CN103433637B - 一种定子的自动焊接装置及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定子的自动焊接装置及其焊接方法，所述的装置包括壳体、底座、回转台、举升机构、压紧装置、焊枪、电气柜、导向杆、液压缸、丝杠、伺服电机、芯轴卡具和伺服控制系统，所述的回转台通过回转轴安装于底座上面，所述的举升机构安装在底座的矩形箱体中；所述的回转台水平面上安装有两个结构相同的芯轴卡具；所述的压紧装置的外圆周上均布多把焊枪。本发明的回转台上具备两个芯轴卡具，且回转台具备工位旋转功能，可以同时安装两个定子然后通过回转台的旋转分别焊接加工；同时可以安装多把焊枪，进行多道焊缝的焊接，从而提高了工作效率。本发明的伺服电机工作由伺服控制系统进行控制，使加工的速度和位置精确。

Description

一种定子的自动焊接装置及其焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别是一种定子的自动焊接装置及其焊接方法。

背景技术

定子作为电动机、压缩机的重要部件已有多年的生产历史。其生产工艺中重要的一环是将冲压好的矽钢片叠压起来，并加以固定，转入下一道工序进行线圈下线。小型定子传统的定子固定方法为螺栓固定或铆钉固定，需要先在冲压工序中冲出穿螺栓和铆钉的孔或槽，然后再将矽钢片叠好穿入螺栓或铆钉进行固定。这种固定方法不仅浪费了矽钢片的有效导磁面积和降低了导磁率，而且叠片及固定工序工作效率较低。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种既可以提高矽钢片的导磁率，又可以提高工作效率的定子的自动焊接装置及其焊接方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种定子的自动焊接装置，包括壳体、底座、回转台、举升机构、压紧装置、焊枪、电气柜、导向杆、液压缸、丝杠、伺服电机、芯轴卡具和伺服控制系统，所述的壳体安装在底座上面的后侧区域，所述的回转台通过回转轴安装于底座上面，回转台通过回转轴实现回转运动，回转台的后半圆在壳体内，用于焊接，回转台的前半圆在壳体外，用于定子矽钢片的安装和拆卸；所述的底座为一矩形箱体，内部中空，上侧开有一圆形孔，圆形孔直径略小于回转台直径；所述的举升机构安装在矩形箱体中，位于底座水平面的纵向轴线上并靠近前侧边缘的位置；所述的回转台下侧对应芯轴卡具位置各有一个L型固定座，固定座开有圆形通孔，圆形通孔内侧的径向线上安装有两个弹簧卡具，弹簧卡具具有弹出与收回功能；所述的回转台水平面上安装有两个结构相同的芯轴卡具，所述的两个芯轴卡具对称分布于回转台的一条中心轴线上，当两个芯轴卡具的中心轴线的连接面与举升机构的中心轴线共面时，其中的一个芯轴卡具的中心轴线与举升机构的中心轴线重合；所述的举升机构具备自动升降功能；所述的电气柜安装在壳体的外侧，所述的电气柜上安装有控制面板；所述的电气柜内安装有PLC控制器，PLC控制器用于对伺服电机的控制；所述的固定架安装在壳体内的顶部，所述的液压缸安装在壳体顶部外，液压缸的下部安装有压紧装置，压紧装置的外圆周上均布多把焊枪；焊枪的上下移动及启停由伺服电机控制；所述的导向杆安装于液压缸侧面，所述的导向杆上安装有位置控制模块，位置控制模块用于焊枪启停位置定位；所述的伺服电机和丝杠安装在固定架上、位于液压缸与导向杆对应的另一侧，伺服电机用于控制焊枪的焊接速度，焊接速度根据焊接工艺的要求随时调整，所述的伺服控制系统安装在固定架的外侧，伺服控制系统根据位置控制模块发出的信号控制伺服电机；

所述的芯轴卡具包括定位芯轴、铜垫和导向套，所述的定位芯轴安装在导向套内，用于定子的定位，所述的导向套固定在回转台上，所述的铜垫放置在导向套的上端；

所述的伺服电机由伺服控制系统控制，根据加工要求对伺服电机参数进行调整，实现焊枪起讫点位置、旋转角度和焊接速度的设定。

本发明所述的回转台具备顺时针和逆时针180度旋转功能。

本发明所述的焊枪数量根据所需焊接的焊缝数量进行增减；

本发明所述的位置控制模块具有定子高度检测功能，根据所需焊接的定子的高度，自动确定焊接的起始点。

本发明所述的控制面板设有焊接和试验两个档位选择旋钮，试验档位用于焊接之前对焊枪的位置和速度进行调试；焊接档位用于焊接操作。

一种定子的自动焊接装置的焊接方法，包括以下步骤：

A、在加工初始位置时，回转台静止，位于底座内的两弹簧卡具收回，使举升机构带动定位芯轴实现轴向运动，完成定子矽钢片的安装；安装结束后，举升机构上升至最高位置时，位于固定座内的弹簧卡具弹出，将定位芯轴卡住；举升机构回复到原来位置，之后回转台旋转，将待加工的定子矽钢片送至壳体内对应压紧装置的位置；

B、压紧装置将固定在芯轴卡具上的定子矽钢片压紧，并保持工艺要求的压紧时间；

C、利用安装在压紧装置外圆周均布的多把焊枪同时对定子矽钢片进行轴向焊接；

D、压紧装置保持工艺要求的压紧时间，克服热变形；同时在回转台的另一个芯轴卡具上安装定子矽钢片；

E、回转台旋转，将另一个待加工的定子矽钢片送至壳体内对应压紧装置的位置，随后将焊接固定好的定子从芯轴卡具上卸下。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、定子产率提高。本发明的回转台上具备两个芯轴卡具，且回转台具备工位旋转功能，可以同时安装两个定子然后通过回转台的旋转分别焊接加工，提高了工作效率。

2、焊接效率提高。本发明可以安装多把焊枪，进行多道焊缝的焊接，从而提高了工作效率。

3、控制精确。本发明的伺服控制系统可以实现对焊接的位置和速度进行控制。伺服电机工作由伺服控制系统进行控制，使加工的速度和位置精确。

4、加工更灵活。本发明的PLC控制器安装有加工参数设定软件，可以根据实际要求利用软件来设定加工参数，加工参数包括定子的尺寸、焊枪在回转台平面的坐标位置和焊接速度的设定。

5、本发明的定子的加工由芯轴卡具固定，压紧装置压紧，避免在矽钢片上开孔或槽，提高了磁导率。

6、实践证明，本发明的焊接工艺方法比传统的工艺方法可以更精确、快速的定位，能避免人为操作焊接失误，针对此工艺开发的焊接机床功能齐全、性能稳定、工作可靠。

7、采用本发明的焊接工艺方法进行定子的固定，采用旋转台完成焊件的送入与移出，大大地提高了定子的物理性能和生产效率。

附图说明

本发明共有附图5张，其中：

图1是本发明的电气原理系统图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是图2的侧视图。

图4是回转台结构示意图。

图5是本发明的芯轴卡具图。

图中：1、回转台，2、举升机构，3、压紧装置，4、焊枪，5、电气柜，6、导向杆，7、液压缸，8、丝杠，9、伺服电机，10、固定架，11、芯轴卡具，12、定子，13、壳体，14、底座，15、定位芯轴，16、铜垫，17、导向套,18、回转轴，19、弹簧卡具，20、固定座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1-5所示，一种定子的自动焊接装置，包括壳体13、底座14、回转台1、举升机构2、压紧装置3、焊枪4、电气柜5、导向杆6、液压缸7、丝杠8、伺服电机9、芯轴卡具11和伺服控制系统，所述的壳体13安装在底座14上面的后侧区域，所述的回转台1通过回转轴18安装于底座14上面，回转台1通过回转轴18实现回转运动，回转台1的后半圆在壳体13内，用于焊接，回转台1的前半圆在壳体13外，用于定子12矽钢片的安装和拆卸；所述的底座14为一矩形箱体，内部中空，上侧开有一圆形孔，圆形孔直径略小于回转台1直径；所述的举升机构2安装在矩形箱体中，位于底座14水平面的纵向轴线上并靠近前侧边缘的位置；所述的回转台1下侧对应芯轴卡具11位置各有一个L型固定座20，固定座20开有圆形通孔，圆形通孔内侧的径向线上安装有两个弹簧卡具19，弹簧卡具19具有弹出与收回功能；所述的回转台1水平面上安装有两个结构相同的芯轴卡具11，所述的两个芯轴卡具11对称分布于回转台1的一条中心轴线上，当两个芯轴卡具11的中心轴线的连接面与举升机构2的中心轴线共面时，其中的一个芯轴卡具11的中心轴线与举升机构2的中心轴线重合；所述的举升机构2具备自动升降功能；所述的电气柜5安装在壳体13的外侧，所述的电气柜5上安装有控制面板；所述的电气柜5内安装有PLC控制器，PLC控制器用于对伺服电机9的控制；所述的固定架10安装在壳体13内的顶部，所述的液压缸7安装在壳体13顶部外，液压缸7的下部安装有压紧装置3，压紧装置3的外圆周上均布多把焊枪4；焊枪4的上下移动及启停由伺服电机9控制；所述的导向杆6安装于液压缸7侧面，所述的导向杆6上安装有位置控制模块，位置控制模块用于焊枪4启停位置定位；所述的伺服电机9和丝杠8安装在固定架10上、位于液压缸7与导向杆6对应的另一侧，伺服电机9用于控制焊枪4的焊接速度，焊接速度根据焊接工艺的要求随时调整，所述的伺服控制系统安装在固定架10的外侧，伺服控制系统根据位置控制模块发出的信号控制伺服电机9；

所述的芯轴卡具11包括定位芯轴15、铜垫16和导向套17，所述的定位芯轴15安装在导向套17内，用于定子12的定位，所述的导向套17固定在回转台1上，所述的铜垫16放置在导向套17的上端；

所述的伺服电机9由伺服控制系统控制，根据加工要求对伺服电机9参数进行调整，实现焊枪4起讫点位置、旋转角度和焊接速度的设定。

本发明所述的回转台1具备顺时针和逆时针180度旋转功能。

本发明所述的焊枪4数量根据所需焊接的焊缝数量进行增减；

本发明所述的位置控制模块具有定子12高度检测功能，根据所需焊接的定子12的高度，自动确定焊接的起始点。

本发明所述的控制面板设有焊接和试验两个档位选择旋钮，试验档位用于焊接之前对焊枪4的位置和速度进行调试；焊接档位用于焊接操作。

一种定子的自动焊接装置的焊接方法，包括以下步骤：

A、在加工初始位置时，回转台1静止，位于底座14内的两弹簧卡具19收回，使举升机构2带动定位芯轴15实现轴向运动，完成定子12矽钢片的安装；安装结束后，举升机构2上升至最高位置时，位于固定座20内的弹簧卡具19弹出，将定位芯轴15卡住；举升机构2回复到原来位置，之后回转台1旋转，将待加工的定子12矽钢片送至壳体13内对应压紧装置3的位置；

B、压紧装置3将固定在芯轴卡具11上的定子12矽钢片压紧，并保持工艺要求的压紧时间；

C、利用安装在压紧装置3外圆周均布的多把焊枪4同时对定子12矽钢片进行轴向焊接；

D、压紧装置3保持工艺要求的压紧时间，克服热变形；同时在回转台1的另一个芯轴卡具11上安装定子12矽钢片；

E、回转台1旋转，将另一个待加工的定子12矽钢片送至壳体13内对应压紧装置3的位置，随后将焊接固定好的定子12从芯轴卡具11上卸下。

本发明的工作过程如下：如图2所示，本发明的焊枪4由两个方向驱动的油缸驱动，分别完成焊枪4接近工件动作和焊接进给动作；焊接进给由进给油缸驱动，实现焊接速度的控制；焊接位置由限位开关控制。焊枪4旋转位置的调整有伺服电机9带动丝杠8从而带动把持机构实现焊枪4的位置移动，安全门和定位销分别由气缸控制，实现安全门和定位销的自动升降。各动作的驱动完全独立。焊接的起讫点位置由软件设定，由位置控制模块控制；伺服控制系统通过PLC控制器及位置控制模块实现工件的左右工件的装夹、夹具进退、压紧、定时控制、焊接的进给控制，完成多种方式的焊接加工和多品种焊接生产。

Claims (5)

1.一种定子的自动焊接装置，其特征在于：包括壳体(13)、底座(14)、回转台(1)、举升机构(2)、压紧装置(3)、焊枪(4)、电气柜(5)、导向杆(6)、液压缸(7)、丝杠(8)、伺服电机(9)、芯轴卡具(11)和伺服控制系统，所述的壳体(13)安装在底座(14)上面的后侧区域，所述的回转台(1)通过回转轴(18)安装于底座(14)上面，回转台(1)通过回转轴(18)实现回转运动，回转台(1)的后半圆在壳体(13)内，用于焊接，回转台(1)的前半圆在壳体(13)外，用于定子(12)矽钢片的安装和拆卸；所述的底座(14)为一矩形箱体，内部中空，上侧开有一圆形孔，圆形孔直径略小于回转台(1)直径；所述的举升机构(2)安装在矩形箱体中，位于底座(14)水平面的纵向轴线上并靠近前侧边缘的位置；所述的回转台(1)下侧对应芯轴卡具(11)位置各有一个L型固定座(20)，固定座(20)开有圆形通孔，圆形通孔内侧的径向线上安装有两个弹簧卡具(19)，弹簧卡具(19)具有弹出与收回功能；所述的回转台(1)水平面上安装有两个结构相同的芯轴卡具(11)，所述的两个芯轴卡具(11)对称分布于回转台(1)的一条中心轴线上，当两个芯轴卡具(11)的中心轴线的连接面与举升机构(2)的中心轴线共面时，其中的一个芯轴卡具(11)的中心轴线与举升机构(2)的中心轴线重合；所述的举升机构(2)具备自动升降功能；所述的电气柜(5)安装在壳体(13)的外侧，所述的电气柜(5)上安装有控制面板；所述的电气柜(5)内安装有PLC控制器，PLC控制器用于对伺服电机(9)的控制；固定架(10)安装在壳体(13)内的顶部，所述的液压缸(7)安装在壳体(13)顶部外，液压缸(7)的下部安装有压紧装置(3)，压紧装置(3)的外圆周上均布多把焊枪(4)；焊枪(4)的上下移动及启停由伺服电机(9)控制；所述的导向杆(6)安装于液压缸(7)侧面，所述的导向杆(6)上安装有位置控制模块，位置控制模块用于焊枪(4)启停位置定位；所述的伺服电机(9)和丝杠(8)安装在固定架(10)上、位于液压缸(7)与导向杆(6)对应的另一侧，伺服电机(9)用于控制焊枪(4)的焊接速度，焊接速度根据焊接工艺的要求随时调整，所述的伺服控制系统安装在固定架(10)的外侧，伺服控制系统根据位置控制模块发出的信号控制伺服电机(9)；

所述的芯轴卡具(11)包括定位芯轴(15)、铜垫(16)和导向套(17)，所述的定位芯轴(15)安装在导向套(17)内，用于定子(12)的定位，所述的导向套(17)固定在回转台(1)上，所述的铜垫(16)放置在导向套(17)的上端；

所述的伺服电机(9)由伺服控制系统控制，根据加工要求对伺服电机(9)参数进行调整，实现焊枪(4)起讫点位置、旋转角度和焊接速度的设定。

2.根据权利要求1所述的一种定子的自动焊接装置，其特征在于：所述的回转台(1)具备顺时针和逆时针180度旋转功能。

3.根据权利要求1所述的一种定子的自动焊接装置，其特征在于：所述的焊枪(4)数量根据所需焊接的焊缝数量进行增减。

4.根据权利要求1所述的一种定子的自动焊接装置，其特征在于：所述的位置控制模块具有定子高度检测功能，根据所需焊接的定子(12)的高度，自动确定焊接的起始点。

5.根据权利要求1所述的一种定子的自动焊接装置，其特征在于：所述的控制面板设有焊接和试验两个档位选择旋钮，试验档位用于焊接之前对焊枪(4)的位置和速度进行调试；焊接档位用于焊接操作。