CN219477810U - 一种电机驱动双自由度绕线机构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电机驱动双自由度绕线机构，包括支撑座，支撑座上设有安装架和产品夹具，安装架上设有绕线头和绕线走位机构，产品夹具用于固定待绕线的产品，绕线头用于将线圈缠绕在产品夹具上的产品上，绕线走位机构与绕线头连接，用于驱动绕线头二维自由移动；绕线走位机构包括两个走位电机和传动带，两个走位电机以安装架的中垂线呈左右对称设置，安装架上设有多个导向轮，传动带分别与走位电机和导向轮连接，且走位电机能够带动传动带运动，进而带动绕线头在安装架上二维自由移动。本申请通过绕线走位机构能够驱动绕线头在安装架上进行二维自由移动，简化了机械结构的同时也降低了控制的难度，降低了设备的整体制作成本。

Description

一种电机驱动双自由度绕线机构

技术领域

本申请属于自动化设备技术领域，更具体地，涉及一种电机驱动双自由度绕线机构。

背景技术

电机是一种常见的动力装置，常见的电机一般都包括定子和转子等部件；它的主要工作原理是利用通电线圈产生旋转磁场并作用于转子形成磁电动力旋转扭矩，从而带动外部机构旋转运动。常见的电机都是在电机的定子或者转子上缠绕线圈，目前在生产电机的过程中，通常使用绕线机在定子或转子上绕线。

绕线机在绕线加工过程中，根据加工设计要求，经常需要驱动绕线头升降或左右移动；而且，对于一些加工场景除了需要驱动绕线头升降或左右移动之外，经常还需要驱动绕线头斜向运动。但是，现有的绕线机上，驱动绕线头升降和左右移动的机构通常是两个独立的模组，即一个模组驱动绕线头升降移动，而另一个模组驱动绕线头左右移动。这就使得在需要驱动绕线头斜向运动时，必须控制左右移动模组和升降移动模组同时合工作，且相互配合，这不仅对设备的控制精度提出了很高的要求，而且两个独立的驱动模组也使得整台设备的机械结构比较复杂，导致设备的整体制作成本增加。

实用新型内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本申请提供一种电机驱动双自由度绕线机构，包括支撑座，所述支撑座上设有安装架和产品夹具，所述安装架上设有绕线头和绕线走位机构，所述产品夹具用于固定待绕线的产品，所述绕线头用于将线圈缠绕在所述产品夹具上的产品上，所述绕线走位机构与所述绕线头连接，用于驱动所述绕线头二维自由移动；所述绕线走位机构包括两个走位电机和传动带，两个走位电机以所述安装架的中垂线呈左右对称设置，所述安装架上设有多个导向轮，所述传动带分别与所述走位电机和导向轮连接，且所述走位电机能够带动所述传动带运动，进而带动所述绕线头在所述安装架上二维自由移动。

作为本申请的进一步改进，所述安装架包括前后移动架、横向移动架和升降移动架，所述前后移动架与所述支撑座连接，所述横向移动架与所述前后移动架滑动连接，所述升降移动架与所述横向移动架滑动连接，所述绕线头与所述升降移动架连接；所述导向轮包括设置在所述横向移动架上的第一导向轮和设置在所述升降移动架上的第二导向轮，所述传动带的端部与所述升降移动架的一端连接，所述传动带分别套设在所述第一导向轮和第二导向轮上。

作为本申请的进一步改进，所述支撑座上设有驱动所述安装架前后移动的前后驱动机构，所述前后驱动机构包括前后驱动电机和前后驱动丝杆，所述前后驱动电机与所述支撑座连接，所述前后驱动电机的输出端与所述前后驱动丝杆连接，所述前后移动架上设有前后移动滑套，所述前后移动滑套与前后驱动丝杆滑动套接。

作为本申请的进一步改进，所述支撑座上平行设有两条前后滑动导向轨，所述前后移动架上设有前后移动滑块，所述前后移动滑块与所述前后滑动导向轨可滑动卡接。

作为本申请的进一步改进，所述绕线头包括摆杆，所述摆杆的两端与所述升降移动架铰接，所述摆杆上设有多个绕线杆，每个所述绕线杆上均设有过线槽和绕线针，所述绕线针与对应的过线槽相连通；所述安装架上设有理线机构和挂线机构，所述理线机构用于将线理顺牵引到所述绕线针上，所述挂线机构与所述摆杆连接，用于推动所述绕线针翻转运动。

作为本申请的进一步改进，所述理线机构包括理线架，所述理线架与所述横向移动架连接，所述理线架上设有与所述绕线针数量相同的过线轮，所述过线轮与所述绕线针一一对应，且所述过线轮与所述理线架可旋转连接。

作为本申请的进一步改进，所述挂线机构包括挂线气缸和推杆，所述挂线气缸与所述升降移动架铰接，所述挂线气缸的输出端与所述推杆的一端铰接，所述推杆的另一端与所述摆杆连接，所述挂线气缸能够驱动所述摆杆在所述升降移动架上翻转运动。

作为本申请的进一步改进，所述支撑座上设有断线机构，所述断线机构用于拉断绕线头与产品夹具之间的线束，所述断线机构包括两个断线气缸和夹线安装板，两个断线气缸分别与所述支撑座连接，两个断线气缸的输出端分别与所述夹线安装板连接，所述夹线安装板上设有多个夹线气缸，所述夹线气缸与所述产品夹具一一对应设置。

作为本申请的进一步改进，所述支撑座上平行设有两条断线导轨，所述夹线安装板上设有两个断线滑块，所述断线滑块分别与对应的所述断线导轨滑动卡接。

作为本申请的进一步改进，所述支撑座上设有产品驱动机构，所述产品驱动机构与所述产品夹具连接，用于驱动所述产品夹具在支撑座上原地旋转，所述产品驱动机构包括绕线旋转电机，所述绕线旋转电机与所述支撑座连接，所述绕线旋转电机的输出端通过同步带分别与所述产品夹具连接。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

本申请通过设置绕线走位机构能够驱动绕线头在安装架上进行二维自由移动，无需两个驱动模组，简化了机械结构的同时也降低了控制的难度，降低了设备的整体制作成本。具体地，当需要控制绕线头左右移动时，只需控制两个走位电机同向同速转动即可，通过走位电机驱动传动带运动，传动带会拉动导向轮，从而使得导向轮推动安装架左右移动；当需要控制绕线头升降移动时，只需控制两个走位电机反向同速转动即可，通过走位电机拉动传动带，进而拉动绕线头在安装架上升降移动；当需要控制绕线头斜向运动时，只需根据实际要求控制两个走位电机以不同的转速旋转即可，走位电机转动过程拉动传动带，进而拉动或推动安装架同时升降和左右移动，使得绕线头沿斜向移动。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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是本申请实施例整体结构示意图；

图2是本申请实施例另一视角结构示意图；

图3是本申请实施例中安装架分解结构示意图；

图4是本申请实施例中绕线杆结构示意图。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-4所示，一种电机驱动双自由度绕线机构，包括支撑座1，支撑座1上设置有安装架和产品夹具2，安装架与支撑座1可滑动连接，安装架上设有绕线头和绕线走位机构，产品夹具2用于固定待绕线的产品，绕线头用于将线圈缠绕在产品夹具2上的产品上，绕线走位机构与绕线头连接，用于驱动绕线头在安装架上二维自由移动，包括左右移动、升降移动和斜向移动。

具体地，安装架包括前后移动架3、横向移动架4和升降移动架5，前后移动架3与支撑座1滑动连接，且前后移动架3能够在支撑座1上前后滑动；横向移动架4与前后移动架3滑动连接，且横向移动架4能够在前后移动架3上左右滑动；升降移动架5与横向移动架4滑动连接，且升降移动架5能够在横向移动架4上升降移动。绕线走位机构包括两个走位电机6和传动带7，两个走位电机6分别固定安装在前后移动架3上，且两个走位电机6以前后移动架3的中垂线呈左右对称设置，绕线头固定安装在升降移动架5上；横向移动架4上安装有4个第一导向轮8，升降移动架5的下端安装有第二导向轮9，传动带7的两端分别与升降移动架5远离第二导向轮9的一端固定连接，传动带7分别依次套设在第一导向轮8、两个走位电机6的输出轴以及第二导向轮9上，使得两个走位电机6工作时，能够拉动传动带7运动，进而实现驱动绕线头在安装架上二维自由移动。

当需要驱动绕线头左右移动时，通过控制两个走位电机6同速同向旋转，传动带7受力会带动第一导向轮8移动，第一导向轮8拉动横向移动架4在前后移动架3上左右移动，升降移动架5和绕线头随横向移动架4同步运动。

当需要驱动绕线头升降移动时，通过控制两个走位电机6同速反向旋转，通过走位电机6拉动传动带7，进而拉动绕线头在安装架上升降移动，绕线头随升降移动架5同步运动。

当需要驱动绕线头斜向运动时，根据实际要求控制两个走位电机6以不同的转速旋转即可，走位电机6转动过程拉动传动带7，进而拉动或推动升降移动架5同时升降和左右移动，使得绕线头沿斜向移动。

需要说明的是，驱动绕线头横向移动时，第一导向轮8带动横向移动架4移动，进而带动升降移动架5和绕线头移动；驱动绕线头升降移动时，第一导向轮8可以不动，通过传动带7带动升降移动架5升降运动，进而带动绕线头升降运动。

本例中，4个第一导向轮8呈矩形分布在横向移动架4上，使得传动带7安装好后，整体呈“十”字形状，进而能够实现平稳驱动绕线头运动。

支撑座1上设有驱动安装架前后移动的前后驱动机构，前后驱动机构用于驱动绕线头前后移动，一方面便于在产品夹具2上装卸产品，另一方面也便于绕线完成后扯断线束。具体地，前后驱动机构包括前后驱动电机10和前后驱动丝杆11，前后驱动电机10固定安装在支撑座1上，前后驱动电机10的输出端与前后驱动丝杆11连接，前后移动架3上设有前后移动滑套12，前后移动滑套12与前后驱动丝杆11滑动套接。工作时，通过前后驱动电机10驱动前后驱动丝杆11旋转，进而带动前后移动滑套12在前后驱动丝杆11上滑动，拉动前后移动架3前后运动，横向移动架4、升降移动架5和绕线头随前后移动架3同步运动。

为了对前后移动架3的运行方向进行限位和导向，在支撑座1上平行设置有两条前后滑动导向轨13，前后移动架3上固定设有前后移动滑块14，前后移动滑块14与前后滑动导向轨13可滑动卡接。工作时，前后驱动电机10驱动前后驱动丝杆11旋转，使得前后移动滑套12在前后驱动丝杆11上滑动，进而驱动前后移动架3在前后滑动导向轨13上滑动。

绕线头包括摆杆15，摆杆15的两端与升降移动架5铰接，且摆杆15能够以铰接点为轴芯翻转，摆杆15上固定安装有6个绕线杆16，6个绕线杆16等距离分布在摆杆15上，使得该绕线机构能够同时对6个产品进行绕线作业；每个绕线杆16上均设有过线槽161和绕线针17，且每个绕线杆16上的绕线针17与对应的过线槽161相连通。工作时，线束通过过线槽161穿设到绕线针17上，通过驱动绕线针17按预定轨迹运动从而实现对产品夹具2上的产品进行绕线作业。横向移动架4上固定安装有理线机构，升降移动架5上设置有挂线机构，理线机构用于将线束理顺并牵引到绕线针17上，防止线束缠绕打结；挂线机构与摆杆15连接，用于推动绕线针17翻转运动，进而使得绕线针17将线束挂装在产品夹具2上的产品上，从而方便后续绕线作业。

具体地，理线机构包括理线架18，理线架18通过螺丝与横向移动架4固定连接，理线架18上设有6个过线轮19，且每个过线轮19分别与一个绕线针17对应设置，过线轮19分别与理线架18可旋转连接。工作之前，操作人员从外部的线轮中将线束拉伸并铺设到过线轮19上，再牵引到过线槽161最后穿设到绕线针17上；工作时，绕线针17将线束缠绕在产品上，并拉动线束运动，使得过线轮19在原地旋转。通过设置过线轮19能够确保稳定给绕线针17供应线束，防止线束走位，确保绕线作业的稳定性。

挂线机构包括挂线气缸20和推杆21，挂线气缸20与升降移动架5铰接，挂线气缸20的输出端与推杆21的一端铰接，推杆21的另一端与摆杆15固定连接，挂线气缸20能够驱动摆杆15在升降移动架5上翻转运动。具体工作时，操作人员将线束穿设到绕线针17上，之后通过走位电机6工作驱动绕线针17移动，将线束挂住在产品夹具2上的产品上；挂线完成后，控制挂线气缸20工作，推动推杆21旋转运动，推杆21带动摆杆15在升降移动架5上翻转，将绕线针17直立，之后再进行后续绕线作业。

支撑座1上设有断线机构，断线机构用于绕线完成后拉断绕线头与产品夹具2之间的线束，从而便于更换产品夹具2上的产品。具体地，断线机构包括两个断线气缸22和夹线安装板23，两个断线气缸22分别与支撑座1固定连接，且两个断线气缸22的输出端分别与夹线安装板23的两端固定连接，夹线安装板23上设置有6个夹线气缸24，且6个夹线气缸24与6个产品夹具2一一对应设置。工作时，当产品夹具2的产品绕线完成后，前后驱动电机10工作，驱动前后移动架3向后滑动，使得绕线针17退到与夹线气缸24的相应位置处，夹线气缸24工作夹持住绕线针17与产品夹具2之间的线束，再控制断线气缸22工作，带动夹线安装板23和夹线气缸24后移；因线束被夹线气缸24夹持住，所以在夹线气缸24后移的过程中，夹线气缸24能够拉断绕线头与产品夹具2之间的线束，从而实现断线的目的。

为了对夹线安装板23的运动行程进行限位和导向，从而确保断线过程的平稳运行，本例中，在支撑座1上平行设置有两条断线导轨25，在夹线安装板23上与断线导轨25的相应位置处分别设有断线滑块26，断线滑块26与对应的断线导轨25滑动卡接。断线的过程中，断线气缸22驱动夹线安装板23在断线导轨25上滑动，从而防止走位偏移的情况出现。

该绕线机构工作时，产品夹具2上的产品需要旋转，从而确保绕线针17能够对产品夹具2上的产品实现整体绕线；因此本例中，在支撑座1上设置有产品驱动机构，产品驱动机构与产品夹具2连接，用于驱动产品夹具2在支撑座1上原地旋转。具体地，产品驱动机构包括绕线旋转电机27，绕线旋转电机27固定安装在支撑座1上，绕线旋转电机27的输出端通过同步带与6个产品夹具2连接，使得一个绕线旋转电机27能够通过带动6个产品夹具2旋转，实现对6个产品同时绕线作业，提高加工效率。

工作原理：

该电机驱动双自由度绕线机构工作之前，操作人员先将产品分别安装到6个产品夹具2上，并将线束依次挂在过线轮19上，并牵引到过线槽161最终穿设到各个绕线针17上，使得线束在过线轮19和绕线针17上被拉紧。

工作时，前后驱动电机10工作驱动前后移动架3向前移动，带动绕线针17位移到与产品夹具2的相应位置处，绕线针17将线束挂在产品夹具2上的产品上，使得线束的一端在产品上固定住；之后控制挂线气缸20工作，挂线气缸20推动推杆21旋转运动，推杆21带动摆杆15在升降移动架5上翻转，将绕线针17直立；挂线完成后，分别控制绕线旋转电机27和走位电机6工作，走位电机6根据预设程序驱动绕线针17二维自由运动，包括升降运动、左右运动和斜向运动，绕线旋转电机27驱动产品夹具2带动产品在原地旋转，完成绕线过程。

绕线完成后，前后驱动电机10工作驱动前后移动架3向前移动，带动绕线针17位移到与夹线气缸24的相应位置处，控制夹线气缸24工作，夹线气缸24工作夹持住绕线针17与产品夹具2之间的线束，再控制断线气缸22工作，带动夹线安装板23和夹线气缸24在断线导轨25上后移；因线束被夹线气缸24夹持住，所以在夹线气缸24后移的过程中，夹线气缸24能够拉断绕线头与产品夹具2之间的线束，从而实现断线的目的，之后操作人员再从产品夹具2上取下绕好线的产品。

该电机驱动双自由度绕线机构通过两个走位电机6驱动传动带7运动，进而驱动绕线头在安装架上二维度自由移动；简化了机械结构，降低了制作的成本，同时也提高了控制的精准度，提高了加工效率。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以有许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的在于对本申请公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式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效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机驱动双自由度绕线机构，其特征在于：包括支撑座，所述支撑座上设有安装架和产品夹具，所述安装架上设有绕线头和绕线走位机构，所述产品夹具用于固定待绕线的产品，所述绕线头用于将线圈缠绕在所述产品夹具上的产品上，所述绕线走位机构与所述绕线头连接，用于驱动所述绕线头二维自由移动；

所述绕线走位机构包括两个走位电机和传动带，两个走位电机以所述安装架的中垂线呈左右对称设置，所述安装架上设有多个导向轮，所述传动带分别与所述走位电机和导向轮连接，且所述走位电机能够带动所述传动带运动，进而带动所述绕线头在所述安装架上二维自由移动。

2.根据权利要求1所述电机驱动双自由度绕线机构，其特征在于：所述安装架包括前后移动架、横向移动架和升降移动架，所述前后移动架与所述支撑座连接，所述横向移动架与所述前后移动架滑动连接，所述升降移动架与所述横向移动架滑动连接，所述绕线头与所述升降移动架连接；

所述导向轮包括设置在所述横向移动架上的第一导向轮和设置在所述升降移动架上的第二导向轮，所述传动带的端部与所述升降移动架的一端连接，所述传动带分别套设在所述第一导向轮和第二导向轮上。

3.根据权利要求2所述电机驱动双自由度绕线机构，其特征在于：所述支撑座上设有驱动所述安装架前后移动的前后驱动机构，所述前后驱动机构包括前后驱动电机和前后驱动丝杆，所述前后驱动电机与所述支撑座连接，所述前后驱动电机的输出端与所述前后驱动丝杆连接，所述前后移动架上设有前后移动滑套，所述前后移动滑套与前后驱动丝杆滑动套接。

4.根据权利要求3所述电机驱动双自由度绕线机构，其特征在于：所述支撑座上平行设有两条前后滑动导向轨，所述前后移动架上设有前后移动滑块，所述前后移动滑块与所述前后滑动导向轨可滑动卡接。

5.根据权利要求2所述电机驱动双自由度绕线机构，其特征在于：所述绕线头包括摆杆，所述摆杆的两端与所述升降移动架铰接，所述摆杆上设有多个绕线杆，每个所述绕线杆上均设有过线槽和绕线针，所述绕线针与对应的过线槽相连通；

所述安装架上设有理线机构和挂线机构，所述理线机构用于将线理顺牵引到所述绕线针上，所述挂线机构与所述摆杆连接，用于推动所述绕线针翻转运动。

6.根据权利要求5所述电机驱动双自由度绕线机构，其特征在于：所述理线机构包括理线架，所述理线架与所述横向移动架连接，所述理线架上设有与所述绕线针数量相同的过线轮，所述过线轮与所述绕线针一一对应，且所述过线轮与所述理线架可旋转连接。

7.根据权利要求5所述电机驱动双自由度绕线机构，其特征在于：所述挂线机构包括挂线气缸和推杆，所述挂线气缸与所述升降移动架铰接，所述挂线气缸的输出端与所述推杆的一端铰接，所述推杆的另一端与所述摆杆连接，所述挂线气缸能够驱动所述摆杆在所述升降移动架上翻转运动。

8.根据权利要求1-7中任一项所述电机驱动双自由度绕线机构，其特征在于：所述支撑座上设有断线机构，所述断线机构用于拉断绕线头与产品夹具之间的线束，所述断线机构包括两个断线气缸和夹线安装板，两个断线气缸分别与所述支撑座连接，两个断线气缸的输出端分别与所述夹线安装板连接，所述夹线安装板上设有多个夹线气缸，所述夹线气缸与所述产品夹具一一对应设置。

9.根据权利要求8所述电机驱动双自由度绕线机构，其特征在于：所述支撑座上平行设有两条断线导轨，所述夹线安装板上设有两个断线滑块，所述断线滑块分别与对应的所述断线导轨滑动卡接。

10.根据权利要求1-7中任一项所述电机驱动双自由度绕线机构，其特征在于：所述支撑座上设有产品驱动机构，所述产品驱动机构与所述产品夹具连接，用于驱动所述产品夹具在支撑座上原地旋转，所述产品驱动机构包括绕线旋转电机，所述绕线旋转电机与所述支撑座连接，所述绕线旋转电机的输出端通过同步带分别与所述产品夹具连接。