专利名称：线圈的夹紧设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种线圈的夹紧设备，例如夹紧一电磁线圈，以便将线圈与铁芯组装在一起。
通常，电磁线圈例如一电枢线圈具有多个U形绕组线，这种线圈已广泛用于启动汽车电机。图7给出了这种线圈的一例，采用U形铜线作导体和绕组线1，多根导线相互边靠边地重叠布置，其中径向的内腿1a布置成一内圆环，径向的外腿1b布置成一与内圆环同心的外圆环，如图6所示。将预先组装的线圈装入一个铁芯(未示出)，并将线腿1a，1b插入形成在该铁芯内的相应的线圈槽内。在这种情况下，在预安装的U形导线的组件安置时，要求保持预安装的U形导线1处于精确的位置或保持精确的构形，从而允许将线圈腿1a，1b平稳地插到铁芯内的相应的线圈槽中。
为了这个目的，夹紧设备一般用于牢固地将U形导线1的内腿和外腿1a，1b保持在其精确的位置上。
图6表示已有的传统夹紧设备的一侧，它包括多个夹紧楔105，它们相互间隔开沿圆环径向布置，每个夹紧楔105具有一锥尖部分，其方向为从径向外侧插入相邻的U形线1的内和外腿1a，1b以内，从而在夹紧楔105的两相邻的锥尖之间夹紧线圈内和外腿1a，1b。但是以这种方式，内和外腿1a，1b只被夹紧在两相邻的尖紧楔105之间，这一过程的完成是靠锥尖的楔子作用或由锥尖紧靠U形线1的内和外腿1a，1b而产生的摩擦力的作用。由于这种布置以及其他原因，例如锥尖部分的不规则表面，锥角的改变等，使导线1的内和外腿1a，1b不仅难于准确定位，而且极易被无意的移位，因此在将线圈腿1a，1b插入位于铁芯内的线圈槽时，线圈腿可能会出出现不希望的变形并导致损坏。结果，有时不能成功地将线圈腿1a，1b平衡地插入铁芯内的槽中，降低了线圈的安装效率。
根据上述观点，本发明致力于克服传统的夹紧设备所存在的上述缺陷，提供一种新型的线圈夹紧设备，它能将多个预安装的U形线圈准确地放到预定位置上，并且以精确的方式相当容易地将线圈保持就位，保证了在安装时将导线平衡地插入铁芯内，而不会变形或损坏。
根据本发明，提供一种具有多个通用U形线圈线的线圈夹紧装置，它包括一具有中心轴的支撑圆盘；多个装在支撑盘上的夹紧楔，它们在盘上可相对转动，相互以预定的圆周间隔间隔开，每个夹紧楔沿支撑盘的径向可移动，并具有指向支撑盘心轴的锥尖，每个锥尖具有两对形成在其内的配合槽；第一驱动器驱动夹紧楔沿支撑的径向移动一预定的径向矩离，使每个夹紧楔的锥尖移入或移出U形绕组线的邻近线匝；第二驱动器驱动夹紧楔围绕其纵向轴旋转一预定的角度，从而使每个夹紧楔内的配合槽与相应的U形绕组线相适配，牢固地夹紧线圈。
在优选的方式中，第一驱动器包括一可转动安置到支撑盘上的旋转板；第一执行机构，用于使旋转板相对支撑盘围绕中心轴旋转；一凸轮机构，可操作地与旋转板，以及各夹紧楔相连接，将旋转板的旋转运动变换成每个夹紧楔的直线运动。
在另一优选方式中，该凸轮机构包括多个形成在旋转板内的细长槽，沿圆周相互分隔开布置，每一个带有一纵向轴，它以一个相对于一个圆的切线具有一角度地布置，该圆心即旋转板的转轴轴心，并穿过相应的槽的纵向中心，每个槽具有相反的两端，各沿圆的径向向内和向外布置；多个配合销，每个固定安装到夹紧楔之一上，并插入旋转板内的细长槽之一内，用于与内圆周壁对接配合，因此当旋转板由第一驱动器带动旋转时，在长槽内的配合销被带动沿槽移动，从而驱动支撑盘上径向布置的夹紧楔。
在进一步的实施方案中，驱动器包括第一驱动器；和第一运动变换装置，它可操作地与第一驱动器和旋转板连接，用于将第一驱动器的直线运动转换为旋转板的旋转运动。
在进一步的实施方案中，第一运动变换装置包括第一齿条和齿轮机构，其中第一齿条可操纵地与第一驱动器连接，第一齿轮装到该旋转板上，并与第一齿条相啮合。
在又一实施方案中，第二驱动器包括一齿圈；用于驱动该齿圈转动的第二驱动器；和多个齿轮，它们与每个夹紧楔之一可接触，这通过整体转动实现因此当齿圈由第二驱动器带动旋转时，齿轮随齿圈的转动而动作，以一预定的旋转角围绕纵向轴转动夹紧楔。
在又一实施方案中，第二驱动装置包括一个第二驱动器和一个第二运动变换器，后者与第二驱动器和齿圈可操纵地连接，用于将第二驱动器的直线运动转换为齿圈的旋转运动。
在又一实施方案中，第二运动变换装置包括第二齿条和齿轮机构，其中第二齿条可操纵地与第二驱动器连接，第二齿轮连接到齿圈上，并与第二齿条相啮合。
在又一实施方案中，旋转力传送装置与齿轮和夹紧楔相连接，当允许夹紧楔相对于齿轮径向移动时，将来自齿轮的旋转力传送给夹紧楔。
在又一实施方案中，力传送装置包括一沿着纵向穿过每个夹紧楔形成的长槽；一固定到每个齿轮上的销，它插入相应的细长的通孔中，能沿齿圈的径向在相应的纵向槽内移动，从而允许有关的夹紧楔相对于相应的齿轮作径向运动，直到顶靠在相应的长槽的侧壁上，于是使相应的齿轮和夹紧楔整体转动。
在又一实施方案中，每个夹紧楔的尖端带锥度和扁平结构，包括两对形成在相反侧的配合槽，用于接收U形绕组线。
在又一实施方案中，夹紧楔布置在旋转板相对侧的两排内。
在又一实施方案中，具有一支撑件，用于支撑U形导线，这些绕组线边靠边地相互比重叠布置，因此这些U形线圈线的内腿为径向布置，以形成一内圆环，其外腿也径向布置，以形成一外圆环，此外圆是与圆同心布置的。
在又一实施方案中，一带有多个圆周排列的导线槽的线圈导引工具用于接收绕组线的端部，这个线圈导引工具面对面地与支撑件组装，并能相对于该支撑件运动。
在又一实施方案中，在线圈外腿之上固定一线圈限制环，用于限定线圈的外直径。
在又一实施方案中，该线圈限制环具有多个圆环形排列的通孔，使夹紧楔的锥尖端适于插入相邻的圆环形排列的U形绕组线的内腿和外腿之一。
下面将结合
本发明的优选的实施例，以便更易于理解本发明的上述和其他目的，特性和优越性。
图1是本发明的线圈夹紧装置的平面图；图2是图1的夹紧装置的纵剖面图；图3是在相邻的夹紧楔之间的锥尖部分的放大平面图，表示导线的内和外腿已被牢固夹住；图4是图3所示的夹紧楔的锥尖部分的侧视图；图5是沿图3的V-V线的剖面图；图6是传统的线圈夹紧装置的示意平面图，表示线圈的内腿和外腿被夹固在夹紧楔的相邻锥尖之间的状态；以及图7是预安装在U形线圈的侧视图。
现在参照
本发明的实施例。
首先参见图1和图2，表示按本发明原理制成的线圈夹紧装置的结构。在本实施例中，被夹紧的线圈是一种汽车启动电机用的电枢线圈，这是一种电磁线圈，包括多个U形线组线1，它们由铜等导电材料制成，如图7所示，布置成圆环状。
在图1和2中，支撑圆盘3的中心轴安装到一个图中未示出的框架上。多个夹紧楔5安装到支撑盘3上，并相对可转动，这些夹紧楔相互以预定的圆周间隔分隔开。在图示的实施例中，夹紧楔5分为两行装在圆盘3上。每个夹紧楔5可沿支撑盘3的径向移动，其头部5a指向支撑盘3的中心，每个头部5a带有形成在对侧边缘上的两对配合槽5b，这从图3-图5更易看清。每个夹紧楔5的头部5a采用斜锥和扁平结构(即，在图3的平面图中为锥形，在图4和5的侧视和端视图中为扁平形)，其上的两对配合槽5b相对形成，用于接收和啮合U形绕组线1。
U形绕组线1边靠边地相互交叠布置，如图7所示，它们这样支撑到支撑件7上，即U形绕组线1的第一腿1a沿径向排列，以形成一内圆环，它的第二腿1b也沿径向排列，以形成一外圆环，这个外圆环如图1所示与圆环同心。
如图2所示，支撑件7为圆锥形，其上带有形成在其一端上的具有缩小直径的圆形凸台7a，支撑件7由一图中未示出的驱动器带动可垂直运动。U形线1的底部或桥形件1c围绕圆凸台7a装在圆柱件7的端面上。线圈限制环9套在U形线1的外腿1a上，用以限制线圈的外轮廓或外直径。
线圈限制环9带有多个通孔9a，夹紧楔5的顶端5a穿过这些通孔插入U形线圈线1的圆环形布置的内腿和外腿1a，1b的邻近的腿内。在本实施例中，这些通孔9a分两行布置，相互沿线圈限制环9的轴向分隔开，其中一行与夹紧楔5的第一或上行相对应，另一行与夹紧楔5的第二或较低行相对应。
第一驱动器驱动夹紧楔5沿圆盘3的径向以预定的径向间隔运动，使每个夹紧楔5的锥尖5a移动插入U形绕组线1的相邻导线之间，或从导线之间抽出离开。
第一驱动器包括旋转安装在支撑圆盘3上的旋转板11，第一驱动在13带动旋转板11相对于支撑圆盘3围绕轴心转动，一凸轮机构15可操纵地与旋转板11和夹紧楔5相连接，用于将旋转板11的旋转运动变成夹紧楔5的直线运动。
凸轮机构15包括多个形成在旋转板11上的细长槽17，它们呈圆环形相互分隔开布置，多个配合销19中每一个固定安装到夹紧楔5的对应之一上，并且插入旋转板11内的对应一个长槽17中，从而顶靠在一内圆周壁上。特别是每个配合销19固定在一对滑尺6的相对两端上，滑尺本身安装在旋转板11的相对侧上，用于在转板上相对滑动。每个滑尺6固定装到相关的夹紧楔5的一径向外端上，不过滑尺也可与夹紧楔5整体构成。因此，每个滑尺6可以作为相关的夹紧楔5的一部分，一个衬套20固定到一个配合销19上，用于顶靠在有关的长槽17的内壁上。
每个长槽17的纵向轴线相对于一个以旋转板11的轴心为中心的圆的切线具有一个角度地排列，并且这个圆通过有关槽17的纵向中心线，使每个槽17的两端可沿该圆的径向向内或向外布置。换句话说，每个长槽17是这样排列的，即它的纵向轴线与圆的切线相交，该圆穿过有关的长槽17的纵向轴线。
采用上述布置方案，当第一驱动器13带动旋转板11旋转时，在长槽17内的配合销19被带动沿槽17运动，从而径向地驱动支撑盘3的夹紧楔5。
第一驱动器13包括第一驱动缸，采用第一气缸21的形式，和第一运动转换装置，采用齿条和齿轮机构23的形式，它们可操纵地与第一气缸21和旋转板11相连接，可将第一气缸21的直线运动变成旋转板11的旋转运动。
第一齿条和齿轮机构23包括一齿条23a，其一端连接到第一气缸21的活塞杆上，一齿轮23b与旋转板11整体形成，并从板的外圆周径向伸出，齿轮23b与齿条23a相互呈啮合关系，当齿条23a由气缸21带动作直线运动时，齿轮23b与齿条23a相啮合，于是被带动与旋转板11共同移动或旋转，旋转方向或顺时针或逆时针，如图1所示。
第二驱动器5驱动夹紧楔5围绕其纵轴旋转一预定角度(例如在图示的实施例中为90度)，因此在夹紧楔5内的配合槽5b夹固住相关的U形导线1。
第二驱动器包括一旋转支撑在图中未示出的支架上的环齿25，第二驱动器27与该环齿25相连接，驱动环齿转动，以及多个齿轮29，安装后带动各夹紧楔5一起转动，并且进行相对的轴向运动。在夹紧楔5的第一或下一行上的每个齿轮29与环齿25相互啮合，并且和在夹紧楔5的第二或上一行上的每个齿轮29相啮合，当环齿25由第二驱动器27带动旋转时，每个齿轮29通过环齿25带动转动相应的一个夹紧楔5围绕纵轴线旋转一预定的角度。
第二驱器27包括第二驱动缸，彩第二气缸31的形式，和第二运动转换装置，采用齿条和齿轮机构33，它们与第二气缸31和环齿25相连接，将第二气缸31的直线运动转换成环齿25的旋转运动。
第二齿条和齿轮机构27包括一个齿条27a，它的一端与第二气缸31的活塞杆连接，和一个齿轮27b，它与环齿25形成一个整体，并从其外圆周径向延伸，齿轮27b与齿条27a啮合，因此当第二气缸31驱动齿条27a作直线运动时，与齿条27a啮合的齿轮27b被带动或与环齿25共同沿顺时针或逆时针方向旋转，如图1所示。
一个旋转力传动机构35安装在每个齿轮29和有关的夹紧楔5之间，用于将每个齿轮29的旋转力传送给有关的夹紧楔5，使这个夹紧楔5相对于齿轮29作径向运动。这个旋转力传动机构35包括一个纵向的长槽37，它在每个夹紧楔5内沿纵向而形成，一个销39在每个齿轮29的两端固定安装，并且插入相应的长槽37内，该销在长槽37内沿环齿25的径向运动，从而使有关的夹紧楔5相对作径向运动，并且顶住相应长槽37的侧力，提供相应的齿轮29和夹紧楔5的整体旋转。
在上述销和槽机构之处，旋转力传动机构35可以采用一种齿槽联轴器，它包括多个轴向延伸的相互分开的形成在每个夹紧楔5的外圆周表面上的齿牙，和多个形成在每个齿轮29的内圆周表面上的齿槽，这些齿槽与有关的夹紧楔5的齿牙相啮合，从而限制或阻止每个齿轮29和与其有关的夹紧楔5的相对转动，只允许它们之间作轴向相对滑动。
一个线圈导引工具41具有多个沿两个同心圆环形排列的线圈导槽，它装在圆柱支承件7的上方，并与该支承件面对面地布置，可以随着支承件7的垂直运动同步地进行靠近或远离的垂直运动，这种垂直运动是由一个图中未示出的驱器所驱动，从而使预安装的绕组线1的上端插入线圈导引工具41同的相应线圈槽中。
如图2所示，在操作中首先将预安装的绕组线1放在圆柱支承件7的上端，并且固定到圆形凸台7a上，然后将线圈限止环9套在已安装到支承7上的预安装绕组线1上。代替上述操作步骤。也可以先将线圈限制环9套在预安装的绕组线1上，再将它们安装到支承7的圆形凸台7a上。接着，运动支承件7使线圈限止环9准确定位，也就是说，环9的上和下通孔9a分别与夹紧楔5的上和下行相对准。在支承件7的垂直运动期间，线圈导引工具41也同步地向下朝支承件7运动，使预安装的绕组线1的上端插入线圈导引工具41内的相应导槽内。之后，支承件7保持静止，而线圈导引工具41向上运动，同时，由一个图中未示出的线圈上升抑制件阻止预安装的绕阻线1向上运动，从而使线圈限制环9的通孔9a暴露出来，允许夹紧楔5能插入这些通孔9a内。
接着，一般处于回动位置的第一气缸21被启动，在图1顺时针方向上使旋转板11通过第一齿条和齿轮机构23被驱动，作顺时针旋转，随着旋转板11的顺时针旋转，配合销19沿有关的长槽17的外圆周壁运动，运动方向为径向朝向旋转板11的内侧，带动滑齿6沿配合销19径向向内运动，从而推动夹紧楔5通过线圈限止环9上的通孔9a插入在支承件7上的临近的一个预安装绕组线1内。此时，夹紧楔5保持不动，它的锥形尖端5a是直立的，即相对端边缘是垂直布置的，如图1左手侧的夹紧楔5所示。
此后，第二气缸31从其正常回动状态被启动，通过第二齿条和齿轮机构33的运动，带动环齿25作逆时针旋转，从而推动在夹紧楔5上的齿轮29。随着齿轮29的旋转，夹紧楔5由旋转力传动机构35带动旋转大约90°。转换到如图1所示的右手侧夹紧楔5的夹紧位置，在这个位置，锥形尖端5a是水平的或偏平的，即其平面是水平的或在垂直于线圈限止环9内的预安装线圈1的平面上。在这种状态下，预安装的线圈1分别被牢固地夹紧在夹紧楔5的锥形尖端5a内的槽5b内，从图3可以清楚地看出，它们已被夹紧楔5可靠地保持在一个精确的位置上。
接着，线圈导引工具41与图中未示出的线圈上升抑制件共同向上运动，于是，该工具与预安装的绕组1脱离开。
当预安装的绕组1可靠地保持在支承件7上并精确定位时，将一个具有多个线圈槽的未示出的铁心相对于预安装的绕组1调整定位并且手动地或通过安装工具使铁心向下朝支承件7移动，这样可以特别有效和简单的方式将绕组1平衡地插进铁心内的线圈槽中。一旦绕组1的上端已经插入线圈槽，一个预定的长度回动第二气缸31、带动第二齿条、齿轮机构27以及旋转力传动机构35动作，使夹紧楔5旋转90°。然后第一气缸21也回动，带动第一齿条、齿轮机构23以及凸轮机构15，使夹紧楔5径向向外运动，从绕组1脱开。之后，铁心进一步向下运动，直到顶住支承件7的圆形凸台7a的上端，使预安装的绕组1完全插入铁心41。最后，将带有绕组1的铁芯41从支承件7上取下，进行下一步的加工。
显然，根据本发明，通过多个夹紧楔5将预安装的绕组1夹紧保持在预定的准确位置上。因此，在预安装的绕组1和铁心之间能够具有高精度的相对定位。本发明不仅能防止绕组1不正确的插入铁心1内的线圈槽中，而且能防止损坏绕组1或防止其变形。
这里结合附图已经说明了本发明的最好实施例，显然据此所作的各种改进和完善，均在所附加的权利要求的范围内，没有脱离本发明的原理。因此，取代气缸21、31和齿条及齿轮机构23，27可以另外制成驱动器13，27，例如采用一个步进电机，并将其与旋转板11相连接。此外，在上述的实施例中，采用了两行(上和下)夹紧楔5，但如果需要也可采用单行夹紧楔5。
权利要求
1.一种线圈夹紧装置，该线圈由多个U形绕组线构成，包括支撑圆盘，具有一中心轴；多个夹紧楔，装在所述支撑圆盘上，并可相对圆盘旋转，这些夹紧楔以预定的圆周间隔相互隔开排列，每个所述夹紧楔沿所述支撑圆盘的径向运动，其锥形尖端部分指向所述支撑圆盘的中心轴，每个所述尖端部分具有两对形成在该部分内的配合槽；第一驱动器，驱动所述夹紧楔沿支撑圆盘的径向以预定径向距离移动，使每个夹紧楔的锥形尖端可朝邻近的所述U形绕组线移动插入或从中拔出；以及第二驱动器，驱动所述夹紧楔围绕其纵轴旋转一预定的旋转角度，使在每个夹紧楔内的配合槽与相应的U形绕组线相配合，将绕组线夹紧。
2.根据权利要求1的夹紧装置，其中所述第一驱动器包括旋转板，可转动地装在所述支撑圆盘上，第一启动器，使所述旋转板相对于支撑圆盘围绕其中心轴旋转，以及凸轮机构，与所述旋转板和所述夹紧楔可操作地连接，用于将所述旋转板的旋转运动转换为每个夹紧楔的直线运动。
3.根据权利要求2的夹紧装置，其中所述凸轮机构包括多个形成在所述旋转板内的长槽，沿圆周相互间隔开布置，每个槽的纵轴线与一个以旋转板的转轴为中心的圆的切线具有一夹角，这个圆穿过相应槽的纵向中心，使每个槽的两端分别处于这个圆的径向内侧和外侧；以及多个配合销，每个固定安装到所述夹紧销之一上，并且伸入在旋转板内的所述长槽之一内，顶靠在长槽的内圆周壁上，当第一启动器驱动所述旋转板旋转时，带动在所述长槽内的所述配合销沿该槽内移动，从而推动夹紧楔沿所述支撑圆盘径向运动。
4.根据权利要求2的夹紧装置，其中所述启动器包括第一启动器；和第一运动转换装置，可操作地与所述第一启动器和旋转板连接，用于将第一启动器的直线运动变为旋转板的旋转运动。
5.根据权利要求4的夹紧装置，其中所述第一运动转换装置包括第一齿条和齿轮机构，第一齿条可操作地与第一启动器相连接，第一齿轮装在所述旋转板上，并且与所述第一齿条相啮合。
6.根据权利要求1的夹紧装置，其中所述第二驱动器包括环齿；第二启动器，用于驱动所述环齿旋转；及多个齿轮，安装在每个夹紧楔上，当所述环齿由第二启动器驱动旋转时，这些齿轮与夹紧楔一起转动，所述齿轮由所述环齿带动，并旋转所述夹紧楔围绕其纵轴线转一预定角度。
7.根据权利要求6的夹紧装置，其中所述第二启动器包括第二启动器，和第二运动转换装置，可操作地与所述第二启动器和所述环齿相连接，将第二启动器的直线运动转换成所述环齿的旋转运动。
8.根据权利要求7的夹紧装置，其中所述第二运动转换装置包括第二齿条和齿轮机构，第二齿条可操作地连接到第二启动器，第二齿轮安装到所述环齿上，并且与所述第二齿条相啮合。
9.根据权利要求6的夹紧装置，进一步包括旋转力传动装置，可操作地与所述齿轮和所述夹紧楔相连接，用于将齿轮产生的旋转力传递到夹紧楔，使夹紧楔可相对于齿轮作径向运动。
10.根据权利要求9的夹紧装置，其中所述力传递装置包括穿过每个夹紧楔沿纵向形成的长槽；销，固定到所述齿轮上，并且插入所述有关的长通孔内，使该销沿长槽在环齿的径向上运动，带动有关的夹紧楔相应于齿轮作径向移动，并且抵靠着有关长槽的侧壁运动，从而提供齿轮和夹紧楔的整体转动。
11.根据权利要求1的夹紧装置，其中每个夹紧楔的锥形尖端包括斜锥结构和扁平结构，后者带有两对配合槽，它们形成在相对侧上，用于接收U形绕组线。
12.根据权利要求1的夹紧装置，其中所述夹紧楔分两行布置在所述旋转板的相对侧上。
13.根据权利要求1的夹紧装置，还包括一支撑U形绕组的支撑件，这些绕组线边靠边地重叠绕制，因此U形绕组的径向内腿排列构成一内圆环形，U形绕组的径向外腿排列构成一外圆环形，它与所述内圆同轴。
14.根据权利要求13的夹紧装置，还包括一线圈导引工具，具有多个环形布置的线圈导槽，用于接收所述绕组线端，所述线圈导引工具与所述支撑件面对面布置，并可相对于该支撑件运动。
15.根据权利要求1的夹紧装置，还包括一线圈限制环，套在所述绕组外腿上，用于限制该绕组的外直径。
16.根据权利要求15的夹紧装置，其中所述线圈限制环带有多个环形布置的通孔，使所述夹紧楔的锥尖部分能插入其中，从而插入所述U形绕组的内和外腿之邻近的一对中。
全文摘要
线圈夹紧设备，包括多个布置在支撑圆盘上并可相对该盘旋转的夹紧楔相互以圆周间隔分开布置，每个夹紧楔可沿支撑盘径向移动，其锥形尖端指向支撑圆盘的轴心，每个尖端带有形成在其内的两对配合槽。第一驱动机构驱动夹紧楔沿支撑圆盘径向运动预定距离，使每个夹紧楔的锥尖部分能插入相邻一对U形绕组线或从其中抽出。第二驱动机构驱动夹紧楔围绕其纵轴线旋转一预定角度，使在每个夹紧楔内配合槽与U形绕组线相配合，可靠地夹紧该绕组导线。
文档编号H02K3/46GK1142131SQ9511523
公开日1997年2月5日 申请日期1995年7月31日 优先权日1995年7月31日
发明者井口干男 申请人:三菱电机株式会社