CN101630884A - 全自动电机转子平衡机密度和角度的自动补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动电机转子平衡机密度和角度的自动补偿方法。在测量工位，找出被加工电机转子基准点测量后朝下；机械手将电机转子抓到切削工位完成两面切削，夹具转向装置夹住电机转子继续旋转至基准点刚好朝下；机械手再次将转子抓到复测工位进行复测；复测工位根据复测的残余不平衡量判断被加工电机转子是否合格；如果合格不做任何处理，不合格则根据残余不平衡量进行铁芯当量密度与传感器角度的补偿。当两个加工面复测出的残余不平衡量都在初始不平衡量的矢量正面和反面的正负一齿范围内，则对当量密度进行加权补偿；当两个加工面复测出的残余不平衡量都在初始不平衡量的矢量正面的同向旋转方向，则对传感器角度进行加权补偿。

Description

全自动电机转子平衡机密度和角度的自动补偿方法

技术领域

本发明涉及一种全自动电机转子平衡机密度和角度的自动补偿方法。

背景技术

电机是重要的生产和生活用品。其中转子由于受材料、制造工艺及装配的影响，存在不平衡量。这样当转子在转动时会产生振动，带来噪音、缩短产品寿命等不良影响，甚至带来危险，因此必须对其转子进行动平衡。

动平衡的校正设备可分为两大类，即手工校正动平衡机和全自动平衡机。手工校正动平衡机成本较低，但是生产效率低下，平衡精度也不高，且对转子的切割较多，进而其电气性能的削弱造成电机性能退化，不能满足高效生产优质电机的需要。与此相比，全自动平衡机则生产效率等高，平衡精度高，能够对转子切削进行优化，但是机器价格相对较贵。目前随着我国电机业的发展，采用全自动平衡机已经成为必然趋势。

全自动平衡机工作时，测量工位测量出的是以质量表示出的不平衡量，而在切削工位则要换算成以体积表示的刀具切削量，两者之间是质量与体积的关系，即质量除于密度得到体积。全自动平衡机处理的不同批次的电机转子，由于冲片和叠压等加工工艺的略微差别，会使铁芯的当量密度发生改变。造成切削或重刀或反量。具体说来，转子的实际密度大于机器设定密度时，会出现重刀的情况，即在转子的周向同一点进行多次切削，反之则出现反量的情况，即在第一切削点的周向180度反面再进行一次切削。无论哪种情况的出现都会影响机器的处理效率。在以往所有的全自动电机转子平衡机中，需要操作工根据转子重刀或反量的状况，手工地对密度进行调整。

全自动电机转子平衡机一般要处理多种类型的转子。更换转子品种时除了要更换夹具，也要移动传感器的位置，特别是测量工位的相位传感器，这就会带来传感器位置安装误差，使得测量的基准点与切削的基准点在转子的周向上不重合。这种情况通过图1中示例出的四工位全自动平衡机进行描述：图1中，有四个处理工位，分别是待机工位1、测量工位2、切削工位3和复测工位4，四个工位之间有四爪机械手5将四只被加工电机转子11按照图示的搬运方向7，在各个工位之间搬运转子。正常情况下测量工位2上垂直放置的初测相位传感器8，应该安装在该工位上的被加工电机转子11的正下方，使得它的中心与测量工位2的初测工位中轴线10重合，与切削工位的中轴线9成90度。更换转子品种后，这个位置可能会发生改变，改变成图2的情形：初测相位传感器8与测量工位2的初测工位中轴线10有传感器位置偏离量14。传感器位置偏离量14会造成切削的偏刀情况，影响切削的一次成功率，造成二次切削，降低机器的处理效率。同样地，机器使用过程中，需要操作工根据转子的加工的偏刀情况，对传感器角度位置偏差进行人工补偿。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全自动电机转子平衡机密度和角度的自动补偿方法，以替代目前依赖操作工经验的人工方法。

本发明采用的技术方案如下：

全自动电机转子平衡机有四个处理工位，分别是待机工位、测量工位、切削工位和复测工位，四个工位之间有四爪机械手将四只被加工电机转子顺时针方向搬运，在各个工位之间搬运转子，初测相位传感器垂直放置在测量工位上的被加工电机转子的正下方，更换转子品种后，由于安装误差，初测相位传感器与测量工位的初测工位中轴线有传感器位置偏离量。该方法的步骤如下：

1)针对电机转子进行，双面测量和双面切削去重加工，电机转子铁芯的断面是齿槽交替的，每个齿和槽都对应固定的圆心角；

2)在测量工位，选择一个随机点作为被加工电机转子不平衡量测试和加工的基准点；全自动电机转子平衡机以基准点进行初始不平衡量测量，并在测试完成后使基准点正好对准初测相位传感器，即基准点朝下；

3)机械手将被加工电机转子抓到切削工位，此时夹具的转向装置刚好在旋转夹具零位传感器所指示的零位；夹具转向装置夹住被加工电机转子后，根据测量工位测得的数据，旋转一定的角度，将被加工转子的第一切削面上的不平衡量刚好朝下，切削头垂直进刀，进行第一次切削加工，然后退刀；随后切削工位再根据测量工位的数据，再次旋转一定的角度，将被加工转子的第二切削面上的不平衡量刚好朝下，同理进行第二次切削加工；在切削加工过程中夹具转向装置一直夹住被加工电机转子不松开，且只朝一个方向旋转，旋转的同时记录从零位开始时的旋转角度；当夹具转向装置旋转一周回到旋转夹具零位传感器所指示的零位时，记录的旋转角度清零；两切削面都完成切削加工后，夹具转向装置夹住被加工电机转子继续旋转至旋转夹具零位传感器所指示的零位，停止，松开，这时刚开始测试时确定的被加工电机转子的基准点刚好朝下；

4)机械手再次动作，将被加工电机转子抓到复测工位，此时被加工电机转子的基准点仍然朝下，复测工位以此基准点进行复测；复测工位根据复测的残余不平衡量的结果判断被加工电机转子是否合格；如果合格不做任何处理，不合格则根据残余不平衡量进行铁芯当量密度与传感器角度的补偿；

5)当两个加工面复测出的残余不平衡量都在初始不平衡量的矢量正面和反面的正负一齿范围内，则对当量密度进行加权补偿；当两个加工面复测出的残余不平衡量都在初始不平衡量的矢量正面的同向旋转方向，则对传感器角度进行加权补偿。

本发明具有的有益效果是：

1)采用了统一的基准进行测量和切削加工，所有数据具有可比性。

2)具有密度和传感器角度自动补偿功能，降低了对操作工的知识水平要求。

附图说明

图1是四工位全自动电机转子平衡机一个位置示意图。

图2是四工位全自动电机转子平衡机另一个位置示意图。

图3是被加工电机转子与相位传感器的相对位置。

图中：1-待机工位，2-测量工位，3-切削工位，4-复测工位，5四爪机械手，6-切削头，7-搬运方向，8-初测相位传感器，9-切削工位的中轴线，10-初测工位中轴线，11-被加工电机转子，12-夹具转向装置，13-夹具零位传感器，14-传感器位置偏离量，15-转子齿，16-转子槽，17-槽到齿的跳变点，18旋转方向。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示：全自动电机转子平衡机有四个处理工位，分别是待机工位1、测量工位2、切削工位3和复测工位4，四个工位之间有四爪机械手5将四只被加工电机转子11按照图1所示的搬运方向7，在各个工位之间搬运转子。初测相位传感器8垂直放置在测量工位2上的被加工电机转子11的正下方。更换转子品种后，由于安装误差，初测相位传感器8与测量工位2的初测工位中轴线10有传感器位置偏离量14，使得初测相位传感器8和切削工位的中轴线9不成90度。该方法的步骤如下：

1)在测量工位2，如图3所示，被加工电机转子11上开有转子齿15和转子槽16，被加工电机转子11按照旋转方向18旋转，选择第一个掠过初测相位传感器8的电机转子槽到齿的跳变点17作为不平衡量测试和加工的基准点。全自动电机转子平衡机以基准点进行初始不平衡量测量，并在测试完成后使基准点正好对准初测相位传感器8，即基准点朝下；

2)机械手5将被加工电机转子11抓到切削工位3，此时夹具的转向装置12刚好在旋转夹具零位传感器13所指示的零位。夹具转向装置12夹住被加工电机转子11后，根据测量工位2测得的数据，旋转一定的角度，将被加工转子的第一切削面上的不平衡量刚好朝下，切削头6垂直进刀，进行第一次切削加工，然后退刀。随后切削工位3再根据测量工位2的数据，再次旋转一定的角度，将被加工转子的第二切削面上的不平衡量刚好朝下，同理进行第二次切削加工。在切削加工过程中夹具转向装置12一直夹住被加工电机转子11不松开，且只朝一个方向旋转，旋转的同时记录从零位开始时的旋转角度。当夹具转向装置12旋转一周回到旋转夹具零位传感器13所指示的零位时，记录的旋转角度清零。两切削面都完成切削加工后，夹具转向装置12夹住被加工电机转子11继续旋转至旋转夹具零位传感器13所指示的零位，停止，松开，这时刚开始测试时确定的被加工电机转子11的基准点刚好朝下。

3)机械手5再次动作，将被加工电机转子11抓到复测工位4，此时被加工电机转子11的基准点仍然朝下，复测工位以此基准点进行复测。复测工位4根据复测的残余不平衡量的结果判断被加工电机转子11是否合格。如果合格不做任何处理，不合格则根据残余不平衡量进行铁芯当量密度与传感器角度的补偿。

4)当两个加工面复测出的残余不平衡量都在初始不平衡量的矢量正面和反面的正负一齿范围内，则对当量密度用下式进行加权补偿。

残余不平衡量在初始不平衡矢量正面：

残余不平衡量在初始不平衡矢量反面：

上式中，||为矢量取模函数；ρ为当量密度；

和

分别为电机转子的两个切削面的初始不平衡矢量；

和分别为电机转子的两个切削面进行一次切削后的残余不平衡矢量；β为密度补偿加权系数，其值在0～0.5之间设定。

5)当两个加工面复测出的残余不平衡量都在初始不平衡量的矢量正面的同向旋转方向，则对传感器角度用下式进行加权补偿：

上式中：angle()为矢量取相位；α为传感器角度补偿系数；γ为传感器角度补偿加权系数，其值在0～0.5之间设定。

Claims (1)

1、一种全自动电机转子平衡机密度和角度的自动补偿方法，其特征在于，全自动电机转子平衡机有四个处理工位，分别是待机工位、测量工位、切削工位和复测工位，四个工位之间有四爪机械手将四只被加工电机转子顺时针方向搬运，在各个工位之间搬运转子，初测相位传感器垂直放置在测量工位上的被加工电机转子的正下方，更换转子品种后，由于安装误差，初测相位传感器与测量工位的初测工位中轴线有传感器位置偏离量；其特征在于，该方法的步骤如下：

1)针对电机转子进行，双面测量和双面切削去重加工，电机转子铁芯的断面是齿槽交替的，每个齿和槽都对应固定的圆心角；

2)在测量工位，选择一个随机点作为被加工电机转子不平衡量测试和加工的基准点；全自动电机转子平衡机以基准点进行初始不平衡量测量，并在测试完成后使基准点正好对准初测相位传感器，即基准点朝下；

3)机械手将被加工电机转子抓到切削工位，此时夹具的转向装置刚好在旋转夹具零位传感器所指示的零位；夹具转向装置夹住被加工电机转子后，根据测量工位测得的数据，旋转一定的角度，将被加工转子的第一切削面上的不平衡量刚好朝下，切削头垂直进刀，进行第一次切削加工，然后退刀；随后切削工位再根据测量工位的数据，再次旋转一定的角度，将被加工转子的第二切削面上的不平衡量刚好朝下，同理进行第二次切削加工；在切削加工过程中夹具转向装置一直夹住被加工电机转子不松开，且只朝一个方向旋转，旋转的同时记录从零位开始时的旋转角度；当夹具转向装置旋转一周回到旋转夹具零位传感器所指示的零位时，记录的旋转角度清零；两切削面都完成切削加工后，夹具转向装置夹住被加工电机转子继续旋转至旋转夹具零位传感器所指示的零位，停止，松开，这时刚开始测试时确定的被加工电机转子的基准点刚好朝下；

4)机械手再次动作，将被加工电机转子抓到复测工位，此时被加工电机转子的基准点仍然朝下，复测工位以此基准点进行复测；复测工位根据复测的残余不平衡量的结果判断被加工电机转子是否合格；如果合格不做任何处理，不合格则根据残余不平衡量进行铁芯当量密度与传感器角度的补偿；

5)当两个加工面复测出的残余不平衡量都在初始不平衡量的矢量正面和反面的正负一齿范围内，则对当量密度进行加权补偿；当两个加工面复测出的残余不平衡量都在初始不平衡量的矢量正面的同向旋转方向，则对传感器角度进行加权补偿。

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