CN104795948B - 定子嵌线自动化流水线生产装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定子嵌线自动化流水线生产装置，包括流水线以及沿着流水线依次排列的主相嵌线工位、主线圈整形工位、相间绝缘工位、副相嵌线工位和副线圈整形工位，所述主相嵌线工位和副相嵌线工位上各包括嵌线机和嵌线机械手，所述主线圈整形工位和副线圈整形工位上各包括整形机和整形机械手，所述的流水线上设有用于输送定子的托盘，所述的嵌线机械手包括嵌线夹持气爪、三轴平移机构、X轴丝杆以及支撑架，所述的整形机械手包括整形夹持气爪、竖直平移回转机构和用于定位竖直平移机构的机架。本发明旨在提供一种提升生产效率、提高定子的定位精度、减低人为错误从而提高良品率的定子嵌线自动化流水线生产装置。

Description

定子嵌线自动化流水线生产装置

技术领域

本发明涉及定子嵌线整形领域，尤其是涉及一种定子嵌线自动化流水线生产装置。

背景技术

随着国内经济高速增长，民众的生活发生了翻天覆地的改变，因而对冰箱空调等家电的需求量猛增，其中小电机是这类家电的心脏，因此对于小电机的需求量也快速增加。小电机主要由定子与转子组成，其中定子要求嵌入漆包线，嵌线整形工艺复杂，需要经过嵌主相线圈、主相整形、相间绝缘、嵌副相线圈、副相整形等工艺。在传统定子嵌线整形工艺中，通常由操作员工将定子放入嵌线机或整形机中，嵌线或整形完毕之后再将定子人工取出，上料下料效率较低使得生产节拍减慢，同时需要大量人力来加工生产，而且容易出现人为错误导致良品率难以保证。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的上述不足，提供了一种提升生产效率、提高定子的定位精度、减低人为错误从而提高良品率的定子嵌线自动化流水线生产装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种定子嵌线自动化流水线生产装置，包括流水线以及沿着流水线依次排列的主相嵌线工位、主线圈整形工位、相间绝缘工位、副相嵌线工位和副线圈整形工位，所述主相嵌线工位和副相嵌线工位上各包括嵌线机和嵌线机械手，所述主线圈整形工位和副线圈整形工位上各包括整形机和整形机械手，所述的流水线上设有用于输送定子的托盘，所述的嵌线机械手包括用于夹持定子的嵌线夹持气爪、带动嵌线夹持气爪进行三轴移动的三轴平移机构、用于定位三轴平移机构的X轴丝杆以及水平定位X轴丝杆的支撑架，所述的整形机械手包括用于夹持定子的整形夹持气爪、带动整形夹持气爪在竖直方向移动的竖直平移回转机构和用于定位竖直平移机构的机架。定子随着托盘在流水线上前进，经过主相嵌线工位或副相嵌线工位时，嵌线机械手夹持定子放置到嵌线机上，进行主相或副相嵌线工艺，嵌线完成之后由嵌线机械手运送回托盘上，由流水线带动继续前进；经过主线圈整形工位或副线圈整形工位时，整形机械手夹持定子放置到整形机上，进行主线圈或副线圈的整形工艺，整形完成之后由整形机械手运送回托盘上，由流水线带动继续前进。这样定子的上料下料过程均可实现自动化，节省了人力成本，避免了人工操作造成的人为错误，使得定子的输送与生产节拍相吻合，流水线上各设备协调运作更流畅，提高了生产效率。

作为优选，所述的三轴平移机构包括X轴平移板、Y轴进给架和Z轴进给架，所述X轴平移板由X轴丝杆带动沿着水平方向X轴平移运动，所述Y轴进给架可相对X轴平移板竖直方向Y轴平移运动，所述Z轴进给架可相对Y轴进给架在水平面上与X轴垂直的Z轴方向平移运动，所述的嵌线夹持气爪定位在Z轴进给架上。这样嵌线夹持气爪可在三轴平移机构带动下完成X、Y、Z三轴方向的平移运动，其活动范围大、运行平稳，可以实现定子快速稳定上下料。

作为优选，所述的竖直平移回转机构包括升降架、转板和升降电机，所述的升降电机与机架固定连接，升降电机转轴固定有齿轮，所述的升降架内设有竖直方向布置、可与齿轮啮合传动的齿条，所述转板位于升降架底部，升降架上设有可带动转板在水平面旋转的转板电机，所述的整形夹持气爪设置于转板的端部。这样整形夹持气爪可以进行竖直方向上下活动，同时转板转动可带动气爪在水平面绕转板电机的转轴运动，实现定子上料下料。

作为优选，所述的转板呈L形结构，包括长条形的上料端和下料端，上料端和下料端之间在水平面上垂直布置，所述的转板电机作用于上料端和下料端的交接处带动转板旋转。这样转板在转动过程中，在下料端的整形夹持气爪下料之后，上料端的整形夹持气爪就可以直接进行上料操作，提高了上下料速度。

作为优选，所述的流水线包括上下平行布置的上传送带、下传送带以及用于定位上传送带和下传送带的流水线支架，上传送带和下传送带的输送方向相反，上传送带的出料端和下传送带进料端之间设有第一换位机构，下传送带的出料端和上传送带进料端之间设有第二换位机构。这样平行布置上传送带和下传送带，充分利用了竖直方向上空间，上、下传送带可以设置不同的运转速度，使得托盘可以在上、下传送带之间快速来回输送，降低了对于托盘数量的要求，提高了运输效率。

作为优选，所述第一换位机构和第二换位机构均包括可容纳托盘的升降台、升降导向支架以及带动升降台上下运动的升降台气缸，所述升降导向支架位于升降台一侧竖直布置，升降导向支架上设有可使升降台在竖直方向位移的导向轨道，所述的升降台上设有输送带，输送带与上传送带等高时，输送带的输送方向与上传送带一致，输送带与下传送带等高时，输送带的输送方向与下传送带一致。

作为优选，所述的流水线在各个工位上分别设有对应的托盘举升机构，包括举升气缸、用于在流水线上定位举升气缸的固定板以及与举升气缸的活塞杆连接的举升台，所述固定板上设有若干贯穿的限位滑杆，所述举升台设有竖直的定位柱，所述托盘上设有与定位柱相配合的限位孔，所述的托盘上表面设有定子定位座。设置托盘举升机构可以提高定子的定位精确度，便于气爪快速定位夹持。

作为优选，所述的嵌线夹持气爪包括嵌线夹紧气缸以及由嵌线夹紧气缸带动、从定子外径夹紧定子的嵌线夹爪，所述的Z轴进给架上设有可使嵌线夹紧气缸绕Z轴旋转的Z轴回转电机。这样，定子在完成主相嵌线后，可以在Z轴回转电机带动下旋转180°从而便于后续进行副线嵌线。

所述整形夹持气爪包括整形夹紧气缸以及由整形夹紧气缸带动、从定子内径夹紧定子的整形夹爪，所述的转板上设有可使整形夹紧气缸绕竖直轴向旋转的竖直回转电机。

作为优选，所述的X轴丝杆上设有两个间隔布置的三轴平移机构，三轴平移机构由X轴丝杆带动在水平面X轴方向同步位移。这样一台三轴平移机构用于上料，另一台用于下料，在下料的同时可以完成上料操作，加快上下料速度。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）上料、下料可以同时完成，提高了生产效率；（2）通过机械手夹持定子，定子定位更为精确快速；（3）上料、下料通过机械手完成，减低人为错误的产生，大大提高了定子的良品率。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明中嵌线机械手的结构示意图；

图3是本发明中Z轴进给架的结构示意图；

图4是本发明中整形机械手的侧视图；

图5是本发明中整形机械手的俯视图；

图6是本发明中转板的初始状态示意图；

图7是本发明中转板的上料状态示意图；

图8是本发明中转板的整形状态示意图；

图9是本发明中转板的下料状态示意图；

图10是本发明中转板的待机状态示意图；

图11是本发明中第一、第二换位机构的结构示意图；

图12是本发明中托盘举升机构的结构示意图。

图中，流水线1，上传送带1a，第一换位机构1b，下传送带1c，第二换位机构1d，升降台101，升降台气缸102，升降导向支架103，导向轨道104，输送带107，定子2，主相嵌线工位3，主线圈整形工位4，相间绝缘工位5，副相嵌线工位6，副线圈整形工位7，托盘举升机构8，上料托盘举升机构8a，出料托盘举升机构8b，举升台801，举升气缸802，固定板803，限位滑杆804，定位柱805，托盘9，定子定位座9a，限位孔901，嵌线机10，整形机11，嵌线机械手20，上料三轴平移机构20a，下料三轴平移机构20b，支撑架201，X轴丝杆202，Y轴导轨203，Y轴驱动电机204，Y轴导向块205，X轴平移板206，Y轴齿轮207，Y轴齿条208，Y轴进给架209，Z轴驱动电机210，定位板211，Z轴齿条212，Z轴进给架213，Z轴导向块214，Z轴导轨215，嵌线夹爪216，嵌线夹紧气缸217，Z轴回转电机218，Z轴齿轮219，整形机械手30，齿轮301，机架302，升降电机303，整形夹爪304，整形夹紧气缸305，转板306，上料端306a，下料端306b，竖直回转电机307，转板电机308，升降架309，竖直导向块310，竖直导轨311，齿条312。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示的实施例中，一种定子嵌线自动化流水线生产装置，从右到左依次是主相嵌线工位3、主线圈整形工位4、相间绝缘工位5、副相嵌线工位6和副线圈整形工位7，上述工位沿着流水线1依次排列。流水线包括上传送带1a、下传送带1c和流水线支架，上传送带1a和下传送带1c上下平行布置，流水线支架将上传送带1a和下传送带1c进行定位，同时流水线支架上还设置有传送带电机用于驱动上、下传送带1c运转。上传送带1a和下传送带1c的输送方向相反，其中上传送带1a在图1中从右侧向左侧运输托盘9，下传送带1c从左向右运输托盘，上传送带1a的右侧以及下传送带1c的左侧为各自的进料端，另一侧为出料端。上、下传送带运转使得托盘可以从进料端向出料端移动，此外在流水线支架上设有与各个工位对应的托盘举升机构8，可以对托盘进行定位和抬升，从而便于嵌线机械手20或整形机械手30对定子2夹持定位。本发明中的传送带可以采用带式、链式或者板式等多种类型，传送带中部需要留出空间，以保证托盘举升机构8能顺利穿过传送带从而将托盘顶起。

结合图2所示，X轴为X轴平移板206水平移动方向，Y轴为竖直方向，Z轴为在水平面上与X轴垂直的方向。主相嵌线工位3和副相嵌线工位6上各包括嵌线机10和嵌线机械手20，其中嵌线机械手20包括用于夹持定子的嵌线夹持气爪、三轴平移机构、X轴丝杆202和支撑架201。其中，支撑架固定在嵌线机的上端，用于定位在水平方向布置的X轴丝杆202。本实施例中，三轴平移机构共有两个，为上料三轴平移机构20a和下料三轴平移机构20b，分别包括X轴平移板206、Y轴进给架209和Z轴进给架213，X轴平移板206由X轴丝杆202带动沿着水平方向X轴平移运动，同时支撑架201的上端和侧面均设有水平布置的X轴导轨，对X轴平移板206的滑移进行导向。为了实现Y轴进给架209相对X轴平移板206在竖直方向Y轴上平移运动，X轴平移板206上设有Y轴驱动电机204，Y轴驱动电机的转轴上固定有Y轴齿轮207，同时在Y轴进给架209内设有竖直布置的Y轴齿条208，Y轴进给架209的竖直侧两边分别设有竖直布置的Y轴导轨203，X轴平移板206上设有与Y轴导轨203相对应的Y轴导向块205， Y轴导向块上设有与Y轴导轨203相配合的Y轴导槽。当Y轴驱动电机204运转时，Y轴齿轮207与Y轴齿条208啮合传动，Y轴进给架209便可上下移动。

Y轴进给架209的底部设有水平的定位板211，定位板上固定有Z轴驱动电机210，其转轴与Y轴平行。结合图3所示， Z轴驱动电机的转轴上固定有Z轴齿轮219，Z轴进给架213内固定有沿着Z轴方向布置的Z轴齿条212。Z轴进给架213的水平侧两边分别设有沿着Z轴方向布置的Z轴导轨215，定位板211上设有与Z轴导轨215相对应的Z轴导向块214，Z轴导向块214上设有与Z轴导轨215相配合的Z轴导槽。当Z轴驱动电机210运转时，Z轴齿轮219转动，通过Z轴齿条212作用于Z轴进给架213，使其沿着Z轴移动。Z轴进给架213靠近嵌线机的一端设有Z轴回转电机218，Z轴回转电机218的转轴连接有嵌线夹持气爪，嵌线夹持气爪包括嵌线夹紧气缸217和嵌线夹爪216，Z轴回转电机218可带动嵌线夹持气爪转动，以便于整形以及后续嵌线。

结合图4、图5所示，主线圈整形工位4和副线圈整形工位7上各包括整形机11和整形机械手30，整形机械手30包括用于夹持定子的整形夹持气爪、带动整形夹持气爪在竖直方向移动的竖直平移回转机构和用于定位竖直平移机构的机架302。竖直平移回转机构包括升降架309、转板306和升降电机303，升降电机303与机架302固定连接，升降电机303转轴固定有齿轮301，升降架309内设有竖直方向布置、可与齿轮301啮合传动的齿条312。升降架309的两侧分别设有竖直导轨311，机架302在升降架309的两侧分别设有与竖直导轨311相配合的竖直导向块310。转板306位于升降架309底部，升降架上设有可带动转板306在水平面旋转的转板电机308，整形夹持气爪设置于转板306的端部。

转板306呈L形结构，包括呈长条形的上料端306a和下料端306b，上料端306a和下料端306b之间在水平面上垂直布置，转板电机308作用于上料端306a和下料端306b的交接处带动转板306旋转。整形夹持气爪包括整形夹紧气缸305以及由整形夹紧气缸305带动、从定子内径夹紧定子的整形夹爪304，转板306上设有可使整形夹紧气缸305绕竖直轴向旋转的竖直回转电机307。

上传送带1a的出料端和下传送带1c进料端之间设有第一换位机构1b，下传送带1c的出料端和上传送带1a进料端之间设有第二换位机构1d。如图11所示，第一换位机构1b和第二换位机构1d均包括可容纳托盘9的升降台101、升降导向支架103以及带动升降台101上下运动的升降台气缸102，升降导向支架103位于升降台101一侧竖直布置，升降导向支架103上设有可使升降台101在竖直方向位移的导向轨道104。升降台101上设有输送带107，输送带107与上传送带1a等高时，输送带107的输送方向与上传送带1a一致，输送带107与下传送带1c等高时，输送带107的输送方向与下传送带1c一致。上、下传送带配合第一、第二换位机构，使得托盘可以进行循环流转，同时充分利用空间，减少流水线占地面积。

如图12所示，托盘举升机构8包括举升气缸802、用于在流水线上定位举升气缸的固定板803以及与举升气缸的活塞杆连接的举升台801，固定板上设有若干贯穿的限位滑杆804，举升台设有竖直的定位柱805，托盘9上设有与定位柱相配合的限位孔901，托盘上表面设有定子定位座9a。

在实际运行过程中，第二换位机构1d的升降台气缸102推动升降台101上移，将位于升降台101上的托盘9送入到上传送带1a进行输送。托盘运送待加工定子首先来到主相嵌线工位3，托盘举升机构8将托盘顶起，上料三轴平移机构20a的嵌线夹持气爪将定子从托盘送至嵌线机的嵌线工位上，同时托盘举升机构8使托盘下降，流水线运转将托盘运送至下一个托盘举升机构位置。待嵌线工艺完成后，上料三轴平移机构20a、下料三轴平移机构20b同时沿着X轴丝杆202移动，与下料三轴平移机构20b对应的托盘举升机构将托盘顶起，下料三轴平移机构20b的嵌线夹持气爪将位于嵌线工位上的定子送至托盘，同时上料三轴平移机构20a的嵌线夹持气爪夹持下一个待嵌线的定子，从而实现定子的主相嵌线；

完成主相嵌线工艺的定子，随着托盘输送至主线圈整形工位4，整形机械手30下方设置两个托盘举升机构，分别为上料托盘举升机构8a和出料托盘举升机构8b。待加工的定子随着托盘进入到上料托盘举升机构的升降台101上，转板306转动至如图6所示位置，转板下料端306b的气爪位置对应出料托盘举升机构，上料端306a的气爪位置对应上料托盘举升机构，即初始状态。此时上料托盘举升机构的举升气缸将升降台向上顶出，同时升降电机303运转，齿轮齿条啮合传动使得升降架309下降，其中位于转板下料端306b的整形夹持气爪抓取定子后随着升降架309一起上移。空托盘随着上传送带1a从上料托盘举升机构移动到出料托盘举升机构位置处准备接受整形完毕的定子。

如图7所示，转板306逆时针回转135度，转板306下降，上料端306a的整形夹持气爪将定子送入整形机并松开抓取的定子，此为上料状态。之后气爪上升并顺时针回转135度，如图8所示，等待整形机对定子进行整形，即整形状态。定子整形完毕后，如图9所示，转板306顺时针回转135度，使得转板下料端306b的整形夹持气爪与整形工位中的定子位置对应之后下降，抓取整形完毕的定子并上升，进入下料状态。如图10所示，转板306逆时针回转135度并下降，下料端306b的整形夹持气爪将整形完毕的定子放回位于出料托盘举升机构的托盘上，同时上料端306a的整形夹持气爪抓取位于上料托盘举升机构托盘上的定子进入待机状态，之后再次进入上料状态，如此循环，从而实现抓取定子在流水线与主线圈整形工位4之间的流转。

之后，定子经过相间绝缘工位5进行人工绝缘，来到副相嵌线工位6。副相嵌线工位6中嵌线机械手的工作原理与主相嵌线工位3中嵌线机械手相同，副线圈整形工位7中整形机械手的工作原理与主线圈整形工位4中的整形机械手相同，从而完成定子副相线圈的嵌线和整形工艺。在经过主相嵌线工位3、主线圈整形工位4、相间绝缘工位5、副相嵌线工位6和副线圈整形工位7这五个工位之后，定子完成加工被取出，托盘进入到第一换位机构1b，下降至下传送带1c并由下传送带1c输送至第二换位机构1d，进入下一轮的输送。

Claims (8)

1.一种定子嵌线自动化流水线生产装置，其特征是，包括流水线（1）以及沿着流水线（1）依次排列的主相嵌线工位（3）、主线圈整形工位（4）、相间绝缘工位（5）、副相嵌线工位（6）和副线圈整形工位（7），所述主相嵌线工位（3）和副相嵌线工位（6）上各包括嵌线机（10）和嵌线机械手（20），所述主线圈整形工位（4）和副线圈整形工位（7）上各包括整形机（11）和整形机械手（30），所述的流水线（1）上设有用于输送定子（2）的托盘（9），所述的嵌线机械手（20）包括用于夹持定子（2）的嵌线夹持气爪、带动嵌线夹持气爪进行三轴移动的三轴平移机构、用于定位三轴平移机构的X轴丝杆（202）以及水平定位X轴丝杆（202）的支撑架（201），所述的整形机械手（30）包括用于夹持定子（2）的整形夹持气爪、带动整形夹持气爪在竖直方向移动的竖直平移回转机构和用于定位竖直平移机构的机架（302），所述的三轴平移机构包括X轴平移板（206）、Y轴进给架（209）和Z轴进给架（213），所述X轴平移板（206）由X轴丝杆（202）带动沿着水平方向X轴平移运动，所述Y轴进给架（209）可相对X轴平移板（206）竖直方向Y轴平移运动，所述Z轴进给架（213）可相对Y轴进给架（209）在水平面上与X轴垂直的Z轴方向平移运动，所述的嵌线夹持气爪定位在Z轴进给架（213）上，所述的X轴丝杆（202）上设有两个间隔布置的三轴平移机构，三轴平移机构由X轴丝杆（202）带动在水平面X轴方向同步位移。

2.根据权利要求1所述的定子嵌线自动化流水线生产装置，其特征是，所述的竖直平移回转机构包括升降架（309）、转板（306）和升降电机（303），所述的升降电机（303）与机架（302）固定连接，升降电机（303）转轴固定有齿轮（301），所述的升降架（309）内设有竖直方向布置、可与齿轮（301）啮合传动的齿条（312），所述转板（306）位于升降架（309）底部，升降架（309）上设有可带动转板（306）在水平面旋转的转板电机（308），所述的整形夹持气爪设置于转板（306）的端部。

3.根据权利要求2所述的定子嵌线自动化流水线生产装置，其特征是，所述的转板（306）呈L形结构，包括长条形的上料端（306a）和下料端（306b），上料端（306a）和下料端（306b）之间在水平面上垂直布置，所述的转板电机（308）作用于上料端（306a）和下料端（306b）的交接处带动转板（306）旋转。

4.根据权利要求1所述的定子嵌线自动化流水线生产装置，其特征是，所述的流水线（1）包括上下平行布置的上传送带（1a）、下传送带（1c）以及用于定位上传送带（1a）和下传送带（1c）的流水线支架，上传送带（1a）和下传送带（1c）的输送方向相反，上传送带（1a）的出料端和下传送带（1c）进料端之间设有第一换位机构（1b），下传送带（1c）的出料端和上传送带（1a）进料端之间设有第二换位机构（1d）。

5.根据权利要求4所述的定子嵌线自动化流水线生产装置，其特征是，所述第一换位机构（1b）和第二换位机构（1d）均包括可容纳托盘（9）的升降台（101）、升降导向支架（103）以及带动升降台（101）上下运动的升降台气缸（102），所述升降导向支架（103）位于升降台（101）一侧竖直布置，升降导向支架（103）上设有可使升降台（101）在竖直方向位移的导向轨道（104），所述的升降台（101）上设有输送带（107），输送带（107）与上传送带（1a）等高时，输送带（107）的输送方向与上传送带（1a）一致，输送带（107）与下传送带（1c）等高时，输送带（107）的输送方向与下传送带（1c）一致。

6.根据权利要求1所述的定子嵌线自动化流水线生产装置，其特征是，所述的流水线（1）在各个工位上分别设有对应的托盘举升机构（8），包括举升气缸（802）、用于在流水线（1）上定位举升气缸（802）的固定板（803）以及与举升气缸（802）的活塞杆连接的举升台（801），所述固定板（803）上设有若干贯穿的限位滑杆（804），所述举升台（801）设有竖直的定位柱（805），所述托盘（9）上设有与定位柱（805）相配合的限位孔（901），所述的托盘（9）上表面设有定子定位座（9a）。

7.根据权利要求1所述的定子嵌线自动化流水线生产装置，其特征是，所述的嵌线夹持气爪包括嵌线夹紧气缸（217）以及由嵌线夹紧气缸（217）带动、从定子外径夹紧定子的嵌线夹爪（216），所述的Z轴进给架（213）上设有可使嵌线夹紧气缸（217）绕Z轴旋转的Z轴回转电机（218）。

8.根据权利要求2所述的定子嵌线自动化流水线生产装置，其特征是，所述整形夹持气爪包括整形夹紧气缸（305）以及由整形夹紧气缸（305）带动、从定子内径夹紧定子的整形夹爪（304），所述的转板（306）上设有可使整形夹紧气缸（305）绕竖直轴向旋转的竖直回转电机（307）。