CN104492993B - 用于制造高效电机用螺旋形定子芯的原材料供给装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明的螺旋形定子芯的原材料供给装置，其从一侧装置接受原材料的供给并将所述原材料供给到另一侧装置，所述原材料供给装置的特征在于，包括：下部固定卷轴，其设置于所述一侧装置的一侧，卷绕有所述原材料；供给侧缓冲卷轴，其设置于所述另一侧装置的一侧，在上下方向上进行自由运动，卷绕有所述原材料；以及前方伺服电机，其设置于所述供给侧缓冲卷轴的一侧，用于调整所述原材料供给到所述供给侧缓冲卷轴的速度。

Description

用于制造高效电机用螺旋形定子芯的原材料供给装置和方法

技术领域

本发明涉及电机用定子芯的制造装置。更详细地讲，本发明涉及在制造高效电机用螺旋形定子芯中使用的原材料供给装置和方法，该高效电机用螺旋形定子芯如下：利用适合高效电机的材质的电工钢板而能够将定子芯制作成螺旋形形态。

背景技术

一般而言，电机由定子和转子构成，在使用于滚筒洗衣机等的电机中，旋转的转子位于外侧，定子位于转子的内侧。在这种形态定子的情况下，具有如下形状：缠绕线圈的芯的齿部分(参照图3的附图标记110)沿着芯的外周面而形成为向外的放射状。将这种形状的芯称为外向型定子芯(outer type stator core)。相反，将芯的齿部分朝向芯的圆的中心侧的形状的芯称为内向型定子芯(inner type stator core)。

另一方面，在制造以往的定子芯的一般的方法中，对将电工钢六等分的圆弧形状的芯进行冲裁，层压多张该被冲裁的芯而形成六个分割芯层压体，之后焊接该六个分割芯层压体而制成一个芯。但是，这种方法存在如下问题：由于以曲线弧形状对电工钢进行冲裁，因此从电工钢冲裁而剩下的部分非常多，需要很多材料费。如果能够以直线形式对电工钢进行冲裁，则能够大大减少废弃的电工钢的量。

为了改善这种问题，在韩国专利第10-0911880号(以下，称为“现有专利文献1”)中公开有如下的螺旋形芯的制造装置：以直线形式对电工钢进行冲裁，高效地配置各工序而使产量提高并减少制造费用。另外，在韩国专利第10-0902628号(以下，称为“现有专利文献2”)中公开有如下装置：将进行了冲裁的电工钢缠绕成螺旋形状，通过两阶段进行加压而制造定子芯。

适用于现有专利文献1和2的装置中的电工钢是压延性优秀的冷轧钢(以下，“A型电工钢”)。但是，最近为了提高电机的效率而进行了各种尝试，作为这种尝试中的一个，对于定子芯的材质使用虽然压延性不比A型电工钢优秀但厚度薄约1/2左右形状的电工钢(以下“B型电工钢”)。在利用这种B型电工钢而制作定子芯时，在分割和以层压形制作时，与现有的制造方法差别不大，但是在以螺旋形状制造时，由于电工钢的物理特性不同，因此很难在现有的螺旋形芯的制造装置中应用。

发明内容

对此，本发明人为了解决如上所述的问题，公开一种能够将B型电工钢板利用为原材料并且用于制造生产效率高的螺旋形芯的原材料供给装置和方法。

本发明提供适合利用B型电工钢板来制作螺旋形定子芯的螺旋形定子芯的原材料供给装置。

通过以下说明的本发明能够容易实现本发明的上述目的和其它内在的目的。

本发明的螺旋形定子芯的原材料供给装置，其从一侧装置接受原材料的供给并将所述原材料供给到另一侧装置，所述原材料供给装置的特征在于，包括：

下部固定卷轴，其设置于所述一侧装置的一侧，卷绕有所述原材料；

供给侧缓冲卷轴，其设置于所述另一侧装置的一侧，在上下方向上进行自由运动，卷绕有所述原材料；以及

前方伺服电机，其设置于所述供给侧缓冲卷轴的一侧，用于调整所述原材料供给到所述供给侧缓冲卷轴的速度。

在本发明中，所述原材料供给装置还包括第1位置检测传感器，该第1位置检测传感器设置于所述供给侧缓冲卷轴的上部，所述第1位置检测传感器用于检测所述供给侧缓冲卷轴的高度而能够调整所述前方伺服电机的供给速度。

在本发明中，所述原材料供给装置还可以包括：

前方缓冲卷轴，其以在上下方向上进行自由运动的方式设置于所述前方伺服电机的一侧，将所述原材料供给到所述前方伺服电机；以及

后方缓冲卷轴，其以在上下方向上进行自由运动的方式设置于所述下部固定卷轴的一侧，将所述原材料供给到所述前方缓冲卷轴侧。

在本发明中，所述原材料供给装置还可以包括依次设置于所述后方缓冲卷轴与所述前方缓冲卷轴之间的上部而卷绕所述原材料的第1上部固定卷轴、第2上部固定卷轴以及第3上部固定卷轴，第1上部固定卷轴、第2上部固定卷轴以及第3上部固定卷轴的速度分别通过第1后方伺服电机、第2后方伺服电机以及第3后方伺服电机而被控制。

在本发明中，所述原材料供给装置还可以包括：

第1中间缓冲卷轴，以在上下方向进行自由运动的方式设置于所述第1上部固定卷轴和第2上部固定卷轴并卷绕所述原材料；以及

第2中间缓冲卷轴，以在上下方向进行自由运动的方式设置于所述第2上部固定卷轴和第3上部固定卷轴并卷绕所述原材料。

本发明的螺旋形定子芯的原材料供给方法，从一侧装置接受原材料的供给并将所述原材料供给到另一侧装置，所述原材料供给方法的特征在于，包括如下步骤：

将所述供给的原材料供给到在上下方向进行自由运动的供给侧缓冲卷轴；

向所述供给侧缓冲卷轴供给原材料而卷绕一定量的原材料；

在卷绕在所述供给侧缓冲卷轴上的原材料解开而供给侧缓冲卷轴上升到预先设定的一定高度时，对高度进行检测；以及

根据所述检测到的高度，在控制部中提高供给到所述供给侧缓冲卷轴的原材料的供给速度而维持一定的高度。

发明效果

本发明具有如下的发明效果：提供适合利用B型电工钢板来制作螺旋形定子芯的螺旋形定子芯的原材料供给装置。

附图说明

图1是示出包含本发明的原材料供给装置的螺旋形定子芯的制造装置的整体布局的平面图。

图2是示出在包含本发明的原材料供给装置的螺旋形定子芯的制造装置中电工钢板被冲裁而供给为原材料的概念图。

图3是示出在包含本发明的原材料供给装置的螺旋形定子芯的制造装置中制作的螺旋形定子芯的平面图。

图4是示出本发明的原材料供给装置的侧视图。

图5是示出设置在本发明的原材料供给装置的一侧的绕线部、旋转台、加压部以及检查部的布局的平面图。

标号说明

1：电工钢板供给部 2：冲裁部

3：原材料供给装置 4：绕线部

5：旋转台 6：加压部

7：检查部 8：清漆涂布部

11：多重托架 12：矫平机

13：焊接装置 21：冲压器

22：分离器 41：绕线机

42：缠绕夹具 45：传送机

50：输送夹具 60：加压下部夹具

70：检查夹具 81：芯夹钳

82：良品输送带 83：不良品输送带

100：定子芯 101：内径部

102：外径部 103：原材料

105：销孔 110：齿

115：插槽 200：电工钢板

311：下部固定卷轴 312：第1上部固定卷轴

313：第2上部固定卷轴 314：第3上部固定卷轴

321：前方伺服电机 322：第1后方伺服电机

323：第2后方伺服电机 324：第3后方伺服电机

331：供给侧缓冲卷轴 332：后方缓冲卷轴

333：前方缓冲卷轴 334：第1中间缓冲卷轴

335：第2中间缓冲卷轴 341：供给导轨

以下，参照附图详细说明本发明。

具体实施方式

图1是示出包含本发明的原材料供给装置3的螺旋形定子芯的制造装置的整体布局的平面图。

如图1所示，螺旋形定子芯的制造装置大致由电工钢板供给部1，冲裁(blanking)部2、原材料供给装置3、位于旋转台5的一侧的绕线(winding)部4、加压部6、检查部7以及清漆涂布部8构成。

电工钢供给部1是将具有预定宽度的电工钢连续地供给到冲裁部2的装置。该电工钢供给部1大致由多重托架11、矫平机12以及焊接装置13构成。本发明的螺旋形定子芯的制造装置是对B型电工钢进行加工的装置，以下，在没有特别说明时“电工钢”意味着“B型电工钢”。

多重托架11是依次供给具有预定的宽度和长度的电工钢的装置。为此，如图1所示，供给多个电工钢的支架作为两组来依次供给。所供给的电工钢通过矫平机12而被拉伸成水平。一般，电工钢以卷状保管和供给，因此从支架供给的电工钢处于稍微弯曲的状态。因此，为了将这种弯曲拉平而设置矫平机。经过矫平机的各个电工钢通过焊接装置13而构成一个连接的电工钢，供给到之后的冲裁部2。另一方面，B型电工钢与A型电工钢相比，表面光滑，厚度薄，在一侧施加拉伸力时有可能产生变形，因此在卷的中心部设置旋转驱动单元(未图示)，优选使该旋转驱动单元与矫平机12以驱动速度一致的方式连动工作。

冲裁部2是一种冲压装置，是对电工钢进行冲裁(blanking)而加工为能够以螺旋形芯的原材料使用的装置。在图2中示出在螺旋形定子芯的制造装置中电工钢板200被冲裁而供给为原材料103。

参照图2，如左图所示，在电工钢200上以两个重叠的方式冲裁有螺旋形芯的原材料103，如右图所示，能够供给两组原材料103。如果以这种方式冲裁，与以往的分割层压形芯相比，能够大幅减少在冲裁工序中剩余的电工钢的量。另外，能够将两组原材料103同时制作为螺旋形芯，因此能够增加产量。

当再次参照图1时，通过了冲压器(press)21的电工钢板经过分离器(separator)22并分离为两组原材料103而供给到执行下次工序的原材料供给装置3。

另一方面，当将原材料103卷绕成圆形而切断时完成具有图3的平面形状的螺旋形芯的形状。如上所述的原材料的缠绕和切断作业在绕线部4中实现。但是，为了使原材料顺利地缠绕在绕线部4，需要连动地调整原材料供给到绕线部4的速度和通过冲裁部2而供给的原材料103的速度。执行这种调整的装置即为本发明的原材料供给装置3。

原材料供给装置3设置在冲裁部2的一侧，是使从冲裁部2供给的原材料103通过起到缓冲作用的多个卷轴(reel)并供给到绕线部4的装置，详细内容将在以下参照图4而进行说明。

绕线部4是如下的装置：将从原材料供给装置3供给的原材料103在水平上缠绕到预定的高度，制作成螺旋形定子芯100的形状。绕线部4位于旋转台5的一侧，在旋转台5的另一侧设置有加压部6，在不同于之前的另一侧设置有检查部7，在不同于之前的另一侧设置有清漆涂布部8。以下，参照图4再次说明它们各自的详细结构。

图3是示出在螺旋形定子芯的制造装置中制作的螺旋形定子芯100的平面图。

参照图3，螺旋形定子芯100具有将直线的原材料103以圆形卷绕在绕线部4而在垂直方向上层压的形状。在圆形的螺旋形定子芯10上以放射状形成有多个齿110。在齿110的内侧方向上形成有销孔105，将销孔105的内侧方向末端部分称为内径部101。将相邻的两个齿之间的空间称为插槽115，将插槽115的内侧端部分称为外径部102。这些各部分与加压部6的加压下部夹具60的形状和接触部分有关。

图4是示出本发明的原材料供给装置3的侧视图。

本发明的原材料供给装置3是起到缓冲作用而能够使从冲裁部2供给的原材料103顺利地供给到绕线部4的装置。参照图4，本发明的原材料供给装置3包括卷绕有一定量的原材料的下部固定卷轴311、第1上部固定卷轴312，第2上部固定卷轴313、第3上部固定卷轴314、供给侧缓冲卷轴(bufferreel)331、后方缓冲卷轴332、前方缓冲卷轴333、供给导轨341。

下部固定卷轴311固定设置在冲裁部2的一侧，卷绕有从冲裁部2供给的原材料。从下部固定卷轴311供给的原材料经过后方缓冲卷轴332而依次经过多个卷轴312、334、313、335、314，并经过前方缓冲卷轴333而卷绕在供给侧缓冲卷轴331，卷绕在供给侧缓冲卷轴331上的原材料经过供给导轨341而供给到绕线部4。供给侧缓冲卷轴331设置在供给导轨341的后方，设置为在上下方向上进行自由运动。绕线部4的绕线机41到针对一个定子芯的缠绕完成为止连续地缠绕原材料103而拉动原材料103。此时，供给侧缓冲卷轴331位于下部，并通过在绕线机41中拉拽原材料的拉力而向上部进行上升移动。在供给侧缓冲卷轴331的上部设置有第1位置检测传感器331a，从而在供给侧缓冲卷轴331上升到预先设定的高度值时，将该信号发送到控制部以提高前方伺服电机321的速度。通过前方伺服电机321的运转，卷绕在前方缓冲卷轴333上的原材料供给到供给侧缓冲卷轴331，并且供给侧缓冲卷轴331的高度降低。如上所述，前方伺服电机321根据绕线机41的缠绕速度和供给侧缓冲卷轴331的高度而连动。

前方缓冲卷轴333设置为在上下方向上自由运动，卷绕从第3上部固定卷轴314供给的原材料。第3上部固定卷轴314通过第3后方伺服电机324而运转。在通过前方伺服电机321的运转而前方缓冲卷轴333上升时，第3位置检测传感器333a检测预先设定的高度，使第3后方伺服电机324运转而降低前方缓冲卷轴333的高度。

后方缓冲卷轴332卷绕从下部固定卷轴311供给的原材料，以在上下方向上自由运动的方式设置在下部固定卷轴311的一侧。卷绕在后方缓冲卷轴332上的原材料供给到第1上部固定卷轴312。第1上部固定卷轴312通过第1后方伺服电机322而运转。卷绕在第1上部固定卷轴312上的原材料经过在上下方向上进行自由运动的第1中间缓冲卷轴334而供给到第2上部固定卷轴313。卷绕在第2上部供给卷轴313上的原材料经过第2中间缓冲卷轴335而供给到第3上部固定卷轴314。当第2中间缓冲卷轴335上升某程度时，通过第2后方伺服电机323的运转，第2上部固定卷轴313提高旋转速度而能够将第2中间缓冲卷轴335的高度维持一定。同样，当第1中间缓冲卷轴334上升某程度时，通过第1后方伺服电机322的运转，第1上部固定卷轴312提高旋转速度而能够将第1中间缓冲卷轴334的高度维持一定。

在本发明中，上部固定卷轴或中间缓冲卷轴的个数不限定于图4所示的个数，根据需要能够适用各种个数的上部固定卷轴或中间缓冲卷轴。另外，可以省略后方缓冲卷轴332和前方缓冲卷轴333中的任意一个。

图5是示出设置在本发明的螺旋形定子芯的原材料供给装置的一侧的绕线部4、旋转台5、加压部6以及检查部7的布局的平面图。

如图5所示，以旋转台5为中心在其一侧设置有绕线部4。在旋转台5的另一侧设置有加压部6。在旋转台5的不同于之前的另一侧设置有检查部7。在旋转台5的不同于之前的另一侧设置有清漆涂布部8。

绕线部4是如下的装置：将从原材料供给装置3供给的原材料103层压预定的高度量，制作成螺旋形定子芯100的形状。绕线部4设置在原材料供给装置3的一侧。在绕线部4上设置有使原材料103连续地流入并卷绕成圆形形状的作为旋转单元的绕线机41。缠绕夹具42通过该绕线机41的运行而旋转，在缠绕夹具42内部呈现圆形的螺旋形定子芯的形状。缠绕完成的螺旋形定子芯被输送到设置于绕线部4的一侧的旋转台5上的输送夹具50上。缠绕完成的螺旋形定子芯的输送通过绕线部4和设置于旋转台5上部的传送机45而实现。

旋转台5构成为，以90度为一节距，能够每次旋转一节距。为了向设置于旋转台5的各一侧的绕线部4、加压部6、检查部7以及清漆涂布部8的输送，在旋转台5的上部设置有4对输送夹具50。在绕线部4中通过相邻的输送夹具50输送的一对螺旋形定子芯100通过旋转台5向顺时间方向的90度旋转而位于加压部6的一侧。

通过加压部6和设置于旋转台5的上部的传送机，螺旋形定子芯100输送到加压部6的加压下部夹具60的上部而被加压，在完成加压时再次被输送到输送夹具50。此处，以能够单独分离的方式设计输送夹具50，从而也可以不通过上述其他的传送机仅输送加压完成的定子芯100，而以定子芯100嵌入到输送夹具50中的状态输送。由此，能够防止在输送夹具50内分离出定子芯100而进行输送时产生的定子芯100的外观损伤等。

如果旋转台5再次向顺时间方向旋转90度，则安装有螺旋形定子芯100的输送夹具50位于检查部7的一侧。该定子芯100通过检查部7和设置于旋转台5上部的传送机(未图示)的运行而输送到检查部上的检查夹具70。当然，如之前说明，也可以在定子芯100嵌入到输送夹具50的状态下一起输送。关于放置在检查夹具70的螺旋形定子芯100，可以使用肉眼或检查工具检查有无异常，也可以使用单独的检查夹具，使检查夹具位于定子芯100上部，可以检查定子芯100是否很好地位于检查夹具内。在检查结果判定为不良的定子芯不在清漆涂布部8中进行清漆涂布而排出到不良品输送带83。

在检查夹具70中完成检查的芯100再次被输送到输送夹具50，通过再次向顺时间方向旋转90度而输送到清漆涂布部8的一侧。同样，定子芯100通过旋转台5和设置在清漆涂布部8上部的传送机(未图示)的运行而从输送夹具50输送到清漆涂布部8的芯夹钳81。芯夹钳81在使定子芯100在垂直方向上立起的状态下夹紧定子芯100，在使定子芯100的一部分浸入到清漆液的状态下旋转并将清漆液均匀地涂布在定子芯100表面。当完成清漆涂布时，区分良品和不良品而通过良品输送带82和不良品输送带83出货。

关于如上所述的螺旋形定子芯的制造装置，以下说明制作定子芯的过程。

首先，对从电工钢供给部1供给的电工钢进行冲裁而分离成两组。通过冲裁将如此以直线供给的电工钢分离为两组，使它们经过原材料供给装置3，之后在绕线部4上缠绕成圆形的定子芯的形状。

将这样缠绕的定子芯输送到旋转台5上的输送夹具50。输送完成的旋转台仅旋转一节距，并且输送夹具50位于加压部6的一侧。在该状态下对处于输送夹具50中的定子芯进行加压。

之后，在旋转台进一步旋转一节距的状态下位于上述输送夹具50的定子芯位于检查部7而执行检查。

接着，在旋转台5进一步旋转一节距而定子芯向清漆涂布部8移动的状态下，在定子芯上涂布清漆。涂布有清漆的定子芯通过良品输送带82而出货。

在检查部7中判定为不良的定子芯省略清漆涂布并排出到不良品输送带83。

另一方面，本发明的原材料供给装置的运转以如下方式执行并控制。

首先，将原材料供给到在绕线部4的一侧以在上下方向自由运动的方式设置的供给侧缓冲卷轴331，从而使一定量的原材料卷绕在供给侧缓冲卷轴331上。当绕线部4的绕线机41开始缠绕时，原材料持续地缠绕到绕线机41上部的缠绕夹具42的内部缠绕并以螺旋形形态层压。

当卷绕在供给侧缓冲卷轴331上的原材料解开而供给侧缓冲卷轴331上升到预先设定的一定高度时，第1位置检测传感器331a检测位置而向控制部发送信号，控制部对前方伺服电机321的运转速度进行控制而使供给侧缓冲卷轴331维持一定的高度。

前方缓冲卷轴333通过前方伺服电机321而向供给侧缓冲卷轴331供给原材料。供给卷绕在前方缓冲卷轴333上的原材料，并且前方缓冲卷轴333上升，第3位置检测传感器333a对前方缓冲卷轴333的位置进行检测，从而使控制部控制第3后方伺服电机324的运转。提高第3后方伺服电机324的运转速度而提高第3上部固定卷轴314的原材料供给速度。当第3上部固定卷轴314的速度增加时第2中间缓冲卷轴335的高度也上升，因此控制第2后方伺服电机323，从而能够提高第2上部固定卷轴313的供给速度而降低第2中间缓冲卷轴335的高度。当第2上部固定卷轴313的速度增加时第1中间缓冲卷轴334的高度也上升，因此控制第1伺服电机322，从而能够增加第1上部固定卷轴312的供给速度而降低第1中间缓冲卷轴334的高度。

当第1上部固定卷轴312的速度高时，后方缓冲卷轴332的高度上升。在第2位置检测传感器332a检测到后方缓冲卷轴332的高度达到预先设定的值时，减少第1后方伺服电机322的速度而将后方缓冲卷轴332的高度维持一定。

以上说明的本发明的详细说明只不过是为了容易理解本发明而举出的例子，而不是为了确定本发明的范围。本发明的范围通过权利要求而被定义，该范围内的简单的变形或变更都属于本发明的范围。

Claims (5)

1.一种螺旋形定子芯的原材料供给装置，其从一侧装置接受原材料的供给并将所述原材料供给到另一侧装置，所述原材料供给装置的特征在于，包括：

下部固定卷轴，其设置于所述一侧装置的一侧，卷绕有所述原材料；

供给侧缓冲卷轴，其设置于所述另一侧装置的一侧，在上下方向上进行自由运动，卷绕有所述原材料；以及

前方伺服电机，其设置于所述供给侧缓冲卷轴的一侧，用于调整所述原材料供给到所述供给侧缓冲卷轴的速度；

前方缓冲卷轴，其以在上下方向上进行自由运动的方式设置于所述前方伺服电机的一侧，将所述原材料供给到所述前方伺服电机；以及

后方缓冲卷轴，其以在上下方向上进行自由运动的方式设置于所述下部固定卷轴的一侧，将所述原材料供给到所述前方缓冲卷轴侧。

2.根据权利要求1所述的螺旋形定子芯的原材料供给装置，其特征在于，

所述原材料供给装置还包括第1位置检测传感器，该第1位置检测传感器设置于所述供给侧缓冲卷轴的上部，所述第1位置检测传感器用于检测所述供给侧缓冲卷轴的高度而能够调整所述前方伺服电机的供给速度。

3.根据权利要求1所述的螺旋形定子芯的原材料供给装置，其特征在于，

所述原材料供给装置还包括依次设置于所述后方缓冲卷轴与所述前方缓冲卷轴之间的上部而卷绕所述原材料的第1上部固定卷轴、第2上部固定卷轴以及第3上部固定卷轴，第1上部固定卷轴、第2上部固定卷轴以及第3上部固定卷轴的速度分别通过第1后方伺服电机、第2后方伺服电机以及第3后方伺服电机而被控制。

4.根据权利要求3所述的螺旋形定子芯的原材料供给装置，其特征在于，所述原材料供给装置还包括：

第1中间缓冲卷轴，以在上下方向进行自由运动的方式设置于所述第1上部固定卷轴和第2上部固定卷轴并卷绕所述原材料；以及

第2中间缓冲卷轴，以在上下方向进行自由运动的方式设置于所述第2上部固定卷轴和第3上部固定卷轴并卷绕所述原材料。

5.一种螺旋形定子芯的原材料供给方法，从一侧装置接受原材料的供给并将所述原材料供给到另一侧装置，所述原材料供给方法的特征在于，包括如下步骤：

将所述供给的原材料供给到在上下方向进行自由运动的供给侧缓冲卷轴；

向所述供给侧缓冲卷轴供给原材料而卷绕一定量的原材料；

在卷绕在所述供给侧缓冲卷轴上的原材料解开而供给侧缓冲卷轴上升到预先设定的一定高度时，对高度进行检测；以及

根据所述检测到的高度，在控制部中提高供给到所述供给侧缓冲卷轴的原材料的供给速度而维持一定的高度。