一种多轴联动包带头及包带机的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种多轴联动包带头及包带机。多轴联动包带头包括从上至下顺次连接的移动平台、提升组件、旋转组件、包带盘基板和包带盘；所述提升组件与移动平台通过竖直的导向装置连接，所述旋转组件与提升组件之间连接有垂直于提升组件的旋转主轴；所述旋转组件和包带盘基板通过平行于XY平面的连接件活动连接；还包括用于驱动提升组件沿竖直方向运动的第一驱动装置和第一传动装置、用于驱动旋转组件以旋转主轴为旋转轴旋转的第二驱动装置和第二传动装置、用于驱动包带盘基板以连接件为旋转轴旋转的第三驱动装置和第三传动装置、用于驱动包带盘旋转的第四驱动装置和第四传动装置。本实用新型适用于复杂形状的线圈包扎，结构紧凑。
【专利说明】
一种多轴联动包带头及包带机
技术领域
[0001]本实用新型涉及电机线圈包带机技术领域，更具体地，涉及一种多轴联动包带头及包带机。
【背景技术】
[0002]对于绕制成型的电机线圈，需要使用包带机对其进行多层绝缘材料包扎，形成耐电耐热的绝缘层后，才能将其嵌入到定子铁心槽中。
[0003]现有的包带头，普遍运动轨迹简单，不能满足对复杂形状线圈的包带。
[0004]目前，主要使用的包带机有主要有三种方式。
[0005]—种是采用多轴联动方式，包带头具有五轴动作(X、Y、Z轴及包带盘自转W轴及绕Z轴旋转的C轴)，这种方式的包带机不能包斜边及鼻端部。
[0006]第二种方式，也是采用多轴联动方式，包带头运动及线圈动作;包带头三轴运动(X轴及自转W轴)，夹持线圈的夹持机构有多轴运动(线圈旋转、线圈升降、线圈进退)，这种方式定位基准差，调试难度高，包带效果不理想且不能对鼻端部进行包带。
[0007]第三种方式，采用机械人加包带头方式，其成本较高，占地面积较大，线圈鼻端部包带效果也不理想。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型要解决的技术问题是针对现有包带机技术不足，提供一种适用于更复杂的包带要求、更多规格要求的包带头。
[0009]本实用新型的上述目的通过以下技术方案予以实现:
[0010]提供一种多轴联动包带头，包括从上至下顺次连接的移动平台、提升组件、旋转组件、包带盘基板和包带盘;所述提升组件与移动平台通过竖直的导向装置连接，所述旋转组件与提升组件之间连接有垂直于提升组件的旋转主轴;所述旋转组件和包带盘基板通过平行于X轴、￥轴组成的平面的连接件活动连接；
[0011]还包括用于驱动提升组件沿竖直方向运动的第一驱动装置和第一传动装置、用于驱动旋转组件以旋转主轴为旋转轴旋转的第二驱动装置和第二传动装置、用于驱动包带盘基板以连接件为旋转轴旋转的第三驱动装置和第三传动装置、用于驱动包带盘旋转的第四驱动装置和第四传动装置。
[0012]进一步地，所述第一传动装置、第二传动装置、第三传动装置和第四传动装置分别选自丝杆丝母、齿轮、皮带;所述第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置和第四驱动装置分别选自电机、气缸、液压缸。
[0013]进一步优选地，所述第一传动装置为丝杆丝母和齿轮，第二传动装置为同步带和同步轮，第三传动装置为齿轮、第四传动装置为同步带和同步轮；
[0014]进一步优选地，所述第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、第四驱动装置均为伺服电机。
[0015]进一步地，所述导向装置为导杆;所述导杆一端贯穿移动平台，另一端与提升组件固定连接;优选地，所述导杆至少为一对，在移动平台和提升组件上对称分布。
[0016]本实用新型中，导杆起到支撑导向作用，使得提升组件上下移动更加平稳。
[0017]进一步地，所述第一传动装置包括一端贯穿移动平台且另一端与提升组件连接的丝杆、相互啮合的齿轮组，所述齿轮组包括与丝母配合的齿轮以及设置在所述第一驱动装置的输出端齿轮。本实用新型中，第一驱动装置通过齿轮啮合驱动丝杆，带动提升组件沿丝杆进行升降。
[0018]优选地，所述丝杆通过固定设置在提升组件上的顶柱与提升组件连接，可充分利用空间，避免与旋转主轴发生干涉;所述顶柱一端为长方体结构，与提升组件固定连接，另一端与丝杆连接，使得提升组件可随丝杆的运动而升降。
[0019]进一步地，所述旋转主轴一端贯穿提升组件，另一端与旋转组件固定连接;所述第二传动装置包括与旋转主轴连接的齿轮，以及设置在第二驱动装置输出端的齿轮，所述齿轮相互啮合或通过皮带连接;优选地，所述提升组件和旋转组件之间设有主轴承座，主轴承座套在旋转主轴上。
[0020]本实用新型中，第二驱动装置通过皮带传动驱动旋转主轴旋转，从而带动旋转组件以旋转主轴为旋转轴旋转。
[0021 ]进一步地，所述旋转组件为开口朝下的U型组件;包带盘基板通过连接件平行连接于U型组件的开口处，以连接件为旋转轴进行旋转;优选地，所述连接件为销轴。
[0022]进一步地，所述第三传动装置包括包带盘基板上设置的摆角齿轮和与所述摆角齿轮相啮合的位于第三驱动装置输出端的齿轮;优选地，所述第三驱动装置设置于U型组件的U型区域内；所述第四驱动装置设置于包带盘基板上。
[0023]本实用新型中，设计了U型组件，包带盘基板活动连接在U型组件的开口处，可绕连接件进行摆动;而第三驱动装置输出端的齿轮通过齿轮啮合传动带动固定在包带盘基板上的摆角齿轮转动，从而带动包带盘基板以连接件为旋转轴旋转。这一巧妙设计，节约了占用空间的同时，丰富了包带头的可移动轨迹。
[0024]进一步地，所述第四传动装置包括设置在包带盘基板板面上并与包带盘外圈齿轮相互啮合的齿轮、以及设置在第四驱动装置输出端的齿轮，所述齿轮相互啮合或通过皮带连接。第四驱动装置通过皮带传动带动包带盘基板板面上的齿轮，所述齿轮通过与包带盘外圈齿轮啮合驱动包带盘转动。
[0025]本实用新型中，进行了分层结构设计，包括移动平台、提升组件、旋转组件、包带盘基板等不同功能部件;通过直接驱动各功能部件，间接驱动包带盘运动;提升组件的升降运动，旋转组件的以旋转主轴为旋转轴的旋转运动，包带盘基板的以连接件为旋转轴的旋转运动，包带盘本身可进行旋转运动，这些多轴运动使得多轴联动包带头可进行复杂路径动作；同时，分层结构紧凑而简洁。
[0026]本实用新型的另一目的在于提供一种应用了上述方案多轴联动包带头的包带机。
[0027]与现有技术相比，本实用新型的有益效果:
[0028]本实用新型中，所述多轴联动包带头通过对结构的优化设计，仅通过自身的结构运动，能够实现多维旋转、移动，其复杂的运动路径功能提高了线圈鼻端的包扎质量，适用于复杂形状规格线圈的包扎；同时，其分层结构设计以及多处齿轮传导方式的使用，使得结构更紧凑，占用空间小;结构简洁，维护保养方便，成本低;再者，导杆、顶柱等的合理使用，使得运动更为平稳;并且本实用新型可由伺服电机控制，保证了反应的灵敏度和控制的精确度，具有自动化程度高的特点。
【附图说明】
[0029]图1为多轴联动包带头立体示意图；
[0030]图2为多轴联动包带头侧视图；
[0031 ]图3为多轴联动包带头主视图；
[0032]图4为六轴联动龙门包带机示意图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合【具体实施方式】对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸;对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0034]实施例1
[0035]如图1至图3所示，本实施例提供一种多轴联动包带头，包括从上至下顺次连接的移动平台16、提升组件17、旋转组件18、包带盘基板19和包带盘20;提升组件17与移动平台16通过竖直的导向装置连接，旋转组件18与提升组件17之间连接有垂直于提升组件17的旋转主轴42;旋转组件18和包带盘基板19通过平行于X轴、Y轴组成的平面的销轴38活动连接；
[0036]还包括用于驱动提升组件17沿竖直方向运动的第一驱动装置28和第一传动装置、用于驱动旋转组件18以旋转主轴42为旋转轴旋转的第二驱动装置35和第二传动装置、用于驱动包带盘基板19以销轴38为旋转轴旋转的第三驱动装置37和第三传动装置、用于驱动包带盘20旋转的第四驱动装置39和第三传动装置。
[0037]第一驱动装置28与提升组件17间连接有第一传动装置;第二驱动装置35与旋转主轴42之间连接有第二传动装置；第三驱动装置37与包带盘基板19之间连接有第三传动装置;第四驱动装置39与包带盘20之间连接有第四传动装置。
[0038]传动装置选自丝杆丝母、齿轮、齿条、皮带、链轮;驱动装置选自电机、气缸、液压缸。本实施例中，第一传动装置为丝杆和齿轮，第二传动装置为同步带和同步轮，第三传动装置为齿轮，第四传动装置为同步带和同步轮;第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、第四驱动装置均为伺服电机。
[0039]导向装置为导杆31;导杆31—端贯穿移动平台16，另一端与提升组件17固定连接；本实施例中，导杆31为四个，在移动平台16和提升组件17上均对称分布。
[0040]第一传动装置包括一端贯穿移动平台16且另一端与提升组件17连接的丝杆29、相互啮合的齿轮组，齿轮组包括与丝母连接的齿轮30以及设置在第一驱动装置28的输出端齿轮;丝杆29通过固定设置在提升组件17上的顶柱32与提升组件17连接;顶柱32的一端与丝杆29相连，另一端为长方体结构，与提升组件17固定连接，避免了与旋转主轴42发生干涉，给电缆的布置留下了空间，使得装置紧凑而简洁。
[0041]旋转主轴42—端贯穿提升组件17，另一端与旋转组件18固定连接;第二传动装置包括与旋转主轴42连接的同步轮，以及设置在第二驱动装置35输出端的同步轮，所述同步轮通过同步带34连接;提升组件17和旋转组件18之间设有主轴承座36，主轴承座36套在旋转主轴42上。
[0042]旋转组件18为开口朝下的U型组件;包带盘基板19通过销轴38平行连接于U型组件的开口处，以销轴38为旋转轴进行旋转。
[0043]第三传动装置包括包带盘基板19上设置的摆角齿轮40和与摆角齿轮40相啮合的位于第三驱动装置37输出端的齿轮。
[0044]第三驱动装置37设置于U型组件的U型区域内；第四驱动装置39设置于包带盘基板19上。
[0045]第四传动装置包括设置在包带盘基板19板面上并与包带盘20外圈齿轮相互啮合的同步轮、设置在第四驱动装置39输出端的同步轮，以及连接同步轮的同步带。
[0046]在进行包带操作时，第一驱动装置28通过齿轮啮合驱动丝杆29运动，从而带动提升组件17沿丝杆29进行升降，如图进行Z轴方向运动。第二驱动装置35通过皮带传动，驱动旋转主轴42旋转，由于旋转主轴42的一端与旋转组件18固定连接，从而带动旋转组件18以旋转主轴42为旋转轴进行旋转，如图进行C轴方向运动。第三驱动装置37通过齿轮啮合，驱动固定在包带盘基板19上的摆角齿轮40，由于包带盘基板19与旋转组件18通过销轴38连接，使得包带盘基板19以销轴38为旋转轴进行旋转摆动，如图进行A轴方向运动。第四驱动装置39通过皮带传动，带动包带盘基板19上的同步轮41，同步轮41与包带盘20外圈设置的齿轮啮合，从而带动包带盘20旋转，如图进行W轴方向运动。
[0047]实施例2
[0048]如图1和图4所示，本实施例提供一种应用了实施例1中多轴联动包带头的包带机，多轴联动包带头2与机架I相连;控制驱动装置的电气控制系统集成于电控柜3。
[0049]机架I采用龙门式结构，为长方体框架，机架I的顶部设有可移动的龙门车12，机架I的底部设置了可调垫脚、脚轮组件，可调垫脚方便调整机架I的水平，脚轮组件有利于机架的移动。
[0050]轨道系统包括设置于机架顶部两根相对的框架上的第一组导轨22、设置在龙门车上与第一组导轨22相垂直的第二组导轨26、驱动龙门车12沿第一组导轨22运动的伺服电机21以及驱动移动平台16沿第二组导轨26运动的伺服电机25。移动平台16与第二组导轨26连接，第二组导轨26通过伺服电机21驱动可随龙门车12沿第一组导轨22进行Y轴运动;移动平台16通过伺服电机25驱动可沿第二组导轨26进行X轴运动。选用伺服电机进行驱动，利用齿轮齿条进行传动，确保移动距离的定位精度。通过第一组导轨22和第二组导轨26的设置，可以使包带头进行X轴和Y轴运动，运动空间主要在设备的上方，减少了机架安装底座的安装空间。
[0051]本实施例中，通过移动平台16的X方向运动，龙门车12的Y轴运动，以及多轴联动包带头2自身Z轴、C轴、A轴、W轴的运动，由此可进行包带盘的六轴定位，并通过PLC控制伺服电机进行精确定位。操作时，包带头位于线圈的上方，线圈平行于水平面放置，由夹持机构对线圈进行夹持定位，自动化控制。当包带盘定位运动到夹持机构位置时，设置程序夹持机构自动张开，使包带盘通过，避免包带盘与夹持机构发生干涉。该包带机可一次性完成整个线圈的包扎，斜边及鼻端部等行业难点都可以得到有效解决。
[0052]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型的技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1.一种多轴联动包带头，其特征在于，包括从上至下顺次连接的移动平台、提升组件、旋转组件、包带盘基板和包带盘;所述提升组件与移动平台通过竖直的导向装置连接，所述旋转组件与提升组件之间连接有垂直于提升组件的旋转主轴;所述旋转组件和包带盘基板通过平行于X轴、Y轴组成的平面的连接件活动连接； 还包括用于驱动提升组件沿竖直方向运动的第一驱动装置和第一传动装置、用于驱动旋转组件以旋转主轴为旋转轴旋转的第二驱动装置和第二传动装置、用于驱动包带盘基板以连接件为旋转轴旋转的第三驱动装置和第三传动装置、用于驱动包带盘旋转的第四驱动装置和第四传动装置。2.根据权利要求1所述的多轴联动包带头，其特征在于，所述第一传动装置、第二传动装置、第三传动装置和第四传动装置分别选自丝杆丝母、齿轮、齿条、皮带、链条;所述第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置和第四驱动装置分别选自电机、气缸、液压缸。3.根据权利要求1所述的多轴联动包带头，其特征在于，所述第一传动装置为丝杆丝母和齿轮，第二传动装置为同步带和同步轮，第三传动装置为齿轮，第四传动装置为同步带和同步轮。4.根据权利要求1所述的多轴联动包带头，其特征在于，所述第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、第四驱动装置均为伺服电机。5.根据权利要求1所述的多轴联动包带头，其特征在于，所述导向装置为导杆;所述导杆一端贯穿移动平台，另一端与提升组件固定连接。6.根据权利要求5所述的多轴联动包带头，其特征在于，所述导杆至少为一对。7.根据权利要求1所述的多轴联动包带头，其特征在于，所述第一传动装置包括一端贯穿移动平台且另一端与提升组件连接的丝杆、相互啮合的齿轮组，所述齿轮组包括与丝母配合的齿轮以及设置在所述第一驱动装置的输出端齿轮。8.根据权利要求7所述的多轴联动包带头，其特征在于，所述丝杆通过固定设置在提升组件上的顶柱与提升组件连接，顶柱一端为长方体结构，与提升组件固定连接，另一端与丝杆连接。9.根据权利要求1所述的多轴联动包带头，其特征在于，所述旋转主轴一端贯穿提升组件，另一端与旋转组件固定连接;所述第二传动装置包括与旋转主轴连接的齿轮，以及设置在第二驱动装置输出端的齿轮，所述齿轮相互啮合或通过皮带连接。10.根据权利要求1所述的多轴联动包带头，其特征在于，所述提升组件和旋转组件之间设有主轴承座，主轴承座套在旋转主轴上。11.根据权利要求1所述的多轴联动包带头，其特征在于，所述旋转组件为开口朝下的U型组件；包带盘基板通过连接件平行连接于U型组件的开口处，以连接件为旋转轴进行旋转。12.根据权利要求11所述的多轴联动包带头，其特征在于，所述连接件为销轴。13.根据权利要求11所述的多轴联动包带头，其特征在于，所述第三传动装置包括包带盘基板上设置的摆角齿轮和与所述摆角齿轮相啮合的位于第三驱动装置输出端的齿轮。14.根据权利要求11所述的多轴联动包带头，其特征在于，所述第三驱动装置设置于U型组件的U型区域内；所述第四驱动装置设置于包带盘基板上。15.根据权利要求1所述的多轴联动包带头，其特征在于，所述第四传动装置包括设置在包带盘基板板面上并与包带盘外圈齿轮相互啮合的齿轮、以及设置在第四驱动装置输出端的齿轮，所述齿轮相互啮合或通过皮带连接。16.—种应用了权利要求1至15任意一项所述多轴联动包带头的包带机。
【文档编号】H02K15/10GK205583957SQ201620265275
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】陈嘉扬, 周嘉成, 陈汉文
【申请人】株洲市科创电子控制系统有限公司