CN110556983A - 定转子合装装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定转子合装装置，包括控制装置、用于调整定子的姿态的位置调整装置、用于检测定子姿态与位置的定位装置和用于搬运转子的机器人，位置调整装置、定位装置、机器人分别电连接于控制装置；控制装置用于根据定位装置的检测结果控制位置平台移动，以调整定子的姿态与位置，以及用于根据定位装置的检测结果控制机器人动作，使机器人将转子安装至定子中。通过定位装置对定子的检测以及控制装置的控制，位置调整装置可以调整定子的姿态至设定姿态，机器人可以自动将转子准确地安装进设定姿态下的定子中，能够提高合装过程的自动化程度，提高定转子合装效率。

Description

定转子合装装置

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种定转子合装装置。

背景技术

现有牵引电机定转子合装作业基本采取人工方式，由于牵引电机气隙、轴承装配游隙精度高，定转子合装行程长，对人员技能水平要求较高，且作业效率较低。

因此，如何提高定转子合装效率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种定转子合装装置，能够提高定转子合装效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种定转子合装装置，包括控制装置、用于调整定子的姿态的位置调整装置、用于检测定子姿态与位置的定位装置和用于搬运转子的机器人，所述位置调整装置、所述定位装置、所述机器人分别电连接于所述控制装置；

所述控制装置用于根据所述定位装置的检测结果控制所述位置平台移动，以调整定子的姿态与位置，以及用于根据所述定位装置的检测结果控制所述机器人动作，使所述机器人将转子安装至定子中。

优选地，所述定位装置包括：

基准平台；

至少三个用于检测定子端面与所述基准平台的基准平面之间距离的位置传感器，所述位置传感器固定于所述基准平面上，所述位置传感器电连接所述控制装置；

用于获取定子端面图像的视觉系统，所述视觉系统固定于所述基准平面上，所述视觉系统电连接所述控制装置。

优选地，所述位置调整装置和/或所述基准平台滑动连接于平行于所述基准平面的滑轨上。

优选地，所述位置调整装置为具有六自由度的六足位移台。

优选地，还包括用于在垂直于转子轴向的方向提供柔性补偿的被动补偿装置，所述被动补偿装置的第一端连接于所述机器人的末端，第二端用于固定连接转子。

优选地，所述被动补偿装置包括固定连接所述机器人的第一模块和滑动连接于所述第一模块的用于固定连接转子的第二模块，以在垂直于转子轴向的方向提供柔性补偿；所述第一模块与所述第二模块之间设有锁定单元，所述锁定单元电连接于所述控制装置，所述控制装置用于控制所述锁定单元锁定所述第一模块与所述第二模块的相对位置以及解锁。

优选地，所述被动补偿装置的第二端固定连接于转子夹持工装，以通过所述转子夹持工装固定连接转子。

优选地，所述转子夹持工装上固定有导向销，所述导向销通过插入定子的定子定位孔以对转子进行导向。

优选地，所述导向销与所述转子夹持工装之间固定连接有变距装置，所述变距装置用于调节所述导向销与所述转子夹持工装之间的距离。

优选地，所述导向销的自由端为用于导向的锥形结构。

本发明提供的定转子合装装置，包括控制装置、用于调整定子的姿态的位置调整装置、用于检测定子姿态与位置的定位装置和用于搬运转子的机器人，位置调整装置、定位装置、机器人分别电连接于控制装置；控制装置用于根据定位装置的检测结果控制位置平台移动，以调整定子的姿态与位置，以及用于根据定位装置的检测结果控制机器人动作，使机器人将转子安装至定子中。

通过定位装置对定子的检测以及控制装置的控制，位置调整装置可以调整定子的姿态至设定姿态，机器人可以自动将转子准确地安装进设定姿态下的定子中，能够提高合装过程的自动化程度，提高定转子合装效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供定转子合装装置在定子定心过程的结构示意图；

图2为本发明所提供定转子合装装置在在定转子合装过程的结构示意图。

附图标记：

1-位置调整装置，2-定子，21-定子上端面，22-定子下端面，23-定子定位孔，3-位置传感器，4-基准平台，41-基准平面，5-视觉系统，6-转子，7-变距装置，8-导向销，9-转子夹持工装，10-被动补偿装置，101-第一模块，102-第二模块，11-传动端端盖，12-非传动端端盖，121-端盖定位孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种定转子合装装置，能够提高定转子合装效率。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明所提供定转子合装装置的一种具体实施例中，请参考图1和图2，包括控制装置、用于调整定子2的姿态与位置的位置调整装置1、用于检测定子姿态与位置的定位装置和用于搬运转子6的机器人。位置调整装置1、定位装置、机器人分别电连接于控制装置。控制装置用于根据定位装置的检测结果控制位置平台移动，以调整定子2的姿态与位置，以及用于根据定位装置的检测结果控制机器人动作，使机器人将转子6安装至定子2中。其中，调整定子的姿态即调整定子的空间角度。

通过定位装置对定子2的检测以及控制装置的控制，位置调整装置1可以调整定子2的姿态至设定姿态，机器人可以自动将转子6准确地安装进设定姿态下的定子2中，能够提高合装过程的自动化程度，提高定转子合装效率。

进一步地，定位装置包括基准平台4、位置传感器3和视觉系统5。位置传感器3、视觉系统5固定于基准平面41上

基准平台4用于提供基准平面41，以作为调整定子2姿态的基准。如图1所示方位，基准平台4用于提供水平基准，设定姿态为定子上端面21水平，相应地，在设定姿态下，定子2的中心轴线会垂直于基准平面41。位置调整装置1将定子2调整至定子上端面21与基准平台4平行，定子2的姿态即达到设定姿态。另外，位置传感器3、视觉系统5安装在基准平面41上，在自动检测定子2姿态时，可保证自身基准位置稳定准确。

位置传感器3至少三个。位置传感器3用于检测定子端面与基准平台4的基准平面41之间距离，定子端面具体可以为定子机座的一端面。位置传感器3电连接控制装置。本实施例中，基准平台4与位置调整装置1设置在定子2的上下两侧，各位置传感器3分别对应检测定子上端面21上的一个点与基准平面41的距离，控制装置能够结合所有位置传感器3检测到的距离可以判断定子端面与基准平面41之间的夹角情况，从而判断定子2的姿态。例如，在位置传感器3下方放置定子2时，优先粗略调整一下定子2的位置，使定子上端面21上对应于位移传感器3正下方的部分为一个垂直于定子2中心轴线的平面。则在调整定子姿态过程中，当所有位置传感器3检测到的距离值均相同时，控制装置判定定子上端面21与基准平面41平行，相应地，定子2的中心轴线垂直于基准平面41。优选地，基准平面41上，至少三个位置传感器3不共线设置。

视觉系统5用于获取定子端面图像，更具体地，视觉系统5可扫描以获取定子端面图像并能够确定定子2中心轴线在该定子端面图形上的位置，视觉系统5电连接控制装置。如图1所示，视觉系统5具体可以扫描定子上端面21的止口轮廓，根据该轮廓即可确定定子2端面止口中心轴线，该中心轴线即为定子2的中心轴线。控制装置可以根据视觉系统5的检测结果控制位置调整装置1动作，使定子2中心轴线的位置调整至理想的位置处。

其中，如图1所示，在定转子合装时，定位装置位于定子上端面21的上方进行检测。而在将转子6装配于定子2的过程中，为保证定子2上方有足够空间供转子6运动，优选将位置调整装置1和/或基准平台4滑动连接于平行于基准平面41的滑轨上，以在合装过程中将基准平台4和连接有位置调整装置1的定子2相错开，保证转子6具有充足的动作空间。

本实施例中，采用位置传感器3和视觉系统5联动，可实现自动检测定子2在各方向上的位置与姿态，实现定子2自动确定角向位置以及定心，准确度较高。

当然，在其他实施例中，定子2位置的自动检测功能还可以用激光跟踪仪、三坐标仪等设备完成。

进一步地，位置调整装置1为具有六自由度的六足位移台。如图1所示，在安装时，定子下端面22固定在六足定位台上，六足定位台上能够实现定子2的六个自由度上的精确位置调整，即，沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度。六足定位台可接收控制装置发出的指令，通过变化六足长度调整定子2的位置与姿态。

当然，在其他实施例中，定子2在六个自由度上的位置调整可用多轴变位机、直线滑轨完成。另外，位置调整装置1也不限于固定连接定子2的端面，也可以连接定子2的周面。

进一步地，定转子合装装置还包括用于在垂直于转子6轴向的方向提供柔性补偿的被动补偿装置10，被动补偿装置10的第一端连接于机器人的末端，第二端用于固定连接转子6。

由于定转子装配精度较高，视觉系统5的识别精度以及机器人的运动精度可能不能完全保证装配的准确性，通过被动补偿装置10的设置，可以在装配转子6的过程中自动进行垂直于转子6轴向的补偿，保证转子6的中心轴线与定子2中心轴线共线。

如图2所示方位，控制系统控制机器人抓取转子6后，将转子6搬运至定子2上方，使转子6中心轴线与根据视觉系统5确定的定子2中心轴线共线，然后，机器人沿着平行于转子6轴向的方向推动转子6进入定子2中，图示方向为向下推动。其中，被动补偿装置10与机器人固定的第一端在垂直于转子轴向的方向位置固定，而在转子6中心轴线与定子2的实际中心轴线不共线时，转子6会在定子2的推动下垂直于轴向发生偏移，被动补偿装置10的第二端随转子6移动，被动补偿装置10的第二端相对于第一端偏移，不会影响被动补偿装置10的第一端以及机器人在垂直于轴向的位置，同时，不会影响转子6随机器人进行的轴向移动。

其中，优选地，被动补偿装置10包括固定连接机器人的第一模块101和滑动连接于第一模块101的用于固定连接转子6的第二模块102，第一模块101与第二模块102滑动连接，以在垂直于转子6轴向的方向提供柔性补偿；第一模块101与第二模块102之间设有锁定单元，锁定单元电连接于控制装置，控制装置用于控制锁定单元锁定第一模块101与第二模块102的相对位置以及解锁。

为便于装配，优选在定子2和转子6的装配结合面设计倒角，且倒角尺寸大于整个定转子合装装置的定位精度。被动补偿装置10连接在转子6和机器人之间，第一模块101和第二模块102的可相对滑动方向垂直于转子6的轴向。在抓取及搬运转子6时，控制装置控制被动补偿装置10锁死，第一模块101和第二模块102不能相对运动。当转子6和定子2位置相近时，控制装置控制被动补偿装置10解锁，第一模块101和第二模块102可在垂直于转子6轴向上相对运动。在补偿过程中，第一模块101已经基于合装装置的定位精度确定了其垂直于转子6轴向上的位置，而第二模块102依靠零件倒角的引导，使转子6能够偏移至与转子6中心轴线与定子2实际中心轴线共线。其中，倒角可根据实际情况设计，例如，2至8mm，被动补偿装置10可根据需要选择，例如，其补偿能力达10至20mm。

通过本实施例中被动补偿装置10的设置，即使视觉系统5、机器人等完成自动装配的装置精度较低，也可实现高精度的定转子合装。

当然，在其他实施例中，被动补偿装置10也可以为弹性装置，通过在垂直于转子6轴向的弹性形变及复位实现柔性补偿。

进一步地，被动补偿装置10的第二端固定连接于转子夹持工装9，以通过转子夹持工装9固定连接转子6。其中，可选地，转子夹持工装9通过螺栓紧固转子6端面，又或者，转子夹持工装9可以通过夹紧固定转子6，以实现快速拆装。

进一步地，转子夹持工装9上固定有导向销8，导向销8通过插入定子2的定子定位孔23以对转子6进行导向。其中，优选地，导向销8的自由端为用于导向的锥形结构，以改善导向效果。

在定转子自动合装过程中，导向销8可固定非传动端端盖12的角向位置，使其在转子6搬运过程中不产生偏转。具体地，在连接转子夹持工装9的过程中，需要考虑非传动端端盖12与转子6的相对位置，使导向销8插入非传动端端盖12的端盖定位孔121中以对转子6和非传动端端盖12进行角向定位，避免两者相对转动，在连接转子夹持工装9和转子6后，导向销8的自由端伸出非传动端端盖12之外。其中，端盖定位孔121可以为非传动端端盖12上原有的工艺孔，也可以为根据需要另外加工的工艺孔。

在将转子6搬运至靠近定子2的位置后，导向销8的自由端插入定子上端面21的定子定位孔23中，定子定位孔23的位置可以通过视觉系统5识别。随着转子6的轴向移动，导向销8不断进入定子定位孔23中，导向销8可以引导转子6进入定子2，以配合被动补偿装置10进行纠偏。其中，定子定位孔23可以为定子上原有的工艺孔，也可以为根据需要另外加工的工艺孔。另外，用于固定非传动端端盖12角向位置的导向销8与用于与定子定位孔23配合以对转子进行导向的导向销8也可以为不同的两个导向销8。

其中，对于传动端端盖11，可以先连接在定子2上后，再将转子6合装在定子2。

其中，导向销8的直径可按需设置，例如，导向销8直径范围为8至16mm，纠偏距离相应可达3至11mm。

通过导向销8的设置，可以进一步提高该合装装置所提供的合装精度，保证转子6运动的平稳性。

进一步地，导向销8与转子夹持工装9之间固定连接有变距装置7，变距装置7用于调节导向销8与转子夹持工装9之间的距离。变距装置7能够调整导向销8到转子6的中心轴线的距离，以适应各型定子2端面孔分度圆直径的尺寸差异。

本实施例所提供定转子合装装置的一种具体工作过程如下：

安装定子2于六足位移平台；

控制装置控制视觉系统5扫描定子上端面21止口轮廓，自动检测定子2的中心轴线在定子上端面21图像中的位置；

控制装置接收位置传感器3测量的基准平面41与定子上端面21上各点的距离，检测定子2在水平方面的姿态；

控制装置根据视觉系统5、位置传感器3的信号，计算在设定坐标系中定子2中心位置以及水平方向上的姿态；

控制装置根据计算结果控制六足位移台调整定子2在六个自由度上的位置，确保定子2处于水平，其中心轴线在理想位置；

控制装置控制机器人通过专业设计的转子夹持工装9自动抓取及搬运转子6，带动转子6运动到设定的位置，并通过导向销8使转子6自动进入定子2中，其中，被动补偿装置10利用零配件的倒角实现转子6在合装过程中的高精度自动定心调整。

本实施例所提供定转子合装装置，能够实现合装的自动化，满足定转子合装高精度高、高效率的要求。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的定转子合装装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种定转子合装装置，其特征在于，包括控制装置、用于调整定子(2)的姿态的位置调整装置(1)、用于检测定子姿态与位置的定位装置和用于搬运转子(6)的机器人，所述位置调整装置(1)、所述定位装置、所述机器人分别电连接于所述控制装置；

所述控制装置用于根据所述定位装置的检测结果控制所述位置平台移动，以调整定子(2)的姿态与位置，以及用于根据所述定位装置的检测结果控制所述机器人动作，使所述机器人将转子(6)安装至定子(2)中。

2.根据权利要求1所述的定转子合装装置，其特征在于，所述定位装置包括：

基准平台(4)；

至少三个用于检测定子端面与所述基准平台(4)的基准平面(41)之间距离的位置传感器(3)，所述位置传感器(3)固定于所述基准平面(41)上，所述位置传感器(3)电连接所述控制装置；

用于获取定子端面图像的视觉系统(5)，所述视觉系统(5)固定于所述基准平面(41)上，所述视觉系统(5)电连接所述控制装置。

3.根据权利要求2所述的定转子合装装置，其特征在于，所述位置调整装置(1)和/或所述基准平台(4)滑动连接于平行于所述基准平面(41)的滑轨上。

4.根据权利要求1所述的定转子合装装置，其特征在于，所述位置调整装置(1)为具有六自由度的六足位移台。

5.根据权利要求1至4任一项所述的定转子合装装置，其特征在于，还包括用于在垂直于转子(6)轴向的方向提供柔性补偿的被动补偿装置(10)，所述被动补偿装置(10)的第一端连接于所述机器人的末端，第二端用于固定连接转子(6)。

6.根据权利要求5所述的定转子合装装置，其特征在于，所述被动补偿装置(10)包括固定连接所述机器人的第一模块(101)和滑动连接于所述第一模块(101)的用于固定连接转子(6)的第二模块(102)，以在垂直于转子(6)轴向的方向提供柔性补偿；所述第一模块(101)与所述第二模块(102)之间设有锁定单元，所述锁定单元电连接于所述控制装置，所述控制装置用于控制所述锁定单元锁定所述第一模块(101)与所述第二模块(102)的相对位置以及解锁。

7.根据权利要求5所述的定转子合装装置，其特征在于，所述被动补偿装置(10)的第二端固定连接于转子夹持工装(9)，以通过所述转子夹持工装(9)固定连接转子(6)。

8.根据权利要求7所述的定转子合装装置，其特征在于，所述转子夹持工装(9)上固定有导向销(8)，所述导向销(8)通过插入定子(2)的定子定位孔(23)以对转子(6)进行导向。

9.根据权利要求8所述的定转子合装装置，其特征在于，所述导向销(8)与所述转子夹持工装(9)之间固定连接有变距装置(7)，所述变距装置(7)用于调节所述导向销(8)与所述转子夹持工装(9)之间的距离。

10.根据权利要求8所述的定转子合装装置，其特征在于，所述导向销(8)的自由端为用于导向的锥形结构。