場でも黒田挾範製作所に金型を発注する一方で、社内で分割総研削方式による金型製造技術を確立することが工具課の当面の最大の課題とされていた。再研削 1 回あたり、通常 8,000 枚程度のコ
ア打抜き枚数が黒田挾範製作所の金型ではその 1.5～2倍の成績であったからだ。

多賀工場には 1950 年当時、平面研削盤が 3 台くらいあった。小さなマグネッ
トチャックを傾けてパンチの角度付けの研削加工を行っていた。しかし、分割総研削方式で金型を製作することが急務となり、輪郭形状の研削を可能とする技術を確立させることが必要であった。このことはモー

図 3-18

自社製研削盤（写真提供：三井ハイテック）

モーターコア打抜き金型の系統化調査

13

き入れをすると歪が出て修正に手間がかかるというな

3.6.1

ダイヤモンド使用による砥石成形法

ら、先に熱処理をして歪みを出した後に研削加工で仕① R 成形専用治具

上げたら良いという逆転の発想で、常識的にはでき

砥石の R 部の形状成形のためにダイヤモンドドレッ

ないと言われた研削仕上げの開発に毎日毎日、技術陣

サーとそれを保持する弓状の治具で構成されたものを Rと現場工員が議論しながら取り組んだ。1954 年 3 月

成形専用治具と呼ぶ。ブロックゲージを使用してダイヤ

熱処理後総研削仕上げのワンスタンプ金型が完成し、モンドドレッサー先端を正確に測定することによって R

安川電機に納入された。当時のヤスリ仕上げの金型寸法を決め、手動で弓の部分を左右に振って砥石に凸 R

が 1 研削 10,000 枚の打抜き枚数に対し、この金型はまたは凹 R の形状を成形する（図 3-21〜24）。

50,000 枚と 5 倍も打抜くことができた（図 3-19）。

図 3-19

図 3-21

R 成形治具使用による凸 R 砥石の成形

図 3-22

R 成形治具使用による凹 R 砥石の成形

熱処理後総研削仕上げ金型（写真提供：三井ハイテック）

3.6 砥石成形による研削加工
従来のヤスリ仕上げ加工は、ゲージの形状に合わせて見ながら加工物を手仕上げで削って形状の精度を出す方法である。それに対して研削加工は研削盤テーブ
ルに加工物を固定して、テーブルを前後左右にハンド
ル操作で移動させ、上下する回転砥石で削って必要な形状の精度を出す加工方法であるが、ヤスリ仕上げのようにゲージ合わせしながら加工状態を見ることが難しい。そこで加工形状は複雑に見えても直線、R、角度で形成されていることに着目し、研削加工の優れている直線部は除いて、加工困難な R 部と角度部を研

図 3-23

ブロックゲージを使用した凸 R 成形寸法の設定

削加工できる方法の開発に挑戦する（図 3-20）。

図 3-24円錐型ダイヤモンドドレッサー②マグネット式チャック
加工物のパンチ、ダイは鋼製なので磁石で容易に固定できることを利用し、研削盤テーブルにマグネット式
図 3-2014

スロットパンチ研削手順

技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. March

チャックを取付けて固定した。マグネットは交流だと N
極 S 極が入れ替わるたびに磁力が切れ、加工物が研削抵

抗で飛ばされてしまうので、直流に変換しなくてはなら

またモーター特性上は好ましくないが、角度を付けない。高価な直流変換器は買えないので、安価なセレン

たスロット形状にしていた。これは垂直に砥石成形し整流器を利用して自社で製作した。また任意の角度に高ても砥石側面では研削困難で精度も出しにくいため、精度で傾けられる可傾式マグネットチャックも活用した。

クラッシャーロール成形方法を考慮した設計になった③サインバー式角度形成治具ためである（図 3-27）。図 3-28 はクラッシャーロール

角度部の成形に使用する治具で三角関数のサインの計と成形した部品例である。

算式を活用する。マグネットチャックに 100mm の間隔で 2 本の丸棒を固定し、一方に必要とする角度から計算された寸法のブロックゲージを敷いて任意の角度にセットできる治具を三井工作所は考案した。治具上にダイヤ
モンドドレッサーを取付け、手動で移動させて砥石の側面、周面に求められる角度を成形加工する。任意の角度に高精度で傾けられる可傾式マグネットチャックと併用
して、部品の角度付け加工に大いに活用した（図 3-25）。
図 3-27

図 3-253.6.2

クラッシャーロール成形による砥石成形とス
テータスロット形状

サインバー式角度成形治具

クラッシャーロールによる砥石成形法 1）

図 3-28

クラッシャーロールと成形部品例 5）

求める部品形状に加工されたクラッシャーロールを使って、クラッシャーロールと逆形状に砥石を成形する方法で日立製作所多賀工場、安川電機などのモーターメーある。この砥石で加工物を研削すれば求める形状を得るこカ ー で は こ の 方 法 で 研 削 砥 石 を 成 形 し た。 ク ラッとができる。クラッシャーロールの材質は炭素工具鋼や特シャーロールによる砥石成形法は加工された金型部品

殊鋳鉄が利用され、焼き入れはされていなかった。これははダイヤモンド使用による砥石成形法に比べ、仕上がクラッシャーロールの使用回数が増え形状が崩れたときにり精度のばらつきが大きかったので、金型専業メー

再度、元の形状に復元する際にバイトで削るためである。

カーの三井工作所や黒田挾範製作所ではダイヤモンド

ロール形状が砥石成形の基となるので、ロール形状を良い使用による砥石成形法で金型部品を研削加工した。

精度で仕上げるのが課題であった（図 3-26）。
3.6.3

パンタグラフ方式による砥石成形法 1）

分割型の総研削金型の製作はプランジカット研削方
法なので、砥石の摩耗がそのまま製品の形状精度に影響する。日立製作所多賀工場は研削技術の研究をしていたが、イギリスの「ダイヤフォーム」という砥石成
形装置を知り 1951 年購入した。砥石成形用ダイヤモン
ドのラッピングも自前のラップ盤を作って実施した。
三井工作所も 1966 年イギリス製「ダイヤフォーム」というパンタグラフ方式の砥石成形装置とドイツのユ
図 3-26

クラッシャーロールによる砥石成形（写真提供：日立アプライアンス㈱）ング社の研削盤を同時に購入して砥石成形を行った。
砥石の成型方法は加工物の 10 倍に拡大したテンプ

モーターコア打抜き金型の系統化調査

15

レートを先ず製作し、このテンプレートに倣ってダイで、金型専業メーカーではダイヤモンドによる成形方

ヤモンドドレッサーで研削砥石を求める形状に成形す法を選択して普及した。

る。しかし、側面加工の問題、専用砥石使用の制約があり、多数個のスロットの部品加工では 2～3 倍の能率が上がったが、砥石の消耗が従来品の約 3 倍早く、期待した精度も得られなかったので 1 台限りでこの方法の成形は断念した（図 3-29～30）。

3.7 順送り金型
一機種のモーターコアを生産するために、ワンスタン
プ金型ではロータコア用、ステータコア用の各金型と金型仕様に合ったプレスが必要であった。それに対して順送り金型は 1 台の金型と 1 台のプレスでロータコア、ス
テータコアを打抜くことができ、効率化と生産性のアップが実現できた。順送り金型は大量生産ができる打抜き方式であり、φ 400mm を超える大型のモーターコアや

図 3-29テンプレートと研削砥石

生産量の少ないモーターを除き、ほとんどのモーターコ
アの打抜きに現在でも使用されている金型である。
3.7.1

順送り金型の導入 1）

戦後になってモーターの需要が急増し、モーターメーカー各社は大量生産できるモーターの製造方法を求めていた。日立製作所亀戸工場は 1953 年モーター
コア打抜きの順送り金型と 125 トンプレスをドイツのワインガルテン社から導入して生産増強した。国内でもこの金型をモデルにして順送り金型を製作するため
図 3-30

ダイヤフォーム付ユング研削盤と加工状態（写真提供：三井ハイテック）

作所では製作するに当たって製造設備や検査機器が不足していたので、国の「応用研究補助金制度」を活用

研削加工への加工方法の変化は、形状によって加工して補助金の交付を受け、必要な設備機器を購入してが制約される部分があるので部品を加工できるように

総研削仕上げの順送り金型を製作した。1954 年 10 月

分割する必要があった。そのため金型構造を設計から国産第 1 号の 0.4kw モーターコア順送り金型は苦労大きく変えることになり、さらに研削加工により仕上を重ねながらも完成し、亀戸工場で試抜きが行われげ精度が飛躍的に向上したので、分割総研削型と呼ばた。その結果は、ワインガルテン社製の金型で作られれるようになった。また、分割することによって部品たモーターコアに劣らない製品との評価を得た。

を分散して同時に加工する分業ができるようになり、金型の製作期間の大幅な短縮が可能となった。

16に、黒田挾範製作所に発注した。受注した黒田挾範製

日立製作所多賀工場でもドイツのシュラ―社から
0.2kw のモーターコア用順送り金型と 125 トンプレス

研削仕上げで部品加工ができることにより、これまを 1954 年に導入した（図 3-31～32）。当時、長尺帯状での大きな課題であった焼き入れ後の歪み問題を解決のコイル材が無かったので、サブロク材（3 フィートするという技術開発となった。さらに重要なことは研× 6 フィートの定尺材）を長手方向に切断して材料ス

削砥石の成形方法の選択である。モーターメーカーがトッカーに重ね置き、1 枚ずつバキュームで吸い上げ

クラッシャーロールによる成形方法やダイヤフォーム

ローラーフィードで金型内に送り込んで打抜いた。

による成形方法を選択したが、金型専業メーカーはダ

一方、多賀工場の技術者はシュラ―社の順送り金型

イヤモンドによる成形方法を選択した。前者は部品のについて詳細な調査を行った。その金型の特徴は 6 本

形状を 1 回で成形するのでクラッシュロールを製作すのガイドポストとスロット部分のみがストリッパーとるのも大変であり、研削抵抗が大きかった。そのためなった構造であった。当時の多賀工場でも順送り金型

大きな砥石軸をもった大型の研削盤が必要であった。

の設計を既に進めていたが、それは 4 本のガイドポス

後者は部分的に砥石を成形し部品も加工するので、研トと全工程のストリッパーを 1 体物で製作する金型構

削抵抗が小さく小型の平面研削盤で十分であった。し造であった（図 3-33）。シュラ―社から 1 台しか金型

かも加工された部品の精度も後者の方が優れていたのを購入していなかったので、自社製の予備型を至急製技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. March作する必要があり、多賀工場の設計で製作を進めることが決まった。切刃のパンチとダイの加工方法もそのころには分割総研削技術もマスターしていたので加工にはそれほど苦労しなかったが、順送り金型でロータコアとステータコアを同時に打ち抜くので必然と金型が大きくなり、組立作業に苦労した。出来上がった金型をシュラープレスに取り付けてプレスを動かしてみたが調子がよくない。クリアランス（パンチとダイのギャップ）が変化する。おかしいと思いながらもそのまま打抜き作業を開始したら、ガイドポストとガイド
ブッシュに焼き付き（軸と軸受などの摺動面で摩擦のため熱せられ、金属の一部が溶融し表面が粘着する現図 3-33

日立製作所製の順送り金型（写真提供：日立アプライアンス㈱）象）が起こった。ガイドポストとガイドブッシュはともに焼き入れ鋼であったので潤滑の問題と考え、油みぞの工夫、強制注油などを行ったが解決しなかった。
さらに調査して原因は偏心荷重（脚注 1）のためプレスのスライドが十分に耐えられず、ガイドポストに無理な力が働き、さらに摺動速度が速くて繰り返し作用したためと判断された。そのあとガイドポストも 6 本

図 3-34

プレーンガイドとボールガイド 1）に変え、ガイド方式もプレーンガイドからボールガイ

安川電機は 1954 年の技術誌の記事で、ワインガルド方式（図 3-34）に変更して焼き付き問題は解決し生

テン社（ドイツ）では順送り金型でモーターコアを既産を開始した。

に生産していること、日本でも黒田挾範製作所が順送り金型を製作中であることを知り、同年 7 月黒田挾範
製作所を訪問して金型製作状況を見学して、金型の見積りを依頼した。しかし予想以上の価格であったため社内製作に方針を変え、1956 年に初めての順送り金型を製作した（図 3-35）。

図 3-31

シュラ―社製の順送り金型（写真提供：日立アプライアンス㈱）図 3-35 安川電機の第 1 号 150 トンプレス用順送り金型部品 4）（写真提供：安川電機）

金型専業メーカーとして分割総研削仕上げの金型製
図 3-32

シュラ―社製 125 トンプレス（写真提供：日立アプライアンス㈱）（脚注１） 偏心荷重：順送り金型の打抜き荷重中心と取付けプ
レスの中心が一致しない状態をいう。プレスの能力の設計は、プレスの中心周りの領域に荷重がかかることを条件としている。偏心荷重がかかればプレス能力が低下し、許容範囲を超え
ればスライドが傾き金型に損傷を与える。

作の技術を確立し、順送り金型に着目していた三井工作所も同じ 1954 年に黒田挾範製作所の金型製作状況を見学して、大いに触発され、翌 1955 年 5 月に 5 工
程抜き順送り金型を製作し出荷した（図 3-36）。モー
ターコア用材料の電磁鋼板を打抜くパンチとダイの材料は合金工具鋼の SKD-1（別名ダイス鋼）が使われ、耐摩耗性を上げるために硬さが必要なので HRC60 程

モーターコア打抜き金型の系統化調査

17

度に熱処理を施し、総研削加工で仕上げられた。靱刃物を多行程に分けて配置し、材料を 1 行程ずつ送っ

性、耐疲労性を高めるために焼き戻しを 2 回行った。

てコア形状を作り上げる。この際、内径はパンチ寸法、靱性が低いと打抜いているときにパンチやダイの角が外径はダイ寸法が基準となるので、送られる材料の位

ポロポロと刃こぼれするチッピングを生じてしまう。

置決め精度によって内径と外径等の同軸度が左右される。ステータコアの内径と外径の同軸度を向上させる
方法の例として、ステータの内径・外径同時抜きがある。この金型の製作費は高くなるが製品精度がよくな
るので、この方式の選択は要求される製品精度、金型費用さらにプレス能力などを加味して決定される。
（2）製品に歪みが出やすい
複雑な形状のモーターコア製品を多行程に分けて打抜くので、材料に均一なせん断応力が働かない。その

図 3-36

自社製第 1 号の順送り金型部品（写真提供：三井ハイテック）

ため残留応力も均一にはならないので製品に歪みが生じやすい。また、順送り金型のダイには抜き落とし勾配があるので、金型の打抜き枚数が増え再研削を繰り返すとダイ寸法が変化してくることやダイの側面摩擦3.7.2

順送り金型の特徴

で製品に湾曲が出たりすることがある。

順送り金型は以下の特徴がある。

（3）製品のバリ方向が一定でない・長所順送り金型では内径や小穴等のパンチで打抜かれた①高効率で大量生産に適している。

部分が製品寸法となる箇所と、外径のようにダイで打②複雑な形状のモーターコア製品も簡単な形状に分抜いた部分が製品寸法になる箇所があるので、製品の割して、複数の行程に分けて打抜くことができ

中でバリ方向が逆になるが、特別にバリ方向の指定がる。そのため、パンチやダイを簡単な形状で製作ある場合以外は問題となることはない。

できるので加工が簡単になる。
③打抜きレイアウトを工夫することによって材料費を節約できる（図 3-37）。

バリの大きさは刃物のクリアランスや材料の材質や硬さによって差はあるが、金型の設計段階でバリが大きくならないように設定を行うので、問題になるケースは少ない。
このような特徴のある順送り金型は多行程抜きのため、金型が大きくなり部品点数も増えて製作費用も高額になったが、モーターメーカーにとっては、金型、プレス各 1 台と一人の作業者で 5 倍以上に生産性が向上するので、大量生産を要求される時代に適した金型
である。
3.7.3

スクラップレス方式のレイアウト開発 1）

順送り金型がモーターメーカーに定着し、大量生産
図 3-37

レイアウトの比較 1）

によって国内の需要が落ち着くと、家電メーカーは製品の輸出に力を注ぎ始めた。しかし、海外市場では強・短所

力な欧米メーカーが存在する。そのためモーターメー①製品精度はワンスタンプ金型に比べやや劣る。

カーの工場では徹底したコストダウンが実施され、工②打抜かれた製品に歪みが出やすい。

場のコア打抜き部門も金型メーカーに対して、コス③打抜かれた製品のバリ方向が同一でない。

トダウンの協力を求めてきた。金型メーカーにとって金型原価の中で人件費の割合は高く、値下げに応じれ

18

詳細に述べると次のようになる。

ば人件費に波及し優秀な金型技術者を失うことにもな（1）モーターコアの製品精度についてりかねない。モーターメーカーにとって値下げの効果

順送り金型ではコアの内径、外径、小穴等を打抜くは一時的であり、長期間値下げができることでもな

技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. Marchい。それよりも金型メーカーの弱体化はモーターメー

スメーカーにステータコアをカットするための「製品カーにとってデメリットとなってくる。値下げは双方カッター装置」を製作依頼していたが、プレスメーにとって真にメリットとならないので、もっと技術的カーにこの構想を当初は理解されず、要求通りの仕様

な違いでコストダウンしようと着目したのがスクラッになっていなかった。そしてプレスが 1961 年 12 月にプレス方式のレイアウトである。モーターコアの材料搬入された後、2 か月間突貫工事で苦労を重ねて製品の電磁鋼板は大量に消費されるので、その歩留まりをカッター装置を完成させた。完成した製品カッター装向上させ材料費を削減することによって、金型費用の置は、上下、左右ともにカット位置を 10mm 程度動値下げ以上の効果をねらった同方式の金型を開発した

かせるようにしたものだった（図 3-40）。

（図 3-38）。

図 3-393 行程抜き順送り金型（写真提供：安川電機）

図 3-38スクラップレス方式順送り金型（写真提供：日立アプライアンス㈱）レイアウト比較で前述した図 3-37 を見ると、上段が内径・外径別抜きのレイアウトであり、下段が内径・
外径別抜きのスクラップレス方式のレイアウトである。この方式の金型は材料の両端部分とコアの間の製品とならない部分を取り除いて、材料の歩留まりを向上させたものである。この方式では 4～6％の材料節約ができるので、大幅なコストダウンとなる。

図 3-40製品カッター装置 6）

3.8 順送り金型に対応するプレス

1965 年頃、安川電機で 1 馬力のモーターコア（φ順送り金型が誕生する前のワンスタンプ金型では 1

135～φ 165mm）用の金型において、スクラップレス

分間に 60～70 枚のモーターコアを打抜いていたのに方式に変えることによってどれだけの材料削減効果

対して、順送り金型では 1 分間に 200～300 枚連続しがでるか試算すると、1 年間で約 10 億円削減の結果て打抜くことができ 5 倍以上の生産性向上を図れるのが出た。安川電機がスクラップレス方式を採用した

で、大量生産を目指すモーターメーカーは競って取りのは 1961 年である。モーターコアの順送り金型の生入れようとした。しかし、順送り金型の打抜き加工が産主力が福岡県八幡工場から小倉工場へ移転する際できるプレス機械はその急激な需要の増加に供給力不に、200 トンプレス 2 台、125 トンプレス 1 台を会田

足の状態であった。

鐵工所（現アイダエンジニアリング）に発注した。このプレスにはステータコアをプレス機械の外側で切断

3.8.1

大型高速自動プレス 1）するという特別仕様が付けられていた、これはこれま

当時の海外プレスメーカーではドイツのシュラ―社

での順送り金型の 4 行程抜きから 3 行程抜きに変更さやワインガルテン社が有名で、日立製作所の亀戸工れたことによるものである（図 3-39）。この変更で金場、多賀工場が 1953 年～1954 年に導入したことは前型を小さくすることができ、プレスの中心と金型の抜述したが、高額なプレスなので簡単に購入できるもの

き荷重中心を簡単に合わせて偏心荷重をゼロにし、金ではなかった。

型寿命を大幅に延ばすという発想である。そこでプレ安川電機では、1955 年に 150 トンの国産プレスを

モーターコア打抜き金型の系統化調査

19導入したが、このプレスは技術的に未完成な部分が多所がなくて、工場を増設しないといけないなど、直ぐ

く、納入後に安川電機で修正して何とか 1 分間に 230に生産性をあげる体制が整えられないという切実な問

枚程度打抜けるようにした。

題も生じた。

プレスメーカーの会田鐵工所（現アイダエンジニア

モーターメーカーが互いにシェア競争をしている時リング）は 1956 年に通産省の要請を受けて、順送りに、金型メーカーとしても生産性の向上のために過渡金型によるモーターコアの打抜きができる大型の高的な措置を考えなければならなかった。その一例がタ

速自動プレスの開発に取り組み、完成した 200 トン

ンデム方式による生産方法だった。材料送り装置を備

高速自動プレスは、ベッド、テーブル、フレームガ

えた既存のプレスを横一列に 2 台並べて、ロータ、ス

イドの平行度および真直度がいずれも 1.5～2m につ

テータにそれぞれ分割した順送り金型 2 台を載せて自き 0.02mm 以内と当時としては非常に厳しい精度を要動で連続打抜きを行うシステムである（図 3-43～44）。

求されたプレスであった。このプレスは日立製作所亀このタンデム方式は、生産性を向上させて競合する他

戸工場に納入され（図 3-41）、更に会田鐵工所は 1958

社に遅れることがないように、プレスの納期が間に合年、当時のモーターコア打抜きの順送り金型用のプレ

わない時に、あるいはプレスを設置する場所がない時

スとして国内最大の 300 トン高速自動プレスを完成さに生まれた生産方法であった。しかし、新しい設備をせた（図 3-42）。

導入しないでモーターコアの生産性を上げた素晴らしいアイデアだった。

図 3-41

図 3-432 分割順送り金型

図 3-44

2 分割プレス配置図

200 トン高速自動プレス 7）

このタンデム方式は、大きなモーターコアの生産を行うときに金型が大型になり、プレスも大型にする必要が出て、新たに設置すると大きな投資金額が要求される場合に、金型を 2 分割にし、既存プレスを活用して生産ができるということで、現在もよく使われる方法である。
図 3-42300 トン高速自動プレス 7）

1954 年～1956 年順送り金型が国内で開発され、さらに高速自動プレスも国内で開発されたことによりモーターコアの生産性は一挙に 5 倍以上に上がり、大量生産時代の幕開けを告げるものとなった。

3.9 モーターコア取出し用シュート

1）

順送り金型で 1 分間に 200 枚の速さで打抜かれた
モーターコアは 100mm/ 分の速さで金型から連続して排出されるため、それを集めるためにシュートが設

3.8.2

20

タンデム方式によるモーターコアの打抜き置される（図 3-45）。このシュート製作は簡単なよう

モーターメーカーは順送り金型で早く増産をしよう

で経験が必要とされるものだった。モーターコアは金と高速自動プレスの納入を計画したがプレスの納期が型内からその直径より約 2mm 大きな抜き落とし穴か

長くて入手できない。また、大型プレスを設置する場

ら落下してくる。金型の下方にあるシュートの所では技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. March約 5mm コア直径よりも大きくし、さらにシュートのるまでが大変な作業であった。プレス周りが広々と曲線部では約 10mm の大きさの余裕を持たせている

して制約がなく、十分な曲線部の半径が取れている（図 3-46）。

シュートなら問題もほとんどないが、無理な設計の曲線半径を取ったシュートでは作業者が苦労した。プレス下に潜り込んで、頭上から落下してくるスクラッ
プに悩まされながら打抜かれたコアが無事に曲線部を通過し、扇が開いたような整列した状態で流れるまでシュートをハンマーで叩きながら修正していた。当然、叩き方にコツがあって誰でもできるものではな
く、悪戦苦闘していた。シュートの製作、設置がうま
くいかないと製品の取り出しによるトラブルで毎回泣
図 3-45

製品シュートかされることになってしまう。プレスが狭い所に設置されたり、プレスピットの深さが浅い等の悪条件のときは、現場に合わせて工場の床にチョークで曲線を描
いて、シュート製作用のφ 8～φ 10mm のみがき丸棒を曲げて溶接していた。設計・製作の実態は図面等はほとんど無く現物合わせで、町工場の熟練した溶接工の作業であった。
参考・引用文献
1） モータコア 50 年史編纂企画委員会：「モータコア
50 年史

図 3-46

シュート曲線部

また、シュートの曲線部の半径は最低でもコア直径

戦後モータ技術 50 年の歩み」，三井金型振興財団／三井ハイテック，2000 年2） 木村安一：「芝浦製作所六十五年史」，東京芝浦電気，P265，1940 年の 10 倍以上が必要とされていた。図 3-46 で示すよう

3） 日立製作所創業 100 周年プロジェクト推進本部社に曲線部の内径と外径の周長が違うので、ちょうど扇史 ･ 記念誌編纂委員会：「開拓者たちの挑戦が開いたように内側ではモーターコア各々が接した状

立 100 年の歩み態にあるが、外側ではモーターコアは開いた状態であ年る。このようなモーターコアの位置関係にするために、シュート曲線部半径はプレス周りの諸条件から経験値で出されたものである。
ダミーの製品を詰めたシュートをプレスに取付け、

日

1910-2010」，日立製作所，20104） 安川電機 40 年史編修委員会：安川電機 40 年史
1915-1955，P298，1956 年
5） ムーア

カタログ6） アイダエンジニアリング

カタログ '871105.Si

金型をセットして打抜きを始めるが、ダミーの後に打7） ア イ ダ エ ン ジ ニ ア リ ン グ：「Aida75 年

ち抜かれたコア製品が曲線部を無事に通過して出てく1992」，アイダエンジニアリング，1992 年

1917-

モーターコア打抜き金型の系統化調査

21

4｜超硬金型（タングステンカーバイドダイ）の誕生
順送り金型と高速自動プレスが開発されたことによりモーターコアの生産性が 5 倍以上にあがり、大量生産の幕開けとなったことを前章で述べたが、この章では更に画期的に生産性を向上させた超硬金型の誕生について述べる。

4.1 超硬合金について

図 4-1

超硬合金製造工程図 2）

タングステンカーバイドとは、タングステン（W）と炭素（C）を混合して 1,300℃程度の高温に加熱し4.1.2

超硬合金の機械的性質 1）て造られた炭化物のことで炭化タングステン（WC）

超硬合金の機械的、物理的性質は図 4-2 に示すようとも呼ばれる。このタングステンカーバイドを主成に Co 量および WC 粒度によって大きく左右される。

分として、コバルト（Co）を結合材として高温で焼硬度は Co 量が少なくなるほど高くなり、同じ Co 量

結して製造された複合材料はダイヤモンドに次ぐ硬であるならば WC 粒度が小さくなるほど高くなる。

さで、超硬合金の代表的なものとして打抜き型の刃物

図 4-3 は Co 量と靱性の目安となる抗折力の関係を示（パンチ、ダイなど）に使われている。

す。抗折力はある一定の量までは Co 量が多くなるほ超 硬 合 金 の 歴 史 と し て は、1918 年 ド イ ツ でど高くなり、同じ Co 量では WC 粒度が小さくなるほ「Schröter 特許」としてタングステン粉末と黒煙粉末

ど高くなる。図 4-4 は Co 量と圧縮強度の関係を示し

を還元雰囲気中で加熱し、炭化反応を起こさせてタンたものである。

グステンカーバイドとし、コバルトをこれに加えて焼結させる方法が公表され飛躍的に発展した。この後、こ の 特 許 を も と に ド イ ツ の Krupp 社 よ り「Widia」という商品名称で販売され、その後世界各国で研究が進み、WC 系にさらにチタンカーバイド（TiC），タ
ンタルカーバイド（TaC）を含む複炭化物や TiC-NiMo 系などが実用化された 1）。
4.1.1

超硬合金の製造方法 1）

超硬合金は図 4-1 に示すような工程で製造される
が、WC と結合材である Co を混合する時に、粉体間の滑りを良くし、圧縮成形の条件を良くするために潤

図 4-2

Co と硬度量の関係 3）

図 4-3

Co 量と抗折力の関係 3）

滑材としてパラフィンを入れる。この圧縮成形された状態ではもろいので、さらに複雑な形状の成形を必要とする場合には、半焼結（仮焼結）を行ってチョーク（白墨）程度の固さになった後に、旋盤やフライス盤などで成形加工をした後、本焼結を行って完成品を得る。本焼結後には体積で約半分、1 辺の長さで約 20％の収縮が起こるが、その収縮にバラツキがあるため、後工程の加工（研削）の仕上げ代をできるだけ少な
く、かつ一定にすることが必要であるから、収縮の条
件設定は超硬材料メーカーの重要なノウハウとなっている。

22

技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. March

も 6ヶ月以上と長いので国産品に戻した。国内の超硬メーカーの協力があり、その後も HIP 処理の導入など品質向上に努めてもらったことにより、現在ではモーターコア打抜き金型の超硬材料は国産品で十分に満足できるものとなった。
その対策の製造方法としての HIP（熱間静水圧プレス法）処理について述べると、超硬合金製造工程における半焼結品に機械加工を加えた後、真空炉により一次焼結を行って気泡などの除去をする。その後に図4-6 に示す HIP 装置により一次焼結品をアルゴン雰囲
図 4-4

Co 量と圧縮強度の関係 3）

気中で MAX1,750℃、2000 気圧という高温高圧処理を施す。HIP 処理では、全周方向から均等な高い圧力

切削用超硬合金などでは WC-Co 系の他に WC のが作用するため、巣孔が無くなってしまうとともに、一部を置換する形で TiC，TaC，VC などが入ったも抗折力、靱性などの機械的強度のばらつきが小さくなのがある。これらは焼結時の WC 粉の成長を防ぎ、るなどモーターコア打抜き金型として優れた超硬合金

WC-Co 系よりも靱性を低下させるが、硬さを高くしが得られる。

切削時のチップすくい面に生ずるクレータ摩耗を防ぐ役目をするが、金型用の超硬材料は耐摩耗、耐衝撃性を要求されるので、ほとんど WC-Co 系の超硬合金が使われる。また、図 4-5 は金型用超硬合金の顕微鏡写真の一例である。

図 4-5

図 4-6

超硬合金の顕微鏡写真 3）

モーターコア打抜き金型で使われる超硬合金は、切削工具に使われる超硬合金に比べて内部欠陥の巣孔がないことが絶対条件である。金型専業メーカーとし

HIP（熱間静水圧プレス）装置 4）4.2 超硬金型の開発
4.2.1

超硬金型の開発への取組み 1）て国内初の超硬金型を 1958 年に開発した三井工作所

安川電機 40 年史では、「1951 年頃から金型材料をは、国内の超硬メーカーの超硬合金ニッタンロイ（現ダイス鋼から超硬合金へと転換を始め、1952 年 5 月

日本タングステンの商品名）を使用した。超硬合金はスロット抜き型に、そのあと続いてφ 230mm の丸抜

硬いので加工するのに非常に苦労したが、超硬材料のき型に適用して、1 研磨あたりの抜き枚数が従来のダ品質にも悩まされることがあった。部品の出来上がり

イス鋼の 20 倍程度に飛躍した。」と社史に記述されて間近になって超硬材料の表面に黒いスジが現れたりす

いることから、国内において超硬合金をモーターコア

ると加工者のショックは大きかった。シックネスゲー

打抜き型に取り入れることが、1951 年ころから始まっジを入れて、材料内部に欠陥の巣孔があることが判明ていたことが分かる。

すればもうこの部品は使えないので、初めからの作り

アメリカにおいては 1951 年発行の技術書において、直しとなり、今までの苦労が水の泡となってしまう。

すでに超硬合金を使った順送り金型で電気カミソリ用

モーターコア打抜き用超硬金型の量産型第 1 号機ではのモーターコアが例として記述されていて、全ての超国内超硬メーカーを使ったが、それ以降の超硬合金は

硬部品は精密に仕上げるために分割され、精密研削加アメリカの Carboloy、Carbidie などからの輸入品を工した後にラップ（磨き加工）がされていると説明さ使ってみた。しかし、巣の問題は皆無とならず、納期れていた。さらに刃物を再研削するまでの打抜き枚数

モーターコア打抜き金型の系統化調査

23

がスチール（鋼製）金型の 35 倍もあることが記述されている。

1951～1952 年当時はまだそのような技術は無かった。
また、パンチの超硬合金への取り組みは、超硬合金は国内においてもタングステンカーバイドをモーター

ダイス鋼の約 20 倍の高価格であることもあり、旋盤やコア打抜き金型の刃物材料として活用する方法はないか

フライス盤のバイトに使われている超硬ろう付けの方法

研究はされていたが、量産型としての超硬金型は製造さと同じ要領で、パンチの刃先 10～15mm 部分だけに超れることはなかった。その理由は、超硬合金がダイヤモ

硬合金をろう付けしていた。しかし、ろう付けは超硬合

ンドの次に硬いといわれる材料であるから、その加工方

金にクラック発生の要因となることや繰り返し荷重に弱法が限られていたためである。一部の加工しやすい部品

いことから、打抜きをしている時にろう付け部分が外れの抜き型として、ローラーチェーンに使用されるスチーて落下し、ダイまで破損する事故を繰り返していて、超ル製まゆ型リンクのように緩やかな曲線の形状をもった硬合金の接着技術の向上に必死に取り組んでいた。

打抜き型では、すでに超硬合金を治具研削仕上げ加工しこのように超硬合金が金型の材料として適しているて金型を製作していたが、モーターコア打抜き金型の刃と各社が注目し超硬金型の開発に取り組んでいたが、物のような複雑で、鋭い角度の多い形状の成形は研削加適した加工方法を国内では見つけきれずに量産型の誕工が不可能とされていたので、ダイの加工では放電加工

生までには至らなかった。

が唯一の加工手段として使われていた。
放電加工は狭い間隔でのアーク放電によって加工す

4.2.2

量産用超硬金型の開発

るため、電流さえ流れればどんなに硬い材料でも加工

1957 年、日本生産性本部による中小企業金型専門することができたので、焼き入れ硬化されたダイス鋼視察団の選抜があり、全国から 12 社が選ばれた。米や超硬合金でも銅や黄銅などの軟らかい材料を電極と国務省の招待で当時金型先進国と言われていたアメリすることによって、容易に加工することができる。

カの金型メーカーを視察するという目的で、翌 1958

また、電極の向かい合った面の近い距離の所から順

年 8 月視察団は 35 日間の日程で渡米した（図 4-8）。

次放電が始まり、極間の距離が均一になるように加工が進んでいくので、加工形状と電極形状は微小間隔を隔てた現物合わせ形状の関係になり、放電加工が進め
ば電極の進行方向に投影された形状が加工されることになる。従って、電極さえ加工できれば任意の形状に加工できるので、焼き入れ硬化されたダイス鋼製の順送り金型でも放電加工は盛んに使われている（図 4-7）。

図 4-8 中小企業金型専門視察団 5）九州から 1 社選ばれたのは三井工作所であったが、社長の三井は当時超硬金型の開発、特に超硬材料の加工方法について模索していたので、この視察でアメリカの金型製造現場を見て回れる機会を得られたことに
図 4-7

24

放電加工機の原理

大いに期待した。視察団は、ロサンゼルス、シカゴ、

しかし、放電加工は加工液中で高温高圧のアーク放ピッツバーグ、デトロイト、ニューヨーク、ワシント

電による放電痕の累積形状であるから、材料表面の微ンの金型工場を視察した。しかし、視察団は鍛造、ゴ

小深さまでは放電の影響で母材とは異なった加工変質

ム、ダイキャスト、プラスチックなどいろいろな業種層が存在し、特に超硬合金では、加工部分にマイクロの編成であり、精密金型を製作するのは三井工作所だ

クラック（微細亀裂）が発生しやすい欠点を持っていけであったため、見学コースに精密金型工場は 1 社もる。近年はワイヤーカット放電加工機の進歩や加工電無かった。そのため、どの金型工場にも三井の疑問に源の改良や放電加工後の加工変質層を除去するラップ

答えるヒントもなかった。しかし、このまま手ぶらで（磨き）などを取り入れて、マイクロクラック、加工変

帰国することはできないと三井は視察終了後もアメリ質層対策を実施するようになったが、超硬金型開発のカに留まった（図 4-9）。

技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. March見てみれば、何もかもが初めて見るものばかりで、何から手を付けたらいいか分からず、数日間は寝食を忘れて悩み抜いたという。加工技術についても、超硬合金は非常に硬いので、通常使っていた研削砥石では削れないのは分かっていた。超硬合金を削るなら、これよりも硬いダイヤモンドしかないわけだが、ダイヤモ
ンドは高価で使えないという考えから放電加工が使われていたのである。また超硬合金も、当時 1kg で 3 万円もする高価な材料だったので国内では部分的な使用であったが、アメリカでは一体物で使われていて、接着技術を使用していなかった。接着する方法は超硬合金を節約する加工方法として行っていたが、作り替えなどで却って無駄な使い方をしていたことになっていた。アメリカからの資料で初めて見聞する超硬材料の研削方法が皆目見当もつかない中で、三井の技術者は試行錯誤を繰り返し、後述するが銅板によるダイヤモ
ンド砥石の研削技術にようやくたどり着いた。
図 4-9

米国の金型工場 5）

このように苦労して分割総研削による超硬金型の試一人アメリカに残った三井は、視察中に訪問したピッ作型が完成したのは、1958 年 11 月、三井がアメリカ

ツバーグにある米国金型工業会本部から金型会社のリスから 10 月に帰ってから 1ヶ月後のことだった。当時

トをもらっていて、その中から生産品目がカーバイドダの三井工作所には自動プレスがなかったので安川電機

イと記載されている金型工場を訪問する日々を送った。

のプレスを借りて打抜き耐久テストを実施した。当しかし、そのほとんどがアルミや合金の引き抜きダイの時、刃物の再研削までの連続打抜き枚数は、やすりメーカーで解決のヒントを見つけることができずにい仕上げ金型で 1 万枚、熱処理後の総研削仕上げ金型でた。ところが意外なところから問題解決の道は拓けた。

5 万枚であったので当初の予想は 10 万枚程度に見て節約のためシカゴの安いホテルに泊まっていたが、あるいたが、10 万枚、20 万枚打抜いても金型の刃物に支日、ロビーで一人のアメリカ人に「日本人は金持ちだ

障はない。とうとう、年を越した翌 1959 年 1 月にはからダイヤモンドを買わないか？」と声をかけられた。

100 万枚を打抜いてしまった。ダイス鋼を熱処理硬化「金はないよ」と断ったが、「ダイヤのカットするところさせたスチール金型の 20 倍の打抜き枚数である。まだけも見ないか」とさらに言われ近くでもあったので、だ金型には異常が認められず 107 万枚まで打抜くこと

とりあえず見学だけということで行ってみると驚くことができたが、安川電機の生産の状況でプレスを借りるに問題解決の鍵があった。そこではダイヤの原石を銅板ことができなくなったので、打抜きテストは終了しで切っていた。0.1mm くらいの厚さの銅の円板を高速た。当初の予想をはるかに上回る成果を得たこと、さで回転させ、そこにダイヤモンドの粉を入れてカットしらに 100 万枚という大台を超えるまで連続して打抜けていた。砥石の代わりに 0.1mm くらいの厚さの銅円板

る確信が得られた（図 4-10）。

でカットするこの方法で行えば、超硬合金も削れる。三井はそれからいろいろ質問したが、相手も親切に教えてくれた。次の日も行って教えてもらった。ダイヤを削れるのはダイヤである。ダイヤの次に硬いと言われるタン
グステンカーバイドもダイヤなら削ることができる。カ
ギは削る時の角度とスピードであった。超硬材料の加工方法のヒントを得た三井はホテルに戻り、すぐに考えを整理して加工するための砥石の作り方などさまざまな図面を作成し速達で日本に送った。そして帰国するまでに超硬金型の試作型造りの準備をするように指示した。
国内の技術者たちは送られてきた図面やレポートを

図 4-10超硬金型の試作型（写真提供：三井ハイテック）

モーターコア打抜き金型の系統化調査

25

この超硬金型試作型のテストが大成功を収めたのでも全国に報道され、金型業界や家電メーカーに大き量産型でも十分に耐久性があると確信ができた。まな反響を呼んだ（図 4-12）。1 研削あたりの打抜き枚た、超硬合金の研削技術も開発できたことに加え、今数がヤスリ仕上げのノッチング金型が 1 万枚、熱処理までの順送り金型製造までの経験と技術を活用して、分割総研削仕上げのスチール金型でさえ 5 万枚程度が1959 年 5 月に早くも量産型超硬金型第 1 号機、蓄音限界だったのに対し、一挙に 20 倍の 100 万枚も打抜

機用フォノモーター、7 工程打抜き順送り金型が松下

ける超硬金型が量産化できるようになったので、業界

電器放出工場に納入された（図 4-11）。超硬合金（タは大きなショックを受けた。1953 年が電気元年といングステンカーバイド）を使用したモーターコア打抜

われ、1955 年ころからいわゆる 3 種の神器として洗き用順送り金型として、国内で初めての量産型の開発

濯機、冷蔵庫、掃除機（のちに白黒テレビ）が人気とに成功し、松下電器大東工場で使用した結果は極めてなり電化ブームとして家庭に急速に普及したが、1954

好成績だったので、三井工作所が金型量産に着手した年に順送り金型、1959 年に超硬金型の開発ができたというニュースは画期的な開発として、当時の新聞でこと、特に今までのスチール金型の 20 倍の打抜き能力を持つ超硬金型の量産化が可能になったこともその背景にあったといえる（図 4-13）。

図 4-11

超硬金型の量産型第 1 号機

図 4-13

技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. March

超硬金型第 1 号機の報道（日刊工業新聞 1955.12.8）（写真提供：三井ハイテック）26

図 4-12

主要耐久消費財の普及率 6）

して加工した。またスロットの b 部の成形も市販の砥石では側面加工ができないので、ここも自作の銅板砥
石の幅を狭くした先端にわざと横バリを出すように成形して（③）、側面加工で仕上げていた。スロットダ
イの外径 R 加工は同様に④のような銅板砥石で加工していた。このようにスロットダイ 1 個を仕上げるのに4 枚の銅板砥石を自作することになる。1960 年ごろには、ベアリング入りの鋳物製治具を自作して砥石の R成形を行っていたが、その後は同一機能の市販品が出たのでそれを使うようにした（図 4-15（1）（2））。

（１）自社製 R 成形治具

図 4-14

4.2.3

スロットダイの加工例

ダイヤモンド砥石の成形技術

超硬合金を金型の刃物部品に使って開発型を製作し、打抜きテストで一度も再研削をしないで 107 万枚も連続して打抜くことに成功して、わずか 4 か月後に量産型の順送り金型を完成させることができたのは、
ダイヤモンド砥石の成形技術にあった。

（２）自社製 R 成形治具による加工例
図 4-15

ダイヤモンド砥石による超硬合金の成形方法の考え

1 例として、開発当時のスロットダイの加工方法を方の基本は、ダイス鋼を焼入れ硬化させたスチール金

図 4-14 に示す。中幅部の直線部分は市販されていた型の成形研削技術である。スチール金型の成形方法

ダイヤモンド砥石でも加工できたが、砥石は使用しては前章で述べたが、あらゆる形状、あらゆる寸法のいると両端部が摩耗して中高になったり、表面が波R 成形には前述した R 成形治具が使用されていたが、打ったりして真っ直ぐに削れなくなるので修正が必要

ダイヤモンド砥石の成形においてもこの治具を利用しになる。しかし、修正するとダイヤモンドが取れてた。モーターコアの形状にはさまざまな R 形状があ

もったいないのでこの砥石は粗加工用に転用する。そり、その成形に一つひとつダイヤモンド砥石を購入しの代わりに自作で先端を狭くしたダイヤモンドを付けていたのでは、多額の費用が掛かってしまう。そのたた銅板砥石（①）を使用して加工をしていた。まため、スチール金型で使っている砥石成形方法を利用しスロットダイ a 部の形状で最も難しいのは直線部と Rてダイヤモンド砥石の成形ができないか試行錯誤を重部の角度の交わる部分で細心の注意を払って加工しねていたが、技術誌からヒントを得た。それで銅製のた。側面加工用の砥石がなかったので②のような砥石

リム付砥石を準備して、外側の銅のリングにダイヤモを作って、研削盤の可傾式マグネットチャックを使用

ンドの粒を押し込んで、ダイヤモンド砥石を試作してみたらうまくいった。その方法では先ず基準となるマ（脚注２） GC 砥石：緑色炭化珪素質砥粒。炭素と珪石を電気炉で加熱して 98％以上の純粋な SiC の結晶インゴットを砕いて整粒したもの。緑色をしているので Green Carborundum とも言われる。劈開性が強く超硬工具や発熱して困るような加工物の精密研削に適している。

スターゲージを作らなければならない。マスターゲー
ジの材質はダイス鋼を HRC60 程度に熱処理硬化させたものを使用し、成形しようとする形状や R 形状を
このマスターゲージに研削加工で成形する。スチール

モーターコア打抜き金型の系統化調査

27

金型の成形技術がないとマスターゲージさえ作ること

砥石を回転させると、一度銅板砥石を上にあげて再びはできない（図 4-16〜17）。

マスターゲージにダイヤモンドの粒を並べて銅板砥石
の全周に切れ目なくダイヤモンドの粒が配置されるよ
うに、2～3 回同様の作業をおこなう。銅板砥石の全周に切れ目なくダイヤモンドが付いていないと、超硬合金を削っている時に削るどころか反対に銅板砥石がえぐり取られて、加工物が吹っ飛んでしまい大変危険である。しかし、ダイヤモンドの集積度の基準はな

図 4-16

ダイヤモンド砥石成形マスターゲージ

く、作業者の経験に委ねられていたので、砥石の切れ
味には個人差があった。
ダイヤモンドの粉末が銅板にきれいに圧入されているかは表面の光沢でも分かるが、薄い鉄板の縁をシューッと削ってみれば切れ味で分かるし、成形した形状がいいかどうかの判断は超硬合金を試しに削らな
くても、割り箸のような薄い木片を削ってストレート部と R 部がうまく合っているかは目視で確認できた。
最初作成した銅板砥石では研削した面が粗く、金型

図 4-17

超硬研削用の砥石と製作治具（レプリカ）（写真提供：三井ハイテック）の粒子の大きさをいろいろと変えて試行することによ砥石となる銅板の厚みは 6～10mm 程度で、研削すンドの粒は＃ 100 のものから、最終仕上げは＃ 500 のるところに合わせて先端を細くしたりして製作していものまで使用した。＃ 500 のダイヤモンドの粒を埋めたが、あまり細くするとダイヤモンドを圧入するとき込んだ銅板砥石の表面は見た目にはツルツルであるに変形してしまう。銅板の成形には、スチール金型のが、これで超硬合金が削れるのである。

成形で使う R 成形治具、角度成形治具に手作りの超硬バイトを組み合わせて加工していた。

り、研削面がきれいにできるようになった。ダイヤモ

銅板砥石の開発当時、三井工作所社内でも成形方法については極秘に進めていた。一般社員が退社した

銅板の成形が終わった後、マスターゲージを研削盤

後、特命を受けた 2 人だけが工場に残り毎日終電時間のテーブルの上に固定し、マスターゲージの成形されたまで開発に取り組んでいたので、社外はもちろん社員

部分に時計油（透明で適度の粘度があり、凹みの中央ににも知られず開発した。金型部品の成形のうち直線部集まらない程度）をつま楊枝みたいな竹べらで薄く塗布分の加工は市販のダイヤモンド砥石で十分加工できるし、その上に工業用ダイヤモンド粉末を均一になるよう部分もあったが、独自開発の銅板砥石の作成に時間がに落としていき、その上から銅板を押し付けた状態で研かかり、スロットパンチ 1 本を仕上げるのに 4～5 日

削盤のテーブル上をゴロゴロと何度も往復させながら銅もかかっていたが、研削設備の近代化を図り分業体制

板を転がすのである。もちろんこの時は主軸モーターのを整備することで製作日数の問題は解決していった。

回転は止めておく。研削盤にとってはかなり無理な力が当時使用していた日本製のダイヤモンド砥石はハブかかっていた。当時の機械精度では銅板をマスターゲーの部分がベークライト製であったから、切込みすぎる

ジに押し付けておかないと、テーブルを左右に転がしたと焼けて砥石が燃えてしまったりすることもあった。

時に主軸が逃げてダイヤモンドが銅板の中に完全に入ら超硬金型の加工に関しては、ダイヤモンド砥石メー

なかった。しかし、先端が細い銅板では力が強すぎると

カーもほとんど実績を持っていなかったので、金型銅板が曲がってしまうこともあり、作業者の経験と勘がメーカーの設計技術の方が先行し砥石メーカーはその必要な作業であった。

後を付いてきて、金型メーカーの指定する砥石を作る

マスターゲージは 4 方向が使えるように 4 面加工したものを作業者は何本も持っていた。その長さは研削盤のテーブルの動き量で制限され、250mm 以上はできなかったので、銅板砥石がテーブル上で 1 回転するだけの長さが取れず、マスターゲージの長さだけ銅板

28

部品として使えるものではなかったが、ダイヤモンド技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. Marchという状況であった。

4.3 超硬金型の設計、加工技術
超硬合金の成形研削技術はスチール金型の成形研削

技術を応用できたが、スチール金型と比べて 20 倍のど、通常のタップ加工ができない材料に容易にネジ寿命を持つ超硬金型の構造は、スチール金型よりも十を加工するものであった。図 4-19〜20 に示すように、分な剛性を持たせる必要があった。超硬合金の刃物を外周に雄ネジを切った放電加工用の電極を被加工物の保持するパンチプレートやダイプレートの材質では、

中心軸孔内に挿入し、電極を自転することなく、被加スチール金型は炭素工具鋼を使用していたが、超硬工物の中心軸を中心にして公転をさせながら、次第に金型ではダイス鋼を用い HRC60 程度に熱処理をした

その公転半径を広げて放電加工によって雌ネジを被加後、全て研削加工仕上げを行い、打抜き中に絶対にガ工物に加工するものである。

タが出ないようにした。ダイセットの材質も開発当時
は FC-32 や鋳鉄など鋳物としては最高級品を使った。
また、ガイドポストのサイズもスチール金型がφ 32～40mm に対して、超硬金型はφ 50mm と一回り大
きなサイズにして剛性を上げていた。
4.3.1

放電ネジ切り機の開発

超硬合金は硬度が高いので焼き入れ前のスチールのようにネジ加工ができないため、固定方法として当初はスチールブッシュ製のナットによるネジ止め方式としていた。超硬合金には素材の段階でスチールブッシュの入図 4-19るザグリ加工をして、納入後の追加の加工を不要にして自社製放電ねじ切り機（写真提供：三井ハイテック）

いた。スチールブッシュにはネジを切っているが、ボルト締めの際に回転しないようにネジの中心とスチール
ブッシュの中心と 1mm 偏心させていた（図 4-18）。しかし、超硬合金は焼結時の収縮によって孔間ピッチの誤差が大きく、その誤差をスチールブッシュで調整するためにスチールブッシュの外径を必要以上に大きくすることになり、超硬合金の素材の大きさも必要以上に大きくせざるを得ないという問題が生じた。

図 4-20

放電ねじ切りの原理

その後、超硬合金の焼結技術やろう付け技術の進歩によって、熱膨張の小さいインバー合金（鉄 - ニッケ
ル合金、室温付近でほとんど熱膨張が生じない）をろう付けした超硬合金が超硬メーカーから供給できるようになったことから、ネジ加工性に優れたインバー合
金のろう付け方式が主なものとなった。インバー合金のろう付けができない特定な加工物のみ放電ネジ加工を行っている。
4.3.2

パンチの固定方法

ノッチング金型ではたがねを使ったコーキング方式であったことはすでに述べたが、その後のワンスタン
プ金型ではセロ合金によるパンチ固定も広く使用され
図 4-18

スチールブッシュによる超硬合金の固定た。セロ合金はビスマス系の低融点合金で、103℃で軟化し 116℃で流動点になるので簡単に溶かして作業

この問題を解決するために 1962 年放電加工機によすることができた。さらに凝固する際にわずかに膨張る放電ネジ切り機を開発した。この発明は、放電加工する性質を有するため、これを利用してパンチとそれを利用して超硬合金や焼き入れ硬化されたスチールなを固定するパンチプレートの間の複雑な形状に流し込

モーターコア打抜き金型の系統化調査

29

み、凝固させて固定した。しかし、この固定方法ではこの後に開発された順送り金型には強度的に耐えることができなかった（図 4-21〜22）。

図 4-21

コーキングによるパンチの固定
図 4-24

リテーナーによるパンチの固定（2）（2）スパイダーによるパンチ固定
モーターコアはステータにもロータにもスロットがあり、それらはコアの中心から放射状に一定の角度で配列されている。従って、パンチもスロット数だけ必要になり、多数のパンチを放射状に一定の角度で固定
図 4-22

セロ合金によるパンチの固定する技術は難しいものである。ノッチング金型では 1
本のパンチを固定する技術でよかった。ところがワン（1）リテーナーによるパンチ固定

スタンプ金型になると、一気にパンチと同じ数だけのそこで考えられたのがリテーナー式のパンチ抜け止め

パンチを固定する技術が必要になるので、熟練技能者である。リテーナー式抜け止めとはパンチに切込みを付の独壇場になってしまう。スロットパンチの固定もワ

け、リテーナーで押さえてボルトで固定する方法である。

ンスタンプ金型の初期のころは 1 本ずつヤスリ仕上げ

設計当初ではリテーナーを数個に分割していたが、締めで固定していた。しかし、成形研削技術が開発されて付けボルトの数が増えたり、打抜き中にリテーナーが動部品精度がよくなってくると、それらを固定する手段

いて落下事故があったりしたので、分割をやめて一体物も精度を要求されるようになってくる。セロ合金で固でパンチを固定できるように改良した（図 4-23〜24）。

定する方法が現れてきたが、順送り金型には強度不足であったから、何とか機械的に固定する方法がないかと考えられてきたのがスパイダー方式であった。しかし当初は研削仕上げの技術までは開発されなかった。
スパイダーは日本語では蜘蛛であるが、モーターコアのスロットの配列状態がコアの中心から放射状に規則
正しく配列してあるので、保持するプレートをスパイ
ダーパンチプレートと呼んでいた（図 4-25）。

図 4-23

リテーナーによるパンチの固定（1）

図 4-2530

技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. March

スパイダー式パンチプレート

スパイダーパンチプレートの最初の作り方はゲージあったが、スロットパンチを組み立ててみると作業者を使ってヤスリ仕上げで行っていた。素材を旋盤で丸の熟練度によって、直角度、平行度、ピッチおよび幅

く削った後、内径と外径は円筒研削であらかじめ仕上の精度にバラツキがあり、最終的には組立作業者のげておく。その後 1 スロットずつ放射状にけがき、ココーキングの技能で精度を補正していた。

ンターマシンを使ってけがき線に沿って不要な部分をしかし、やすり仕上げによるスパイダーパンチプレー

切除するが、ヤスリ仕上げ代を片側 0.5mm 残しておトでは、超硬金型の求める耐久性や精度に応えることはく。仕上げ用のゲージは 1.2mm の鉄板でピッチゲー

できないので、熱処理、総研削仕上げはどうしてもやらジ、側面ゲージ、モデルゲージ、深さゲージの 4 種類

なくてはいけない技術であった。そこで図 4-28 に示すを準備しておき、順番に使って 1 本ずつ、1 周して仕ような研削治具が開発された。基準となるテンプレー

上げる。加工はやすり盤を使って透き見台（台の上面トは必要とされるスパイダーの足の数に合わせて 24 等

がすりガラスになっていて、すりガラスの上に加工物

分、28 等分あるいは 48 等分などにそれぞれジググライ

を置き、下から光をあてて加工物とゲージのすき間ンダーで回転テーブルを利用して製作された。

を見る）の上でのぞきながら、片面 1ヶ所ずつ仕上げていき、片方の面が全て仕上げ加工が終われば次に歯厚マイクロメータと側面ゲージを使ってスパイダーパ
ンチプレートの歯厚を仕上げる。そのあとモデルゲー
ジで仕上がり状態を確認しながら、最後に深さゲージ
を使って深さを仕上げるとヤスリ仕上げによるスパイ
ダー式パンチプレートは完成する。割り出し精度は±0.005mm 程度である（図 4-26〜27）。

図 4-28

スパイダー研削用治具

テンプレートと加工されるスパイダーパンチプレー
トは研削治具に仮締めして、定盤の上でテンプレートとスパイダーパンチプレートを交互にダイヤルゲー
ジで測定しながら位置決めを行ったあと加工に入る。
基準となるゲージの外形は仕上がり寸法よりも片側0.01mm 大きく仕上げてあるので、スパイダーパンチ
プレートの底面寸法は片側 0.01mm までゲージに切り込むように研削すれば、それでスパイダーパンチプ
レートの底面は仕上がることになる（図 4-29）。
図 4-26

スパイダー製作の仕上げ用ゲージ

図 4-29金型部品の研削作業（写真提供：三井ハイテック）

初めは 1ヶ所の溝を中心に対して左右振分けに成形
図 4-27

ヤスリ盤と透き見台

された研削砥石で加工するが、既にできあがっている
スロットパンチを確認用のモデルとして使用して仕上

外径φ 100mm、スロット数 24 のスパイダーパンチ

げる。最初の溝加工ができたら隣の溝仕上げに移る

プレートのヤスリ仕上げによる製作日数は約 2 日間でが、この時歯厚マイクロメータで測定しながら、1 周

モーターコア打抜き金型の系統化調査

31360 度仕上げていく。この治具により研削加工でパンチを精度よく組み立てることができるようになったので、コーキングによるパンチとダイのクリアランス修
正は完全に不要となった。
4.3.3

精密機械の導入

スチールダイの 20 倍の生産能力の超硬金型はモータメーカーとりわけ家電メーカーからの需要が急増し、これに応えるためにはその当時の加工方法では限図 4-32

スチューダー社製パンタグラフ式倣い研削盤

界がくるのは明らかであり、三井工作所は安い原価で技術的にも優れた金型を生産することを目標に、加工工程の徹底的な機械化を進めてきた。そして機械化を進めたうえにスチール金型の成形加工技術を活用することができたので超硬金型を短期間で開発できた。
しかし、各部品の精度は作業者の技術、技能で仕上げることができても、位置精度を確保するには機械精度に頼る以外にないという考えで、精密機械を導入した。例えば、1956 年三井精機のジグボーラ―、1959
年ハウザー社（スイス）のジググラインダー、1960

図 4-33

ホンメル社製光学式倣い研削盤（写真提供：三井ハイテック）

年ハウザー社のジググラインダー、ジグボーラ―及び、ホンメル社（ドイツ）の光学式倣い研削盤及び、銅板砥石を成形してダイヤモンド砥石を作り超硬合1961 年スチューダー社（スイス）のパンタグラフ式

金を成形する方法も次第に機械による加工方法に置き倣い研削盤及びペテベ社の光学式倣い研削盤などであ換えられていった。スロットダイについては光学式倣る。この後も毎年精密機械を導入し、金型専業メー

い研削盤、パンタグラフ式倣い研削盤の導入により、カーとしてトップクラスの機械化を行い生産工程の分

砥石の成形をしなくても加工できるようになった。さ

業化を進め、流れ作業による金型の量産化を推進したらにスロットパンチも 1980 年に開発された CNC 平面（図 4-30～33）。

研削盤で加工できるようになり、この技術も過去のものとなってしまったのである。

4.4 超硬金型のモーター小型化への貢献

1）

超硬金型で打抜かれたモーターコアは連続して打抜いても寸法精度もせん断面も良好であり、電磁鋼板の改良による打抜き性の向上も加わって、その打抜き
バリがヤスリ仕上げのノッチング金型が 0.2mm、焼き入れ研削仕上げのスチール金型で 0.1mm に対し、
図 4-30三井精機製ジグボーラー#6

0.05mm 以下というコアを安定して打抜くことが可能となり、モーターの性能向上に大きく寄与することができた。
それまでは打抜いた時に発生するバリが巻線を痛めるので、ファイバー（木綿、麻、木繊維などを重ね合
わせ、強圧して作られた繊維、主に電気の絶縁材料に用いられる。
）、紙あるいは絹布などを巻いて巻線を保護し絶縁を保った。バリが小さくなったことでファ

図 4-31 ハウザー社製ジグボーラ—#5 とジググラインダー#5

32

技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. March

イバーなどを巻かなくてもすむことになり、より多くの巻線が巻けるようになったのでステータ巻線の占積率が向上し、出力が増してモーターの小型化が可能と

参考・引用文献なった。

1） モータコア 50 年史編纂企画委員会：「モータコア

さ ら に モ ー タ ーの小型化に貢献したのがエ ア ー
ギャップ（空隙）を金型で打抜くことができるように

50 年史

戦後モータ技術 50 年の歩み」，三井金型振興財団／三井ハイテック，2000 年なったことである。それまでは打抜かれたロータコア

2） タンガロイ

を必要枚数だけ積層し、ダイキャストをしたのち外径

3） 共立合金製作所

を切削加工してステータコアとのエアギャップを保っ

4） タンガロイていたが、その加工は電磁鋼板の断続切削という悪条

5） 60 周年記念事業プロジェクト：「三井ハイテック件で、超硬合金を使ったバイトで削ってもコアの大きさにもよるが数十台ほどしか削れないという。これを金型で打抜いて外径を削らずにそのまま組み立てるこ

カタログ

6109（AD）を基に作成

カタログを基に作成

カタログ

6009（AD）

60 年史」，三井ハイテック，2009 年
6） 厚生労働省：平成 23 年版労働経済の分析，P91，
2011 年とができれば量産品では大きな成果をもたらす。
安川電機では 1953～1954 年ごろエアギャップ抜きを単発金型で行い量産型に組み込もうと試みたが、ロータダイキャスト技術が問題になった。ロータの外径がダイキャスト前に仕上がってしまうと、ダイ
キャストする際にアルミの湯がロータ外周に回ってしまい不良となってしまう。この問題を解決しなけ
れば量産化はできない。反対意見もあったが、ロータスロットの形状をオープンスロットからクローズ
スロット（脚注 3）に変更して量産化を図ったのは1975 年のころであった。厚さ 0.5mm の電磁鋼板で0.3mm 幅のリングがきれいに抜けて金型から出てくるのを見て作業員は驚いた（図 4-34）。打抜きとダイ
キャスト、さらにモーター組み立てを同期させて自動化ラインを構築した。モーター特性も従来と全く変わらず、小倉工場の小型モーターの生産は全てこの方式となった。ロータコアの無切削革命であった。
名前は Automatic die casting machine を略して「A
ダイキャスト」と呼んだ。

図 4-34エアギャップ抜き例（写真提供：三井ハイテック）

モーターコア打抜き金型の系統化調査

33

5｜画期的な生産方式、自動積層金型の開発
超硬金型が開発されたことでモーターコアの打抜きてくる。しかも、積みずれもないので後はダイキャス

枚数がスチール金型に比べ一気に 20 倍の 100 万枚にトして正規のシャフトを圧入して完成品となるので従達して、モーターコアの大量生産に著しく貢献したこ

来の 1/5 の 2 工程になり大幅な工程の短縮となる。

とを前章で述べたが、この章ではモーターコアの生産

ステータコアの場合の従来の方法では、金型で抜か

システムまで変えてしまった自動積層金型の開発につれたコアをシュートで取り出した後、モーター1 台分

いて述べる。

に計量してコア内径に治具を入れて積みずれを矯正す

5.1 自動積層金型の誕生る。そのあとコア外周を溶接やかしめあるいはボルト締めなどによってステータコアを完成させる。
MAC システムではこれら計量から溶接までの工程

モーターコア打抜き用の自動積層金型とは金型内でを全て金型内で完了してしまうため、ロータコアと同コアを積層し結束した形状で金型の外へコアを出す金様に取り出し、計量、ずれ矯正などが不要となり 5 工型のことで、1974 年初めて開発したのは三井工作所

程が 1 工程と短縮される。このあとは必要に応じ焼鈍

で「MAC システム」（ミツイ・オートマチック・コ

工程を経て、巻線工程に回りステータコアができる。

ア・アセンブリ・システム）と呼んだ。

これまでの生産方法と MAC システムを比較したのが
図 5-1 である。工程の削減はその工程で使われる計量装5.1.1

MAC システムとは置、溶接機、溶接用ガス、かしめピンや治具類が不要に

MAC システムでは、金型で材料を打抜きながらモーなり、何より工程が少なくなってしまうから作業スペー

ター1 台当たりに必要なコアの枚数を自動的に計量し、スや作業者が不要となる。このことは最も合理化が遅れ

1 枚 1 枚を金型内で打抜きと同時にかしめて結束する。

ていたモーターコア打抜き工程を変えるだけでなく、既ロータ、ステータともに外径を基準に結束されるので、に自動機の導入などで合理化を進めていた打抜き後の工従来に比べてコアの揃い方が格段に向上し、積みずれ程までも変革した画期的な生産方式であった。

がないので、ロータ外径は仕上がり寸法に打ち抜くことが可能になり、しかもスキュー（ロータの斜め方向

34

5.1.2

MAC システムの初公開に入った溝）まで付けられるので、ロータ外径を切削1975 年 11 月 14 日、福岡県北九州市の三井工作所

しないですむようになる。これまでのモーターコア生では大手の電機メーカーや家電メーカーおよび大勢の産方式に比べて、製造工程や作業者を大きく低減でき

報道陣を隣接する直方市のプレス工場に招いて、新製る、日本で初めて実用化に成功したモーターコア打抜

品「MAC システム」の公開デモンストレーションをきシステムである。

行った。招待された人には従来の 1/2 の生産コストでモーターのロータを作る工程として、従来の生産方

モーターコアを打抜くことができる画期的な金型シス

法では金型で打抜かれたコアをシュートから作業者がテムを開発したので公開するという説明しかされてい取り出した後、モーター製品 1 台分の必要な枚数に装なかった。当時モーターコア打抜き工程は、後工程の置を使って計量し、専用機械によってスキューする。

ロータダイキャスト工程やステータ巻線工程に比べ合さらに 1 枚 1 枚の積みずれを矯正するとともに、ス

理化が難しく、合理化の遅れた工程と言われていた。

キューが乱れないように内径に仮のシャフトを挿入す

200 トンプレスに取り付けられた MAC 金型に電磁鋼る。この状態でダイキャスト工程に回してアルミを板が送られ打抜きが始まると招待者の間からどよめき

ロータコアのスロット穴の中に充填する。その後仮の声が上がった（図 5-2-1、2）（図 5-3）。この公開デシャフトを抜いて、外径の荒削り加工を実施した後でモンストレーションは、翌 11 月 15 日日経産業新聞にシャフト孔のブローチ仕上げ加工を行う。最後に正規「モーターコア、大幅に安く」の大見出しで一面を飾のシャフトを圧入し、最終の工程でロータ外径を仕上り、さらに 11 月 20 日に日刊工業新聞にも「“かしめ”

げ加工してロータが完成する。

まで自動的に」の大見出しで掲載され、その中で富士こ の 方 法 で は だ い た い 10 工 程 を 経 て し ま う が、

電機製造（現富士電機株式会社）の生産技術担当者がMAC システムでは金型内で打抜かれたコアをモーター

MAC システムについて「冷蔵庫、洗濯機、換気扇、1 台分に結束して、さらにスキューされた状態で出されプレーヤー用など小型モーターの生産には画期的な技技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. March図 5-1

モーターコア生産工程の比較

図 5-2-1

MAC システムの公開（三井工作所）

図 5-2-2

MAC システムの公開（三井工作所）

図 5-4-1

MAC システムの新聞記事（日経産業新聞 1975.11.15）

図 5-3 MAC システムで積層されたロータコア、ステータコア

紹介している。毎日新聞や朝日新聞などにも取り上げ

術で、生産コストが二分の一に低減されるというのはられ、アメリカの GE 社（ゼネラルエレクトリック）

決して過大評価ではない。とくにロータコアに自動的などからも引き合いが来て、国内だけでなく海外からにスキューを与えるのは世界でも初の技術だろう」とも関心を集めた（図 5-4-1、2）（図 5-5）。

モーターコア打抜き金型の系統化調査

35

工と同時に 1 枚ずつ突起の切り口面の摩擦抵抗を利用して積層固着させる方法であり、さらにロータにはスキューまで付けられるようなかしめ形状になっている。しかも 1 枚 1 枚の位置精度、あるいは「はめあい精度」が精度よく出ているので、しっかりと固着強度が出ている。金型にはこれまでと違って打抜きプラス
組立機能が加わったことになり、三次元の精度管理が必要になり、さらに金型が大型化したにもかかわらず、刃物精度や位置精度が一層厳しく求められるようになるので、この困難な精度の壁を破って初めて顧客が満足する金型ができるのである（図 5-6）。

図 5-4-2

MAC システムの新聞記事（日刊工業新聞 1975.11.20）

図 5-6

5.1.4

モーターコアの代表的な切り起こし 1）

MAC システム開発のいきさつ 1）

MAC システムがなぜモーターを生産するメーカー
からではなく、金型専業メーカーから誕生したのであろうか。そのいきさつを述べると三井工作所はこのシ
図 5-5

MAC 金型

1 号機（三井工作所）

ステムを開発する前に、モーターコアの増え続ける需要に応えるために高速化あるいは多列化金型の開発に取り組んだ。その超高速化金型の開発のなかで、自社

5.1.3

36

MAC システムのかしめ

製の 1,000spm のプレスを作ったが品質的に満足でき

従来のモーターコアの打抜き方法では、打抜かれたず断念した。その後国内、海外のプレスメーカーに打コアをシュートで取り出す時にシュートによるすり傷診したが、結局海外プレスメーカーに決定した。1974がついたり、必要数に積み上げた際のコアの積みずれ

年末にミンスター社（アメリカ）から 1,600spm のプによって引き起こされるステータの巻線時の絶縁紙のレスを導入し、モーターコアの超高速打抜きテストを破れなど中間工程でモーターコアの品質を劣化させる始めた。その超高速打抜きの中で思わぬ問題が起こっことがあった。しかし、MAC システムではモーターた。打抜きスピードが速すぎて製品取りが間に合わな

1 台分の厚さに積層された完成品が金型内で製作できいのである。これまでの毎分 200 回の打抜きスピード

るようになり、中間工程でモーターコアの品質を落とであれば、作業者も枚数を数えながら梱包することがすことがなくなった。その技術は材料のコアに半抜きできたが、5 倍の毎分 1000 回の打抜きスピードではあるいは切り起こしの突起を成形し、外周の打抜き加

間に合わないのである。休む間もなく作業を続けなけ技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. Marchればいけないので、作業者は嫌がってすぐに辞めてし

5.1.5

GM 社との特許交渉まう。作業環境を改善する必要があり、そこで自動結

アメリカの GM 社との特許交渉では、初めは「何を束装置を作った。コア 100 枚でモーター1 台分なら 1買いに来たのか？」と三井工作所の担当者に疑わしい

台分 100 枚ずつ結束したらどうかと考えたが、それな態度で応対した。この特許は GM 社の子会社であるデらむしろ打抜いたコアを瞬間的に接着する方法はない

ルコ社（アメリカ）が試作程度のサンプルを作って特かと接着剤を探したが適当な接着剤が見つからなかっ許を取得したのを GM 社が買い取っていたものであった。圧着でも試したがうまくいかなかった。

た。GM 社ではこの特許の存在すら社内では知られてそこで特許を調べていると、大阪の藤井電機の「鉄いなかったのである。そのような特許をなぜ日本の金心の一部を半抜きにして、かしめる」という特許が見型メーカーが必要とするのか理解できなかったようでつかったのである（図 5-7）
。この特許は 1974 年 4 月あった。GM 社の意見は「三井工作所が日本で GM 特に失効したが、ステータの組み立て方法には適用でき許を使った金型でモーターコアを打抜いても、GM 特る技術であっても、スキューを付けるロータの組み立許権が日本にはないので GM 特許との抵触関係は起て技術は入っていない。アメリカにも金型を輸出してこりえない。また、日本の電機メーカーに金型を売っいたのでシカゴ駐在員が調査すると、GM 社（ゼネラても、その金型で打抜かれた製品をアメリカに輸出す

ルモーター社）が持っていて、世界各国でこの特許をる電機メーカーが GM 特許に気を付けなければならな

取得していたが日本だけは藤井電機の特許に阻まれていが、三井工作所としては GM 特許を心配する必要はいたようだった。シカゴ駐在員は GM 系列会社からないのではないか。GM も未だかつてこの特許を金型

サンプルを入手し、1973 年 7 月の帰国時にサンプルメーカーに使わせたことがない」というものであった。

を持ち帰った。初めは二人の技術員で分析、試作し、これに対して三井工作所の担当者は「技術志向の会

その後 1974 年 8 月に開発プロジェクトチームを編成

社として創業以来、技術を尊重することを学んできたした。藤井電機、GM 社の 2 社とも特許は取得していので、他人の技術も尊重しなければならないことは十たが実用化していなかったので、これらの特許に手を分に心得ているつもりだから、御社技術を使うにあた

加えれば実用化できると判断し、GM 社の特許を購入

り了解をいただきにきたのもそのためである。」と伝することにしてモーターコアの自動かしめ技術の開発えたところ、GM 社は快く受け入れてくれた。

に取組み、完成したのが MAC システムである。

MAC システムの開発は 1973 年から本格的に着手された。GM 社の特許を基本技術にしたものだったが、GM 社との特許実施許諾契約が締結されたのは1976 年であった。GM 社にとってこの特許は休眠特許であったが、契約の場で初めて MAC 開発の進捗状
況とともにその実用化の状況、コアかしめ技術の完成状態を知らされて驚いていた。
モーターコアを金型で結束する考えは 1956 年に出願された藤井電機の特許や 1961 年の GM 特許に見られるように古くからあったが、商品化して採算ベースに乗る実用化技術としたのは、三井工作所の MAC シ
ステムが最初である。
5.1.6

自動積層特許GM 社のモーターコア自動積層の特許は、ロータコ
アのスキューも同時に行なうもので、日本には出願されていなかったが、アメリカ、カナダ、フランスなど
世界各国に出願されていた。三井工作所が基本特許を導入した後、日本国内の金型専業メーカーも競って導
図 5-7

モーターコアのかしめ特許（藤井電機）1）入を図った特許である。
安川電機は 1971 年、GM 社とは異なったかしめ形
態の「電気機器鉄心の積層固着方法」および「電気機モーターコア打抜き金型の系統化調査

37

器鉄心の製作法」で特許出願を行っている。かしめの①かしめ形状が‘V’字形状になっていること。

突起形状はモーターコアに流れる磁束の流路を遮断し‘V’字形状の突起で結束されたモータコアのかしないように‘V’字形状をしていて、コア 1 枚 1 枚をめ強度が高い。かしめの突起がコアを 2～3 枚串刺し

結束する方法である。

するくらい高く突き出せるので、プレス下死点精度もそのあと 1972 年に日本電装、1974 年には三井工作

厳しく要求されずにすみ、今まで使用していたプレス

所、松下電器から特許出願がされていたことから自動で十分積層が行える設計である。

積層技術への関心がすでに始まっていたことがわか②再かしめ方式であることる。そのような中、1975 年 11 月に三井工作所が行っa）プレスに取り付けられた順送り金型内で、打抜た MAC システムの公開は大きな関心を集め、モーきと同時にロータおよびステータのそれぞれ 1 台

ターコア自動積層化時代の幕開けとなった。

分の計量分離を自動的に行う。

MAC システムの導入にあたって、当時の家電メーb）ロータコアはスキュー量に相当する角度を 1 枚カーは導入前に必ずかしめサンプルの提出を求めたのずつ、コアの中心と同心状にずらした‘V’字形

で、簡易テスト用金型を製作し、コアの 1 枚 1 枚にか状の突起を成形して積層する。

しめ突起を作り、積層加圧して試作品を提出した。家
電メーカーでは特性テストを実施し、特性が従来品と違う結果が出れば、かしめ突起の位置を変えたりかし
め形状を変更したりして、特性の維持に対応していたc）ステータコアは‘V’字形状の突起を成形して積層する。
d）積層されたコアを 1 台ずつベルトコンベアで金型から取り出す。

が、1～2 年も経つと家電メーカーからの要求もほとんe）金型から出たコアを油圧プレスで再加圧し、かど出ないようになった。また、ステータコアの焼鈍テしめ力を強化してそのまま次工程のロータダイ

ストを行っていた時に、電磁鋼板メーカーの技術者から「珪素鋼板はデリケートな材料で、表面にひっかき

キャストやステータ巻線へ送る（図 5-8）。
③ロータのスキュー機構が独特であること傷をつけただけでも 1 ランク特性が下がるのに、特性を落とすようなかしめ形状を付けて、特性を落とさずに製品化しようとするなんて、焼鈍なんかしても無意味ですよ」と言われたこともあった。開発当時は、今のように磁場解析技術も進んでいなかったのでこのような意見もあったが、自動積層システムが普及するに伴って、現在ではあらゆるかしめ形状が問題なく採用されている。当時と比べ、モーターの周辺技術が大きく進歩し、さまざまな技術開発がなされた結果である。

図 5-8

型外再加圧装置（写真提供：安川電機）

5.2 代表的な自動積層金型

かしめが‘V’字形状のため、ロータコアにスキューを

自動積層システムの商品化に向けて各社が競って参なっている。一般的には、下型のブランクダイを回転つけることが難しい。そのため工夫を凝らした設計に入したが、その代表的なものを紹介する。

させて、ロータコアを 1 枚ずつ打抜きながらスキューを付ける方式になっている。VICS システムでは、プ

5.2.1

VICS システム（安川電機）

1）

レスの 1 ストロークごとに上型に取り付けられたかし

VICS（V-integrate core system）システムは、安め形状成形パンチをロータコアの中心と同心状にス川電機が 1971 年に開発したモーターコア積層システ

キュー量に相当する角度ずつ回転させて、‘V’字形状

ムである。モーターコア 1 枚 1 枚を結束するかしめ形

のかしめ突起をコアに成形し、金型内ではスキューの状が‘V’字形状だったのでこの名称がつけられたが、付かない仮かしめ状態の積層製品を作り、金型から取1978 年社内の金型部門を分離独立し安川精機として、り出した後で再加圧機により加圧することによって本

それまで社内だけで使われていた同システムを 1979

かしめすると同時に‘V’字形状の突起の求心性を利用

年から外販を始めた。

してスキューを付ける方法になっている（図 5-9）。

VICS システムの特徴としては次のような点があげ
られる。

38

技術の系統化調査報告共同研究編

1980 年には液体シリンダーをつかった背圧方式に

Vol.11 2018. Marchよる金型内での本かしめ技術も採用し、1981 年から①金型内でかしめて完成品を取り出す。

実用化されて仮かしめおよび本かしめの両方ができる

型外での再加圧は全く不要である。金型の中で積層ように改良されたシステムになった。またその後にし完成した製品は金型の側面から 1 個ずつエアシリン

はロータコアの‘V’字形状のかしめ方式から他社とダーによって排出されて出てくる（図 5-11）。

同じように GM 社方式のかしめ形状に変わってきて、
ブランクダイを回転する方式に変わった。

図 5-11 ロータ、ステータコア超硬順送り金型（三井工作所）②油圧による背面加圧方式である。
金型内でかしめて完成品とするために、プレスによる加圧と油圧による背面加圧する方式を採用したのが大きな特徴である。
開発当初は GM 特許と同じ側圧だけでかしめる方法で試作を始めたが、製品がうまくできなかった。側圧というのは側面加圧の略語で、打抜かれたコアの側面とそのコアが通過していくブランクダイの側面との摩擦抵抗をさして言う。この側圧を利用してモーター
コアの 1 枚 1 枚を打ち抜くと同時にかしめる方法を側
図 5-9

パンチ回転機構 2）

圧かしめという。製品の取り出しは、自動車のジャッキと同じ要領でヘッドに製品を載せて下降させ、下死

5.2.2

MAC システム（三井工作所）点付近でストッパーに当ててヘッドを傾かせ、製品をMAC（Mitsui automatic core assembly system）

転がり落とす方式となっている。問題はこの GM 特システムは三井工作所がゼネラルモーター社の基本特許で使われた側圧かしめでは試作した製品がうまくか許を購入して、油圧を利用した背圧によって打抜かれしまらなかったことである（図 5-12）。試作を重ねるたモーターコアを金型内で完成品とする技術を付加うちに、モータコアの形状によってコア側面の摩擦抵

し、1974 年に開発したモーターコア自動積層システ

抗に大きな差が出ることが分かった。うまく条件がそムである（図 5-10）。

ろってもコア外径寸法が約 80mm 程度までが側圧かしめの限界であることも分かった。さまざまな経験値が必要となり側圧かしめだけで全ての製品に対応できないと側圧方式を断念し、次に取り組んだのがエアー
シリンダーで下からコアを受けることで試作を行った。しかし、エアーではコアをかしめるのに必要な力を出せなかった。そこで今度は油圧で試作することにして、さらに背圧を受けるヘッドの部分に突き上げ防止センサーを埋め込んで、製品の突き上げ防止を図った。さらに製品を転がして取り出す方法も安定した製

図 5-10

MAC システムの構成

開発経緯はすでに述べたが、その特徴は次のようなものである。

品取り出し方法でなかったので、エアーシリンダーで金型の側面から突き出す方法に改良した。GM 特許に油圧による背圧方式を加えた改良を付加したことによって、GM 特許には無かった金型内で完全にかしめ

モーターコア打抜き金型の系統化調査

39

ることのできる新しいシステムが誕生し、日本、アメリカ、カナダ、ドイツ、フランスで特許を取得した。

図 5-12積層コア製品取り出し機構 3）

図 5-13

ロータスキューユニット 4）

図 5-14

ロータスキューユニットb）電動式（ステッピングモーター駆動）。
しかし、ギヤ―交換式のスキューユニットでもコン③ロータスキュー機構a）メカニカル方式

プレッサーなどのモーターコアを 200 枚も積層する積1974 年の開発時点では、ブランクダイを回転可能

み厚の高い製品では、要求される微小なスキュー量のにして逆転防止を付けて、かしめ形状の角度だけでス

調整には不向きであったため、ステッピングモーター

キューができるだろうと試作したが失敗した。次にカムによるスキュー装置を採用した（図 5-15）。

を使って回転させ、スキューを付けようと試みたが、少し大きな製品になると安定したスキューが得られない問題が生じた。これはモーターコアを一枚一枚打ち抜いて積層し、かしめると同時にスキューも付けるブランクダ
イに製品が詰まってくると回転負荷が増えて、しかも背圧に使っている油圧が作動している時と作動していない
時のクラッチの滑り、またプレスの打抜きスピードが変わると慣性によってスキュー量も変わるなどしたことである。そこで、プレスのクランクシャフトから同期タイ
ミングを取って、インデックスユニットに独自のギヤー

図 5-15

ステッピングモーター式スキューユニット

ボックスを組み合わせたスキューユニットを製作した（図 5-13）。しかし、さらにコンパクトなスキュー装置がこのステッピングモーター駆動によるスキュー装置

要求されたことで、プレスの上下動を利用したギヤ―交は、自動積層システムの開発当初から導入を検討して換式を開発した（図 5-14）。

いたが、メーカーの専門家から「ステッピングモー
ターは振動、衝撃に弱いのでプレス加工には耐えられない」とのアドバイスをそのまま受け入れて採用しなかった。ダメと思ってもやってみて、その結果ダメであればそれでいい。出されたアイデアは何でもやってみるべきだと開発にあたった技術者が述べている。

40

技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. March④かしめ形状

ギヤ（3）と連結されたアーム（2）をプレスのス

当初は GM 方式のかしめ形状であったが、図 5-16

トロークが上がる時に持ち上げる。この動きでギのように使い分けている（図 5-16）。

ヤ（3）を回転させると同時にウォーム（5）とウォームホイール（6）とで連結されたブランク
ダイ付きのスクイズリング（7）を 1 ストロークごとにロータコアに必要なスキュー角度分だけ回転させる方式である（図 5-18）。

図 5-165.2.3

かしめ形状と特徴

FASTEC システム（黒田精工）

FASTEC（Fastening and skewing technology）
システムは黒田精工がアメリカのゼネラルモーター社から 1978 年に基本特許を導入して開発したコア積層方式で1984 年には商標登録されている。FASTEC のモータコア
自動積層システムには次のような特徴がある（図 5-17）。

図 5-18

メカニカルスキュー装置の略構造図 6）b）電動式（ステッピングモーター駆動）。
メカニカル方式の代わりにステッピングモーター
を駆動源に使った。構造が簡単で取り扱いも楽になり、最近の制御技術の進歩でほぼ無段階に回転角度を選定できる。
5.2.4

PAC システム（松下電器産業）

PAC（Pana auto clamp）システムは松下電器産業
がゼネラルモーター社から 1977 年に基本特許を導入して開発したモータコア自動積層システムで次のような特徴があるが、このシステムは外販されず、グルー
プ各社で専ら使われている。
①側圧かしめである。
図 5-17 FASTEC システムと FASTEC 超硬順送り金型 5）（写真提供：黒田精工）①側圧かしめである。
前述の側圧を利用してモーターコアの 1 枚 1 枚を打ち抜くと同時にかしめる方法である。
②かしめ形状
GM 社の基本特許を導入し開発しているので、前記かしめ形状とほぼ同じである。

②かしめ形状GM 社 の 基 本 特 許 を 導 入 し 開 発 し て い る の で
MAC システムとほぼ同じである。
③ロータのスキュー機構
電動式でステッピングモーター駆動である。

5.3 自動積層金型の周辺技術への影響
5.3.1

プレス機械に与えた影響 1）③ロータのスキュー機構

自動積層金型の大型化に対応して、金型を載せるプレa）メカニカル方式

スのベッドがひとまわり大きくなったが、特に下死点精金型の上型に取り付けられた引っ掛け棒（1）は、度が要求されるようになった。図 5-6 に示したステータ、

モーターコア打抜き金型の系統化調査

41

ロータの代表的な切り起こし形状で分かるように、かしめ突起の切り起こし深さは電磁鋼板の厚み以下に設定されている。おおよそ電磁鋼板厚さの 70～80％であるが、深すぎると電磁鋼板を突き破ってしまうことになりコア

5.4 回転積層金型の開発
5.4.1

電磁鋼板の板厚偏差とコアを結束することはできないし、浅いとコアのかし

モーターコアの材料には主に無方向性電磁鋼帯が使め強度が低下する。そのため許容範囲は厚さ 0.5mm の用されており、この鋼帯は圧延加工によって作られてい電磁鋼板の場合で 70～80％として、厚さの 10％しか許るが、圧延ロールが弾性変形することによって鋼帯の幅容されない。つまり、0.05mm の下死点精度が要求され方向の厚さの変化が中央部では微小なのに対し、両端部る。今でこそ自動積層システムに使われるプレス機械はでは大きくなる。この幅方向の板厚偏差をクラウンと呼特に剛性が重要であることが知られているが、特別仕様

び、圧延機械の構造上の問題である（図 5-19）。

として「積層金型に対応したプレス」が開発された。
5.3.2

電磁鋼板に与えた影響

モーターコアの主な材料である電磁鋼板の圧延技術もモーターコア自動積層システムの開発と実用化によって格段の進歩を遂げた。自動積層システムの開発当初は、材料の板厚偏差に泣かされた。自動積層

図 5-19システムを導入した電機メーカーも同様に板厚偏差

鋼帯の圧延状態図 1）とバラツキに悩まされた。たとえば板厚偏差が 20 μm あったとすれば、厚さ 120mm のモーターコアに

JIS 規格では無方向性電磁鋼帯の幅方向の厚さの偏は 0.5mm の電磁鋼板で 240 枚積層しなければならな差について、幅 150mm を超える鋼帯にだけ許容差をいが、4.8mm も段差ができる。かしめもできないし、定めている。幅 150mm を超え 1000mm 以下の鋼帯のエアギャップの確保もできないことになる。それで、場合、呼称厚さ 0.5mm については 0.020mm 以下であ最初の頃は、1,200mm 幅の電磁鋼板の材料で、板厚る。幅 150mm 未満は受渡当事者間の協定によるとさ偏差の小さい真ん中 3 列くらいを自動積層システムのれていて、電磁鋼板メーカーの規格例を表 5-1 に示す。

モーターコア用に、両端の材料はそれ以外のモーター

モーターコアを生産するために電磁鋼帯を必要な寸法

コア用として使い分けていた。その後、材料メーカー

幅にスリットするラインを図 5-20 に示す。スリットされは技術力の高さを発揮して要求する精度の材料を開発た電磁鋼帯の中で板厚の偏差が大きい両端の部分を使っした。このように自動積層金型の開発から、プレス精て打抜かれたモーターコアには図 5-21 に示されるような度も改良され、さらに金型精度も向上し、電磁鋼板の板厚偏差が残ることになる。ステータコアでは一般的に精度も上がり相乗効果をもたらした。

数十枚から数百枚を積層しているから、1 枚当たりの板
厚偏差が数ミクロンでもコア全体での積厚の偏差は大き
表 5-1

寸法および横曲りの許容差 7）

幅
ｍｍ

呼称厚さ
ｍｍ

厚さの許容差％

幅方向の厚さ偏差ｍｍ

30 を超え 150 以下

0.50

±8

≦ 0.02

図 5-2042

技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. March

幅の許容差
ｍｍ
+0.2
0

スリッターライン図 1）

横曲り（長さ 2m につき）
ｍｍ
≦ 1.0

なものになる。例えば、幅方向の厚さ偏差が 0.01mm ある 0.5mm の電磁鋼板を使用し、厚さが 100mm のモーターを生産すれば、コア 200 枚を積層するので積層されたコアの板厚は 0.01mm × 200 ＝ 2mm すなわちコア
4 枚分の偏差が出てしまう。そうなると両端面を基準にロータ軸受フランジを取り付け固定するモーターでは
図 5-22 のように傾き、両端の軸受中心線が一致せず軸受（ベアリング）に無理な負荷がかかり、モーターの騒音が異常に大きくなったり、ベアリングの寿命低下、あるいは最悪の場合はロータがステータコアに接触し回転不良になるなど多くの品質異常を引き起こす。

図 5-21

板厚偏差があるモーターコア

図 5-235.4.2

板厚偏差を相殺した例（180°反転）9）回転積層金型

そこで、金型で板厚偏差を吸収することができないかを考えた。毎回のプレスストロークごとにブランク
ダイを回転させるという案が出され開発されたのが回転積層金型であり、略して転積金型ともいい、イメー
ジ図を図 5-24 に示す。
図 5-22板厚偏差の大きいコアを使ったモーターの例 8）

この板厚偏差を解消する従来の方法として、ステー
タコアを同じ方向で積層せずに、積層する約 1/2 の厚さで、180 度方向を変えて積層する方法が取られていたが、コアの形状が 180 度回しても形状が揃う対象形のものに限られていた（図 5-23）。また、ピンでかし
めたり、溶接するコアの場合、組立治具で板厚偏差をある程度補正することができるため、大きな問題とならなかったので、1975 年に公開された自動積層シス
テム（MAC システム）では板厚偏差対策まで考えら

図 5-24

回転積層金型

れていなかった。しかし、自動積層システムでは金型
でモーターコアを連続して打抜きながら、金型内でかその構成は、プレスのクランクシャフトを駆動源

しめて積層されてしまうため、板厚偏差は補正されるにして、ベルト等で連結し、ローラカムインデックス

ことなく偏差が累積してしまう。特にコアの積厚の厚にて所要の角度割り出しを行い、プレスのストローク

い冷蔵庫用のコンプレッサーモーターなどで大きな問毎にブランクダイを回転させてモータコアの板厚偏差題となり、電機メーカーが電磁鋼板メーカーに改善をを相殺しながら打抜いて積層するシステムである（図申し入れしたが、JIS 規格を盾に断られた。当時でも5-25）。金型は超硬順送り金型であり、かしめ突起の成JIS 規格の 1/2 程度で電磁鋼板を製作していたので、形は通常の自動積層金型（MAC 金型）と同じであるが、要求された数ミクロンの許容差は受け入れられるもの

回転積層なので凸と凹のはめあいがどの位置でもできではなかった。

るように金型精度を一段厳しく求められる（図 5-26）。

モーターコア打抜き金型の系統化調査

43

で積層したコアの内径を加工し、内径基準に円筒研削
盤で端面を研削加工して端面振れを規格内に入れたが、コストがかかり過ぎる。そこで最初に回転積層に取り組んだのは、42mm 角、4 極、ステップ角 3.6 度のステッピングモーターのステータ―用転積金型であった。モーターメーカーはこれまで溶接や接着で 1個 1 個手作りで製作していたが、会社の中でステッピ
ングモーターを主力製品として毎月 10,000 ずつ増産していく急激な増産計画となり、至急転積金型の導入が必要となった。メーカーの解決したい問題点として
図 5-25

ブランクダイの回転機構 10）

は次の 3 つがあった。
①ステップ角度が厳しく、TIG 溶接するとコア内径の真円度が悪くなり、角度精度も安定しない。
②コストのかかるコア内径の加工を止める。そのためにはコア内径の打抜き精度を安定させる。
③磁歪現象で電磁鋼板の送り方向に対して 30 度の
ところが非真円であるので、90 度回転させることによって磁歪現象を打ち消すことができる。

図 5-26（2） 回転ミス対策レイアウト

プレスと金型の回転機構

万一、打抜き中で回転に不具合があっても、モー（1） ステッピングモーターコア 90 度回転積層金型

ターコアの外周が丸い形状であれば、パンチとダイは

三井工作所が開発した回転積層金型（以下転積金

そのままかみ合って事故も起こらないが、製作の依頼

型）の量産化第 1 号はステッピングモーターで、プレを受けたステッピングモーターは外周に少し丸い部分

スストローク 1 回ごとにコアを 90 度回転させる金型がある以外は 42mm 角の異形状である。異形状のダであった。ロータとステータのエアーギャップが汎用

イが万一決められた位置に来ない場合、プレスの非常モーターの 0.3mm に対し 0.05mm と一段と精度が必停止が働いても高速打抜き中では直ちに停止できない要になる。さらにステータのコア端面基準で組み立てため、パンチがダイに当たって金型の破損事故を引きられているので、ステータコアの端面と内径の真直度起こしてしまう。対策として回転ミス検出装置を付け（端面振れ）が重要である（図 5-27）。

てパンチを強制的に引き下げる方式を取ったが、金型メーカーはそれでも不安である。万一、そのような事故になれば、高価な金型を作り替えなくてならないほどの大きな事故になることは目に見えている。そこ
で、コアの外周形状が直線と丸い形状で構成されていることに着目して、直線部分を前工程で打抜き、丸い形状部分を後工程で打抜く方法に改良したのである。
その結果、ブランクダイは丸い形状で打抜くことができるので回転ミス検出装置も付ける必要がなくなったのである。モーターメーカーは材料歩留まりが悪くな
ると最初は難色を示したが、金型の破損防止のために承認した（図 5-28）（図 5-29）。

図 5-27

ステッピングモーターの構造図

11）

ステッピングモーターも当初は回転させない自動積層金型を導入したが、自動積層しても板厚偏差のために端面振れが大きくて製品として使えなかった。それ

44

技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. March

モーターメーカーではそれまでの製造方法で、月に20～30 台だったので、50 台の注文が来たら大変な状況になる生産能力であったのが、月 10,000 台の生産能力になり、毎月 10,000 台ずつ増産していった。
5.4.3

非対称製品の回転積層

回転積層金型はステッピングモーターの機能とその構造において、その生産に欠くことのできない技術である。前述したがロータとステータのエアギャップ
が汎用モーターの 0.3mm に比べて 0.05mm と格段に小さく、ステータ端面を基準にロータが組みつけられるので、ステータコアの端面振れが大きければエア
図 5-28

回転ミス防止対策構造図

12）ギャップの確保ができなくなる。そのため、モーター設計上でも回転積層が前提であったという。従って、ステータコアの形状は、ほとんどがコアの中心に対して点対称になっている。しかし、なかにはどうしても点対称にならない製品もあった（図 5-30）。そうすると回転積層金型で生産できないので、また元の 1 枚 1枚積み上げて、内径をホーニング加工し端面振れを修
正しなければロータとステータのエアギャップが確保できない。生産コストと製品品質が回転積層金型で生産したものと全く違うので、製品形状は変更できな
いが回転積層を工夫してできないか検討した。ステー
タコアの形状を見ると、大きい 8ヶ所のスロットはコアの中心に対して点対称の位置にあるから回転積層できるが、先端の小歯の配列が点対称ではなく問題であ

図 5-29回転ミス防止対策レイアウト図 13）

る。設計の皆で検討して前工程で分けて打抜けば可能という妙案が出た。つまり外周打抜きの前工程で非対このレイアウト変更は大きな相乗効果をもたらし

称の小歯部分だけ 2 工程に分けて交互に抜いておけ

た。回転積層されたモーターコアの内径真円度に大きば、ブランクダイは常に 180 度回転するだけで 1 枚ごな影響を与えていることが分かったのである。前工程とに 180 度ずつ回転したステータコアが打抜き積層さで直線部を打抜き、後工程で丸い部分を打抜くことれる。小歯抜きをプレス 1 ストロークごとに打抜いたで、打抜きによって生じる内部応力や加工歪みを効果り打抜かなったりすれば、すなわち小歯打抜きパンチ

的に吸収し寸法精度の高いモーターコアを打抜くことを出し入れする機能を付ければできるという結論が出ができたのであった。

た（図 5-31）。

回転積層されたモーターコアの品質は予想以上のものであった。無方向性電磁鋼板であっても圧延加工されるから、圧延方向とそれに直角方向では約 10％以下の方向性があった。これを 90 度の回転積層することによって方向性が相殺されモーター特性が良くなったのである。さらに問題であった板厚偏差も完全に相殺されて、それまでの約 0.3mm あった端面振れは約1/10 になってしまった。内径の真円度まで良くなって、内径のホーニング加工も不要となって、プレスで

図 5-30非対称に設計されたステッピングモーターコア

打抜かれたモーターコアのまま巻線工程に送ることができるようになり大きな効果を出すことができた。

モーターコア打抜き金型の系統化調査

45

度・高品質の電磁鋼板へ改良を加えた。同様の対応が求められた金型メーカーは板厚偏差に対しては回転積
層金型で対応したが、板厚のバラツキは避けることのできない問題であった。
自動積層システムは自動積層金型と積層される枚数を数えて、モーターコア 1 台分の積厚（製品高さ）に
図 5-31

非対称なコアの打抜きレイアウト

なるように管理する制御盤等で構成されている（図5-34）。その方法は制御盤で積層枚数を設定し、プレ小歯打抜きパンチの出し入れする機能はすでに開発

スからストローク回数（打抜き数）を信号で受け取り、した自動積層金型（MAC システム）で使っている機

既定回数に達すると金型に取り付けられたエアーシリ能の応用でできる。心配したことは小歯を 2 工程に分ンダーやソレノイドに信号を出してスライドカムを動けて打抜くので、180 度回転したときにきっちりと合作させる。スライドカムが動作すると今までかしめ突

うだろうかということであった。パンチの出し入れ機

起加工をしていたパンチが飛び出してかしめ突起部分

能をつければパンチが上下に可動することになり、可を打抜いてモーターコア 1 台分の製品ができる。その動させるためにはギャップを付けなくてはならない。

あとカム及びかしめ突起パンチも再び元の状態に戻る

ギャップがあるということはそれだけ打抜かれた製品という一連の動作でコアの積層枚数を制御するのであ寸法にバラツキが出ることが想定される。種々検討しる（図 5-35）。この方式では、積層されるコアの枚数て金型を製作してコアを生産したところいい結果が出をカウントするだけで積厚を計測していない。そのたて、特許として登録した（図 5-32）。

め金型から排出された積層コアの積厚を実測し、設定した積厚枚数との誤差を修正して、積厚枚数を再設定することが必要であった。

図 5-32非対称なコアの小歯抜きパンチ駆動図 14）

この発明によって、非対称品でも工夫をすれば回転積層が可能となり、回転積層システムの応用範囲が広図 5-34がった（図 5-33）。

枚数管理の制御盤（写真提供：三井ハイテック）

図 5-33

5.4.4

非対称の回転積層コア

自動積厚制御システム

モーターコアを金型内で積層する自動積層システム

図 5-35

自動積層金型のモータコア計量機構の普及によって電磁鋼板の板厚のバラツキと偏差がク

46

ローズアップされ、顧客であるモーターメーカーから

それに対して自動積厚制御方式では電磁鋼板自体のの厳しい要求に応え、電磁鋼板メーカーはより高精厚さを実測し、その測定値で積層コアの積厚を制御す技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. Marchる方式であり、積層枚数は変わるかもしれないがコア1 台分の積層厚さを規格内におさめる制御方式である。
三井工作所の自動積厚制御方式の第 1 号は 1983 年、
アメリカ向けに収めたロータコアを 120 度回転させて積層し、さらにスキューを付ける金型であった。金型
内でロータコアの背圧用として使用している油圧シリンダ―のピストンロッドの移動量をロータリーエン
コーダで読み取り、打抜き回数で割算して平均板厚を計算し、モーターコア 1 台分の積厚を制御する方式で

図 5-37

自動積厚制御方式のライン構成図

図 5-38非接触式板厚センサーユニット

あった（特開昭 61-219429）。その後も 1986 年、金型内の積層コアの厚さを測定できるように改良したが、いずれの方法もコアのすきま、バリ高さなどの検出ができず満足のいく結果ではなかった。
今までの積厚枚数制御の問題点は電磁鋼板の板厚自体の測定を実施していなかったことである。そこ
で 1987 年、三井ハイテック（旧三井工作所）は電磁鋼板の板厚を連続して打抜きながら実測し、積層コアの積厚を制御できる自動積厚制御方式を開発した。プ
レスストロークごとに送られた電磁銅板の厚さのデー
タは制御盤で処理され、金型、スキュー用ステッピン

参考・引用文献

グモーターおよび油圧装置に送られる（図 5-36）。自1） モータコア 50 年史編纂企画委員会：「モータコア

動積厚制御方式のプレスライン構成を図 5-37 に示す。

50 年史

高速で流れる材料の板厚を数ミクロンの精度で測定し型振興財団／三井ハイテック，2000 年

戦後モータ技術 50 年の歩み」，三井金

なければいけないので、表面に付着していたゴミの問

2） 特許公報：実開昭 55-106527

題のため板厚測定センサーは非接触式を採用した（図3） 米国特許：第 4,272,579 号

5-38）。このシステム導入により、ある家電メーカーで

4） 特許公報：特開昭 56-001746

はそれまでの不良率 5～6％が 2％以下に減少した。

5） 黒田精工

カタログ6） 特許公報：実開昭 56-171567
7） 新日鐵住金

カタログを基に作成

8） 特許公報：特開昭 55-160956
9） 特許公報：特開昭 59-108935
10）特許公報：特開昭 55-129557
11）オリエンタルモーター

カタログ12）特許公報：特開昭 60-190146
13）特許公報：特開昭 63-001347
14）特許公報：特公平 2-036332

図 5-36

自動積厚制御盤（写真提供：三井ハイテック）

モーターコア打抜き金型の系統化調査

47

6｜現代の金型技術

自動積層システムの開発がモーターコアの生産シス工程を直結した画期的な生産システムを開発し、1987

テムを変えたことを前章で述べたが、そのあとも自動

年ころには量産に使用されていた。ソレノイド型加熱積層技術を基本として、顧客の求める金型を開発し製

コイル内をコンベアにより連続的に自動積層された造して現在に至っている。

モーターコアを移動させ焼鈍するシステムであり、この焼鈍をフラッシュ焼鈍と命名した。このシステムに

6.1 巻き重ねステータコア

より、冷蔵庫やエアコンに使用されるハーメチック
モーターの固定子（ステータ）製造が、プレス打抜き

リング状のステータコアを電磁鋼板などの薄板鋼板工程から巻線完成工程までの全行程において、1 個流から打抜いて、多層に積み重ねて出来上がるステータコ

し生産方式が完成し、大幅なリードタイムの短縮、省アは、鋼板の中央部分に多くの無駄な部分が出て、材料

エネルギーが実現した（図 6-3）。

の歩留まりが大変悪い。そのため、幅の狭い帯状の薄板鋼板を金型で打抜いて平面的に旋回積層して巻き重ね、ステータコアを製作する方法は古くからあったが、積層かしめ技術を活かして製作する方法を開発した。
帯状の鋼鈑にスロットを所定間隔で打抜き、同時に積層かしめ用の切り起こしを成形する。その後打抜かれた鋼板のスロットを内側にして、積層方向に押しつぶす力を作用させた状態で巻き回しながら積層かしめを行う（図 6-1）。また、製作ラインを図 6-2-1、２で示

図 6-2-1

ステータ巻き重ねコアの製作工程図 2）

図 6-2-2

ステータ巻き重ねコアの製作ライン図 2）

す。この方法で製造されるモーターは、現在のところ、自動車のオルタネーター（発電機）などに用途は限られているが、周辺技術の進歩と共に、モーターコア材
料の省資源のメリットを活かしてその他の汎用モーターにも応用されてくる可能性がある技術である。

図 6-1

ステータ巻き重ねコア 1）

6.2 レーザー光による積層技術

1）

家電メーカーや電機メーカーは、社内で自動積層シス
テムを応用してモーターの生産ラインを変革している。
6.2.1

PAC システムの応用例①フラッシュ焼鈍への活用
松下電器産業（現パナソニック）は自動積層技術で

48

図 6-3

フラッシュ焼鈍のライン構成図 3）②レーザーPAC システムの開発

ある PAC システムを採用したプレス工程と、中周波モーターアコアにかしめ用の突起を成形して積層す

誘導加熱法を採用した小型モーターコアの連続式焼鈍

る従来の自動積層システムにおいて、かしめ突起の成技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. March

形は磁力線の流れを妨げることやモーターコアの絶縁から導かれ、出射ユニットで集光してスポット溶接をを不完全にすることから、モーターコアの効率をわず行う。ダイは側面に穴が開けられていて、パンチがプかでも低下させる問題があり、積層枚数を増やすなどレス下死点を越えた辺りでレーザー光を 1 パルス出射の対応で補っていた。また、さらなる小型、高精度、して、コアの溶接を 1 枚ずつ行う。コントローラが出

高効率のモーターを製造するために、積層コアの高精射信号を止めて、レーザー溶接を休止させれば積層コ度化（円筒度、真直度など）について、従来の自動積

アを分離することができる。

層システムでは加工の限界に挑戦している。
従来の積層方法に比べて精度を高めて、しかも生産性を確保した新たなモーターコアの積層方法として、
金型内においてレーザー光を用いてスポット溶接を行うレーザーPAC システムが 1993 年開発・実用化された（図 6-4）
。

図 6-5

図 6-4

レーザ PAC システムの構成 4）

従来の PAC とレーザーPAC の比較 4）

レーザービームを使ったモーターコアの溶接は、特許公報などによれば、1973 年ごろからあったようだ
が、金型内で打抜き加工をしながらスポット溶接をするという考えは、1980 年ごろになる。1988 年ごろから
は、各社が実用化に向けて開発にしのぎを削り始めた。
レーザーPAC システムは図 6-5 のようにプレス加

図 6-6

レーザ PAC 金型の構造 4）

工部、レーザー発振部、コア検査部、コントローラ部から構成されている。プレス加工部は金型でモーターレーザーPAC システムは、単極歯ごとにコアをコアを打抜き、レーザー溶接を行うとともに、カムの分離する方式の採用が可能となり、モーターの生産

角度信号をコントローラ部に送る。レーザー発振部は

技 術 の 概 念 ま で 変 え て し ま っ た。 松 下 電 器 産 業のコントローラ部からの出射信号を受けるとレーザー光「MINAS」シリーズとして開発されたモーターでは、を発振し、光ファイバを介して金型内に送る。コア

例として 12 個に分割された単極歯のコアを金型内で検査部は、プレス加工部から出てきたモーターコアのレーザー溶接した後、単極歯のコアごとに巻線され完成品を検査し、合格品のみ巻線工程に送る。コント

た後、12 個の部品（セグメント）としてセットされ、ローラ部は、プレス、レーザー装置、コア検査装置の溶接で合体させてモーター1 台分が完成する。単極歯運転の監視とコアの積み枚数の制御などを行う。

ごとに巻線されるので、巻かれた銅線はきれいに整列

図 6-6 は、レーザー溶接部の金型の構造を記していされており、従来の巻線機のために必要であったデッる。レーザー光は光ファイバを介してレーザー発振部

ドスペースも小さいために、巻線の占積率も従来のモーターコア打抜き金型の系統化調査

4940％から 70％へと大きく改善された。その結果、モーが確保できるので高速で均一に巻線作業ができるよう

ターの体積と重量を従来の 1/3 へと小型化することがになり、従来の方法に比べ磁極の根元まで巻線が可でき、高性能化にも大きく寄与した。

能で、その結果小型で高効率なモーターを製造するこ③Σ（シグマ）シリーズモーターへの活用（安川電機）とができる。
「ポキポキモーター」はブロック薄肉連

安川電機は従来のかしめ方式ではあるが、モーター

結型、薄肉連結型、逆反り型、関節型などのバリエーのステータコアを外コアと内径でつながっている内コションが開発され、情報機器、FA 機器、家電機器、

アに 2 分割にした構造にした。この構造により制約さ自動車機器、昇降機等に適用されている。モーター効れることなく巻線されたボビンをステータ内コアに率は 3～10％改善され、高効率化、低消費電力化、小挿入して、ステータ外コアと組み合わせる方法でス型化が実現された（図 6-7、6-8）。

テータコアを完成させた結果、巻線の占積率を従来の40％から 70％へと向上させて、産業分野用のモーターの大きさと重量を従来の 1/2〜1/3 へと小型化、軽量化した高性能なΣ（シグマ）シリーズの AC サーボ
モーターを 1992 年に開発し製品化した。
モーターの小型化に最も影響するのは巻線密度の向上策である。コアのスロット部に巻線をぎっしりと詰
め込み、デッドスペースを無くさなければいけない。
そこでコアの組み立て方法を見直して、巻線を容易にする方法、すなわちステータコアを分割して巻いてか

図 6-7

従来モーターとポキポキモーターの巻線比較 5）

ら組み立てるという発想に至ったのである。
④ LASERFASTEC（黒田精工）

黒 田 精 工 は 1990 年 か ら YAG レ ー ザ ー を 使 った 積 層 技 術 の 開 発 に 着 手 し、1992 年 か ら LASERFASTEC の商標で実用化している。

6.3 「ポキポキモーター」用コア
地球環境問題から省エネルギー、高効率なモーターが近年要求されるようになり、従来の主流であった誘導モーターに代わって、小型・高効率を特徴とするブ
ラシレス DC モーターが急速に普及しているが、ロータには高性能希土類磁石を使用する一方、ステータでは磁極歯ごとにコイルが配置される磁極集中巻きが増えている。

ポキポキモーターのバリエーション 6）

従来の方法では円筒形状に一体型となっているス

この「ポキポキモーター」を製造する金型でも自動テータコアの内側でコイルを巻くため、狭いスペース

積層の金型技術は欠くことはできない。ポキポキと丸くで巻線ノズルを駆動させることになり、コイルの整列する連結部には一工夫されたかしめ突起部が採用されて性や巻線速度に限界があった。この問題を改善するたいる。さらに従来のステータコアの打抜きでは円板形状

めにステータコアを分割する方法があるが、部品点数に打ち抜くため中央部分に無駄な材料が出てしまうが、の増加とコイル端末線の接続数の増加などの問題が「ポキポキモーター」方式の打抜きでは材料を大幅に削あった。

減でき、電磁鋼板の材料歩留まりを向上させる効果があ

三菱電機ではこのような従来のステータ製造に関する問題を解決するために、1993 年に通称「ポキポキモーター」という独自のステータ構造と、これに基づく「展開したコアに巻線してから丸める」という製造プロセスを開発した。この製造方法では広いスペース

50

図 6-8

技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. March

り、モーター製造のコストダウンとなっている。

6.4 洗濯機に使用される DD モーター用コア
このコアを分割してモーターを製造する方法はそれ

以外のモーターメーカーでも活用されるが、洗濯機のる。また、乾燥運転時の省エネを図るために、脱水時事例を以下に示す。

に高速回転をすることで脱水率を向上させる必要があ

洗濯機は生活に欠かせない家電製品であるが、近年る。ドラム式洗濯乾燥機が持つこれらの特徴のため、のライフスタイルの変化から早朝や夜間でも洗濯する

DD インバータモーターには、より高いトルクと高人が増え、従来の洗い・すすぎ・脱水などの洗濯機本速回転が求められる。東芝はこれを実現するために、来の性能以外に、低騒音・低振動の性能が強く要求さロータの磁石を従来のフェライト磁石からネオジム磁れるようになった。

石に変更し、コンパクト化・高トルク化・高速化を実

東芝はこれらの要求に応えるためにダイレクトドラ
イブ（DD）インバータ技術を開発し、1997 年 9 月に現する S-DD モーターを開発し、ドラム式洗濯乾燥機として 2005 年に商品化した（図 6-10）。

国内で初めて DD インバータ全自動洗濯機として商品化した。従来の洗濯機の駆動方式は、誘導電動機を用いてベルトとギヤで減速する方法であり、これらの減速機構から発生する騒音が大きいことが課題であった。これに対して DD 方式は可変速モーターをインバータで制御して、パルセータ（回転翼）および脱水槽を直接駆動するものである。ベルトとギヤによる減速機構を廃止できるので、より静かな洗濯機が実現できた。DD インバータ技術とは、これを実現するためのモーターやその駆動制御技術の総称であり、東芝はその技術の中心となるモーターとして、アウターロー
タ式ブラシレス DC モーターを開発し搭載した（図6-9）。ブラシレス DC モーターは誘導電動機のような電磁音が発生しないので静かであり、またアウター
ロータ式にしたことでモーターの中心からステータとロータの間のギャップまでの距離が大きくとれ、より高効率なモーターにできた。

図 6-9

アウターロータ式ブラシレス DC モーター7）

図 6-10

ドラム式洗濯乾燥機 8）2000 年代に入ると洗濯機の低騒音化がさらに求め

パナソニックはドラム式洗濯乾燥機にデュアルロー

られるようになり、東芝は DD インバータ技術を洗タ構造の DD モーターを開発し、モーターのトルク

濯乾燥機にも応用するなどして、低騒音化、省エネ性をシングルロータに比べ 40％以上増加させ、出力密能向上化などを実現したドラム式洗濯乾燥機を開発し度を大幅に向上させることができ、さらに低騒音化もた。ドラム式洗濯乾燥機は全自動洗濯機とは異なり、実現した。デュアルロータ構造のモーターは 1 つのス

洗い運転時にはドラムを回転させて洗剤液を含んだテータをもち、ステータの内側と外側にアウターロー

衣類を重力に逆らって持ち上げて落とす、いわゆるたタとインナーロータの 2 つのロータを配置している。

たき洗いをしているため、より高いトルクが必要にな

またアウターロータとインナーロータは共にステータ

モーターコア打抜き金型の系統化調査

51

と微小なギャップをもっている。そしてアウターロー
タとインナーロータは 1 つの出力軸を持つように樹脂
モールドにより連結されている。また、ステータには
トロイダル巻線でステータヨーク部に直接巻線が施されているのが特徴である（図 6-11、6-12）。
日立アプライアンスはドラム式洗濯乾燥機の DD
モーターを開発した。その特徴は 56 極 42 スロットの永久磁石（ネオジム）モーターであり、ステータの巻線はコイルエンドを短縮するため集中巻を採用している。ロータコアは永久磁石の漏れ磁束の抑制、ステー
タコアは材料歩留まりの観点から、分割コア構造となっている（図 6-13）。

図 6-13

ドラム式洗濯乾燥機 11）車に搭 載されるモー6.5 ハイブリッド自動
ター用コア

ハイブリッド自動車はエンジンとモーターそれぞれの長所を活かして、低燃費を実現した自動車のことである。一般的にガソリン車のエンジンは、発進、低速
図 6-11

デュアルロータ構造のモーター形状 9）走行時には燃費が悪い。ハイブリッド自動車はエンジンの燃費が悪いそのような時に、電気で動くモーターを使って走行し、エンジンの燃費が良くなる通常走行時になるとエンジンに切り替えて走行する自動車である（これと異なるシステムのハイブリッド自動車もある）。このシステムによって、ガソリン車に比べて燃費が向上するので、CO2 や排気ガスの排出量を抑えることができるので、地球環境にやさしいシステムである。
冷蔵庫や洗濯機などの家電品のモーターのサイズはφ 150mm 以下が多数だが、大きなものでもφ200mm くらいの大きさ程度が一般的である。それに対して、ハイブリッド自動車に搭載されるモーター
は、そのコアサイズがφ 300mm と大きく、材料である電磁鋼板の板厚が 0.35mm と通常の 0.5mm より薄かったため、求められる金型の精度が従来以上に厳しかった。金型の大きさも大きくなり、当初は作るための製造設備も十分でなかったが、金型を分割し既存の設備をなんとか活用して製作した。さらに組立、試抜き調整など困難な問題を乗り越えて、三井ハイテッ
クは 1997 年 10 月に完成した金型を自動車メーカーに納品した。これは量産型ハイブリッド自動車用として同社が初めて製作したモーターコアの金型である。し

図 6-12

ドラム式洗濯乾燥機 10）かし、この金型は 1 枚 1 枚バラバラに打抜く金型であり、自動積層の金型ではなかった。このあと、新しい製造設備、新しいプレスなどを導入して 2003 年に自52

技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. March動積層金型を完成させ、2004 年からは自動積層金型で製造されたモーターコアが搭載された（図 6-14）。

6.6.1

限界に挑む金型技術①外径 2.7mm の極小モーターコア
世の中の老若男女を問わず持っているスマートフォン（スマホ）や携帯電話には着信したことを伝えるバイブレーション機能があるが、この振動は内部に組み込まれた振動モーターによって生じている。この振動モー
ターも時代の要請でより小さなものが求められる中、当時はレーザー光の溶接でしかできなかったものを自動積層技術である MAC システムによって生産性を向上させたいという顧客の要望に応え、金型メーカーは 2000
年 7 月に外径 2.7mm の極小のモーターコアを開発した。
豆粒ほどの小さいモーターコアの製作には設計と組立に苦労したが、できたモーターコアの性能が高く、多くの顧客から引き合いがあり、国内外の多くの携帯電話に搭載された（図 6-15）。また、その後の技術改良によって
外径は 2.1mm まで小さくなっている。

図 6-15外径 2.7 ｍｍのモーターコア（写真提供：三井ハイテック）②板厚 0.15mm の極薄板のモーターコア
モーターコアは積層する電磁鋼板の板厚が薄くなるほど電流損失が減少し、モーターとしての性能が向上する。しかし、板厚が薄くなるほど加工が難し
くなり、積層するかしめ力も弱くなってしまう。そのため、自動積層のモーターコア金型に使われる当初の板厚は 0.5mm が一般的であった。高性能のモーターが要求される中で、電磁鋼板の板厚は、0.35mm、0.30mm に な り、 さ ら に 0.27mm、0.20mm ま で は 一部で実用化された。また、これが金型内積層の限界

図 6-14ハイブリッドカー用モーターコア 12）

6.6 さらに発展する金型技術

既に記述した松下電器産業のフラッシュ焼鈍による 1
個流しの生産方式や MINAS シリーズの AC サーボモー
ターにおける生産方式、あるいは安川電機のΣ（シグマ）
シリーズの AC サーボモーターの生産方法などに見られるように、モーターの生産方式そしてモーターの設計思
想にも金型技術は大きな影響を及ぼしてきた。

図 6-16 左：板厚 0.2 ｍｍ 右：板厚 0.5 ｍｍのモーターコア（写真提供：三井ハイテック）

モーターコア打抜き金型の系統化調査

53

だと言われていた（図 6-16）。一方、電磁鋼板の材料のは 1998 年であった。その当時、家電業界の競争が激メーカーは、冷間圧延技術などを発展させて、板厚化しており、省エネ・省資源につながるモーターコア

0.15mm までのものが製造できるようになった。しかをいかに開発し、取り入れるかが、生き残りを賭けた

し、材料費が高く、それを打抜き加工できる金型も製競争に打ち勝つためには不可欠という背景があった。

作されていなかったので、板厚 0.15mm の電磁鋼板をしかし、この金型の製作は、従来のモーターコア用使ったモーターコアは実用化されていなかった。

金型に比べて部品点数が約 2 倍の 2,400 点にも上った

しかし、モーターの高性能化のニーズは日増しに高うえ、全長が 1,800mm の金型の大きさになり、位置

まるばかりで、同じサイズでより高い特性をもつモー

決め精度の難しさはもちろん、刃物寸法精度をさらにターを作るため、コア材料の薄型化が必要とされた。こ向上させなければならかった。そうしなければコアをれに応えるため、金型メーカーと電磁鋼板メーカーが共開閉する際に精度に誤差が生じることになる。1 号機

同して研究を行い、電磁鋼板メーカーからの試作の依頼の金型の完成後も、コアを閉じた際に切り曲げ部分にによって、板厚 0.15mm の電磁鋼板を自動積層する金型

すき間ができる、切り離し部分が広がってしまうなどが開発できた。この際、開発の最も大きな課題は板厚がクリアしなければならない問題が多く、試行錯誤を繰薄くなったことで、パンチとダイのクリアランス（すきり返しながら、1 つ 1 つ解決しなければならなかった。

間）がわずか数ミクロンしかなったことだ。そのため金このようにして、エアコン用コンプレッサーモーター

型刃物部品の精度をそれまでより数段あげることが要求

コア用金型の試作型が完成したのは 1998 年であった。

され、さらに生産工場内の温度管理も要求された。し翌 1999 年にはエレベーター用モーターコアの試作用

かし、ここで IC リードフレームの金型製作で 0.15mm、金型が完成した。この後、量産用金型を製作、実用化

0.125mm の極薄板厚材料の打抜きをしていたことが活したが、このコアにはこれまで以上に銅線を効率よかされた。また、かしめ強度を確保するのにも苦労しく、多く巻けるようになったので、より高出力が出せた。こうしていくつもの壁を乗り越え、板厚 0.15mm のるようになり、同じ出力のモーターをさらに小型化す

薄板モーターコアの製造技術を確立したのは 2000 年 10

ることが可能となった。

月のことであった。この業界の常識を打ち破った薄板④モーターコアの 3D（三次元）積層技術の開発

モーターコアは、同じサイズのモーターコアと比べて、2000 年頃になると家電メーカー数社から 3D 積層

同じ出力を少ない電力で得られると、業界紙などにも大技術を開発してほしいという要望が出されるようにきく取り上げられた（図 6-17）。

なっていた。金型メーカーはこの 3D 積層技術として、パンチを自在に動かすパンチ可動技術、ダイを回転させ自由な角度で積層できるダイ回転技術などを開発してきたが、顧客からの要望に応えるためには、金型自体を動かすことでこれまで不可能だった形状に自動積層することができる金型駆動技術の開発が不可欠

図 6-17 左：板厚 0.15 ｍｍ 右：板厚 0.5 ｍｍのモーターコア（写真提供：三井ハイテック）であった。
2003 年の春、家電メーカーから「ワンランク上の技術開発に取り組みたい。ぜひ協力をしてほしい」と

54③薄型、高効率モーターコア

相談をもちかけられたのを契機に金型メーカーは本格

モーターコアを作るにあたって、ステータコアに効的に取組むことになった。顧客の要望は、エアコンに率よく多くの巻線を実現する方法として、ステータコ

使うファンモーターの効率を上げるため、ピラミッド

アを分割して打抜き、巻線後に組み合わせて環状にすのように階段状に斜めに積層したモーターコアが欲しる生産方式を取っていた。しかし、こうした方法ではいということであった。それは当時、粉末冶金でしか最終的な形である環状に連結させることが難しいとい

できないような 3D 形状のコアを自動積層金型で製作う問題があった。

するという独創的な技術開発の依頼であった。すぐにある電機メーカーはコアを環状にする際の問題点

開発に着手したが、課題がたくさん出てきた。とりわを解決するため、分割コアが支点を基準に可動する機け、斜めにずらしながらコアを積層させるために金型構を持つ積層コアを加工できる金型製作を要望してきを可動させる際の制御方法とその精度の保持が最大のた。この要望に応え、金型メーカーが積層しながら隣ポイントとなった。しかし、サーボモーターによる高り合うコアを分割、連結させる構造の金型を開発した

精度位置決め制御技術や今までに蓄積した金型技術を技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. March活かして難題を克服し、2004 年試作型が完成、そのあと顧客からの要望に応じて量産型を納品した。

最近はエンジンの無い電気自動車の普及スピードが上がってくるのではないかと話題になっている。しかし、電気自動車にもモーターは搭載される。今後もこのようにモーターコア用金型は、自動積層技術を

モーターコアが無くならない限り、モーターコアを打基本として発展していくことは間違いないであろう

抜く金型は、生産性の向上と高効率・高機能のモーが、自動積層技術だけでなく、この技術を核とした生ターを製造するために、顧客の要求に応える努力を続

産システム化がますます要求されてくるに違いない。

けていくであろう。

また、製品開発の段階から金型メーカーに様々な要求も増えてくるだろう。
自動積層技術に関しては、これまでのようにかしめ

参考・引用文献
1） モータコア 50 年史編纂企画委員会：「モータコア

突起を電磁鋼板に成形して、1 枚 1 枚打抜きながらコ

50 年史

戦後モータ技術 50 年の歩み」，三井金

アを機械的に積層する方法とは別に、レーザー光を型振興財団／三井ハイテック，2000 年

使ってスポット溶接して積層する方法が実用化され2） 特許公報：第 2，651，420 号

た。レーザー溶接の解決すべき課題はまだ残されてい3） National technical report Vol.33 No.5 Oct.1987

るが、これまでのかしめ方法と比べて、積層コアの精

4） National technical report Vol.39 No.5 Oct.1993

度と固着強度において優れたモーターコアが得られる

5） 首相官邸ホームページ：資料４物作り技術の革新

ので、レーザー発振機等の低価格化、コンパクト化がと知的財産

ポキポキモータ R 三菱電機株式会

大いに進展すれば、普及の可能性はある。また、その社，2005 年を基に作成

他に接着して積層コアを得る技術も出てきたが、まだ6） 三菱電機技報，Vol.76，No.6，2002 年

これからどうなるかというところである。

7） 東芝レビュー，Vol.69，No.2，2014 年

一方、地球環境問題を抜きにして物を作ることができない時代になり、多くの電気を消費するモーターの生産にも省エネ・省資源を考慮した設計思想が取

8） 東芝レビュー，Vol.60，No.5，2005 年
9） Panasonic Technical Journal，Vol.55，No.3，
2009 年

り入れられて、金型内でシェービング加工を行った

10）パナソニックプレスリリース：ななめドラム洗り、つぶし加工を取り入れたりとますます多様化して濯乾燥機「NA-VR2200L」他新シリーズを発売，くる。さらに OA 機器に使われているステッピング

2007 年 9 月 6 日

モーターのように、より高精度・高機能のモーターコ

11）日立評論，Vol.96，No.11，2014 年

アが要求されてくる。

12）トヨタホームページを基に作成

モーターコア打抜き金型の系統化調査

55

7｜おわりに

私たちの身の回りには大量生産で産まれた工業製品

ア用の金型とそれぞれのプレスを必要としたのに対が溢れているが、それらのほとんどが金型によって作し、順送り金型はロータコアとステータコアを 1 台のり出されていると気づく人は少ない（一般的には知ら

金型と 1 台のプレスで生産できるので、生産性の大幅れていない）。その大量生産を支える多種の金型で、な向上ができた。しかも大量生産に適した打抜き金型

プレス金型の中のモーターコア打抜き金型の技術の発であり、大型のモーターコア、生産数量の少ないモー展の歴史について調査した。

ターコアを除き、ほとんどのモーターコアがこの順送

モーターコア打抜き金型製作の始まりは、薄板材料

り金型で現在も生産されている。

にスロットを 1 つずつ打抜いて、ロータコア、ステー

4 章では、スチールを熱処理した刃物よりもさらにタコアを作るワンスロット抜きノッチング金型であ

硬度、耐摩耗性が高い超硬合金の加工方法として、研る。国産の誘導モーターは 1895 年に最初に製造され、削加工の開発を中心に述べた。ダイヤモンド砥石によノッチング金型製作もこのころに始まったとされている研削加工方法の確立により開発された超硬金型は、るが、金型としての記録は見出されていない。この後、それまでの熱処理後総研削の順送りスチール金型で、電機メーカーがモーターの生産を始める過程の中で、1 研削当たりの打抜き枚数が 50,000 枚程度であった

その製造方法の一部として金型製作も始まったが、このに対し、一気に 20 倍の 100 万枚も打抜けるようにのノッチング金型製作の技術は、職人の技術、技能になった。折しも、洗濯機、冷蔵庫、掃除機などの電化よるものであった。材料を打抜く刃物（パンチとダイ）ブームでモーターの需要が激増してきたが、超硬金型

は、ロータ、ステータ共に複雑な形状をしており、金の開発があったことが、モーターコアの大量生産を可

型加工用の専用機械などが全くない時代であるから、能とした重要な要因であったといえる。

ほとんどがヤスリ、ノコ、タガネなどで行う手作業で5 章においては、さらに画期的な金型技術である自作られた。また、刃物は硬度を上げるために熱処理を動積層金型について述べた。前章で述べた超硬金型の行うが、熱による変形を予想して仕上げを行うことが開発までは、1 台の金型の 1 研削当たりの打抜き枚数

金型職人の腕の見せどころで、ここに至るまでの先人を 5 倍、20 倍と増やすことにより、生産性の向上との苦労と工夫は並大抵でなかったと推測する。

大量生産をできるようにした開発であったが、自動積次に生まれた金型は、ワンスタンプ金型（コンパウ

層金型の開発は、金型を使うプレス工程の生産性向ンド型）であった。ノッチング金型が 1 スロットず

上だけでなく、後工程の大幅な工程短縮を可能とし、

つ、スロットの数だけ回転して打抜き、1 枚のロータ

モーターの製造工程までも変革した金型技術であっ

コア、ステータコアを得るのに対し、1 回の打抜きでた。また、材料の板厚偏差を吸収する金型技術とし1 枚の各コアを生産できるから生産性が向上する。ワて、回転積層金型についても述べた。

ンスタンプ金型製作の始まりは定かではないが、安6 章では、さらに自動積層技術を基本として開発さ

川電機 40 年史によると、1936 年にはφ 165、φ 190、れたモーターコアの生産システムを紹介し、未来の展

φ 230 のワンスタンプ金型が各 1 台稼働していたと記望としながら本調査を終了したが、近い時代のことは録されている。この頃からは、金型製作の工作機械が公開できない情報もあり、十分に記述できないところ導入され、研削盤も使われ始める。しかし、コアの寸もあった。

法を決定するパンチやダイの仕上げ加工まで行う技術

56は無かった。熟練金型工のヤスリ仕上げによる方法に

今回、産業技術系統化調査に参画し、調査のために頼らざるを得ず、この製作方法は第二次大戦後まで続資料を収集して改めて認識したことは、金型やその製いたのである。

造の技術に関して、過去の情報を記録したものがほと

終戦後、電機メーカーでは熟練金型工の不足によんどないということであった。モーターという製品がり、金型製作が遅延しモーター生産に影響を及ぼすこ完成されるまでに、コア作りが最初の重要な工程ではとも起こったが、終戦後から金型専業メーカーが生まあるが、あくまで一つの工程であり、使われる金型

れるなど金型製作が活発化した。

も一つの道具であり消耗品に過ぎない。このため電機次に誕生したのは順送り金型であった。ノッチング

メーカーなどの情報を調べても、金型の情報について

金型とワンスタンプ金型がロータコア用、ステータコ

ほとんど記述がないのも当然であると言えるだろう。

技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. March他方、金型業界は顧客からの注文に従い、要求通り謝辞の金型を製作して収めるが、その製品情報、金型情報

今回の調査に当たっては、「モーターコア 50 年史―

は秘密のため、情報が顧客ならびに金型メーカー間で戦後モータ技術 50 年の歩み―、三井金型振興財団／

行き交うことは無く、各社特有の金型技術を持つ結果

三井ハイテック、2000 年」の内容に負うところが大になり、さらにそれをまとめて記録したものがほとんであった。

どないのが実情である。そのため限られた情報の故

また、ご協力、ご助力を賜り、貴重な情報、写真やに、一部の企業の情報を取り上げ、それ以外の企業の資料の提供をいただいた方々の会社名、組織名を以下

金型技術を紹介することがほとんどできなかったことに記して厚く御礼を申し上げます。

をお許しいただきたい。例えば、ノッチング金型は生産数量の少ない大型のモーターコアに使用されるが、日立アプライアンス株式会社

現在は全自動のノッチングプレスが開発され、生産効

株式会社安川電機率が格段に上昇していることなども紹介できなかっ有限会社恒成工作所

た。また、金型製作の発展のために大きく貢献した、一般社団法人マシニングセンターや高精度ワイヤーカット放電加工

黒田精工株式会社

日本金型工業会

機などの工作機械、あるいは CAD／CAM について、時間の制約があり記述できなかったことも残念であっ最後に、作成した調査報告について、ご意見、ご助た。しかし、顧客の要望に応えるために、新たな技術言をいただいた株式会社三井ハイテックを取り入れ、画期的な技術を開発してきたモーターコ

氏、山下賢二氏に謝意を表します。

谷垣敏雄

ア金型の技術発展の過程を大まかに記述できたと考えている。

モーターコア打抜き金型の系統化調査

57

58

技術の系統化調査報告共同研究編

Vol.11 2018. March

市場

経済

景気
為替

金型内自動接着
順送金型

レーザーを使った積層順送金型

自動積厚制御装置

回転積層順送金型

自動積層順送金型（タングステンカーバイド）

順送金型（超硬合金製）

順送金型（スチール製）

ワンスタンプ金型(コンパウンド金型)

ノッチング金型

勢

情

会

社

年次

・・・・・・・・・・

1950

1955

1960

(昭和20)
神武景気(昭和30)(昭和35)(昭和40)(昭和55)

1980

1985(昭和60)

・第二次石油危機

・308円/US＄・175.50円/US$・変動相場 ・285円/US＄(昭和50)

1975

・EC（欧州共同体）発足
・日本のGNP世界第二位・ニクソンショック・第一次石油危機

いざなぎ景気(昭和45)

1970

1990

1995

2000

2005

2010

2015

(平成17)(平成27)

・75.32 円/US＄

・2008年 黒田精工「Glue FASTEC」開発（金型内自動接着積層システム）・1990年 黒田精工「LASER FASTEC」の開発
・1993年 松下電器「LASER PAC」の開発、実用化

・1983年 三井工作所 積厚自動制御装置開発（1983年ロータリーエンコーダー方式、1987年非接触センサー方式開発）
以降 安川電機などで積厚自動制御装置開発＊自動積層順送金型の製作社ごとの名称
三井工作所
・・・MAC
黒田精工
・・・FASTEC
安川電機
・・・VICS
松下電器産業 ・・・PAC

・トヨタHV「プリウス」発売
・トヨタHV「2代目プリウス」発売
・ホンダHV「インサイト」発売
・ホンダHV「2代目インサイト」発売
・日産HV「ティーノ」発売

・1982年 三井工作所などで回転積層順送製作

・Vカシメ1号機を製作（1971年 安川電機）
・MACシステムを製作（三井工作所1974年開発、1975年外部公開）
・FASTECシステムを製作（黒田精工 1978年）(平成22)

・リーマンブラザース破綻
・消費税8％
・中国GNP世界2位（日本3位）
・ヨーロッパユーロ始動
・ギリシャ不安(平成12)

・分割総研削超硬順送金型製作（1959年の三井工作所製作以降、黒田挾範製作所、安川電機、日立製作所、三菱電機などで製作）
・打抜き速度1,450ｓｐｍの超高速順送金型を開発（三井工作所1974年）

・分割総研削スチール順送金型製作（1954年の黒田挾範製作所製作以降、日立製作所、三井工作所、安川電機などで製作）

・φ165,190,230金型稼働（安川電機1936年）
・パンチ：研削、ダイ：ヤスリ仕上げの金型製作（日立製作所1938年）
・熱処理後総研削仕上げスチール金型製作（1948年の黒田挾範製作所製作以降、日立製作所、三井工作所などで製作）

・誘導電動機の国内製造開始に伴い、熱処理前ヤスリ仕上げによるノッチング金型の使用、製作の開始(平成7)・121.52円/US＄ ・79.75円/US$
・100.40円/US＄
・株式市場全世界で大暴落（ブラックマンデー）
・消費税3％導入
・消費税5％

バブル景気

(平成2)

・『電気元年』
・『３C時代』カラーTV・クーラー・カー
・三種の神器：洗濯機・冷蔵庫・掃除機･東京通信工業（現ソニー）国産初トランジスタ発売
・ソニー「ウォークマン」発売
・富士通日本語ワープロ発売

・360円/US＄固定相場(昭和25)

1965

モーターコア打抜き金型系統図

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

1945

・国産初の二相誘導電動機製造 芝浦製作所1895
・誘導電動機製造 日立製作所1910(明治33)

1900

モーターコア打抜き金型の系統化調査

59

1975年

自動積層金型
MAC1号機

4

1969年

1974年

超高速金型

3

ICリードフレーム
打抜き金型

1959年

超硬金型
量産型1号機

2

5

1950年

平面研削盤

1

製作年

名称

番号

㈱三井工作所（現㈱三井ハイテック）
品
量産

品
量産

品
量産

㈱三井工作所（現㈱三井ハイテック）㈱三井工作所（現㈱三井ハイテック）

写真現物㈱三井工作所（現㈱三井ハイテック）㈱三井工作所（現㈱三井ハイテック）

資料の種類

製作者

展示

保存

保存

保存

展示

資料の現状

㈱三井ハイテック金型事業所㈱三井ハイテック
研修センター㈱三井ハイテック
研修センター㈱三井ハイテック㈱三井ハイテック

所在地

選定理由

当時、エッチング方式でしか製造できなかったICリードフ
レームを、プレス打抜きにより大幅なコストダウンを実現させた世界初の精密順送り金型

・金型内でモーターコアを積層し、結束した状態で金型の外へコアを出す自動積層金型として、商品化された国内初の精密順送り金型
・プレス工程の後工程まで大幅な工程圧縮を可能とし、モーターの製造工程までも変革した金型技術

当時のモーターコア打抜き金型の打抜きスピードは300～
400ｓｐｍが限界と言われていたが、生産性の5倍向上のため開発した超高速金型で、1450ｓｐｍの打抜きスピードを達成・超硬合金（タングステンカーバイド）素材を研削加工で仕上
げた刃物で打抜く精密順送り金型
・従来のスチール製金型の20倍の耐久性をもち、一研削当たり100万枚のモーターコアを打ち抜くことができる量産型の国内1号機・中古機械の部品を組み合わせて製作した自社製の平面研削盤1号機・この研削盤の完成により、熱処理後総研削仕上金型の製作への道を拓いた

モーターコア打抜き金型 産業技術史資料 所在確認

モーターコア打抜き金型の系統化調査 正誤表
ページ

段落

行

3

右

6

7

左

8

左

技術の系統化調査報告
共同研究編11集
2018年3月（誤）テレビ、冷蔵庫、洗濯機

洗濯機、冷蔵庫、掃除機(のちに白黒テレ
ビ)

下から3

図3.2では

図3.2のステータコアでは

9

ケイ素鋼板

電磁鋼板

図3-9
脱炭層を取る（約10mm）（4段目中図）

9
10

右

11
12

全文PDF版
2019年3月（正）脱炭層を取る（約0.2mm）

図3-11～打抜き工程～打抜き行程

右

28

行ったのと

行ったことと

右

図3-16

4工程分割方式

4行程分割方式

17

左4

ロータ用、ステータコア用

ロータコアとステータコア

18

左

10

複数の工程に分けて複数の行程に分けて

18

左

13

材料歩留まり

材料費

23

左

下から２

Carbididie

Carbidie

25

左

15

0.1mmくらいの0.1mmくらいの厚さの

25

左

17

0.1mmくらいの0.1mmくらいの厚さの

29

右

6

雄ネジ

雌ネジ

33

左

12

もたらす。（脚注3）

もたらす。

42

左

17

電気メーカー

電機メーカー44

右24

異形状の場合、万一、ダイの位置が異形状のダイが万一、

50

左

16

導線

巻線

54

左

5

板厚1.5mm

板厚0.15mm

56

左

24

総抜き

コンパウンド

59

番号4

製作年

1974年

1975年