CN108736668A - 一种混合式步进电机转子自动错齿工装 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合式步进电机转子自动错齿工装，包括工装底板，工装底板上设有定位部，定位部包括固定错齿部、运动错齿部以及驱使运动错齿部靠近或者远离固定错齿部的第一驱动机构，固定错齿部包括两个相互平行转动设置的第一错齿块，运动错齿部包括第二错齿块，第二错齿块的中心位于两个第一错齿块的对称线上，第一驱动机构驱使第二错齿块推动转子产品抵压在第一错齿块之间，在工装底板下端设置有驱使第一错齿块转动使转子产品自动错齿的第二驱动机构，当转子产品错齿后，第一错齿块的中心与错齿后的转子产品中心形成的夹角β为转子产品上齿夹角的N倍(N为整数)，该混合式步进电机转子自动错齿工装自动化程度高，能够有效提高生产效率。

Description

一种混合式步进电机转子自动错齿工装

技术领域

本发明属于电机工装技术领域，更具体地说，它涉及一种混合式步进电机转子自动错齿工装。

背景技术

混合式步进电机转子(即本申请中的转子产品)由转子铁芯、转轴、磁钢等主要部分组成的一个错齿转子，参照图1-图2，即转子产品上每相邻转子铁芯之间必须错开一个角度，角度大小为转子冲片上每相邻两齿夹角的一半。而转子产品在制造过程中仅仅依靠肉眼很难控制准确的精度，一旦错开的角度误差比较大，就严重影响电机在运行中出力，造成出力下降，电机运行噪声大、不平衡现象的产生，甚至电机报废，降低了成品率，提高了生产成本。

申请号为201220473198.1的中国专利公开混合式步进电机转子铁芯错齿工装，包括转子凹台，转子凹台上具有与转子铁芯外圆面相吻合的定位面，转子凹台上插装有成对的第一定位插件和第二定位插件，并且第一定位插件和第二定位插件的中心对称面均与定位面的轴线位于同一平面内，第一定位插件的头端具有与转子铁芯一个齿间槽轮廓相吻合的第一插入部，并且第一插入部对称于第一定位插件的中心对称面，第二定位插件的头端具有与转子铁芯相邻的二个齿间槽轮廓相吻合的第二插入部，并且第二插入部对称于第二定位插件的中心对称面。

采用上述的工装时，需要人为先将一转子铁芯与第一定位插件的第一插入部配合，然后将另一片转子铁芯与第二定位插件的第二插入部配合，在转子铁芯与第一插入部或转子铁芯与第二插入部配合时，需要人为精切对准，自动化程度低，且一旦未对准就无法配合，这样导致装配时间过长，影响整体的生产效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种无需人为对准即能够将两片转子铁芯自动错齿的混合式步进电机转子自动错齿工装。

为实现上述目的，通过以下技术手段实现：一种混合式步进电机转子自动错齿工装，包括工装底板，工装底板上设有用于水平定心转子产品的定位部，所述定位部包括固定错齿部、运动错齿部以及驱使所述运动错齿部靠近或者远离固定错齿部的第一驱动机构，所述固定错齿部包括固定在工装底板上的固定支架以及两个相互平行且水平转动设置在固定支架上的第一错齿块，运动错齿部包括滑移配合在工装底板上的移动支架以及水平转动设置在移动支架上的第二错齿块，第二错齿块的中心位于两个第一错齿块的对称线上，第一驱动机构驱使第二错齿块推动转子产品抵压在第一错齿块之间，在工装底板下端设置有驱使第一错齿块转动使转子产品自动错齿的第二驱动机构，当转子产品错齿后，第一错齿块的中心与错齿后的转子产品中心形成的夹角β为转子产品上齿夹角的N倍(N为整数)。

通过上述技术方案，定位部中固定错齿部的两个第一错齿块和运动错齿部的第二错齿块呈等腰三角形分布，随着第二转子在第一驱动机构的驱使下将转子产品沿着第一错齿块的对称线运动，能够确保第二错齿块将转子产品同时抵压在两个第一错齿块之间，若第一错齿块的中心与错齿后的转子产品中心形成的夹角β为转子产品上齿夹角的N倍(N为整数)，则可以确保待第一错齿块转动时，转子产品能够同时与第一错齿块啮合实现错齿；第二驱动机构的设置能够驱使第一错齿块转动，该混合式步进电机转子自动错齿工装能够自动将转子产品上相邻转子铁芯进行错齿，自动化程度高，能够有效提高工作效率。

进一步优化为：所述第一错齿块与第二错齿块的大小和结构一致，包括与转子铁芯啮合的第一齿轮和第二齿轮以及设置于第一齿轮和第二齿轮之间的定位片，第一齿轮和第二齿轮的齿数与转子铁芯的齿数一致，第一齿轮的齿尖对准第二齿轮的齿槽，当转子产品错齿后，两个第一错齿块的定位片和第二错齿块的定位片同时与磁钢相切。

通过上述技术方案，若磁钢与转轴过盈配合容置损坏，故磁钢的中心定位需要通过定位片实现，第一齿轮和第二齿轮用于转子铁芯的定位，通过第一齿轮、第二齿轮和定位片可以确保转子铁芯和磁钢的中心重合。

进一步优化为：所述第一驱动机构为一固定在工装底板上的第一气缸，第一气缸的活塞杆端部与移动支架远离固定支架的一端连接，当第一气缸的活塞杆伸出时，第二错齿块推动转子产品靠近固定错齿部直至将转子产品抵压在第一错齿块之间。

通过上述技术方案，通过第一气缸内气路的改变驱使活塞杆伸缩实现活动错齿部沿着第一错齿块的对称线往复运动，由于气具有压缩性，使第一气缸的活塞杆在伸出状态具有一定的回弹性，当第二错齿块将转子产品抵压在第一错齿块之间，第二驱动机构驱使第一错齿块转动时，气缸的回弹力能够避免转子产品与第一错齿块在啮合的过程中发生磨损。

进一步优化为：所述第二驱动机构包括固定在工装底板下表面的步进电机，步进电机的输出轴上固定有一与第一错齿块啮合的主动齿轮。

通过上述技术方案，步进电机驱使主动齿轮转动带动与其啮合的第一错齿块转动，从而使抵靠在第一错齿块上的转子产品与第一错齿块自动啮合，从而使转子产品相邻的转子铁芯互为错齿设置。

进一步优化为：所述工装底板上于固定错齿部靠近运动错齿部的一端设置有一转子垫块，当转子产品放置在所述转子垫块上时，转子产品的上下转子铁芯分别与第一齿轮和第二齿轮对应，定位片与磁钢对应。

通过上述技术方案，转子垫块在竖直方向上实现转子产品与第一错齿块的定位。

进一步优化为：所述工装底板的上表面设置有一传感器，所述移动支架上设置有一挡片，在工装底板上还设置有控制器，当第一驱动机构驱使第二错齿块将转子产品抵压在第一错齿块之间，若转子产品与第一错齿块和第二错齿块啮合，传感器检测到信号，错齿完成；若转子产品未与第一错齿块和第二错齿块啮合，传感器无法检测到信号，控制器控制步进电机转动驱使转子产品的转子铁芯与第一错齿块和第二错齿块啮合；待转子产品与第一错齿块和第二错齿块啮合后，传感器检测到信号，控制器控制步进电机停止，错齿完成。

通过上述技术方案，传感器的设置用于感应转子产品与第一错齿块的配合状态，若未啮合则未实现错齿，则传感器信号未被挡片挡住，控制器控制电机转动实现转子产品的错齿，一旦完成错齿，则传感器信号检测到，控制器就会控制电机停止；若一开始就恰好实现转子产品错齿，则传感器收到信号，错齿完成。

进一步优化为：在转子垫块上方设置有将转子产品的转轴与错齿后的转子铁芯过盈配合的抵压机构。

通过上述技术方案，转子产品由两个转子铁芯、磁钢，以及依次穿设转子铁芯和磁钢的转轴组成，最终需要使转轴与转子铁芯过盈配合形成一个整体的转子，而抵压机构的设置通过压力将转轴压向互为错齿的转子铁芯使转轴与转子铁芯过盈配合后连为一体。

进一步优化为：所述抵压机构包括设置于转子垫块上方的第二气缸，第二气缸的活塞杆向下设置，当转子产品上相邻的转子铁芯互为错齿后，第二气缸的活塞杆伸出将转子产品的转轴向下抵压使转轴与转子铁芯过盈配合后固定。

通过上述技术方案，现实中可以通过人为将转轴端部导向段部分预装配转子铁芯内孔内，转轴滚花段部分与错齿后的转子过盈配合，而通过第二气缸来抵压转轴的设置自动化程度高，装配快速，且大大减少人力劳动强度。

本发明与现有技术相比的优点在于：将转子产品放置在转子垫块上，使转子产品与固定错齿部一一对应，而固定错齿部和运动错齿部的设置用于实现转子产品的定心及夹紧，运动错齿部通过第一气缸的驱使使第二错齿块沿着第一错齿块的对称线运动直至将转子产品抵压在第一错齿块之间，然后通过步进电机驱动主动齿轮带动与主动齿轮啮合的第一错齿块转动，使与第一错齿块抵压的转子产品上的转子铁芯自动错齿，该混合式步进电机转子自动错齿工装自动化程度高，能够有效提高生产效率。

附图说明

图1为转子产品装配后的主视图；

图2为转子产品装配后的俯视图；

图3为本实施例中一种混合式步进电机转子自动错齿工装的轴测图；

图4为本实施例中转子产品错齿后与第一错齿块和第二错齿块啮合的轴测图；

图5为本实施例中转子产品错齿后与第一错齿块和第二错齿块啮合的俯视图；

图6为本实施例中一种混合式步进电机转子自动错齿工装与第二气缸配合的主视图。

图中，1、工装底板；2、移动支架；3、第二错齿块；4、固定支架；5、第一错齿块；501、第一齿轮；502、第二齿轮；503、定位片；6、第一气缸；7、步进电机；8、主动齿轮；9、转子垫块；10、传感器；11、挡片；12、第二气缸；13、控制器。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的本发明的保护范围。

实施例

参考附图1-2所示，现有的混合式步进电机7的转子一般包括上下两个转子铁芯、位于转子铁芯之间的磁钢，以及依次穿过转子铁芯和磁钢的中心孔后与转子铁芯的中心孔过盈配合固定的转轴，转轴的下段为光滑段，与转子铁芯的中心孔穿插配合，转轴的中段外径滚花略大于上下端，在压力作用下中段部分与转子铁芯的中心孔过盈配合，现有的混合式步进电机7的转子的两个转子铁芯需要错开一个角度，角度大小为转子铁芯上每相邻两个齿夹角的一半。

而转子产品上相邻转子铁芯的错齿在制造过程中仅仅依靠肉眼很难控制准确的精度，故本实施例提供一种混合式步进电机7转子自动错齿工装，参考图3-图5所示，包括工装底板1，工装底板1上设有用于水平定心转子产品的定位部，定位部包括固定错齿部、运动错齿部以及驱使运动错齿部靠近或者远离固定错齿部的第一驱动机构，固定错齿部包括固定在工装底板1上的固定支架4以及两个相互平行且水平转动设置在固定支架4上的第一错齿块5，运动错齿部包括滑移配合在工装底板1上的移动支架2以及水平转动设置在移动支架2上的第二错齿块3，第二错齿块3的中心位于两个第一错齿块5的对称线上，第一驱动机构驱使第二错齿块3推动转子产品抵压在第一错齿块5之间，在工装底板1下端设置有驱使第一错齿块5转动使转子产品自动错齿的第二驱动机构，当转子产品自动错齿后，第一错齿块5的中心与转子产品中心形成的夹角β为转子产品上齿夹角的N倍(N为整数)。

第一错齿块5和第二错齿块3的大小和结构一致，参考图4，均包括与转子铁芯啮合的第一齿轮501和第二齿轮502、设置在第一齿轮501和第二齿轮502之间的定位片503以及竖直过盈穿过第一齿轮501、定位片503和第二齿轮502的转轴，第一齿轮501的齿尖对准第二齿轮502的齿槽，第一齿轮501和第二齿轮502的齿数与转子铁芯齿数相同，第一齿轮501和第二齿轮502的齿是三角尖型，第一齿轮501的齿尖对转第二齿轮502的齿槽，当转子产品错齿后，第一错齿块5的定位片503和第二错齿块3的定位片503同时与磁钢相切。

固定支架4靠近移动支架2的一端设置有第一凹槽，第一错齿块5平行设置在第一凹槽内且第一错齿块5的转轴的两端分别与第一凹槽的上下面转动连接。

移动支架2靠近固定支架4的一端设置有第二凹槽，第二错齿块3设置在第二凹槽内且第二错齿块3的转轴的两端分别与第二凹槽的上下面转动连接。第二错齿块3的中心位于两个第一错齿块5的对称线上。

在工装底板1上于固定错齿部靠近运动错齿部的一侧通过螺钉固定有一转子垫块9，转子垫块9上设置有一可供转子产品的转轴运动的让位孔。

第一驱动机构包括第一气缸6或者油缸或者丝杠，参考图6，由于气体存在压缩性，为了避免转子产品在自动错齿过程中发生磨损，第一驱动机构优选第一气缸6，第一气缸6为现有的有杆气缸，第一气缸6的活塞杆的伸缩受控于第一电磁气控阀，第一气缸6的活塞杆端部与移动支架2远离固定支架4的一端通过螺钉固定，也可通过转轴枢接，第一气缸6上一体设置有一固定座，该固定座通过螺钉固定在工装底板1上。

参考图6，第二驱动机构包括固定在工装底板1下表面的步进电机7，步进电机7通过螺钉固定在电机固定板上，然后电机固定板再通过螺钉固定在工装底板1的下表面，步进电机7采用现有的步进电机7即可，电机的输出轴竖直向上设置且步进电机7的输出轴上一体设置或者通过键配合后通过螺钉固定有一与第一错齿块5啮合的主动齿轮8。

为了提高整个工装的自动化程度，在工装底板1上设置一控制器13，控制器13为PLC，在工装底板1的上表面设置有一传感器10，该传感器10和第一电磁气控阀均与PLC连接，传感器10为对射式光电传感器，可采用品牌为穆嘉，型号为MG150T11U15的对射式光电传感器。在移动支架2上通过螺钉固定有一挡片11，当第一气缸6驱使第二错齿块3将转子产品抵压在第一错齿块5之间，若转子产品与第一错齿块5和第二错齿块3啮合(即恰巧自动错齿)，则挡片11挡住光束使传感器10检测到信号，错齿完成；若转子产品未与第一错齿块5和第二错齿块3啮合，则挡片11未挡住光束，传感器10无法检测到信号，控制器13控制步进电机7转动，带动主动齿轮8与第一错齿块5啮合，第一错齿块5转动使转子产品的转子铁芯同时与第一错齿块5和第二错齿块3啮合实现自动错齿，转子铁芯自动错齿后，传感器10检测到信号，控制器13控制步进电机7停止转动。

转子产品在错齿后需要将转轴与转子铁芯过盈配合，故在转子垫块9上方设置有将转子产品的转轴与转子铁芯过盈配合的抵压机构，该抵压机构为第二气缸12，第二气缸12的活塞杆向下设置，第二气缸12的活塞杆的伸缩受控于第二电磁气控阀，将整个错齿工装固定在工作台上(图中未示出)，当转子产品上相邻的转子铁芯互为错齿后，切换第二电磁气控阀使第二气缸12的活塞杆伸出将预装配的转轴向下抵压使转轴与错齿后的转子过盈配合后固定，抵压机构还可以采用气缸压力机、液压缸压力机或电缸压力机替代，例如可采用品牌为久义气动，型号63-100的气缸压力机，该气缸压力机具有工作台、工作台上方固定有气缸，只需将错齿工装固定在工作台上即可。

操作时，先将转子产品进行预装配(即将转轴依次插入转子铁芯和磁钢)后放置在转子垫块9上，然后切换第一电磁气控阀，使第一气缸6的活塞杆伸出推动活动错齿部靠近固定错齿部，直至第二错齿块3将转子产品抵压在第一错齿块5之间，若检测器检测到信号则已完成错齿，且磁钢正好与转子产品同心，可直接切换第二电磁气控阀使第二气缸12的活塞杆伸出下压转轴与转子产品的转子铁芯过盈配合；若检测器未检测到信号，则表示转子产品未错齿成功，控制器13控制步进电机7转动，主动齿轮8带动第一错齿块5转动使转子产品自动与第一错齿块5和第二错齿块3啮合，一旦转子产品错齿完成后，传感器10检测到信号，则控制器13控制电机停止转动，此时可切换第二电磁气控阀使第二气缸12的活塞杆伸出下压转轴使其与转子产品过盈配合。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种混合式步进电机转子自动错齿工装，其特征在于，包括工装底板，工装底板上设有用于水平定心转子产品的定位部，所述定位部包括固定错齿部、运动错齿部以及驱使所述运动错齿部靠近或者远离固定错齿部的第一驱动机构，所述固定错齿部包括固定在工装底板上的固定支架以及两个相互平行且水平转动设置在固定支架上的第一错齿块，运动错齿部包括滑移配合在工装底板上的移动支架以及水平转动设置在移动支架上的第二错齿块，第二错齿块的中心位于两个第一错齿块的对称线上，第一驱动机构驱使第二错齿块推动转子产品抵压在第一错齿块之间，在工装底板下端设置有驱使第一错齿块转动使转子产品自动错齿的第二驱动机构，当转子产品错齿后，第一错齿块的中心与错齿后的转子产品中心形成的夹角β为转子产品上齿夹角的N倍(N为整数)。

2.根据权利要求1所述的一种混合式步进电机转子自动错齿工装，其特征在于，所述第一错齿块与第二错齿块的大小和结构一致，包括与转子铁芯啮合的第一齿轮和第二齿轮以及设置于第一齿轮和第二齿轮之间的定位片，第一齿轮和第二齿轮的齿数与转子铁芯的齿数一致，第一齿轮的齿尖对准第二齿轮的齿槽，当转子产品错齿后，两个第一错齿块的定位片和第二错齿块的定位片同时与磁钢相切。

3.根据权利要求2所述的一种混合式步进电机转子自动错齿工装，其特征在于，所述第一驱动机构为一固定在工装底板上的第一气缸，第一气缸的活塞杆端部与移动支架远离固定支架的一端连接，当第一气缸的活塞杆伸出时，第二错齿块推动转子产品靠近固定错齿部直至将转子产品抵压在第一错齿块之间。

4.根据权利要求3所述的一种混合式步进电机转子自动错齿工装，其特征在于，所述第二驱动机构包括固定在工装底板下表面的步进电机，步进电机的输出轴上固定有一与第一错齿块啮合的主动齿轮。

5.根据权利要求4所述的一种混合式步进电机转子自动错齿工装，其特征在于，所述工装底板上于固定错齿部靠近运动错齿部的一端设置有一转子垫块，当转子产品放置在所述转子垫块上时，转子产品的上下转子铁芯分别与第一齿轮和第二齿轮对应，定位片与磁钢对应。

6.根据权利要求5所述的一种混合式步进电机转子自动错齿工装，其特征在于，所述工装底板的上表面设置有一传感器，所述移动支架上设置有一挡片，在工装底板上还设置有控制器，当第一驱动机构驱使第二错齿块将转子产品抵压在第一错齿块之间，若转子产品与第一错齿块和第二错齿块啮合，传感器检测到信号，错齿完成；若转子产品未与第一错齿块和第二错齿块啮合，传感器无法检测到信号，控制器控制步进电机转动驱使转子产品的转子铁芯与第一错齿块和第二错齿块啮合；待转子产品与第一错齿块和第二错齿块啮合后，传感器检测到信号，控制器控制步进电机停止，错齿完成。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种混合式步进电机转子自动错齿工装，其特征在于，在转子垫块上方设置有将转子产品的转轴与错齿后的转子铁芯过盈配合的抵压机构。

8.根据权利要求7所述的一种混合式步进电机转子自动错齿工装，其特征在于，所述抵压机构包括设置于转子垫块上方的第二气缸，第二气缸的活塞杆向下设置，当转子产品上相邻的转子铁芯互为错齿后，第二气缸的活塞杆伸出将预装配的转轴向下抵压使转轴与错齿后的转子过盈配合后固定。