專利名稱：自動化制造用機(jī)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動化機(jī)器，其用于通過沖孔和卷繞一段材料來產(chǎn)生有槽的卷繞品。該機(jī)器具有用于電動機(jī)等中具有的類型的芯的制造的特定但非唯一的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
設(shè)備例如電動機(jī)、發(fā)生器和變壓器包括有助于磁現(xiàn)象傳送的基部(magnetically conducive base)，其一般稱為“定子”。定子包括芯和繞組。繞組一般為銅繞組，其位于在芯中形成的槽內(nèi)。
定子一般采用兩基本幾何結(jié)構(gòu)中任一種。第一幾何結(jié)構(gòu)稱為“徑向磁通式(radial flux)”，以及第二幾何結(jié)構(gòu)稱為“軸向磁通式(axial flux)”。在定子具有“徑向磁通式”幾何結(jié)構(gòu)的情況下，產(chǎn)生扭矩的磁通量沿垂直于旋轉(zhuǎn)軸的方向流動。在定子具有“軸向磁通式”幾何結(jié)構(gòu)的情況下，產(chǎn)生扭矩的磁通量沿平行于旋轉(zhuǎn)軸的方向流動。
包括采用“軸向磁通式”幾何結(jié)構(gòu)的定子的設(shè)備通常由于其平而圓的形狀而稱為“扁平”設(shè)備。與此對比，采用“徑向磁通式”幾何結(jié)構(gòu)的設(shè)備一般為鼓形。
通常已認(rèn)為采用“軸向磁通式”幾何結(jié)構(gòu)的設(shè)備是有利的。然而，應(yīng)該認(rèn)識到，制造用于這樣的設(shè)備的磁芯是困難的。
美國專利2356972描述了一種用于制造用于電設(shè)備的疊片芯的機(jī)器。圖1示出了美國專利2356972所描述的機(jī)器的布局圖。使用沖孔和卷繞處理過程，由此芯形成材料被沖出孔，然后卷繞到卷軸2，來形成芯。開始處理過程時，芯形成材料的自由端以90°度角3彎曲，且位于卷軸2上的定位槽4中。然后整個卷軸2旋轉(zhuǎn)，抽出繞其自身的更多的材料，直到已達(dá)到需要的旋轉(zhuǎn)角度(即芯中的相繼槽間的角度)。然后通過沖孔和模裝置6來對該材料沖出孔。重復(fù)此處理過程，直到實(shí)現(xiàn)期望的卷軸尺寸。
如圖1所示，整個卷軸2位于線形滑動裝置7上，該線形滑動裝置7允許卷軸2的自由垂直運(yùn)動。輥?zhàn)?0確保卷軸2的頂部總保持在設(shè)置的高度，因此當(dāng)卷軸2的半徑增加時，彈簧9壓縮。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，當(dāng)產(chǎn)生此種形式的芯時，困難在于，確保在材料中沖出孔，從而使得其適當(dāng)?shù)貙R以形成需要的“直側(cè)邊”徑向槽。如果以相等的間隔沖出孔，那么不會形成需要的“直側(cè)邊”槽。為了解決此問題，美國專利2356972所描述的機(jī)器包括傾斜裝置(ramp)11。傾斜裝置11壓住卷軸2，且布置成，當(dāng)卷軸2的半徑增加時，使沖孔和模裝置6水平遠(yuǎn)離卷軸2移動。彈簧12確保傾斜裝置11持續(xù)地固定在卷軸2上。制動器14和導(dǎo)輥?zhàn)?3確保，材料以受控的方式向沖孔和模裝置6進(jìn)給。沖孔和模裝置6的水平位移，如果正確執(zhí)行的話，可產(chǎn)生芯中的所需要的“直側(cè)邊”徑向槽。令人遺憾地，由于難于保持沖孔和模裝置6和卷軸2間的材料為水平方向，因此這通常是不可能的。
還應(yīng)該理解，當(dāng)美國專利2356972所示的機(jī)器的沖孔移位部分磨損時，由沖孔和模裝置6沖出的孔的定位準(zhǔn)確性會降低，這導(dǎo)致最后所得的芯中的畸形的槽。
盡管已開發(fā)出其它形式的機(jī)器以制造具有“直側(cè)邊”徑向槽的芯，然而它們所有的都遭受缺乏與所沖出的孔的定位有關(guān)的精確性。
本發(fā)明設(shè)法提供一種改進(jìn)的沖孔和卷繞機(jī)器。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于生產(chǎn)有槽的卷繞芯的沖孔和卷繞機(jī)器，所述機(jī)器包括沖孔裝置，布置其以在一段材料中沖出孔；心軸，其用于接收所述已沖孔的材料；控制裝置；以及心軸調(diào)節(jié)裝置(mandrelindexing means)，其中所述沖孔裝置和所述心軸的位置固定，以及所述心軸被布置成在所述沖孔裝置的每一操作后被心軸調(diào)節(jié)裝置所旋轉(zhuǎn)，從而在所述心軸上形成已沖孔的材料的卷，所述心軸旋轉(zhuǎn)由所述控制裝置所確定的量，以及所述控制裝置確定所調(diào)節(jié)(indexed)的量，從而當(dāng)所述材料卷到所述心軸上時，所選的在所述一段材料上沖出的孔彼此對齊，由此所述對齊的孔形成在所述芯中的期望構(gòu)造的相應(yīng)槽。
優(yōu)選地，所述槽的所述期望的構(gòu)造為“直側(cè)邊的”且沿徑向延伸。
優(yōu)選地，所述心軸被布置成被所述心軸調(diào)節(jié)裝置所旋轉(zhuǎn)小且可調(diào)整的量。
優(yōu)選地，在所述芯中產(chǎn)生的所述槽對于所述材料的卷是徑向的，且具有基本直的側(cè)壁。然而，應(yīng)該理解，通過所述機(jī)器可產(chǎn)生不同的槽幾何結(jié)構(gòu)或幾何結(jié)構(gòu)的組合。
優(yōu)選地，所述沖孔和卷繞機(jī)器還包括卷測量裝置，其用于測量所述心軸上的所述已沖孔材料的卷的尺寸。所述卷測量裝置包括線性差動變壓器(LVDT)或類似裝置。優(yōu)選地，所述所測量的尺寸提供作為到所述控制裝置的輸入。優(yōu)選地，所述已沖孔材料的卷的所述所測量的尺寸為所述心軸上的所述已沖孔材料的卷的半徑。
優(yōu)選地，所述控制裝置被布置成使用算法和所述心軸上的所述已沖孔材料的卷的所述所測量的尺寸來確定調(diào)節(jié)的量。
優(yōu)選地，所述沖孔和卷繞機(jī)器還包括第一輥裝置，布置其以在所述沖孔和卷繞機(jī)器的操作期間，保持所述一段材料上的期望的張力。所述第一輥裝置還可用于實(shí)現(xiàn)在所述沖孔和卷繞機(jī)器的預(yù)進(jìn)給操作期間，所述一段材料的第一部分的準(zhǔn)確的預(yù)進(jìn)給。優(yōu)選地，所述第一輥裝置由伺服控制器驅(qū)動。
優(yōu)選地，所述沖孔和卷繞機(jī)器還包括第二輥裝置，布置其以將所述已沖孔的材料導(dǎo)引到所述心軸上。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，除了將所述已沖孔的材料導(dǎo)引到所述心軸上外，所述第二輥裝置用于保持未沖孔的所述材料垂直于所述沖孔裝置。
優(yōu)選地，所述第二輥裝置形成為一對自由運(yùn)行的輥?zhàn)?free runningroller)。在本發(fā)明的可替換實(shí)施例中，假如當(dāng)卷繞整個卷時，所述材料當(dāng)其離開所述輥?zhàn)訒r所呈現(xiàn)的角度從不越過水平面，可使用單個運(yùn)行的輥?zhàn)?single running roller)。
優(yōu)選地，所述心軸包括臨時固定裝置，布置其以在所述預(yù)進(jìn)給后將所述材料的前端固定到所述心軸。優(yōu)選地，所述固定裝置包括切入所述心軸的徑向槽，布置其以接收所述材料的所述前端。
為了完成所述芯且允許其作為自承式結(jié)構(gòu)移去，必須切割所述材料，然后松的一端永久地固定到所述完成的芯。優(yōu)選地，所述切割裝置以結(jié)合到所述沖孔裝置的可選附屬裝置的形式提供。優(yōu)選地，通過口點(diǎn)焊或通過施加粘合劑而將所述材料的切開端或松的一端固定到所述完成的芯。所述機(jī)器優(yōu)選地包括焊接裝置和/或粘合劑施加裝置。
優(yōu)選地，芯推出裝置還組合到所述心軸。所述芯推出裝置布置成以當(dāng)所述芯完成時自動推出所述芯。
優(yōu)選地，所述控制裝置包括數(shù)字計算元件，布置其以讀取由所述卷測量裝置所測量的、所述心軸上的所述材料的所述半徑的值。優(yōu)選地，所述數(shù)字計算元件進(jìn)一步被布置成以計算心軸角度的改變，其必須被產(chǎn)生以在所述材料沖出孔，從而確保當(dāng)所述材料卷繞到所述心軸上時，在所述一段材料上的選擇的孔彼此對齊，從而形成在所述芯的相應(yīng)槽。
優(yōu)選地，所述控制裝置被布置成以確定所述心軸上的所述材料卷的所述半徑，啟動所述心軸調(diào)節(jié)裝置以使所述心軸旋轉(zhuǎn)所計算的調(diào)節(jié)角度，從而抽出更多的材料繞所述心軸上形成的所述材料的卷，驅(qū)動所述沖孔裝置以使孔在所述一段材料上沖出，然后重復(fù)此過程，直到所述期望材料的半徑位于所述心軸上。
所述控制裝置被布置以提供所述心軸調(diào)節(jié)裝置的很準(zhǔn)確控制。這確保了在所述心軸上的所述材料的卷中形成的所述槽的準(zhǔn)確度。還應(yīng)該理解，不需要改變所述沖孔和卷繞機(jī)器的物理結(jié)構(gòu)或限制，就可通過改變所述控制裝置的功能性操作而產(chǎn)生在所述心軸上的所述材料的卷中形成的所述槽的形狀的變化。
根據(jù)本方面的第二方面，提供一種形成有助于磁現(xiàn)象傳送的芯的方法，其具有分開α角度的相鄰的徑向槽，所述方法包括下列步驟(a)進(jìn)給一段材料通過沖孔裝置，以及將所述材料的一端固定到心軸；(b)計算第一點(diǎn)B和第二點(diǎn)C間的所述材料的長度BC，其中點(diǎn)B為所述沖孔裝置的沖孔中心和所述材料間的相交點(diǎn)，以及第二點(diǎn)C為卷繞在所述心軸上的材料與卷半徑測量裝置間的接觸點(diǎn)。
(c)確定所述材料上的下一孔沖孔點(diǎn)的位置A，所述位置A由下列步驟確定I.確定延伸到點(diǎn)C的半徑和形成槽的中心線的半徑之間的、繞所述心軸的中心點(diǎn)的角度θ，其中在點(diǎn)A的所述孔當(dāng)相對所述心軸上的所述材料的卷的周邊布置時，延伸其；II.確定第一點(diǎn)A和所述第二點(diǎn)C之間的材料的長度AC，其中AC由下面的公式確定AC=θ(θ×t4π+r)]]>(公式1)其中r為由所述卷半徑測量裝置在c處所測量的所述卷的半徑，以及t為所述要沖孔的材料的厚度；III.計算所述第一點(diǎn)A和第三點(diǎn)B之間的材料的長度AB，其中AB由下面的公式確定AB＝AC-BC(d)計算用于實(shí)現(xiàn)進(jìn)給長度AB所需要的心軸旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)角度γ；其中γ由下面的公式確定γ=-r+r2+t×ABπt2π]]>(公式2)
(e)使所述心軸旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)角度γ；(f)使用所述沖孔裝置在所述材料上沖出孔；以及(g)重復(fù)所述步驟(b)到(f)，直到達(dá)到期望的芯半徑。
公式2可用作僅為必要的旋轉(zhuǎn)角度的近似，這是因?yàn)槔缬伤鲂妮S上的所述材料的卷的螺旋形構(gòu)造而引起的路徑長度的變化。為了提供對此近似的修正，可由并入公式2的更準(zhǔn)確的迭代數(shù)值計算，例如折半查找算法來替代所述步驟d)。
優(yōu)選地，在初始的預(yù)進(jìn)給操作期間，進(jìn)給所述材料，直到其接觸所述心軸，以及所述材料然后進(jìn)給到心軸固定裝置。所述心軸固定裝置一般包括在所述心軸中形成的徑向槽。當(dāng)所述心軸最初被調(diào)節(jié)時，引起鄰近所述槽的所述材料彎曲，從而將所述材料固定到所述心軸。
優(yōu)選地，在所述心軸的一個完全的旋轉(zhuǎn)后，應(yīng)用永久固定裝置以將所述心軸上的材料的第一層固定到第二層，從而防止當(dāng)其從所述心軸移去時所述材料的卷的內(nèi)直徑退繞。
優(yōu)選地，當(dāng)實(shí)現(xiàn)所述心軸上的所述材料的卷的期望的外直徑時，切割裝置在期望的點(diǎn)切割所述材料，以及附著裝置永久地將所述材料的所切割端固定到所述卷，以防止所述卷退繞。
優(yōu)選地，自動推出所述完成的卷。
優(yōu)選地，所述以上過程的所有的步驟自動發(fā)生，從而不需要人的交互作用，就可管理所述過程。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，當(dāng)實(shí)現(xiàn)所述期望的芯半徑時，從所述心軸移去所述卷。然后從所述卷切去所述卷上的所述一段材料的第一部分(即所述材料的未沖孔部分)。因此，由所述材料中的所述孔形成的所述槽從所述卷的所述周邊延伸到中心。
然后，可使用固定裝置以固定所述卷的端部，以防止由于不當(dāng)心所造成的所述卷的退繞。
優(yōu)選地，在所述步驟(a)和步驟(b)間，使用第一輥裝置而不是通過調(diào)節(jié)所述心軸來驅(qū)動和停止所述初始的進(jìn)給過程。
孔在適當(dāng)?shù)奈恢迷谒霾牧现斜粵_出，此后重新開始所述進(jìn)給過程，直到所述材料到達(dá)心軸固定裝置的位置。這消除了對于從所述心軸推出所述材料的卷之后移去所述一段材料的第一部分的需要。
本發(fā)明還提供一種根據(jù)本發(fā)明的第二方面所制造的卷繞芯。


現(xiàn)在參照附圖僅通過示例來描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1為美國專利2356972中所描述的芯制造機(jī)器的側(cè)視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的機(jī)器的透視圖；圖3為圖2所示的機(jī)器的一對示意性圖示，其詳細(xì)地說明了沖出六個相繼孔之前和之后、方程中所使用的重要接觸點(diǎn)和參數(shù)；圖4示意性地示出了當(dāng)芯形成時，材料所采用的位置范圍；圖5是由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的機(jī)器制造的有助于磁現(xiàn)象傳送的芯的透視圖；圖6是描述用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的有助于磁現(xiàn)象傳送的芯的處理過程的流程圖。
優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的沖孔和卷繞機(jī)器25。機(jī)器25包括材料線軸支架12、張力輥?zhàn)友b置14、沖孔和模裝置16、一對穩(wěn)定輥?zhàn)?8、構(gòu)造輥?zhàn)?build roller)20和心軸(mandrel)22。
線軸支架12布置成接收材料12a的卷，該材料12a的卷當(dāng)由沖孔和模裝置16沖孔，然后卷到心軸22時，形成具有“軸向磁通式”幾何結(jié)構(gòu)的芯50。換句話說，芯50(圖5)包括多個在其中形成的“直側(cè)邊”槽52。
沖孔和模裝置16包括沖孔機(jī)16a、模16b、飛輪16c和彈簧偏置推桿16d。通過傳動帶16e和驅(qū)動皮帶輪16f驅(qū)動飛輪16c。凸輪23啟動彈簧偏置推桿16d的運(yùn)動，其向模16b方向驅(qū)動沖孔機(jī)16a。這導(dǎo)致材料12a中的孔的形成。
布置機(jī)器25，使得材料12a自線軸支架12、繞張力輥?zhàn)友b置14以及通過沖孔和模裝置16來進(jìn)給。然后，材料12a通過一對穩(wěn)定輥?zhàn)?8，之后與構(gòu)造輥?zhàn)?0接觸，其后，其卷到心軸22上。
在預(yù)進(jìn)給操作期間，通過將材料12a的前端定位在心軸槽22a中，其固定到心軸22。作為此預(yù)進(jìn)給操作的一部分，心軸22稍微旋轉(zhuǎn)以引起接近槽22a的開口的材料12a以約90°的角度彎曲，從而有效地將材料12a的前端固定到心軸22。
構(gòu)造輥?zhàn)?0安裝在線形軸承裝置24上，從而當(dāng)在心軸22上形成的材料卷的半徑增加時，該構(gòu)造輥?zhàn)?0可在其處隨著移動。傳感器20a固定到構(gòu)造輥?zhàn)?0，且布置其以測量心軸22上的材料12的卷的半徑。
當(dāng)機(jī)器25的預(yù)進(jìn)給操作完成時，可開始芯制造操作。類似預(yù)進(jìn)給操作，芯制造操作受可編程機(jī)器控制器(未示出)的控制。此控制器指示由傳感器20進(jìn)行的心軸22上材料12a的半徑的測量。控制器(其可包括其它設(shè)備)然后計算心軸22必須被調(diào)節(jié)的數(shù)量，以確保由沖孔機(jī)16a接下來在材料12a中沖出的孔隨后與其它沖出的孔對齊，以在心軸22上的材料12a的卷(即正形成的芯50)中形成需要的徑向延伸的槽52。由心軸調(diào)節(jié)裝置(未示出)調(diào)節(jié)心軸22。心軸調(diào)節(jié)裝置可采取伺服控制電驅(qū)動裝置的形式。
心軸22被調(diào)節(jié)γ角度，其中γ由下面的公式確定γ=-r+r2+t×dπt2π]]>(公式3)其中γ＝相對卷測量裝置的角度的調(diào)節(jié)角度r＝由傳感器20a測量的半徑t＝材料厚度d＝?jīng)_孔點(diǎn)B和構(gòu)造輥?zhàn)?0的接觸C點(diǎn)間的材料的路徑長圖3示出了公式1中包括的各接觸點(diǎn)和參數(shù)。
包括在公式3中的各參數(shù)優(yōu)選地由適當(dāng)?shù)碾娮釉O(shè)備確定。然而，可由其它適當(dāng)?shù)脑O(shè)備進(jìn)行所需要的參數(shù)的測量。一些基本不變的參數(shù)，例如材料的厚度t可在起動該機(jī)器之前手動地輸入到控制器，或在操作期間測量以增加精確度。
為了使材料12a中形成的孔以所需的方式對齊，當(dāng)材料12a卷繞到芯50上時，由傳感器20執(zhí)行的卷的半徑的測量r必須很準(zhǔn)確。相似地，由心軸調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行的心軸的每一通過角γ的旋轉(zhuǎn)也必須很準(zhǔn)確。
可期望張力輥?zhàn)友b置14由電伺服驅(qū)動裝置驅(qū)動，從而可保持固定的扭矩，因此當(dāng)材料12在張力輥?zhàn)友b置14和穩(wěn)定輥?zhàn)?8間通過時，控制其的張力。
當(dāng)心軸22上的材料12a的半徑達(dá)到其所需要的尺寸(即所需要的芯50的尺寸)時，材料12a被切割，且使用點(diǎn)或鎢極電弧惰性氣體保護(hù)(TIG)焊接技術(shù)來優(yōu)選地將最后所得的自由端固定到芯50。這防止芯50的材料12a退繞。然后從心軸22推出芯50。當(dāng)期望的芯尺寸達(dá)到時，切割和固定操作優(yōu)選地由機(jī)器25自動執(zhí)行。出于簡化，執(zhí)行這些操作所需的設(shè)備從圖2和圖3中省略。
圖6為描述在芯50的制造期間控制器的處理過程的流程圖。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在前述機(jī)器25的預(yù)進(jìn)給操作期間，當(dāng)正確的卷構(gòu)造和張力控制沒有實(shí)現(xiàn)時，不可能正確地在卷到心軸22上的材料12a的第一段中沖出孔。這是由于缺乏一般由心軸22調(diào)節(jié)提供的位置準(zhǔn)確度，因此，在芯50從機(jī)器25移去后，材料的第一段必須從該芯50移去，以使芯中形成的槽能夠從卷的外周邊延伸到卷的內(nèi)周邊或中心。
位于沖孔裝置20和心軸22上材料卷間的沖孔的一段材料12a可易受到過張力，這是因?yàn)槠湟坏┍粵_孔，材料的橫界面就減小。通過在此區(qū)域?qū)Σ牧鲜褂脧埩刂?，可減輕此問題。優(yōu)選地，在正常操作中，張力輥?zhàn)友b置14使用用于張力控制的伺服驅(qū)動裝置，其可通過使用也用于張力控制的心軸驅(qū)動電動機(jī)來改善。為了控制材料的張力，連接到張力輥?zhàn)友b置14的伺服驅(qū)動裝置一般在“扭矩控制”模式下操作，由此可調(diào)整由伺服驅(qū)動電動機(jī)產(chǎn)生的扭矩。
優(yōu)選地，為了避免對于從卷移去材料12a的第一段的需要，在機(jī)器25的正常操作期間用于張力控制的、連接到張力輥?zhàn)友b置14的伺服驅(qū)動裝置可在預(yù)進(jìn)給操作期間替換地用作精確進(jìn)給機(jī)構(gòu)。因?yàn)橹钡讲牧嫌尚妮S驅(qū)動裝置拖拉時，才需要張力控制，因此通過在軸位置而不是軸扭矩受控制器控制的模式下使用伺服驅(qū)動裝置，來實(shí)現(xiàn)其。應(yīng)該理解，這允許材料12a進(jìn)給，然后在其固定到心軸22上之前，停止以進(jìn)行沖孔操作。此結(jié)果為，孔可相隔適當(dāng)?shù)木嚯x定位，且消除了對于移去材料12a的卷的第一段的需要。盡管此材料定位方法的可能的精確級別可能遠(yuǎn)低于一般在正常操作期間用精確進(jìn)給所獲得的精確級別，然而材料12中沖出的孔的數(shù)量少，且對于準(zhǔn)確度的需要也較低。與需要移去卷上的任何未沖孔材料的最內(nèi)圈相比，心軸22上的卷上的材料12a僅第一圈中的很細(xì)微地不對齊的孔的問題是較小的問題。
應(yīng)該注意，由于連接到張力輥?zhàn)友b置14的伺服驅(qū)動裝置一般需要安裝精確的軸位置測量裝置，例如軸角編碼器(shaft encoder)，以提供精確的張力控制，在預(yù)進(jìn)給處理過程期間，可使用同樣的位置測量裝置以獲得精確的位置控制，而沒有任何附加成本。
在圖2中，顯示出穩(wěn)定輥?zhàn)?8和構(gòu)造輥?zhàn)?0間的材料12a基本水平延伸。然而，應(yīng)該理解，材料12a的路徑的角度隨著心軸22上的材料的半徑增加而改變。圖4顯示出對于由構(gòu)造輥?zhàn)?0上的傳感器20a所測量的不同半徑，材料可能的路徑的示例性包絡(luò)40。從圖3和圖4中，應(yīng)理解，距離BC的計算復(fù)雜，且其涉及材料12a和穩(wěn)定輥?zhàn)?8間的切點(diǎn)和半徑r的確定。優(yōu)選地，使用折半查找算法迭代執(zhí)行此計算。然而，有許多其它方法。
從以上描述中理解到，由于根據(jù)本發(fā)明制造的機(jī)器不包括任何平移元件(translating component)(例如沖孔機(jī)或心軸)或美國專利2356972所描述的類型的傾斜裝置，因此該機(jī)器是有利的。本發(fā)明的實(shí)施例允許心軸和沖孔機(jī)裝置的位置固定。由于不再需要支撐結(jié)構(gòu)、線形軸承、液壓平移裝置(hydraulic translating apparatus)、彈簧、阻尼器(damper)等，因此這降低了機(jī)器的制造成本。這些元件的移去具有降低維修成本的附加益處。另外，平移元件的去除改善了可在材料中沖出的孔所具有的準(zhǔn)確度。這是因?yàn)檎`差因素，例如磨損、滑動以及振動的降低。材料中孔位置的改善的準(zhǔn)確度允許實(shí)現(xiàn)在槽邊緣的更精細(xì)公差，且改善了使用該機(jī)器制造的芯的質(zhì)量。
也想象到，本發(fā)明提供了一種機(jī)器，由于沒有平移部件，因此其可以更高的速度操作。更高的操作速度幫助降低了制造時間，和因此的所制造的每一個芯的成本。
控制算法的軟件本質(zhì)還允許靈活性的增加。現(xiàn)有技術(shù)的裝置使用一種需要使用實(shí)際部件的機(jī)械控制系統(tǒng)。由于部件的尺寸和功能，這通常限制了機(jī)器的功能。本發(fā)明的實(shí)施例沒有這樣的限制。例如，在現(xiàn)有技術(shù)的裝置中使用棘輪來控制芯中的槽的數(shù)量，本發(fā)明允許通過重新編程來調(diào)整槽的數(shù)量，且不需要任何替換工具(retooling)。還應(yīng)該理解，盡管本發(fā)明能夠容易制造具有“直側(cè)邊”槽的芯，然而本發(fā)明還能夠可靠地生產(chǎn)具有其它構(gòu)造的槽。
另外，在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的各傳感器進(jìn)行的精確測量還可用于預(yù)測機(jī)器內(nèi)的磨損級別，因此預(yù)測故障，且觸發(fā)預(yù)防性維修。可通過同樣的處理裝置，并行于機(jī)器的正?？刂苼韴?zhí)行這些事情的計算。
前面的說明描述了一種用于生產(chǎn)有槽的卷繞芯的沖孔和卷繞機(jī)器。然而，應(yīng)該理解，術(shù)語“芯”并不局限于僅包括定子中所使用類型的芯。
在此提供的本發(fā)明的背景的論述被包括以解釋本發(fā)明的背景。這并不被視為承認(rèn)，在本發(fā)明的最早優(yōu)先權(quán)日，所參考的任何資料在澳大利亞或任何其它國家中已出版、已知或?yàn)椴糠止ＷR。
已僅通過示例描述了實(shí)施例，且可想象在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的修改。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)有槽的卷繞芯的沖孔和卷繞機(jī)器，所述機(jī)器包括沖孔裝置，布置其以在一段材料中沖出孔；心軸，其用于接收所述已沖孔的材料；控制裝置；以及心軸調(diào)節(jié)裝置，其中所述沖孔裝置和所述心軸的位置固定，以及所述心軸被布置成在所述沖孔裝置的每一操作后由所述心軸調(diào)節(jié)裝置來旋轉(zhuǎn)，從而在所述心軸上形成已沖孔的材料的卷，所述心軸正旋轉(zhuǎn)了由所述控制裝置所確定的數(shù)量，以及所述控制裝置確定所述調(diào)節(jié)的量，從而當(dāng)所述材料卷到所述心軸上時，所選的在所述一段材料上沖出的孔彼此對齊，由此所述對齊的孔形成在所述芯中的期望構(gòu)造的相應(yīng)槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖孔和卷繞機(jī)器，其中所述槽的所述期望的構(gòu)造為直側(cè)邊的且沿徑向延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沖孔和卷繞機(jī)器，其中所述心軸調(diào)節(jié)裝置以變化的數(shù)量旋轉(zhuǎn)所述心軸。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)中所述的沖孔和卷繞機(jī)器，其中在所述芯中產(chǎn)生的所述槽對于所述材料的卷是徑向的，且具有基本直的側(cè)壁。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)中所述的沖孔和卷繞機(jī)器，其進(jìn)一步包括卷測量裝置，其用于測量所述心軸上的所述已沖孔材料的卷的尺寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的沖孔和卷繞機(jī)器，其中所述所測量的尺寸提供作為到所述控制裝置的輸入。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的沖孔和卷繞機(jī)器，其中所述已沖孔材料的卷的所述所測量的尺寸為所述心軸上的所述已沖孔材料的卷的半徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求5到7的任一項(xiàng)中所述的沖孔和卷繞機(jī)器，其中所述卷測量裝置包括線性差動變壓器(LVDT)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5到8的任一項(xiàng)中所述的沖孔和卷繞機(jī)器，其中所述控制裝置被布置以使用算法和所述心軸上的所述已沖孔材料的卷的所述所測量的尺寸來確定調(diào)節(jié)的量。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)中所述的沖孔和卷繞機(jī)器，其進(jìn)一步包括第一輥裝置，布置其以在所述沖孔和卷繞機(jī)器的操作期間，保持所述一段材料上的期望的張力。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的沖孔和卷繞機(jī)器，其中所述第一輥裝置能夠?qū)崿F(xiàn)在所述沖孔和卷繞機(jī)器的預(yù)進(jìn)給操作期間所述一段材料的第一部分的精確的預(yù)進(jìn)給。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的沖孔和卷繞機(jī)器，其中所述第一輥裝置由伺服控制器驅(qū)動。
13.根據(jù)權(quán)利要求10到12任一項(xiàng)中所述的沖孔和卷繞機(jī)器，其進(jìn)一步包括第二輥裝置，布置其以將所述已沖孔的材料導(dǎo)引到所述心軸上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的沖孔和卷繞機(jī)器，其中所述第二輥裝置用于保持未沖孔的所述材料垂直于所述沖孔裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的沖孔和卷繞機(jī)器，其中所述第二輥裝置包括一對自由運(yùn)行的輥?zhàn)印?br> 16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的沖孔和卷繞機(jī)器，其中所述第二輥裝置包括單個運(yùn)行的輥?zhàn)?，以及其中?dāng)卷繞整個卷時，所述材料當(dāng)其離開所述輥?zhàn)訒r所呈現(xiàn)的角度從不越過水平面。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)中所述的沖孔和卷繞機(jī)器，其中所述心軸包括臨時固定裝置，布置其以在所述預(yù)進(jìn)給后將所述材料的前端附著到所述心軸。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的沖孔和卷繞機(jī)器，其中所述固定裝置包括切入到所述心軸的徑向槽，布置其以接收所述材料的所述前端。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)中所述的沖孔和卷繞機(jī)器，其進(jìn)一步包括用于切割所述材料的切割裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的沖孔和卷繞機(jī)器，其中所述切割裝置以結(jié)合入所述沖孔裝置的可選附屬裝置的形式提供。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)中所述的沖孔和卷繞機(jī)器，其進(jìn)一步包括焊接裝置和/或粘合劑施加裝置，其用于通過將所述完成的芯的切口或松的一端點(diǎn)焊到其或通過對其施加粘合劑而固定所述完成的芯的所述切口或松的一端。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)中所述的沖孔和卷繞機(jī)器，其進(jìn)一步包括芯推出裝置，布置其以當(dāng)所述芯完成時自動推出所述芯。
23.根據(jù)權(quán)利要求7所述的沖孔和卷繞機(jī)器，其中所述控制裝置包括數(shù)字計算元件，布置其以讀取所述心軸上的所述已沖孔材料的卷的所述半徑的值。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的沖孔和卷繞機(jī)器，其中所述數(shù)字計算元件進(jìn)一步被布置以計算心軸角度的改變，其必須被產(chǎn)生以在所述材料沖出孔，從而確保當(dāng)所述材料卷繞到所述心軸上時，在所述一段材料上的所選的孔彼此對齊，從而形成在所述芯中的相應(yīng)槽。
25.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)中所述的沖孔和卷繞機(jī)器，其中所述控制裝置被布置以確定所述心軸上的所述材料卷的所述半徑，啟動所述心軸調(diào)節(jié)裝置以使所述心軸旋轉(zhuǎn)所計算的調(diào)節(jié)角度，從而抽出更多的材料繞所述心軸上形成的所述材料的卷，驅(qū)動所述沖孔裝置以使孔在所述一段材料上沖出，且然后重復(fù)此過程，直到所述期望的材料半徑位于所述心軸上。
26.一種形成有槽的卷繞芯的方法，其具有分開α角度的相鄰的徑向槽，所述方法包括下列步驟(a)進(jìn)給一段材料通過沖孔裝置，以及將所述材料的一端附著到心軸；(b)計算第一點(diǎn)B和第二點(diǎn)C間的所述材料的長度BC，其中點(diǎn)B為所述沖孔裝置的沖孔中心和所述材料間的相交的點(diǎn)，以及第二點(diǎn)C為卷繞在所述心軸上的材料與卷半徑測量裝置間的接觸點(diǎn)；(c)確定所述材料上的下一孔沖孔點(diǎn)的位置A，所述位置A由下列步驟確定I.確定延伸到點(diǎn)C的半徑和形成槽的中心線的半徑之間的、繞所述心軸的中心點(diǎn)的角度θ，在點(diǎn)A的所述孔當(dāng)相對所述心軸上的所述材料的卷的周邊放置時，延伸其；II.確定第一點(diǎn)A和所述第二點(diǎn)C之間的材料的長度AC，其中AC由下面的公式確定AC=θ(θ×t4π+r)]]>其中r為由所述卷半徑測量裝置在C處所測量的所述卷的半徑，以及t為所述要沖孔的材料的厚度；III.計算所述第一點(diǎn)A和第三點(diǎn)B之間的材料的長度AB，其中AB由下面的公式確定AB＝AC-BC(d)計算用于實(shí)現(xiàn)進(jìn)給長度AB所需要的心軸旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)角度γ；(e)使所述心軸旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)角度γ；(f)使用所述沖孔裝置在所述材料上沖出孔；以及(g)重復(fù)所述步驟(b)到(f)，直到達(dá)到期望的芯半徑。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的形成有槽的卷繞芯的方法，其中使用下面的公式計算所述心軸旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)角度γγ=-r+r2+t×ABπt2π]]>
28.根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的方法，其進(jìn)一步包括初始的預(yù)進(jìn)給操作，在所述初始的預(yù)進(jìn)給操作期間，進(jìn)給所述材料，直到其接觸所述心軸，以及所述材料然后進(jìn)給到心軸固定裝置。
29.根據(jù)權(quán)利要求26到28中任一項(xiàng)中所述的方法，其中在所述心軸的一個完全旋轉(zhuǎn)后，應(yīng)用永久固定裝置以將所述心軸上的材料的第一層附著到第二層，從而防止當(dāng)其從所述心軸移去時所述材料的卷的內(nèi)直徑退繞。
30.根據(jù)權(quán)利要求26到29任一項(xiàng)中所述的方法，其中當(dāng)實(shí)現(xiàn)所述心軸上的所述材料的卷的期望的外直徑時，切割裝置在期望的點(diǎn)切割所述材料，以及附著裝置永久地將所述材料的所切割端固定到所述卷，以防止所述卷退繞。
31.根據(jù)權(quán)利要求26到30任一項(xiàng)中所述的方法，其進(jìn)一步包括自動推出所述完成的卷的步驟。
32.根據(jù)權(quán)利要求26到31任一項(xiàng)中所述的方法，其進(jìn)一步包括下面的步驟切去所述卷上的所述一段材料的第一未沖孔部分，從而由所述材料中的所述孔形成的所述槽從所述卷的所述周邊延伸到所述中心。
33.根據(jù)權(quán)利要求26到32任一項(xiàng)中所述的方法，其進(jìn)一步包括固定所述卷的端部以防止由于不注意所造成的所述卷的退繞的步驟。
34.根據(jù)權(quán)利要求26到33任一項(xiàng)中所述的方法，其中在所述步驟(a)和步驟(b)間，使用第一輥裝置而不是通過調(diào)節(jié)所述心軸來驅(qū)動和停止所述初始的進(jìn)給過程，以及在適當(dāng)?shù)奈恢迷谒霾牧现袥_出孔，此后重新開始所述進(jìn)給過程，直到所述材料到達(dá)心軸固定裝置的位置。
35.一種根據(jù)權(quán)利要求26到34任一項(xiàng)所制造的卷繞芯。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的卷繞芯，其是有助于磁現(xiàn)象傳送的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于產(chǎn)生有槽的卷繞芯(50)的方法和機(jī)器。所述機(jī)器包括沖孔裝置(16)，布置其以在一段材料(12a)中沖出孔；心軸(22)，其用于接收所述已沖孔的材料；控制裝置；以及心軸調(diào)節(jié)裝置，其中所述沖孔裝置(16)和所述心軸(22)的位置固定，以及所述心軸(22)被布置成在所述沖孔裝置的每一操作后被所述心軸調(diào)節(jié)裝置所旋轉(zhuǎn)，從而在所述心軸(22)上形成已沖孔的材料的卷，所述心軸(22)旋轉(zhuǎn)由所述控制裝置所確定的數(shù)量(γ)。所述控制裝置確定調(diào)節(jié)的量，從而當(dāng)所述材料(12a)卷到所述心軸(22)上時，所選的在所述一段材料上沖出的孔彼此對齊，由此所述對齊的孔形成在所述芯(50)中的期望構(gòu)造的相應(yīng)槽(52)。
文檔編號H02K15/04GK1930645SQ200580007336
公開日2007年3月14日 申請日期2005年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月5日
發(fā)明者迪安·詹姆士·帕特森, 史蒂文·彼得·卡米萊里, 萊伊爾·道格拉斯·艾伯利 申請人:運(yùn)動先鋒科技公司