CN102441596B - 旋转式层压设备 - Google Patents

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Abstract

旋转式层压设备，其具有能绕轴线旋转的冲模组件和收纳于延伸穿过冲模组件的轴孔中的载置台。通过冲模组件的旋转，冲出的芯片以被旋转错开的状态载置于载置台上。采用驱动机构使载置台与冲模组件一体地绕冲模组件的轴线旋转。

Description

旋转式层压设备
技术领域
本发明涉及一种用于制造旋转电机用的芯(core)的设备，所述芯诸如是马达用的定子芯或转子芯，并且更特别地涉及一种以旋转错开(offset)芯片的状态层压从薄板冲出的芯片(corepiece)的旋转式层压设备。
背景技术
图6和图7所示的芯WA通过层叠芯片Wa形成。芯WA通过各个芯片Wa的多个突起部Pa和芯片Wa的相邻凹陷之间的接合而维持在层叠状态。
例如在日本特开第2006-26735号公报(第一传统技术)和日本特开第2003-19520号公报(第二传统技术)中公开了用于制造这种芯的设备。
在第一传统技术中，冲头以沿轴向可动的方式被配置于冲模的上方并且面对冲模。当冲头相对于冲模往复运动时，从载置于冲模上的薄板冲出芯片。在冲头下方配置有加压环。轴孔延伸穿过冲头和加压环的中心，并且收纳在冲模的轴向上可动的载置台。在已经使用冲头和冲模冲压之后，芯片被加压环从外周加压并且保持。然后，芯片被载置于载置台上并且后续的芯片被顺序地层叠在芯片上。由此，制成芯。当冲出的芯片被载置于载置台上时，配置于载置台上的弹性构件对层压芯施加沿冲头加压的方向的相反反向作用的力或反向压力。这防止平行缺陷和层间间隙的形成。
在第二传统技术中，冲模是可旋转的。每次冲头和冲模冲出单个芯片或预定数量的芯片，冲模和加压环与芯片(多个芯片)一起旋转预定角度。通过冲模和加压环的这样的旋转，芯片在被旋转错开的状态下以错开相位层叠。这防止层压芯的层压厚度由于冲出的芯片的厚度偏差而变得不均匀。
然而，上述传统构造具有下述问题。
在第一传统技术中，芯片在被冲出之后没有旋转的情况下以恒定相位(取向)被堆叠在载置台上。这导致层压芯的层压厚度的不均匀，该不均匀由芯片的厚度偏差引起。因此，如果例如制造马达用的转子芯，诸如旋转平衡等旋转精度下降，由此马达特性劣化。
相反，在第二传统技术中，芯片通过冲模和加压环的旋转而在被旋转错开的状态下层叠。由此防止了第一传统技术导致的问题。然而，第二传统技术不包括对层压芯施加反向压力的载置台。结果，与第一传统技术不同，第二传统技术不能防止层压芯的平行缺陷或层间间隙的形成。
可选地，在具有与第二传统技术相同的可旋转冲模和可旋转加压环的设备中，如第一传统技术，可以将载置台配置于形成在冲模中的轴孔。然而，在该构造中，当芯片通过冲模和加压环的旋转而被旋转错开时，芯片在载置台被保持在不旋转的静止状态的情况下被载置于载置台上。这使得形成于载置台上的层压芯相对于载置台旋转，导致芯和载置台彼此摩擦。这可能在芯片上形成摩擦痕迹。还有，当芯已经被载置于载置台上并且额外的芯片在旋转错开的状态下被载置于该芯的最上芯片上时，上部和下部芯彼此相对旋转，导致突起部Pa在芯上形成清晰的线状摩擦痕迹。该摩擦痕迹可能影响磁路的形成，由此降低产品的性能。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能够防止当通过冲模组件的旋转旋转错开芯片并且将芯片载置于载置台上而形成层压芯时层压芯和载置台之间的摩擦、从而防止产品性能劣化的旋转式层压设备。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种旋转式层压设备，其用于以旋转错开冲出的芯片的状态层叠冲出的芯片。该设备包括具有冲模的冲模组件、载置台和驱动部。冲模组件具有轴孔和轴线，并且能绕轴线旋转。载置台被收纳于冲模组件的轴孔中。芯片通过冲模组件的旋转而以旋转错开的状态层叠于载置台上。驱动部使载置台与冲模组件一体地绕冲模组件的轴线旋转。
结合示例出本发明的原理的附图，本发明的其他方面和优点将从下面的说明变得清楚。
附图说明
通过参照目前优选的实施方式的下述说明和附图，能够最好地理解本发明及其目的和优点。在附图中：
图1是示出根据本发明的第一实施方式的旋转式层压设备的主要部分的剖视图；
图2是沿着图1的线2-2截取的部分剖视图；
图3是示出根据本发明的第二实施方式的旋转式层压设备的主要部分的剖视图；
图4是沿着图3的线4-4截取的剖视图；
图5是示出根据本发明的第三实施方式的旋转式层压设备的主要部分的剖视图；
图6是示出芯的立体图；
图7是示出芯的一部分的剖视图。
具体实施方式
(第一实施方式)
现在将参照图1和图2说明根据本发明的第一实施方式的旋转式层压设备。
如图1所示，旋转式层压设备包括能绕竖直轴线C旋转的保持构件11。保持构件11由未示出的马达间歇地每次旋转预定角度。环状冲模12被固定地安装到保持构件11的上部内周缘。冲头13被配置于冲模12的上方并且能够沿着竖直轴线C往复运动。在带状薄板W载置于保持构件11上的情况下，冲头13相对于冲模12沿上下方向往复运动。以此方式，具有规定形状的芯片Wa从薄板W冲出。
筒状加压环14在冲模12的下方位置被固定地安装到保持构件11的内周。在芯片Wa被冲出之后，加压环14对芯片Wa的外周面施加压力。保持构件11和加压环14形成冲模组件10。
轴孔延伸穿过冲模组件10，容置能够沿着竖直轴线C移动的载置台15。在由冲头13和冲模12冲出之后，芯片Wa被加压环14从外周加压和保持并且顺序地载置和层叠在载置台15上。此时，冲模组件10由未示出的马达旋转，并且冲模12和加压环14与保持构件11一体地旋转。结果，在保持构件1上的薄板W维持不转的情况下，冲出的芯片Wa以旋转错开的状态层叠于载置台15上。这形成了旋转电机用的层叠芯WA，诸如马达用的定子芯或转子芯。
在该情况下，当冲出的芯片Wa被载置于载置台15上时，包括马达的升降机构16通过轴17升高载置台15。这将沿冲头13的加压方向的相反方向作用的反向压力施加到载置台15上的层叠芯WA。在此阶段，载置台15上的最上芯片Wa的顶面位于与冲模12的顶面齐平的位置。
载置台15具有支撑构件18和收纳台21。支撑构件18被固定到轴17的上端。收纳台21被配置于支撑构件18的上方并通过径向轴承19和推力轴承20被绕竖直轴线C可转动地支撑。保持板23通过推力轴承22以能相对于收纳台21旋转的方式载置于收纳台21上。保持板23借助于多个螺栓24被固定到支撑构件18。由此，收纳台21被支撑构件18保持并且防止与支撑构件18分离。芯片Wa被载置于收纳台21上。用于检测收纳台21上的芯片Wa的传感器23a安装于保持板23上。
用作驱动部件或驱动部的驱动机构25被配置于载置台15的附近以使载置台15与冲模12一体地绕冲模组件10的竖直轴线C转动。在第一实施方式中，驱动机构25由冲模组件10构造。用作传动部件的传动机构26被配置于保持构件11和载置台15之间以将保持构件11的旋转传递到载置台15。
传动机构26被配置于保持构件11的内周面和载置台15的外周面之间。传动机构26由允许载置台15轴向移动的啮合部件或啮合机构构造。具体地，保持构件11的内周面上形成有内花键齿(下文中简称为内齿)27。载置台15的收纳台21的外周面上形成有外花键齿(下文中简称为外齿)28，外齿28以相对于内齿27轴向可动的方式与对应的内齿27啮合。传动机构26由内齿27和外齿28构造。当冲模组件10旋转以使冲模12和加压环14一体地旋转时，载置台15的收纳台21通过传动机构26的内齿27和外齿28与冲模组件10一体地旋转。
如上所述构造的旋转式层压设备如下所述地操作。
在薄板W被保持于保持构件11上的情况下，冲头13相对于冲模12往复运动，由此从薄板W冲出具有指定形状的芯片Wa。在被冲出之后，芯片Wa被加压环14从外周加压和保持，并且载置和顺序地层叠在载置台15的收纳台21上。在该情况下，在传动机构26中，收纳台21的外齿28相对于保持构件11的内齿27轴向地移动以允许载置台15的下降，并且升降机构16通过轴17升高载置台15，由此对载置台15上的层叠芯WA施加沿与冲头13的加压方向相反的方向作用的反向压力。
每次冲出单个芯片Wa或预定数量的芯片Wa，冲模组件10与保持构件11都一体地旋转预定角度。以此方式，芯片Wa被旋转而以错开相位层叠，并且形成层压芯WA。这防止层压芯WA的层压厚度由于冲出的芯片Wa的厚度偏差而变得不均匀。
另外，当芯片Wa通过冲模组件10的旋转而在载置台15的收纳台21上彼此旋转错开地层叠时，作为驱动机构25的元件的冲模组件10的旋转通过传动机构26被传递到载置台15的收纳台21。这使收纳台21上的层压芯WA与载置台15一体地旋转。结果，防止了载置台15上的层压芯WA和载置台15彼此摩擦。还有，当层压芯WA被维持在载置台15上并且另一层压芯WA在被旋转地偏移(offset)的状态下层压在该芯WA上时，该芯WA与另一芯WA不彼此摩擦。冲模组件10和载置台15的间歇旋转的单个周期的间距(pitch)等于芯片Wa的突起部P a的对准间距。
在预定数量的芯片Wa以上述方式被层叠在载置台15上之后，载置台15在由图1中的长划线和两条短划线交替而形成的线表示的位置下方下降到从保持构件11向下的位置。当载置台15位于该位置时，从载置台15转移芯WA以用于后续步骤。
第一实施方式具有下述优点。
(1)驱动机构25被设置为使载置台15与冲模组件10一体地绕冲模组件10的轴线旋转。
因此，每次冲出芯片Wa，冲模组件10都旋转预定角度。通过冲模组件10的旋转，芯片Wa被旋转而以错开相位层叠在载置台15上的芯片Wa上，并且形成层压芯WA。这防止层压芯WA的层压厚度由于冲出的芯片Wa的厚度偏差而变得不均匀。还有，当冲出的芯片Wa通过冲模组件10的旋转而以被旋转错开的状态载置于载置台15上时，驱动机构25使载置台15与冲模组件10一体地绕冲模组件10的轴线旋转。这防止芯片Wa与载置台15彼此摩擦或与另一芯片Wa彼此摩擦。由此，保护芯片Wa不产生摩擦痕迹。结果，获得具有均匀的层压厚度和没有摩擦痕迹的芯WA。以此方式，制成具有改进的特性的芯WA。
(2)驱动机构25由具有冲模12的冲模组件10构造。用于将冲模组件10的旋转传递到载置台15的传动机构26被配置于冲模组件10和载置台15之间。结果，利用冲模组件10的旋转，载置台15与冲模组件10一体地旋转。换言之，通过简单的结构旋转载置台15。
(3)传动机构26被配置于载置台15的外周面和冲模组件10之间，并且由允许载置台15轴向移动的啮合部件构造。换言之，传动机构26被构造得简单并且能够精确无损地将冲模组件10的旋转传递到载置台15。
(第二实施方式)
下面将参照图3和图4说明根据本发明的第二实施方式的旋转式层压设备，主要讨论第二实施方式与第一实施方式之间的不同。
与第一实施方式相同，第二实施方式具有由包括冲模12、加压环14和保持构件11的冲模组件10构造的驱动机构25。然而，在第二实施方式中，传动机构26被构造为不同于第一实施方式的传动机构26。
具体地，在第二实施方式的传动机构26中，管状部31被配置于载置台15的收纳台21下方并且沿轴向延伸。由成组的接合的突起部和凹陷部形成的引导部32沿着轴向延伸的管状部31的外周形成。沿着管状部31的下部外周缘形成有弹簧座33。环状滑动器(slider)34通过引导部32由管状部31的外周以下述方式支撑：滑动器34能够与管状部31一体地旋转并且能够相对于管状部31沿轴向移动。
具有环状排列的多个齿的接合构件35被配置于保持构件11的下部内周缘。也包括环状排列的多个齿的接合构件36被部署在滑动器34的上部外周缘。接合构件35、36彼此啮合。多个弹簧37被配置于滑动器34和弹簧座33之间。弹簧37推动滑动器34向上以维持接合构件35、36之间的恒定啮合。由此，冲模组件10以恒定角度间隔旋转。当芯片Wa以旋转错开的状态载置于载置台15的收纳台21上时，冲模组件10的旋转通过接合构件35、36、滑动器34、引导部32和管状部31被传递到收纳台21。由此，收纳台21上的层压芯WA与收纳台21一体地旋转。
在第二实施方式中，当载置台15下降时，收纳台21下方的管状部31通过引导部32相对于滑动器34沿轴向移动。在该状态下，滑动器34由弹簧37产生的作用力维持在恒定位置。这将接合构件35、36维持在接合状态，由此确保将旋转连续地传递到载置台15。
结果，第二实施方式确保与第一实施方式的优点(1)至(3)基本相同的优点。
(第三实施方式)
下面将参照图5说明根据本发明的第三实施方式的旋转式层压设备，主要讨论第三实施方式与第一实施方式之间的不同。
第三实施方式与第一实施方式的使载置台15旋转的驱动机构25的构造不同。具体地，构成驱动机构25的具有减速器39的伺服马达38以下述方式被配置于载置台15的支撑构件18的外部并在支撑构件18的下方：伺服马达38能够与支撑构件18一体地沿上下方向移动。由外齿构造的驱动齿轮41被固定到伺服马达38的转轴40。能够与驱动齿轮41啮合的由内齿构造的从动齿轮42被固定到载置台15的收纳台21的下端。
冲模组件10以恒定角度间隔旋转。当芯片Wa以旋转错开的状态被载置于载置台15的收纳台21上时，伺服马达38与冲模组件10同步旋转。这使收纳台21通过驱动齿轮41和从动齿轮42旋转。由此，收纳台21上的层压芯WA与冲模组件10一体地旋转。
除了第一实施方式的优点(1)以外，第三实施方式具有下述优点。
(4)由伺服马达38构造驱动机构25，伺服马达38使载置台15与冲模组件10同步旋转。结果，通过略微变型传统的旋转式层压设备并且将伺服马达38添加到该设备简单地提供了以与第三实施方式相同的方式操作的旋转式层压设备。
(变型)
本发明可以以下述变型形式实现。
本发明可以被实现为没有加压环14的旋转式层压设备。
在第三实施方式中，伺服马达38可以被安装于离开载置台15的位置。诸如齿轮等的驱动力传递机构被配置于伺服马达38和载置台15之间。
因此，所述实施例和实施方式被认为是说明性的而非限制性的，并且本发明不限于此处给出的细节，而是可以在所附的权利要求书的范围和等同结构内变型。

Claims (6)

1.一种旋转式层压设备，用于以旋转错开冲出的芯片(Wa)的状态层叠所述芯片(Wa)，所述旋转式层压设备包括：
冲模组件(10)，其具有轴孔和轴线(C)，并且能绕所述轴线(C)旋转，所述冲模组件(10)具有冲模(12)；以及
载置台(15)，其被收纳在所述冲模组件(10)的所述轴孔中，其中所述芯片(Wa)通过所述冲模组件(10)的旋转以被旋转错开的状态层叠在所述载置台(15)上；
所述旋转式层压设备的特征在于，
驱动机构(25)，其使所述载置台(15)与所述冲模组件(10)一体地绕所述冲模组件(10)的所述轴线(C)旋转，
所述驱动机构(25)包括所述冲模组件(10)，
所述旋转式层压设备进一步包括传动机构(26)，所述传动机构(26)被配置于所述冲模组件(10)和所述载置台(15)之间，以将所述冲模组件(10)的旋转传递到所述载置台(15)。
2.根据权利要求1所述的旋转式层压设备，其特征在于，
所述冲模组件(10)具有内周面，
所述载置台(15)具有外周面，
所述传动机构(26)被配置于所述冲模组件(10)的所述内周面和所述载置台(15)的所述外周面之间，并且
所述传动机构(26)允许所述载置台(15)沿轴向移动。
3.根据权利要求2所述的旋转式层压设备，其特征在于，
所述传动机构(26)包括形成于所述冲模组件(10)的所述内周面的内花键齿(27)和形成于所述载置台(15)的所述外周面的外花键齿(28)，并且
所述内花键齿(27)和所述外花键齿(28)之间的啮合将所述冲模组件(10)的旋转传递到所述载置台(15)。
4.根据权利要求1所述的旋转式层压设备，其特征在于，
所述载置台(15)包括支撑构件(18)和收纳台(21)，所述收纳台(21)由所述支撑构件(18)以能绕所述冲模组件(10)的所述轴线(C)旋转的方式支撑，所述芯片(Wa)被载置于所述收纳台(21)。
5.根据权利要求4所述的旋转式层压设备，其特征在于，
所述传动机构(26)包括：
管状部(31)，其形成于所述收纳台(21)的下方并且从所述收纳台(21)沿所述冲模组件(10)的轴向延伸，所述管状部(31)具有外周面；
弹簧座(33)，其形成于所述管状部(31)的下部外周缘；
滑动器(34)，其位于所述管状部(31)的外部；
引导部(32)，其由成组的接合的突起部和凹陷部形成且沿着所述管状部(31)的外周配置，并且所述引导部(32)沿所述冲模组件(10)的所述轴线(C)延伸；以及
弹簧(37)，其被收纳于所述弹簧座(33)并对所述滑动器(34)向上施力,
其中，在通过所述弹簧(37)的施力的作用使所述冲模组件(10)与所述滑动器(34)接合的状态下，所述收纳台(21)通过所述引导部(32)而能与所述冲模组件(10)一体地旋转。
6.根据权利要求5所述的旋转式层压设备，其特征在于，所述管状部(31)能相对于所述滑动器(34)沿所述冲模组件(10)的轴向移动。
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