CN109719189A - 层叠铁芯的制造装置 - Google Patents

Abstract

一种层叠铁芯的制造装置，其包括：模具和冲头，其被构造成从薄板工件冲切出铁芯片；挤压环，所述铁芯片层叠在所述挤压环中；以及背压装置，其被构造成在所述冲头的进退方向上从所述冲头的相对侧对层叠铁芯片施加背压。所述背压装置包括：支撑体，其被构造成在所述进退方向上移动；施力构件，其被构造成朝向所述冲头对所述层叠铁芯片施力；驱动装置，其具有输出轴；以及转换机构，其被构造成将所述输出轴的旋转运动转换为所述支撑体在所述进退方向上的线性移动。

Description

层叠铁芯的制造装置

技术领域

本发明涉及层叠铁芯的制造装置。

背景技术

通过层叠均包括凹部和突出部的薄磁性钢板以及通过装配和模锻彼此相邻的磁性钢板的凹部和突出部来制造磁体插入型的旋转电动马达芯。用于这种马达芯(以下称为层叠铁芯)的制造装置包括背压装置。在使用模具和冲头从磁性钢板冲切出铁芯片的同时，背压装置从冲头的相对侧对保持在挤压环中的铁芯片施加背压(例如，参见日本专利No.5859715)。

该文献中记载的背压装置包括：载置铁芯片的接收基座、支撑接收基座的滚珠螺杆以及使滚珠螺杆旋转的升降马达。接收基座以能够竖直移动的方式设置于挤压环。挤压环保持被冲切的铁芯片。当冲切磁性钢板时，该装置增加了升降马达的输出扭矩，从而增加了由接收基座产生的背压。因此，当层叠和模锻铁芯片时，适当的背压施加于各个铁芯片。

在上述背压装置中，升高和降低接收基座的滚珠螺杆沿着冲头的进退方向(竖直方向)延伸。这限制了背压装置在进退方向上的尺寸减小。因此，难以减小整个制造装置的尺寸。

发明内容

本发明的目的是提供一种尺寸能够减小的叠层铁芯的制造装置。

实现上述目的的层叠铁芯的制造装置包括：模具和冲头，其被构造成从薄板工件冲切出铁芯片；挤压环，所述铁芯片层叠在所述挤压环中；以及背压装置，其被构造成在所述冲头的进退方向上从所述冲头的相对侧对层叠铁芯片施加背压。使用所述冲头和所述背压装置模锻所述层叠铁芯片，从而制造所述层叠铁芯。所述背压装置包括：支撑体，其被构造成在所述冲头的所述进退方向上移动；施力构件，其被所述支撑体支撑并且被构造成朝向所述冲头对所述层叠铁芯片施力；驱动装置，其包括绕与所述进退方向正交的正交方向旋转的输出轴；以及转换机构，其被构造成将所述输出轴的旋转运动转换为所述支撑体在所述进退方向上的线性移动。

本发明的其它方面和优点将从以下结合附图通过示例的方式示出本发明原理的说明变得显而易见。

附图说明

通过参考以下对当前优选实施方式的说明以及附图可以最好地理解本发明及其目的和优点，其中：

图1是示出根据实施方式的层叠铁芯的制造装置的结构的截面图；

图2是示出该实施方式的背压装置的平面图；

图3是示出当从图2中的右侧观察时的背压装置的主视图；

图4A是主要示出该实施方式的背压装置的支撑体的主视图，其中支撑体位于最高位置处；

图4B是主要示出该实施方式的背压装置的支撑体的主视图，其中支撑体位于从最高位置向最低位置移动中间的中间位置处；

图4C是主要示出该实施方式的背压装置的支撑体的主视图，其中支撑体位于最低位置处；

图4D是主要示出该实施方式的背压装置的支撑体的主视图，其中支撑体位于从最低位置向最高位置移动中间的中间位置处；以及

图5是与图1相对应并且示出背压装置的位于最低位置处的支撑体的截面图。

具体实施方式

现在将参照图1至图5说明根据一个实施方式的层叠铁芯的制造装置(以下简称为制造装置1)。

参照图1，制造装置1包括下模组件20和上模组件(未示出)。下模组件20设置有大致管状的模具22。上模组件配置于下模组件20上方并设置有冲头23。大致为柱状的冲头23能够朝向模具22以及远离模具22移动。

下模组件20具有在支撑面20a中开口的通孔21，该支撑面20a是下模组件20的上表面。通孔21与位于下模组件20的容纳空间25连通。将模具22装配并固定至通孔21的内部。

在通孔21中的模具22的正下方设置有内径略小于模具22的内径的挤压环24。

在这种制造装置1中，当由磁性钢板制成的薄工件10被传送到模具22的上侧时，冲头23朝向模具22降低，使得从工件10冲切出盘状铁芯片11。被冲切出的铁芯片11被推入挤压环24并由挤压环24从整个圆周的侧面支撑。

容纳空间25包括在下模组件20的侧表面(图1中的左侧表面)中开口的开口25a。

容纳空间25由与开口25a连续的底表面26、顶表面27和内表面28限定。

内表面28包括与开口25a相对的相对部分28a。

底表面26的与内表面28的相对部分28a相邻的部分设置有台阶26a。台阶26a低于底表面26的位于开口25a附近的部分。

制造装置1包括背压装置30，该背压装置30沿冲头23的进退方向从下方、即从冲头23的相对侧对挤压环24中的铁芯片11施加背压。

现在将详细说明本实施方式的背压装置30。

背压装置30包括用作驱动装置的伺服马达31、联接到伺服马达31的输出轴31a的减速机32、联接到减速机32的输出轴的接头33以及联接到接头33的轴34。伺服马达31的输出轴31a、减速机32的输出轴、接头33和轴34位于同一轴线C上。

轴34包括联接到接头33的柱状联接部分34a和与联接部分34a的接头33侧的相反侧连续的柱状直径增大部分34b。直径增大部分34b具有比联接部分34a大的外径。

轴34的联接部分34a由配置于容纳空间25的轴承40旋转地支撑。

在本实施方式中，接头33和轴34容纳在容纳空间25中。此外，轴34的直径增大部分34b包括与容纳空间25的内表面28的相对部分28a相对的远端表面。

在以下说明中，将沿着伺服马达31的输出轴31a的轴线C的方向(图2中的侧向)称为轴向L，并且将与轴向L和竖直方向均正交的方向(图2中的竖直方向)称为宽度方向W。此外，在以下说明中，将朝向轴34在轴向L上的远端那侧简称为远侧，并将朝向轴34在轴向L上的基端那侧简称为基侧。

如图1和图3所示，偏离轴线C的偏心杆35从轴34的直径增大部分34b的远端突出。偏心杆35沿着轴向L延伸。

如图1至图3所示，支撑体50联接到轴34的远端部分。支撑体50位于挤压环24的下方。支撑体50包括在宽度方向W上延伸并且大致呈长方体的基部51。基部51设置有沿着轴向L延伸穿过基部51并沿着宽度方向W延伸的容纳部分51a。

如图3所示，容纳部分51a在主视图中呈矩形并限定了长方体空间。容纳部分51a容纳大致呈长方体的传递构件36。传递构件36的高度(竖直方向上的长度)略低于容纳部分51a的高度。另外，传递构件36的宽度(宽度方向W上的长度)小于容纳部分51a的宽度的一半。因此，在容纳部分51a中，限制了传递构件36在竖直方向上的相对移动，允许传递构件36在宽度方向W上的相对移动。传递构件36在竖直方向上和宽度方向W上的中间部分具有沿着轴向L延伸穿过传递构件36的支撑孔36a。轴34的偏心杆35插入支撑孔36a中。也就是，支撑孔36a旋转地支撑轴34。

伺服马达31的输出轴31a的旋转使轴34旋转。轴34的旋转使偏心杆35绕轴线C沿着预定的圆形轨道旋转，并使传递构件36旋转。传递构件36以如上所述的方式容纳在容纳部分51a中。因此，使传递构件36旋转的力、即使传递构件36在竖直方向和宽度方向W上移动的力被传递到支撑体50，使得支撑体50在竖直方向上移动。

如图1所示，容纳空间25的底表面26的台阶26a设置有已知的引导机构70。引导机构70与设置于支撑体50的基部51的远端面的接合部分(未示出)接合，以引导支撑体50沿着竖直方向移动。

在本实施方式中，轴34的偏心杆35、传递构件36和支撑体50的容纳部分51a构成转换机构90。转换机构90将轴34(伺服马达31的输出轴31a)的旋转运动转换成支撑体50的上下移动，即竖直方向上的线性移动。

如图2所示，基部51的上部设置有第一突出部53和两个第二突出部54，第一突出部53从宽度方向W上的中间部分朝向远侧(图2中的右侧)突出，两个第二突出部54从宽度方向W上的相反两端朝向基侧(图2中的左侧)突出。

如图2所示，三个衬套61同心地固定于第一突出部53和第二突出部54的上部。各个衬套61均包括沿着竖直方向延伸的中心孔(未示出)。柱62的下部被插入各个衬套61的中心孔中。衬套61支撑柱62，使得柱62能够升高和降低。圆形接收基座66被固定到各个柱62的上端。接收基座66接收由多个层叠铁芯片11构成的层叠体12。各个衬套61和各个柱62构成引导接收基座66相对于支撑体50在竖直方向上移动的引导构件60。

如图2和图3所示，基部51在宽度方向W上的中间部分设置有向上突出的限制突出部55。

基部51的上端的在宽度方向W上的相反两端设置有两个用作施力构件的气弹簧63。各个气弹簧63均包括固定到基部51并填充有气体的气缸64和容纳在气缸64中并且能够相对于气缸64升高和降低的杆65。杆65从气缸64向上突出。

由各个气弹簧63产生的反作用力大致固定在杆65的可移动范围内。

各个杆65的上端被固定到圆形接收基座66的下表面。

限制突出部55的上表面位于支撑体50的最上侧。因此，当接收基座66抵抗气弹簧63的施力而朝向支撑体50移动时，接收基座66的下表面与限制突出部55的上表面抵接。这限制了接收基座66的移动。

在具有这种结构的背压装置30中，支撑体50能够在从图1所示的最高位置到图5所示的最低位置的范围内升降。

更具体地，如图1所示，当支撑体50位于最高位置处时，接收基座66的上表面在竖直方向上大致位于与挤压环24的下表面相同的位置处。

如图1和图5所示，下模组件20具有通孔29，通孔29沿着轴向L延伸并且在容纳空间25中的内表面28的相对部分28a中开口。

在通孔29中，沿着轴向L设置推动机构81以能够进退移动。推动机构81推动载置于接收基座66的层叠体12。

传送带82设置于容纳空间25中与推动机构81相反的那侧。传送带82朝向下模组件20的外部传送由推动机构81朝向开口25a推动的层叠铁芯12a。传送带82位于伺服马达31、减速机32、接头33和轴承40的上方。

与接收基座66(支撑体50)的最低位置相对应地设置推动机构81和传送带82。

在本实施方式中，推动机构81和传送带82构成在竖直方向上位于模具22和伺服马达31的输出轴31a之间的移除机构80。移除机构80沿着与竖直方向正交的轴向L移除层叠铁芯12a。

现在将说明本实施方式的装置的操作。

在本实施方式的制造装置1中，按照以下方式制造层叠铁芯12a。

首先，背压装置30的支撑体50在初始状态下位于图4A所示的最高位置处。

在该状态下，当冲头23朝向已被传送到模具22的上侧的工件10降低时，通过模具22和冲头23从工件10冲切出铁芯片11。通过冲头23冲切出的铁芯片11被推入挤压环24中。

以这种方式从工件10冲切出的铁芯片11被顺序地推入挤压环24中并层叠。这形成了层叠体12。

各个铁芯片11均包括以向下突出的方式通过销钉接合(doweling)形成的已知的联接部分(未示出)。此外，在挤压环24中，铁芯片11由挤压环24从侧面在整个圆周上支撑。因此，联接部分的装配关系使被冲头23推入挤压环24中的相邻的铁芯片11被模锻并彼此联接。

层叠体12包括用于每预定数量的铁芯片11的仿制(dummy)铁芯片11。仿制铁芯片11具有孔(未示出)，其中联接部分被从该孔冲切出。因此，仿制铁芯片11联接到位于仿制铁芯片11正上方的铁芯片11，并且不联接到位于仿制铁芯片11正下方的铁芯片11。因此，层叠体12在仿制铁芯片11处被竖直地分开。

随后，当构成层叠体12的铁芯片11的数量增加使得最低的铁芯片11从挤压环24向下突出时，层叠体12的下表面接收来自接收基座66(背压装置30)的背压。这更牢固地模锻相邻的铁芯片11的联接部分。

另外，各个气弹簧63被压缩对应于层叠体12的从挤压环24向下突出的部分的厚度(下文中称为突出厚度)的量。当在突出厚度超过气弹簧63的杆65的可移动范围的最大值之前由控制器(未示出)驱动伺服马达31时，支撑体50降低到作用于气弹簧63的压缩力被释放的位置。

按照以下方式使支撑体50降低。

如图4A所示，当支撑体50位于最高位置处时，偏心杆35位于绕轴线C的十二点钟位置处。此外，传递构件36位于容纳部分51a的宽度方向W上的中间部分处。

从该状态，如图4B所示，当轴34通过伺服马达31顺时针旋转并且偏心杆35绕轴线C旋转到三点钟位置时，传递构件36朝向容纳部分51a的宽度方向W上的第一端511a移动，并且使支撑体50降低到在竖直方向上的最高位置和最低位置之间的中间位置。

从该状态，如图4C所示，当轴34通过伺服马达31顺时针旋转并且偏心杆35绕轴线C旋转到六点钟位置时，传递构件36朝向容纳部分51a的宽度方向W上的第二端512a移动，并且返回到宽度方向W上的中间部分。这使支撑体50降低到最低位置。

当构成层叠体12的铁芯片11的数量增加使得位于上述仿制铁芯片11正下方的铁芯片11从挤压环24向下突出时，突出部分被分离为层叠铁芯12a。

然后，如图5所示，在层叠铁芯12a载置于接收基座66的情况下支撑体50被降低到最低位置，层叠铁芯12a被推动机构81推到传送带82上并被传送到下模组件20的外部。

在层叠铁芯12a的这种传送之后，由伺服马达31产生的轴34的旋转使支撑体50升高到最高位置。

按照以下方式使支撑体50升高。

如图4D所示，当轴34通过伺服马达31顺时针旋转并且偏心杆35绕轴线C旋转到九点钟位置时，传递构件36朝向容纳部分51a的宽度方向W上的第二端512a移动。这使支撑体50升高到中间位置。

从该状态，如图4A所示，当轴34通过伺服马达31顺时针旋转并且偏心杆35绕轴线C旋转到十二点钟位置时，传递构件36朝向容纳部分51a的宽度方向W上的第一端511a移动，并且返回到宽度方向W上的中间位置。这使支撑体50升高到最高位置。

随后，重复执行上述一系列过程以制造层叠铁芯12a。

根据本实施方式的层叠铁芯的制造装置具有下述优点。

(1)制造装置1包括模具22和冲头23、挤压环24以及背压装置30，其中，模具22和冲头23被构造成将铁芯片11从薄板工件10中冲切出，铁芯片11被层叠在挤压环24中，背压装置30被构造成在冲头23的进退方向上从与冲头23相对的一侧向层叠铁芯片11施加背压。冲头23和背压装置30被构造成通过模锻层叠铁芯片11来制造层叠铁芯12a。背压装置30包括支撑体50和气弹簧63，支撑体50被构造成在冲头23的进退方向(竖直方向)上移动，气弹簧63由支撑体50支撑并且用作朝向冲头23对层叠铁芯片11施力的施力构件。背压装置30包括伺服马达31和转换机构90。伺服马达31用作包括绕轴向L旋转的输出轴31a的驱动装置，其中轴向L是与进退方向正交的正交方向。转换机构90被构造成将输出轴31a的旋转运动转换为支撑体50在进退方向上的线性运动。

利用这种结构，当被冲头23冲切出的铁芯片11被冲头23和气弹簧63沿竖直方向夹紧时，铁芯片11被模锻到已位于冲头23和气弹簧63之间的位置中的另一个铁芯片11，从而铁芯片11被层叠。当伺服马达31的输出轴31a旋转时，支撑体50通过转换机构90沿竖直方向移动远离冲头23。因此，气弹簧63在竖直方向上的位置能够根据层叠铁芯片11的数量而改变。

利用上述结构，由于用作驱动装置的伺服马达31沿轴向L延伸，因此与驱动装置沿竖直方向延伸的传统结构相比，能够减小背压装置30在竖直方向上的尺寸。另外，与使用液压缸为支撑体50调节背压的结构相比，气弹簧63在支撑体50中的配置允许减小背压装置30在竖直方向上的尺寸。因此，减小了制造装置1的尺寸。

(2)转换机构90包括偏心杆35和传递构件36，偏心杆35联接到伺服马达31的输出轴31a并且偏心于输出轴31a，传递构件36旋转地支撑偏心杆35并且被构造成从偏心杆35向支撑体50传递力。支撑体50设置有容纳传递构件36的容纳部分51a。容纳部分51a被构造成限制传递构件36在进退方向(竖直方向)上的相对移动，并允许传递构件36在与进退方向(竖直方向)和正交方向(轴向L)均正交的宽度方向W上的相对移动。

利用这种结构，伺服马达31的输出轴31a的旋转使偏心杆35沿着预定的圆形轨道绕输出轴31a旋转。偏心杆35的旋转使传递构件36旋转。传递构件36以如上所述的方式容纳在支撑体50的容纳部分51a中。因此，传递构件36在沿竖直方向和宽度方向W移动的同时使支撑体50在竖直方向上移动。因此，由于转换机构90包括偏心杆35、传递构件36和容纳部分51a，所以简化了转换机构90的结构。

(3)在竖直方向上在伺服马达31的输出轴31a和模具22之间设置移除机构80，移除机构80被构造成沿着与进退方向正交的移除方向(上述实施方式中的轴向L)移除层叠铁芯12a。

利用这种结构，移除机构80沿着轴向L移除层叠铁芯12a，从而减小了竖直方向上的尺寸。这进一步减小了制造装置1的尺寸。

(4)将背压装置30固定到下模组件20中的容纳空间25的底表面26。

利用这种结构，由于背压装置30被固定到下模组件20，因此不需要下模组件20和背压装置30独立设置的结构所需的定位下模组件20和背压装置30的过程。

变形例

对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的主旨或范围的情况下，可以以许多其它具体形式实施本发明。特别地，应理解，可以以如下形式实施本发明。

推动机构81可以沿着宽度方向W推动层叠铁芯12a。即，推动机构81可以设置成使得宽度方向W与移除方向相对应。

代替推动机构81，可以采用用于拉出层叠铁芯12a的机构。

代替气弹簧63，可以采用诸如螺旋弹簧的其它弹性构件或其它施力构件。

传递构件36的形状不必是长方体，并且可以是例如椭圆状和管状。

在本实施方式中，通过沿单一方向旋转伺服马达31使支撑体50在竖直方向上移动。代替地，可以通过使伺服马达31的旋转在向前旋转和向后旋转之间切换来使支撑体50在竖直方向上移动。另外，在该情况下，当支撑体50位于最高位置处时偏心杆35的位置不限于绕轴线C的十二点钟位置。代替地，最高位置可以改变为例如一点钟位置。

因此，本示例和实施方式应被认为是说明性的而非限制性的，并且本发明不限于本文给出的细节，而是可以在所附权利要求的范围和等同结构内进行修改。

Claims (4)

1.一种层叠铁芯的制造装置，所述制造装置包括：

模具和冲头，其被构造成从薄板工件冲切出铁芯片；

挤压环，所述铁芯片层叠在所述挤压环中；以及

背压装置，其被构造成在所述冲头的进退方向上从所述冲头的相对侧对层叠铁芯片施加背压，其中

使用所述冲头和所述背压装置模锻所述层叠铁芯片，从而制造所述层叠铁芯，其特征在于

所述背压装置包括：

支撑体，其被构造成在所述冲头的所述进退方向上移动；

施力构件，其被所述支撑体支撑并且被构造成朝向所述冲头对所述层叠铁芯片施力；

驱动装置，其包括绕与所述进退方向正交的正交方向旋转的输出轴；以及

转换机构，其被构造成将所述输出轴的旋转运动转换为所述支撑体在所述进退方向上的线性移动。

2.根据权利要求1所述的制造装置，其特征在于，所述转换机构包括：

偏心杆，其联接到所述驱动装置的所述输出轴，所述偏心杆偏心于所述输出轴；以及

传递构件，其旋转地支撑所述偏心杆并且被构造成从所述偏心杆向所述支撑体传递力，

所述支撑体设置有容纳所述传递构件的容纳部分，并且

所述容纳部分被构造成限制所述传递构件在所述进退方向上的相对移动，并允许所述传递构件在与所述进退方向和所述正交方向均正交的方向上的相对移动。

3.根据权利要求1所述的制造装置，其特征在于，所述施力构件是气弹簧。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制造装置，其特征在于，所述制造装置还包括在所述进退方向上配置于所述冲头和所述输出轴之间的移除机构，所述移除机构被构造成沿着与所述进退方向正交的移除方向移除所述层叠铁芯。