一种基于电机智能制造的新型接线端子自动压接单元的制作方法

本发明涉及一种电机接线端子与引接电缆的新型压接设备，属于电机智能制造领域。

背景技术：

在电机的智能制造安装流程中，铁心压装、定子装配、轴承装配等工序已经有相应的自动或半自动设备辅助安装，如上下料机械手、数控轴承端盖压装机等。尽管在一些安装环节加了机器人或专用装备，安装效率和速度也没有显著提高或改善。研究后发现，接线端子和引接电缆的压接因为结构位置等多种因素，没有相匹配的自动化装备，未能实现自动化，现均由人工操作完成，直接影响了安装的速度和效率。电机装配流程如图1所示。

绕组铁心焊接好引出线，把带绕组定子铁心压入基座工作完成后，需要人工在每根引出线端部穿入接线端子，然后使用专用的电机端子压接工具，换上跟线径相匹配的压接模具，分别压接。如图1所示，目前传统的引接电缆和接线端子的压接在装接线盒这道工序中完成，其安装依靠人工借由电机端子压接工具实现，其流程如图2所示。电机端子压接工具是为了使引接电缆和接线端子压合在一起使之相连的一种工具。其一般由压接模具、棘齿或液压装置等组成。现有电机端子压接工具按有驱动方式的不同分为手动和自动两大类压接工具。手动压接工具由良好机械性能的钢制钳口和棘齿组成，利用棘齿的机械特性完成压接，适用于pvc、聚碳酸酯材料等材料的小电流场合，根据其规格型号不同也可以用于铜管端子的压接。自动压接工具分液压和气压两种方式两种驱动方式，配合压块可以对不同规格形式的端子进行压接。目前电机引接电缆均为6根，基于目前电机行业的情况，采用传统的方式完成一台电机接线端子的压接需要重复6次以上的压接工作，安装耗费时间较长，工作效率低下。

并且目前接线端子都是使用手动或者自动工具进行压接，自动压接是指设备的驱动方式，其工序本身并未实现自动化，比如接线端子的套入和压接，还有成品引接电缆的转移都是人工完成，人工的不确定性会导致端子未压紧或者漏压的情况发生，造成返工和材料的浪费，产品的一致性难以保证，再加上人工的不可缺，也会导致一定程度的成本增加。

技术实现要素：

本发明的目的是：实现电机接线端子与引接电缆的全自动化压接。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于电机智能制造的新型接线端子自动压接单元，其特征在于，在绕组铁心压入机壳之前且在引接电缆尚未焊接在绕组铁心时，利用所述接线端子自动压接单元完成电机接线端子与引接电缆的全自动化压接，所述接线端子自动压接单元包括自动压接设备，由自动压接设备驱动压接模具打开、闭合，压接模具闭合后将由n个接线端子组成的模块化接线端子同时压接在由n根引接电缆组成的模块化引接电缆上形成模块化成品引出线；压接模具的前、后两侧分别设有模块化半成品引出线输送带及模块化接线端子输送带，模块化半成品引出线输送带及模块化接线端子输送带上分别设有定位板，模块化接线端子及模块化引接电缆分别固定在模块化半成品引出线输送带及模块化接线端子输送带上的定位板上，由模块化半成品引出线输送带及模块化接线端子输送带分别将模块化引接电缆及模块化接线端子输送至打开的压接模具所在位置处，输送到位后，模块化引接电缆穿入模块化接线端子内；成品引出线输送带与模块化半成品引出线输送带相接，模块化半成品引出线输送带将压接后的模块化成品引出线输送至成品引出线输送带，由成品引出线输送带实现出料。

优选地，在所述模块化半成品引出线输送带靠近所述自动压接设备位置处及在所述模块化接线端子输送带靠近所述自动压接设备位置处分别设有输送带定位装置，输送带定位装置包括位于所述模块化半成品引出线输送带或所述模块化接线端子输送带左、右两侧的气压定位模块以及位于所述压接模具前、后两侧的定位凸条；

所述定位板被所述模块化半成品引出线输送带或所述模块化接线端子输送带输送至气压定位模块所在位置处后，所述定位板的左、右两侧边缘分别被同侧的气压定位模块卡住，从而对所述定位板的位置进行定位；在所述定位板的左、右两侧边缘的中部设有梯形凹槽，气压定位模块包括定位气缸，与梯形凹槽形状相适应的梯形定位块通过浮动接头设于定位气缸的气缸杆端部，气缸杆伸出到位后，梯形定位块沿梯形凹槽的斜壁卡入梯形凹槽内，气缸杆回缩到位后，梯形定位块脱开梯形凹槽，解除对所述定位板的定位；

所述定位板的底面设有与定位凸条相配合的通槽，当所述定位板被所述模块化半成品引出线输送带或所述模块化接线端子输送带输送到位后，定位凸条卡入通槽内，从而对所述定位板的左、右位置进行定位，并限定所述定位板前、后移动轨迹。

优选地，所述压接模具包括上模及下模，上模及下模上分别设有n个半圆孔，每个半圆孔内为三边形结构，所述压接模具闭合后，上模及下模上位置相对应的两个半圆孔闭合为一个圆孔，同时两个半圆孔内的两个三边形结构闭合为一个六边形结构，通过该六边形结构使得相对应的接线端子在压接时六面均匀受力；

所述自动压接设备包括机架，上模及下模均设于机架上，两个所述定位凸条分别位于下模的前、后两侧且固定在机架上，上模位于下模的上方且通过浮动接头与固定在机架上的液压装置固结，上模通过浮动接头进行更换，由液压装置驱动上模上、下移动，从而使所述压接模具打开、闭合。

优选地，在所述机架的前后两侧分别设有一个检测装置，检测装置用于检测位于同侧的所述模块化接线端子或所述模块化引接电缆的线径、颜色、型号信息，以判断所述模块化接线端子与所述模块化引接电缆是否匹配。

优选地，所述机架上设有下模固定板，下模固定板上开有滑动槽，所述下模底部嵌入滑动槽内；在所述机架上设有液压推杆机构，由液压推杆机构将所述下模在滑动槽上的左、右位置限定住，使得所述下模的半圆孔与所述上模的半圆孔始终保持对齐。

优选地，所述浮动接头顶部与所述液压装置固结，浮动接头底部设有凸出的梯形结构；所述上模顶部设有梯形凹槽，梯形结构嵌入梯形凹槽内从而将所述上模连接在所述浮动接头上。

优选地，所述模块化半成品引出线输送带上的定位板设有用于夹装所述模块化引接电缆的引接电缆工装夹具，引接电缆工装夹具包括n个引接电缆工装夹具结构及工装夹具底板一；工装夹具底板一的前侧边缘及后侧边缘分别设有一个定位槽口一，所述模块化半成品引出线输送带上的定位板设有与定位槽口一相对应的定位块一，工装夹具底板一固定在所述定位板上后，定位块一卡入定位槽口一内；每个引接电缆工装夹具结构包括固定在工装夹具底板一上的固定底座及位于固定底座顶端的环形夹头，环形夹头顶部为倒v形结构开口，所述引接电缆经由倒v形结构开口卡入环形夹头内，环形夹头的内壁沿周向均布有多根防滑橡胶。

优选地，所述倒v形结构开口的顶部内侧及底部与环形夹头主体部分的过渡连接处分别形成倒圆角结构。

优选地，所述模块化接线端子输送带上的定位板设有用于夹装所述模块化接线端子的接线端子工装夹具；接线端子工装夹具包括n个接线端子工装夹具结构及工装夹具底板二；工装夹具底板二的前侧边缘及后侧边缘分别设有一个定位槽口二，所述模块化接线端子输送带上的定位板设有与定位槽口二相对应的定位块二，工装夹具底板二固定在所述定位板上后，定位块二卡入定位槽口二内；每个接线端子工装夹具结构包括侧面开口的框架结构，所述接线端子经由开口夹装在对应的接线端子工装夹具结构内，框架结构固定在工装夹具底板二上，框架结构内设有弹簧及端部顶板，弹簧的两端分别与工装夹具底板二及端部顶板相抵，利用弹簧的弹性顶升力将接线端子夹装在端部顶板与框架结构的顶板之间；端部顶板及框架结构的顶板的端部为斜面，通过两个斜面形成用于将接线端子导向至端部顶板与顶板之间的间隙内的导向扩口。

优选地，所述端部顶板的左、右两侧分别设有一个定位凸起结构；所述框架结构左右两侧的内壁上分别设有沿所述框架结构高度方向延伸的竖直凹槽，定位凸起结构卡入同侧的竖直凹槽内，以限定所述端部顶板上、下移动轨迹。

同一种规格的电机使用的端子和引接电缆的规格是基本上是完全一致的，所以模块化的接线端子和模块化的引接电缆完全可以预先装好待到装配时直接使用。所以本发明适用于大部分电机接线端子的压接，可实现电机装配中的接线端子压接过程的高度自动化，从而降低安装、转运时间，大大提升效率，节约成本。

本发明可实现电机接线端子的快速压接，在接线盒的安装工序中大大节省时间，提高生产效率，在电机的智能制造装配过程中，与传统接线端子压接相比，采用本发明会使得电机装配的自动化程度得到明显提高。装配时间缩短50%，提高了效率30%以上。

附图说明

图1为现有的电机装配流程；

图2为传统的引接电缆和接线端子的压接流程；

图3为本发明的总体结构示意图；

图4为本发明的系统组成示意图；

图5至图10为本发明的动作过程示意图；

图11为引接电缆工装夹具结构示意图；

图12为环形夹头的结构示意图；

图13为工装夹具底板一结构示意图；

图14为自动压接设备结构示意图；

图15为定位凸条结构示意图；

图16及图17为浮动接头结构示意图；

图18为检测设备结构示意图；

图19及图20为压接模具结构示意图

图21及图22为液压推杆机构示意图；

图23至图27为接线端子工装夹具结构示意图；

图28为改进后的电机装配流程；

图29为改进后的接线盒组装流程；

图30至图32为气压定位模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图3所示，本发明提供的一种基于电机智能制造的新型接线端子自动压接单元包括成品引出线输送带1、模块化半成品引出线输送带2、定位板3、模块化引接电缆4、输送带定位装置5、检测装置6、自动压接设备7、压接模具8、液压推杆机构9、模块化接线端子10及模块化接线端子输送带11。

结合图4，上述接线端子自动压接单元利用配套的半成品/成品输送系统、自动压接系统、检测系统配合plc进行控制，实现电机引接电缆、接线端子的自动上料、自动压接、自动出料、数据上传等功能。

通过输送带定位装置5使得定位板3可以顺利、没有误差的把模块化引接电缆4和模块化接线端子10送到指定位置，能保证输送过程的位置准确性。结合图1、5、6、13、15，输送带定位装置5包括位于模块化半成品引出线输送带2及模块化接线端子输送带11左、右两侧的气压定位模块5-1以及位于压接模具8前、后两侧的定位凸条5-2。

定位板3被模块化半成品引出线输送带2或模块化接线端子输送带11输送至气压定位模块5-1所在位置处后，定位板3的前左、右两侧边缘分别卡入定位板3内，从而对定位板3的左、右位置及上、下位置进行定位，并限定定位板3前、后移动轨迹。在定位板3的左、右两侧边缘的中部设有梯形凹槽5-3，在气压定位模块5-1包括定位气缸5-1-2，定位气缸5-1-2的气缸杆5-1-3端部配备相对应的梯形定位块5-1-5，该梯形定位块5-1-5依靠浮动接头5-1-4（标准件）和气缸杆5-1-3进行连接。当定位板3被模块化半成品引出线输送带2或模块化接线端子输送带11经过输送到指定位置后（该位置由气压定位模块配套的距离传感器5-1-1控制），定位气缸5-1-2进气，气压力驱动气缸杆5-1-3伸出，使得用浮动接头5-1-4连接的梯形定位块5-1-5沿梯形凹槽5-3的斜壁卡入梯形凹槽5-3内，对定位板3的前、后位置进行定位。待端子压接完成后，气压定位模块5-1接收到完成信号，定位气缸5-1-2的另一气室进气，气缸杆5-1-3缩回，输送带继续流转。

定位板3的底面设有与定位凸条5-2相配合的通槽5-4。当定位板3被模块化半成品引出线输送带2或模块化接线端子输送带11输送到位后，定位凸条5-2卡入通槽5-4内，从而对定位板3的左、右位置进行定位，并限定定位板3前、后移动轨迹。

结合图14、16、17、19、20、21、22，本发明所使用的压接模具8是经过调查电机传统工艺制造特点后专门设计成六孔并排式的结构，分为上模8-1及下模8-2。因为电机用引出线多数为六根，因此上模8-1及下模8-2上分别设有六个半圆孔，每个半圆孔内为三边形结构。六孔模具一次压接成型比以往单孔设计的压接模具有更好的生产效率。压接模具8闭合后，上模8-1及下模8-2上位置相对应的两个半圆孔闭合为一个圆孔，同时两个半圆孔内的两个三边形结构闭合为一个六边形结构。通过六边形结构，可以使得接线端子在压接时六面均匀受力，使得压接更为牢固不不易脱落。

本发明中的自动压接设备7包括于机架7-1、检测设备6及液压装置7-2，由plc以及传感器进行压接的控制。通过检测设备6和plc可以根据线径、型号、端子规格等来控制压力的大小，该自动压接设备7可以大大提升电机装配的效率及产品合格率。液压装置7-2固定在机架7-1上，上模8-1通过浮动接头8-3与液压装置7-2相联结，由液压装置7-2驱动上模8-1上、下移动，从而使压接模具8打开、闭合。浮动接头8-3上部分使用螺纹跟液压装置7-2连接，下部使用凸出的梯形结构8-3-1和上模8-1的梯形凹槽8-3-2相匹配形成互锁。浮动接头8-3及梯形凹槽8-3-2均为长方形结构，能使得液压装置7-2施加的力平均分布在压接模具8上，使得所压接出来的产品有良好的产品一致性。同时，依靠凸凹的梯形互锁结构和螺纹连接等方式也使得更换模具更为简单便捷。

下模8-2位于上模8-1的下方，前文所述定位凸条5-2分别位于下模8-2的前、后两侧且固定在机架7-1上。机架7-1上固定有下模固定板7-3，下模固定板7-3上开有滑动槽，下模8-2底部嵌入滑动槽内。下模固定板7-3均匀分布六个螺丝孔位，可以使用螺丝与机架7-1进行连接，达到模具和压接设备机身固定连接的作用。机架7-1上还固定有液压推杆机构9。下模8-2在下模固定板7-3上没有约束其左、右位移，下模8-2可以配合下模固定板7-3上的滑动槽实现左、右滑动，通过液压推杆机构9使得下模8-2与上模8-1正确定位，保证端子可以正常压接。液压推杆机构9由液压杆和其端部顶板组成，由plc控制其液压杆的伸出和收缩，均可拆卸。由于液压机构的可靠性，下模8-2被顶板顶住以后不会出现丝毫的位移变化，对端子能够正常的进行压接起到很大的作用。下模8-2两侧有与下模固定板7-3连接的结构设计，方便下模8-2装卸。

本发明为了接线端子自动压接单元专门设计的一种电缆线的工装夹具，能使得引接电缆线更好的在本自动化压接单元进行工作。结合图11、12、13，本发明提供的一种引接电缆工装夹具包括六个引接电缆工装夹具结构12-1及工装夹具底板一12-2。工装夹具底板一12-2的前侧边缘及后侧边缘分别设有一个定位槽口一12-3，模块化半成品引出线输送带2上的定位板3设有与定位槽口一12-3相对应的定位块一。工装夹具底板一12-2固定在定位板3上后，定位块一卡入定位槽口一12-3内。通过定位槽口一12-3可以使得工装夹具底板一12-2和定位板3顺利地固定。

每个引接电缆工装夹具结构12-1包括固定在工装夹具底板一12-2上的固定底座12-1-1及位于固定底座12-1-1顶端的环形夹头12-1-2。环形夹头12-1-2顶部为具有24°夹角的倒v形结构开口，倒v形结构开口带有金属回弹性。倒v形结构开口开合方便，引接电缆可直接从上方通过倒v形结构开口压入环形夹头12-1-2内进行固定。倒v形结构开口的顶部内侧及底部与环形夹头12-1-2主体部分的过渡连接处分别形成半径为r2的倒圆角结构，避免在电缆压入时，夹具内侧刮伤电缆外绝缘层导致漏电等危险。环形夹头12-1-2内部有按照45°等分的7根直径为2mm的防滑橡胶12-1-3，可以使得线缆在压入环形夹头12-1-2内部后防止其轴向串动导致在压接过程中出现质量问题。

结合图23至图26，本发明提中使用的接线端子工装夹具包括六个接线端子工装夹具结构13-1及工装夹具底板二13-2。工装夹具底板二13-2的前侧边缘及后侧边缘分别设有一个定位槽口二13-3，模块化接线端子输送带11上的定位板3设有与定位槽口二13-3相对应的定位块二，工装夹具底板二13-2固定在定位板3上后，定位块二卡入定位槽口二13-3内。

每个接线端子工装夹具结构13-1包括侧面开口的框架结构13-1-1，接线端子经由开口夹装在对应的接线端子工装夹具结构13-1内，框架结构13-1-1固定在工装夹具底板二13-2上，框架结构13-1-1内设有弹簧13-1-2及端部顶板13-1-3，弹簧13-1-2的两端分别与工装夹具底板二13-2及端部顶板13-1-3相抵，利用弹簧13-1-2的弹性顶升力将接线端子夹装在端部顶板13-1-3与框架结构13-1-1的顶板之间。端部顶板13-1-3及框架结构13-1-1的顶板的端部为15°斜面，通过两个斜面形成用于将接线端子导向至端部顶板13-1-3与顶板之间的间隙内的导向扩口，方便端子前端顺利伸入。

端部顶板13-1-3的左、右两侧分别设有一个定位凸起结构13-1-4；框架结构13-1-1左右两侧的内壁上分别设有沿框架结构13-1-1高度方向延伸的竖直凹槽，定位凸起结构13-1-4卡入同侧的竖直凹槽内，以限定端部顶板13-1-3上、下移动轨迹，防止端部顶板13-1-3经过上下移动产行的位移。

接线端子前部可以伸入端部顶板13-1-3和框架结构13-1-1的顶板之间的缝隙，然后利用弹簧13-1-2弹性顶升端部顶板13-1-3后上、下压紧固定端子。该接线端子工装夹具可适用于绝大部分电机用接线端子的固定，对提高接线盒装配效率有显著的效果。

结合图5至图10，本发明提供的自动压接单元的操作步骤如下：

首选，模块化引接电缆4及模块化接线端子10分别从模块化半成品引出线输送带2及模块化接线端子输送带11上料至指定位置。随后，自动压接设备7的检测装置6（例如视觉检测系统）检测线径、颜色、型号等信息，匹配后，自动压接设备7启动进行压接。压接好之后，成品引接电缆经由成品引出线输送带1输出，后台plc系统自动把数据上传至车间信息管理系统，具体包括以下步骤：

步骤1、由模块化半成品引出线输送带2及模块化接线端子输送带11分别将模块化引接电缆4及模块化接线端子10传送至指定位置，定位装置5使其定位。

步骤2、由检测装置6进行线缆和端子的线径、颜色、型号等信息的检测。

步骤3、检测无误后，压接模具8闭合，由自动化压接设备7进行压接工作。

步骤4、压接完成后，压接模具8打开，成品引接电缆由成品引出线输送带1输送至下一道工序。

本发明除了提出上述的基于电机智能制造的新型接线端子自动压接单元外，还改变了改变传统的电机装配工艺。如图28及图29所示，在绕组铁心压入机壳之前，在引接电缆尚未焊接在绕组铁心时，把定长后的6根半成品引接电缆分别放入定位板3上的引接电缆工装夹具使其模块化，形成模块化引接电缆10。然后配合已放入接线端子工装夹具的模块化接线端子4，利用模块化半成品引出线输送带2及模块化接线端子输送带11分别送至自动压接设备7的前、后两侧，待传感器感应到模块化引接电缆10以及模块化接线端子4到达指定位置后，plc控制自动压接设备7用相应的压力来完成端子压接。压接前，经过检测装置（6）检测，如果线径、型号不匹配则不会进行压接，相匹配则进行压接。待压接完成后，成品引出线经由成品引出线输送带1送出至下一道工序。