阅读说明：本技术 一种冲击式铜转子导条自动胀紧机 (Automatic tight machine that expands of impacted style copper rotor conducting bar ) 是由 谭新春 周栋 陈奇志 肖晟 刘悦音 于 2020-04-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种冲击式铜转子导条自动胀紧机,包括工件定位装置、刀具移动装置、刀具安装装置和刀具运动控制系统；所述刀具移动装置包括横向移动装置和升降装置,所述升降装置安装在横向移动装置上；刀具安装装置包括刀具安装架和刀具盒,所述刀具安装架安装在升降装置上,刀具盒安装在刀具安装架上,所述刀具盒内安装有刀具；刀具运动控制系统包括刀具运动驱动装置、检测装置和控制系统；所述检测装置包括工件位置检测装置、工件沟槽位置检测装置、刀具位置检测装置和断刀检测装置；控制系统包括控制主机、输入装置、显示装置；横向移动装置、升降装置等均与控制主机电连接。本发明的自动化程度高,且能保证各根导条的胀紧程度均匀一致。(The invention discloses an impact type copper rotor conducting bar automatic expansion machine which comprises a workpiece positioning device, a cutter moving device, a cutter mounting device and a cutter motion control system, wherein the workpiece positioning device is connected with the cutter moving device through a connecting rod; the cutter moving device comprises a transverse moving device and a lifting device, and the lifting device is arranged on the transverse moving device; the cutter mounting device comprises a cutter mounting frame and a cutter box, the cutter mounting frame is mounted on the lifting device, the cutter box is mounted on the cutter mounting frame, and a cutter is mounted in the cutter box; the cutter motion control system comprises a cutter motion driving device, a detection device and a control system; the detection device comprises a workpiece position detection device, a workpiece groove position detection device, a cutter position detection device and a cutter breaking detection device; the control system comprises a control host, an input device and a display device; the transverse moving device, the lifting device and the like are electrically connected with the control host. The invention has high automation degree and can ensure the uniform and consistent expansion degree of each conducting bar.)

一种冲击式铜转子导条自动胀紧机

技术领域

本发明属于电机转子技术领域，具体涉及一种冲击式铜转子导条自动胀紧机。

背景技术

交流电机鼠笼转子的铜导条需胀紧固定在转子铁心槽内，以免铜导条在转子制作及电机运行过程中产生轴向位移。铁芯沟槽一般沿轴向开设在转子的周向侧面上，导条分布在各个铁芯沟槽内，数量较多，胀紧工作量较大。

现有的导条胀紧方法主要有两种，手持式风动冲击胀紧、设备点动冲击胀紧。其中，手持式风动式是由人工手持风动冲击枪装备冲头，对转子导条进行全长冲紧，在胀紧完一件导条后，手动旋转转子，对下一件导条进行作业，其转子胀紧范围、胀紧压力由人工控制。然而，通过人工采用风动式冲头进行冲击胀紧的方式，劳动强度过大，且导条的胀紧深度不稳定，质量参差不齐。而通过设备点动冲击胀紧的方式，在进行窄槽口导条胀紧时，易产生冲头崩裂现象，存在人身、产品安全隐患，并且对导条进行点动冲击时，容易导致导条的形变量不均匀、不可控，同时容易在导条表面形成波浪起伏状的形变层，导条的胀紧效果不佳，胀紧程度不均匀。

因此，如何提高电机转子导条的胀紧效率，保证各根导条的胀紧程度均匀一致是本领域技术人员所需要解决的技术问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种冲击式铜转子导条自动胀紧机，采用技术方案如下：

一种冲击式铜转子导条自动胀紧机，包括工件定位装置、刀具移动装置、刀具安装装置和刀具运动控制系统；

工件定位装置：包括支撑定位装置和支撑定位装置的驱动装置；

所述刀具移动装置包括横向移动装置和升降装置，所述升降装置安装在横向移动装置上；

刀具安装装置包括刀具安装架、刀具盒，所述刀具安装架安装在升降装置上，刀具盒安装在刀具安装架上，所述刀具盒内安装有刀具；

刀具运动控制系统包括刀具运动驱动装置、检测装置和控制系统；

所述刀具运动驱动装置包括摆臂装置、摆臂装置驱动装置、夹紧装置、刀具运动驱动部件和刀具运动驱动部件导向装置；

所述检测装置包括工件位置检测装置、工件沟槽位置检测装置、刀具位置检测装置和断刀检测装置；

所述控制系统包括控制主机、输入装置、显示装置；

所述支撑定位装置的驱动装置、横向移动装置、升降装置、摆臂装置驱动装置、刀具运动驱动部件、工件位置检测装置、工件沟槽位置检测装置、刀具位置检测装置、断刀检测装置、输入装置、显示装置均与控制主机电连接。

优选地，所述支撑定位装置包括两个平行的辊轮；支撑定位装置的驱动装置包括电机A；所述辊轮安装在底座上，两个辊轮可由电机 A驱动同向同速转动；

所述横向移动装置包括丝杠传动装置、横向移动底座；所述丝杠传动装置安装在柜体上，所述丝杠传动装置包括螺杆A和螺母A，所述螺母A与横向移动底座固定连接；电机B驱动螺杆A运动；

所述升降装置包括导向箱体、安装箱体和丝杠升降装置；所述导向箱体的背面安装有滑槽，所述安装箱体上安装有导轨，滑槽与导轨滑动连接；所述丝杠升降装置包括螺杆B、螺母B、丝杠安装底座；所述丝杠安装底座一个安装在横向移动底座上，另一个安装在导向箱体背面的顶端，所述螺母B固定安装在导向箱体的背面；电机C驱动螺杆B运动；

所述刀具安装装置还包括架体支撑架和架体结合件，所述架体支撑架安装在刀具安装架上，所述架体结合件安装在架体支撑架上；

所述摆臂装置包括摆臂结合件，所述摆臂装置驱动装置包括气缸和气缸接头，所述夹紧装置包括抱箍；所述刀具运动驱动部件包括气锤、锤杆，所述刀具运动驱动部件导向装置包括轴座；所述气缸安装在架体结合件上，所述摆臂结合件的一端位于气缸接头的正下方；所述轴座安装在架体支撑架上，所述轴座内设有轴套；所述架体结合件上设有挡板，所述挡板上设有气锤孔，所述气锤穿过气锤孔、轴座；所述抱箍固定安装在气锤上，且抱箍位于挡板和轴座之间；

所述工件位置检测装置为光电开关A，所述工件沟槽位置检测装置为光电开关B，所述刀具位置检测装置为光电开关C，所述断刀检测装置为接近开关；

电机A、电机B、电机C、气缸、气锤、光电开关A、光电开关B、光电开关C、接近开关均与控制主机电连接。

优选地，所述摆臂结合件包括压杆，所述压杆的两端连接有连杆，所述连杆的一端与压杆固定连接，所述连杆的另一端设有圆弧形凹槽，所述连杆的中间通过销轴安装孔安装销轴，销轴将摆臂结合件安装在架体结合件，且所述压杆位于气缸的气缸接头正下方；所述抱箍的左右两边设有圆形凸杆，所述圆形凸杆位于圆弧形凹槽内。

优选地，所述刀具盒的顶端设有盖板，所述盖板上设有锤杆孔、盖板固定孔A，所述刀具盒上设有盖板固定孔B，用螺栓通过盖板固定孔A、B将盖板固定在刀具盒上；所述刀具包括刀柄、刀头；所述刀柄设有凸缘；所述刀柄的顶端设有锤杆嵌合槽，刀柄的底部设有刀头安装孔；所述刀柄外套有刀具弹簧，所述刀具盒的底面开设有支撑台阶面和刀具出口，刀具弹簧位于凸缘和支撑台阶面之间；所述刀具盒内还安装有刀具导向杆，所述盖板设有刀具导向杆安装孔A，所述刀具盒的底面开设有刀具导向杆安装孔B，所述刀具导向杆穿过刀柄，且刀具导向杆一端安装刀具导向杆安装孔A内，另一端安装在刀具导向杆安装孔B内。

优选地，所述刀具导向杆外还安装有隔套A、隔套B，所述刀柄的凸缘上设有隔套孔，所述隔套A位于刀柄的上方，且隔套A的直径大于隔套B、隔套孔的直径，隔套孔的直径大于隔套B的直径。

优选地，所述刀具出口设有铜套。

优选地，所述刀具运动驱动部件还包括气锤弹簧，所述气锤弹簧套设于气锤上，且气锤弹簧位于挡板和抱箍之间。

优选地，所述丝杠传动装置外安装有保护套，所述保护套由4个以上保护套筒依次套接而成，保护套筒之间滑动连接，且保护套筒对称安装在横向移动底座的两边，靠近横向移动底座的保护套筒与横向移动底座固定连接，靠近柜体的保护套筒与柜体固定连接。

优选地，所述保护套筒的外表面两端分别设有外挡环A和外挡环 B，所述保护套筒设有外挡环B的那一端的内表面设有内挡环，且当个保护套筒的内挡环的内部尺寸大于套接的下一个保护套筒的外部尺寸，同时小于套接的下一个保护套筒的外挡环A和外挡环B的外部尺寸。

优选地，所述刀具盒、刀具运动驱动装置、刀具位置检测装置、断刀检测装置为一组两个，一个刀具盒中安装的刀具为竖刀，另一个刀具盒中安装的刀具为横刀。

本发明的有益效果：

1、本发明提供的冲击式铜转子导条自动胀紧机由气锤输出稳定压力，从而能保证各根导条的胀紧程度均匀一致。

2、本发明提供的冲击式铜转子导条自动胀紧机适应范围广，可加工不同尺寸大小的电机转子，且自动化程度高。

3、本发明设有的刀具位置检测装置能保证加工位置的准确性，有效减少断刀的次数，提高加工效率。

4、本发明设有的刀具导向杆，保证刀头加工位置的正确性，避免刀头出现移位。

5、本发明设有的隔套A能避免刀具回弹时刀柄与盖板发生碰撞。

6、本发明设有的刀具弹簧，可为刀具提供回弹力，与刀具运动驱动装置相配合，实现刀具的上下往复运动。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为底座的结构示意图；

图3为导向箱体的背面结构示意图；

图4为刀具安装架的结构示意图；

图5为图4的左视图；

图6为图5中气缸接头下压的结构示意图；

图7为刀具盒安装刀具的结构示意图；

图8为盖板的结构示意图；

图9为刀具盒的结构示意图；

图10为图9中A-A截面图；

图11为刀柄的结构示意图；

图12为刀具导向杆的结构示意图；

图13为摆臂结合件的结构示意图；

图14为保护套筒的结构示意图；

图15为图14的右视图；

图16为丝杠传动装置的结构示意图；

图17为锤杆的结构示意图；

图18为图17中B-B截面图；

图中，1、柜体；2、安装箱体；3、导向箱体；4、刀具安装架； 5、光电开关A；6、光电开关B；7、导轨；8、横向移动底座；9、保护套；10、螺杆B；11、丝杆安装座；12、电机转子；13、底座；14、辊轮；15、保护套筒；1501、外挡环A；1502、外挡环B；1503、内挡环；16、滑槽；17、螺母B；18、气缸；19、气缸接头；20、压杆；21、连杆；2101、销轴安装孔；2102、圆弧形凹槽；22、轴销；23、架体支撑架；24、锤杆；25、刀具盒；2501、支撑台阶面；2502、刀具导向杆安装孔B；2503、盖板固定孔B；2504、刀具出口；26、铜套；27、竖刀；28、横刀；29、刀具弹簧；30、刀柄；3001、锤杆嵌合槽；3002、隔套孔；3003、凸缘；3004、刀具安装孔；31、盖板； 3101、锤杆孔；3102、刀具导向杆安装孔A；3103、盖板固定孔A； 32、轴座；33、轴套；34、光电开关C；35、圆形凸杆；36、抱箍； 37、气锤；38、椭圆孔；39、架体结合件；40、挡板；41、气锤弹簧； 42、隔套A；43、隔套B；44、接近开关安装螺孔；45、刀具导向杆； 46、螺杆A；47、螺母A。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明。

如图1-18所示，一种冲击式铜转子导条自动胀紧机，包括工件定位装置、刀具移动装置、刀具安装装置和刀具运动控制系统；

所述工件定位装置包括底座，所述底座上设有两个平行的辊轮。两个平行的辊轮的中心线与刀具的刀头的中心线对齐，且两个辊轮之间的距离小于待加工工件(待加工的电机转子)的直径，两个辊轮可由电机A驱动同向同速转动；

所述刀具移动装置包括横向移动装置和升降装置。

所述横向移动装置包括丝杠传动装置、横向移动底座和保护套。

所述丝杠传动装置包括螺杆A和螺母A，所述螺杆A安装在柜体上，所述螺母A与横向移动底座固定连接。

所述丝杠传动装置外安装保护套，所述保护套由4个以上保护套筒依次套接而成，且保护套筒对称安装在横向移动底座的两边(本实施例中横向移动底座的两边各安装6个保护套筒)，靠近横向移动底座的保护套筒与横向移动底座固定连接，靠近柜体的保护套筒与柜体固定连接。所述保护套筒的外表面两端分别设有外挡环A和外挡环B，所述保护套筒设有外挡环B的那一端的内表面设有内挡环，且当个保护套筒的内挡环的内部尺寸(如保护套筒为方形，这里的尺寸为长宽大小；如保护套筒为圆形，这里的尺寸为直径大小)大于套接的下一个保护套筒的外部尺寸，同时小于套接的下一个保护套筒的外挡环A 和外挡环B的外部尺寸。这样能使保护套筒之间滑动连接，而不会脱落。

所述升降装置包括导向箱体、安装箱体和丝杠升降装置；所述导向箱体的背面安装有滑槽，所述安装箱体的两边设有凸台用以安装导轨，滑槽与导轨相配合；所述丝杠升降装置包括螺杆B、螺母B、丝杠安装底座；所述丝杠安装底座一个安装在横向移动底座上，另一个安装在安装箱体的顶端，所述螺母B固定在导向箱体的背面；电机B 驱动螺杆A运动，电机C驱动螺杆B运动；

刀具安装装置包括刀具安装架、架体支撑架、架体结合件、轴座、刀具盒。

所述刀具安装架安装在导向箱体上，所述架体支撑架安装在刀具安装架的竖版上方，所述刀具盒安装在刀具安装架的底部横板上，所述架体结合件安装在架体支撑架的上方；所述轴座安装在架体支撑架的前侧面。

所述刀具盒的顶端设有盖板，所述盖板上设有锤杆孔、刀具导向杆安装孔A、盖板固定孔A，所述刀具盒上设有盖板固定孔B，用螺栓通过盖板固定孔A、B将盖板固定在刀具盒上。

所述刀具盒的底面开设有支撑台阶面、刀具出口和刀具导向杆安装孔B。

所述刀具盒内安装有刀具和刀具导向杆。

所述刀具包括刀柄、刀头；所述刀柄设有凸缘，凸缘上环形均设有4个隔套孔；所述刀柄的顶端设有锤杆嵌合槽，刀柄的底部设有刀头安装孔。所述刀具出口设有铜套，所述铜套安装在支撑台阶面上，所述刀柄外套有刀具弹簧，刀具弹簧位于凸缘和铜套之间。

刀具导向杆穿过隔套孔，一端位于刀具导向杆安装孔A内，另一端位于刀具导向杆安装孔B。所述刀具导向杆外还安装有隔套A、隔套B，隔套A位于刀柄的上方，且隔套A的直径大于隔套B、隔套孔的直径，隔套孔的直径大于隔套B的直径。

刀具运动控制系统包括刀具运动驱动装置、检测装置和控制系统。

所述刀具运动驱动装置包括摆臂装置、摆臂装置驱动装置、夹紧装置、刀具运动驱动部件和刀具运动驱动部件导向装置；

所述摆臂装置包括摆臂结合件，所述摆臂装置驱动装置包括气缸和气缸接头，所述夹紧装置包括抱箍；所述刀具运动驱动部件包括气锤、气锤弹簧、锤杆，所述锥杆安装在气锤的输出端，且在锥杆上部设有椭圆形的支撑面以支撑气锤；所述刀具运动驱动部件导向装置包括轴座；所述摆臂结合件包括压杆，所述压杆的两端连接有连杆，所述连杆的一端与压杆固定连接，所述连杆的另一端设有圆弧形凹槽，所述连杆的中间通过销轴安装孔安装销轴，销轴将摆臂结合件安装在架体结合件，所述气缸安装在架体结合件上，且所述压杆位于气缸接头的正下方；所述抱箍的左右两边设有圆形凸杆，所述圆形凸杆位于圆弧形凹槽内。所述轴座安装在架体支撑架的前面，所述轴座内设有轴套；所述架体结合件的前面设有挡板，所述挡板上设有气锤孔，所述气锤穿过气锤孔、轴座；所述抱箍固定安装在气锤上，且抱箍位于挡板和轴座之间。

所述检测装置包括工件位置检测装置、工件沟槽位置检测装置、刀具位置检测装置和断刀检测装置；所述工件位置检测装置为光电开关A，所述工件沟槽位置检测装置为光电开关B，所述刀具位置检测装置为光电开关C，所述断刀检测装置为接近开关。所述光电开关A、光电开关B均安装在刀具安装架的底面横板上。所述刀具盒上设有椭圆孔，通过接近开关安装螺孔用螺栓将接近开关安装在刀具盒上，且接近开关的检测端穿过椭圆孔位于刀具盒内。所述光电开关C的下端固定安装在轴座，所述光电开关C的上端设有检测腔，所述圆形凸杆的末端位于检测腔内。

本实施例中，所述刀具盒、刀具定位装置、刀具运动驱动装置、刀具位置检测装置、断刀检测装置均为一组两个。一个刀具盒中安装的刀具为竖刀，另一个刀具盒中安装的刀具为横刀。

控制系统(图中未画出)包括控制主机、输入装置、显示装置；电机A、电机B、电机C、两个气缸、两个气锤、光电开关A、光电开关B、两个光电开关C、两个接近开关均与控制主机电连接。

本实施例中，电机A、电机B、电机C均为正反转电机。

本实施例中，所述控制主机为可编程控制器，所述显示装置包括显示装置1和显示装置2，所述显示装置1和显示装置2均与控制主机电连接。所述显示装置1为液晶显示屏，用以显示输入的参数情况，显示装置2为LED显示屏，用以显示加工进行情况。

当需要胀紧轴向的导条时，先将待加工工件(电机转子)放置于两个平行的辊轮之间，同时在控制主机，用输入装置进行加工参数设置，设置的参数包括电机转子的大小(包括直径、长度)，需要加工的沟槽数量，沟槽的起止位置与端环的距离，散热孔与端环的距离等。参数设置完成后，设备开始工作。先由控制主机控制电机C启动，驱动丝杠升降装置运动，使刀具位于加工的高度位置(刀具位置是已知的，根据输入的电机转子的大小，可以计算出刀具的加工高度位置)。当刀具达到所需的高度位置后，控制主机控制电机C停止转动。然后控制主机控制开启电机B，电机B驱动丝杠传动装置运动，同时由光电开关A进行检测，看刀具是否到达待加工工件所处的位置。当光电开关A检测到待加工工件的端环时，发送信号给控制主机，控制主机接收到信号后，控制丝杠传动装置缓慢运动，从而使刀具到达沟槽的起始位置(因在控制主机中输入了电机转子的大小，沟槽的起止位置与端环的距离，根据端环的位置，控制主机可以计算出沟槽的起止位置、散热孔的位置)。当刀具到达位置后，控制主机控制电机B停止转动。

然后由光电开关B检测待加工工件的待加工沟槽是否处于加工位置，如未处于加工位置，由光电开关B发送信号给控制主机，控制主机接收到信号后，发送信号给电机A，由电机A驱动两个辊轮同向转动，从而带动待加工工件转动，在转动过程中，光电开关B持续检测。当检测到待加工沟槽处于加工位置时，由光电开关B发送信号给控制主机，控制主机接收到信号后，控制电机A停止转动，同时发送信号给气缸(驱动竖刀的气缸)，气缸开始回缩，带动气缸接头上移，在气锤、抱箍的重力及气锤弹簧回弹力的作用下，气锤下移，并驱动锤杆紧挨刀柄。然后由控制主机控制气锤启动，由气锤下压驱动锤杆、锤杆驱动刀具(压缩刀具弹簧的同时刀头下移)做向下运动，然后气锤关闭，在刀具弹簧回弹力的作用下，刀具往上回位，与此同时，控制主机控制电机B启动，电机B带动丝杠传动装置、丝杠传动装置带动刀具向左或向右微移，然后控制主机控制电机B停止转动，然后由控制主机控制气锤启动，由气锤驱动锤杆、锤杆驱动刀具做向下运动，如此重复，在刀具向左或向右微移过程中实现刀具上下往复运动，从而胀紧导条。

当刀具运行至散热孔位置时，控制主机控制气缸向下驱动气缸接头，气缸接头下压压杆，从而使连杆的另一端带动抱箍、抱箍带动气锤往上运动，直至气缸达到输出值。气锤往上运动时，锤杆失去压力，在刀具弹簧回弹力的作用下，刀柄向上恢复原位，带动刀头上移。到刀具通过散热孔位置后，又由控制主机控制气缸回缩，带动气缸接头上移，在气锤、抱箍的重力及气锤弹簧回弹力的作用下，气锤下移，并驱动锤杆向下压刀柄，压缩刀具弹簧的同时刀头下移。如此反复。

气锤下压锤杆过程中，锤杆下压刀柄驱动刀头下移，在此由光电开关C检测刀具的刀头是否顺利进入沟槽。如光电开关C检测到圆形凸杆下降位置达到预定位置，说明刀头向下顺利进入沟槽内；如光电开关C检测到圆形凸杆下降未能达到预定位置，说明刀头未能向下顺利进入沟槽内(因为刀头下降过程中，如未能落入沟槽内，则落到了沟槽两边的铁芯上，此时刀头不能继续向下，刀头不能继续向下，阻碍圆形凸杆继续向下，从而使圆形凸杆不能下降至预定位置)，此时光电开关C发送信号给控制主机，控制主机接收到信号后，发出报警信号。

当刀头出现断刀情况时，刀具下降得比正常工作状态要多，接近开关检测到刀柄(正常工作状态中，接近开关检测不到刀柄)，此时接近开关发送信号给控制主机，控制主机发出报警信号。

当需要加工端环旁边的环向沟槽时，需要使用横刀。横刀的控制原理与竖刀的控制原理一致，在此不再赘述。

本发明中，所述刀柄和刀头使用40CrNiMoA材料制成，并经淬火处理。使得刀柄和刀头具有较高的强度和良好的韧性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。