CN106026550A - 电动机转子的热套工装及其控制器 - Google Patents
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Abstract
一种电动机转子的热套工装及其控制器，其热套工装包括用于压转轴（20）的第二气缸（11）、对铁芯（1）感应加热的加热线圈（5）、支承铁芯的圆柱形的定位座（2），使铁芯进入加热线圈的第一气缸，转盘（4）安放在底座上部，转盘的边缘部位设有两个通孔，通孔中安装有定位座；在底座的腔体中设有第一气缸（9），所述的转盘由一步进电机（13）驱动，转盘每次转动角度为180度，转盘在规定的位置停止时，一定位座与第一气缸同轴，而另一定位座与第二气缸同轴。控制器对步进电机和第一气缸进行控制。本发明的有益效果是，在一个铁芯的加热过程中，可对另一个铁芯进行压入转轴操作和铁芯装、卸操作，可将加热等待时间利用起来，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动机转子的热套工装及其控制器，热套工装包括加热线圈和压入装置，用来将电动机的转轴压进电动机转子的铁芯中。控制器包括步进电机控制单元和电磁阀控制单元，所述的步进电机控制单元和电磁阀控制单元根据一单片机系统发出的指令执行相应的动作。
背景技术
在电动机的制造过程中，有一转子连接工序，即将转轴压进转子的铁芯中，转子的连接方式有键连接、冷压连接和热套连接。所述的热套连接是，先对铁芯进行加热使铁芯膨胀，然后将转轴压进铁芯，铁芯冷却后收缩在转轴上。现有的热套工装包括定位座，定位座上方设有加热线圈，铁芯放在加热线圈中，铁芯的底部搁置在定位座上，在加热线圈的上方设有压头；其操作过程是，先加热线圈通以中频电流，加热线圈产生交变磁通，在铁芯感应出涡流使铁芯发热、升温，加热一段时间后铁芯达到规定温度，用压头将转轴压进铁芯。现有的热套工装在操作过程中有一加热等待时间，工作效率不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电动机转子的热套工装及其控制器，该热套工装能在加热等待时间内，对转子进行热套操作，并完成转子的放置和取下操作，提高工作效率。
本发明解决技术问题的技术方案是，一种电动机转子的热套工装及其控制器，其包括用于压转轴20的第二气缸11、对铁芯1感应加热的加热线圈5、支承铁芯的圆柱形的定位座2，定位座的顶部设有凸缘，其特征是，所述的热套工装还包括一筒形的底座3，加热线圈固定在底座的左侧，加热线圈的底部距底座的顶部有一距离，第二气缸设置在底座右侧的倒L形的曲臂12的水平方向的臂上；一圆形的转盘4安放在底座上部的凹口中，在转盘的边缘部位对称地设有两个通孔，通孔中分别滑动安装有定位座；在底座的腔体中设有第一气缸9，第一气缸的活塞杆8与加热线圈的圆心在同一轴线上；所述的转盘由一步进电机13驱动，转盘每次转动角度为180度，转盘在规定的位置停止时，一定位座与第一气缸同轴，该定位座随第一气缸上升或下降，使该定位座所支承的铁芯伸进或退出加热线圈，而另一定位座与第二气缸的活塞杆10同轴；所述的控制器用于控制步进电机和第一气缸。
所述的控制器包括使步进电机转动的步进电机驱动单元、使第一气缸动作的电磁阀控制单元，步进电机驱动单元和电磁阀控制单元受控于一单片机系统，单片机系统包括单片机IC1和单片机中的程序模块，其特征是，步进电机驱动单元包括三极管T11、T12、T21、T22，三极管T11的基极通过电阻R12接第二电源VDD2，三极管T11的发射极通过电阻R13接第二电源VDD2，三极管T11的集电极接步进电机的第一线圈a的A端，三极管T11的基极通过电阻R11接单片机IC1的引脚P1.7；
三极管T12的基极通过电阻R15接第二电源VDD2，三极管T12的发射极通过电阻R16接第二电源VDD2，三极管T12的集电极接步进电机的第一线圈a的/A端，三极管T12的基极通过电阻R14接单片机IC1的引脚P1.6；第一线圈a的中心抽头接地；
三极管T21的基极通过电阻R22接第二电源VDD2，三极管T21的发射极通过电阻R23接第二电源VDD2，三极管T21的集电极接步进电机的第二线圈b的B端，三极管T21的基极通过电阻R21接单片机IC1的引脚P1.5；
三极管T22的基极通过电阻R25接第二电源VDD2，三极管T22的发射极通过电阻R26接第二电源VDD2，三极管T22的集电极接步进电机的第二线圈b的/B端，三极管T22的基极通过电阻R24接单片机IC1的引脚P1.4；第二线圈b的中心抽头接地；
电磁阀控制单元包括三极管T3，三极管T3的集电极通过电磁阀的线圈J1接地，三极管T3的发射极接第二电源VDD2，三极管T3的基极通过电阻R31接单片机IC1的引脚P1.3。
所述单片机的型号为AT89C2051，单片机的引脚VCC接第一电源VDD，引脚VCC通过电容C3接地，引脚RST分别通过电阻R1接地和电容C1接第一电源VDD，引脚4、5分别通过电容C2、C3接地，引脚4、5并联有晶振JZ，引脚GND接地。
所述的单片机中的程序模块包括定时计数模块、动作控制模块和步进电机控制模块，定时计数模块的程序对单片机内部的定时器进行设定，使定时器自动地每隔△t时间对单片机内部的第一数据存储器、第二数据存储器分别进行加1操作；步进电机控制模块对第一数据存储器中数据进行判断，根据判断结果来改变单片机IC1的引脚P1.7、P1.6、P1.5、P1.4的电平状态，使步进电机转动；动作控制模块对第二数据存储器中数据进行判断，根据判断结果控制步进电机转动或停止、控制电磁阀使第一气缸上升置位或下降复位。
本发明的操作步骤是：
当转盘在规定位置停止时，使第一气缸的活塞杆顶升其上方的定位座，使铁芯伸进加热线圈对该铁芯加热；
这时在第二气缸下方的铁芯上装上转轴，使第二气缸的活塞杆下降，压转轴进入铁芯中，然后使第二气缸的活塞杆复位，再装上新的铁芯到第二气缸下方的定位座上；
当铁芯加热时间到，使第一气缸的活塞杆复位，其支承的定位座依靠自身重力下降至转盘上；令步进电机转动180度角度后停止，重复上述步骤。
本发明的有益效果是，在一个铁芯的加热过程中，可对另一个铁芯进行压入转轴操作和铁芯装、卸操作，可将加热等待时间利用起来，提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明的热套工装结构示意图。
图2为热套工装控制器的电气线路原理图。
图3为热套工装控制器的程序模块原理方框图。
图4为热套工装控制器的步进电机控制模块原理方框图。
附图1中的标志分别表示：1-铁芯、2-定位座、3-底座、4-转盘、5-加热线圈、7-托盘、8-第一气缸的活塞杆、9-第一气缸、10-第二气缸的活塞杆、11-第二气缸、12-曲臂、13-步进电机、14-电机固定板、15-气缸固定板、16-绝缘套、17-线圈接头、18-支架、20-转轴。
具体实施方式
现结合附图说明本发明的具体实施方式。
一种电动机转子的热套工装，其包括用于压转轴20的第二气缸11、对铁芯1感应加热的加热线圈5、支承铁芯的圆柱形的定位座2、支承定位座的筒形的底座3。
加热线圈由铜管或不锈钢管材料制成，加热线圈的端部上由外向内分别设有有绝缘套16和线圈接头17，绝缘套与支架18连接，支架固定在底座的左侧，加热线圈的底部距底座的顶部有一距离，该距离略大于铁芯的长度，加热线圈能容纳铁芯。线圈接头与外部的中频电源（附图中未画出）连接。加热线圈的两端与冷却水管（附图中未画出）连接，加热线圈通以冷却水可防止加热线圈因温度过高而损坏。
第二气缸设置在底座右侧的倒L形的曲臂12的水平方向的臂上，第二气缸的活塞杆10下降时，可将转轴压进铁芯中，第二气缸的活塞杆的运动距离略大于转轴的长度。
在底座上部的凹口中配合地设有一圆形的转盘4，在转盘的边缘部位对称地设有两个通孔，通孔中分别安装有定位座，通孔与定位座的圆柱部分滑动配合，定位座上部的设有一凸缘。
在底座的腔体中设有第一气缸9，第一气缸固定连接在底座上的气缸固定板15上，第一气缸的活塞杆8与加热线圈的圆心在同一轴线上。
所述的转盘由一步进电机13驱动，步进电机位于底座的腔体内，步进电机固定连接在底座上的电机固定板14上，转盘每次转动的角度为180度，转盘在规定的位置停止时，一定位座与第一气缸的活塞杆同轴，另一定位座与第二气缸的活塞杆10同轴；第一气缸的活塞杆的顶端设有一托盘7，第一气缸上升时托举其上面的定位座，使该定位座所支承的铁芯伸进加热线圈，第一气缸下降复位后，该定位座所支承的铁芯退出加热线圈。
单片机的程序模块运行步骤为：
1、定时计数模块自动地每隔5毫秒对第一计数器和第二计数器进行加1操作；
2、动作控制模块对第二数据存储器中数据进行判断，当第二数据存储器的值小于200时，调用步进电机控制模块让步进电机转动；
3、当第二数据存储器的值为200时（表示步进电机的转子已转动180度），将第一数据存储器的值存储到第三数据存储器，同时置引脚P1.3为低电平，使三极管T3导通，电磁阀的线圈得电，电磁阀动作对第一气缸通气使其活塞上升，然后不断比较第二数据存储器的值是否为4000，在该比较的过程约为20秒，此过程是对铁芯加热过程也是对上次加热后的铁芯进行压转轴、卸、装的过程，当第二数据存储器的值为4000时，置引脚P1.3为高电平，使三极管T3截止，电磁阀的线圈失电，电磁阀对第一气缸放气使其活塞下降复位；
4、继续比较第二数据存储器的值是否为4100，当第二数据存储器的值为4100（延时0.5秒保证活塞的下降时间）时，对第二数据存储器的值清0，将第三数据存储器的数据返送到第一数据存储器，然后再从步骤2开始运行。
步进电机控制模块对第一数据存储器中数据进行判断，根据判断结果来改变单片机IC1的引脚P1.7、P1.6、P1.5、P1.4的电平状态；第一数据存储器中数据与引脚P1.7、P1.6、P1.5、P1.4的电平状态关系如下表所示：
| 第一数据存储器的值 | 引脚P1.7电平状态 | 引脚P1.6电平状态 | 引脚P1.5电平状态 | 引脚P1.4电平状态 | 三极管T 11的状态 | 三极管T 12的状态 | 三极管T 21的状态 | 三极管T 22的状态 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 导通 | 截止 | 截止 | 截止 |
| 2 | 0 | 1 | 0 | 1 | 导通 | 截止 | 导通 | 截止 |
| 3 | 1 | 1 | 0 | 1 | 截止 | 截止 | 导通 | 截止 |
| 4 | 1 | 0 | 0 | 1 | 截止 | 导通 | 导通 | 截止 |
| 5 | 1 | 0 | 1 | 1 | 截止 | 导通 | 截止 | 截止 |
| 6 | 1 | 0 | 1 | 0 | 截止 | 导通 | 截止 | 导通 |
| 7 | 1 | 1 | 1 | 0 | 截止 | 截止 | 截止 | 导通 |
| 8 | 0 | 1 | 1 | 0 | 导通 | 截止 | 截止 | 导通 |
表中电平状态为0表示低电平，电平状态为1表示高电平；表中的三极管导通时，与其集电极连接的步进电机线圈有电流经步进电机线圈的中心抽头入地。步进电机线圈产生的磁场使步进电机的转子转动，引脚的电平每变化一次使步进电机的转子转动0.9度；当第一数据存储器的值为8时，经步进电机控制模块判断后对第一数据存储器的值清0。
Claims (3)
1.一种电动机转子的热套工装及其控制器，其包括用于压转轴（20）的第二气缸（11）、对铁芯（1）感应加热的加热线圈（5）、支承铁芯的圆柱形的定位座（2），定位座的顶部设有凸缘，其特征是，所述的热套工装还包括一筒形的底座（3），加热线圈固定在底座的左侧，加热线圈的底部距底座的顶部有一距离，第二气缸设置在底座右侧的倒L形的曲臂（12）的水平方向的臂上；一圆形的转盘（4）安放在底座上部的凹口中，在转盘的边缘部位对称地设有两个通孔，通孔中分别滑动安装有定位座；在底座的腔体中设有第一气缸（9），第一气缸的活塞杆（8）与加热线圈的圆心在同一轴线上；所述的转盘由一步进电机（13）驱动，转盘每次转动角度为180度，转盘在规定的位置停止时，一定位座与第一气缸同轴，该定位座随第一气缸上升或下降，使该定位座所支承的铁芯伸进或退出加热线圈，而另一定位座与第二气缸的活塞杆（10）同轴；所述的控制器用于控制步进电机和第一气缸。
2.根据权利要求1所述的电动机转子的热套工装及其控制器，其特征是，所述的控制器包括使步进电机转动的步进电机驱动单元、使第一气缸动作的电磁阀控制单元，步进电机驱动单元和电磁阀控制单元受控于一单片机系统，单片机系统包括单片机IC1和单片机中的程序模块，其特征是，步进电机驱动单元包括三极管T11、T12、T21、T22，三极管T11的基极通过电阻R12接第二电源VDD2，三极管T11的发射极通过电阻R13接第二电源VDD2，三极管T11的集电极接步进电机的第一线圈a的A端，三极管T11的基极通过电阻R11接单片机IC1的引脚P1.7；
三极管T12的基极通过电阻R15接第二电源VDD2，三极管T12的发射极通过电阻R16接第二电源VDD2，三极管T12的集电极接步进电机的第一线圈a的/A端，三极管T12的基极通过电阻R14接单片机IC1的引脚P1.6；第一线圈a的中心抽头接地；
三极管T21的基极通过电阻R22接第二电源VDD2，三极管T21的发射极通过电阻R23接第二电源VDD2，三极管T21的集电极接步进电机的第二线圈b的B端，三极管T21的基极通过电阻R21接单片机IC1的引脚P1.5；
三极管T22的基极通过电阻R25接第二电源VDD2，三极管T22的发射极通过电阻R26接第二电源VDD2，三极管T22的集电极接步进电机的第二线圈b的/B端，三极管T22的基极通过电阻R24接单片机IC1的引脚P1.4；第二线圈b的中心抽头接地；
电磁阀控制单元包括三极管T3，三极管T3的集电极通过电磁阀的线圈J1接地，三极管T3的发射极接第二电源VDD2，三极管T3的基极通过电阻R31接单片机IC1的引脚P1.3；
所述单片机的型号为AT89C2051，单片机的引脚VCC接第一电源VDD，引脚VCC通过电容C3接地，引脚RST分别通过电阻R1接地和电容C1接第一电源VDD，引脚4、5分别通过电容C2、C3接地，引脚4、5并联有晶振JZ，引脚GND接地。
3.根据权利要求2所述的电动机转子的热套工装及其控制器，其特征是，所述的单片机中的程序模块包括定时计数模块、动作控制模块和步进电机控制模块，定时计数模块的程序对单片机内部的定时器进行设定，使定时器自动地每隔△t时间对单片机内部的第一数据存储器、第二数据存储器分别进行加1操作；步进电机控制模块对第一数据存储器中数据进行判断，根据判断结果来改变单片机IC1的引脚P1.7、P1.6、P1.5、P1.4的电平状态，使步进电机转动；动作控制模块对第二数据存储器中数据进行判断，根据判断结果控制步进电机转动或停止、控制电磁阀使第一气缸上升置位或下降复位；单片机的程序模块运行步骤为：
a、定时计数模块自动地每隔5毫秒对第一计数器和第二计数器进行加1操作；
b、动作控制模块对第二数据存储器中数据进行判断，当第二数据存储器的值小于200时，调用步进电机控制模块让步进电机转动；
c、当第二数据存储器的值为200时，将第一数据存储器的值存储到第三数据存储器，同时置引脚P1.3为低电平，然后不断比较第二数据存储器的值是否为4000，当第二数据存储器的值为4000时，置引脚P1.3为高电平；
c、继续比较第二数据存储器的值是否为4100，当第二数据存储器的值为4100时，对第二数据存储器的值清0，将第三数据存储器的数据返送到第一数据存储器，然后再从步骤b开始运行。
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