嵌线机的制作方法与工艺

本发明属于电机生产设备领域，特别设计一种立式嵌线机。

背景技术：
盘式电机与普通电机相比，具有体积小、重量轻、结构紧凑、效率高等特点，盘式电机的定子在端面开槽用于嵌线，现有的自动嵌线设备多用于普通电机定子的的嵌线，无法对于盘式电机的定子进行嵌线。如中国专利CN200720098933.4公开了一种嵌线机，其嵌线过程单一，每次嵌线数量为顶杆数量，嵌线一次完成后，需要重新安装线圈，不能实现循环嵌线，效率低。基于现有技术中的缺陷，提供一种能够便于适应不同规格的盘式电机的定子的嵌线机成为现有技术中亟待解决的问题。

技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为，提供了一种嵌线机，其特征是所述嵌线机包括架体、线圈进给装置、上旋转平台装置、下旋转平台装置、线圈成型装置、定子固定装置，驱动机构，架体的两侧对称安装一个线圈进给装置，上旋转平台装置和下旋转平台装置分别安装在架体内的上、下部，上、下旋转平台装置分别具有纵向同轴的圆盘形的上平台和下平台，上平台下方沿圆周均布安装2N个线圈成型装置，下平台上方沿圆周均布安装N个线圈成型装置和N个定子固定装置，下平台安装的线圈成型装置与定子固定装置间隔布置，每个安装在上平台的的线圈成型装置都能与一个安装在下平台的线圈成型装置或定子固定装置纵向同轴对应，2≤N≤6。所述的每个线圈进给装置包括驱动机构、线圈进给转轴、工作臂、定位盘、进给气缸、气缸支架、定位盘、复位簧和复位簧挡块，线圈进给转轴竖直安装在架体上，驱动机构与线圈进给转轴根部连接并驱动其旋转，线圈进给转轴末端竖直向下，定位盘同轴安装在线圈进给转轴的末端，定位盘为环形盘，盘体上具有水平贯穿内外壁的径向定位槽，工作臂为插装在径向定位槽中的条形板状臂，工作臂的臂面与定位盘垂直且能沿径向定位槽滑动，工作臂根部具有由两条从根部边缘延伸至工作臂中部的狭槽分隔出的弹簧安装齿，在弹簧安装齿上套装有复位簧，工作臂根部端面上固定有复位簧挡块，复位簧挡块可以将复位簧压缩在弹簧安装齿上，工作臂安装在定位盘上的时，复位簧的两端位于复位簧挡块和定位盘内壁之间；工作臂接近末端的臂面上具有贯通工作臂上下侧面的通槽，工作臂末端到通槽的上下侧面上分别具有内凹的上缺口和下缺口，待进给线圈可以套在通槽接近工作臂末端的侧壁和工作臂末端面之间；所述进给气缸通过气缸支架与架体固定连接，进给气缸位于定位盘的中心孔中，进给气缸的缸杆可沿定位盘的径向运动以推动工作臂根部的端部，使工作臂能够从径向定位槽中伸出。所述的线圈成型装置包括驱动机构、成型传动轴、弹簧限位片、限位套、夹取片固定块、顶杆、夹取片、轴端挡圈、成型传动套筒、压板、顶杆固定板、夹取气缸、顶杆气缸、顶杆固定板、夹取片复位簧；所述线圈成型装置安装在上平台或下平台的安装孔中，所述成型传动轴的根部与驱动机构的输出轴连接，成型传动轴通过轴承和轴承定位套安装在安装孔中，成型传动套筒套装在成型传动轴的接近末端的外部并可沿轴向滑动，在成型传动轴端部安装用于限制成型传动套筒轴向滑动的轴端挡圈，限位套为顶部敞开且底部为环形的圆筒型套，成型传动套筒外部同轴固定套装限位套，限位套和成型传动套筒之间的环形区域用于放置夹取片固定块，限位套的环形区域底部具有沿圆周均匀分布的固定块安装孔，夹取片固定块由顶块和位于顶块下方的固定套筒组成，通过将固定套筒穿过固定块安装孔使夹取片固定块固定在限位套的环形区域中。夹取片固定在夹取片固定块的顶块的径向槽中，每个夹取片由两片相距一定距离的直立平行板组成，两平行板的顶部边缘向另一平行板方向弯折形成夹取头；顶杆为由横杆和竖杆组成的T型杆，顶杆位于每个夹取片的两平行板之间，顶杆的横杆可以纵向运动将夹取片夹取的线圈从夹取头中顶出，顶杆的竖杆从夹取片固定块的固定套筒中穿过限位套底面伸出后再穿过固定连接在成型转动轴外部的弹簧限位片后连接在环形的顶杆固定板上，顶杆固定板套装在轴承定位套外部。所述夹取片复位簧套装在夹取片固定块的套筒上，夹取片复位簧的两端分别与限位套和弹簧限位片接触。所述压板与弹簧限位片接触；顶杆气缸的缸杆末端与顶杆固定板连接并可推动顶杆固定板带动顶杆沿成型传动轴的轴向运动；所述压板可以由固定在架体上的夹取气缸的的缸杆推动向成型传动轴末端方向运动。所述的定子固定装置包括导杆、定子托盘，定子升降气缸，定子升降气缸固定在所述的下平台下表面，定子升降气缸的缸杆顶端与定子托盘中底部连接，导杆顶部穿过安装在下平台的定位孔中的直线轴承后与定子托盘底部连接，待嵌线定子采用定子定位片与柱销固定在定子托盘上。所述的上旋转平台装置包括驱动机构和同轴由上到下依次采用螺栓连接的法兰、连接套筒、上平台传动套筒和上平台。驱动机构固定在架体上，驱动机构的输出轴通过与法兰同轴连接，所述的法兰的凸缘通过螺钉与连接套筒的细端连接，连接套筒的粗端与上平台传动套筒的端部相连，上平台安装在上平台传动套筒末端，上平台传动套筒通过轴承和轴承固定套与架体连接。所述的下旋转平台装置包括驱动机构、齿轮传动机构、下平台、下平台传动轴、导向键、下平台传动套筒、下平台升降气缸，安装在架体上的驱动机构的输出轴通过联轴器与齿轮传动机构的输入轴连接，齿轮传动机构安装在架体上，齿轮传动机构的输出轴与下平台传动套筒底端同轴连接，所述下平台传动套筒内部同轴套装下平台传动轴，下平台传动轴接近末端固定安装导向键，导向键与下平台传动套筒内部的键槽配合，使下平台传动轴相对下平台传动套筒在一定范围内轴向运动，下平台安装在下平台传动轴的顶端；下平台传动套筒通过轴承和轴承固定套与架体连接。所述下平台升降气缸安装在架体上，下平台升降气缸的缸杆向上伸出并与下平台传动轴下端部同轴连接。所述的嵌线机，其特征是所述线圈进给转轴由同轴且由上至下依次以螺栓连接的连接轴、过渡轴和进给传动轴组成，连接轴、过渡轴和进给传动轴的直径依次增大且均为中空轴，所述进给传动轴的轴承安装在进给轴承固定套中，进给轴承固定套安装在架体上，进给传动轴的末端即为线圈进给转轴末端，连接轴根部与驱动机构的输出轴连接。所述的嵌线机，其特征是N＝2，即上平台上均匀分布安装4个线圈成型装置，上平台传动套筒和轴承固定套之间还具有用于固定轴承的轴承挡圈，所述轴承为深沟球轴承。所述的嵌线机，其特征是驱动机构包括伺服电机、联轴器和减速器，伺服电机通过联轴器与减速机连接，减速机的输出轴作为驱动机构的输出轴，驱动机构通过减速器固定架固定在安装位置。所述的嵌线机，其特征是每个夹取片的两片平行板均为双层板且每片双层板的夹取头部分的纵截面为D型。所述的嵌线机，其特征是所述齿轮传动机构包括主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮的主动齿轮轴作为齿轮传动机构的输入轴，一端与驱动机构的输出轴通过联轴器相连，另一端通过调心球轴承安装在固定与架体上的轴承座中；从动齿轮的内圈同轴套装在下平台传动套筒上。所述的嵌线机，其特征是所述的下平台传动套筒外接近上下两端分别套装一个深沟球轴承，下平台传动套筒与轴承固定套之间在接近下端的深沟球轴承下方还装有轴承限位套，轴承限位套中安装推力球轴承，所述推力球轴承的上端面与接近下端的深沟球轴承的内圈下表面相配合；轴承固定套上端安装有轴承挡圈。本发明提供的嵌线机具有以下有益效果：1)整体结构上，采用分布在上下平台上的线圈成型装置与定子固定装置和位于平台两侧的线圈进给装置结合完成定子的嵌线，通过下平台转动和升降完成，便于通过更换嵌线模具，可适用于不同规格定子的嵌线。2)在嵌线工序的优化上，采用线圈进给装置与上下对应的线圈成型装置配合完成线圈进给，并可分别控制上、下平台的线圈进给装置旋转，便于满足不同规格定子的跨槽嵌线数量要求。3)通过优化设计的工作臂、夹取头与顶杆结构，可以可靠的完成将线圈从工作臂上取下、在将下方线圈成型装置中的线圈嵌入上方线圈成型装置，完成线圈组装工作，实现了对线圈组装这一难点工序的优化，提高了操作的可靠性。附图说明图1为本发明嵌线机的视示意图；图2为本发明嵌线机的半剖俯视示意图；图3为本发明嵌线机的去掉线圈进给装置的右视示意图；图4为本发明嵌线机的上旋转平台装置的结构示意图；图5为本发明嵌线机的线圈成型装置的结构示意图；图6为本发明嵌线机的线圈成型装置的剖视示意图；图7为本发明嵌线机的线圈进给装置的结构示意图；图8为本发明嵌线机的下旋转平台装置的结构示意图；图9为本发明嵌线机的定子固定装置的结构示意图；图10为本发明嵌线机的线圈进给装置中的工作臂的结构示意图；图11为本发明嵌线机的线圈成型装置中的夹取片的结构示意图；图12为本发明嵌线机的线圈成型装置中的顶杆的结构示意图；图13为本发明嵌线机的线圈成型装置中的夹取片固定块剖视示意图。图中，1架体；2线圈进给装置，21线圈进给转轴，211连接轴，212过渡轴，213进给传动轴，214进给轴承固定套，22定位盘，23复位簧，24工作臂，25复位簧挡块，26进给气缸，27气缸支架，241通槽，242上缺口，243下缺口；3上旋转平台装置，31法兰，32连接套筒，34上平台传动套筒，36上平台；4线圈成型装置，41成型传动轴，43弹簧限位片，44限位套，45夹取片固定块，451顶块，452固定套筒，46顶杆，461横杆，462竖杆，47夹取片，48轴端挡圈，49成型传动套筒，410压板，411顶杆固定板，414夹取气缸，415顶杆气缸，416顶杆固定板，417夹取片复位簧；471夹取头；5定子固定装置，52导杆，53定子托盘，54柱销，55定子定位片，57定子升降气缸；6下旋转平台装置，61齿轮传动机构，611主动齿轮，612从动齿轮，62下平台升降气缸，64下平台传动套筒，65下平台传动轴，66导向键，67下平台。具体实施方式下面结合实施例及附图，详细叙述本发明。具体实施例仅是对发明的进一步详细地说明及解释，并不以此限定本发明权利要求的保护范围。本发明提供的嵌线机包括架体1、线圈进给装置2、上旋转平台装置3、下旋转平台装置6、线圈成型装置4、定子固定装置5，驱动机构，架体1的两侧对称安装一个线圈进给装置2，上旋转平台装置3和下旋转平台装置6分别安装在架体内的上、下部，上、下旋转平台装置分别具有纵向同轴的圆盘形的上平台36和下平台67，上平台下方沿圆周均布安装2N个线圈成型装置4，下平台上方沿圆周均布安装N个线圈成型装置和N个定子固定装置5，下平台安装的线圈成型装置4与定子固定装置5间隔布置，每个安装在上平台的的线圈成型装置4都能与一个安装在下平台的线圈成型装置4或定子固定装置5纵向同轴对应，2≤N≤6。所述的每个线圈进给装置2包括驱动机构、线圈进给转轴21、工作臂24、定位盘22、进给气缸26、气缸支架27，定位盘22、复位簧23和复位簧挡块25，线圈进给转轴21竖直安装在架体1上，驱动机构7与线圈进给转轴21根部连接并驱动其旋转，线圈进给转轴21末端竖直向下，定位盘22同轴安装在线圈进给转轴21的末端，定位盘22为环形盘，盘体上具有水平贯穿内外壁的径向定位槽，工作臂24为插装在径向定位槽中的条形板状臂，工作臂24的臂面与定位盘22垂直且能沿径向定位槽滑动，工作臂根部具有由两条从根部边缘延伸至工作臂中部的狭槽分隔出的弹簧安装齿，在弹簧安装齿上套装有复位簧23，工作臂24根部端面上固定有复位簧挡块25，复位簧挡块25可以将复位簧23压缩在弹簧安装齿上，工作臂24安装在定位盘22上的时，复位簧23的两端位于复位簧挡块25和定位盘22内壁之间；工作臂24接近末端的臂面上具有贯通工作臂24上下侧面的通槽241，工作臂24末端到通槽241的上下侧面上分别具有内凹的上缺口242和下缺口243，待进给线圈可以套在通槽接近工作臂末端的侧壁和工作臂末端面之间；所述进给气缸26通过气缸支架27与架体1固定连接，进给气缸26位于定位盘22的中心孔中，进给气缸26的缸杆可沿定位盘22的径向运动以推动工作臂24根部的端部，使工作臂24能够从径向定位槽中伸出。所述的线圈成型装置4包括驱动机构、成型传动轴41、弹簧限位片43、限位套44、夹取片固定块45、顶杆46、夹取片47、轴端挡圈48、成型传动套筒49、压板410、顶杆固定板411、夹取气缸414、顶杆气缸415、顶杆固定板416、夹取片复位簧417；所述线圈成型装置安装在上平台或下平台的安装孔中，所述成型传动轴41的根部与驱动机构的输出轴连接，成型传动轴41通过轴承和轴承定位套安装在安装孔中，成型传动套筒49套装在成型传动轴41的接近末端的外部并可沿轴向滑动，在成型传动轴41端部安装用于限制成型传动套筒49轴向滑动的轴端挡圈48，限位套44为顶部敞开且底部为环形的圆筒型套，成型传动套筒49外部同轴固定套装限位套44，限位套44和成型传动套筒49之间的环形区域用于放置夹取片固定块45，限位套的环形区域底部具有沿圆周均匀分布的固定块安装孔，夹取片固定块45由顶块451和位于顶块下方的固定套筒452组成，通过将固定套筒穿过固定块安装孔使夹取片固定块固定在限位套的环形区域中。夹取片47固定在夹取片固定块45的顶块451的径向槽中，每个夹取片47由两片相距一定距离的直立平行板组成，两平行板的顶部边缘向另一平行板方向弯折形成夹取头471；顶杆46为由横杆461和竖杆462组成的T型杆，顶杆46位于每个夹取片47的两平行板之间，顶杆46的横杆461可以纵向运动将夹取片47夹取的线圈从夹取头中顶出，顶杆46的竖杆462从夹取片固定块45的固定套筒452中穿过限位套底面伸出后再穿过固定连接在成型转动轴41外部的弹簧限位片43后连接在环形的顶杆固定板411上，顶杆固定板411套装在轴承定位套外部。所述夹取片复位簧417套装在夹取片固定块45的套筒452上，夹取片复位簧417的两端分别与限位套44和弹簧限位片43接触。所述压板410与弹簧限位片43接触；顶杆气缸415的缸杆末端与顶杆固定板416连接并可推动顶杆固定板416带动顶杆46沿成型传动轴41的轴向运动；所述压板410可以由固定在架体上的夹取气缸419的的缸杆推动向成型传动轴末端方向运动。所述的定子固定装置包括导杆52、定子托盘53，定子升降气缸57，定子升降气缸57固定在所述的下平台67下表面，定子升降气缸57的缸杆顶端与定子托盘53中底部连接，导杆52顶部穿过安装在下平台的定位孔中的直线轴承51后与定子托盘53底部连接，待嵌线定子采用定子定位片55与柱销54固定在定子托盘上。所述的上旋转平台装置3包括驱动机构和同轴由上到下依次采用螺栓连接的法兰31、连接套筒32、上平台传动套筒34和上平台36。驱动机构固定在架体1上，驱动机构的输出轴通过与法兰31同轴连接，所述的法兰31的凸缘通过螺钉与连接套筒32的细端连接，连接套筒32的粗端与上平台传动套筒34的端部相连，上平台36安装在上平台传动套筒43末端，上平台传动套筒34通过轴承和轴承固定套与架体1连接。所述的下旋转平台装置包括驱动机构、齿轮传动机构61、下平台67、下平台传动轴65、导向键66、下平台传动套筒64、下平台升降气缸62，安装在架体1上的驱动机构的输出轴通过联轴器与齿轮传动机构61的输入轴连接，齿轮传动机构61安装在架体1上，齿轮传动机构61的输出轴与下平台传动套筒64底端同轴连接，所述下平台传动套筒64内部同轴套装下平台传动轴65，下平台传动轴65接近末端固定安装导向键66，导向键66与下平台传动套筒64内部的键槽配合，使下平台传动轴65相对下平台传动套筒64在一定范围内轴向运动，下平台67安装在下平台传动轴65的顶端；下平台传动套筒64通过轴承和轴承固定套与架体1连接。所述下平台升降气缸62安装在架体1上，下平台升降气缸62的缸杆向上伸出并与下平台传动轴65下端部同轴连接。实施例本实施例中所述线圈进给转轴21由同轴且由上至下依次以螺栓连接的连接轴211、过渡轴212和进给传动轴213组成，连接轴211、过渡轴212和进给传动轴213的直径依次增大且均为中空轴，所述进给传动轴213的轴承安装在进给轴承固定套214中，进给轴承固定套214安装在架体上，进给传动轴213的末端即为线圈进给转轴21末端，连接轴211根部与驱动机构的输出轴连接。N＝2，即上平台上均匀分布安装4个线圈成型装置4，上平台传动套筒和轴承固定套之间还具有用于固定轴承的轴承挡圈，所述轴承为深沟球轴承。驱动机构包括伺服电机、联轴器和减速器，伺服电机通过联轴器与减速机连接，减速机的输出轴作为驱动机构的输出轴，驱动机构通过减速器固定架固定在安装位置。每个夹取片的两片平行板均为双层板且夹取头部分纵截面为D型工作臂上缺口242、和下缺口243的径向长度大于夹取片的径向长度3mm，所述的工作臂的狭槽长度小于复位簧23长度。夹取片宽度大于待嵌线定子的嵌线槽宽度3-5mm。下平台传动套筒64外接近上下两端分别套装一个深沟球轴承，下平台传动套筒64与轴承固定套之间在接近下端的深沟球轴承下方还装有轴承限位套，轴承限位套中安装推力球轴承，所述推力球轴承的上端面与接近下端的深沟球轴承的内圈下表面相配合；轴承固定套上端安装有轴承挡圈。所述齿轮传动机构包括主动齿轮611和从动齿轮612，主动齿轮611的主动齿轮轴作为齿轮传动机构的输入轴，一端与驱动机构的输出轴通过联轴器相连，另一端通过调心球轴承安装在固定与架体上的轴承座中；从动齿轮612的内圈同轴套装在下平台传动套筒上。嵌线机的主视示意图如图1所示，半剖俯视示意图如图2所示，去掉线圈进给装置的右视示意图如图3所示，上旋转平台装置的结构示意图如图4所示；线圈成型装置的结构示意图如图5所示，线圈成型装置的剖视示意图如图6所示，线圈进给装置的结构示意图如图7所示，下旋转平台装置的结构示意图如图8所示，定子固定装置的结构示意图如图9所示，线圈进给装置中的工作臂的结构示意图如图10所示，线圈成型装置中的夹取片的结构示意图如图10所示，线圈成型装置中的顶杆的结构示意图如图12所示，线圈成型装置中的夹取片固定块剖视示意图如图13所示。以24槽定子为例，本发明提供的嵌线机的工作原理是：1)线圈进给在开始工作前，首先在线圈进给装置2的每个工作臂末端套上一个待进给线圈，使上平台的线圈成型装置与下平台的旋转至线圈成型装置和定子固定装置纵向同轴对应，并将两组分别位于上、下平台并纵向同轴的线圈成型装置分别靠近两侧的线圈进给装置，使接近线圈进给装置的线圈成型装置中的夹取片与相邻工作臂处于位于同一垂直面中；线圈进给装置的进给气缸动作，推动与夹取片相邻的工作臂的末端伸出至夹取片正上方；2)线圈夹取步骤1)完成后，使临近线圈进给装置的一组位于上、下平台并纵向同轴的线圈成型装置中的夹取气缸动作，带动压板沿纵轴运动，压板通过推动弹簧限位板压缩夹取片复位簧，限位套在夹取片复位簧的作用下带动沿纵轴运动并带动，夹取片在夹取片固定块作用下同向与限位套同步运动，上、下平台上的的夹取片分别向下、向上运动至工作臂中的上缺口和下缺口中并卡住套在工作臂上的线圈；3)线圈嵌入步骤2)完成后，使夹取了线圈的对应的上、下平台上的线圈成型装置同向自转15°，将线圈从工作臂上取下；线圈进给装置2中的进给气缸的气缸杆缩回，工作臂依靠复位簧的弹力恢复至原位置，线圈进给装置2中的驱动机构带动整体以线圈进给转轴轴线为中心沿旋转15°，完成一次线圈嵌入；4)重复步骤1)～3)，使临近线圈进给装置的一组位于上、下平台并纵向同轴的线圈成型装置中上下对应的每一对夹取片的夹取头中都夹有一个线圈；5)线圈组装步骤5)完成后，使完成线圈嵌入的下平台上的线圈成型装置4自传n*15°(n为定子线圈嵌线时跨过的槽数)；下平台升降气缸动作，使安装在下平台上的线圈成型装置4跟随下平台67向上运动至与上平台上的线圈成型装置4接触后停止；由下平台中的线圈成型装置的顶杆气缸推动顶杆固定板向上运动，从而使固定在顶杆固定板上的顶杆推动此线圈成型装置中的夹取片内夹取的线圈向上运动，将夹取片内夹取的线圈推入上平台上的与下平台中的线圈成型装置4对应的线圈成型装置内的夹取片的夹取头中；下平台由下平台升降气缸62带动下降至原位置；6)定子嵌线上平台36转动，使上平台上的已完成线圈组装的线圈成型装置与下平台中的定子固定装置相对应；定子固定装置中的定子升降气缸推动定子托盘向上运动到与上平台上的已完成线圈组装的线圈成型装置接触；已完成线圈组装的的线圈成型装置的顶杆气缸动作，使顶杆顶杆46推动夹取片47中的线圈向下运动，将线圈推入对应的定子固定装置中固定的待嵌线定子的凹槽中；然后定子升降气缸57带动定子托盘53下降至原位置，定子嵌线过程结束。7)下平台转动，完成定子嵌线的的定子固定装置与上平台上的线圈成型装置错开，方便将嵌线成功的定子取下，并换上另一个待嵌线定子。