CN108428549B - 一种电机线圈绕膜机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电机线圈绕膜机器人，包括中控系统、L形机架、控制阀岛、仿形部分、抓手部分、夹持部分、风机系统。采用仿形滚轮盘和仿形滚轮等机构配合动作，同时将动力输入端设在仿形齿轮盘圆周运动上，保证了再驱动轮匀速转动过程中线圈沿周向是匀速运动，保证了缠膜过程可按固定的速度进行，使控制更加简单可靠；将驱动线圈旋转的部分与绕膜抓手部分通过仿形轮联动，同时将原动力设在与仿形滚轮相对固定的器件上来驱动仿形齿轮盘动作，使得在单一动力输入情况下，实现针对圆角矩形的仿形；绕膜抓手部分采用气爪和抓手配合动作，仿人工工作，更适合小空间内的绕膜工作。

Description

一种电机线圈绕膜机器人

技术领域

本发明涉及线圈绕膜技术，具体涉及一种电机线圈绕膜机器人，属于机电产品零部件加工领域。

背景技术

线圈是机电产品中使用量较大的一种零部件，特别是特种电机的生产过程中更是需要高质量的线圈，由于电气产品的特殊性，线圈就必须要求绝缘处理。现有生产技术中是在线圈制作成型后再由人工对线圈表面进行绝缘膜的缠绕，这极大地影响了生产效率，同时由于人工缠绕存在着不可避免的多缠或少缠等缺陷，使产品难以满足现代的工业化要求的一致性。虽然现有一些生产设备可对线圈进行自动化的绝缘膜缠绕工作，但现有设备基本都是C形环结构，缠绕大尺寸的线圈尚可，可是对于小尺寸线圈的绝缘膜缠绕就无能为力了。

基于以上原因，小尺寸线圈的绕膜工作还处于全人工手工缠绕的水平，不能保证线圈绕膜的质量和一致性，因此需要一款新型的装备来替代人工对小尺寸线圈进行绝缘膜的缠绕工作。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种电机线圈绕膜机器人，通过仿形机构与气动运膜和卡紧装置配合而完成高质量的绝缘膜缠绕工作。

本发明采取的技术方案为一种电机线圈绕膜机器人，包括中控系统、L形机架、控制阀岛、仿形部分、抓手部分、夹持部分、风机系统；所述的仿形部分包括两个纵向滑轨总成、两个横向滑轨总成，所述的两个纵向滑轨总成上下平行安装在L形机架左侧的立面内侧，在两个纵向滑轨总成上分别滑动安装有一个纵向滑块，两个纵向滑块上还固定安装有旋转支架安装板；所述的旋转支架安装板右侧面上设有安装旋转支架的水平平台，在水平平台上开设有竖直方向的安装通孔，所述的旋转支架为T形结构，其上部为一个矩形安装平面，下部为一个与安装平面刚性连接的旋转轴，旋转支架通过旋转轴转动安装在旋转支架安装板右侧水平平台上开设的安装通孔中；所述的旋转支架下部的旋转轴上还固定安装有仿形齿轮盘。

所述的两个横向滑轨总成横向平行布置固定安装在L形机架上平面右侧，在两个横向滑轨总成上分别滑动安装有一个横向滑块，两个横向滑块上还固定安装有横移气缸座；所述的仿形齿轮盘与横移气缸座之间还设有仿形支杆，仿形支杆右端固定安装在横移气缸座下表面并处于两个横移滑块中间位置，仿形支杆左端固定安装有T形的仿形滚轮座；所述的仿形滚轮座上设有两个竖直的仿形滚轮轴，两个仿形滚轮轴沿仿形支杆轴线所在竖直平面对称布置，两个仿形滚轮轴上还分别安装有一个仿形滚轮；所述的两个仿形滚轮与仿形齿轮盘下表面上设置的仿形环槽侧面滚动接触；所述的仿形支杆左侧滑动安装有电机座，电机座左侧设置有电机安装板；所述的电机安装板上固定安装有伺服电机，在伺服电机输出轴轴端上还固定安装有驱动齿轮；所述的电机座与仿形支杆右端设置安装凸台之间还设置有定位弹簧；所述的驱动齿轮在定位弹簧的作用下与仿形齿轮盘外圆周上布置的齿形时刻保持啮合。

所述的夹持部分包括两个旋转气缸、两个摇臂、两个手指气缸，所述的两个旋转气缸分别固定安装在旋转支架上部的矩形安装平面上，且在矩形安装平台的两个对角位置，在两个旋转气缸的输出轴上还分别固定安装有一个摇臂；所述的摇臂为L形结构，两个摇臂的另一端分别固定安装有一个手指气缸，两个手指气缸分别在于其相连的旋转气缸作用下依次进入装夹工位实现对线圈的装夹工作。

所述的抓手部分包括横移气缸、卡爪气缸、上气爪、上抓手气缸、下气爪、下抓手气缸、上抓手、下抓手，所述的横移气缸固定安装在横移气缸座上，且横移气缸的活塞杆伸出方向指向L形机架的左侧里面；所述的卡爪气缸通过卡爪气缸座固定安装在横移气缸的活塞杆端部，卡爪气缸的上下两个卡爪上分别固定安装有上气爪和下气爪；所述的上气爪为空心的L形结构，在上气爪端部的内侧还设有矩形缺口；所述的上抓手铰接安装在上气爪端部的矩形缺口处，上抓手右侧还设置有气缸铰接座；所述的上抓手下侧还设置有上抓手气缸，上抓手气缸的缸体尾部与上气爪铰接安装，上抓手气缸的活塞杆端部与上抓手右侧的气缸铰接座铰接安装；所述的下气爪为空心的L形结构，在下气爪端部的内侧还设有矩形缺口；所述的下抓手铰接安装在下气爪端部的矩形缺口处，下抓手右侧还设置有气缸铰接座；所述的下抓手上侧还设置有下抓手气缸，下抓手气缸的缸体尾部与下气爪铰接安装，下抓手气缸的活塞杆端部与下抓手右侧的气缸铰接座铰接安装。

所述的风机系统包括涡轮风机、换向阀、下气爪连接管、回风管、送风管、上气爪连接管，所述的换向阀有两个出风口、一个进风口，一个回风口，换向阀的一个出风口通过下气爪连接管与下气爪相连通，换向阀的另一个出风口通过上气爪连接管与上气爪相连通，换向阀的进风口通过送风管与涡轮风机的出口相连通，换向阀的回风口通过回风管与涡轮风机的入口相连通。

进一步的，所述的仿形齿轮盘的中心位置设置有与旋转支架的旋转轴相配合的D形轴孔。

进一步的，所述的L形机架上表面还固定安装有仿形滚轮座滑槽，所述的仿形滚轮座可在仿形滚轮座滑槽中左右滑动。

进一步的，所述的仿形支杆左侧上部设置有平键槽。

进一步的，所述的电机座在电机安装板一侧的内孔上固定安装有平键，平键在仿形支杆上的平键槽内自由滑动。

进一步的，所述的上气爪安装上抓手的端部位置设置有上卡盘，上卡盘为长方形结构。

进一步的，所述的下气爪安装上抓手的端部位置设置有下卡盘，下卡盘为长方形结构，且与上卡盘相对安装。

进一步的，所述的仿形齿轮盘下部的仿形环槽各处宽度相同，且仿形环槽宽度比仿形滚轮直径大0.1mm~0.3mm。

进一步的，所述的控制阀岛安装在L形机架下表面；所述的中控系统安装在L形机架左侧。

由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：（1）采用仿形滚轮盘和仿形滚轮等机构配合动作，同时将动力输入端设在仿形齿轮盘圆周运动上，保证了再驱动轮匀速转动过程中线圈沿周向是匀速运动，保证了缠膜过程可按固定的速度进行，使控制更加简单可靠；（2）将驱动线圈旋转的部分与绕膜抓手部分通过仿形轮联动，同时将原动力设在与仿形滚轮相对固定的器件上来驱动仿形齿轮盘动作，使得在单一动力输入情况下，实现针对圆角矩形的仿形；（3）绕膜抓手部分采用气爪和抓手配合动作，仿人工工作，更适合小空间内的绕膜工作。

附图说明

图1为本发明的整体装配立体结构示意图。

图2为本发明隐藏部分零部件后的装配立体结构示意图。

图3为本发明中抓手部分结构局部放大示意图。

图4为本发明中仿形齿轮盘具体结构示意图。

图5为本发明仿形轮座和仿形支杆组合后具体结构示意图。

图6为本发明电机座具体结构示意图。

图7为本发明中仿形滚轮和驱动齿轮与仿形齿轮盘配合部分具体结构示意图。

附图标号：1-中控系统；2-L形机架；3-纵向滑轨总成；4-纵向滑块；5-旋转支架安装板；6-仿形齿轮盘；7-旋转支架；8-仿形滚轮座滑槽；9-控制阀岛；10-仿形滚轮座；11-驱动齿轮；12-伺服电机；13-电机座；14-定位弹簧；15-仿形支杆；16-横向滑轨总成；17-横向滑块；18-横移气缸座；19-横移气缸；20-下气爪连接管；21-换向阀；22-回风管；23-涡轮风机；24-送风管；25-上气爪连接管；26-卡爪气缸座；27-卡爪气缸；28-上气爪；29-上抓手气缸；30-上抓手；31-上卡盘；32-线圈；33-摇臂；34-手指气缸；35-下气爪；36-下抓手气缸；37-下抓手；38-下卡盘；39-旋转气缸；40-仿形滚轮；601-D形轴孔；602-仿形环槽；1001-仿形滚轮轴；1301-平键；1302-电机安装板；1501-平键槽。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1至图7所示的一种电机线圈绕膜机器人，包括中控系统1、L形机架2、控制阀岛9、仿形部分、抓手部分、夹持部分、风机系统；仿形部分包括两个纵向滑轨总成3、两个横向滑轨总成16，两个纵向滑轨总成3上下平行安装在L形机架2左侧的立面内侧，在两个纵向滑轨总成3上分别滑动安装有一个纵向滑块4，两个纵向滑块4上还固定安装有旋转支架安装板5；旋转支架安装板5右侧面上设有安装旋转支架7的水平平台，在水平平台上开设有竖直方向的安装通孔，旋转支架7为T形结构，其上部为一个矩形安装平面，下部为一个与安装平面刚性连接的旋转轴，旋转支架7通过旋转轴转动安装在旋转支架安装板5右侧水平平台上开设的安装通孔中；旋转支架7下部的旋转轴上还固定安装有仿形齿轮盘6。

两个横向滑轨总成16横向平行布置固定安装在L形机架2上平面右侧，在两个横向滑轨总成16上分别滑动安装有一个横向滑块17，两个横向滑块17上还固定安装有横移气缸座18；仿形齿轮盘6与横移气缸座18之间还设有仿形支杆15，仿形支杆15右端固定安装在横移气缸座18下表面并处于两个横移滑块中间位置，仿形支杆15左端固定安装有T形的仿形滚轮座10；仿形滚轮座10上设有两个竖直的仿形滚轮轴1001，两个仿形滚轮轴1001沿仿形支杆15轴线所在竖直平面对称布置，两个仿形滚轮轴1001上还分别安装有一个仿形滚轮40；两个仿形滚轮40与仿形齿轮盘6下表面上设置的仿形环槽602侧面滚动接触；仿形支杆15左侧滑动安装有电机座13，电机座13左侧设置有电机安装板1302；电机安装板1302上固定安装有伺服电机12，在伺服电机12输出轴轴端上还固定安装有驱动齿轮11；电机座13与仿形支杆15右端设置安装凸台之间还设置有定位弹簧14；驱动齿轮11在定位弹簧14的作用下与仿形齿轮盘6外圆周上布置的齿形时刻保持啮合。

夹持部分包括两个旋转气缸39、两个摇臂33、两个手指气缸34，两个旋转气缸39分别固定安装在旋转支架7上部的矩形安装平面上，且在矩形安装平台的两个对角位置，在两个旋转气缸39的输出轴上还分别固定安装有一个摇臂33；摇臂33为L形结构，两个摇臂33的另一端分别固定安装有一个手指气缸34，两个手指气缸34分别在于其相连的旋转气缸39作用下依次进入装夹工位实现对线圈32的装夹工作。

抓手部分包括横移气缸19、卡爪气缸27、上气爪28、上抓手气缸29、下气爪35、下抓手气缸36、上抓手30、下抓手37，横移气缸19固定安装在横移气缸座18上，且横移气缸19的活塞杆伸出方向指向L形机架2的左侧里面；卡爪气缸27通过卡爪气缸座26固定安装在横移气缸19的活塞杆端部，卡爪气缸27的上下两个卡爪上分别固定安装有上气爪28和下气爪35；上气爪28为空心的L形结构，在上气爪28端部的内侧还设有矩形缺口；上抓手30铰接安装在上气爪28端部的矩形缺口处，上抓手30右侧还设置有气缸铰接座；上抓手30下侧还设置有上抓手气缸29，上抓手气缸29的缸体尾部与上气爪28铰接安装，上抓手气缸29的活塞杆端部与上抓手30右侧的气缸铰接座铰接安装；下气爪35为空心的L形结构，在下气爪35端部的内侧还设有矩形缺口；下抓手37铰接安装在下气爪35端部的矩形缺口处，下抓手37右侧还设置有气缸铰接座；下抓手37上侧还设置有下抓手气缸36，下抓手气缸36的缸体尾部与下气爪35铰接安装，下抓手气缸36的活塞杆端部与下抓手37右侧的气缸铰接座铰接安装。

风机系统包括涡轮风机23、换向阀21、下气爪连接管20、回风管22、送风管24、上气爪连接管25，换向阀21有两个出风口、一个进风口，一个回风口，换向阀21的一个出风口通过下气爪连接管20与下气爪35相连通，换向阀21的另一个出风口通过上气爪连接管25与上气爪28相连通，换向阀21的进风口通过送风管24与涡轮风机23的出口相连通，换向阀21的回风口通过回风管22与涡轮风机23的入口相连通。

仿形齿轮盘6的中心位置设置有与旋转支架7的旋转轴相配合的D形轴孔601。L形机架2上表面还固定安装有仿形滚轮座滑槽8，仿形滚轮座10可在仿形滚轮座滑槽8中左右滑动。仿形支杆15左侧上部设置有平键槽1501。电机座13在电机安装板1302一侧的内孔上固定安装有平键1301，平键1301在仿形支杆15上的平键槽1501内自由滑动。上气爪28安装上抓手30的端部位置设置有上卡盘31，上卡盘31为长方形结构。下气爪35安装上抓手30的端部位置设置有下卡盘38，下卡盘38为长方形结构，且与上卡盘31相对安装。仿形齿轮盘6下部的仿形环槽602各处宽度相同，且仿形环槽602宽度比仿形滚轮40直径大0.1mm~0.3mm。控制阀岛9安装在L形机架2下表面；中控系统1安装在L形机架2左侧。

本发明的具体工作过程如下：首先通过中控系统1将旋转支架7转动到上料位置，然后用手指气缸34将待缠膜线圈32卡住，启动涡轮风机23和换向阀21，将要缠的绝缘膜通过上抓手30或下抓手37处的开口喂入上气爪28或是下气爪35中；启动系统，伺服电机12按一定速度旋转，通过安装在伺服电机12输出轴上的驱动齿轮11带动仿形齿轮盘6转动，在仿形齿轮盘6、驱动齿轮11、仿形支杆15等部件协同作用下，旋转支架7和横移气缸19做有规律的相对运动而仿形出矩形线圈32的外形；在仿形过程中，下抓手气缸36的活塞杆伸出使下抓手37绕下抓手37的转轴旋转从而将绝缘膜夹住，卡爪气缸27的卡爪张开，然后横移气缸19的活塞杆伸出带动卡爪气缸27和卡爪气缸27上所装附件向左移动，当横移气缸19工作到位后，此时，上抓手30和下抓手37移动到线圈32内侧，卡爪气缸27的卡爪闭合，下抓手气缸36活塞杆缩回下抓手37放开，然后换向阀21动作而改变上气爪28和下气爪35中气流反向，绝缘膜在气流作用下，由下气爪35进入到上气爪28中，此时，上抓手气缸29的活塞杆伸出，使上抓手30将绝缘膜夹住；随后卡爪气缸27的卡爪张开，横移气缸19的活塞杆缩回，带动上气爪28和下气爪35向右移动，当横移气缸19的活塞杆完全收回后，上气爪28和下气爪35移动到线圈32外侧；然后，卡爪气缸27的卡爪再次闭合从而带动上气爪28和下气爪35贴合到一起，上抓手气缸29活塞杆缩回，上抓手30张开，此时换向阀21动作，使上气爪28和下气爪35中气流再次反向，绝缘膜在气流作用下，由上气爪28进入到下气爪35中，至此完成一圈的绕膜工作，按此过程一直进行直到绕膜完成。

Claims (9)

1.一种电机线圈绕膜机器人，包括中控系统（1）、L形机架（2）、控制阀岛（9）、仿形部分、抓手部分、夹持部分、风机系统；其特征在于：所述的仿形部分包括两个纵向滑轨总成（3）、两个横向滑轨总成（16），所述的两个纵向滑轨总成（3）上下平行安装在L形机架2左侧的立面内侧，在两个纵向滑轨总成（3）上分别滑动安装有一个纵向滑块（4），两个纵向滑块（4）上还固定安装有旋转支架安装板（5）；所述的旋转支架安装板（5）右侧面上设有安装旋转支架（7）的水平平台，在水平平台上开设有竖直方向的安装通孔，所述的旋转支架（7）为T形结构，其上部为一个矩形安装平面，下部为一个与安装平面刚性连接的旋转轴，旋转支架（7）通过旋转轴转动安装在旋转支架安装板（5）右侧水平平台上开设的安装通孔中；所述的旋转支架（7）下部的旋转轴上还固定安装有仿形齿轮盘（6）；

所述的两个横向滑轨总成（16）横向平行布置固定安装在L形机架（2）上平面右侧，在两个横向滑轨总成（16）上分别滑动安装有一个横向滑块，两个横向滑块上还固定安装有横移气缸座（18）；所述的仿形齿轮盘（6）与横移气缸座（18）之间还设有仿形支杆（15），仿形支杆（15）右端固定安装在横移气缸座（18）下表面并处于两个横移滑块（17）中间位置，仿形支杆（15）左端固定安装有T形的仿形滚轮座（10）；所述的仿形滚轮座（10）上设有两个竖直的仿形辊轮（40）轴（1001），两个仿形辊轮（40）轴（1001）沿仿形支杆（15）轴线所在竖直平面对称布置，两个仿形辊轮（40）轴（1001）上还分别安装有一个仿形辊轮（40）；所述的两个仿形辊轮（40）与仿形齿轮盘（6）下表面上设置的仿形环槽（602）侧面滚动接触；所述的仿形支杆（15）左侧滑动安装有电机座（13），电机座（13）左侧设置有电机安装板（1302）；所述的电机安装板（1302）上固定安装有伺服电机（12），在伺服电机（12）输出轴轴端上还固定安装有驱动齿轮（11）；所述的电机座（13）与仿形支杆（15）右端设置安装凸台之间还设置有定位弹簧（14）；所述的驱动齿轮（11）在定位弹簧（14）的作用下与仿形齿轮盘（6）外圆周上布置的齿形时刻保持啮合；

所述的夹持部分包括两个旋转气缸（39）、两个摇臂（33）、两个手指气缸（34），所述的两个旋转气缸（39）分别固定安装在旋转支架（7）上部的矩形安装平面上，且在矩形安装平台的两个对角位置，在两个旋转气缸（39）的输出轴上还分别固定安装有一个摇臂（33）；所述的摇臂（33）为L形结构，两个摇臂（33）的另一端分别固定安装有一个手指气缸（34），两个手指气缸（34）分别在于其相连的旋转气缸（39）作用下依次进入装夹工位实现对线圈（32）的装夹工作；

所述的抓手部分包括横移气缸（19）、卡爪气缸（27）、上气爪（28）、上抓手气缸（29）、下气爪（35）、下抓手气缸（36）、上抓手（30）、下抓手（37），所述的横移气缸（19）固定安装在横移气缸座（18）上，且横移气缸（19）的活塞杆伸出方向指向L形机架（2）的左侧里面；所述的卡爪气缸（27）通过卡爪气缸座（26）固定安装在横移气缸（19）的活塞杆端部，卡爪气缸（27）的上下两个卡爪上分别固定安装有上气爪（28）和下气爪（35）；所述的上气爪（28）为空心的L形结构，在上气爪（28）端部的内侧还设有矩形缺口；所述的上抓手（30）铰接安装在上气爪（28）端部的矩形缺口处，上抓手（30）右侧还设置有气缸铰接座；所述的上抓手（30）下侧还设置有上抓手气缸（29），上抓手气缸（29）的缸体尾部与上气爪（28）铰接安装，上抓手气缸（29）的活塞杆端部与上抓手（30）右侧的气缸铰接座铰接安装；所述的下气爪（35）为空心的L形结构，在下气爪（35）端部的内侧还设有矩形缺口；所述的下抓手（37）铰接安装在下气爪（35）端部的矩形缺口处，下抓手（37）右侧还设置有气缸铰接座；所述的下抓手（37）上侧还设置有下抓手气缸（36），下抓手气缸（36）的缸体尾部与下气爪（35）铰接安装，下抓手气缸（36）的活塞杆端部与下抓手（37）右侧的气缸铰接座铰接安装；

所述的风机系统包括涡轮风机（23）、换向阀（21）、下气爪连接管（20）、回风管（22）、送风管（24）、上气爪连接管（25），所述的换向阀（21）有两个出风口、一个进风口，一个回风口，换向阀（21）的一个出风口通过下气爪连接管（20）与下气爪（35）相连通，换向阀（21）的另一个出风口通过上气爪连接管（25）与上气爪（28）相连通，换向阀（21）的进风口通过送风管（24）与涡轮风机（23）的出口相连通，换向阀（21）的回风口通过回风管（22）与涡轮风机（23）的入口相连通。

2.如权利要求1所述的一种电机线圈绕膜机器人，其特征在于：所述的仿形齿轮盘（6）的中心位置设置有与旋转支架（7）的旋转轴相配合的D形轴孔（601）。

3.如权利要求1所述的一种电机线圈绕膜机器人，其特征在于：所述的L形机架（2）上表面还固定安装有仿形滚轮座滑槽（8），所述的仿形滚轮座（10）可在仿形滚轮座滑槽（8）中左右滑动。

4.如权利要求1所述的一种电机线圈绕膜机器人，其特征在于：所述的仿形支杆（15）左侧上部设置有平键槽（1501）。

5.如权利要求1所述的一种电机线圈绕膜机器人，其特征在于：所述的电机座（13）在电机安装板（1302）一侧的内孔上固定安装有平键（1301），平键（1301）在仿形支杆（15）上的平键槽（1501）内自由滑动。

6.如权利要求1所述的一种电机线圈绕膜机器人，其特征在于：所述的上气爪（28）安装上抓手（30）的端部位置设置有上卡盘（31），上卡盘（31）为长方形结构。

7.如权利要求1所述的一种电机线圈绕膜机器人，其特征在于：所述的下气爪（35）安装上抓手（30）的端部位置设置有下卡盘（38），下卡盘（38）为长方形结构，且与上卡盘（31）相对安装。

8.如权利要求1所述的一种电机线圈绕膜机器人，其特征在于：所述的仿形齿轮盘（6）下部的仿形环槽（602）各处宽度相同，且仿形环槽（602）宽度比仿形辊轮（40）直径大0.1mm~0.3mm。

9.如权利要求1所述的一种电机线圈绕膜机器人，其特征在于：所述的控制阀岛（9）安装在L形机架（2）下表面；所述的中控系统（1）安装在L形机架（2）左侧。