具备绕组的电枢及将电枢的绕组末端与端子连接的方法与流程

文档序号:14686067发布日期:2018-06-14 23:00

本发明涉及具备绕组的电枢及将电枢的绕组末端与端子连接的方法。



背景技术:

定子及转子等电枢的绕组末端与连接器及端子板等电力输入部连接。通常,在绕组末端与电力输入部的连接中采用焊接、铆接及通电铆接等方法。采用焊接的连接方法包含将剥皮的绕组末端插入于连接器的焊槽的工序。并且采用铆接的连接方法包含将剥皮的绕组末端插入于压接端子的工序,采用通电铆接的连接方法包含将未剥皮的绕组末端插入于压接端子的工序。如果采用铆接或通电铆接将绕组末端与压接端子接合,则进一步使该压接端子与连接器或端子板连接。

与此相关,JP2010-110168A中提出了一种绕组连接方法,是采用垂直多关节机器人将电机线圈的绕组末端插入于筒状的压接端子的方案。特别是在JP2010-110168A的绕组连接方法中,为了将绕组末端确实地插入于压接端子,将绕组末端向压接端子的开口部引导的导向部件预先安装于压接端子。另外,JPH07-009369A中提出有电线连接用机械手,在将电线插入于端子板的插入口的过程中,利用应变计检测作用于电线的插入力,并基于检出的插入力的变化模式判定电线的接线状态。

另外,对于电枢的绕组末端插入于筒状的压接端子时的插入深度,各个压接端子存在固有的最佳值。在绕组末端插入深度不充分的情况下,当电枢运转时绕组末端与压接端子的接线部分有可能会异常发热,或者因接线部分的强度不足而导致接线部分断裂。图6是采用垂直多关节机器人将绕组末端插入于压接端子的现有的绕组连接系统的示意图。图6的绕组连接系统通过对具有能够把持电枢8的绕组81的手的机器人R进行操作,从而将绕组末端81T插入于筒状的压接端子90内侧。本例的绕组连接系统与上述JP2010-110168A的系统同样地使用将绕组末端81T向压接端子90的开口部901引导的筒状的导向部件91。如图6所示,压接端子90与导向部件91同心状连结,导向部件91的上表面911朝向径向内侧向下倾斜。

因此,将绕组末端81T从上方插入导向部件91时,则导向部件91的上表面911及内周面912将绕组末端81T向压接端子90的开口部901引导。另外,如图6所示,在导向部件91的内周面912与压接端子90的内周面902之间存在向上的环状面903的情况下,则存在若干绕组末端81T碰触环状面903而停止的问题。该情况下,即使想要目视识别或以视觉传感器确认各个绕组末端81T是否以适当的深度插入于压接端子90,也难以正确地特定完成向压接端子90或导向部件91内侧插入的绕组末端81T的位置。



技术实现要素:

需要获得能够确认绕组末端是否以适当的深度插入于筒状端子的电枢。

根据本发明第一方式,提供一种电枢,其具有:具有插入于筒状的端子的内侧的末端的绕组;以及能够目视识别的标记,该标记用于确认绕组末端是否以适当的深度插入于端子的内侧,并且施加于绕组,标记施加于,在绕组末端位于端子的内侧时也始终位于端子外侧的绕组的部分。

根据本发明第二方式,提供一种电枢,在第一方式中,标记由在绕组外皮上涂装的不同于绕组外皮的颜色的涂料形成。

根据本发明第三方式,提供一种电枢,在第一或第二方式中,端子包含:与向绕组供电的电力供给源电连接的筒状的端子主体;以及具有供绕组末端插入的插入口且与端子主体连结的筒状的导向部件,导向部件具有导向面,该导向面在将绕组末端插入于插入口时向端子主体引导绕组末端。

根据本发明第四方式,提供一种连接方法,其是将第一至第三方式中的任一方式的电枢的绕组末端与端子连接的连接方法,其中,包括如下步骤:将绕组末端配置于端子的插入口上方,将绕组末端从端子的插入口插入于端子的内侧,对标记的实际位置和预先设定于端子的插入口上方的目标位置进行比较。

根据本发明第五方式,提供一种连接方法,在第四方式中,为了将绕组末端从端子的插入口插入于端子的内侧而使用机器人。

根据本发明第六方式,提供一种连接方法,在第五方式中,为了对标记的实际位置和目标位置进行比较而使用视觉传感器。

这些及其它本发明的目的、特征及优点参照附图所示的本发明的例示性实施方式的详细说明而应该能够更加明了。

附图说明

图1是表示本发明一个实施方式的电枢的侧视图。

图2是表示图1中的多个引出线的末端附近的局部放大图。

图3是表示具有能够确认图1中的多个引出线的末端是否以适当的深度插入于端子主体的功能的端子连接系统的示意图。

图4是表示例示性的绕组插入工序完成后的多个绕组的末端与端子之间的位置关系的示意图。

图5是表示图3的绕组连接系统将多个绕组的末端与端子连接的处理顺序的流程图。

图6是表示使用垂直多关节机器人将绕组末端插入于压接端子的现有绕组连接系统的示意图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。在各图中对同样的结构要素附加同样的符号。并且,以下记载的内容并非对专利请求范围记载的本发明的技术范围或用语含义等进行限定。

参照图1~图2对本发明的一个实施方式的电枢进行说明。图1是表示本实施方式例示的电枢1的侧视图。如图1所示,本例的电枢1是各种电动机的定子,具备:筒状的定子铁芯10;以及卷绕于定子铁芯10的多个绕组11。本例的定子铁芯10通过使多个电磁钢板积层而形成。并且,在本例的定子铁芯10的内周面上形成有沿轴线方向延伸的多个槽(未图示)。这些槽在周向上等间隔地配置,在这些槽的内侧容纳有多个绕组11的卷绕部分。

接下来参照图1可知,从各绕组11的定子铁芯10引出的部分,具有插入于筒状的端子2的末端11T。对供末端11T插入的端子2将在后面叙述。在以下的说明中,有时将从定子铁芯10引出的各绕组11的部分特别地称为“引出线11L”。如图1所示,本例的电枢1具备向各引出线11L施加的能够目视识别的标记12。这里说的“能够目视识别”意味着能够视觉地识别与其它部分的区别。因此,使用者能够目视特定各引出线11L上的标记12的位置。并且,在本例的标记12包含于各种摄像机的摄影图像的情况下,能够通过对摄像机的摄影图像进行解析而取得标记12的位置信息。

各标记12由在各引出线11L的外皮上涂装的涂料构成。为了提高标记12的目视识别性,标记12的涂料色优选为不同于引出线11L的外皮的颜色。为了进一步提高标记12的目视识别性,可以适当地变更标记12的涂料的色相、明度、彩度等。本例的标记12能够通过在棒状的标记部件的表面涂布涂料,并且使该标记部件压接于引出线11L的外皮而形成。由此,能够在多个引出线11L上同时施加标记12。或者,本例的标记12也可以通过使能够喷射涂料的喷雾装置相对于引出线11L移动而形成。

如图1所示,各标记12具有沿各引出线11L的延伸方向的规定的尺寸。并且,多个引出线11L的标记12施加于从这些引出线11L的末端11T起离开共通的长度D的部位。具有上述方式的标记12能够用于视觉地确认各引出线11L的末端11T是否以适当的深度插入于筒状的端子2。对该点参照图2进行说明。图2是表示图1中的多个引出线11L的末端11T附近的局部放大图。在图2的例子中,多个引出线11L的末端11T插入到筒状的端子2内侧。并且,在图2的例子中,夹持标记12而位于末端11T的相反侧的多个引出线11L的规定的部位被专用的把持器(未图示)一起把持着。并且,标记12与末端11T之间的引出线11L的区间只要不与障碍物接触,则能够相对于铅垂方向保持平行(参照图从2中的左侧起第二~第五的引出线11L)。

这里,对供多个引出线11L的末端11T插入的端子2进行说明。图2示出本例的端子2的纵断面。如图2所示,本例的端子2具有筒状的整体形状,并置于载置台的水平面上而使其高度方向与铅垂方向平行。并且,本例的端子2包含:与向绕组11供电的电力供给源电连接的筒状的端子主体20;以及与端子主体20能够装拆地连结的筒状的导向部件21。如图2所示,本例的端子主体20与导向部件21同心状连结。本例的端子主体20是一般的压接端子,具有:置于载置台的下表面201;以及与导向部件21的下表面211连接的上表面202。本例的端子主体20在将多个引出线11L的末端11T插入于端子主体20内侧之后,被专用的铆接工具向径向内侧挤压而发生塑性变形。由此,包含末端11T的引出线11L的前端部分被从端子主体20的内周面203向内侧挤压,因此末端11T会被压接于端子主体20的内周面203。

并且,本例的导向部件21具有:与端子主体20的上表面202连接的下表面211;以及朝向筒状体的中心线C向下倾斜的上表面212。并且,本例的导向部件21能够分解为在通过筒状体的中心线C的平面两侧配置的两个零件。因此,本例的导向部件21在将引出线11L末端11T压接于端子主体20之后能够从端子主体20取下。或者,本例的导向部件21也可以具有包含能够不与多个引出线11L干涉地从端子主体20取下的切口部的C字形状的横断面。导向部件21的上表面212的开口部发挥供引出线11L的末端11T插入的插入口的作用。并且,导向部件21的上表面212及内周面213形成了连续的导向面,将插入于上述插入口的引出线11L的末端11T向端子主体20的上表面202的开口部引导。如图2所示,在导向部件21的内径小于端子主体20的内径的情况下,则会在导向部件21的内周面213与端子主体20的内周面203之间的过渡部分上形成朝上的环状面202a。

另外已知,对于将电枢的绕组末端插入于筒状的压接端子内侧时的插入深度,各个压接端子存在固有的最佳值。在绕组末端的实际插入深度与最佳值显著不同的情况下,存在绕组末端与压接端子的接线部分有可能异常发热,或者绕组末端与压接端子的接线部分因强度不足而断裂的问题。因此,在本实施方式的电枢1中,施加于各引出线11L的上述标记12,用于确认是否达到向端子主体20插入的插入深度I的最佳值I0。这里,向端子主体20插入的插入深度I是从端子主体20的上表面202到末端11T的铅垂方向的距离(参照从图2中左侧起第二个引出线11L)。在本例的电枢1中,从图2中左侧起第四个引出线11L的插入深度I与预定的最佳值I0相等。如果参照图1及图2,则在本例的电枢1中,标记12与末端11T之间的引出线11L的区间的长度D,大于端子主体20的高度h0与导向部件21的高度h1之和(即D>h0+h1)。因此,在各引出线11L的末端11T位于端子2内侧的期间,各引出线11L的标记12也会始终露出于端子2外侧。由此,使用者能够视觉地特定各引出线11L的标记12的位置。

更具体而言,在本例的电枢1中,引出线11L的上述区间的长度D等于插入深度I的最佳值I0与导向部件21的高度h1之和(I0+h1)进一步加上所需的距离值x0所得合计值(即D=I0+h1+x0)。因此,在从导向部件21的上端到标记12的距离x等于上述的距离值x0时,会达到插入深度I的最佳值I0。即、使用者通过对从导向部件21的上端到各标记12的距离x和预定的距离值x0进行比较,从而能够视觉地确认各末端11T是否以适当的深度插入于端子主体20。此时,使用者在从导向部件21到标记12的距离x与预定的距离值x0大致相等的情况下,能够判断为末端11T已以适当的深度插入。另一方面,使用者在从导向部件21到标记12的距离x与预定的距离值x0显著不同的情况下,能够判断为末端11T没有以适当的深度插入。并且,将引出线11L插入于端子2的工序即可以通过垂直多关节机器人等自动化装置进行,也可以由使用者手动进行。

在以上说明中,使用者通过视觉地特定标记12的位置,确认末端11T是否以适当的深度插入于端子主体20。另外,根据本发明,能够实现一种自动化系统,其具备确认图1中的多个引出线11L的末端11T是否以适当的深度插入于端子主体20的功能。图3是表示具备上述确认功能的例示性的端子连接系统S的示意图。如图3所示,本例的端子连接系统S包含:将多个引出线11L的末端11T插入于端子2的绕组插入装置3;以及确认多个引出线11L的末端11T是否已适当地插入于端子2的视觉传感器4。以下对这些装置进行详细说明。

首先,对图3的绕组插入装置3进行说明。如图3所示,本例的绕组插入装置3是垂直多关节机器人,其具有:顶端具有手腕部RW的臂RA;以及装设于手腕部RW的手RH。这里,本例的臂RA具有:在地面上固定的固定基部31;与固定基部31连结的回旋式的可动基部32;与可动基部32连结的转动式的下臂部33;与下臂部33连结的转动式的上臂部34;与上臂部34连结的转动式的手腕部RW。并且,本例的臂RA利用伺服电机等驱动装置(未图示)的驱动力,而能够使手腕部RW上装设的手RH的位置及姿态自由地变更。并且,本例的手RH具有:能够一起把持多个引出线11L的指部35;以及驱动指部35的伺服电机等驱动装置(未图示)。

具有上述构造的绕组插入装置3能够执行以下工序:通过手RH的指部35将多个引出线11L一起把持的工序;通过使手RH在水平方向上移动而使多个引出线11L的末端11T定位于端子2上方的工序;以及通过使手RH在铅垂方向上向下移动而将多个引出线11L的末端11T插入于端子2内侧的工序等。以下有时将向端子2插入末端11T的工序称为“绕组插入工序”。图4是表示在例示性的绕组插入工序完成后的末端11T与端子2之间的位置关系的示意图。在本例的绕组插入工序中,绕组插入装置3使手RH在铅垂方向上移动,而使各标记12的下端接近铅垂方向上的规定的目标位置TP。该目标位置TP是从端子2的导向部件21起沿铅垂方向离开上述的距离值x0的位置。即在各标记12的下端位置变为与目标位置TP相等时,会达到向端子主体20插入的插入深度I的最佳值I0。

接下来对图3的视觉传感器4进行说明。如图3所示,本例的视觉传感器4包含:固定于地面而能够拍摄置于载置台的端子2上方的空间的摄像机41;对摄像机41的摄影图像进行解析的图像处理装置42;以及执行与图像处理装置42的解析结果对应的规定的判定处理的判定装置43。本例的摄像机41为数字摄像机,其具备CCD(ChargeCoupledDevice:电荷耦合器件)成像传感器或CMOS(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor:互补型金属氧化物半导体)成像传感器等摄像元件。摄像机41的摄像面与铅垂方向大致平行,因此摄像机41在绕组插入工序期间能够拍摄包含多个引出线11L的标记12的图像。摄像机41的摄影图像被发送至图像处理装置42。

接下来,本例的图像处理装置42通过对摄像机41的摄影图像进行解析而检出各引出线11L的标记12的实际位置。更具体而言,本例的图像处理装置42检出了各标记12下端的铅垂方向的位置。以下有时将图像处理装置42检出的各标记12的位置称为各标记12的检出位置。接下来,本例的判定装置43判定从各标记12的检出位置的目标位置TP起的偏移量是否为预定的阈值th以下。即本例的判定装置43判定各标记12的检出位置是否在预定的容许区域内。图4中的两根点划线夹持的区域与这种容许区域相当。在图4的例子中,从左侧起第二~第五个标记12处于容许区域内,而左端及右端的标记12则不在容许区域内。并且,本例的绕组连接系统S在某个引出线11L的标记12的检出位置处于容许区域内的情况下,则判断为该引出线11L以适当的深度插入于端子主体20。另一方面,本例的绕组连接系统S在某个引出线11L的标记12的检出位置不在容许区域内的情况下,则判断为该引出线11L没有以适当的深度插入于端子主体20。

再次参照图3,本例的绕组连接系统S还包括:将多个引出线11L切断的切断装置5;向多个引出线11L施加标记12的标记装置6;以及将多个引出线11L的末端11T压接于端子主体20的压接装置7。本例的切断装置5具备各种切刀(未图示),而构成为能够将被手RH把持的多个引出线11L同时切断。切断装置5将多个引出线11L切断后,则形成这些引出线11L的末端11T。并且,本例的标记装置6具备棒状的标记部件(未图示),并构成为能够向标记部件的表面涂布涂料且将标记部件压接于多个引出线11L。在标记装置6将标记部件压接于多个引出线11L时,能够向这些引出线11L同时施加标记12。并且,本例的压接装置7具备各种铆接工具(未图示),并构成为能够利用铆接工具对端子主体20向径向内侧施压。当压接装置7向端子主体20施压时,则通过端子主体20发生塑性变形而将末端11T压接于端子主体20的内周面203。

接下来,对图3的绕组连接系统S的动作概要进行说明。图5是表示图3的绕组连接系统将多个绕组11L的末端11T与端子2连接的处理顺序的流程图。并且,在图5的处理开始的时点准备了仅具有定子铁芯10及卷绕于定子铁芯10的绕组11的电枢1的半成品。即在图5的处理开始的时点尚未将上述的标记12施加于引出线11L。

如图5所示,在步骤S1中,绕组插入装置3的手RH将多个引出线11L一起把持。以下有时将被手RH把持的引出线11L的部分称为被把持部。接下来,在步骤S2中,切断装置5将被手RH把持的多个引出线11L同时切断。步骤S2中的引出线11L的切断部位,是引出线11L的被把持部与顶端部之间的规定的部位。由此,多个引出线11L能够在从被把持部离开共通的距离的部位具有末端11T。接下来,在步骤S3中,标记装置6向被手RH把持的多个引出线11L同时施加标记12。更具体而言,标记装置6向在水平方向上延伸的棒状的标记部件的表面涂布涂料,并且将该标记部件压接于多个引出线11L。由此,多个引出线11L能够在从末端11T离开共通的距离的部位具有标记12。

接下来,在步骤S4中,绕组插入装置3的臂RA使手RH在水平方向上移动,而使多个引出线11L的末端11T定位于端子2的插入口上方。接下来,在步骤S5中,绕组插入装置3的臂RA使手RH在铅垂方向上向下移动,从而将多个引出线11L的末端11T插入于端子2内侧。更具体而言,绕组插入装置3的臂RA使手RH在铅垂方向上向下移动而使标记12的下端接近规定的目标位置TP(参照图4)。接下来,在步骤S6中,视觉传感器4的摄像机41拍摄多个引出线11L的标记12的图像。接下来,在步骤S7中,视觉传感器4的图像处理装置42对摄像机41的摄影图像进行解析,从而检出各标记12的实际位置。

接下来,在步骤S8中,视觉传感器4的判定装置43判定各标记12的检出位置是否处于规定的容许区域内(参照图4)。这样,本例的绕组连接系统S确认各引出线11L的末端11T是否以适当的深度插入于端子主体20。即本例的绕组连接系统S在全部的标记12的检出位置处于容许区域内的情况下,判断为全部的引出线11L的末端11T以适当的深度插入于端子主体20。另一方面,本例的绕组连接系统S在任一标记12的检出位置不在容许区域内的情况下,判断为其引出线11L的末端11T没有以适当的深度插入于端子主体20。此时,任一引出线11L的末端11T滞留在端子主体20外侧的可能性较高。特别是任一引出线11L的末端11T碰触端子主体20的环状面202a而停止的可能性较高(参照图4)。其后,绕组连接系统S根据需要将步骤S8的判定结果通知使用者而结束一系列的处理(结束)。

如上所述,根据本实施方式的电枢1,通过对标记12的实际位置和预先设定于端子2外侧的目标位置TP进行比较,能够确认绕组11的末端11T是否以适当的深度插入于端子2。因此,根据本实施方式的电枢1,能够防止由于末端11T的插入深度不充分而在电枢1运转时,末端11T与端子2的接线部分异常发热,或者末端11T与端子2的接线部分断裂。特别是在为了将绕组11的末端11T插入于端子2而使用上述的绕组插入装置3(垂直多关节机器人)的情况下,能够使绕组11的标记12的实际位置与预先设定的目标位置TP准确地一致,从而能够保证末端11T的适当的插入深度。并且,在为了对绕组11的标记12的实际位置与目标位置TP进行比较而使用上述的视觉传感器4的情况下,能够使确认绕组11的末端11T是否以适当的深度插入于端子2的工序自动化。

发明效果

根据本发明的第一及第四方式,对标记的实际位置和预先设定于端子外侧的目标位置进行比较,从而能够确认绕组的末端是否以适当的深度插入于端子。因此,根据第一及第四方式,能够防止因绕组的末端的插入深度不充分而在电枢运转时,绕组的末端与端子的接线部分异常发热,或者绕组的末端与端子的接线部分断裂。

根据本发明的第二方式,由于绕组标记的目视识别性提高而能够容易地确认绕组的末端是否以适当的深度插入于端子。

根据本发明的第三方式,由于在将绕组的末端插入于导向部件的插入口时绕组的末端被导向面向端子主体引导,从而能够容易地将绕组的末端插入于端子主体内侧。

根据本发明的第五方式,在将绕组末端插入于端子内侧时使用机器人,因此能够使绕组标记的实际位置与预先设定的目标位置准确地一致。因此,根据第五方式,能够保证绕组末端的适当的插入深度。

根据本发明的第六方式,在对绕组标记的实际位置与目标位置进行比较时采用视觉传感器,因此能够使确认绕组末端是否以适当的深度插入于端子的工序自动化。

本发明不限定于上述实施方式而能够在专利请求范围记载的范围内进行各种改变。例如,尽管上述的标记12是通过在绕组11的外皮上附着涂料而形成的,但是本发明的电枢绕组的标记也可以通过对绕组的一部分进行弯曲加工使该部分塑性变形而形成。这样形成的标记具有不同于绕组其它部分的形状,因此与上述标记12同样地能够在视觉上与其它部分区别地被识别。并且,尽管上述的电枢1是电动机的定子,但是本发明的电枢可以是具有绕组及铁芯的旋转电气零件的任意的构成零件。因此,本发明的电枢也可以是电动机的转子。另外,上述实施方式记载的电枢1的各部尺寸、形状及材质等仅为一例,为了实现本发明的效果而能够采用多种尺寸、形状及材质等。同样地,上述实施方式记载的绕组连接系统S的各装置的功能及结构仅为一例,为了实现本发明的效果而能够采用多种功能及结构。

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