CN103737236A - 一种用于转子线圈自动引线时的夹持固定系统 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种用于转子线圈自动引线时的夹持固定系统。它包括固定底板（1）、连接板（2）、手动二维平移台（3）、连接块（4）、滑台气缸（5）、气缸连杆（6）、夹臂连杆（7）、夹持臂（8）、旋转盘（9）、转子线圈（10）。固定底板（1）与连接板（2）通过内六角螺钉连接，手动二维平移台（3）固定在连接板（2）上，滑台气缸（5）通过连接块（4）与手动二维平移台（3）连接在一起，气缸连杆（6）一端面与滑台气缸（5）的台面通过内六角螺钉连接，夹臂连杆（7）一端与气缸连杆（6）通过圆头螺钉安装在一起，夹持臂（8）通过圆头螺钉与夹臂连杆（7）连接，另一侧同样的零部件按同样的方法装配。本发明结构独特新颖，控制操作简单，调节方便，夹持稳定性高，具有很好的通用性。

Description

一种用于转子线圈自动引线时的夹持固定系统
技术领域
本发明涉及一种对微型零件的夹紧固定装置，“转子线圈自动引线夹持固定系统”是一种用于对转子线圈自动引线时防止线圈旋转的机械装置，该机械装置通过滑台气缸带动夹持臂来夹紧固定线圈。
背景技术
近年来，随着纳米技术和微机电系统的迅速发展，精密机械领域的研究朝着微小化和智能化的方向发展。微操作是在亚微米到微米级精度范围内，对尺寸在微米到亚毫米级的微小操作对象进行稳定、可靠的操作技术。随着空间机械及生物医学领域的蓬勃发展，微操作技术逐渐成为国内外的研究热点。夹紧固定装置是微操作的重要组成部分之一，其功能主要是完成对微小器件的夹持固定，便于后续的微操作过程。夹紧固定装置在微型构件的操作和装配领域应用广泛。
将转子线圈的引线牵引到焊盘上并点焊是微马达制造的重要工序，转子线圈外径为3mm，引线直径约为50μm，线圈上有三个焊盘，三根引线。目前由于引线焊接多是人工在显微镜下操作完成，人工引线时，防止转子线圈旋转可以用镊子或其他夹具夹紧，整个过程不但费时费力，而且人工焊接成本高、效率低、产品一致性差，针对这些问题，我们考虑采用视觉系统引导控制微夹持器在显微镜下自动引线，由于操作对象的特殊性，防止线圈旋转，我们发明了此套线圈自动引线时的夹持固定系统。
发明内容
根据操作对象的特殊性，发明了一种广泛通用性和实用性的夹紧固定装置。
一种用于转子线圈自动引线时的夹持固定系统，其特征在于：它包括对称的两侧和位于中间的旋转盘9和转子线圈10，其中一侧包括固定底板1、连接板2、手动二维平移台3、连接块4、滑台气缸5、气缸连杆6、夹臂连杆7和夹持臂8；固定底板1与连接板2连接，手动二维平移台3固定在连接板2上，滑台气缸5通过连接块4与手动二维平移台3连接在一起，气缸连杆6一端面与滑台气缸5的台面连接，夹臂连杆7一端与气缸连杆6安装在一起，夹持臂8通过圆头螺钉与夹臂连杆7连接，另一侧同样的零部件按同样的方法装配。
进一步，旋转盘上中心处设有磁铁，在旋转盘旋转时吸住转子线圈10底座，防止转子线圈10底座位置发生变化。
进一步，两个夹持臂前端为半圆弧。
进一步，夹持臂8采用“Z”字型结构。
进一步，气缸连杆6上设有条形槽结构，使夹持臂在垂直方向上能移动。
进一步，旋转盘上的左右设有两挡片，保证线圈底座能处于整个旋转盘的中心位置。
使用滑台气缸作为驱动源，调节进气口和出气孔气压可以控制滑台伸出和返回的速度，滑台台面通过连杆与夹持臂连接，进而调节气压可以调节夹持臂的夹持速率，因此可以避免速度过快，破坏转子线圈的结构。并且滑台气缸相较于一般的双轴气缸，运行更为平稳，气压调节更为准确。
本发明中对夹持臂结构材料进行了单独特别设计，前端呈半圆弧形，两个半圆弧状的夹持臂正好能夹紧转子线圈，夹持臂材料选用相对较软一点的如弹性橡胶或塑料。
手动二维平移台可以前后左右调节，夹持转子线圈方向上进行调节可以微调两个夹持臂对转子线圈的夹紧程度，垂直于夹持方向上调节可以微调两个夹持臂前端圆弧正好包住转子线圈，避免对转子线圈结构的破坏。
线圈自动引线夹持固定系统是利用气泵对滑台气缸充气推动滑台伸出和返回运动来实现夹持臂对转子线圈的夹持和释放动作。本发明具有结构简单、动作响应快、夹持精度高等优点，而且通过调节安装在滑台气缸上的两个节流阀来控制进出气口气流的大小进而控制夹持臂的夹持速率，操作简单方便，具有很大的通用性和实用价值。
附图说明
图1线圈自动引线夹持固定系统示意图
图2各组件间相互关系方框图
图3手动二维平移台示意图
图4滑台气缸结构示意图
图5气缸连杆结构示意图
图6夹持臂结构示意图
图7旋转盘结构示意图
图8转子线圈结构示意图
图9旋转盘与线圈底座装配示意图
具体实施方式
一种用于转子线圈自动引线时的夹持固定系统，其特征在于：包括固定底板1、连接板2、手动二维平移台3、连接块4、滑台气缸5、气缸连杆6、夹臂连杆7、夹持臂8、旋转盘9、转子线圈10。手动二维平移台3通过连接板2用四个M4的内六角沉头螺钉固定在底板1上，连接块4底面用六个M4的内六角沉头螺钉固定在手动二维平移台3上，上面通过三个M4的内六角沉头螺钉固定在滑台气缸5上，“L”型气缸连杆6的底面通过六个M4内六角沉头螺钉固定在滑台气缸5台面上，夹臂连杆7一端用两个M3的螺钉固定在气缸连杆6上，一端与夹持臂8用一个M3跟一个M2的圆头螺钉直线分布装配在一起。另外一侧同样的零部件按同样的方法安装。旋转盘9下侧用三个呈120°分布的M2内六角螺钉固定在电机轴上，三个M2内六角螺钉可以调节旋转盘的中心与电机轴轴心重合，避免电机旋转过程中由于装配偏心导致的旋转盘上线圈底座的偏心。转子线圈10通过芯轴装在线圈底座上，线圈底座放置在旋转盘9上，两侧各有一个挡片，挡片上各有两个M2的螺纹孔，旋转盘上两侧各有两个长10mm，宽2mm的长条，各挡片用两个M2的圆头螺钉穿过旋转盘9上的长条固定在旋转盘上，通过拧松或拧紧M2螺钉可以左右微调两侧挡片的位置，确保线圈底座处在整个旋转盘的中心位置。在旋转盘9正中心位置有一个Ф10mm深2.5mm的孔，用于放置一圆形磁铁，确保不会被电机带动旋转盘旋转时的离心力发生位置变化，便于在显微镜底下进行微操作。
夹持臂结构呈“Z”字型，避免与位于其上位置的微夹钳发生触碰，夹持臂前端呈半圆弧形，两个夹持臂夹紧转子线圈时可以对线圈结构起到保护作用。夹持臂选用较为柔软的弹性橡胶等材料，既能保证有足够的夹持刚性，又能保护转子线圈的结构。
夹持臂通过连杆、气缸连杆、滑台气缸等固定在手动二维平移台上，二维平移台可以前后左右微调，夹持方向上，因为滑台气缸行程一定，滑台伸出时带动夹持臂移动的距离一定，因此，微调可以调节两个夹持臂在夹持转子线圈时的夹紧程度，避免夹持过松达不到夹持固定效果，或夹持过紧破坏了转子线圈的结构。垂直于夹持方向上的微调主要是调节两个夹持臂前端两个半圆弧在夹紧转子线圈时正好包住线圈，避免弧形尖端破坏到线圈结构。
“L”型气缸连杆与夹臂连杆固定处是一个长20mm，宽3mm，两端圆弧状的长条，可以间接微调夹持臂的相对高度，保证夹持臂夹紧转子线圈的相对位置不变。
一种用于转子线圈自动引线时的夹持固定系统包括固定组件、微调组件、驱动力组件、连接组件、钳臂组件和旋转组件。
固定组件包括固定底板1和连接板2。固定底板1用于承载整个夹持固定系统，连接板2主要是起桥梁作用，使手动二维平移台3固定到底板1上。
微调组件主要是手动二维平移台3，手动二维平移台底面与连接板2固定，上台面与连接块4固定，旋转侧面的微调旋钮可以避免夹持臂夹紧转子线圈时相互错位，破坏转子线圈。而且还可以微调夹持臂夹持转子线圈的夹紧程度。
驱动力组件主要是滑台气缸5，滑台气缸5主要为夹持臂提供驱动力，驱动两个夹持臂实现对转子线圈的夹紧和释放动作。
连接组件主要是连接块4、气缸连杆6和夹臂连杆7，连接块4主要是连接手动平移台3跟滑台气缸5。气缸连杆6一端与滑台气缸5顶面固定在一起，另一端与夹臂连杆7固定。夹臂连杆7一端与气缸连杆6相连，另一端通过两个圆头螺钉与夹持臂8固定在一起。
钳臂组件主要是夹持臂8，夹持臂8用两个源头螺钉固定在夹臂连杆7上，为了保护夹持对象，考虑夹持臂8采用弹性橡胶等材料。为了避免微夹钳在对转子线圈自动引线时触碰到夹持臂，将夹持臂的结构设计成“Z”字型。
旋转组件主要是旋转盘9，
现结合附图1-9对本发明作进一步详细阐述。一种用于转子线圈自动引线时的夹持固定系统主要包括固定组件、微调组件、驱动力组件、连接组件、钳臂组件和旋转组件。
固定组件包括固定底板1和连接板2，固定底座采用铝合金材料，表面氧化处理，长360mm，宽100mm，厚度为10mm。固定底板上两侧各有四个M6的螺纹孔用于固定连接板2，螺纹孔间距分别为70mm和90mm。中间有四个M6的螺纹孔用于固定电机支架，螺纹孔间距分别为22mm和86mm。连接板2采用铝合金材料，长110mm，宽90mm，厚度为5mm，其上有四个M6的螺纹孔用于固定在底板1上，M6的螺纹孔间距分别是70mm和90mm，四个M4的螺纹孔用于固定手动二维平移台3，螺纹孔间距为50mm。
微调组件主要是手动二维平移台3，手动二维平移台选用的是广东东莞市盛菱精密机械有限公司的平移台，型号为LY60-LM，平移台采用交叉滚子导轨，可实现高精度、平滑的移动。而且平移台为铝合金材料，质量较轻。整个平移台的定位精度为0.01mm。平移台高度为30mm，平移台底面有四个Ф4.5mm的沉头孔，沉孔间距离为50mm，用四个M4的内六角沉头螺钉将其固定在连接板2上，平移台顶面按四个边均布共有9个定位螺纹孔，螺纹孔间距为25mm，利用两边的六个螺纹孔通过六个M4的内六角沉头螺钉将连接块4跟其固定在一起。调节平移台侧面的螺旋测微头可以对平移台的上台面进行二维调节，不仅可以调节夹持臂夹持转子线圈时的夹紧程度，还可以调节两个夹持臂的相对位置，使两个夹持臂前端的半圆弧正好包住线圈，避免对微线圈结构的破坏。
驱动力组件主要是滑台气缸5，滑台气缸选用上海崴邦电气科技有限公司的气缸，型号为：MXS6-30AS，即滑台气缸的缸径为10mm，行程为30mm，前端调程。为滑台气缸提供气压的气泵选用上海捷豹无油空气压缩泵，型号为FB-45/7。控制滑台气缸进出口气压的电磁阀选用亚德客二位三通电磁阀，型号为：4V210-08。与双轴气缸进气口和出气口连接微调节气流大小的节流阀，型号为SL6-M3。滑台气缸底面有三个直线分布的M4螺纹孔，螺纹孔间距为20mm，气缸滑台台面上有六个M4的螺纹孔，沿中心线对称分布，距离为18mm，用六个M4的内六角沉头螺钉将连接块与滑台气缸装配在一起。
连接组件包括连接块4、气缸连杆6和夹臂连杆7，连接组件材料均为不锈钢，只对气缸连杆6进行表面氧化处理。连接块4长60mm，宽60mm，厚度为6mm，其中两侧边各有三个Ф4.5mm的沉头孔，沉头孔直径Ф8mm，沉头深度为4.5mm，沉头孔间距为25mm，用于将连接块用六个M4的内六角沉头螺钉固定在手动二维平移台上。中间另一面有三个Ф4.5mm的沉头孔，沉头孔直径Ф8mm，沉头深度为4.5mm，沉头孔间距为20mm，用于将连接块用三个M4的内六角螺钉固定在滑台气缸的下底面。连接块4主要是将滑台气缸跟手动二维平移台连接在一起。气缸连杆6呈“L”型，其中“Ｌ”型平着部分长60mm，宽28mm，厚度为2mm，表面两侧各有三个个Ф3.5mm的通孔，孔间距为20mm。用于使气缸连杆与滑台气缸固定在一起。竖着部分长38mm，顶端为半圆弧状，宽度为10mm，厚度为2mm，中间有一两端半圆弧中的长条，长20mm，宽3mm。用两个M3的圆头螺钉将其与夹臂连杆固定在一起，长条的作用是可以上下调节夹持臂，使两个夹持臂能正好处于同一水平面夹持转子线圈。夹臂连杆7也呈“L”型，一端长28mm，宽10mm，厚2mm，其上有两个M3的螺纹孔，螺纹孔间距为10mm。另一端长30mm，宽6mm，厚2mm，其上有两个螺纹孔，一个为M3，另一个为M2，间距为6mm。螺纹孔根据夹持臂的结构及尺寸确定。
钳臂组件主要是夹持臂8，为了夹持的方便性和稳定性，对夹持臂的结构做了单独的设计，考虑到夹持对象微小，易损坏的特点，夹持臂的材料选用弹性橡胶，此弹性材料可以避免在夹持转子线圈时破坏线圈外侧的细铜导线。夹持臂总体结构呈“Z”型，便于微夹钳对线圈进行自动引线。夹持臂总长40mm，总高度为16.5mm，与夹臂连杆固定部分总长20mm，M3螺纹孔固定部分长6mm，宽6mm，厚1.5mm。M2螺纹孔固定部分长14mm，宽4mm，两个螺纹孔间距6mm。夹持臂中间部分高15mm，倾角50°，厚度1.5mm。尖端部分长5mm，宽4mm，前端呈一个半径R=1.5mm的半圆弧状，便于夹持转子线圈。
旋转组件主要是旋转盘9，旋转盘底部与电机轴固定部分外径Φ9mm，内径Φ5.1mm，长20mm，在中间位置有三个呈120°分布的M2螺纹孔，用三个圆头螺钉固定，可以使电机轴与旋转盘中心对正，避免旋转盘旋转时由于安装误差导致的偏心运动。旋转盘圆盘面直径Φ50mm，厚度2mm。中心位置处有一直径Φ10mm，深度为2.5mm的凹槽，用于固定一直径Φ10厚度2mm的小磁铁，小磁铁用来吸住线圈底座，避免旋转盘旋转时底座位置发生偏移。凹槽两侧各有连个长10mm，宽2mm的长条，用于固定左右挡片，长条便于调节做右挡片的位置。凹槽后侧有两个M2的螺纹通孔，用于固定后挡片，后挡片用于挡住底座。
一种用于转子线圈自动引线时的夹持固定系统工作时，通过气泵为滑台气缸提供气压，气压推动滑台气缸的滑台伸出和返回的往复运动，夹持臂提供驱动力，驱动夹持臂前后运动完成夹紧线圈和释放线圈的动作。调节滑台气缸进出气口的节流阀可以微调进出气口气压，可以实现滑台气缸滑台伸出夹紧线圈时的速度相对较慢，释放时快速返回的效果。夹紧时速度相对较慢，保护转子线圈，释放时速度较快，节约了整个过程的时间。手动二维平移台的作用有两个：一是调节两侧夹持臂的相对位置确保夹持臂夹持时前端两半圆弧正好将转子线圈包住，避免夹持臂错位夹持时破坏转子线圈；二是调节夹持臂夹持时的前后距离，滑台气缸行程一定，进而可以调节两个夹持臂夹持转子线圈时的夹紧程度。夹紧程度的调节方法操作简单，调节方便，易于实用。
本发明的突出特点：一是该夹持固定系统采用滑台气缸作为驱动器，将滑台的伸缩运动转化为夹持臂的伸缩运动，实现对转子线圈的夹紧和释放；二是通过手动二维平移台的调节可以微调夹持臂对转子线圈的夹紧程度，操作简单，方便实用；三是通过调节滑台气缸进出气口的节流阀调节进出气口气压的大小，可以实现夹持臂在夹紧线圈时速度相对缓慢，释放时速度相对较快，此操作既能保护转子线圈又能缩短释放时的时间；四是此套夹持固定系统夹持稳定，可实现对微小构件的夹紧固定；五是适合行程产品，在生产线上使用。因此本发明具有很好的实用价值。

Claims (6)

1.一种用于转子线圈自动引线时的夹持固定系统，其特征在于：它包括对称的两侧和位于中间的旋转盘（9）和转子线圈（10），其中一侧包括固定底板（1）、连接板（2）、手动二维平移台（3）、连接块（4）、滑台气缸（5）、气缸连杆（6）、夹臂连杆（7）和夹持臂（8）；固定底板（1）与连接板（2）连接，手动二维平移台（3）固定在连接板（2）上，滑台气缸（5）通过连接块（4）与手动二维平移台（3）连接在一起，气缸连杆（6）一端面与滑台气缸（5）的台面连接，夹臂连杆（7）一端与气缸连杆（6）安装在一起，夹持臂（8）通过圆头螺钉与夹臂连杆（7）连接，另一侧同样的零部件按同样的方法装配。
2.根据权利要求1所述的用于转子线圈自动引线时的夹持固定系统，其特征在于：旋转盘上中心处设有磁铁，在旋转盘旋转时吸住转子线圈（10）底座。
3.根据权利要求1所述的用于转子线圈自动引线时的夹持固定系统，其特征在于：两个夹持臂前端为半圆弧。
4.根据权利要求1所述的用于转子线圈自动引线时的夹持固定系统，其特征在于：夹持臂（8）采用“Z”字型结构。
5.根据权利要求1所述的用于转子线圈自动引线时的夹持固定系统，其特征在于：气缸连杆（6）上设有条形槽结构。
6.根据权利要求1所述的用于转子线圈自动引线时的夹持固定系统，其特征在于：旋转盘上的左右设有两挡片。
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