TWI410026B - Alternator flywheel polygonal pole forming device - Google Patents

Description

交流發電機飛輪多凸極式成形裝置

本發明係關於一種交流發電機飛輪多凸極式成形裝置，特別是關於一種應用於交流發電機飛輪多凸極生產製程中，使凸極外型與尺寸精確，並因生產自動化而達到縮短工時及節省操作人力配置，具提高生產效率及降低製造成本等諸多優點之交流發電機飛輪多凸極式成形裝置。

電磁式交流發電機多應用於機動車輛，與曲軸連結之飛輪為發電機之轉子，當曲軸轉動帶動飛輪旋轉時，發電機線圈切割磁力線產生交流電，產生的電力作為全車所有用電部件的能量源泉；飛輪為一圓柱狀之殼體結構，其內部供嵌設磁鋼，外圓周則等距離設置複數個凸極。

在先前技術領域對於交流發電機飛輪凸極的製作，請參閱圖一A、B所示，習知技術係使用沖床設備對飛輪外圓周凸極進行沖製成形，由圖一A、B的簡圖中可得知：在凸極沖模上座14與凸極沖模下座13之前端設置一供飛輪10安裝及定位之安裝座11，另於凸極沖模後端設置一固定座15，另於安裝座11與固定座15中央處則有一連桿12穿置；當實施飛輪10之外圓周凸極16成形加工時，首先將飛輪10套置入安裝座11上，藉飛輪10端面上定位孔17與安裝座11成對設置之定位凸點18嵌合作定位，藉凸極沖模上座14向下作動，該成形面與凸極沖模下座13之成形凸柱19將介於其中之飛輪10外圓周沖製形成凸極16；另藉由連桿12的連動，使得安裝座11得依凸極16等距成形之需求，分度旋轉一角度使進行下一凸極16沖製作業的進行，重覆前述之分度沖製作業以完成飛輪10外圓周凸極16沖製作業；前提的習用飛輪10外圓周凸極16沖製作業，偏重於人工作業，而有著如下的問題點：

1.在工作效率方面，前述的加工沖製一個飛輪10全周之凸極16所耗費之工時約為0.04H，以一個工作日之八小時計算可製作200PCS，以一年40萬台的產量需求來計算需花費工時16,000H，在單機產能不敷供給的狀況下需購置設備與增加人力配置以因應之，在生產效率不佳之狀況下造成成本上升、利潤下降。

2.在產品品質方面，於實務上存在著手動沖製凸極16高度不穩定、凸極16角度公差1°或以上、凸極16無倒角，車床加工後有毛刺與凸極16外圓尺寸公差0.3mm左右等諸多問題，實不甚理想。

3.在工作安全方面，由於採沖床沖製加工，操作員在長時間操作下比較容易疲累，易造成作業上的危險；且成品沖製作業時所造成的聲響較大，對工作環境及作業者造成一定程度的影響與傷害。

4.在使用設備方面，前提習用技藝採用沖製成形加工飛輪10之凸極16，所需使用設備為80T沖床，售價約85萬元/台；另使用之模具造價約5萬元/付；如第1點所述，如需符合產量需求所購置之設備成本高，是筆不小的花費。

如上所述，習知技術存在著工作效率、產品品質、工作安全與設備成本上存在諸多問題，實不甚理想而亟待改善者。

鑑於前述習用技藝的諸項缺失點，發明人憑藉著在此一領域所擁有豐富專業的從業經驗，並經潛心研究終於開發出本發明交流發電機飛輪多凸極式成形裝置。

本發明之主要目的在於提供一種交流發電機飛輪多凸極式成形裝置，使飛輪凸極製造工時縮短、生產效率提昇，具成本降低功效。

本發明之次一目的在於提供一種上述之交流發電機飛輪多凸極式成形裝置，其飛輪凸極沖製高度穩定，尺寸與幾何公差精準，加工後無毛刺產生，品質優異。

本發明之又一目的在於提供一種上述之交流發電機飛輪多凸極式成形裝置，提供優良的製造操作環境，使噪音聲小且安全。

本發明之再一目的在於提供一種上述之交流發電機飛輪多凸極式成形裝置，以低造價的油壓設備取代高單價之沖床設備，且模具具可共用性。

運用前述本發明一種交流發電機飛輪多凸極式成形裝置，其構成組件系包括有：一分度驅動單元、一模具單元及一固定單元；其中：分度驅動單元，由伺服驅動器、減速機、結構支架、萬向接頭、連接桿、雙動氣壓缸、定位盤等元件所組成；減速機之輸出軸與萬向接頭連結，萬向接頭的另一端則與連接桿連結，連接桿的另一端呈一從動之圓軸，該圓軸穿置定位盤中心並驅動之，前述構件之作動均在同一軸心線上；另在萬向接頭與連接桿上端設置一雙動氣壓缸，搭配定位盤做分度定位；另減速機之一側樞設一伺服驅動器；前述各構件藉結構支架被安裝於油壓設備之反操作側之背面；模具單元，由上模、下模及定位板所組成；上模之下端面具有一成形弧面與內方孔，下模則包含有一成形槽與凸點，前述之內方孔與凸點係供凸極成形用；定位板呈圓柱狀供飛輪待加工件套置，端面上設置有成對之凸點供飛輪待加工件之定位；固定單元，則由壓固件、固定氣壓缸、滑座、滑軌、驅動氣壓缸等元件所組成；壓固件樞設於固定氣壓缸前端，固定氣壓缸安裝於滑座上，滑座藉滑軌之導引並憑藉設置於滑座上之驅動氣壓缸作動，前述各元件經結構關係搭配而安裝在油壓設備之操作正面之左側；是以，前述之分度驅動單元、模具單元及固定單元被安裝在油壓設備內，並使用可程式控制器輸出控制指令，進行自動化生產之飛輪凸極成形之分度定位、固定及成形；當飛輪待加工件被 放置妥當於模具單元之定位板上時，按下油壓機台之操作開關，固定單元據以作動使壓固件正面施壓於定位板上之飛輪待加工件而固定，模具單元之上模向下作動施壓並憑藉其上、下模之幾何特徵形狀成形凸極特徵，當單一凸極被成形完成後，上模向上復位，此時分度驅動單元之雙動氣壓缸作動退出定位盤，而伺服驅動器作動藉減速機、萬向接頭與連接桿驅使定位盤旋轉分度，待分度動作完成後雙動氣壓缸再行作動進入定位盤之定位孔內定位，此時因前述分度動作而連帶偏轉之模具單元之定位板，促使飛輪待加工件亦隨之偏轉，由上模向下作動施壓成形，反覆前述分度工序直至飛輪待加工件外圓周依設計完成凸極之成形。

茲就以下的實施例，來據以說明本發明各組件間的實施關係與實施效果，使審查委員對本發明有更進一步的了解。

請參閱圖二係為本發明交流發電機飛輪多凸極式成形裝置之立體外觀圖，而圖三至圖五所示，係為本發明交流發電機飛輪多凸極式成形裝置之分度驅動單元、模具單元及固定單元之結構示意圖；本發明一種交流發電機飛輪多凸極式成形裝置，其主要構成組件系包括有：一分度驅動單元20、一模具單元40及一固定單元60；其中：分度驅動單元20(請參閱圖三所示)，由伺服驅動器22、減速機24、結構支架26、萬向接頭28、連接桿30、雙動氣壓缸32、定位盤34等元件所組成；減速機24之輸出軸與萬向接頭28連結，萬向接頭28的另一端則與連接桿30連結，連接桿30的另一端呈一從動之圓軸31，該圓軸31設置有切邊，穿置入定位盤34中心輪轂並驅動定位盤34，前述構件之作動均在同一軸心線上；另在萬向接頭28與連接桿30上端設置一雙動氣壓缸32，憑藉著雙動氣壓缸32前端軸心搭配定位盤34端面設置等角度、等距之定位孔35做分度定位；另減速機24之一側樞設一伺服驅動器22；前 述各構件藉結構支架26被安裝於油壓設備之反操作側之背面。

模具單元40(請參閱圖四A至圖四C所示)，由上模42、下模48及定位板54所組成；上模42之下端面具有一成形弧面44與內方孔46，下模48則包含有一成形槽50與凸點52，前述之內方孔46與凸點52係供凸極成形用；定位板54呈圓柱狀供飛輪待加工件套置，端面上設置有成對之凸點56供飛輪待加工件之定位。

固定單元60(請參閱圖五所示)，則由壓固件62、固定氣壓缸64、滑座66、滑軌68、驅動氣壓缸70等元件所組成；壓固件62樞設於固定氣壓缸64前端，固定氣壓缸64安裝於滑座66上，滑座66藉滑軌68之導引並憑藉設置於滑座66上之驅動氣壓缸70橫向作動，前述各元件經結構關係搭配而安裝在油壓設備之操作正面之左側。

請續參閱圖六、七所示，是以，前述之分度驅動單元、模具單元及固定單元被安裝在油壓設備內，並使用可程式控制器輸出控制指令，進行自動化生產之飛輪凸極成形之分度定位、固定及成形；當飛輪10待加工件被放置妥當於模具單元40之定位板54上時，按下油壓機台之操作開關，固定單元60據以作動使壓固件62正面施壓於定位板54上之飛輪10待加工件而固定，模具單元40之上模42向下作動施壓並憑藉其上、下模之幾何特徵形狀成形凸極特徵，當單一凸極被成形完成後，上模42向上復位，此時分度驅動單元20之雙動氣壓缸32作動退出定位盤34，而伺服驅動器22作動藉減速機24、萬向接頭28與連接桿30驅使定位盤34旋轉分度，待分度動作完成後雙動氣壓缸32再行作動進入定位盤34之定位孔35內定位，此時因前述分度動作而連帶偏轉之模具單元40之定位板54，促使飛輪10待加工件亦隨之偏轉，由上模42向下作動施壓成形，反覆前述分度工序直至飛輪10待加工件外圓周依設計完成凸極之成形。

藉前述實施之本發明交流發電機飛輪多凸極式成形裝置，所 獲致之具體成效及優點，可如下所陳述：

1.在生產效率方面：每單一飛輪之凸極製作工時可縮減至0.013H，在正常工時八小時內可製作600PCS；如以年需求量一年40萬台計算則需花費工時5,200H；相較於習用加工技術所獲致之成本節約為一年10800H*300元(匯率)=324萬元。

2.在飛輪產品品質方面：本發明所提供之自動化施壓成形凸極，具有凸極高度尺寸穩定、角度公差可控制在0.5°內之優勢，並在凸極成形時各端邊倒角0.5C，可在後續車床加工外徑後無毛刺現象產生；並使得凸極外圓尺寸公差可被控制在0.2mm以下。

3.就操作安全角度而言，習知加工技術所採行之半手工搭配沖床加工方式，在長時間工作下極易因疲勞及疏忽而發生工安事故，造成操作人員之損傷；本發明所提供之交流發電機飛輪多凸極式成形裝置，以油壓機台設備取代沖床，作業時音響較小；並以自動化機構單元取代半手工操作，使操作人員較安全且輕鬆，並可達到一人多機之自動化生產目的。

4.就設備成本考量來說，使用設備油壓機之設備成本在40萬元/台，與習知技術之沖床相比約莫省下一半的設備費用；且所使用之成形模具具有同內徑部份可共用特性，可達到整體設備費用控制之目的。上述實施例，僅為本發明之較佳實施例，其所揭露之結構特徵與模式，非用以限制本發明具體的內容，凡與本發明結構特徵相近似之創作，均應不脫離本發明專利申請案之範圍者而受保護，具體的專利範圍由本案申請專利範圍規範之。

10‧‧‧飛輪

11‧‧‧安裝座

12‧‧‧連桿

13‧‧‧凸極沖模下座

14‧‧‧凸極沖模上座

15‧‧‧固定座

16‧‧‧凸極

17‧‧‧定位孔

18‧‧‧定位凸點

19‧‧‧成形凸柱

20‧‧‧分度驅動單元

22‧‧‧伺服驅動器

24‧‧‧減速機

26‧‧‧結構支架

28‧‧‧萬向接頭

30‧‧‧連接桿

31‧‧‧圓軸

32‧‧‧雙動氣壓缸

34‧‧‧定位盤

35‧‧‧定位孔

40‧‧‧模具單元

42‧‧‧上模

44‧‧‧成形弧面

46‧‧‧內方孔

48‧‧‧下模

50‧‧‧成形槽

52‧‧‧凸點

54‧‧‧定位板

56‧‧‧凸點

60‧‧‧固定單元

62‧‧‧壓固件

64‧‧‧固定氣壓缸

66‧‧‧滑座

68‧‧‧滑軌

70‧‧‧驅動氣壓缸

圖一a、一b為習知創作交流發電機飛輪多凸極式成形裝置之結構示意簡圖；圖二為本發明交流發電機飛輪多凸極式成形裝置之機台立體外觀 圖；圖三為本發明交流發電機飛輪多凸極式成形裝置之分度驅動單元之結構示意圖；圖四A、四B、四C為本發明交流發電機飛輪多凸極式成形裝置之模具單元之結構及局部示意圖；圖五為為本發明交流發電機飛輪多凸極式成形裝置之固定單元之結構示意圖；圖六為本發明交流發電機飛輪多凸極式成形裝置之成形加工操作程序圖；以及圖七A、七B、七C為本發明交流發電機飛輪多凸極式成形裝置之操作實施結構示意圖。

40．．．模具單元

42．．．上模

44．．．成形弧面

48．．．下模

50．．．成形槽

52．．．凸點

54．．．定位板

56．．．凸點

Claims (13)

1. 一種交流發電機飛輪多凸極式成形裝置，其構成組件係包括有：一分度驅動單元，由伺服驅動器、減速機、萬向接頭、連接桿、雙動氣壓缸、定位盤、結構支架所組成；前述各構件藉結構支架被安裝於油壓設備之反操作側之背面；一模具單元，由上模、下模及定位板所組成；以及一固定單元，由壓固件、固定氣壓缸、滑座、滑軌、驅動氣壓缸所組成；經結構關係搭配而安裝在油壓設備之操作正面之左側；是以，前述之分度驅動單元、模具單元及固定單元被安裝在油壓設備內，並使用可程式控制器輸出控制指令，進行自動化生產之飛輪凸極成形之分度定位、固定及成形；當飛輪工件被放置妥當於模具單元之定位板上時，按下油壓機台之操作開關，固定單元據以作動施壓飛輪工件並固定，模具單元之上模向下作動施壓並憑藉其上、下模之幾何特徵形狀成形凸極特徵，當單一凸極被成形完成後，上模向上復位，此時分度驅動單元之雙動氣壓缸作動退出定位盤，而伺服驅動器作動藉減速機、萬向接頭與連接桿驅使定位盤旋轉分度，待分度動作完成後雙動氣壓缸再行作動進入定位盤之定位孔內定位，此時因前述分度動作而連帶偏轉之模具單元之定位板，促使飛輪待加工件亦隨之偏轉，由上模向下作動施壓成形。
2. 如申請專利範圍第1項所述之交流發電機飛輪多凸極式成形裝置，其中，該分度驅動單元之減速機之輸出軸與萬向接頭連結。
3. 如申請專利範圍第1項所述之交流發電機飛輪多凸極式成形裝置，其中，該分度驅動單元之萬向接頭的一端與連接桿連結。
4. 如申請專利範圍第1項所述之交流發電機飛輪多凸極式成形裝置，其中，該分度驅動單元之連接桿的一端呈一圓軸，該圓軸穿置定位盤中心。
5. 如申請專利範圍第1項所述之交流發電機飛輪多凸極式成形裝 置，其中，該減速機、萬向接頭、連接桿與定位盤均作動在同一軸心線上。
6. 如申請專利範圍第1項所述之交流發電機飛輪多凸極式成形裝置，其中，該分度驅動單元之雙動氣壓缸，設置在萬向接頭與連接桿上端。
7. 如申請專利範圍第1項所述之交流發電機飛輪多凸極式成形裝置，其中，該分度驅動單元之伺服驅動器樞設於減速機之另側。
8. 如申請專利範圍第1項所述之交流發電機飛輪多凸極式成形裝置，其中，該模具單元之上模的下端面具有一成形弧面，成形弧面中央設置一內方孔。
9. 如申請專利範圍第1項所述之交流發電機飛輪多凸極式成形裝置，其中，該模具單元之下模設置一成形槽，成形槽上設置有一凸點。
10. 如申請專利範圍第1項所述之交流發電機飛輪多凸極式成形裝置，其中，該模具單元之定位板呈圓柱狀，且定位板前端面上設置有成對之凸點。
11. 如申請專利範圍第1項所述之交流發電機飛輪多凸極式成形裝置，其中，該固定單元之壓固件樞設於固定氣壓缸前端。
12. 如申請專利範圍第1項所述之交流發電機飛輪多凸極式成形裝置，其中，該固定單元之固定氣壓缸安裝於滑座上。
13. 如申請專利範圍第1項所述之交流發電機飛輪多凸極式成形裝置，其中，該固定單元之驅動氣壓缸設置在滑座上。