金属制品的排出装置以及金属制品的制造方法

技术领域

本发明涉及金属制品的排出装置以及金属制品的制造方法。

背景技术

日本特开2001-096319号公报公开了一种层叠铁芯的制造装置。该装置构成为使用冲头将被间歇送出的带状的金属板依次冲裁成规定形状，形成多个冲裁部件。该装置包括：支承台，其构成为供由金属板冲裁得到的冲裁部件逐片层叠；以及驱动机构，其构成为使支承台升降。

当在支承台上层叠有多个冲裁部件而得到层叠体时，为了将该层叠体排出到搬出路径，驱动机构使支承层叠体的支承台下降到规定位置。由于该支承台下降时产生的振动，支承台上的层叠体有时会倾倒、旋转、移动等(以下，总称为“姿势变动”)。该情况下，会对层叠体向搬出路径的排出、后续的层叠体的形成产生影响。

发明内容

发明欲解决的技术问题

本发明对能够对支承台上的金属制品的姿势变动进行抑制的金属制品的排出装置和金属制品的制造方法进行说明。

用于解决问题的技术手段

本发明的一个方面所涉及的金属制品的排出装置包括：支承部，其对利用模具从金属板冲裁得到的金属制品进行支承；驱动部，其被构成为使支承部升降；以及姿势保持部，其被构成为在与被支承部支承着的金属制品之间作用斥力或引力。

本发明的另一个方面所涉及的金属制品的制造方法包括：利用模具对金属板进行冲裁，在支承部上形成金属制品；以及利用驱动部使支承部升降，该支承部一边对被支承部支承着的金属制品作用斥力或引力，一边支承金属制品。

发明效果

根据本发明所涉及的金属制品的排出装置以及金属制品的制造方法，能够抑制金属制品在支承台上的姿势变动。

附图说明

图1是示出转子层叠铁芯的一例的立体图。

图2是图1的II－II线剖视图。

图3是示出转子层叠铁芯的制造装置的一例的概略图。

图4是示出排出装置的一例的垂直剖视图。

图5是用于说明排出装置的动作的垂直剖视图。

图6是用于说明排出装置的动作的垂直剖视图。

图7是示出排出装置的其他例的垂直剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明所涉及的实施方式的一例进行详细说明。在以下的说明中，对同一要素或具有同一功能的要素使用同一附图标记，并省略重复的说明。

[转子层叠铁芯]

首先，参照图1和图2，对转子层叠铁芯1(金属制品)的结构进行说明。转子层叠铁芯1是转子(rotor)的一部分。通过将未图示的端面板和转轴安装到转子层叠铁芯1而构成转子。转子与定子(stator)组合，从而构成电动机(motor)。转子层叠铁芯1可以构成内置磁铁式(IPM)电机的一部分，也可以构成其他种类的电机的一部分。

转子层叠铁芯1包括：层叠体10(金属制品)、多个永磁体12以及多个固化树脂14。

层叠体10呈圆筒状。在层叠体10的中央部设置有以沿着中心轴Ax延伸的方式贯通层叠体10的轴孔10a。轴孔10a沿着层叠体10的高度方向(上下方向)延伸。层叠体10绕着中心轴Ax旋转，因此中心轴Ax也是旋转轴。在轴孔10a内插通有转轴。

在层叠体10形成有多个磁铁插入孔16。如图1所示，磁铁插入孔16沿着层叠体10的外周缘以规定间隔排列。如图2所示，磁铁插入孔16以沿着中心轴Ax延伸的方式贯通层叠体10。也就是说，磁铁插入孔16沿高度方向延伸。

层叠体10由多个冲裁部件W层叠而构成。冲裁部件W是由后述的金属板MS(例如，电工钢板)被冲裁成规定形状而成的板状体，呈与层叠体10对应的形状。如图2所示，在本说明书中，有时将构成层叠体10的除最下层以外的冲裁部件W称为“冲裁部件W1”，将构成层叠体10的最下层的冲裁部件W称为“冲裁部件W2”(第2金属板)。

层叠体10可以通过所谓的旋转层叠或偏斜层叠来构成。“旋转层叠”是指以使冲裁部件W彼此的角度相对偏移的方式层叠多个冲裁部件W。实施旋转层叠的主要目的是抵消冲裁部件W的板厚偏差，提高层叠体10的平面度、平行度以及直角度。“偏斜层叠”是指以相对于中心轴Ax具有扭转角的方式层叠多个冲裁部件W。实施偏斜层叠的目的是为了减少齿槽转矩、转矩脉动等。旋转层叠或偏斜层叠的角度可以设定为任意的大小。

如图1和图2所示，在层叠方向上相邻的冲裁部件W彼此利用压接部18来固定。具体而言，如图2所示，压接部18包括在冲裁部件W1形成的压接体20和在冲裁部件W2形成的贯通孔22。

压接体20包含：在冲裁部件W1的表面S1侧形成的凹陷20a；在冲裁部件W1的背面S2侧形成的突起20b。压接体20例如整体呈山型形状。这种形状的压接体20也可以说是“V字形压接体”。

冲裁部件W1中第1冲裁部件W1的凹陷20a和与该第1冲裁部件W1的表面S1侧相邻的第2冲裁部件W1的突起20b嵌合。第1冲裁部件W1的突起20b与在该第1冲裁部件W1的背面S2侧相邻的第3冲裁部件W1的凹陷20a接合。也就是说，第3冲裁部件W1的凹陷20a容纳第1冲裁部件W1的突起20b。

贯通孔22是具有与压接体20的外形对应的形状的长孔。在压接体20为V字形压接体的情况下，贯通孔22具有矩形状。与冲裁部件W2相邻的冲裁部件W1

如图2所示，压接体20的突起20b的前端部从贯通孔22向外部突出。也就是说，在层叠体10的下端面朝下的状态下，压接体20的突起20b的底部从该下端面向下方突出。压接体20从背面S2的突出量可以比冲裁部件W1的板厚大。

如图1和图2所示，永磁体12被一对一插入各磁铁插入孔16内。永磁体12的形状没有特别限定，例如可以呈长方体形状。永磁体12的种类可以根据电机的用途、要求的性能而决定，例如，可以是烧结磁铁或粘结磁铁。

固化树脂14是熔融状态的树脂材料(熔融树脂)被填充到插入有永磁体12的状态的磁铁插入孔16内并固化而成的部件。固化树脂14构成为将永磁体12固定在磁铁插入孔16内。固化树脂14构成为将在上下方向上相邻的冲裁部件W彼此接合。

[转子层叠铁芯的制造装置]

接着，参照图3和图4，对转子层叠铁芯1的制造装置100进行说明。制造装置100构成为用带状的金属板MS(电工钢板)来制造转子层叠铁芯1。如图1所示，制造装置100包括：开卷机110；送出装置120；冲裁装置130(模具)；磁铁安装装置(未图示)以及控制器Ctr(控制部)。

开卷机110构成为将卷材111旋转自如地保持。卷材111是由金属板MS卷绕成线圈状(旋涡状)而成的材料。送出装置120包括一对辊121、122，该一对辊121、122将金属板MS从上下方向夹入。一对辊121、122构成为基于来自控制器Ctr的指示信号而旋转或停止，从而将金属板MS向冲裁装置130间歇地依次送出。

冲裁装置130基于来自控制器Ctr的指示信号而工作。冲裁装置130构成为利用多个冲头对由送出装置120间歇地送出的金属板MS依次进行冲裁加工，形成多个冲裁部件W。冲裁装置130构成为将通过冲裁加工而得到的多个冲裁部件W依次层叠而制造层叠体10。

冲裁装置130包括：基座131；上模132；模板133；脱模器134；上模135；顶板136；以及冲裁机137。

基座131设置在地面上，支承被载置在基座131的下模132。下模132保持被载置在下模132的模板133。如图2所示，下模132包含排出孔132a，该排出孔132a能够使由金属板MS冲裁成的材料(例如冲裁部件W、废料等)通过。排出孔132a设置在下模132的预定的位置，并沿铅垂方向延伸。在供冲裁部件W排出的排出孔132a配置有后述的排出装置200。

模板133构成为与多个冲头P一起对金属板MS进行冲裁加工。模板133包括多个模D(模具)。各个模D分别配置在与各冲头P对应的位置，且包含能够供对应的冲头P插通的模孔Da。冲头P的前端面设置有多个按压突起Pa。按压突起Pa从该前端面向下方突出。多个按压突起Pa分别以与冲裁部件W的各压接体20对应的方式定位。

脱模器134构成为在利用各冲头P对金属板MS进行冲裁时，将金属板MS夹持在脱模器134与模板133之间。脱模器134构成为将在各冲头P对金属板MS进行加工时卡紧在各冲头P的金属板MS从各冲头P推离。上模135位于脱模器134的上方。上模135安装有各冲头P的基端部。

顶板136在上模135的上方保持上模135。冲裁机137位于顶板136的上方。冲裁机137的活塞与顶板136连接，基于来自控制器Ctr的指示信号而动作。当冲裁机137动作时，活塞会伸缩，脱模器134、上模135、顶板136、各冲头P整体地上下移动。

磁铁安装装置基于来自控制器Ctr的指示信号而工作。磁铁安装装置构成为将永磁体12插通各磁铁插入孔16。磁铁安装装置构成为将熔融树脂填充到插通有永磁体12的磁铁插入孔16内。

控制器Ctr例如基于存储于存储介质(未图示)的程序或来自操作者的输入操作等而生成用于分别使送出装置120、冲裁装置130、磁铁安装装置和排出装置200工作的指示信号，并向送出装置120、冲裁装置130、磁铁安装装置和排出装置200分别发送该指示信号。

[排出装置的结构]

接着，参照图4对排出装置200的结构进行说明。排出装置200构成为在排出孔132a内对利用冲裁装置130形成的多个冲裁部件W(层叠体10)进行支承，并将该层叠体10排出到冲裁装置130的外部。排出装置200包括：升降筒体210、推杆220、搬出路径230以及姿势保持部240。

升降筒体210包含：支承台211(支承部)；以及直动机构212(驱动部)。支承台211配置在模D的模孔Da的正下方。支承台211构成为对利用冲头P和模D从金属板MS冲裁得到的冲裁部件W进行支承。

直动机构212构成为基于来自控制器Ctr的指示信号，而使支承台211沿铅垂方向直线地动作。直动机构212构成为例如每次一片冲裁部件W层叠在支承台211上时，直动机构22使支承台211间歇地向下方移动。通过在支承台211上层叠规定片数的多个冲裁部件W，从而在支承台211的上表面S形成层叠体10。

直动机构212构成为使支承台211在上升位置和下降位置之间升降，上升位置是用于对利用冲头P和模D从金属板MS冲裁得到的冲裁部件W进行支承的位置，下降位置是用于将层叠体10向搬出路径230排出的位置。直动机构212例如可以是液压促动器、气压促动器、电动促动器、电磁螺线管等。

推杆220包含推出部件221和直动机构222。推出部件221构成为当对层叠体10进行支承的支承台211位于下降位置时，与层叠体10的周面抵接并将层叠体10推出。直动机构222构成为基于来自控制器Ctr的指示信号使推出部件221沿水平方向直线动作。直动机构222例如可以是液压促动器、气压促动器、电动促动器、电磁螺线管等。

搬出路径230与排出孔132a的下部连通，并沿水平方向延伸。搬出路径230包括：由下模132的一部分构成的上壁、侧壁以及底壁。层叠体10能够通过被该上壁、该侧壁以及该底壁包围的空间内。

姿势保持部240构成为在与被支承台211支承的层叠体10之间作用引力。层叠体10利用由姿势保持部240作用的引力，在支承台211的上表面S保持立起的状态。

姿势保持部240例如可以包含永磁体、磁性材料、电磁体、真空吸盘(真空吸附机构)、静电吸盘(静电吸附机构)、电磁吸盘(磁力吸附机构)中的至少一者。在姿势保持部240包括永磁体、磁性材料、电磁体、电磁吸盘中的至少一者的情况下，姿势保持部240的磁力引起的引力作用于层叠体10。在姿势保持部240包含真空吸盘的情况下，由负压引起的引力作用于层叠体10。在姿势保持部240包含静电吸盘的情况下，库仑力或约翰森·拉贝克(Johnsen-Rahbek)力引起的引力作用于层叠体10。

在姿势保持部240包含永磁体、磁性材料、电磁体中的至少一者的情况下，姿势保持部240可以以在支承台211的上表面S露出的方式安装于支承台211，也可以以不从支承台211的上表面S露出的方式配置于支承台211的内部(参照图4)。在姿势保持部240包含真空吸盘、静电吸盘、电磁吸盘中的至少一者的情况下，姿势保持部211可以以露出支承台211的上表面S的方式安装于支承台211。

[排出装置的动作]

接着，参照图4～图6，对排出装置200的动作进行说明。首先，如图4所示，直动机构212基于来自控制器Ctr的指示信号，来控制支承台211。例如，直动机构212对支承台211进行控制，以使得间歇地每次在支承台211上层叠一片利用冲头P和模D从金属板MS冲裁得到的冲裁部件W时，支承台211都仅向下方下降一张冲裁部件W的厚度的量。由此，在支承台211的上表面S形成层叠体10。此时，层叠体10利用由姿势保持部240作用的引力，在支承台211的上表面S保持不会倾倒而立起的状态。

此处，在利用冲头P从金属板MS冲裁冲裁部件W2时，由于按压突起Pa被插入贯通孔22内，因此金属板MS不会被按压突起Pa加工。与之相对，在利用冲头P从金属板MS冲裁冲裁部件W1时，按压突起Pa按压对应的压接体20的凹陷20a。由此，压接体20的突起20b被压入压接体20的凹陷20a内或贯通孔22内，两者嵌合。

接着，如图5所示，直动机构212基于来自控制器Ctr的指示信号，来控制支承台211。例如，直动机构212控制支承台211，直至支承台211下降到下降位置为止。在支承台211位于下降位置的情况下，支承台211的上表面S可以位于与搬出路径230的底壁面同等的高度，也可以位于比搬出路径230的底壁面靠上方的位置。

接着，如图6所示，直动机构222基于来自控制器Ctr的指示信号，来控制推出部件221。例如，直动机构222使推出部件221向搬出路径230进行进入动作，以利用推出部件221将支承台211上的层叠体10推出到搬出路径230的底壁上。之后，直动机构222使推出部件221进行退回动作，以使推出部件221返回初始位置。如上所述，推出装置200进行的一连串的动作结束。

[作用]

根据以上的例子，利用在姿势保持部240与被支承台211支承着的层叠体10之间作用的引力，保持了支承台211上的层叠体10的姿势。因此，即使随着支承台211的升降而产生振动，也能够抑制支承台211上的层叠体10的姿势变动。

另外，为了使冲头P进行的冲裁顺畅进行，在金属板MS上涂布有冲压油，因此有时在已经在支承台211上形成的层叠体10与形成过程中的后续的层叠体之间作用有表面张力。然而，根据上述说明，由于在姿势保持部240与被支承台211支承着的层叠体10之间作用的引力，因而抵抗表面张力而保持了支承台211上的层叠体10的姿势。因此，能够抑制层叠体10的姿势在支承台211上紊乱。

根据以上的例子，姿势保持部240可以设置于支承台211。该情况下，由于姿势保持部240与层叠体10的距离较近，因此引力更容易作用于层叠体10。因此，能够更有效地抑制支承台211上的层叠体10的姿势变动。

根据以上的例子，姿势保持部240可以不在支承台211的上表面S露出。该情况下，即使层叠体10在支承台211的上表面S滑动，层叠体10也不会与姿势保持部240接触。因此，能够防止姿势保持部240的损耗。

根据以上的例子，直动机构212构成为：间歇地在每次从金属板MS冲裁得到的冲裁部件W层叠在支承台211上时，使支承台211向下方移动。该情况下，在由金属板MS冲裁冲裁部件W时，冲裁部件W始终被夹持在冲头P和支承台211之间。因此，能够抑制冲裁部件W中产生翘曲。

[变形例]

本说明书中公开的所有点都应该被认为是示例而非限定性的解释。可以在请求保护的范围以及不超出其要旨的范围内对以上的例子进行各种省略、置换、变更等。

(1)在以上的例子中，推杆220将支承台211上的层叠体10推出到搬出路径230时，从层叠体10的下端面向下方突出的突起20b一边与支承台211的上表面S抵接一边滑动。因此，从上方观察时，姿势保持部240可以以避开上表面S上的突起20b的路径(移动轨迹)的方式(不与移动轨迹重合的方式)配置于支承台211。该情况下，即使层叠体10在支承台211的上表面S滑动，来自姿势保持部240的引力也难以对突起20b产生作用。因此，能够抑制在姿势保持部240与层叠体10之间作用的引力局部地变大。因此，能够利用推杆220将支承台211上的层叠体10顺畅地推出到搬出路径230。特别地，能够防止在姿势保持部240在支承台211的上表面S露出的情况下，突起20b与姿势保持部240抵接而造成的姿势保持部240的损耗等。

(2)在姿势保持部240包含永磁体、磁性材料、电磁体中的至少一者的情况下，永磁体、电磁体等的数量可以是至少一个。永磁体例如可以是钕磁铁、铁氧体磁铁等。支承台211自身也可以包含永磁体、磁性材料、电磁体中的至少一者。

(3)如图7所示，姿势保持部240也可以设置在排出孔132a的侧壁面。该情况下，姿势保持部240可以在该侧壁面露出，也可以配置在该侧壁的内部。设置在该侧壁面的姿势保持部240的数量可以为至少一个。在多个电磁体沿铅垂方向排列地设置在该侧壁面的情况下，可以随着层叠体10下降而控制电磁体从上开始依次关闭，也可以随着层叠体10下降而控制电磁体从上开始依次使磁极变化。

(4)直动机构212也可以不构成为使支承台211间歇地向下方移动。

(5)排出装置200也可以构成为也排出其他的金属制品，而不限于构成转子层叠铁芯1的层叠体10。其他的金属制品例如可以是构成定子层叠铁芯的层叠体、非层叠型的转子铁芯、非层叠型的定子铁芯、引线框。定子层叠铁芯可以由多个铁芯片组合而成的分割式的铁芯块构成，也可以由非分割式的铁芯块构成。非分割式的定子层叠铁芯可以是多个具有圆环形状的冲裁部件W层叠而成的部件。或者，非分割式的定子层叠铁芯也可以是将多个折曲型的冲裁部件层叠而成的部件，该折曲型的冲裁部件在一个磁轭设置有多个齿，并且在齿间被折曲而成为环状。

(6)姿势保持部240也可以构成为在与被支承台211支承的层叠体10之间作用斥力。

[其他例子]

例1.本发明的一个例子所涉及的金属制品的排出装置(200)包括：支承部(211)，其对利用模具(D)从金属板(MS)冲裁得到的金属制品(10)进行支承；驱动部(212)，其构成为使支承部升降；姿势保持部(240)，其构成为在与被支承部(211)支承着的金属制品(10)之间作用斥力或引力。该情况下，利用在姿势保持部与被支承部支撑着的金属制品之间作用的斥力或引力，保持支承部上的金属制品的姿势。因此，即使随着支承部的动作而产生振动，也能够抑制支承部上的金属制品的姿势变动。

例2.在例1的装置(200)中，姿势保持部(240)可以包含永磁体、电磁体、真空吸附机构以及静电吸附机构中的至少一者。

例3.在例1或例2的装置(200)中，姿势保持部(240)可以设置在支承部(211)。该情况下，由于姿势保持部与金属制品的距离近，因此斥力或引力更容易作用于金属制品。因此，能够更有效地抑制支承部上的金属制品的姿势变动。

例4.在例3的装置(200)中，姿势保持部(240)也可以不在支承部(211)的上表面(S)。该情况下，即使金属制品在支承部的上表面滑动，金属制品也不会与姿势保持部接触。因此，能够防止姿势保持部的损耗。

例5.例3或例4的装置(200)还具备推杆(220)，该推杆(220)构成为将被支承部(211)支承着的金属制品(10)推出到搬出路径(230)，金属制品(10)具有从其下端面向下方突出的突起(20b)，姿势保持部(240)以避开突起(20b)的移动轨迹的方式配置在支承部(211)，移动轨迹是利用推杆(220)将金属制品(10)从支承部(211)推出到搬出路(230)时，突起(20b)一边与支承部(211)的上表面(S)抵接一边滑动时的突起(20b)的路径。该情况下，即使金属制品在支承部的上表面滑动，来自姿势保持部的斥力或引力也不容易作用到金属制品的突起。因此，能够抑制在姿势保持部与金属制品之间作用的斥力或引力局部地变大。因此，能够利用推杆将支承部上的金属制品顺畅地推出到搬出路径。

例6.在例1～例5中任一项的装置(200)中，驱动部(212)可以构成为：间歇地，每当从金属板(MS)冲裁得到的冲裁部件(W)层叠在支承部(211)时，使支承部(211)向下方移动。该情况下，在从金属板冲裁冲裁部件时，冲裁部件始终被夹持在模具的冲头和支承部之间。因此，能够抑制冲裁部件中产生翘曲。

例7.本发明的其他例子所涉及的金属制品的制造方法包括：利用模具对金属板进行冲裁，从而在支承部上形成金属制品；利用驱动部使支承部升降，该支承部在与被支承部支承着的金属制品之间作用有斥力或引力的状态下，对金属制品进行支承。该情况下，得到与例1同样的作用效果。