CN109290694B - 一种多节永磁同步电机焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械焊接技术领域，特别涉及一种多节永磁同步电机焊接方法，其能够实现高直线度的焊接要求，达到低温环控自动化焊接，焊接质量较好，且质量稳定，提高焊接精度，焊接后的电机整机运行综合参数与单元电机一致。其技术要点包括以下工艺步骤：对基座导轨及V型支撑块进行调整；将待焊接的单元电机依次固定在V型支撑块的V型槽内，相邻单元电机之间抵紧；焊夹头卡在单元电机外周，手柄下压，锁紧爪抱紧单元电机，主体支架相对单元电机保持稳定；焊接弧板绕单元电机旋转，寻找焊接起始点；焊接弧板缓慢回转，对焊缝周圈进行焊接；焊接完成后，驱动手柄向上转动，解除对单元电机的锁紧效果。

Description

一种多节永磁同步电机焊接方法

技术领域

本发明属于机械焊接技术领域，特别涉及一种多节永磁同步电机焊接方法。

背景技术

潜油感应电机一般是由多个单节定子嵌入绕组制作而成，电机壳体内设置多个沿轴向依次排列的电机，相邻两个单元电机转子通过同轴连接器固定连接，然后将其外壳焊接在一起。

传统的手工焊接方式无法实现连续焊接，同时，由于受人为因素的影响，焊接质量不稳定，焊接耗时较长，焊接工件的热影响区较宽且较深，对电机绕组及包覆点的绝缘性能存在致命影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种多节永磁同步电机焊接方法，其能够实现高直线度的焊接要求，达到低温环控自动化焊接，焊接质量较好，且质量稳定，提高焊接精度，焊接后的电机整机运行综合参数与单元电机一致。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种多节永磁同步电机焊接方法，包括以下步骤：

S1：对基座导轨进行调整，使基座导轨整体保持水平；

S2：对多个V型支撑块的具体位置进行调整并固定，使每个V型支撑块在基座导轨顶面的位置及中心高度保持一致，以确保放置在V型支撑块上的多个单元电机同轴；

S3：将待焊接的单元电机依次放置在V型支撑块的V型槽内，相邻单元电机之间抵紧，利用压板将其固定在V型支撑块上；

S4：将焊机龙门衔架移动至焊缝处，焊夹头卡在单元电机外周，手柄下压，锁紧爪抱紧单元电机，主体支架相对单元电机保持稳定；

S5：驱动电机启动，焊接弧板绕单元电机旋转，寻找焊接起始点；

S6：驱动电机、第一伺服电机以及送焊丝器作业，焊接弧板缓慢回转，对焊缝周圈进行焊接；

S7：焊接完成后，驱动手柄向上转动，解除对单元电机的锁紧效果。

进一步的，S4步骤中，手柄下压，偏心凸轮的长轴向下转动，偏心凸轮向下挤压设置有腰型孔的夹爪的端部，同时带动另一侧的夹爪的端部向上转动，且此时，偏心凸轮向下挤压压块，压块下移，锁紧爪相对单元电机偏移，最终，带有腰型孔的夹爪在挡板的限制下不再移动，此时，偏心凸轮的长轴位于与带有腰型孔的夹爪的接触点的上方；另一侧的夹爪外壁与调整螺栓抵接，停止转动，同时压块停止下压，单元电机被抱紧在锁紧爪内，压块与两个夹爪共同对单元电机进行固定。

进一步的，S4步骤中，锁紧爪对单元电机的的夹持点位于距离焊缝10-20mm处。

进一步的，S5步骤中，焊接弧板的旋转角度在360°-390°之间。

进一步的，旋转的过程中查看焊针与焊缝的相对位置，并随时通过控制第一伺服电机及第二伺服电机作业，以对焊针的位置进行调整，使焊针与焊缝的垂直距离在2-3mm之间。

进一步的，S6步骤中，焊接时，第一道先不送焊丝，用钨极先将待焊接材料焊在一起，从第二道起再行送丝和摆动，一个焊缝需3-5道焊接完成。

进一步的，S7步骤中，手柄向上转动，偏心凸轮的长轴向水平方向转动，脱离对两个夹爪及压块的限制，夹爪及压块在复位弹簧的作用下相互远离，解除对单元电机的锁紧。

本发明的有益效果是：

1.本发明在焊接时，首先将待焊接的单元电机固定在基座导轨上，然后，驱动焊针及焊丝绕焊缝做周向转动，以对焊缝进行圆周焊接。与现有技术中焊针不动，待焊接物进行移动相比，本焊接方式的焊接质量较高。因为，潜油感应电机是由多个单元电机焊接在一起的长轴型电机，其对相邻两个单元电机的同轴度要求极高，一旦两个单元电机的轴线发生相互偏离，使用时将极大地影响焊接整机的电机转动效果。而本发明将焊针设计为移动的，焊接物固定，则能够极大地提高焊接后相邻单元电机的直线度，焊接前后电磁性能不变。

2.本发明在焊夹头一侧设置锁紧爪，另一侧设置焊接弧板，焊针及送焊丝器等设置在焊接弧板上，这样，在焊接时，可以利用锁紧爪将焊夹头锁定在待焊接单元电机上。与现有技术中人工手持焊针相比，焊接弧板转动时不会发生晃动，且焊针与焊缝之间的距离保持一致，焊接质量较稳定。

3.待焊接焊缝的周向角度为360°，而在焊接前，焊针首先转动360°-390°之间，在这多出的30°的范围内寻找合适的起始焊点，之后，缓慢回转进行焊接。这样，在初步转动的过程中就可以检查焊针与焊缝之间是否存在偏差，以免正式焊接时，出现偏差较大的意外情况，导致焊接终止。同时，初步转动能够对供应驱动电机、第一伺服电机及第二伺服电机的电线进行预检查，查看其长度是否足够，同时，利用挡针将电线缠绕成较大的圆圈，以免实际焊接过程中，电线搭落在焊缝处，一来影响焊缝处冷却，二来焊缝处温度较高，烧断电线甚至发生触电事故。且，因为焊接过程中，焊接弧板是回转，而不是继续正转，回转的过程中已经缠绕在焊接弧板周圈的电线逐渐松弛在地面，其对焊针的移动不会产生拉力等影响，焊针移动平稳，而如果是正转，电线的重力会对焊针的移动产生阻力，影响焊接效果。

4.本发明通过往复丝杠实现焊针的往复摆动，从而能够达到鱼鳞状的焊接效果，焊接后焊缝机械性能高于外壳材料的机械性能。

5.本发明使用氩弧焊主机，能够保证焊缝单次焊接局部最高温度仅达到320℃，从而不会影响电机内绕组及包覆层绝缘性能。

6.利用偏心凸轮及锁紧爪与压块的配合，实现对单元电机的锁紧，只需要驱动偏心凸轮转动，即可同时驱动夹爪及压块同时移动，以对单元电机锁紧，结构简单，操作方便。且在夹爪及压块上分别可拆卸设置衬垫，从而在对不同直径的单元电机进行作业时，可以通过更换衬垫的方式提高锁紧效果。另一方面，调整螺栓相对主体支架转动，也可以对夹爪的转动角度进行调整并限制，以调整两个夹爪之间的距离及夹爪能够转动的角度范围，以更好地适用于不同直径的单元电机。

7.基座导轨可调节，这样，在焊接时，能够初步保证固定在基座导轨上的待焊接单元电机的直线度，为最终的焊接效果打下基础。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种多节永磁同步电机焊接方法所使用的焊接装置整体结构示意图；

图2是焊夹头结构示意图，主要用于展示锁紧爪与主体支架的位置关系；

图3是焊夹头结构示意图，主要用于展示焊接弧板与主体支架的位置关系；

图4是焊夹头内部局部结构示意图，主要用于展示焊接弧板的驱动方式；

图5是锁紧爪结构示意简图，主要用于展示夹爪的驱动方式；

图6锁紧爪结构示意简图，主要用于展示夹爪的驱动方式；

图7是夹爪的局部结构示意图，主要用于展示调整螺栓与夹爪的连接方式。

图中，1、基座导轨；11、基台；12、底板；13、V型支撑块；14、压板；2、焊机龙门衔架；21、焊机主机；3、焊夹头；31、主体支架；32、滑槽；33、齿轮；34、驱动电机；4、锁紧爪；41、夹爪；411、腰型孔；42、销轴；43、调整螺栓；431、挡板；44、压块；45、偏心凸轮；46、手柄；47、复位弹簧；48、衬垫；5、焊接弧板；51、滑条；52、齿圈；53、挡针；6、支撑板；61、导杆；62、往复丝杠；63、第一伺服电机；64、支臂；65、焊针；7、第二伺服电机；71、螺杆；72、滑块；8、送焊丝器；9、单元电机。

具体实施方式

下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种多节永磁同步电机焊接装置，参照图1，包括可调节的基座导轨1，基座导轨1顶面、沿基座导轨1轴向依次排列有多组V型支撑块13，以及与V型支撑块13配合的压板14，待焊接的单元电机9依次放置于V型支撑块13上并利用压板14压紧。基座导轨1的底部放置于基台11上，基台11底面通过螺栓支撑于底板12上。基座导轨1一般可达数十米甚至几十米长，将其放置于基台11上，可以较简便地将基座导轨1抬起至一定高度，方便焊接作业的进行；同时，基台11放置于底板12上，基台11的底面通过螺栓与底板12抵接，调整螺栓43可以调整基台11与底板12之间的距离，在水平尺的辅助下，对基座导轨1的高度进行微调，使整条基座导轨1保持高度一致，从而提高放置在基座导轨1上的单元电机9的直线度，同时可以避免螺栓直接与地面接触，嵌入地面内，影响对基座导轨1的支撑。

参照图1，在基座导轨1的一端，架设有可移动的焊机龙门衔架2，焊机龙门衔架2的下方通过绳索吊设有焊夹头3，在基座导轨1的一侧放置有控制焊夹头3工作的焊机主机21，焊机主机21与焊夹头3之间通过电线电连接，本实施例中所用焊机主机21为购买自panasonic的氩弧焊主机，其具体内部结构及主控电路板不再叙述。焊夹头3上设置有与焊机主机21配合使用的焊针65及送焊丝器8(标识于图3)，其分别设置于一主体支架31侧壁，该主体支架31通过绳索吊设于焊机龙门衔架2的下方。焊机龙门衔架2能够带着焊夹头3沿基座导轨1移动，以对不同位置的相邻单元电机9进行焊接。

参照图2，主体支架31呈开口向下的圆弧形，在主体支架31的一侧转动连接有焊接弧板5。焊接弧板5靠近主体支架31的一侧，沿焊接弧板5的圆形周向固定连接有截面呈Z型的滑条51，主体支架31侧壁开有与滑条51配合的滑槽32，滑条51部分滑移嵌入滑槽32内，从而实现焊接弧板5与主体支架31的转动连接，并且，焊接弧板5相对主体支架31沿滑槽32转动时，滑条51能够穿过主体支架31的开口滑入另一侧的滑槽32内，实现二者相对390°的旋转。进一步的，本实施例中，滑条51所用材料为锡青铜，该种材料本身具有一定的润滑性，从而无需额外滴加润滑剂即可实现滑条51在滑槽32内的顺利滑动。

参照图2和图4，在焊接弧板5内固定设置有齿圈52，该齿圈52与滑条51的弧度相同；在主体支架31内，沿主体支架31厚度方向设置有齿轮33，在主体支架31背离焊接弧板5的一侧安装有驱动该齿轮33转动的驱动电机34。齿轮33与齿圈52不直接接触，齿轮33两侧分别啮合两个小齿轮，两个小齿轮与齿圈52直接啮合，且两个小齿轮与齿圈52的圆心之间的夹角度数大于齿圈52开口的角度。驱动电机34工作，通过齿轮33及两侧的小齿轮带动齿圈52转动，从而驱动焊接弧板5相对主体支架31转动，以对待焊接单元电机9周圈进行焊接。驱动电机34的启闭由焊机主机21(标识于图1)进行控制。

参照图3和图4，在焊接弧板5远离主体支架31的一侧、靠近焊接弧板5开口的一侧，固定连接有一块支撑板6，该支撑板6靠近焊接弧板5中心的一侧、沿焊接弧板5厚度方向并排设置有两根导杆61及一根往复丝杠62，往复丝杠62通过设置在焊接弧板5侧壁的第一伺服电机63驱动转动。焊针65设置在一个弧形支臂64端部，两根导杆61与该支臂64远离焊针65的一端滑移贯穿连接，往复丝杠62与该支臂64的端部滑动连接，具体结构图中未示出。第一伺服电机63通过焊机主机21(标识于图1)控制，第一伺服电机63启动，带动支臂64沿往复丝杠62轴向往复摆动，从而实现焊接过程中焊针65在焊缝处往复摆动，以达到鱼鳞纹的焊接效果。

参照图3，在支臂64靠近焊针65的一端安装有第二伺服电机7，第二伺服电机7的输出端连接有螺杆71，焊针65设置在一个滑块72底部，指向焊接弧板5的中心方向。滑块72与螺杆71螺纹连接，且平行螺杆71固定设置有一根导向杆，导向杆与滑块72滑移贯穿连接，从而，螺杆71转动时，滑块72能够沿螺杆71轴向移动。第二伺服电机7通过焊机主机21控制，第二伺服电机7启动，螺杆71转动，从而设置在滑块72上的焊针65随滑块72相对螺杆71在轴向移动，从而在对不同直径的单元电机9进行焊接时，能够调整焊针65与待焊接处之间的距离。同时，送焊丝器8也设置在该滑块72上，以实现焊丝与焊针65的配合使用，送焊丝器8与焊机主机21(标识于图1)通过电线电连接。进一步的，在焊接弧板5的开口的两侧，沿焊接弧板5厚度方向分别固定连接有挡针53，目的在于在焊接过程中，焊接弧板5相对主体支架31转动，驱动各个电机及焊针65等工作的电线缠绕在焊缝处，与刚焊接完毕的焊缝接触，焊接处温度较高，对电线产生影响，发生安全事故，而挡针53能够对电线进行阻挡，避免其与焊缝接触。

参照图2、图5至图7，在主体支架31背离焊接弧板5的一侧活动安装有锁紧爪4，锁紧爪4包括分别转动连接于主体支架31开口两侧的夹爪41，以及竖直滑移连接于主体支架31顶部的压块44。每个夹爪41的中部分别通过销轴42与主体支架31转动连接，形成类似杠杆的结构；在每个夹爪41背离相对侧夹爪41的一侧，与主体支架31螺纹连接有调整螺栓43，调整螺栓43位于销轴42的上方。其中一个夹爪41沿其自身厚度方向贯穿开有腰型孔411，与其对应的调整螺栓43滑移贯穿该腰型孔411设置，且其伸入夹爪41并指向锁紧爪4中心的一端固定连接有圆形挡板431，挡板431的直径大于腰型孔411的宽度，以避免挡板431从腰型孔411内滑出。另一侧的调整螺栓43与相应夹爪41的外壁抵接。主体支架31上开有一竖直的槽，压块44滑移设于该槽内，并能够上下移动。在与相应调整螺栓43抵接的夹爪41的外侧壁以及压块44的上方分别与主体支架31连接有复位弹簧47；该夹爪41外侧壁的复位弹簧47位于销轴42的上方，始终呈压缩状态，位于压块44上方的复位弹簧47始终处于拉伸状态。在压块44的上方与主体支架31转动连接有偏心凸轮45，偏心凸轮45侧壁固定连接有驱动偏心凸轮45转动的手柄46。

参照图5，手柄46接近竖直，此时，偏心凸轮45的长轴位于夹爪41的上方且接近水平，夹爪41及压块44相互分离。当需要对单元电机9(标识于图1)夹紧时，作业人员将锁紧爪4初步包裹在单元电机9外周，之后作业人员手握手柄46，向右侧下压。参照图6，偏心凸轮45的长轴向下转动，偏心凸轮45向下挤压设置有腰型孔的夹爪41的端部，同时带动另一侧的夹爪41的端部向上转动，且此时，偏心凸轮45向下挤压压块44，压块44下移，锁紧爪4相对单元电机9在微小距离内偏移。最终，带有腰型孔411的夹爪41在挡板431的限制下不再移动，此时，偏心凸轮45的长轴位于与带有腰型孔411的夹爪41的接触点的上方；另一侧的夹爪41外壁与调整螺栓43抵接，停止转动，同时压块44停止下压，单元电机9被抱紧在锁紧爪4内，从而，压块44与两个夹爪41共同对单元电机9进行固定。需要解除对单元电机9的锁紧时，驱动手柄46向上转动，偏心凸轮45的长轴向水平方向转动，逐渐脱离对两个夹爪41及压块44的限制，夹爪41及压块44在复位弹簧47的作用下相互远离，从而解除对单元电机9的锁紧。进一步的，参照图1和图2，在每个夹爪41的相对侧的内侧壁及压块44侧壁分别粘贴或通过螺栓螺纹连接衬垫48，这样在对不同直径的单元电机9进行作业时，可以通过更换衬垫48来调整锁紧效果。

上述多节永磁同步电机焊接装置的焊接方法具体如下。

S1：在水平尺的辅助下对基座导轨1进行调整，使基座导轨1整体保持水平。

S2：在校验棒的辅助下对多个V型支撑块13的具体位置进行调整并固定，使每个V型支撑块13在基座导轨1顶面的位置及中心高度保持一致，以确保放置在V型支撑块13上的多个单元电机9同轴。

S3：将待焊接的单元电机9依次放置在V型支撑块13的V型槽内，相邻单元电机9之间抵紧，利用压板14将其固定在V型支撑块13上。

S4：将焊机龙门衔架2移动至焊缝处，焊夹头3卡在单元电机9外周，手柄46下压，偏心凸轮45的长轴向下转动，偏心凸轮45向下挤压设置有腰型孔的夹爪41的端部，同时带动另一侧的夹爪41的端部向上转动，且此时，偏心凸轮45向下挤压压块44，压块44下移，锁紧爪4相对单元电机9在微小距离内偏移。最终，带有腰型孔411的夹爪41在挡板431的限制下不再移动，此时，偏心凸轮45的长轴位于与带有腰型孔411的夹爪41的接触点的上方；另一侧的夹爪41外壁与调整螺栓43抵接，停止转动，同时压块44停止下压，单元电机9被抱紧在锁紧爪4内，从而，压块44与两个夹爪41共同对单元电机9进行固定。确保锁紧爪4的夹持点位于距离焊缝10-20mm处。

S5：通过焊机主机21的行程开关控制驱动电机34启动，主体支架31保持稳定，焊接弧板5绕单元电机9旋转，旋转角度在360°-390°之间，旋转的过程中查看焊针65与焊缝的相对位置，并随时通过焊机主机21控制第一伺服电机63及第二伺服电机7作业，以对焊针65的位置进行调整，使焊针65与焊缝的垂直距离在2-3mm之间。

S6：焊机主机21控制驱动电机34、第一伺服电机63以及送焊丝器8作业，焊接弧板5缓慢回转，对焊缝周圈进行焊接。焊接时，第一道先不送焊丝，用钨极先将待焊接材料焊在一起，从第二道起再行送丝和摆动，一个焊缝需3-5道焊接完成。

S7：焊接完成后，驱动手柄46向上转动，偏心凸轮45的长轴向水平方向转动，逐渐脱离对两个夹爪41及压块44的限制，夹爪41及压块44在复位弹簧47的作用下相互远离，从而解除对单元电机9的锁紧。

Claims (6)

1.一种多节永磁同步电机焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：对基座导轨(1)进行调整，使基座导轨(1)整体保持水平；

S2：对多个V型支撑块(13)的具体位置进行调整并固定，使每个V型支撑块(13)在基座导轨(1)顶面的位置及中心高度保持一致，以确保放置在V型支撑块(13)上的多个单元电机(9)同轴；

S3：将待焊接的单元电机(9)依次放置在V型支撑块(13)的V型槽内，相邻单元电机(9)之间抵紧，利用压板(14)将其固定在V型支撑块(13)上；

S4：将焊机龙门衔架(2)移动至焊缝处，焊夹头(3)卡在单元电机(9)外周，手柄(46)下压，锁紧爪(4)抱紧单元电机(9)，主体支架(31)相对单元电机(9)保持稳定；

S5：驱动电机(34)启动，焊接弧板(5)绕单元电机(9)旋转，寻找焊接起始点；

S6：驱动电机(34)、第一伺服电机(63)以及送焊丝器(8)作业，焊接弧板(5)缓慢回转，对焊缝周圈进行焊接；

S7：焊接完成后，驱动手柄(46)向上转动，解除对单元电机(9)的锁紧效果；

S4步骤中，手柄(46)下压，偏心凸轮(45)的长轴向下转动，偏心凸轮(45)向下挤压设置有腰型孔(411)的夹爪(41)的端部，同时带动另一侧的夹爪(41)的端部向上转动，且此时，偏心凸轮(45)向下挤压压块(44)，压块(44)下移，锁紧爪(4)相对单元电机(9)偏移，最终，带有腰型孔(411)的夹爪(41)在挡板(431)的限制下不再移动，此时，偏心凸轮(45)的长轴位于与带有腰型孔(411)的夹爪(41)的接触点的上方；另一侧的夹爪(41)外壁与调整螺栓(43)抵接，停止转动，同时压块(44)停止下压，单元电机(9)被抱紧在锁紧爪(4)内，压块(44)与两个夹爪(41)共同对单元电机(9)进行固定。

2.根据权利要求1所述的一种多节永磁同步电机焊接方法，其特征在于：S4步骤中，锁紧爪(4)对单元电机(9)的夹持点位于距离焊缝10-20mm处。

3.根据权利要求1所述的一种多节永磁同步电机焊接方法，其特征在于：S5步骤中，焊接弧板(5)的旋转角度在360°-390°之间。

4.根据权利要求3所述的一种多节永磁同步电机焊接方法，其特征在于：旋转的过程中查看焊针(65)与焊缝的相对位置，并随时通过控制第一伺服电机(63)及第二伺服电机(7)作业，以对焊针(65)的位置进行调整，使焊针(65)与焊缝的垂直距离在2-3mm之间。

5.根据权利要求1所述的一种多节永磁同步电机焊接方法，其特征在于：S6步骤中，焊接时，第一道先不送焊丝，用钨极先将待焊接材料焊在一起，从第二道起再行送丝和摆动，一个焊缝需3-5道焊接完成。

6.根据权利要求1所述的一种多节永磁同步电机焊接方法，其特征在于：S7步骤中，手柄(46)向上转动，偏心凸轮(45)的长轴向水平方向转动，脱离对两个夹爪(41)及压块(44)的限制，夹爪(41)及压块(44)在复位弹簧(47)的作用下相互远离，解除对单元电机(9)的锁紧。

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