CN105290561B - 自动电机定子焊接*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及自动电机定子焊接***，由扭角组件(1)、内胀组件(2)、压紧组件(3)、上下料托举组件(4)、屏蔽及除尘***(5)、焊接***(6)和机器人***(7)组成。本发明的核心是采用伺服电机驱动定子，配合两侧的扭角刀片实现定子扭角、采用液压缸下拉内锥套胀出多瓣胀块胀紧定子内孔、采用液压缸拉紧压盖压紧定子、采用双机器人同时MIG焊接定子，能够适应定子扭角带法兰的复杂情况焊接。

Description

自动电机定子焊接***
技术领域
本发明属于金属焊接领域，用于高效率高质量的定子焊接，具体来说涉及一种自动电机定子焊接***。
背景技术
自动电机定子焊接的相关设备市场上TIG焊接居多，通常在一个垂直滑移机构上安装1把焊枪或2把焊枪或4把焊枪，其中安装4把焊枪效率最高，但也最容易有焊接意外的熄弧的可能。
但不管是几把焊枪同时焊接的方式，都只能焊接直线轨迹，如定子扭角则不能实现斜线焊接，如果定子端部需要焊接法兰则更不能实现，并且TIG焊接速度较慢，生产效率较低。
发明内容
本发明的提供了一种自动电机定子焊接***，可以实现定子的自动扭角、胀圆内孔、压紧及焊接过程，提高定子焊接生产效率和定子产品质量，避免焊接对人体的伤害。
为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的核心是采用伺服电机驱动定子，配合两侧的扭角刀片实现定子扭角、采用液压缸下拉内锥套胀出多瓣胀块胀紧定子内孔、采用液压缸拉紧压盖压紧定子、采用双机器人同时MIG焊接定子，能够适应定子扭角带法兰的复杂情况焊接。
所述自动电机定子焊接***由扭角组件、内胀组件、压紧组件、上下料托举组件、屏蔽及除尘***、焊接***和机器人***组成；
所述屏蔽及除尘***为屏蔽间和除尘器两部分，扭角组件、内胀组件、压紧组件和上下料托举组件这些工装部分及机器人***布置在屏蔽间内部，焊接***、送丝机和机器人控制柜分别放置在屏蔽间两侧，电控柜、除尘器和气瓶架放置在屏蔽间左侧，除尘吸口在屏蔽间顶部；
所述扭角组件采用伺服电机驱动；焊接***由机器人***的控制装置控制。
所述屏蔽间正面安装有***控制器，可通过控制器面板上的按钮手工控制自动电机定子焊接***的所有动作，通过触摸屏设定工装程序；
机器人示教器挂在机器人控制柜前面板上，方便取下，对机器人进行动作示教。
操作者在触摸屏上设置当前使用焊接程序，待机械手将工件放入工装定位后，即可开始自动过程。
焊接程序为对应每种工件1个，包括扭角角度、工件尺寸信息，高度及角度公差范围等。
所述扭角组件由主扭角刀片组件、副扭角刀片组件、定子支撑环组件和驱动组件组成；
将定子工件放置在定子支撑环组件上，主扭角刀片组件和副扭角刀片组件的刀片插进定子工件的扭角缺口处，回转驱动组件带动定子工件及主扭角刀片组件和副扭角刀片组件的刀片一同旋转，到设定角度后停止，完成定子扭角要求。
所述主扭角刀片组件由加高座组件、气动伸缩组件、主刀片扭转组件和转换定位座组成；
所述气动伸缩组件安装在加高座组件顶面，气动伸缩组件带动主刀片扭转组件前进或后退，主刀片扭转组件安装在转换定位座顶面，可根据定子工件规格调整位置。
所述气动伸缩组件由气缸、直线导轨组件、伸缩臂、限位块、调整螺钉、回位顶销和回位弹簧组成；
所述气缸推动伸缩臂沿直线导轨组件前进，直到限位块碰到调整螺钉停止，限位块可正反安装以适应两种定子工件规格，调整螺钉可精确调整伸缩臂伸出停止位置，回位弹簧顶紧回位顶销，回位顶销会持续顶紧刀片，保证刀片回位时的角度。
所述主刀片扭转组件由主扭角刀片、关节轴承、轴承挡圈、限位轴、轴端挡圈和固定座组成；
所述主扭角刀片上下两端安装关节轴承，通过轴承挡圈将关节轴承定位在限位轴中心位置，两端再安装轴端挡圈，下端限位轴安装在固定座，下端限位轴安装在伸缩臂，主扭角刀片可绕两端的关节轴承旋转，以适应定子工件扭角时的轨迹变化。
所述定子支撑环组件由随动环、固定环、回位弹簧、回位挡柱、定位销和刀片挡块组成；
所述随动环通过回位挡柱安装在固定环上面，且安装后随动环可与固定环同心旋转，回位弹簧安装在随动环的弧形槽口内，弹簧弹力推动随动环顶紧回位挡柱，使之处于“回位”状态；
定子工件法兰放置在随动环上面，且法兰上的定位孔通过定位销定位；
所述刀片挡块用于主扭角刀片在扭角时的零位定位，保证扭角时的重复角度精度。
回转所述驱动组件由伺服电机、减速器、驱动小齿轮、回转支承、转盘、角度反馈编码器、反馈齿轮和限位触发块组成；
所述伺服电机通过减速器和驱动小齿轮驱动回转支承旋转，转盘安装在回转支承顶面上，通过反馈齿轮带动角度反馈编码器检测旋转角度是否到位，防止传动环节出现问题，造成定子工件角度超差情况，限位触发块用于限位旋转极限角度及旋转回零的电气开关触发。
所述内胀组件由内胀液压缸、下回位弹簧、导轨、内胀拉杆、内锥套、外胀块、贴片和上回位弹簧组成；
所述内胀液压缸带动内胀拉杆运动，内锥套固定在内胀拉杆上连同向下运动，内锥套推挤多瓣外胀块，外胀块沿径向导轨向外推出，直至胀紧定子内径；
所述外胀块外径为最小定子直径，
需要松开胀紧时，内胀液压缸带动内胀拉杆及内锥套向上运动，外胀块的上下两端各有1个下回位弹簧和上回位弹簧顶推外胀，使外胀块贴合内锥套的同时向内径向收回。
所述胀紧大于最小定子直径时，在外胀块外圆上固定贴片，贴片外径按定子内径制作。
所述压紧组件由压紧液压缸、压紧拉杆、托举液压缸、托料环、压盖、压紧卡挡和压紧插片组成；
所述压紧液压缸带动压紧拉杆向下运动，压紧拉杆上端压紧卡挡的压紧插片压在压盖上，通过压盖将定子压实；
所述压紧组件中含有一套由2个托举液压缸驱动的上下料托举机构，在托举液压缸缸杆端部安装不同的托料环以适应不同的定子工件，此装置方便机械手或人工上下料。
本发明的有益效果在于：
产品质量：相对其它方法焊接定子，由于扭角采用伺服电机驱动，焊接***由机器人***的控制装置控制；，其重复定位精度相对较高，可以保证定子扭角及焊缝位置的一致性。内胀工装结构及加工精密，可以保证定子内径良好的圆柱圆。
生产效率：定子由机械手上料后，即可开始自动过程，全程自动化动作，大大提高生产效率。
适应范围：本焊接设备由于扭角采用伺服电机驱动，焊接***由机器人***的控制装置控制；，可以适应多型号、多规格的定子生产，可以通过程序设置不同应用焊接。
设备环境：焊接设备放置在密封的操作间内，防止焊接弧光对周边的伤害，且配备的焊接烟尘净化器可以净化焊接产生的烟尘，保证焊接设备对周边环境无排放污染。
附图说明
图1为自动电机定子焊接***结构示意图；
图2为自动电机定子焊接***局部结构示意图；
图3为扭角组件结构示意图；
图4为主扭角刀片组件结构示意图；
图5为气动伸缩组件结构示意图；
图6为主刀片扭转组件结构示意图；
图7为定子支撑环组件结构示意图；
图8为回转驱动组件结构示意图；
图9为内胀液压缸工作原理图；
图10为压紧液压缸工作原理图。
其中，1-扭角组件；2-内胀组件；3-压紧组件；4-上下料托举组件；5-屏蔽及除尘***；6-焊接***；7-机器人***；11-主扭角刀片组件；12-副扭角刀片组件；13-定子支撑环组件；14-驱动组件；21-内胀液压缸；22-下回位弹簧；23-导轨；24-内胀拉杆；25-内锥套；26-外胀块；27-贴片；28-上回位弹簧；31-压紧液压缸；32-压紧拉杆；33-托举液压缸；34-托料环；35-压盖；36-压紧卡挡；37-压紧插片；111-加高座组件；112-气动伸缩组件；113-主刀片扭转组件；114-转换定位座；131-随动环；132-固定环；133-回位弹簧；134-回位挡柱；135-定位销；136-刀片挡块；141-伺服电机；142-减速器；143-驱动小齿轮；144-回转支承；145-转盘；146-角度反馈编码器；147-反馈齿轮；148-限位触发块；1121-气缸；1122-直线导轨组件；1123-伸缩臂；1124-限位块；1125-调整螺钉；1126-回位顶销；1127-回位弹簧；1131-主扭角刀片；1132-关节轴承；1133-轴承挡圈；1134-限位轴；1135-轴端挡圈；1136-固定座。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
如图1和图2所示，所述自动电机定子焊接***由扭角组件1、内胀组件2、压紧组件3、上下料托举组件4、屏蔽及除尘***5、焊接***6和机器人***7组成；
所述屏蔽及除尘***5为屏蔽间和除尘器两部分，扭角组件1、内胀组件2、压紧组件3和上下料托举组件4这些工装部分及机器人***7布置在屏蔽间内部，焊接***6、送丝机和机器人控制柜分别放置在屏蔽间两侧，电控柜、除尘器和气瓶架放置在屏蔽间左侧，除尘吸口在屏蔽间顶部；
所述扭角组件1采用伺服电机驱动；焊接***6由机器人***7的控制装置控制。
所述屏蔽间正面安装有***控制器，可通过控制器面板上的按钮手工控制自动电机定子焊接***的所有动作，通过触摸屏设定工装程序；
机器人***7中的机器人示教器挂在机器人控制柜前面板上，方便取下，对机器人进行动作示教，以控制焊接***6。
如图3所示，所述扭角组件1由主扭角刀片组件11、副扭角刀片组件12、定子支撑环组件13和驱动组件14组成；
将定子工件放置在定子支撑环组件13上，主扭角刀片组件11和副扭角刀片组件12的刀片插进定子工件的扭角缺口处，回转驱动组件14带动定子工件及主扭角刀片组件11和副扭角刀片组件12的刀片一同旋转，到设定角度后停止，完成定子扭角要求。
如图4所示，所述主扭角刀片组件11由加高座组件111、气动伸缩组件112、主刀片扭转组件113和转换定位座114组成；
所述气动伸缩组件112安装在加高座组件111顶面，气动伸缩组件112带动主刀片扭转组件113前进或后退，主刀片扭转组件113安装在转换定位座114顶面，可根据定子工件规格调整位置。
如图5所示，所述气动伸缩组件112由气缸1121、直线导轨组件1122、伸缩臂1123、限位块1124、调整螺钉1125、回位顶销1126和回位弹簧1127组成；
所述气缸1121推动伸缩臂1123沿直线导轨组件1122前进，直到限位块1124碰到调整螺钉1125停止，限位块1124可正反安装以适应两种定子工件规格，调整螺钉1125可精确调整伸缩臂1123伸出停止位置，回位弹簧1127顶紧回位顶销1126，回位顶销1126会持续顶紧刀片，保证刀片回位时的角度。
如图6所示，所述主刀片扭转组件113由主扭角刀片1131、关节轴承1132、轴承挡圈1133、限位轴1134、轴端挡圈1135和固定座1136组成；
所述主扭角刀片1131上下两端安装关节轴承1132，通过轴承挡圈1133将关节轴承1132定位在限位轴1134中心位置，两端再安装轴端挡圈1135，下端限位轴1134安装在固定座1136，下端限位轴1134安装在伸缩臂1123，主扭角刀片1131可绕两端的关节轴承1132旋转，以适应定子工件扭角时的轨迹变化。
如图7所示，所述定子支撑环组件13由随动环131、固定环132、回位弹簧133、回位挡柱134、定位销135和刀片挡块136组成；
所述随动环131通过回位挡柱134安装在固定环132上面，且安装后随动环131可与固定环132同心旋转，回位弹簧133安装在随动环131的弧形槽口内，弹簧弹力推动随动环131顶紧回位挡柱134，使之处于“回位”状态；
定子工件法兰放置在随动环131上面，且法兰上的定位孔通过定位销135定位；
所述刀片挡块136用于主扭角刀片113在扭角时的零位定位，保证扭角时的重复角度精度。
如图8所示，回转所述驱动组件14由伺服电机141、减速器142、驱动小齿轮143、回转支承144、转盘145、角度反馈编码器146、反馈齿轮147和限位触发块148组成；
所述伺服电机141通过减速器142和驱动小齿轮143驱动回转支承144旋转，转盘145安装在回转支承144顶面上，通过反馈齿轮147带动角度反馈编码器146检测旋转角度是否到位，防止传动环节出现问题，造成定子工件角度超差情况，限位触发块148用于限位旋转极限角度及旋转回零的电气开关触发。
如图9所示，所述内胀组件2由内胀液压缸21、下回位弹簧22、导轨23、内胀拉杆24、内锥套25、外胀块26、贴片27和上回位弹簧28组成；
所述内胀液压缸21带动内胀拉杆24运动，内锥套25固定在内胀拉杆24上连同向下运动，内锥套25推挤多瓣外胀块26，外胀块26沿径向导轨23向外推出，直至胀紧定子内径；
所述外胀块26外径为最小定子直径，
需要松开胀紧时，内胀液压缸21带动内胀拉杆24及内锥套25向上运动，外胀块26的上下两端各有1个下回位弹簧22和上回位弹簧28顶推外胀，使外胀块26贴合内锥套25的同时向内径向收回。
所述胀紧大于最小定子直径时，在外胀块26外圆上固定贴片27，贴片27外径按定子内径制作。
如图10所示，所述压紧组件3由压紧液压缸31、压紧拉杆32、托举液压缸33、托料环34、压盖35、压紧卡挡36和压紧插片37组成；
所述压紧液压缸31带动压紧拉杆32向下运动，压紧拉杆32上端压紧卡挡36的压紧插片37压在压盖35上，通过压盖35将定子压实；
所述压紧组件3中含有一套由2个托举液压缸33驱动的上下料托举机构，在托举液压缸33缸杆端部安装不同的托料环34以适应不同的定子工件，此装置方便机械手或人工上下料。
所述自动电机定子焊接***采用2台焊接机器人各配1台焊接电源和送丝机，能够实现同时焊接两条焊缝，并且对称焊接可以减小定子焊接变形。
在自动过程中，还对定子的高度、内胀胀紧力、压紧力、扭角角度、焊接保护气、焊接电流进行检测并对异常情况报警。
为防止焊接时的弧光及烟尘对周边人员造成伤害，***配置了封闭操作间，前门为自动门带防弧光观察玻璃，后门为带安全电磁锁的检修门，防止机器人工作时人员误入，造成伤害。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.自动电机定子焊接***，其特征在于：
所述自动电机定子焊接***由扭角组件(1)、内胀组件(2)、压紧组件(3)、上下料托举组件(4)、屏蔽及除尘***(5)、焊接***(6)和机器人***(7)组成；
所述屏蔽及除尘***(5)为屏蔽间和除尘器两部分，扭角组件(1)、内胀组件(2)、压紧组件(3)和上下料托举组件(4)这些工装部分及机器人***(7)布置在屏蔽间内部，焊接***(6)、送丝机和机器人控制柜分别放置在屏蔽间两侧，电控柜、除尘器和气瓶架放置在屏蔽间左侧，除尘吸口在屏蔽间顶部；
所述扭角组件(1)采用伺服电机驱动；焊接***(6)由机器人***(7)的控制装置控制；
所述扭角组件(1)由主扭角刀片组件(11)、副扭角刀片组件(12)、定子支撑环组件(13)和驱动组件(14)组成；
将定子工件放置在定子支撑环组件(13)上，主扭角刀片组件(11)和副扭角刀片组件(12)的刀片插进定子工件的扭角缺口处，回转所述驱动组件(14)带动定子工件及主扭角刀片组件(11)和副扭角刀片组件(12)的刀片一同旋转，到设定角度后停止，完成定子扭角要求。
2.根据权利要求1所述的自动电机定子焊接***，其特征在于：
所述主扭角刀片组件(11)由加高座组件(111)、气动伸缩组件(112)、主刀片扭转组件(113)和转换定位座(114)组成；
所述气动伸缩组件(112)安装在加高座组件(111)顶面，气动伸缩组件(112)带动主刀片扭转组件(113)前进或后退，主刀片扭转组件(113)安装在转换定位座(114)顶面，可根据定子工件规格调整位置。
3.根据权利要求2所述的自动电机定子焊接***，其特征在于：
所述气动伸缩组件(112)由气缸(1121)、直线导轨组件(1122)、伸缩臂(1123)、限位块(1124)、调整螺钉(1125)、回位顶销(1126)和回位弹簧(1127)组成；
所述气缸(1121)推动伸缩臂(1123)沿直线导轨组件(1122)前进，直到限位块(1124)碰到调整螺钉(1125)停止，限位块(1124)可正反安装以适应两种定子工件规格，调整螺钉(1125)可精确调整伸缩臂(1123)伸出停止位置，回位弹簧(1127)顶紧回位顶销(1126)，回位顶销(1126)会持续顶紧刀片，保证刀片回位时的角度。
4.根据权利要求2所述的自动电机定子焊接***，其特征在于：
所述主刀片扭转组件(113)由主扭角刀片(1131)、关节轴承(1132)、轴承挡圈(1133)、限位轴(1134)、轴端挡圈(1135)和固定座(1136)组成；
所述主扭角刀片(1131)上下两端安装关节轴承(1132)，通过轴承挡圈(1133)将关节轴承(1132)定位在限位轴(1134)中心位置，两端再安装轴端挡圈(1135)，所述主扭角刀片(1131)下端的限位轴(1134)安装在固定座(1136)，主扭角刀片(1131)可绕两端的关节轴承(1132)旋转，以适应定子工件扭角时的轨迹变化。
5.根据权利要求1所述的自动电机定子焊接***，其特征在于：
所述定子支撑环组件(13)由随动环(131)、固定环(132)、回位弹簧(133)、回位挡柱(134)、定位销(135)和刀片挡块(136)组成；
所述随动环(131)通过回位挡柱(134)安装在固定环(132)上面，且安装后随动环(131)可与固定环(132)同心旋转，回位弹簧(133)安装在随动环(131)的弧形槽口内，弹簧弹力推动随动环(131)顶紧回位挡柱(134)，使之处于“回位”状态；
定子工件法兰放置在随动环(131)上面，且法兰上的定位孔通过定位销(135)定位；
所述刀片挡块(136)用于主扭角刀片(1131)在扭角时的零位定位，保证扭角时的重复角度精度。
6.根据权利要求1所述的自动电机定子焊接***，其特征在于：
所述驱动组件(14)由伺服电机(141)、减速器(142)、驱动小齿轮(143)、回转支承(144)、转盘(145)、角度反馈编码器(146)、反馈齿轮(147)和限位触发块(148)组成；
所述伺服电机(141)通过减速器(142)和驱动小齿轮(143)驱动回转支承(144)旋转，转盘(145)安装在回转支承(144)顶面上，通过反馈齿轮(147)带动角度反馈编码器(146)检测旋转角度是否到位，防止传动环节出现问题，造成定子工件角度超差情况，限位触发块(148)用于限位旋转极限角度及旋转回零的电气开关触发。
7.根据权利要求1所述的自动电机定子焊接***，其特征在于：
所述内胀组件(2)由内胀液压缸(21)、下回位弹簧(22)、导轨(23)、内胀拉杆(24)、内锥套(25)、外胀块(26)、贴片(27)和上回位弹簧(28)组成；
所述内胀液压缸(21)带动内胀拉杆(24)运动，内锥套(25)固定在内胀拉杆(24)上连同向下运动，内锥套(25)推挤多瓣外胀块(26)，外胀块(26)沿径向导轨(23)向外推出，直至胀紧定子内径；
所述外胀块(26)外径为最小定子直径，
需要松开胀紧时，内胀液压缸(21)带动内胀拉杆(24)及内锥套(25)向上运动，外胀块(26)的上下两端各有1个下回位弹簧(22)和上回位弹簧(28)顶推外胀，使外胀块(26)贴合内锥套(25)的同时向内径向收回。
8.根据权利要求7所述的自动电机定子焊接***，其特征在于：
所述胀紧大于最小定子直径时，在外胀块(26)外圆上固定贴片(27)，贴片(27)外径按定子内径制作。
9.根据权利要求1所述的自动电机定子焊接***，其特征在于：
所述压紧组件(3)由压紧液压缸(31)、压紧拉杆(32)、托举液压缸(33)、托料环(34)、压盖(35)、压紧卡挡(36)和压紧插片(37)组成；
所述压紧液压缸(31)带动压紧拉杆(32)向下运动，压紧拉杆(32)上端设有压紧卡挡(36)，压紧卡挡(36)的上端设有压紧插片(37)，压紧插片(37)被压在压盖(35)上，通过压盖(35)将定子压实；
所述压紧组件(3)中含有一套由2个托举液压缸(33)驱动的上下料托举机构，在托举液压缸(33)缸杆端部安装不同的托料环(34)以适应不同的定子工件。
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Denomination of invention: Automatic motor stator welding system

Effective date of registration: 20180929

Granted publication date: 20180123

Pledgee: Zhongguancun Beijing technology financing Company limited by guarantee

Pledgor: AMET WELDING AUTOMATION TECHNOLOGY (BEIJING) CO., LTD.

Registration number: 2018990000913

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