ES2325665T3 - Dispositivo de centrado para matrices de troquelado. - Google Patents

Abstract

Molde (S) para fabricar productos (4) laminados que se cortan a partir de un material laminado, teniendo el molde al menos un punzón que actúa conjuntamente con al menos una matriz (M) de troquelado para llevar a cabo la operación de punzonado y un dispositivo (1) de centrado para dicha matriz (M) de troquelado, en el que la matriz está soportada por un manguito (C) que ha de girar alrededor del eje (Y) de matriz, teniendo dicho manguito (C) al menos dos cavidades (9, 9'') formadas en la superficie lateral de dicho manguito (C) y espaciadas a lo largo de una misma circunferencia, caracterizado porque al menos un elemento (6) en forma de cuña que tiene una forma cónica se sujeta a dicho molde (S) para engancharse de manera alternativa en una de dichas al menos dos cavidades (9, 9'') cónicas del manguito (C) con un acoplamiento cónico sin holgura, con el fin de bloquear el manguito (C) siguiendo una rotación del mismo.

Description

Dispositivo de centrado para matrices de troquelado.

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La presente invención se refiere a un dispositivo de centrado para matrices de troquelado, en particular a un dispositivo de centrado que va a asociarse con la matriz giratoria de un molde para producir laminaciones para motores eléctricos.

Los estatores y rotores de varios tipos de motores eléctricos se fabrican mediante la laminación en paquete de una pluralidad de laminaciones conformadas de manera adecuada compuestas por material ferromagnético. Las laminaciones individuales se obtienen en general a partir de materiales laminados metálicos que se someten a procedimientos de moldeo y punzonado. Las laminaciones así obtenidas se acoplan entre sí, particularmente se apilan para formar el núcleo de un rotor o para formar un estator. Cada laminación está dotada de ranuras, que junto a las ranuras de las demás laminaciones, definen las ranuras para alojar los devanados de estator/rotor o para alojar el material fundido usado de manera alternativa (en general aluminio fundido a presión).

Las laminaciones usadas para fabricar rotores de motores eléctricos pueden acoplarse de modo que el rotor tenga ranuras rectas u oblicuas, teniendo así un desarrollo helicoidal. En otras palabras, las laminaciones pueden apilarse unas sobre otras sin desviación, de modo que las ranuras para los devanados se solapan para formar una ranura recta, o con una desviación angular, de modo que las ranuras de una primera laminación quedan giradas en relación a las ranuras correspondientes de una segunda laminación adyacente a la misma, con el fin de formar una ranura para el devanado que es o bien oblicua o bien helicoidal.

Las laminaciones se acoplan para formar un paquete que tiene la altura deseada, correspondiente a la altura del rotor o estator del motor eléctrico que va a fabricarse. Independientemente de la forma de la ranura, cuando el paquete está compuesto por un gran número de laminaciones, cualquier diferencia de espesor que pueda encontrarse entre las diferentes partes de las laminaciones puede conducir a un montaje impreciso. En aquellos paquetes compuestos por un gran número de laminaciones, por ejemplo, más de 100, puede requerirse una "compensación" durante la etapa de fabricación. La compensación se lleva a cabo mediante el apilamiento de las laminaciones de modo que la masa del paquete se distribuye de manera uniforme en relación al eje del mismo. Por ejemplo, los rotores o estatores se "compensan" laminando en paquete cada laminación para que se desvíe en un ángulo preestablecido, tal como 90º en relación a la laminación contigua (y esto puede preverse para todas las laminaciones en el paquete o conjuntos de laminaciones) de modo que cualquier no uniformidad de una laminación individual se distribuye de manera uniforme en relación al eje de giro del paquete de laminación. La compensación del paquete de laminación puede requerirse tanto cuando se fabrican paquetes de estator como cuando se fabrican paquetes de rotor.

En general, el acoplamiento de laminación se lleva a cabo proporcionando a cada laminación uno o más salientes. Normalmente, las laminaciones se apilan durante la etapa de fabricación, directamente dentro del molde y durante la etapa de punzonado, forzando los salientes de una laminación en los salientes correspondientes de la laminación contigua en el mismo apilamiento.

Los moldes están dotados de una matriz, que actuando conjuntamente con un punzón, proporciona el corte del material laminado metálico que está alimentándose en el molde, separando de ese modo las laminaciones. El punzón se sujeta a una parte de molde que se mueve de manera vertical y alternativa sobre el material laminado, que permanece interpuesto entre el punzón y la matriz. El movimiento de alimentación de material laminado está coordinado con el movimiento del punzón, de modo que, con cada movimiento descendente del punzón, el punzón y la matriz interceptan nuevas partes del material laminado que va a cortarse.

Cuando se requiere la "compensación" para el paquete de laminación, el molde está equipado con una matriz que va a girarse con respecto a su propio eje. La matriz giratoria se proporciona para fabricar las laminaciones individuales (mediante corte del material laminado actuando conjuntamente con el punzón) de modo que se desvíen en relación a la laminación previamente trabajada, para compensar cualquier no uniformidad en la distribución de la masa del paquete de laminación que va a fabricarse.

El funcionamiento del molde prevé que el punzón y la matriz lleven a cabo el corte de una primera laminación. Poco después, una vez que el punzón se haya retirado del material laminado y éste haya avanzado hacia delante, la matriz gira alrededor de su propio eje según un ángulo preestablecido. El punzón se fuerza una vez más sobre el material laminado para llevar a cabo el corte de una segunda laminación. La segunda laminación se desvía de manera angular en relación a la laminación previamente cortada. El ángulo de desviación se corresponde con el ángulo de giro de la matriz.

La matriz se fija a un manguito de soporte que se sujeta sobre pivote a la parte inferior del molde. El manguito se ajusta dentro de un asiento del molde y está, a su vez, soportado por cojinetes. Un motor adecuado gira el manguito, y por tanto también la matriz, según el ángulo deseado.

Tradicionalmente, la parte del molde que soporta la matriz es la parte inferior estacionaria, mientras que la parte del molde que soporta el punzón es la parte superior, que se mueve verticalmente de una manera alternativa. La parte superior del molde se guía de manera adecuada durante el movimiento vertical de la misma, de modo que el punzón y la matriz siempre están alineados entre sí de manera apropiada.

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El dispositivo de guía de la parte superior del molde comprende al menos una "columna" piloto, que en general es un vástago rígido sujeto a la parte superior del molde que se engancha de manera deslizable al manguito de soporte de la matriz del punzón y engancha un casquillo de centrado, que se sujeta también al manguito. Cuando el punzón se mueve hacia abajo hasta el material laminado para llevar a cabo el corte, la columna piloto se mueve también verticalmente, enganchando de ese modo un extremo distal de la misma con el casquillo de centrado, opuesto al punzón. De ese modo, el dispositivo de guía mantiene centrados el punzón y la matriz durante la etapa de corte.

El documento JP-A-59165943 da a conocer un molde para una matriz de troquelado que tiene un dispositivo de posicionamiento, en el que la matriz de troquelado giratoria tiene una leva que se hace girar junto con la matriz alrededor del eje de la matriz. Se presionan clavijas laterales contra la superficie de leva lateral de la matriz de troquelado que se gira 90º ó 180º en cada golpe de prensa con el fin de realizar un primer posicionamiento de la matriz de troquelado, y se lleva a cabo un segundo posicionamiento más preciso por medio de clavijas piloto verticales que se enganchan en correspondientes orificios piloto formados en la superficie superior de la matriz en cada golpe de prensa.

Los moldes actuales pueden proporcionar altas velocidades de funcionamiento. Por ejemplo, el punzón y la columna piloto pueden funcionar a 300 veces/minuto. La precisión del dispositivo de guía en el centrado de las dos partes del molde (superior e inferior) y por tanto en el centrado del punzón en relación a la matriz, es importante para garantizar los estándares de producción y alta calidad. De manera desventajosa, los dispositivos de guía tradicionales no permiten alcanzar una alineación de precisión para la matriz en relación a la posición deseada, y por consiguiente en relación al punzón, cuando se gira la matriz. El acoplamiento deslizable entre la columna piloto y el casquillo de centrado prevé que quede una holgura, aunque mínima, entre estos elementos. En otras palabras, el área en sección del extremo distal de la columna piloto debe ser inferior al área en sección del asiento del casquillo de centrado en la que está ajustado. De ese modo, se evita cualquier interferencia perjudicial entre la columna piloto y el casquillo, que puede provocar un encasquillamiento.

La holgura que debe preverse entre la columna piloto y el casquillo de centrado es una limitación para el posicionamiento apropiado y repetitivo de la matriz durante el procesamiento de material laminado, lo que significa que la precisión máxima que puede obtenerse por medio del dispositivo de centrado es igual a la holgura entre la columna y el casquillo. En la práctica actual, los defectos de alineación no deseados entre las laminaciones en paquete tienen lugar en su mayoría por la no repetición de los posicionamientos de la matriz. En otras palabras, la matriz gira antes de una nueva acción de corte, pero debido a la holgura prevista por los elementos del dispositivo de guía, los reposicionamientos no son idénticos siempre, con consecuencias claramente negativas sobre la precisión del proceso.

Un inconveniente adicional de los moldes tradicionales es que el motor que hace girar el manguito dentro del asiento de los mismos está sujeto en general a un error sistemático, aunque mínimo, que determina ligeras imprecisiones cuando el manguito está situado de manera angular.

Por consiguiente, la matriz puede resultar alineada de manera inapropiada en relación al punzón. Tras varios ciclos de corte, estas imprecisiones dan probablemente como resultado el desgaste localizado del casquillo de centrado, es decir, algunos puntos del casquillo de centrado se desgastan antes que otros.

De manera desventajosa, en los moldes tradicionales, el casquillo de centrado está sujeto a abrasión provocada por el polvo metálico obtenido a partir del corte de las laminaciones, polvo que se deposita sobre el casquillo y sobre el extremo distal de la columna piloto que engancha el mismo.

Entre los fabricantes de moldes, ha surgido la necesidad hace algún tiempo de maximizar la precisión del posicionamiento de la matriz de corte giratoria.

El objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo de centrado para matrices de corte giratorias que resuelva los inconvenientes de los dispositivos tradicionales de una manera sencilla y eficaz, permitiendo obtener así una alta repetibilidad de los posicionamientos de la matriz en cuestión.

También es un objeto de la presente invención proporcionar un dispositivo de centrado para matrices de corte giratorias, que permita minimizar, durante la etapa de fabricación, las imprecisiones en la alineación de las laminaciones en un mismo paquete.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar un dispositivo de centrado para matrices de corte giratorias que proporcione la recuperación y anulación de holguras en relación al posicionamiento de la matriz en cuestión.

Éstos y otros objetos se consiguen mediante la presente invención, que se refiere a un dispositivo de centrado para un molde según la reivindicación 1.

El dispositivo de centrado según la presente invención prevé que el elemento en forma de cuña enganche el lateral del manguito de soporte de la matriz, bloqueando por tanto el mismo de manera temporal en la posición deseada a que siga un giro del mismo y antes de la etapa de corte.

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El funcionamiento del dispositivo es sencillo. Cuando se lleva a cabo la compensación del paquete de laminación, entre dos etapas de corte posteriores, se hace girar el manguito para llevar a la matriz a la posición angular deseada, es decir, la posición que se corresponde con la desviación angular entre las laminaciones que están cortadas y apiladas. Cuando se hace girar el manguito, el elemento en forma de cuña del dispositivo de centrado se ajusta dentro de una de las cavidades formadas en la pared lateral del manguito. El acoplamiento cónico entre el elemento en forma de cuña y el manguito está libre de holgura. De ese modo, se maximiza la precisión del posicionamiento del manguito, y por tanto también la precisión del posicionamiento de la matriz de centrado fijada al mismo. Cuando el dispositivo de centrado mantiene la matriz bloqueada, el punzón lleva a cabo el corte de una laminación. El dispositivo de centrado desengancha el manguito de modo que la matriz puede girar para una nueva etapa de corte.

Típicamente, el corte y moldeo progresivo de las laminaciones prevé que el punzón golpee el material laminado hasta 300-400 veces/minuto. El elemento en forma de cuña del dispositivo de centrado engancha el manguito de soporte de la matriz con la misma frecuencia.

Las cavidades formadas en el manguito de soporte de la matriz de corte tienen una forma coincidente con la forma cónica de la parte del elemento en forma de cuña.

Preferiblemente, el manguito de soporte de la matriz está dotado de una pluralidad de cavidades para enganchar con el elemento cónico. Las cavidades están separadas en la misma circunferencia y definen ángulos preestablecidos (en el centro). En otras palabras, las cavidades están dispuestas para permitir el posicionamiento preciso de la matriz de corte en diferentes posiciones angulares.

El eje del manguito y la matriz es vertical, paralelo al eje del punzón. El elemento en forma de cuña se mueve de manera horizontal para interceptar las cavidades dispuestas en el manguito.

El elemento en forma de cuña se sujeta a la parte estacionaria del molde, la misma parte que soporta el manguito con la matriz de corte. Por ejemplo, el elemento en forma de cuña se aloja dentro de un asiento formado en el molde, lateralmente al asiento del manguito.

El elemento en forma de cuña se acciona mediante una leva sujeta a la parte que puede moverse del molde, es decir, la parte que soporta el punzón. La leva se mueve de manera vertical y alternativa con el punzón. Cuando el punzón se fuerza hacia abajo, la leva acciona el dispositivo de centrado para bloquear que la matriz siga el giro del mismo.

La leva engancha el elemento en forma de cuña por medio de un acoplamiento cónico, preferiblemente por medio de una superficie inclinada que se desliza sobre una correspondiente superficie inclinada del elemento en forma de cuña. El acoplamiento es tal que la leva, moviéndose de manera vertical, fuerza horizontalmente el elemento en forma de cuña hacia el manguito. Preferiblemente, la leva está dotada de un extremo distal, que se engancha con un casquillo sujeto a la parte estacionaria del molde. La leva aplica una fuerza sobre el elemento en forma de cuña, que es suficiente para bloquear el manguito.

El dispositivo comprende además un elemento recuperador, que tiene la función de devolver el elemento en forma de cuña a su posición inicial tras desengancharlo de la leva, es decir, cuando la parte superior del molde, dotada con el punzón, se retira de la parte inferior, en la que se aloja la matriz.

El dispositivo de centrado según la invención permite obtener altos rendimientos, en cuanto a velocidad de producción, con gran precisión en cuanto al posicionamiento de la matriz. La holgura existente entre el extremo distal de la columna piloto y el casquillo, de hecho, "se recupera", es decir, se anula, debido al hecho de que una parte del elemento en forma de cuña engancha el manguito de soporte de la matriz con un acoplamiento cónico. Al proporcionar un acoplamiento cónico entre el elemento en forma de cuña y el manguito, el dispositivo de centrado según la presente invención permite por tanto maximizar la precisión y repetición de los posicionamientos de la matriz de corte, con claras ventajas en la calidad del procesamiento de laminación.

Incluso si el giro del manguito que funciona mediante el correspondiente motor no es preciso, se prevé el dispositivo de centrado para compensar cualquier error de posicionamiento. Cuando el elemento en forma de cuña engancha una cavidad del manguito, la matriz se bloquea en la posición angular deseada, con una mayor precisión en comparación con los moldes tradicionales no dotados con el dispositivo.

El elemento en forma de cuña se ajusta lateralmente dentro del manguito de soporte de la matriz. Por ejemplo, el elemento en forma de cuña se fuerza dentro del asiento del manguito comenzando desde la superficie lateral del mismo asiento. En relación con lo proporcionado en los dispositivos de guía tradicionales de los moldes, el dispositivo de centrado según la presente invención está configurado de modo que no se ve afectado por la acción abrasiva del polvo metálico generado por el corte de la laminación.

Otros aspectos y las ventajas de la presente invención se entenderán mejor a partir de la siguiente descripción, que debe considerarse como ejemplo no limitativo con referencia a las figuras adjuntas, en las que:

- la figura 1 es una vista en planta de una parte de un molde dotada de un dispositivo de centrado según la presente invención;

- la figura 2 es una vista en sección de un dispositivo de centrado según la presente invención;

- la figura 3 es una vista en planta desde arriba del dispositivo de centrado mostrado en la figura 2;

Con referencia a las figuras 1 y 2, se muestra un molde para corte progresivo de materiales L laminados. Un material L laminado se alimenta al molde en la dirección F (figura 1).

En particular, la parte S inferior del molde es estacionaria, y aloja al menos una matriz M de corte que está dispuesta en un eje Y vertical. La parte S' superior está dotada de al menos un punzón P, también alineado en el eje Y, y puede moverse verticalmente de manera alternativa, para llevar el punzón P para cortar el material L laminado en la matriz M.

Tras cada etapa de corte, el material L laminado se alimenta para una cierta extensión en la dirección F, para una nueva etapa de corte. En la figura 2, las laminaciones 4 de corte se muestran esquemáticamente como estando alojadas temporalmente en el espacio 5 libre dentro de la matriz M. Las laminaciones 4 pueden apilarse para fabricar rotores de motores eléctricos, o para fabricar estatores.

La matriz M se fija a un manguito C alojado dentro de un asiento 7 adecuado que está formado en la parte S del molde. El manguito C puede girar sobre pivote en el asiento 7, soportado por cojinetes B. El giro del manguito C está controlado por un motor (no mostrado) y permite el giro de la matriz M para llevar a cabo la compensación del paquete 4 de laminación.

Cuando se requiere la compensación del paquete 4 de laminación, el manguito C gira un ángulo preestablecido para llevar a la matriz M a la posición angular deseada, antes de cada etapa de corte. El molde está dotado de un dispositivo 1 de centrado según la presente invención, que tiene la función de bloquear la matriz M en la posición deseada antes de cada etapa de corte.

Con referencia a las figuras 2 y 3, el dispositivo 1 comprende un elemento 6 en forma de cuña que es adecuado para engancharse con el manguito C, con el fin de bloquear temporalmente a éste durante la etapa de corte. El acoplamiento entre el manguito C y el elemento 6 en forma de cuña es de tipo cónico, sin holgura.

El manguito C está dotado de al menos dos cavidades 9 y 9' que están formadas en la pared lateral del mismo. Las cavidades 9 y 9' tienen la función de alojar al menos una parte cónica del elemento 6 en forma de cuña. En la realización mostrada en el presente documento, las cavidades 9 y 9' son diametralmente opuestas en relación al centro O del manguito C y la matriz M. En general, el manguito C puede estar dotado de una pluralidad de cavidades 9, 9' que están dispuestas a lo largo de la periferia del mismo (en la misma circunferencia) para interceptar diferentes ángulos en el centro, que se corresponden con las posiciones angulares deseadas para la matriz M.

El elemento en forma de cuña 6 del dispositivo 1 puede moverse en la dirección X, es decir, horizontal y transversalmente al eje Y, para ajustarse dentro del asiento 7 e interceptar una cavidad 9 ó 9' del manguito C. Se prevé un motor para girar el manguito C con el fin de alinear una cavidad 9 ó 9' con el elemento cónico, a lo largo de la dirección X. El elemento 6 en forma de cuña se fija de manera deslizante al molde, en un asiento adecuado de la parte S, y se acciona mediante una leva 2, que se fija a la parte S' superior.

La leva 2 puede moverse en paralelo al eje Y, con la parte S' del molde. La leva 2 está dotada de una parte conformada con una superficie 22 inclinada que tiene la función de hacer tope contra una parte 61 inclinada correspondiente del elemento 6 en forma de cuña. Cuando la parte S' superior del molde se baja hasta la parte S inferior para llevar a cabo el corte del material L laminado, la parte 22 de la leva 2 se desliza sobre la superficie 61 inclinada del elemento 6 en forma de cuña, provocando de ese modo el movimiento del mismo hacia el manguito C. En otras palabras, el acoplamiento entre la leva 2 y el elemento en forma de cuña es tal que el movimiento alternativo de la leva 2 en dirección vertical determina el movimiento alternativo del elemento 6 en forma de cuña en la dirección X horizontal.

El dispositivo 1 comprende además un elemento 8 recuperador, tal como un resorte, que tiene la función de devolver el elemento 6 en forma de cuña a su posición inicial de desenganche en relación a la cavidad 9 ó 9', cuando la leva 2 se retira junto con la parte S' del molde.

Tal como se muestra en la figura 2, la leva 2 está dotada de un extremo 21 distal que engancha el asiento 31 de un casquillo 3, que está fijado a la parte S del molde. Cuando la leva 2 se baja junto con la parte S' que puede moverse del molde, la parte 21 distal de la misma se ajusta dentro del casquillo 3 y éste guía su movimiento.

El dispositivo 1 de centrado permite optimizar el rendimiento del molde, favoreciendo por tanto una alta repetición de los posicionamientos del manguito C, y por tanto de la matriz M, en cada ciclo de corte. El acoplamiento cónico entre el elemento 6 en forma de cuña y el manguito C está libre de holgura mecánica, y también es eficaz cuando las partes en contacto se desgastan. Se impide cualquier error de posicionamiento debido a la imprecisión del motor que gira el manguito C. La matriz M está situada siempre de manera adecuada dentro del molde S, tanto en relación con el punzón como en relación con el material L laminado. De ese modo, la matriz M se desgasta de manera uniforme.

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Una ventaja adicional del dispositivo 1 se debe al hecho de que, tal como se muestra en las figuras 1 a 3, el dispositivo es exterior con respecto al manguito C, es decir, no está dotado de partes montadas en el manguito C giratorio, que puede tener por tanto un tamaño mínimo. De ese modo, las masas giratorias se minimizan, con claras ventajas dinámicas.

Ventajosamente, el molde dotado con el dispositivo 1 puede no estar dotado de columnas piloto, que enganchan un casquillo sujeto al manguito C, a diferencia de lo que se prevé en las realizaciones tradicionales. En otras palabras, el dispositivo 1 permite simplificar la estructura del molde.

Claims (8)

1. Molde (S) para fabricar productos (4) laminados que se cortan a partir de un material laminado, teniendo el molde al menos un punzón que actúa conjuntamente con al menos una matriz (M) de troquelado para llevar a cabo la operación de punzonado y un dispositivo (1) de centrado para dicha matriz (M) de troquelado, en el que la matriz está soportada por un manguito (C) que ha de girar alrededor del eje (Y) de matriz, teniendo dicho manguito (C) al menos dos cavidades (9, 9') formadas en la superficie lateral de dicho manguito (C) y espaciadas a lo largo de una misma circunferencia, caracterizado porque al menos un elemento (6) en forma de cuña que tiene una forma cónica se sujeta a dicho molde (S) para engancharse de manera alternativa en una de dichas al menos dos cavidades (9, 9') cónicas del manguito (C) con un acoplamiento cónico sin holgura, con el fin de bloquear el manguito (C) siguiendo una rotación del mismo.

2. Molde (S) según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho manguito (C) comprende una pluralidad de dichas cavidades (9, 9') laterales que están separadas de manera angular según ángulos preestablecidos, con el fin de permitir que se bloquee el manguito (C) en una correspondiente pluralidad de ángulos de giro.

3. Molde (S) según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque dicho elemento (6) en forma de cuña puede moverse transversalmente en relación a dicho manguito (C).

4. Molde (S) según cualquier reivindicación anterior 1 a 3, caracterizado porque dicho elemento (6) en forma de cuña se acciona mediante una leva (2) que puede moverse con el punzón, que en dicho molde (S) actúa conjuntamente con dicha matriz (M) para llevar a cabo la operación de punzonado.

5. Molde (S) según cualquier reivindicación anterior 1 a 4, caracterizado porque dicha leva (2) se mueve en dirección vertical en un movimiento alterno, en paralelo al eje (Y) de dicha matriz (M), y dicho elemento (6) en forma de cuña se mueve en la dirección (X) horizontal.

6. Molde (S) según la reivindicación 4 o la reivindicación 5, caracterizado porque dicha leva (2) engancha dicho elemento (6) en forma de cuña con un acoplamiento cónico.

7. Molde (S) según cualquier reivindicación anterior 4 a 6, caracterizado porque dicha leva (2) está dotada de un extremo (21) distal que engancha un casquillo (3) fijado a una parte estacionaria del molde (S).

8. Molde (S) según cualquier reivindicación anterior 1 a 7, caracterizado porque comprende además un elemento (8) recuperador adecuado para devolver dicho elemento (6) en forma de cuña a su posición inicial una vez desenganchada dicha leva (2).