CN103296843A - 一种绕线机的嵌线装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绕线机的嵌线装置，包括支架和两个嵌线单元，两个嵌线单元连接在支架上，每个嵌线单元包括第一直线步进电机、第二直线步进电机、第一螺杆、第二螺杆和嵌线头，第一直线步进电机的转子内腔壁面设有内螺纹，第一螺杆的上部设有与第一直线步进电机转子的内螺纹相匹配的外螺纹；第二直线步进电机的转子内腔壁面设有内螺纹，第二螺杆的上部设有与第二直线步进电机转子的内螺纹相匹配的外螺纹；嵌线头的一端固定连接在第一螺杆的下部，嵌线头的另一端呈U形，且嵌线头的另一端与第二螺杆间隙配合。该嵌线装置有效地解决绕圈绕制过程中断线、绞线、及线相互重叠等问题，而且能实现线在线槽内均匀排列，提高槽满率。

Description

一种绕线机的嵌线装置

技术领域

本发明涉及一种嵌线装置，具体来说，涉及一种绕线机的嵌线装置。

背景技术

绕线机是电机、复合材料等领域重要的工艺装备，它的作用是把线状的物体缠绕到特定的工件上。

目前，绕线工艺有两种。其一是直接绕线法，采用某种机械将单股漆包线或纤维材料直接绕在线圈骨架上，典型的绕线设备如飞叉式绕线机；其二是间接绕线法，先将漆包线或纤维材料绕成匝数符合要求的线圈，然后用嵌线机将绕组嵌入线槽中。

这两种工艺已经普遍地应用于生产实践，但要求同时满足：单股漆包线绕组、大槽口、单股线、跨槽数多四个条件。随着技术的发展，有时为追求电机产品性能有可能给生产工艺带来难题，如电动自行车电机，这种电机的每一个磁靴上都绕有一个线圈，每匝线圈又由多股漆包线绕制，槽口尺寸很小，仅2毫米左右，由于多股线所占空间尺寸较大，加之绕制时会产生“扭麻花”问题，导致无法使用直接绕线法。而绕圈又紧紧地绕在磁靴上，也就不能采用间接绕线法。由于还没有能满足这类电机绕组装配的机械化设备，目前只能人工绕线，不仅生产成本高，效率低，而且人工劳动强度大，易造成工人的指关节劳损，影响工人的身体健康和工作质量。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种绕线机的嵌线装置，有效地解决绕圈绕制过程中断线、绞线、及线相互重叠等问题，而且能实现线在线槽内均匀排列，可以有效地利用齿槽空间，提高槽满率。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种绕线机的嵌线装置，该嵌线装置包括支架和两个嵌线单元，两个嵌线单元连接在支架上，每个嵌线单元包括第一直线步进电机、第二直线步进电机、第一螺杆、第二螺杆和嵌线头，第一直线步进电机和第二直线步进电机分别固定连接在支架上，第一直线步进电机的转子内腔壁面设有内螺纹，第一螺杆的上部设有与第一直线步进电机转子的内螺纹相匹配的外螺纹，第一螺杆的外螺纹和第一直线步进电机转子的内螺纹相配合；第二直线步进电机的转子内腔壁面设有内螺纹，第二螺杆的上部设有与第二直线步进电机转子的内螺纹相匹配的外螺纹，第二螺杆的外螺纹和第二直线步进电机转子的内螺纹相配合；嵌线头的一端固定连接在第一螺杆的下部，嵌线头的另一端呈U形，且嵌线头的另一端与第二螺杆间隙配合。

进一步，所述的嵌线头呈U形的一端中，上部为第一U形槽，下部为第二U形槽；第一U形槽的垂直投影落入第二U形槽内，第一U形槽的垂直投影和第二U形槽的槽壁之间形成嵌线空隙。

进一步，所述的第二U形槽的下部设有倒角。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明的嵌线装置实现了整匝线圈的绕制，解决了多股线绕制的技术难题。本发明中的嵌线头呈U形的一端有第一U形槽和第二U形槽，两个U形槽的槽壁之间形成嵌线空隙，第二U形槽下部还设有倒角，多股漆包线由于某种原因产生蓬松、叠加等缺陷时仍然能平缓地脱离模柱进入磁槽。

2.由于采用步进电机实现了嵌线位置的可控性，相比于人工嵌线，可使绕制的线圈均匀地分布在整个线槽内，有利于提高线圈绕制的质量。直线步进电机带动模柱运动，由于模柱的位置升高而导致漆包线脱模位置的升高，在下一个循环中完成绕制的半匝线圈也会略高。这样就能使漆包线在线槽中沿槽高方向均匀排列。

3.拆卸方便，具有柔性化生产线的特点。本发明中的嵌线装置中的螺杆、嵌线头都是可更换的元件。螺杆可由步进电机直接旋出，嵌线头可直接拆下，而不用拆卸更多其它元部件，因此更换非常方便。本发明不仅便于作为易损件，在长期使用后有磨损的情况下更换，更重要的优点是线圈骨架型号变化时，只需更换少许元件，就能适应生产需求，成本很低，具有柔性化生产线的特点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中的嵌线头的结构剖视图。

图3是本发明中的嵌线头的俯视图。

图4是本发明中的第一螺杆与嵌线头的装配示意图。

图5是本发明中的第二螺杆与嵌线头的位置示意图。

图6是本发明的工作初始图。

图7是图6中的A处放大图。

图8是本发明在工作过程中，漆包线开始进入第二U形槽的示意图。

图9是图8中的B处放大图。

图10是本发明绕制半匝漆包线后的示意图。

图11是图10中的C处放大图。

图12是本发明在磁槽上绕制半匝漆包线后的示意图。

图13是本发明在磁槽上绕制两次半匝漆包线后的示意图。

图中有：支架1、第一直线步进电机2、第二直线步进电机3、第一螺杆4、第二螺杆5、嵌线头6、第一U形槽601、第二U形槽602、嵌线空隙603、螺纹段501、模柱段502。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。

如图1所示，本发明的绕线机的嵌线装置，包括支架1和两个嵌线单元。两个嵌线单元连接在支架1上。每个嵌线单元包括第一直线步进电机2、第二直线步进电机3、第一螺杆4、第二螺杆5和嵌线头6。第一直线步进电机2和第二直线步进电机3分别固定连接在支架1上。第一直线步进电机2的转子内腔壁面设有内螺纹，第一螺杆4的上部设有与第一直线步进电机2转子的内螺纹相匹配的外螺纹，第一螺杆4的外螺纹和第一直线步进电机2转子的内螺纹相配合。第二直线步进电机3的转子内腔壁面设有内螺纹，第二螺杆5的上部设有与第二直线步进电机3转子的内螺纹相匹配的外螺纹，第二螺杆5的外螺纹和第二直线步进电机3转子的内螺纹相配合。嵌线头6的一端固定连接在第一螺杆4的下部，嵌线头6的另一端呈U形，且嵌线头6的另一端与第二螺杆5间隙配合。

进一步，如图2所示，所述的嵌线头6呈U形的一端中，上部为第一U形槽601，下部为第二U形槽602；第一U形槽601的垂直投影落入第二U形槽602内，第一U形槽601的垂直投影和第二U形槽602的槽壁之间形成嵌线空隙603。也就是说，第二U形槽602的尺寸大于第一U形槽601的尺寸。嵌线空隙603的宽度等于第二U形槽602的半径和第一U形槽601的半径之差。设定嵌线空隙603的宽度为s，则1.1d＜s＜1.75d，d表示漆包线的直径。第二U形槽602的高度为w，则n d＜w＜（n+1）d，d表示漆包线的直径，n表示待绕制的漆包线的根数。

作为优选，所述的第二U形槽602的下部设有倒角。该倒角为20°～60°。也就是说，第二U形槽602的下部呈喇叭口形。所述的第一U形槽601的底部为半圆柱形，该半圆柱形的直径与第一U形槽601的直线槽的长度相等，第一U形槽601与第二螺杆5的配合间隙小于0.2mm。所述的第二U形槽602的底部为半圆柱形，该半圆柱形的直径与第二U形槽602的直线槽的长度相等。

上述装置中，直线步进电机是一种用于将电机的旋转运动变换成直线运动的特殊电机。直线步进电机是现有设备。它的结构特点是：将电机的转子制造成中空的螺纹结构，并在中空部分旋入螺杆，约束螺杆的圆周运动，那么当电机转子旋转时，螺杆作直线运动，电机的旋向决定了螺杆向上或向下运动。第一直线步进电机2的功率和外形尺寸要比第二直线步进电机3大。

如图4所示，第二螺杆5包括位于上部的螺纹段501和位于下部的模柱段502两部分。上部的螺纹段与第二直线步进电机3的螺纹孔相配合，下部的模柱段502的截面形状由半圆柱面和方形棱柱面组成。模柱段502的形状与嵌线头6的第一U形槽601相配合。第二螺杆5模柱段502的半圆形结构与嵌线头6第一U形槽601的半圆柱形相配合，起导向作用。第二螺杆5模柱段502的方形棱柱面与嵌线头6第一U形槽601的直线段相配合，起限制转动的作用。如图5中所示，由于第一U形槽601的限制作用，第二螺杆5是不能绕自身轴线转动的。这就实现了第二直线步进电机3使第二螺杆5完成直线运动的目的。同时，由于第一直线步进电机2、第一螺杆3的转动中心在第一螺杆3的轴线，而与第一螺杆3固定连接的嵌线头6的第一U形槽601与第二螺杆5配合，这就限制了第一螺杆3绕自身轴线转动的自由度，实现了第一直线步进电机2使第一螺杆3完成直线运动的目的。

上述结构的嵌线装置中，嵌线过程中嵌线头6与第二螺杆5配合，使得多股漆包线不易压断，而且漆包线在线槽中沿槽高方向均匀排列。具体的工作过程如下：对两个嵌线单元中的一个嵌线单元，如图6所示，为起始位，此时待绕的漆包线缠绕在第二螺杆5模柱段502的半圆柱上，图7为此种情形下嵌线头6的放大图，从图7中可看出第二U形槽602还没有容纳漆包线。如图8所示，第一直线步进电机2启动，推动第一螺杆4向下作直线运动，也就推动嵌线头6向下运动。图9显示了缠在模柱段502上的待绕制漆包线进入第二U形槽602的过程，可以清楚地看出，第二U形槽602的下部倒角有收敛、平整、排序的作用。正是由于这种特殊结构，即使漆包线由于某种原因产生蓬松、叠加等缺陷，漆包线仍然能平缓地进入，第二U形槽602，继续完成绕线动作。图10显示了漆包线进入第二U形槽602，并被第一U形槽601和第二U形槽602之间的平面下压而脱出模柱的过程。图中可看出：第一、漆包线缠在第二螺杆5的模柱上，漆包线又与第二U形槽602之间存在间隙，实际上形成了容纳漆包线的一个相对封闭的空间，因此间隙的大小很重要，间隙太小，第二U形槽602与漆包线可能会接触、割卡，导致嵌线头6可能划伤漆包线的漆皮；间隙太大，又可能使漆包线在脱出模柱时，由于受有向下的推挤力而产生相互叠加、乱序等缺陷，导致漆包线损伤或断线。第二、只有上面描述的第二U形槽602的半封闭结构才能既保证漆包线固定的排序，又能从第二U形槽602的开口处脱出。

当漆包线脱出模柱，绕线机的张力控制器会自动收紧漆包线，这就完成了半匝漆包线的绕制，结果如图11和图12所示。此后，另一个嵌线单元中的第一直线步进电机2和第二直线步进电机3同时工作，将该嵌线单元中的第一螺杆4、第二螺杆5和嵌线头6抬起至一个比图6更高的位置，进入下一个循环。由于模柱的位置升高就导致漆包线脱模位置的升高，在第二个循环中完成绕制的半匝线圈也会略高，如图14所示。这样就能使漆包线在线槽中沿槽高方向均匀排列。

上述结构的嵌线装置的工作过程如下：

(1)转动分度电机，将线圈骨架转到预定位置，实现初始定位。

(2)人工将多股漆包线绕在第二螺杆5上，再引入线圈骨架的线槽内并固定，实现第一匝线圈的绕制；

(3)启动主传动电机，带动整个嵌线装置转过90度；

(4)启动一个嵌线单元中的第一直线步进电机2，带动第一螺杆4下行，推动嵌线头6沿第二螺杆5的模柱段下行，将多股漆包线压入线圈骨架的线槽内；

(5)启动该嵌线单元中的第一直线步进电机2和第二直线步进电机3反转，其中，第一直线步进电机2带动第一螺杆4和嵌线头6上行至给定位置；第二直线步进电机3带动第二螺杆5上行至给定位置，为下一匝绕圈绕制作好装备；

（6）主传动电机继续旋转，漆包线将继续绕在第二螺杆5上，同时，由于第二螺杆5的缠绕力和线张力控制器的工作共同作用，漆包线抽紧在线槽内，实现半匝线圈的绕制；

（7）主传动电机旋转过180度时，两个嵌线单元的位置互换；

(8)启动另一个嵌线单元中的第一直线步进电机2，带动第一螺杆4下行，推动嵌线头6沿第二螺杆5下行，将多股漆包线压入线圈骨架18的线槽内；

(9)然后另一个嵌线单元中的第一直线步进电机2和第二直线步进电机3反转，其中，第一直线步进电机2带动第一螺杆4、嵌线头6上行至给定位置；第二直线步进电机3带动第二螺杆5上行至给定位置，为下一匝绕圈绕制作好装备；

(10)主传动电机继续旋转，漆包线将继续绕在第二螺杆5的模柱段502上，同时，由于模柱段502的缠绕力和线张力控制器的工作共同作用，漆包线抽紧在线槽内，实现第二个半匝线圈的绕制；

(11)重复上述步骤（4）—（10），直到线槽绕完给定的匝数；

(12)启动分度电机，使线圈骨架转动合适的角度，在下一线槽内绕制线圈，至到绕完所有线槽内的线圈。

从上述步骤可看出，本发明所示的嵌线装置在整个绕线机的工作中，模拟了人手的动作，起到了机械手指的作用，是绕线机的重要部件。

Claims (6)

1.一种绕线机的嵌线装置，其特征在于，该嵌线装置包括支架（1）和两个嵌线单元，两个嵌线单元连接在支架（1）上，每个嵌线单元包括第一直线步进电机（2）、第二直线步进电机（3）、第一螺杆（4）、第二螺杆（5）和嵌线头（6），第一直线步进电机（2）和第二直线步进电机（3）分别固定连接在支架（1）上，第一直线步进电机（2）的转子内腔壁面设有内螺纹，第一螺杆（4）的上部设有与第一直线步进电机（2）转子的内螺纹相匹配的外螺纹，第一螺杆（4）的外螺纹和第一直线步进电机（2）转子的内螺纹相配合；第二直线步进电机（3）的转子内腔壁面设有内螺纹，第二螺杆（5）的上部设有与第二直线步进电机（3）转子的内螺纹相匹配的外螺纹，第二螺杆（5）的外螺纹和第二直线步进电机（3）转子的内螺纹相配合；嵌线头（6）的一端固定连接在第一螺杆（4）的下部，嵌线头（6）的另一端呈U形，且嵌线头（6）的另一端与第二螺杆（5）间隙配合。

2.按照权利要求1所述的绕线机的嵌线装置，其特征在于，所述的嵌线头（6）呈U形的一端中，上部为第一U形槽（601），下部为第二U形槽（602）；第一U形槽（601）的垂直投影落入第二U形槽（602）内，第一U形槽（601）的垂直投影和第二U形槽（602）的槽壁之间形成嵌线空隙（603）。

3.按照权利要求2所述的绕线机的嵌线装置，其特征在于，所述的第二U形槽（602）的下部设有倒角。

4.按照权利要求3所述的绕线机的嵌线装置，其特征在于，所述的倒角为20o～60o。

5.按照权利要求2所述的绕线机的嵌线装置，其特征在于，所述的第一U形槽（601）的底部为半圆柱形，该半圆柱形的直径与第一U形槽（601）的直线槽的长度相等，第一U形槽（601）与第二螺杆（5）的配合间隙小于0.2mm。

6.按照权利要求2所述的绕线机的嵌线装置，其特征在于，所述的第二U形槽（602）的底部为半圆柱形，该半圆柱形的直径与第二U形槽（602）的直线槽的长度相等。

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