CN104117755A - 无刷电机极爪的数控焊接设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及焊接设备的技术领域，尤其是无刷电机极爪的数控焊接设备，包括机架，机架上安装有主机箱和控制箱，主机箱内设置有旋转分度电机，旋转分度电机的输出轴上安装有装夹好电机转子的工装夹具并由卡盘夹紧；机架上还安装有用于顶紧电机转子的顶紧机构和用于定位电机转子的定位机构；数控焊接设备还包括用于向电机转子的极爪缝隙内插入不锈钢薄片的送料机构和用于焊接极爪缝隙中不锈钢薄片的焊接机构；送料机构包括送料气缸，送料气缸的前端安装有送料杆，送料杆上方设置有自动加料仓，送料杆内开设有负压孔，负压孔与负压发生器的负压气管相联接。该无刷电机极爪的数控焊接设备的自动化程度高，焊接质量稳定可靠。

Description

无刷电机极爪的数控焊接设备
技术领域
本发明涉及焊接设备的技术领域，尤其是一种无刷电机极爪的数控焊接设备。
背景技术
据不完全统计，全国单就汽车上所需的无刷电机的数量至少为年产500万只。转子是无刷电机的重要组成部分，现有的一些电机转子主要由两片极爪组成，每片极爪均为低碳钢铸件，早先的加工工艺是将两片极爪铜焊联接，后改为填加不锈钢薄片焊接。
几十年来一直采用人工手工焊接的方法，对焊工的技能要求比较高，但是招收专业焊工比较困难，且劳动工资逐年增加，生产效率低下，人工焊接的质量还不稳定，时常出现两条焊缝熔合在一起的现象，由于电机工艺要求不导通磁场，此时就需要人工用砂轮片分开两条焊缝，费工又费时。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供一种自动化程度高、且焊接成品能满足电机工艺要求的无刷电机极爪的数控焊接设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无刷电机极爪的数控焊接设备，包括机架，机架上安装有主机箱和控制箱，主机箱内设置有旋转分度电机，旋转分度电机的输出轴上安装有装夹好电机转子的工装夹具并由卡盘夹紧；机架上还安装有用于顶紧电机转子的顶紧机构和用于定位电机转子的定位机构；数控焊接设备还包括用于向电机转子的极爪缝隙内插入不锈钢薄片的送料机构和用于焊接极爪缝隙中不锈钢薄片的焊接机构；送料机构包括送料气缸，送料气缸的前端安装有送料杆，送料杆上方设置有自动加料仓，送料杆内开设有负压孔，负压孔与负压发生器的负压气管相联接。
为了焊接极爪缝隙中的不锈钢薄片，故焊接机构包括焊接电源、运动模组、送丝盘以及与送丝盘相连接的送丝机，运动模组主要由X轴运动组件、Y轴运动组件以及Z轴运动组件构成，运动模组上安装有R轴转枪电机，R轴转枪电机的输出轴上安装有焊枪，焊枪中穿有送丝机输送出的焊丝。
为了顶紧电机转子中的芯轴，故顶紧机构包括顶轴气缸和固定安装在顶轴气缸前端的顶尖，顶尖的中轴线与电机转子的芯轴的中轴线为同一条直线。
为了定位电机转子中的极爪缝隙，故定位机构包括定位气缸，定位气缸上安装有可顶入电机转子的极爪缝隙中的插销。
本发明的有益效果是：具体如下：
一、采用三维坐标运动模组的焊接机构，在三维空间多点确定后即可设定焊接轨迹，无论何种规格的电机极爪均可焊接，适用性较强，且可针对不同规格的电机极爪，设定好焊接轨迹后并保存在电脑内，留作下次调用，十分方便；
二、采用数控技术，使得焊接设备的稳定性较高，从而保证焊接质量的稳定性，焊接牢固，满足电机的工艺要求，即保证两片极爪不导通磁场，且电机高速旋转不脱落；
三、自动化程度高，操作控制十分方便，当设备调试、技术参数确定后，生产工人只需装夹更换工件，生产效率是人工的三到四倍，且生产成本大大的降低，具有很大的社会效益。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是电机转子的结构示意图；
图2是图1的正视图；
图3是数控焊接设备的结构示意图；
图4是图3的正视图；
图5是送料机构的结构示意图；
图6是图5的俯视图；
图7是送料杆的结构示意图；
图8是图7的正视图；
图9是图8中A-A处的剖视图。
图中：Ⅰ、芯轴，Ⅱ、极爪，Ⅲ、极爪缝隙，Ⅳ、不锈钢薄片，Ⅴ、焊缝，1、机架，2、主机箱，3、控制箱，4、工装夹具，5、送料气缸，6、送料杆，6-1、送料柄，6-2、送料头，7、自动加料仓，8、负压孔，9、焊接电源，10、送丝盘，11、送丝机，12、X轴运动组件，13、Y轴运动组件，14、Z轴运动组件，15、R轴转枪电机，16、焊枪，17、顶轴气缸，18、顶尖，19、定位气缸，20、插销，21、负压气管，22、卡盘。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1和图2所示的电机转子，包括芯轴Ⅰ，芯轴Ⅰ上设置有两片相互卡合的极爪Ⅱ，两片极爪Ⅱ之间形成六个极爪缝隙Ⅲ，将其中的一个极爪缝隙Ⅲ设定为起始位，相邻两个极爪缝隙Ⅲ内至少插入一片不锈钢薄片Ⅳ，即六个极爪缝隙Ⅲ中至少有三片不锈钢薄片Ⅳ，每片不锈钢薄片Ⅳ与两片极爪Ⅱ之间至少分别焊接一条焊缝Ⅴ。
如图3和图4所示的无刷电机极爪的数控焊接设备，包括机架1，机架1上安装有主机箱2和控制箱3，主机箱2内设置有旋转分度电机，旋转分度电机的输出轴上安装有装夹好电机转子的工装夹具4并由卡盘22夹紧，其中卡盘22采用的是三爪卡盘；机架1上还安装有用于顶紧电机转子的顶紧机构和用于定位电机转子的定位机构；数控焊接设备还包括用于向电机转子的极爪缝隙Ⅲ内插入不锈钢薄片Ⅳ的送料机构和用于焊接极爪缝隙Ⅲ中不锈钢薄片Ⅳ的焊接机构。
如图5和图6所示的送料机构，送料机构包括送料气缸5，送料气缸5的前端安装有送料杆6。
如图7、图8和图9所示的送料杆6，送料杆6包括送料柄6-1和位于送料柄6-1前端的送料头6-2，送料柄6-1的上方设置有加入不锈钢薄片Ⅳ的自动加料仓7，送料头6-2内开设有用于吸住不锈钢薄片Ⅳ的负压孔8，负压孔8与负压发生器的负压气管21相联接。
其中，送料柄6-1的下表面和送料头6-2的下表面在同一平面上，送料头6-2上表面的左右两侧分别设置有向上延伸的侧挡板6-2-1，送料头6-2与侧挡板6-2-1的高度尺寸之和小于送料柄6-1的高度尺寸，送料柄6-1与送料头6-2的高度尺寸之差小于不锈钢薄片Ⅳ的厚度尺寸。送料头6-2上表面左右两侧的侧挡板6-2-1和送料柄6-1的前端面形成U形凹槽的结构形式。
该送料机构的工作原理是：送料气缸5收缩至起始位置时，自动加料仓7正好位于送料头6-2的正上方，此时不锈钢薄片Ⅳ以其自身重力落入送料头6-2的U形凹槽内，U形凹槽的三侧面控制不锈钢薄片Ⅳ的移动，由于不锈钢薄片Ⅳ受送料气缸5推动力的作用，当送料杆6将不锈钢薄片Ⅳ送入极爪缝隙Ⅲ时，随着受力惯性，不锈钢薄片Ⅳ将继续向前滑行从而不能准确定位不锈钢薄片Ⅳ，因而设计时在送料头6-2的U形凹槽内钻有负压孔，使能吸住不锈钢薄片Ⅳ，从而达到不让不锈钢薄片Ⅳ滑行的目的，当不锈钢薄片Ⅳ焊接固定后，由于送料头6-2上是U形凹槽结构，送料杆6能方便地退出进行下一送料过程。
如图3和图4所示，焊接机构包括焊接电源9、运动模组、送丝盘10以及与送丝盘10相连接的送丝机11，运动模组主要由X轴运动组件12、Y轴运动组件13以及Z轴运动组件14构成，运动模组上安装有R轴转枪电机15，R轴转枪电机15的输出轴上安装有焊枪16，焊枪16中穿有送丝机11输送出的焊丝。
顶紧机构包括顶轴气缸17和固定安装在顶轴气缸17前端的顶尖18，顶尖18的中轴线与电机转子的芯轴Ⅰ的中轴线为同一条直线。
定位机构包括定位气缸19，定位气缸19上安装有可顶入电机转子的极爪缝隙Ⅲ中的插销20。
该无刷电机极爪的数控焊接设备的生产过程如下所述：
一、首先检查数控焊接设备是否正常，打开气、电开关，准备好待焊接的工件，即用工装夹具4装夹好电机转子，并将不锈钢薄片Ⅳ装入到送料机的送料槽内；
二、然后将已经装夹好电机转子的工装夹具4人工手动送入到旋转分度电机的输出轴上，并用卡盘22将其夹紧；
三、点动控制箱3上的顶轴气缸17启动按钮，顶轴气缸17推动顶尖18顶紧电机转子中的芯轴Ⅰ，然后数控焊接设备的防护门自动关闭；
四、点动控制箱3上的定位气缸19启动按钮，定位气缸19带动插销20顶入到作为起始位的极爪缝隙Ⅲ中，定位完成后，定位气缸19带动插销20从该极爪缝隙Ⅲ中退出；
五、点动控制箱3上的焊接启动按钮，送料气缸5带动送料杆6将不锈钢薄片Ⅳ送入到极爪缝隙Ⅲ内，焊枪16在运动模组和R轴转枪电机15的带动下在设定的起始位起弧焊接，极爪缝隙Ⅲ中的不锈钢薄片Ⅳ与一边的极爪Ⅱ焊接形成一条焊缝Ⅴ后，紧接着将不锈钢薄片Ⅳ与另一边的极爪Ⅱ焊接形成另一条焊缝Ⅴ，即完成一片不锈钢薄片Ⅳ的焊接，焊枪16提升到准备位置，送料气缸5退回，旋转分度电机的输出轴转动120°调换极爪焊接工作位，送料气缸5再次将不锈钢薄片Ⅳ送入到对应位置的极爪缝隙Ⅲ内，同样如上次，焊枪16开始工作，如此三次循环完成极爪焊接；
六、最后由工人将完成焊接的工件拆卸下来，并重新安装一个待焊接的工件进行下一次焊接工作。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种无刷电机极爪的数控焊接设备，包括机架(1)，机架(1)上安装有主机箱(2)和控制箱(3)，其特征在于：所述的主机箱(2)内设置有旋转分度电机，旋转分度电机的输出轴上安装有装夹好电机转子的工装夹具(4)并由卡盘(22)夹紧；
机架(1)上还安装有用于顶紧电机转子的顶紧机构和用于定位电机转子的定位机构；
数控焊接设备还包括用于向电机转子的极爪缝隙(Ⅲ)内插入不锈钢薄片(Ⅳ)的送料机构和用于焊接极爪缝隙(Ⅲ)中不锈钢薄片(Ⅳ)的焊接机构；
送料机构包括送料气缸(5)，送料气缸(5)的前端安装有送料杆(6)，送料杆(6)上方设置有自动加料仓(7)，送料杆(6)内开设有负压孔(8)，负压孔(8)与负压发生器的负压气管(21)相联接。
2.根据权利要求1所述的无刷电机极爪的数控焊接设备，其特征在于：所述的焊接机构包括焊接电源(9)、运动模组、送丝盘(10)以及与送丝盘(10)相连接的送丝机(11)，运动模组主要由X轴运动组件(12)、Y轴运动组件(13)以及Z轴运动组件(14)构成，运动模组上安装有R轴转枪电机(15)，R轴转枪电机(15)的输出轴上安装有焊枪(16)，焊枪(16)中穿有送丝机(11)输送出的焊丝。
3.根据权利要求1所述的无刷电机极爪的数控焊接设备，其特征在于：所述的顶紧机构包括顶轴气缸(17)和固定安装在顶轴气缸(17)前端的顶尖(18)，顶尖(18)的中轴线与电机转子的芯轴(Ⅰ)的中轴线为同一条直线。
4.根据权利要求1所述的无刷电机极爪的数控焊接设备，其特征在于：所述的定位机构包括定位气缸(19)，定位气缸(19)上安装有可顶入电机转子的极爪缝隙(Ⅲ)中的插销(20)。
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