CN113441649B - 一种发卡电机铜线成型设备以及成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发卡电机铜线成型设备，包括：折弯机构，用以进给铜线并于水平面上连续折弯铜线；成型模具，用以将折弯机构折弯后的铜线进行挤压造型；铜线输送气爪，用以将折弯机构折弯后的铜线放置到成型模具中；成型模具输送线、下压气缸和机架，成型模具输送线用以支撑成型模具并带动成型模具于成型模具输送线上做往复运动，下压气缸用以压动成型模具挤压铜线，下压气缸位于成型模具输送线的上方，机架用以承载折弯机构、铜线输送气爪、成型模具输送线以及下压气缸；本发明折弯机构的折弯参数以及成型模具可以随意组合调换，生产灵活度高，降低铜线的生产难度，提高铜线的生产效率。

Description

一种发卡电机铜线成型设备以及成型工艺

技术领域

本发明属于发卡电机铜线成型设备技术领域，涉及一种发卡电机铜线成型设备以及成型工艺。

背景技术

Hairpin永磁同步电机(发卡电机)在国内驱动电机市场上正在逐步大规模应用，相比于传统绕线式电机，由于Hairpin铜线扁平的特点，在相同功率下，使电机体积更小，功率更高，是下一代新能源驱动电机的发展方向。但是由于制造工艺复杂，产品设计难度大，所以目前在中国市场还没有成熟的量产线。由于扁铜线的造型复杂多样，发卡电子定子上同层的铜线至少需要两种造型，导致完整的一台定子上的铜线生产难度大，需要生产设备灵活可调，能够兼容多种线型的生产。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种发卡电机铜线成型设备以及成型工艺，很好的解决了现有技术中铜线生产难度大、缺少灵活可调的设备的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种发卡电机铜线成型设备，包括：

折弯机构，用以进给铜线并于水平面上连续折弯铜线；

成型模具，用以将所述折弯机构折弯后的铜线进行挤压造型；

铜线输送气爪，用以将所述折弯机构折弯后的铜线放置到成型模具中；

成型模具输送线、下压气缸和机架，所述成型模具输送线用以支撑成型模具并带动成型模具于成型模具输送线上做往复运动，所述下压气缸用以压动成型模具挤压铜线，所述下压气缸位于成型模具输送线的上方，所述机架用以承载折弯机构、铜线输送气爪、成型模具输送线以及下压气缸。

进一步的，所述折弯机构包括送线块，所述送线块用以通过铜线，所述送线块的出线端设置有转子，所述转子连接有第一伺服驱动装置，所述转子待铜线从出线端排出规定的长度后，所述第一伺服驱动装置带动转子转动折弯铜线。

进一步的，所述送线块的进线端设置有伺服送线机，所述伺服送线机驱动铜线进入送线块并控制铜线从出线端伸出铜线的长度。

进一步的，所述转子上开设有环形槽，所述环形槽在折弯铜线时用以陷入铜线。

进一步的，所述铜线输送气爪包括第二伺服驱动装置，所述第二伺服驱动装置上固定有伸缩气爪，所述第二伺服驱动装置的驱动方向与所述送线块的铜线进给方向相平行，待折弯完成后的铜线从送线块中排出后所述伸缩气爪抓取铜线，所述第二伺服驱动装置驱动伸缩气爪运动到成型模具中并使得伸缩气爪打开后铜线落入到成型模具中。

进一步的，所述成型模具输送线包括轨道，所述轨道上滑动设置有用以支撑和固定成型模具的底座，所述底座连接有设置于轨道上的第三伺服驱动装置，还包括第一感应组件和第二感应组件，所述第一感应组件用以限定底座于轨道上行走的距离和位置，所述第二感应组件用以感应铜线落入到成型模具中，所述第三伺服驱动装置带动底座于轨道上做直线运动并在第一感应组件的感应下停留在下压气缸的正下方，所述下压气缸下压压动成型模具并在第二感应组件的感应下挤压铜线并恢复原位，同时第三伺服驱动装置驱动底座恢复原位。

进一步的，所述第一感应组件和第二感应组件均为若干个光电开关组成。

本发明还提出了一种发卡电机铜线成型工艺，利用上述发卡电机铜线成型设备，所述发卡电机铜线成型工艺包括以下步骤：

S1：铜线送入折弯机构中先后进行一次折弯、二次折弯、三次折弯步骤形成2D成型铜线；

S2：将步骤S1中的2D成型铜线通过铜线输送气爪抓取并转运到成型模型中；

S3：下压气缸下行压动成型模具挤压步骤S2中转运2D成型铜线，形成3D成型铜线；

S4：从S3中的3D成型模具中取出3D成型铜线。

进一步的，所述一次折弯步骤中从送线块的出线端伸出的长度为A，第一伺服驱动装置驱动转子转动的角度为α；所述二次折弯步骤中从送线块的出线端伸出的长度为B，第一伺服驱动装置驱动转子转动的角度为β；所述三次折弯步骤中从送线块的出线端伸出的长度为C，第一伺服驱动装置驱动转子转动的角度为γ。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的发卡电机铜线成型设备中，折弯机构在水平面上能够连续折弯铜线，将铜线进行2D成型，而成型模具可以将2D成型后的铜线进行3D成型，并且折弯机构的折弯参数以及成型模具可以随意组合调换，生产灵活度高，降低铜线的生产难度，提高铜线的生产效率。

本发明的发卡电机铜线成型设备中，折弯机构、铜线输送气爪采用伺服驱动装置进行驱动，伺服参数调节方便，灵活多变，提高本发明生产适用范围和兼容性。

本发明的发卡电机铜线成型设备中，第一伺服驱动装置、第二伺服驱动装置、第三伺服驱动装置、第一感应组件和第二感应组件组合使用，提高本发明的自动化生产程度。

本发明的发卡电机铜线成型工艺中实现了一根铜线于水平面上不同参数的折弯，并通过折弯机构自动折弯不同规格的线型长度及角度，还可以通过成型模具生成3D造型，解决铜线2D成型和3D成型连续成型的问题，在满足大批量生产的同时可以兼顾工艺开发的需求。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明折弯机构的俯视图；

图3为本发明折弯机构的立体图；

图4为本发明伸缩气爪的立体图。

图中：折弯机构(1)、成型模具(2)、成型模具输送线(3)、下压气缸(4)、机架(5)、铜线输送气爪(6)、送线块(101)、转子(102)、环形槽(103)、转动盘(104)、伸缩气爪(601)、轨道(301)、底座(302)、第一感应组件(303)、第二感应组件(304)。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。

如图1所示，本发明所述的一种发卡电机铜线成型设备，包括折弯机构1、成型模具2、铜线输送气爪6、成型模具输送线3、下压气缸4以及机架5，所述折弯机构1、铜线输送气爪6、成型模具输送线3以及下压气缸4均连接于机架5上，所述折弯机构1包括送线块101，所述送线块101固定于机架5的台面上，送线块101与机架5台面贴合的一面开设使铜线通过的线槽，所述送线块101的出线端设置有转子102，所述转子102连接有第一伺服驱动电机，所述转子102待铜线从出线端排出规定的长度后，所述第一伺服驱动装置带动转子102转动折弯铜线；所述成型模具2结构根据定子上铜线的造型而设计，用以将所述折弯机构1折弯后的铜线进行挤压造型；所述成型模具2连接于成型模具输送线3上，所述下压气缸4位于成型模具输送线3的上方；使用上述技术方案时，折弯机构1中送线块101不断伸出铜线，带铜线伸出规定的长度后，第一伺服驱动装置带动转子102转动折弯铜线，带折弯机构1完成铜线的2D造型后，铜线输送气爪6抓取2D成型铜线防止于成型模具2中，下压气缸4下行带动成型模具2对2D成型铜线进行挤压，并形成3D成型铜线。

具体的，如图2和图3所示，第一伺服驱动装置包括设置于机架5台面下侧面的转动盘104，所述转动盘104下方连接有安装与机架5上的伺服电机，转动盘104上通过螺栓安装有卡块，所述卡块靠近送线块101的端部通过螺纹结构固定转子102，所述送线块101的出线端的端面为圆柱面并延伸至转动盘104的轴线处，伺服电机带动转动盘104转动并使得转子102绕转动盘104的轴线转动，挤压铜线进而折弯铜线，伺服电机设定转子102转动的角度，从而使得铜线折弯成不同的角度；优选的，所述转子102上开设有环形槽103，所述环形槽103在折弯铜线时用以陷入铜线，在转子102折弯铜线时，避免铜线偏移，保证铜线在水平面上进行折弯，提高折弯成品率。

优选的，所述送线块101的进线端设置有伺服送线机，所述伺服送线机驱动铜线进入送线块101并控制铜线从出线端伸出铜线的长度，具体的，伺服送线机为伺服电机带动齿轮传动结构，并带动两个送料轮转动将铜线送入到送料块中，而伺服送线机对于不同造型的2D成型铜线，可以设定每次铜线的进给量，使得铜线具有不同的折弯长度。

具体的，所述铜线输送气爪6包括第二伺服驱动装置，第二伺服驱动装置中包括伺服电机，伺服电机可以驱动螺杆传动结构、皮带带轮传动结构或齿轮齿条结构，并使得第二伺服驱动装置的驱动方向与所述送线块101的铜线进给方向相平行，而第二伺服驱动装置上固定有伸缩气爪601，伸缩气爪601中有多个驱动气缸实现气爪的位置调节，使得气爪位于2D成型铜线处，在伸缩气爪601上设置有接近开关，接近开关设置于气爪的上方感应2D成型铜线位于气爪的抓取范围，然后第二伺服驱动装置驱动伸缩气爪601运动到成型模具2中并使得伸缩气爪601打开后铜线落入到成型模具2中。

具体的，所述成型模具输送线3包括平行的两个轨道301，所述轨道301上均设置有滑轨，滑轨上设置有底座302上，所述底座302的底面设置有于滑轨上滑动的滑槽，所述轨道301上设置有第三伺服驱动装置，第三伺服驱动装置包括伺服电机和安装于轨道301上的链条链轮传动结构，而两条轨道301上的链条链轮传动结构通过连接轴同时进行驱动，而链条上设置有多个能够插入到底座302上的定位销，在更换成型模具2时，可以快速从链条上将底座302进行拆装，非常方便；所述轨道301上设置有第一感应组件303和第二感应组件304，第一感应组件303中还有两个光电开关，第一感应组件303的两个光电开关沿轨道301长度方向以预间距相互平行设置，第一感应组件303中的两个光电开关可以限制底座302于轨道301上的运动的直线极限位置，通过两个光电开关进而控制第三伺服驱动装置中的伺服电机的正反转；而第二感应组件304中也含有光电开关，第二感应组件304中的光电开关在伸缩气爪601松开铜线后，铜线经过光电开关，给下压气缸4一个下压执行信号，下压气缸4下行推动成型模具2挤压铜线，形成3D成型铜线，而下压气缸4的行程由接近开关控制，下压气缸4上行的同时，伺服电机驱动底座302恢复原位，可以进行3D成型铜线的卸料，提高了本发明的自动化生产程度。

本发明中，折弯机构1、铜线输送气爪6采用伺服驱动装置进行驱动，伺服参数调节方便，灵活多变，提高本发明生产适用范围和兼容性；本发明中各个伺服驱动装置以及感应组件的配合以及先后动作均由PLC进行控制，而PLC为本领域技术人员可以直接获得的现有技术，在此不再赘述。

本发明还提出了一种发卡电机铜线成型工艺，所述发卡电机铜线成型工艺利用所述的发卡电机铜线成型设备，发卡电机铜线成型工艺包括以下步骤：

S1：铜线送入折弯机构1中先后进行一次折弯、二次折弯、三次折弯步骤形成2D成型铜线；所述一次折弯步骤中从送线块101的出线端伸出的长度为A，第一伺服驱动装置驱动转子102转动的角度为α；所述二次折弯步骤中从送线块101的出线端伸出的长度为B，第一伺服驱动装置驱动转子102转动的角度为β；所述三次折弯步骤中从送线块101的出线端伸出的长度为C，第一伺服驱动装置驱动转子102转动的角度为γ。

S2：将步骤S1中的2D成型铜线通过铜线输送气爪6抓取并转运到成型模型中；

S3：下压气缸4下行压动成型模具2挤压步骤S2中转运2D成型铜线，形成3D成型铜线；

S4：从S3中的3D成型模具2中取出3D成型铜线。

发卡电机铜线成型工艺中铜线的插入的长度A、B、C和角度α、β、γ根据具体的加工要求设置，在一个实施例中，一次弯折步骤中从送线块101的出线端伸出的长度为185mm-200mm，第一伺服驱动装置驱动转子102转动的角度为70°-75°；所述二次折弯步骤中从送线块101的出线端伸出的长度为130mm-270mm，第一伺服驱动装置驱动转子102转动的角度为60°-70°；所述三次折弯步骤中从送线块101的出线端伸出的长度为185mm-215mm，第一伺服驱动装置驱动转子102转动的角度为70°-75°参数可以通过伺服驱动装置具体设置，灵活性高、便于操作。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种发卡电机铜线成型设备，其特征在于，包括：

折弯机构，用以进给铜线并于水平面上连续折弯铜线；

成型模具，用以将所述折弯机构折弯后的铜线进行挤压造型；

铜线输送气爪，用以将所述折弯机构折弯后的铜线放置到成型模具中；

成型模具输送线、下压气缸和机架，所述成型模具输送线用以支撑成型模具并带动成型模具于成型模具输送线上做往复运动，所述下压气缸用以压动成型模具挤压铜线，所述下压气缸位于成型模具输送线的上方，所述机架用以承载折弯机构、铜线输送气爪、成型模具输送线以及下压气缸；

所述折弯机构包括送线块，所述送线块用以通过铜线，所述送线块的出线端设置有转子，所述转子连接有第一伺服驱动装置，所述转子待铜线从出线端排出规定的长度后，所述第一伺服驱动装置带动转子转动折弯铜线；

所述铜线输送气爪包括第二伺服驱动装置，所述第二伺服驱动装置上固定有伸缩气爪，所述第二伺服驱动装置的驱动方向与所述送线块的铜线进给方向相平行，待折弯完成后的铜线从送线块中排出后所述伸缩气爪抓取铜线，所述第二伺服驱动装置驱动伸缩气爪运动到成型模具中并使得伸缩气爪打开后铜线落入到成型模具中；所述伸缩气爪中有多个驱动气缸实现气爪的位置调节，伸缩气爪上设置有接近开关；

所述成型模具输送线包括轨道，所述轨道上滑动设置有用以支撑和固定成型模具的底座，所述底座连接有设置于轨道上的第三伺服驱动装置，还包括第一感应组件和第二感应组件，第一感应组件中有两个光电开关，第一感应组件的两个光电开关沿轨道长度方向以预间距相互平行设置，所述第一感应组件用以限定底座于轨道上行走的距离和位置，所述第二感应组件用以感应铜线落入到成型模具中，所述第三伺服驱动装置带动底座于轨道上做直线运动并在第一感应组件的感应下停留在下压气缸的正下方，所述下压气缸下压压动成型模具并在第二感应组件的感应下挤压铜线并恢复原位，同时第三伺服驱动装置驱动底座恢复原位。

2.根据权利要求1所述的发卡电机铜线成型设备，其特征在于，所述送线块的进线端设置有伺服送线机，所述伺服送线机驱动铜线进入送线块并控制铜线从出线端伸出铜线的长度。

3.根据权利要求2所述的发卡电机铜线成型设备，其特征在于，所述转子上开设有环形槽，所述环形槽在折弯铜线时用以陷入铜线。

4.一种发卡电机铜线成型工艺，其特征在于，利用上述权利要求1-3任一项所述的发卡电机铜线成型设备，所述发卡电机铜线成型工艺包括以下步骤：

S1：铜线送入折弯机构中先后进行一次折弯、二次折弯、三次折弯步骤形成2D成型铜线；

S2：将步骤S1中的2D成型铜线通过铜线输送气爪抓取并转运到成型模型中；

S3：下压气缸下行压动成型模具挤压步骤S2中转运2D成型铜线，形成3D成型铜线；

S4：从S3中的3D成型模具中取出3D成型铜线。

5.根据权利要求4所述的发卡电机铜线成型工艺，其特征在于：所述一次折弯步骤中从送线块的出线端伸出的长度为A，第一伺服驱动装置驱动转子转动的角度为α；所述二次折弯步骤中从送线块的出线端伸出的长度为B，第一伺服驱动装置驱动转子转动的角度为β；所述三次折弯步骤中从送线块的出线端伸出的长度为C，第一伺服驱动装置驱动转子转动的角度为γ。

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