CN104135125B - 一种电机定子嵌线槽自动插纸装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机定子嵌线槽自动插纸装置，属于工业自动化应用领域。该插纸装置具体包括支架、若干工作台、电源箱、电脑主机箱、显示器与警示灯、供纸盘、步进电机、伺服电机、驱动器、运动控制卡、定子自动胀紧与转位机构、折边与送纸机构、剪纸与成型机构、顶纸机构、支撑悬座、定子自动装卸夹具。在程序的控制下，各电机协调运动，依次实现定子的取料、胀紧、定位、折边、剪纸、成型、插入嵌线槽口等功能。本发明不仅可以实现电机定子的自动装卸、胀紧与插纸，而且还可以满足不同型号的电机定子所需插入不同长度和宽度的绝缘纸的要求，插纸速度可控可调，有效的提高了工作效率，降低了劳动强度，节约了企业成本。

Description

一种电机定子嵌线槽自动插纸装置

技术领域

本发明涉及一种电机定子嵌线槽自动插纸装置，属于工业自动化应用领域。

背景技术

随着电力交通工具的日益普及，市场对于电机定子的自动化生产与加工提出了更高的要求，这一社会需求推动了涉及电机定子产业的技术变革。电机定子，包括中心开有通孔、外侧设有若干特征形状的槽口的铁芯，以及绕制于铁芯槽口内部的铜线，而铜线与铁芯之间常设有一层绝缘纸。目前一些企业依旧采用人工的方式插入绝缘纸，即将铁芯置于一种定位转盘上，进而将绝缘纸一圈圈的绕制进去，绕制完成后将纸剪断；此方式插纸，槽口绕入铜线后，还需再将暴露在外侧的绝缘纸进行修剪，无疑增加了劳动者数量和劳动时间，降低了工作效率，而且绝缘纸的利用率仅有一半。

与本发明相关的现有技术领域中有“一种自动插纸机”(申请号：201120449146.6)，其主要由支架、模具座、PLC控制器、平板、电机、可调节的切刀装置、纸盘、定子模具组成。在使用过程中，由PLC控制器支配剪纸和顶纸电机的协调动作，即当传动装置使可调节的切刀装置前进时，实现对绝缘纸的切断及定型；当可调节的装置后退时，推纸杆推动定型后的绝缘纸进入定子模具上定子的凹槽中。其缺点在于成型滑块在U型槽中的移动是通过气缸推动实现的，噪音较大；不能满足多种不同定子槽口的插纸需求；缺少定子铁芯的自动胀紧和装卸机构，一体化程度不高。

与本发明相关的现有技术领域中还有一种“定子插纸机绝缘纸的成型机构”(申请号：201020114545.2)，其主要由工作台、模座、成型模具、U型槽、切刀装置等组成。在使用过程中，控制器控制送纸轮输出指定长度的绝缘纸，切刀剪断后，通过气缸带动的成型模具将纸压入模座，再由顶纸机构将其压入定子槽口。其缺点在于成型模具的动作由气缸输出，运动精度不高且噪音较大，此外缺少定子铁芯的自动胀紧机构与装卸机构，一体化程度不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以满足内部具有同一槽口形状但型号不同的各种定子的插纸，并且可实现定子自动胀紧、定位、装卸的插纸装置，弥补了现有技术的缺陷，具有一体化程度高的优点。

为实现以上所述目的，本发明采用以下技术方案：一种电机定子嵌线槽自动插纸装置，其特征在于包括支架、若干工作台、电源箱、电脑主机箱、液晶显示器与警示灯、供纸盘、步进电机、伺服电机、驱动器、运动控制卡、定子自动胀紧与转位机构、折边与送纸机构、剪纸与成型机构、顶纸机构、支撑悬座、定子自动装卸夹具。所述若干工作台位于机架的上侧；所述电源箱、电脑主机箱以及显示器与警示灯分别位于机架的两侧；所述机架的尾部设置有若干供纸盘；所述定子自动夹具设置在工作台的前端；所述定子自动胀紧与转位机构、剪纸与成型机构分别设置在工作台的上侧两端，前者位置可调，以满足内部具有同一槽型口形状的不同型号定子所需不同宽度和长度绝缘纸的要求，且剪纸与成型机构中设置有上、下切刀，以及对绝缘纸成型的渐变槽，用于实现绝缘纸的剪断和成型；所述支撑悬座悬挂于工作台的下侧，用于悬挂折边与送纸机构，折边与送纸机构用于实现使绝缘纸产生折边，并依靠压轮与绝缘纸之间的摩擦力将其向上输送；所述顶纸机构悬挂于工作台上，其内部设置有顶杆，用于将成型后的绝缘纸顶入定子槽口中；所述步进电机、伺服电机的驱动器和运动控制卡设置在机架内部的立板一侧。在程序的控制下，各电机协调运动，依次实现定子的取料、胀紧、定位、折边、剪纸、成型、插纸等功能。

所述折边与送纸机构，包含伺服电机、变速器、传动齿轮、左右压轮、左右压轮轴、两侧支撑板、内外套和弹簧、滚轴、进纸槽以及光电传感器等；所述左压轮轴设置在变速器的输出轴上；右压轮轴镶嵌于两侧支撑板中；左压轮与右压轮的配合面设置有特定深度的凸起和凹槽，使输出的绝缘纸产生折边；依靠压轮与绝缘纸之间的摩擦力将绝缘纸向上输送；两侧板的一边均设置有内外套和弹簧；左右压轮的配合松紧度，可以通过调节弹簧的压缩量来予以实现；滚轴和进纸槽设置在侧板一侧，约束绝缘纸竖直进入左右压轮接触面；光电传感器设置在滚轴上面，用于探测绝缘纸的有无。折边与送纸机构，既可以使绝缘纸产生折边，折边具有加强筋的作用，用于降低绝缘纸的柔韧性，又可以在程序的控制下向上输入指定长度的绝缘纸。

所述定子自动胀紧与转位机构，包含分度台、步进电机及其支撑板、同步轮、同步带、胀紧轴、胀紧锥、中心定位轴、伺服电机、减速器、金属探测器及其支座、放大器和电机定子等；步进电机通过支撑板固定于分度台内侧，三个呈三角形分布的同步轮设置在步进电机的上面；定子设置在中心定位轴上，中心轴连接于减速器的输出端，中心定位轴上端突出部分中空且设有若干环形开口，当受挤压时可向外膨胀以将定子固定；减速器和伺服电机固定于中心定位轴的下方，控制定子的精确转动；步进电机通过同步轮，带动胀紧轴转动，胀紧锥随之上下移动从而将定子夹紧和松解；金属探测器和放大器位于分度台一侧，定子的下方，用于定子槽口的精确定位。

所述剪纸与成型机构，包含出纸板、渐变槽、U型导向槽、可调限位块、下切刀、上切刀、定位销、下支座、上支座、成型模具、滑块、直线轴承、加长轴承套、导向杆、感应片、传感器及其支座、滚珠丝杠、伺服电机、联轴器等。下支座内侧由上往下依次设置有出纸板、渐变槽、U型导向槽、可调限位块和下切刀；可调限位块和下切刀的位置均可进行微调；用于进行有效行程控制的两个传感器通过支座固定于下支座上；上支座与下支座之间连接有两个导向轴，导向轴上连接有直线轴承和滑块；金属感应片设置于滑块的下侧；成型模具和上切刀设置于滑块前端；滑块通过加长轴承座与滚珠丝杠的螺母相连接，又通过直线轴承可在导向轴上滑动；伺服电机设置于上支座的一侧，用于向上切刀和成型模具输出动力。

所述顶纸机构，包含伺服电机、同步轮、同步带、上支座、下支座、滚珠丝杠、导向轴、滑块、顶杆、顶杆压块、金属感应片、传感器及其支座、底板、中压块和底压块。上支座、下支座分别设置于底板的上下侧；伺服电机、同步轮和同步带固定于下支座；两导向轴位于上下支座之间，滑块通过轴承设置于导向轴上，滚珠丝杠连接于滑块上；顶杆位于滑块下方，通过压块固定；金属感应片位于滑块一侧；传感器及支座固定于底板一侧；中压块和底压块分别设置于底板另一侧；上支座设置有可使顶纸杆上下顺利移动的通孔。伺服电机通过带传动与滚珠丝杠驱动压杆上下运动；中压块、底压块与底板接触面间设有过纸槽，底压块位置可微调，以调节绝缘纸的偏移量。

所述支撑悬座，包含机芯底座、支撑柱、出纸槽底座、出纸槽底板和盖板、伺服电机、减速器与传动齿轮。支撑悬座悬挂于工作台底板的下侧，向上连接顶纸机构，向下连接折边与送纸机构，对后者具有支撑作用。折边机构位于机芯底座下方的一侧，伺服电机、减速器与传动齿轮位于另一侧。

所述定子自动装卸夹具，包含x、y、z运动方向上的底座、伺服电机、联轴器、导轨、感应片、传感器、滚珠丝杠及其两侧支撑座，落料箱、检测滑板、料抓连接座、检测抓料盘、料抓驱动块、轴承、料抓、压料杆、定位杆、气缸、定子等。落料箱分别位于x运动方向底座的两侧；压料杆和定位杆均布于抓料盘的四周；料抓设置于抓料盘的两侧。该部分可以实现定子的自动装卸。

所述控制系统包括电脑主机、液晶显示器与警示灯、电源箱、电机驱动器、运动控制卡。电脑主机、电源箱以及液晶显示器与警示灯分别位于机架的两侧；电源箱内含变压器，可将220伏特交流电转换为电机驱动器和运动控制卡所需不同电压值；液晶显示器可显示每个工作台定子的插纸信息；当任一个工作台插纸出现问题时，警示灯可自动提示；各个电机和气缸的协调运动是通过软件再结合电机驱动器、运动控制卡予以实现的。

综上所述，本发明不仅可以满足定子铁芯不同槽型口所需不同纸宽和纸长的需求，又可以实现定子的自动装卸、胀紧和转位，故具有机器使用率高、一体化程度高之优点；通过软件控制各电机和气缸的协调运动，机械动作可调可控，便于调试；显示器实时显示各定子的插纸信息，出现故障时警示灯即可自动报警，人机信息互动程度高；各子功能的机械结构模块化，便于发现和解决问题；相对于现今某些工厂依然采用的人工插纸，将绝缘纸的利用率提高了一倍，达到近百分之百，故节约了企业成本，提高了生产效率。

附图说明

附图1是本发明之一种电机定子嵌线槽自动插纸装置示意图。该图同时还作为摘要附图。

附图2是本发明之一种电机定子嵌线槽自动插纸装置之单个工作台示意图。

附图3是本发明之一种电机定子嵌线槽自动插纸装置之定子夹具示意图。

附图4是本发明之一种电机定子嵌线槽自动插纸装置之定子胀紧与转位机构示意图。

附图5是本发明之一种电机定子嵌线槽自动插纸装置之折边与送纸机构示意图。

附图6是本发明之一种电机定子嵌线槽自动插纸装置之剪纸与成型机构示意图。

附图7是本发明之一种电机定子嵌线槽自动插纸装置之顶纸机构示意图。

附图8是本发明之一种电机定子嵌线槽自动插纸装置之支撑悬座机构示意图。

附图9是本发明之一种电机定子嵌线槽自动插纸装置之控制系统示意图。

附图1、2中，1是工作台，2是电源箱，3是电脑主机，4是液晶显示器，5是警示灯，6是纸盘，7是机架；I是夹具机构，II是胀紧与转位机构，III是折边与送纸机构，IV是剪纸与成型机构，V是顶纸机构，VI是支撑悬座。附图3所示为夹具机构I，其中101、102、103是伺服电机，104是联轴器，105是滚珠丝杠，106是导轨，107是底座，108是落料箱，109是金属感应片，110是传感器，111是检测滑板，112是料抓连接座，113是料抓驱动块，114是气缸马达，115是检测抓料盘，116是压料感应柱与弹簧，117是检测定位杆，118是定子，119是料抓，120是检测送料滑板。附图4所示为胀紧与转位机构II，其中201是分度平台，202是步进电机，203是支撑板，204是同步轮，205是同步带，206是胀紧轴，207是胀紧锥，208是中心定位轴，209是伺服电机，210是减速器，211是定子，212是金属探测器与传感器支座。附图5所示为折边与送纸机构III，其中301是左压轮，302是右压轮，303是右压轮轴，304是左压轮轴，305是前侧板，306是后侧板，307是外套，308是内套，309是弹簧，310是弹簧底座，311是滚轴，312是侧支撑板，313是进纸槽底座，314是进纸槽底板，315是进纸槽，316是进纸槽盖板，317是传感器，318是传感器支座。附图6所示为剪纸与成型机构IV，其中401是出纸槽，402是渐变槽，403是U型导向槽，404是可调限位块，405是下切刀，406是上切刀，407是下支座，408是上支座，409是成型模具，410是滑块，411是直线轴承，412是加长轴承套，413是导向轴，414是金属感应片，415是传感器，416是传感器支座，417是滚珠丝杠，418是伺服电机。附图7所示为顶纸机构V，其中501是伺服电机，502是同步轮，503是同步带，504是上支座，505是下支座，506是滚珠丝杠，507是导向轴，508是滑块，509是顶杆，510是顶杆压块，511是金属感应片，512是传感器，513是传感器支座，514是底板，515是中压板，516是底压板。附图8所示为支撑悬座VI，其中601是伺服电机，602是减速器，603是传动轴，604是齿轮，605是机芯底座，606是出纸槽及盖板，607是出纸槽底座，608是连接棒。

具体实施方式

参照图1至图9，本发明即一种电机定子嵌线槽自动插纸装置，包括工作台1，支撑工作台的机架7，设置在机架两侧的电源箱2和电脑主机箱3，设置在机架内部的驱动器和运动控制板(图中未标注)，设置在工作台前侧的自动夹具I，设置在工作台尾部的显示器4、警示灯5和供纸盘6，设置在工作台上部的定子胀紧与转位机构II以及剪纸与成型机构IV，设置在工作台下部的折边与送纸机构III、顶纸机构V以及支撑悬座机构VI，支撑悬座机构悬挂于工作台下部，向下连接折边与送纸机构，向上连接顶纸机构。

参照图1和图3，用于实现定子自动装卸的夹具机构I位于工作台1的前侧，夹具机构包括伺服电机101、102、103，联轴器104、滚珠丝杠105、导轨106、支座107、落料箱108、传感器109、金属感应片110、检测滑板111、料抓连接座112、料抓驱动块113、气缸马达114、检测抓料盘115、压料感应柱与弹簧116、检测定位杆117、定子118、料抓119以及检测送料滑板120。三个伺服电机分别控制夹具在x、y、z方向的平移运动，在控制系统的作用下有序产生动作，实现定子的自动装卸。

参照图2和图4，用于实现定子自动胀紧与转的位机构II位于工作台1的上部，包括分度台平板201、步进电机202、支撑座203、同步轮204、同步带205、胀紧轴206、胀紧锥207、中心定位轴208、伺服电机209、减速器210、定子211以及金属探测器与传感器支座212。步进电机带动胀紧轴转动，进而通过胀紧锥将定子夹紧固定；设置在侧方的两个金属感应器对定子槽口进行感应，并将信号传输至控制系统，通过伺服电机和减速器带动中心定位轴的转动，进而实现定子槽的初始精确定位以及插纸过程中的转动角度。

参照图2和图5，用于实现绝缘纸折边与送纸的机构III位于工作台1的下部，包括左压轮301、右压轮302、右压轮轴303、左压轮轴304、前侧板305、后侧板306、外套307、内套308、弹簧309、弹簧底座310、滚轴311、侧支撑板312、进纸槽底座313、进纸槽底板314、进纸槽315、进纸槽盖板316、传感器317、传感器支座318。压轮工作面加工有特制的凸起和凹槽，用于对绝缘纸产生折边，以增强其强度便于下一阶段的剪切；折边的效果可以通过调节左右压轮接触面的间隙量来实现调节，而此间隙量又可通过设置在侧板一侧的调节机构即通过调节弹簧的压缩量来予以实现；滚轴用于约束绝缘纸垂直进入左右压轮接触面，侧支撑板设置有传感器，其可探测绝缘纸的有无，若无绝缘纸可通过警示灯自动报警；此外，压轮还担负着向上送纸的功能，可根据定子型号的不同，通过软件控制向上送入绝缘纸的长度。

参照图2和图6，用于实现剪纸与成型的机构IV位于工作台1的上侧，包括出纸槽401、渐变槽402、U型导向槽403、可调限位块404、下切刀405、上切刀406、下支座407、上支座408、成型模具409、滑块410、直线轴承411、加长轴承套412、导向轴413、金属感应片414、传感器415、传感器支座416、滚珠丝杠417、伺服电机418。机构III将有折边的绝缘纸送至超过下切刀上平面指定高度即停止动作，上切刀和成型模具即可在伺服电机驱动下向下切刀趋近，实现剪纸后在成型模具推压作用下将绝缘纸压入U型导向槽。

参照图1和图7，用于实现顶纸动作的机构V位于工作台1的中下侧，包括伺服电机501、同步轮502、同步带503、上支座504、下支座505、滚珠丝杠506、导向轴507、滑块508、顶杆509、顶杆压块510、金属感应片511、传感器512、传感器支座513、底板514、中压板515、底压板516。底板与中压板、底压板之间设有间隙，为绝缘纸向上输送的通道；当机构IV将绝缘纸压入U型导向槽后，压杆即可在伺服电机驱动下，向上运动并顶着绝缘纸依次通过U型导向槽、渐变槽和出纸槽，最终进入定子铁芯槽口。

参照图2和图8，支撑悬座VI悬挂于工作台1的下侧，向上连接机构V、向下连接机构III，包括伺服电机601、减速器602、传动轴603、齿轮604、机芯底座605、出纸槽及盖板606、出纸槽底座607、连接棒608。伺服电机的输出端与减速器相连，减速器的输出端通过齿轮与左压轮相连，用于向压轮输出动力。

参照图9，其详细的表述了系统的控制方式即首先将预先编制的程序写入上位机，然后通过运动控制卡和驱动器驱动各个电机产生协调有序的机械动作；当某个环节出现问题时，传感器即可检测并自动报警。

Claims (7)

1.一种电机定子嵌线槽自动插纸装置，其特征在于包括支架、若干工作台、电源箱、电脑主机箱、液晶显示器与警示灯、供纸盘、步进电机、伺服电机、驱动器、运动控制卡、定子自动胀紧与转位机构、折边与送纸机构、剪纸与成型机构、顶纸机构、支撑悬座、定子自动装卸夹具，所述若干工作台位于机架的上侧；所述电源箱、电脑主机箱以及显示器与警示灯分别位于机架的两侧；所述机架的尾部设置有若干供纸盘；所述定子自动夹具设置在工作台的前端；所述定子自动胀紧与转位机构、剪纸与成型机构分别设置在工作台的上侧两端，前者位置可调，以满足具有同一槽型口形状的不同型号定子所需不同宽度绝缘纸的要求，且剪纸机构中设置有上、下切刀，以及对绝缘纸成型的渐变槽，用于实现绝缘纸的剪断和成型；所述支撑悬座悬挂于工作台的下侧，用于悬挂折边与送纸机构，折边与送纸机构用于实现使绝缘纸产生折边，并将其向上输送；所述顶纸机构悬挂于工作台上，其内部设置有顶杆，用于将成型后的绝缘纸片顶入定子嵌线槽口中；所述步进电机、伺服电机的驱动器和运动控制卡设置在机架内部的立板一侧；在程序的控制下，各电机协调运动，依次实现定子的取料、胀紧、定位、折边、剪纸、成型、插纸功能；所述折边与送纸机构，包含左右压轮、左右压轮轴、传动齿轮、两侧支撑板、内外套和弹簧、滚轴、进纸槽以及光电传感器；所述左压轮轴设置在变速器的输出轴上；右压轮轴镶嵌于两侧支撑板中；左压轮与右压轮的配合面设置有特定深度的凸起和凹槽，使绝缘纸产生折边，同时依靠压轮与绝缘纸间的摩擦力迫使绝缘纸向上输送；两侧板的一边均设置有内外套和弹簧；左右压轮的配合松紧度，通过调节弹簧的压缩量来予以实现；滚轴和进纸槽设置在侧板一侧，约束绝缘纸竖直进入左右压轮接触面；光电传感器设置在滚轴上面，用于探测绝缘纸的有无。

2.根据权利要求1所述的一种电机定子嵌线槽自动插纸装置，其特征在于：所述定子自动胀紧与转位机构，包含分度台、步进电机及其支撑板、同步轮、同步带、胀紧轴、胀紧锥、中心定位轴、伺服电机、减速器、金属探测器及其支座、放大器和电机定子；步进电机通过支撑板固定于分度台内侧，三个呈三角形分布的同步轮设置在步进电机的上面；定子设置在中心定位轴上，中心定位轴与减速器的输出端相连接，减速器和伺服电机固定于中心定位轴的下方，控制定子的精确转动；步进电机通过同步轮，带动胀紧轴转动，胀紧锥随之上下移动将定子夹紧和松解；金属探测器和放大器位于分度台一侧，定子的下方，用于定子槽口的精确定位。

3.根据权利要求1所述的一种电机定子嵌线槽自动插纸装置，其特征在于：所述剪纸与成型机构，包含出纸板、渐变槽、U型导向槽、可调限位块、下切刀、上切刀、定位销、下支座、上支座、成型模具、滑块、直线轴承、加长轴承套、导向杆、感应片、传感器及其支座、滚珠丝杠、伺服电机、联轴器；下支座内侧由上往下依次设置有出纸板、渐变槽、导向槽、可调限位块和下切刀；可调限位块和下切刀的位置均可进行微调；用于进行有效行程控制的两个传感器通过支座固定于下支座上；上支座与下支座之间连接有两个导向轴，导向轴上连接有直线轴承和滑块；金属感应片设置于滑块的下侧；成型模具和上切刀设置于滑块前端；滑块通过加长轴承座与滚珠丝杠的螺母相连接，又通过直线轴承可在导向轴上滑动；伺服电机设置于上支座的一侧。

4.根据权利要求1所述的一种电机定子嵌线槽自动插纸装置，其特征在于：所述顶纸机构，包含伺服电机、同步轮、同步带、上支座、下支座、滚珠丝杠、导向轴、滑块、顶杆、顶杆压块、金属感应片、传感器及其支座、底板、中压块和底压块；上支座、下支座分别设置于底板的上下侧；伺服电机、同步轮和同步带固定于下支座；两导向轴位于上下支座之间，滑块通过轴承设置于导向轴上，滚珠丝杠连接于滑块上；顶杆位于滑块下方，通过压块固定；金属感应片位于滑块一侧；传感器及支座固定于底板一侧；中压块和底压块分别设置于底板另一侧；上支座设置有可使顶纸杆上下顺利移动的通孔。

5.根据权利要求1所述的一种电机定子嵌线槽自动插纸装置，其特征在于：所述支撑悬座，包含机芯底座、连接棒、出纸槽底座、出纸槽底板和盖板、伺服电机、减速器、传动齿轮；折边机构位于机芯底座下方的一侧，伺服电机、减速器与传动齿轮位于另一侧。

6.根据权利要求1所述的一种电机定子嵌线槽自动插纸装置，其特征在于：所述定子自动装卸夹具，包含x、y、z运动方向上的底座、伺服电机、联轴器、导轨、感应片、传感器、滚珠丝杠及其两侧支撑座，落料箱、检测滑板、料抓连接座、检测抓料盘、料抓驱动块、轴承、料抓、压料杆、定位杆、气缸、定子；落料箱分别位于x运动方向底座的两侧；压料杆和定位杆均布于抓料盘的四周；料抓设置于抓料盘的两侧。

7.根据权利要求1所述的一种电机定子嵌线槽自动插纸装置，其特征在于：所述电脑主机箱、液晶显示器与警示灯、电源箱、驱动器、运动控制卡组成控制系统；电脑主机、电源箱以及液晶显示器与警示灯分别位于机架的两侧；电源箱内含变压器，可将220伏特交流电转换为驱动器和运动控制卡所需不同电压值；液晶显示器可显示每个工作台定子的插纸信息；当任一个工作台插纸出现问题时，警示灯可自动提示；各个电机和气缸的协调运动是通过软件再结合驱动器、运动控制卡予以实现的。