CN100446387C - 电机定子铁芯的加工装置及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机定子铁芯的加工装置及其加工方法，该装置包括用于卷绕冲带的卷绕机构、用于剪断冲带的剪切机构、用于收集定子叠片的集料机构及控制系统，该卷绕机构包括导入通道、主轴、驱动盘、限位板及凸顶盘，驱动盘位于主轴上，该导入通道位于驱动盘的切入面，该限位板与驱动盘的端面共同构成冲带卷曲形变的空间，该驱动盘上均布有与定子叠片相适配的若干驱动销，驱动销在驱动盘内可轴向移动，该凸顶盘于轴向上具有部分凸起，该凸起顶推驱动销伸出驱动盘，插入冲带的槽齿。本发明的加工方法包括卷绕、集料、剪切、退料及换夹等步骤。本发明电机定子铁芯在加工过程中，冲带可经卷绕机构连续卷绕，其生产效率较高，可满足工业化生产需要。

Description

电机定子铁芯的加工装置及其加工方法

【技术领域】

本发明涉及电机定子铁芯的加工装置及其加工方法，尤其涉及一种卷绕式电机定子铁芯的加工装置及其加工方法。

【背景技术】

传统工艺制作电机定子铁芯的方法是将硅钢片冲压成单张圆形芯片，较大的芯片则需经多次冲压才能成形，再经人工叠片、压装等工序制成。上述加工方法原材料利用率极低，加工工序繁杂，劳动效率不高。近来，一种采用条形带料连续冲压、卷绕成形的制作工艺问世，为电机产业节支增效开辟了新的途径。但新技术的出现尚待一个完善的过程才能满足工业化生产需要。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于提供一种可连续卷绕的高效率的电机定子铁芯的加工装置。

本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种满足工业化生产需要、高效率的电机定子铁芯的加工方法。

为解决上述第一个技术问题，本发明所采用的技术方案是：提供一种电机定子铁芯的加工装置，其包括用于卷绕冲带的卷绕机构、用于剪断冲带的剪切机构、用于收集定子叠片的集料机构及控制系统，该卷绕机构包括导入通道、主轴、驱动盘、限位板及凸顶盘，该驱动盘位于主轴上，该导入通道位于驱动盘的切入面，该限位板与驱动盘的端面共同构成冲带卷曲形变的空间，该驱动盘上均布有与定子叠片相适配的若干驱动销，驱动销在驱动盘内可轴向移动，该凸顶盘于轴向上具有部分凸起，该凸起顶推驱动销伸出驱动盘，插入冲带的槽齿，该控制系统包括可编程控制器、电机驱动器及电机，该电机为卷绕机构提供动力，卷绕机构的运转速度和运转圈数由可编程控制器将脉冲频率和脉冲数指令通过电机驱动器变成电机对卷绕机构的卷绕速度和卷绕圈数。

为解决上述第二个技术问题，本发明所采用的技术方案是：提供一种利用上述电机定子铁芯的加工装置进行电机定子铁芯的加工方法，其包括以下步骤：卷绕，通过一卷绕机构将经冲压后的条形冲带卷绕成螺旋状的定子叠片；集料，通过一处于工作位的集料夹收集经卷绕的定子叠片；剪切，当卷绕机构的运转圈数达到设定值后，控制一剪切机构将冲带剪断，完成卷绕定子叠片单元的分切；退料，控制一集料气缸，使载有定子叠片的集料夹脱离卷绕机构的动力；换夹，控制一换夹气缸，将一处于等待位的集料夹置换出载有定子叠片的集料夹。

本发明电机定子铁芯在加工过程中，冲带可经卷绕机构连续卷绕，其生产效率较高，可满足工业化生产需要。

【附图说明】

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1是本发明一较佳实施例中卷绕机构及剪切机构的轴向示意图。

图2是沿图1中A-A线的剖视图。

图3是本发明一较佳实施例中集料机构的剖视图，图中仅示出一个处于工作位的集料夹。

图4是图3的侧视图。

图5是图3的俯视图。

【具体实施方式】

本发明电机定子铁芯的加工装置主要由动力机构、传动机构、卷绕机构、集料机构、剪切机构和控制系统构成，其中，卷绕机构、集料机构、剪切机构及控制系统是本发明的核心部分。

请参阅图1及图2，本发明的卷绕机构是本发明定子铁芯加工装置的主体，用于将条形冲带1卷绕成螺旋状的定子叠片。

本发明的卷绕机构主要由导入部分及卷绕部分组成。其中，该导入部分具有一对柱状的整平导轮102及一对板状的导料夹104，该对整平导轮102之间的间隙及该对导料夹104之间的间隙共同构成冲带1卷绕前的导入通道。该卷绕部分具有主轴106、驱动盘108、限位板110、凸顶盘112及驱动销114。该主轴106水平设置，其一端开设有一六角孔116，以与集料机构配合(具体配合方式请见后述)。上述导入通道位于驱动盘108的切入面，以保证冲带1形态规整。该驱动盘108位于主轴106上，并可随主轴106一起运转。该限位板110呈半圆形，其与驱动盘108的端面共同构成冲带1卷曲形变的空间，是叠片形态的建模。该驱动盘108上均布有与叠片相适配的若干驱动销114，驱动销114在驱动盘108内可轴向移动，其一端经减阻钢球118与凸顶盘112滑动接触。该凸顶盘112于轴向上具有部分凸起(图中未标号)。当该驱动销114随驱动盘108一起运转时，凸顶盘112的凸起顶推部分驱动销114，使其轴向移动伸出驱动盘108，插入冲带1的槽齿，从而上述驱动销114带动冲带1一起运行，拉动冲带1卷曲形变成螺旋状定子叠片，待上述驱动销114脱离凸顶盘112凸起的顶推时，其轴向弹回，即与冲带1分离。上述驱动盘108、驱动销114及凸顶盘112在主轴106的动力作用下即共同构成了冲带1形变的力源。该卷绕机构的端面上还设有导入轮120，以将上述与驱动销114分离的定子叠片导入集料机构(详见后述)。

在本实施例中，该主轴106平置，适于卷绕较小规格、对称槽型的电机定子铁芯，两片冲带各自扭转90°，对应并拢后一起卷绕。该主轴106也可以立置，此时，需设置两套卷绕机构，其传动机构设置两个输出端，适于单片卷绕较大规格、特别是非对称槽型的电机定子铁芯。

请继续参阅图1及图2，本发明的剪切机构用于将冲带1剪断。其主要由动刀202、定204、刀片复位弹簧206、冲击气缸208及刀架210等构成。

该剪切机构位于上述卷绕机构的一侧，与冲带1的切入点呈270°的螺旋叠片出口处。该动刀202、定刀204及冲击气缸208等构件一同置于框形刀架210上，且自成一体。动刀202、定刀204的刃口分置于叠片外缘两边，其剪切线与冲击气缸208的轴线垂直，剪切力来自于具有一定质量的击锺212对动刀202的刀柄(图中未标号)的打击。

请参阅图3至图5，本发明的集料机构用于收集经卷绕成型的定子叠片，其主要由基板302、动轨板304、集料气缸306、静轨板308、换夹气缸309及可置换的集料夹310等构成。

该集料夹310具有一基盘312，基盘312上设置有位于中央的力轴314及均布于力轴314周围的三根集料叉316，该力轴314顶端具有一六棱柱318，以与卷绕机构的主轴106配合。该动轨板304和静轨板308上设有相同的槽形滑轨320，该集料夹310的基盘312周缘设有与滑轨320相适配的环形滑槽322。该集料夹310可在换夹气缸309的作用下从静轨板308上的等待位置径向移动置换到动轨板304上的工作位置。该静轨板308上设有上限位块324，而基板302上设有下限位块326，该上限位块324的一端凸伸出，其可在外力作用下被压平，该下限位块326枢接在基板302下端，其一端具有一凸面328。该动轨板304通过弹性滚球装置330与固定在基板302上的集料气缸306相连。当集料气缸306推进时，工作位的集料夹310的基盘312中心定位于动轨板304的球心处，力轴314顶端的六棱柱318插入卷绕机构主轴106的六角孔116内并随之转动，成形后的螺旋状定子叠片在卷绕机构的导入轮120作用下，其槽齿被穿插在集料夹310的集料叉316上保持形态稳定，直至集满剪断为止。当集料气缸306后退时，载有定子叠片的集料夹310脱离主轴106动力，动轨板304与静轨板308上的滑轨320接轨，同时，上限位块324被集料夹310的基盘312压平，处于等待位的集料夹310得以顺利置换，而被置换出的集料夹310在移动中触及到下限位块326一端的凸面328时，使下限位块326的另一端翅起，从而确保所置换的新集料夹310在动轨板304上的准确定位。

本发明的控制系统主要由可编程控制器、电机驱动器、步进电机、电动元件、气动元件及联动、互锁电路等组成。可编程控制器是本发明的控制系统的核心，而控制程序则为本发明的技术实施方式实现了自动化。

上述卷绕机构的动力来自步进电机，其运转速度和运转圈数由可编程控制器将脉冲频率和脉冲数指令通过电机驱动器变成步进电机对卷绕机构的卷绕速度和卷绕圈数。卷绕速度由传动机构的速比、冲床冲次、模具级进量和其他运行指令中的时间参量换算得来；卷绕圈数则由定子叠片单元的叠厚量来决定。计量达到设定值后可编程控制器输出一个开关指令，通过中间继电器、电磁阀控制冲击气缸208动作完成卷绕定子叠片单元的分切；剪切后的下一指令对于主轴106平置形式的卷绕机构来说是再卷绕运行一定的角度，以便集料夹310径向移动退料时叠片切口离开剪刀，避免拉挂变形；而对于主轴106立置形式的卷绕机构，则不存在上述问题；其后退料、换夹动作指令与剪切指令相同，但两指令有部分时间上的重合，亦即在动、静轨板304、308并拢后的集料夹310置换时，集料气缸306和换夹气缸309是同时工作的。

上述剪切、退料、换夹动作间没有检测程序，程序的执行均以简单的延时方式来运行。整个程序中还设有两个保证系统安全运行的故障自动检测点，其中一个位于冲床和卷绕机构间的冲带缓冲区，检测冲带1的上下限位，另一个位于集料机构的动轨板304，检测集料夹310的工作位置。当系统出现故障信号时，整个生线停止运转并声光示警，等待工作人员处理。

本发明利用上述装置加工电机定子铁芯的方法为：

卷绕，通过卷绕机构将经冲压后的条形冲带1卷绕成螺旋状的定子叠片；

集料，通过处于工作位的集料夹310收集经卷绕的定子叠片；

剪切，当卷绕机构的运转圈数达到设定值后，控制冲击气缸208的击锺212打击动刀202的刀柄，从而将冲带1剪断，完成卷绕定子叠片单元的分切；

退料，控制集料气缸306，使载有定子叠片的集料夹310脱离卷绕机构的动力；

换夹，控制换夹气缸309，将处于等待位的集料夹310置换出载有定子叠片的集料夹310。

Claims (10)

1、一种电机定子铁芯的加工装置，包括用于卷绕冲带的卷绕机构、用于剪断冲带的剪切机构、用于收集定子叠片的集料机构及控制系统，其特征在于：该卷绕机构包括导入通道、主轴、驱动盘、限位板及凸顶盘，该驱动盘位于主轴上，该导入通道位于驱动盘的切入面，该限位板与驱动盘的端面共同构成冲带卷曲形变的空间，该驱动盘上均布有与定子叠片相适配的若干驱动销，驱动销在驱动盘内可轴向移动，该凸顶盘于轴向上具有部分凸起，该凸起顶推驱动销伸出驱动盘，插入冲带的槽齿，该控制系统包括可编程控制器、电机驱动器及电机，该电机为卷绕机构提供动力，卷绕机构的运转速度和运转圈数由可编程控制器将脉冲频率和脉冲数指令通过电机驱动器变成电机对卷绕机构的卷绕速度和卷绕圈数。

2、如权利要求1所述的电机定子铁芯的加工装置，其特征在于：所述导入通道由一对整平导轮之间的间隙及一对导料夹之间的间隙共同构成。

3、如权利要求1所述的电机定子铁芯的加工装置，其特征在于：每一驱动销的一端通过减阻钢球与凸顶盘滑动接触。

4、如权利要求1所述的电机定子铁芯的加工装置，其特征在于：所述剪切机构位于所述卷绕机构的一侧，并且位于与冲带的切入点呈一定角度的螺旋叠片出口处，该剪切机构包括动刀、定刀、刀片复位弹簧、冲击气缸及刀架，该动刀、定刀及冲击气缸一同置于刀架上，动刀、定刀的刃口分置于叠片外缘两边，剪切机构的剪切线与冲击气缸的轴线垂直。

5、如权利要求1所述的电机定子铁芯的加工装置，其特征在于：所述集料机构包括集料夹，该集料夹具有一基盘，基盘上设置有位于中央的力轴及均布于力轴周围的若干集料叉。

6、如权利要求5所述的电机定子铁芯的加工装置，其特征在于：所述集料机构还包括基板、动轨板、集料气缸、静轨板及换夹气缸，该动轨板和静轨板上设有相同的槽形滑轨，所述集料夹的基盘周缘设有与滑轨相适配的环形滑槽，该集料夹在换夹气缸的作用下可从静轨板上的等待位置径向移动置换到动轨板上的工作位置。

7、如权利要求6所述的电机定子铁芯的加工装置，其特征在于：所述静轨板上设有上限位块，所述基板上设有下限位块，该上限位块的一端凸伸出，其可在外力作用下被压平，该下限位块枢接在基板下端，其一端具有一凸面。

8、如权利要求6所述的电机定子铁芯的加工装置，其特征在于：所述集料气缸固定在基板上，所述动轨板通过弹性滚球装置与集料气缸相连，当集料气缸推进时，工作位的集料夹的基盘中心定位于动轨板的球心处，力轴顶端插入卷绕机构主轴内并随之转动；当集料气缸后退时，载有定子叠片的集料夹脱离主轴动力，动轨板与静轨板上的滑轨接轨。

9、如权利要求1所述的电机定子铁芯的加工装置，其特征在于：所述控制系统还包括电动元件、气动元件及联动、互锁电路，卷绕机构的卷绕速度由传动机构的速比、冲床冲次、模具级进量和运行指令中的时间参量换算得来，卷绕机构的卷绕圈数由定子叠片单元的叠厚量来决定。

10、一种利用上述权利要求1所述的电机定子铁芯的加工装置进行电机定子铁芯的加工方法，包括以下步骤：

卷绕，通过一卷绕机构将经冲压后的条形冲带卷绕成螺旋状的定子叠片；

集料，通过一处于工作位的集料夹收集经卷绕的定子叠片；

剪切，当卷绕机构的运转圈数达到设定值后，控制一剪切机构将冲带剪断，完成卷绕定子叠片单元的分切；

退料，控制一集料气缸，使载有定子叠片的集料夹脱离卷绕机构的动力；

换夹，控制一换夹气缸，将一处于等待位的集料夹置换出载有定子叠片的集料夹。

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