CN104795940B - 电机定子与转子组装的伺服自动化压机设备及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机定子与转子组装的伺服自动化压机设备及其组装方法，该压机设备包括壳体组件以及安装在所述壳体组件上的压装组件和控制系统，且所述控制系统包括伺服驱动器以及指令输入单元，所述压装组件包括定子固定模块、转子压装模块以及伺服驱动模块；该伺服驱动模块包括丝杆、第一伺服电机、压力传感器，且所述第一伺服电机通过丝杆带动所述转子压装模块相对所述定子固定模块往复运动；在将待装定子固定在所述定子固定模块的底座上且所述转子压装模块将待装转子固定后，所述伺服驱动器驱动第一伺服电机带动丝杆转动，使待装转子向所述待装定子靠近并压装到位，同时根据压力传感器的反馈数据控制对所述转子压装模块所施加的压装压力。

Description

电机定子与转子组装的伺服自动化压机设备及其组装方法

技术领域

本发明涉及电机生产过程中使用的测试设备，具体涉及一种可以实现定子与转子组装过程中的压装压力和行程可控的组装设备及其应用于该设备上的组装方法。

背景技术

电机(英文：Electric machinery，俗称“马达”)是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。在电路中用字母M(旧标准用D)表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。发电机在电路中用字母G表示。它的主要作用是利用机械能转化为电能，目前最常用的是，利用热能、水能等推动发电机转子来发电。

目前，伺服电机作为在自动控制系统中常用的执行元件，是一种高精度电极，伺服电机定子与转子的组装常采用手工组装的方式，工人把组装好的定子总成和转子总成用气压机压合的方式完成组装。由于定子与转子由于本身具有的相反的磁场，并且定子和转子之间具有很小的安装间隙，很难进行人工定位，导致在人工组装的过程中，存在定子与转子的定位精度差，并且组装的压力和行程不易精准控制，容易造成轴承损伤且不易觉察，大部分轴承损伤的情况在使用过程中才能发现，造成伺服电机的故障率高，客户投诉多，并且组装效率低，无法满足批量生产的要求

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题提出一种能够在定子与转子组装过程中控制设备的压装压力与行程的电机定子与转子组装的伺服自动化压机设备及其应用于该设备上的组装方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种电机定子与转子组装的伺服自动化压机设备，包括壳体组件以及安装在所述壳体组件上的压装组件和控制系统，且所述控制系统包括用于驱动伺服电机的伺服驱动器以及与所述伺服驱动器电连接的指令输入单元，所述控制系统里预先存储有压装对象对应的参数，通过指令输入单元把相应的参数调出来，所述参数具体包括轴承的受力大小、设备的初始行程、压装过程中各环节要到达的行程以及各个环节的速度；所述压装组件包括定子固定模块、转子压装模块以及伺服驱动模块；其中：

所述转子压装模块活动设置在所述定子固定模块的上侧；所述伺服驱动模块包括跨越定子固定模块和转子压装模块的丝杆、由所述伺服驱动器驱动的第一伺服电机、与所述控制系统电连接的压力传感器，且所述第一伺服电机通过丝杆带动所述转子压装模块相对所述定子固定模块往复运动；

在将待装定子固定在所述定子固定模块的底座上且所述转子压装模块将待装转子固定后，所述伺服驱动器驱动第一伺服电机带动丝杆转动，使待装转子向所述待装定子靠近并压装到位，同时根据压力传感器的反馈数据控制对所述转子压装模块所施加的压装压力；

所述电机定子与转子组装的伺服自动化压机设备还包括导向机构，该导向机构包括设置在所述底座下方的导向气缸以及连接设置在该导向气缸活塞杆上的且穿过所述底座并向上延伸的导向工装，所述导向工装的端部开设有用于置放待装定子的固定孔。

在本发明中，所述壳体组件还包括组成设备内部框架结构的支撑架，安装在所述支撑架下部围成设备下部安装空间的防护板以及安装所述支撑架上部围成设备上部安装空间的防护罩；所述指令输入单元安装在该防护罩前端面。

在本发明中，所述壳体组件还包括围绕所述定子固定模块、转子压装模块可开合设置的防护窗，所述防护窗部分或者全部为透明结构。

在本发明中，所述定子固定模块包括用于固定待装定子竖直方向位置的第一气缸以及用于固定待装定子水平位置的第二气缸和第三气缸；所述第二气缸和第三气缸相向设置在所述底座的两侧，将待装定子夹持固定，所述第一气缸同时与第二气缸和第三气缸相连接并同步驱动第二气缸和第三气缸沿竖直方向运动，进而固定待装定子在竖直方向的位置。

在本发明中，所述转子压装模块包括行走架和固定在该行走架上并与所述丝杆相配套的丝杆螺母，所述压力传感器安装在所述行走架的下端。

在本发明中，所述转子压装模块还包括第二伺服驱动机构，所述第二伺服驱动机构包括竖直设置在所述行走架上的导轨和设置在该导轨上的滑块以及用于驱动该滑块在所述导轨上往复运动的第二伺服电机，所述压力传感器连接在所述滑块上。

在本发明中，所述控制系统还包括用于控制所述压装组件启停的双挚开关，操作人员必须双手同时按动两个开关才能启动设备，保证操作安全。

在本发明中，所述电机定子与转子组装的伺服自动化压机设备还包括用于工作台上进出料的机械手，实现电机定子与转子的自动化组装，该机械手可以通过单独的支架安装在压机设备的侧边，也可以是直接安装在所述定子固定模块的侧边。

本发明还提供一种应用于上述电机定子与转子组装的伺服自动化压机设备的电机定子与转子组装的组装方法，至少包括以下步骤，

S1通过指令输入单元设置待装定子和待装转子的压装参数，该压装参数包括轴承的受力大小、设备的初始行程、压装过程中各环节要到达的行程以及各个环节的速度；

S2将待装定子置放在底座上并通过定子固定模块固定，然后导向气缸将导向工装向上顶升至第一预设位置，并将待装转子置放在导向工装的固定孔内；所述导向气缸设置在所述底座下方，所述导向工装设置在导向气缸活塞杆上且穿过所述底座并向上延伸，所述导向工装的端部开设有用于置放待装定子的固定孔；

S3伺服驱动模块驱动转子压装模块以设定的压力和速度向下运动预设的行程，将待装转子压入待装定子内，完成压装；所述转子压装模块活动设置在所述定子固定模块的上侧；所述伺服驱动模块包括跨越定子固定模块和转子压装模块的丝杆、由所述伺服驱动器驱动的第一伺服电机、与所述控制系统电连接的压力传感器，且所述第一伺服电机通过丝杆带动所述转子压装模块相对所述定子固定模块往复运动。

在本发明中，S3还包括以下步骤，

S31伺服驱动模块驱动转子压装模块向下运动至第一预设位置停止，该第一预设位置靠近待装转子上方；

S32第二伺服驱动机构驱动压力传感器抵靠待装转子并达到第一预设压力后停止；

S33伺服驱动模块继续驱动转子压装模块沿导向工装向下运动至待装转子与待装定子相互抵接后停止；

S34定子固定模块解除对待装定子的固定后，伺服驱动机构驱动转子压装模块下压至预设的行程并达到第二预设压力，完成压装。

本发明通过伺服系统精准完成所有的压装动作，实现定子和转子在组装过程中轴承的受力和各部件的行程得到精确控制，提高了产品的一致性，提高了产品质量，避免了因人为的不稳定因素所造成的品质不稳定；并且在保证质量的前提下还提高了生产效率，降低了不良隐患，为企业获得良好的经济效益。

附图说明

图1为本发明一实施例中的压机设备的总体结构示意图；

图2为本发明一实施例中的压机设备的内部机构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，以下结合附图及实施例，对本发明的技术方案进行进一步详细说明，显而易见地，下面描述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，还可以根据这些实施例获得其他的实施例。

参照图1，一种电机定子与转子组装的伺服自动化压机设备，包括壳体组件200以及安装在壳体组件200上的压装组件300和控制系统。控制系统包括用于驱动伺服电机的伺服驱动器以及与伺服驱动器电连接的指令输入单元100，优选的，该指令输入单元采用触摸屏；指令输入单元100是整台设备的人机交互界面，该指令输入单元100可以实时显示设备当前进行的工作内容以及运行参数，并且可以对设备进行实时操控，调整作业参数。压装组件300包括定子固定模块、转子压装模块以及伺服驱动模块；待装定子固定置放在定子固定模块上，待装转子固定安装在转子压装模块上，伺服驱动模块驱动转子压装模块向定子固定模块运动并最终将待装转子压入待装定子内，完成压装作业。优选的，为方便电机定子与转子组装的伺服自动化压机设备的移动，壳体组件200在底部设置有万向轮204，可以根据需要灵活移动设备的位置。

其中，参照图1，定子固定模块安装固定在由底板206构成的工作台上，转子压装模块活动设置在定子固定模块的上侧，参照图2，伺服驱动模块包括跨越定子固定模块和转子压装模块的丝杆312和通过丝杆312驱动转子压装模块相对定子固定模块往复运动的第一伺服电机306，定子固定模块包括用于支撑待装定子的底座304且该底座304为中空结构，即该底座304上开设有与待装定子相配套的竖向通孔。

参照图2，转子压装模块包括行走架和固定在该行走架上并与丝杆312相配套的丝杆螺母以及压力传感器302，压力传感器302安装在行走架的下端且与控制系统电连接，该压力传感器302与固定待装转子的工装相连接并能够直接感应伺服驱动模块通过工装对待装转子施加的压力大小并反馈给控制系统，控制系统通过伺服驱动器根据压力传感器302的反馈信号对伺服驱动模块进行实时控制，以实现对压装压力的控制。

参照图1，壳体组件200还包括组成设备内部框架结构的支撑架201，设备的各部功能部件都安装在支撑架201上。支撑架201下部安装有围成设备下部安装空间的防护板203以及安装支撑架201上部围成设备上部安装空间的防护罩208；定子固定模块的动力气缸以及第一伺服电机306设置在下部安装空间内；作为人机交互界面的指令输入单元100安装在该防护罩208前端面，方便操作人员监视设备运行参数或者对设备进行操控。

参照图2，定子固定模块包括用于固定待装定子竖直方向位置的第一气缸307以及用于固定待装定子水平位置的第二气缸311和第三气缸303；第二气缸311和第三气缸303通过气缸支架202相向设置在底座304的两侧，将待装定子夹持固定，第一气缸307同时与第二气缸311和第三气缸303相连接并同步驱动第二气缸311和第三气缸303沿竖直方向运动，进而固定待装定子在竖直方向的位置。先通过第二气缸311和第三气缸303水平夹持住待装定子，然后第一气缸307驱动第二气缸311和第三气缸303带着待装定子整体向下移动，将待装定子压紧固定在底座304上，并保持位置稳定。

压装作业时，先将待装定子置放在底座304上，定子固定模块将待装定子固定，且转子压装模块将待装转子固定后，驱动第一伺服电机带动丝杆转动，使待装转子向待装定子靠近并压装到位，同时根据压力传感器302的反馈数据控制对转子压装模块所施加的压装压力。

在一具体实施例中，在压装过程中有可能会出现零件崩落的情况，对操作人员的安全造成威胁。参照图1，为此，壳体组件200在工作台上围绕定子固定模块和转子压装模块可开合设置有防护窗207，将整个工作台通过防护窗207与周边环境隔离开来，在装载作业时打开防护窗207，开始压装作业时将防护窗207关闭。同时，为方便操作人员观察工作台的工况，防护窗207部分或者全部为透明结构。

在一具体实施例中，参照图2，伺服驱动模块通过丝杆312传动来驱动转子压装模块下行，在接触待装转子时容易造成冲击，对压装质量造成不利影响。为此，转子压装模块还包括第二伺服驱动机构，第二伺服驱动机构包括竖直设置在行走架上的导轨和设置在该导轨上的滑块以及用于驱动该滑块在导轨上往复运动的第二伺服电机301，压力传感器302以及工装连接在滑块上。在伺服驱动模块将转子压装模块驱动靠近待装转子后停止，第二伺服电机301驱动通过导轨驱动压力传感器302以及工装缓速靠近使得工装与待装转子结合并保持一定的压力值，使得待装转子保持稳定。

在一具体实施例中，参照图1，工作台具有防护窗207、转子压装模块等运动部件，容易夹伤操作人员，控制系统还包括用于控制压装组件300启停的双挚开关，操作人员必须双手同时按动组成双挚开关的两个开关(305、310)才能启动设备，确保操作人员的两只手离开工作台，保证操作安全。优选的，工作台还设置有与控制系统电连接的光栅感应器205，控制系统通过光栅感应器205获取防护窗207的实时状态，若防护窗207没有关闭，则设备无法启动作业，保证安全。参照图2，另外，控制系统还设置有急停按钮309，在压装作业过程中出现异常现象，操作人员可以实时停止设备运转，防止造成更大的损失。

在一具体实施例中，参照图2，电机定子与转子组装的伺服自动化压机设备还包括导向机构，该导向机构包括设置在底座304下方的导向气缸308以及连接设置在该导向气缸308活塞杆上的并且通过底座304上的通孔穿过底座304向上延伸的导向工装，导向工装的端部开设有用于置放待装定子的固定孔。压装作业时，待装转子通过导向工装的固定孔置放在导向工装的端部，待转子压装模块下压待装转子时，导向气缸308跟随下行，使得待装转子在整个下压过程中的稳定性。

在一具体实施例中，为实现电机定子和转子的全自动化组装，电机定子与转子组装的伺服自动化压机设备还包括用于进出料的机械手，实现电机定子与转子的自动化组装，通过机械手将各个工序连接起来形成作业流水线，整个压装过程均由压机设备自主完成，避免人为因素对组装质量的影响，降低了不良隐患，大幅提高了生产效率，可以给采用该设备的企业带来极高的经济效益。根据机械手的结构形式，可以将机械手安装在压机设备的侧边，也可以将机械手设置在工作台内。

本发明还提供一种应用于上述电机定子与转子组装的伺服自动化压机设备的电机定子与转子组装的组装方法，在进行压装作业之前先要把与待装定子和待装转子的相关的参数设置好。该参数具体包括轴承的受力大小、设备的初始行程、压装过程中各环节要到达的行程以及各个环节的速度等。控制系统里预先存储有压装对象对应的参数，通过指令输入单元100把相应的参数调出来，该组装方法至少包括以下步骤，

S1通过指令输入单元100设置待装定子和待装转子的压装参数，该压装参数至少包括压力、行程、速度；该压装参数可以直接从控制系统中调用。其中，该指令输入单元100为触摸屏。

S2将待装定子置放在底座304上并通过定子固定模块固定，然后导向气缸308将导向工装向上顶升至第一预设位置，并将待装转子置放在导向工装的固定孔内；具体的，待装定子置放到底座304上，按一下双挚开关，第二气缸311和第三气缸303相向动作把待装定子边缘两侧固定住；系统等待2S左右(等待时间可调)，第一气缸307向下动作，将待装定子固定在底座304上，导向气缸308的动作可以与待装定子的固定同步进行，也可以分步进行，可以根据实际需要灵活调整。

S3伺服驱动模块驱动转子压装模块以设定的压力和速度向下运动预设的行程，将待装转子压入待装定子内，完成压装。

在本发明中，S3还包括以下步骤，

S31按下双挚开关，伺服驱动模块驱动转子压装模块向下运动至第二预设位置停止，该第二预设位置靠近待装转子上方，即位于第一预设位置上方。

S32第二伺服驱动机构驱动压力传感器302抵靠待装转子并达到第一预设压力后停止；该压力传感器302安装在转子固定工装上，转子固定工装与导向工装分别连接在待装转子的转轴端部，并受到施加的第一预设压力，保证待装转子在接下来的步骤中的稳定性。

S33伺服驱动模块继续驱动转子压装模块整体沿导向工装向下运动至待装转子与待装定子相互抵靠后停止；导向气缸308的活塞杆随转子压装模块的下压而收缩。

S34定子固定模块解除对待装定子的固定后，伺服驱动机构驱动转子压装模块下压至预设的行程并达到第二预设压力，完成压装，然后第一气缸307继续向下动作，使得导向工装脱离转子转轴，以便将完成压装后顺利出料。定子固定模块解除对待装定子的固定过程为：第一气缸307向上动作回复原位，解除对待装定子的竖直位置的固定，然后第二气缸311和第三气缸303各自向外动作解除对待装定子的水平位置的固定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电机定子与转子组装的伺服自动化压机设备，其特征在于，包括壳体组件以及安装在所述壳体组件上的压装组件和控制系统，且所述控制系统包括用于驱动伺服电机的伺服驱动器以及与所述伺服驱动器电连接的指令输入单元，所述控制系统里预先存储有压装对象对应的参数，通过指令输入单元把相应的参数调出来，所述参数具体包括轴承的受力大小、设备的初始行程、压装过程中各环节要到达的行程以及各个环节的速度；所述压装组件包括定子固定模块、转子压装模块以及伺服驱动模块；其中：

所述转子压装模块活动设置在所述定子固定模块的上侧；所述伺服驱动模块包括跨越定子固定模块和转子压装模块的丝杆、由所述伺服驱动器驱动的第一伺服电机、与所述控制系统电连接的压力传感器，且所述第一伺服电机通过丝杆带动所述转子压装模块相对所述定子固定模块往复运动；

在将待装定子固定在所述定子固定模块的底座上且所述转子压装模块将待装转子固定后，所述伺服驱动器驱动第一伺服电机带动丝杆转动，使待装转子向所述待装定子靠近并压装到位，同时根据压力传感器的反馈数据控制对所述转子压装模块所施加的压装压力；

所述电机定子与转子组装的伺服自动化压机设备还包括导向机构，该导向机构包括设置在所述底座下方的导向气缸以及连接设置在该导向气缸活塞杆上的且穿过所述底座并向上延伸的导向工装，所述导向工装的端部开设有用于置放待装定子的固定孔。

2.如权利要求1所述的电机定子与转子组装的伺服自动化压机设备，其特征在于，所述壳体组件还包括组成设备内部框架结构的支撑架，安装在所述支撑架下部围成设备下部安装空间的防护板以及安装所述支撑架上部围成设备上部安装空间的防护罩；所述指令输入单元安装在该防护罩的前端面。

3.如权利要求1所述的电机定子与转子组装的伺服自动化压机设备，其特征在于，所述壳体组件还包括围绕所述定子固定模块、转子压装模块设置的可开合的防护窗，所述防护窗部分或者全部为透明结构。

4.如权利要求1所述的电机定子与转子组装的伺服自动化压机设备，其特征在于，所述定子固定模块包括用于固定待装定子竖直方向位置的第一气缸以及用于固定待装定子水平位置的第二气缸和第三气缸；所述第二气缸和第三气缸相向设置在所述底座的两侧，将待装定子夹持固定，所述第一气缸同时与第二气缸和第三气缸相连接并同步驱动第二气缸和第三气缸沿竖直方向运动，进而固定待装定子在竖直方向的位置。

5.如权利要求1所述的电机定子与转子组装的伺服自动化压机设备，其特征在于，所述转子压装模块包括行走架和固定在该行走架上并与所述丝杆相配套的丝杆螺母，所述压力传感器安装在所述行走架的下端。

6.如权利要求5所述的电机定子与转子组装的伺服自动化压机设备，其特征在于，所述转子压装模块还包括第二伺服驱动机构，所述第二伺服驱动机构包括竖直设置在所述行走架上的导轨和设置在该导轨上的滑块以及用于驱动该滑块在所述导轨上往复运动的第二伺服电机，所述压力传感器连接在所述滑块上。

7.如权利要求1所述的电机定子与转子组装的伺服自动化压机设备，其特征在于，所述控制系统还包括用于控制所述压装组件启停的双挚开关。

8.如权利要求1所述的电机定子与转子组装的伺服自动化压机设备，其特征在于，所述电机定子与转子组装的伺服自动化压机设备还包括用于进出料的机械手。

9.一种电机定子与转子组装的组装方法，至少包括以下步骤，

S1通过指令输入单元设置待装定子和待装转子的压装参数，该压装参数包括轴承的受力大小、设备的初始行程、压装过程中各环节要到达的行程以及各个环节的速度；

S2将待装定子置放在底座上并通过定子固定模块固定，然后导向气缸将导向工装向上顶升至第一预设位置，并将待装转子置放在导向工装的固定孔内；所述导向气缸设置在所述底座下方，所述导向工装设置在导向气缸活塞杆上且穿过所述底座并向上延伸，所述导向工装的端部开设有用于置放待装定子的固定孔；

S3伺服驱动模块驱动转子压装模块以设定的压力和速度向下运动预设的行程，将待装转子压入待装定子内；所述转子压装模块活动设置在所述定子固定模块的上侧；所述伺服驱动模块包括跨越定子固定模块和转子压装模块的丝杆、由所述伺服驱动器驱动的第一伺服电机、与控制系统电连接的压力传感器，且所述第一伺服电机通过丝杆带动所述转子压装模块相对所述定子固定模块往复运动。