CN111307373A - 一种电机转子自动铣削或加胶的动平衡一体机及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电机转子自动铣削或加胶的动平衡一体机及方法，动平衡一体机包括转子运动平台、测量模块、控制模块和自动铣削或加胶模块；所述转子运动平台用于支撑被平衡转子，并使被平衡转子转动；所述测量模块用于进行不平衡测量与配重求解，并将信号传递给控制模块；所述控制模块通过接收测量模块传来的信号控制被平衡转子转到需要平衡的位置并进行平衡，所述自动铣削或加胶模块对带平衡转子进行铣削或加胶进行平衡。本发明解决了现有需要减重的电机转子与需要加重的电机转子综合性问题，同时解决不允许在转子作鉴相标志而只能利用电机转子自身嵌线沟槽或划针划一道线的实际困难。
Description
技术领域
本发明属于动平衡领域，涉及一种电机转子自动铣削或加胶的动平衡一体机及方法，其广泛应用于电机转子平衡方面。
背景技术
电机转子广泛应用在电器、机器人、无人机等设备的电机中，随着家用电器、工业生产制造等的自动化水平越来越高，对电机的要求也从过去的小功率、低转速不断朝着高转速、高精度方向发展。理想转子在匀速转动时，由于其质量分布均匀，转子的惯性轴和旋转轴相互重合，不会产生不平衡的离心力。然而在实际的设计制造生产当中，由于制造工艺不达标、设计缺陷、材质不均匀等造成质量分布不对称，转子必然存在不平衡量。当高速运转时，不平衡越发明显，造成振动、噪音、磨损，甚至发生安全事故。
动平衡是旋转类产品生产、制造过程中必须解决的一个基本的共性问题，动平衡技术水平的高低直接决定了该类产品的质量、工作性能和使用寿命。随着各种设备的高速化、高精度化，不平衡问题日益突出，对动平衡要求越来越高，从而促进动平衡技术的发展。动平衡机主要分为两类：手工型和自动型。其中手工型存在对操作工人的操作经验要求苛刻、工作周期太长，需要反复测量和校正、稳定性难以保证、人工差异等问题，从而导致平衡质量差、平衡效率低。因此，自动动平衡机成为迫切的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电机转子自动铣削或加胶的动平衡一体机，以解决现有需要减重的电机转子与需要加重的电机转子综合性问题，同时解决不允许在转子作鉴相标志而只能利用电机转子自身嵌线沟槽或划针划一道线的实际困难。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种电机转子自动铣削或加胶的动平衡一体机，其特殊之处在于：
包括转子运动平台、测量模块、控制模块和自动铣削或加胶模块；
所述转子运动平台用于支撑被平衡转子，并使被平衡转子转动；
所述测量模块用于进行不平衡测量与配重求解，配重质量与相位角的输出与设定，转子驱动到平衡转速通知测量，停转时转子实际角度的测定，计算出需要洗削或加胶的位置，并将信号传递给控制模块；
所述控制模块通过接收测量模块传来的信号控制被平衡转子转到需要平衡的位置并进行平衡，所述自动铣削或加胶模块对带平衡转子进行铣削或加胶进行平衡。
进一步地，上述转子运动平台包括底座、驱动电机和皮带轮；
所述驱动电机和皮带轮支架安装在底座上，所述驱动电机驱动皮带轮转动，皮带轮上的皮带依靠摩擦力带动被平衡转子转动；
还包括擒纵机构，所述擒纵机构用于阻止被平衡转子转动。
进一步地，上述被平衡转子固定在左支承、右支承上，所述左支承、右支承之间的距离可调，以满足不同长度的被平衡转子。
进一步地，上述皮带轮的数量为多个，所述皮带轮设置在皮带轮支架上，各皮带轮在皮带轮支架上的位置可调。
进一步地，上述底座上设有T型槽，所述左支承、右支承的底部设置在T型槽上。
进一步地，上述测量模块包括信号采集部分、模拟部分、微处理部分；
所述信号采集部分包括左振动传感器、右振动传感器，还包括光电和/或沟槽传感器；
所述模拟部分用于信号隔离、跟踪滤波、信号放大以及A/D采样等；微处理部分进行不平衡测量处理与配重求解，以及配重质量与相位角的输出与设定；当转子驱动到平衡转速时通知测量，停转时转子实际角度的测定，计算出需要洗削或加胶的位置，并将信号传递给控制模块。
进一步地，上述底座上设有传感器安装支架，用于安装光电或沟槽传感器。
进一步地，上述左振动传感器、右振动传感器分别设置在左支承、右支承上。
另外，基于上述一种电机转子自动铣削或加胶的动平衡一体机，本发明还提出一种电机转子自动铣削或加胶的动平衡方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
1)通过控制模块控制驱动电机带动皮带转动，皮带通过摩擦力带动被平衡转子转动，达到平衡转速；
2)通过测量模块重复测转速，确认稳速后，由下一个0°鉴相标号来同步启动A/D采样，一次连采4转到同步信号，再来时重测转速，再连续重采4转，共8次后给出测量数据并停机待处理，求出测点左右振动幅相，利用调出的Kij求配重和相位，并将此配重和相位由232—1送出给控制模块，等待自动配重和复测评估，当测试无误差即剩余振动与存在的允许最大不平衡量和达标的允许最小剩余振动值比较后，给出相应的处理提示：
当剩余振动大于最大不平衡量，给出不操作该转子的信号；当剩余振动大于允许剩余振动时，给出低电平I/O，通知控制模块驱动转子，复测、加/去重，反复测直到达标，达标后取下转子并加一计数统计，完成本班工作；
当剩余振动小于允许振动值意味着该转子合格，合格LED点亮，加一计数，统计合格产品数；
当剩余振动大于允许剩余振动时，测量模块将I/O信号传递给控制模块，控制模块控制驱动电机以及自动铣削或加胶模块进行相应的操作；
3)通过控制模块控制驱动电机，将被平衡转子驱动到校正位置，控制被平衡转子驱动到被平衡转速且稳定恒速转动并按指令控制被平衡转子到测量停止角度和左右面要去/加重的位置，让转子转过相应角度后，通过擒纵机构将转子抱死，
转子锁死后，控制模块控制自动铣削或加胶模块，松开擒纵机构，驱动转子到另一侧相应的位置后锁死，自动铣削或加胶后复测、评测，直到满足平衡。
本发明的优点：
本发明解决了现有需要减重的电机转子与需要加重的电机转子综合性问题，同时解决了不允许在转子作鉴相标志而只能利用电机转子自身嵌线沟槽或划针划一道线的实际困难。
附图说明
图1所示为转子运动平台三维图；
图2所示为测量模块结构图；
图3所示为测量模块流程图；
图4所示为控制模块示意图；
图5所示为动平衡一体机动作流程图。
图中：1-左振动传感器；2-左支承；3-被平衡转子；4-传感器安装支架；5-皮带；6-转向皮带轮；7-皮带轮支架；8-擒纵机构；9-驱动电机；10-右振动传感器；11-右支承；12-T型槽；13-底座。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
参见图1，一种电机转子自动铣削或加胶的动平衡一体机，主要由转子运动平台、测量模块、控制模块和自动铣削或加胶模块组成。
首先被平衡转子3要转动起来并达到平衡转速，这一过程在转子运动平台上实现，如图1所示。驱动电机9在控制模块的控制下带动皮带5转动，皮带通过摩擦力带动被平衡转子3转动，达到平衡转速并稳定转速直到测量模块给出停转信号。皮带和被平衡转子3之间的摩擦力通过皮带轮支架上的四个转向皮带轮6来调节，其中上面两个上下移动保证皮带向上压在被平衡电机转子轴外径上，下面两个转向轮水平有两个调整槽，为的是张紧皮带。在转子运动平台的设计当中，为了减少系统中的不平衡力对振动信号的影响，驱动电机9和皮带轮支架7安装在底座13上，电机转动所产生的振动就可通过底座导入大地，减少非平衡振动；彼此可在y方向上移动后固定，整个皮带尽量在一个平面上，避免或减小不同面造成轴向力，转向轮安装在一个平面上，调整起来方便并可减少不平衡力而减小对测量的影响；皮带轮支架7、左支承2、右支承11是在基础T型槽12中最后固定，可做适当调节，以满足不同长度比例的被平衡转子。
当被平衡转子3到达平衡转速时，稳定转速并通知测量。测量模块是动平衡一体机的核心，其结构如图2所示。安装在左支承2上的左振动传感器1和右支承11上的右振动传感器10采集到被平衡转子3的不平衡信号，经过隔离、跟踪滤波、再放大后由电平变换送A/D采样，中间加入跟踪滤波液来改善振动信号信噪比，进一步提高被平衡转子3的振动信号质量。在获取振动信号过程中，采用I/O控制振动信号，具有4档放大功效，以适应不同质量、尺寸的不平衡转子振动信号。考虑到转子小、不允许制作鉴相标志或只能简单划一线的情况，特别安排沟槽和光电两种特殊传感器，选取其中一种。如果选择光电传感器，则直接使用；如果选择沟槽传感器，可以满足转子上有1～15条沟槽的情况，将被平衡转子3放到平衡机上，系统会自动选定某一个沟槽作为0°鉴相，并有LED灯提示。
一种电机转子自动铣削或加胶的动平衡方法，包括以下步骤：
1)通过控制模块控制驱动电机9带动皮带5转动，皮带5通过摩擦力带动被平衡转子3转动，达到平衡转速；
2)如图3所示，首先根据不同转子调用相应的参数，包括转子平衡转速、转子沟槽数、允许最大不平衡质量、振动通道放大倍数等，用Kij表示。然后在转速到达平衡转速时，驱动电机稳速后，重复测2～4次转速，确认稳速后由下一个0°鉴相标号来同步启动A/D分别以32/64/128倍频采样，一次连采4转到同步信号，再来时重测转速，再连续重采4转，共8次后给出测量数据并停机待处理。求出测点左右振动幅相，利用调出的Kij求配重和相位，并将此配重和相位送出给控制模块，等待自动配重和复测评估。当测试无误差即剩余振动与存在的允许最大不平衡量和达标的允许最小剩余振动值比较后，给出相应的处理提示。当剩余振动大于最大不平衡量，给出不操作该转子的信号；当剩余振动大于允许剩余振动时，给出低电平I/O，通知控制模块驱动转子，复测、加/去重，反复测直到达标，达标后取下转子并加一计数统计，完成本班工作；当剩余振动小于允许振动值意味着该转子合格，合格LED点亮，加一计数，统计合格产品数，当剩余振动大于允许剩余振动时，测量模块将I/O信号传递给控制模块，控制模块控制驱动电机9以及自动铣削或加胶模块进行相应的操作；
3)所述控制模块此时需要接收来自测量模块的信息(如图4所示)，通过控制驱动电机，将被平衡转子3驱动到校正位置。控制模块是动平衡一体机的关键，必须精确控制被平衡转子3驱动到被平衡转速且稳定恒速转动并按指令控制被平衡转子3到测量停止角度和左右面要去/加重的位置，让转子转过相应角度后，通过擒纵机构8将转子抱死。
转子锁死后，控制模块控制自动铣削或加胶，松开擒纵机构，驱动转子到另一侧相应的位置后锁死，自动铣削或加胶后复测、评测，知道满足平衡要求。整个动平衡一体机动作流程如图5所示。进入系统后区分是新转子还是旧转子，如果是旧转子，则直接调用已有数据进行不平衡测量；如果是新转子，还要进行参数的设置、学习等，方可测量及平衡。通过转子运动平台、测量模块、控制模块和自动铣削或加胶模块等的合理布局、有机结合，达到自动平衡转子的效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，本领域的技术人员其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行调节，或者对其中部分技术特征进行等同替换。所以，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种电机转子自动铣削或加胶的动平衡一体机，其特征在于：
包括转子运动平台、测量模块、控制模块和自动铣削或加胶模块；
所述转子运动平台用于支撑被平衡转子(3)，并使被平衡转子(3)转动；
所述测量模块用于进行不平衡测量与配重求解，配重质量与相位角的输出与设定，转子驱动到平衡转速通知测量，停转时转子实际角度的测定，计算出需要洗削或加胶的位置，并将信号传递给控制模块；
所述控制模块通过接收测量模块传来的信号控制被平衡转子转到需要平衡的位置并进行平衡，所述自动铣削或加胶模块对带平衡转子进行铣削或加胶进行平衡。
2.根据权利要求1所述的一种电机转子自动铣削或加胶的动平衡一体机，其特征在于：
所述转子运动平台包括底座(13)、驱动电机(9)和皮带轮(6)；
所述驱动电机(9)和皮带轮支架(7)安装在底座(13)上，所述驱动电机(9)驱动皮带轮(6)转动，皮带轮(6)上的皮带(5)依靠摩擦力带动被平衡转子转动；
还包括擒纵机构(8)，所述擒纵机构(8)用于阻止被平衡转子(3)转动。
3.根据权利要求2所述的一种电机转子自动铣削或加胶的动平衡一体机，其特征在于：
所述被平衡转子固定在左支承(2)、右支承(11)上，所述左支承(2)、右支承(11)之间的距离可调。
4.根据权利要求3所述的一种电机转子自动铣削或加胶的动平衡一体机，其特征在于：
所述皮带轮(6)的数量为多个，所述皮带轮(6)设置在皮带轮支架(7)上，各皮带轮(6)在皮带轮支架(7)上的位置可调。
5.根据权利要求4所述的一种电机转子自动铣削或加胶的动平衡一体机，其特征在于：
底座(13)上设有T型槽(12)，所述左支承(2)、右支承(11)的底部设置在T型槽(12)上。
6.根据权利要求2-5任一所述的一种电机转子自动铣削或加胶的动平衡一体机，其特征在于：
测量模块包括信号采集部分、模拟部分、微处理部分；
所述信号采集部分包括左振动传感器(1)、右振动传感器(10)，还包括光电和/或沟槽传感器；
所述模拟部分用于信号隔离、跟踪滤波、信号放大以及A/D采样等；微处理部分进行不平衡测量处理与配重求解，以及配重质量与相位角的输出与设定；当转子驱动到平衡转速时通知测量，停转时转子实际角度的测定，计算出需要洗削或加胶的位置，并将信号传递给控制模块。
7.根据权利要求6所述的一种电机转子自动铣削或加胶的动平衡一体机，其特征在于：
底座(13)上设有传感器安装支架(4)，用于安装光电或沟槽传感器。
8.根据权利要求7所述的一种电机转子自动铣削或加胶的动平衡一体机，其特征在于：
左振动传感器(1)、右振动传感器(10)分别设置在左支承(2)、右支承(11)上。
9.一种电机转子自动铣削或加胶的动平衡方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
1)通过控制模块控制驱动电机(9)带动皮带(5)转动，皮带(5)通过摩擦力带动被平衡转子(3)转动，达到平衡转速；
2)通过测量模块重复测转速，确认稳速后，由下一个0°鉴相标号来同步启动A/D采样，一次连采4转到同步信号，再来时重测转速，再连续重采4转，共8次后给出测量数据并停机待处理，求出测点左右振动幅相以及求配重和相位，并将此配重和相位送出给控制模块，等待自动配重和复测评估，当测试无误差即剩余振动与存在的允许最大不平衡量和达标的允许最小剩余振动值比较后，给出相应的处理提示：
当剩余振动大于最大不平衡量，给出不操作该转子的信号；当剩余振动大于允许剩余振动时，给出低电平I/O，通知控制模块驱动转子，复测、加/去重，反复测直到达标，达标后取下转子并加一计数统计，完成本班工作；
当剩余振动小于允许振动值意味着该转子合格，合格LED点亮，加一计数，统计合格产品数；
当剩余振动大于允许剩余振动时，测量模块将I/O信号传递给控制模块，控制模块控制驱动电机(9)以及自动铣削或加胶模块进行相应的操作；
3)通过控制模块控制驱动电机(9)，将被平衡转子(3)驱动到校正位置，控制被平衡转子(3)驱动到被平衡转速且稳定恒速转动并按指令控制被平衡转子(3)到测量停止角度和左右面要去/加重的位置，让平衡转子转过相应角度后，通过擒纵机构(8)将平衡转子抱死，
平衡转子锁死后，利用控制模块控制自动铣削或加胶模块，松开擒纵机构(8)，驱动转子到另一侧相应的位置后锁死，自动铣削或加胶后复测、评测，直到满足平衡。
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