馬達換向器自動焊接設(shè)備的設(shè)計與開發(fā)

摘 要：針對馬達生產(chǎn)過程中的換向器焊接生產(chǎn)工序，設(shè)計開發(fā)了一套自動化焊接設(shè)備，實現(xiàn)焊接的自動化和機械化，解決生產(chǎn)效率低和人工焊接煙塵危害暴露的問題。本馬達換向器焊接設(shè)備，包括工作臺、夾持組件、焊接組件、焊槍組件、物料輸送組件，具有提高換向器焊接過程的便捷性、連貫性和焊接效率的優(yōu)點，完全替代人工作業(yè)，并極大的提高了產(chǎn)品質(zhì)量和作業(yè)效率。

關(guān)鍵詞：馬達;換向器;焊接設(shè)備

1 背景介紹

在馬達的生產(chǎn)過程中，馬達轉(zhuǎn)子的繞組與換向器之間需要導(dǎo)電連接，連接方式為：馬達轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子繞組的引出線繞過對應(yīng)的連接腳并固定。但是，由于無論是繞線還是引出線，都是漆包線，其表面的漆膜是絕緣材料;此外，單純的依靠繞線連接，引出線與換向器的連接腳之間的連接強度不足，所以需要對其進行焊接。傳統(tǒng)的焊接是人工作業(yè)，生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品一致性差，且焊接過程的煙塵對作業(yè)人員造成身體損害[1]。針對傳統(tǒng)換向器焊接作業(yè)中存在的問題，設(shè)計開發(fā)了本馬達換向器自動焊接設(shè)備。

2設(shè)計方案及工作原理

2.1 整體設(shè)計方案

如圖1～圖3所示，馬達換向器自動焊接設(shè)備包括：工作臺、第一夾持組件和焊接裝置;第一夾持組件安設(shè)于工作臺上;第一夾持組件包括第一夾持裝置和用于控制第一夾持裝置旋轉(zhuǎn)運動的第一旋轉(zhuǎn)裝置;第一夾持裝置用于夾持轉(zhuǎn)子軸;焊接裝置安設(shè)于工作臺上，焊接裝置用于焊接換向器的連接腳。通過設(shè)置第一夾持裝置，利用第一夾持裝置夾持轉(zhuǎn)子軸;通過設(shè)置第一旋轉(zhuǎn)裝置且通過第一旋轉(zhuǎn)裝置控制第一夾持裝置轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子軸相對工作臺的轉(zhuǎn)動，進一步地實現(xiàn)換向器的轉(zhuǎn)動;通過設(shè)置焊接裝置，焊接裝置與第一夾持組件配合，通過第一夾持組件夾持并控制換向器的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)焊接裝置對換向器的每個連接腳進行焊接，提高了焊接過程的便捷性、連貫性和焊接效率。

2.2 工作原理

馬達轉(zhuǎn)向器自動焊接設(shè)備的工作原理如下：首先，裝有轉(zhuǎn)子軸的換向器通過輸送裝置輸送至上料裝置旁側(cè);然后，機械臂將轉(zhuǎn)子軸的兩端放置于第一夾持裝置和第二夾持裝置;隨后，第一夾持裝置和第二夾持裝置分別夾持轉(zhuǎn)子軸的兩端，并在第一旋轉(zhuǎn)裝置和第二旋轉(zhuǎn)裝置的作用下分別控制第一夾持裝置和第二夾持裝置轉(zhuǎn)動，從而控制換向器的轉(zhuǎn)動;最后，焊接裝置對換向器的連接腳進行焊接，隨著換向器的轉(zhuǎn)動，每個連接腳均被焊接。

3關(guān)鍵裝置和組件設(shè)計

3.1焊接裝置

焊接裝置包括第一機架、焊接組件和驅(qū)動焊接組件升降運動的驅(qū)動組件;驅(qū)動組件安設(shè)于第一機架上。如此，通過驅(qū)動組件控制焊接組件的升降運動，實現(xiàn)對換向器的每個連接腳的焊接，提高焊接的連貫性。

驅(qū)動組件包括升降裝置、滑塊和呈豎直方向設(shè)置的導(dǎo)軌;滑塊與導(dǎo)軌滑動連接;升降裝置的本體與第一機架連接，升降裝置的輸出端與焊接組件連接。如此，通過設(shè)置導(dǎo)軌、滑塊和升降裝置，保證焊接組件沿導(dǎo)軌升降運動，提高焊接的連貫性。

焊接組件包括安裝架和焊槍;安裝架與滑塊連接;焊槍安設(shè)于安裝架上。如此，通過設(shè)置安裝架且焊槍通過安裝架安裝于滑塊上，實現(xiàn)焊槍的升降運動。

3.2 焊槍組件

焊槍具有激光照射部，其照射激光;可見光用傳感器，其檢測自利用自激光照射部照射的激光焊接而成的焊接部放射的可見光的發(fā)光強度;以及控制部，其能夠?qū)⒓す庹丈洳康膭幼髟谡丈浼す夂附訐Q向器的連接腳的焊接模式和作為檢查光向焊接部再次照射激光的檢查模式之間切換，控制部在焊接模式之后將激光照射部的動作切換到檢查模式，并自激光照射部作為檢查光向焊接部再次照射激光;而且，基于可見光用傳感器的檢測信號、并基于通過照射檢查光而自焊接部放射的可見光的發(fā)光強度的變化檢測焊接后產(chǎn)生的孔。

焊槍上還設(shè)有高速攝像機和處理器;處理器包括圖像預(yù)處理模塊、邊緣特征提取模塊和邊緣特征增強模塊;圖像預(yù)處理模塊用于對焊接部位產(chǎn)生的焊縫灰度圖像進行降噪，邊緣特征提取模塊用于對焊縫圖像進行邊緣檢測，邊緣特征增強模塊用于對邊緣檢測圖像并提高邊緣連續(xù)性。通過以上模塊對照片進行處理，實現(xiàn)對焊接質(zhì)量的自動判斷。

3.3 輸送料單元和夾持裝置

馬達換向器自動焊接設(shè)備還包括輸送裝置和上料裝置。輸送裝置用于輸送換向器，上料裝置用于夾持位于輸送裝置上的換向器并輸送至第一夾持裝置。輸送裝置、上料裝置和工作臺沿換向器的輸送方向依次設(shè)置。如此，通過設(shè)有輸送裝置和上料裝置，利用輸送裝置將待焊接的換向器傳送至指定位置，并通過上料裝置將待焊接的換向器輸送至第一夾持裝置。利用輸送裝置和上料裝置代替了人工勞動力，提高了換向器的輸送效率。

輸送裝置包括第二機架、傳動帶、主傳動軸、副傳動軸和用于驅(qū)動主傳動軸轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置;主傳動軸和副傳動軸均轉(zhuǎn)動連接于第二機架上，主傳動軸和副傳動軸呈平行設(shè)置，傳動帶繞設(shè)于主傳動軸和副傳動軸上;驅(qū)動裝置安設(shè)于第二機架上。如此，通過設(shè)置傳動帶，保證換向器的穩(wěn)定傳送。

工作臺上還設(shè)有第二夾持組件，第二夾持組件安設(shè)于工作臺上;第二夾持組件包括第二夾持裝置和用于控制第二夾持裝置旋轉(zhuǎn)的第二旋轉(zhuǎn)裝置;第二夾持裝置用于夾持轉(zhuǎn)子軸遠離第一夾持裝置的一端，第二夾持裝置與第一夾持裝置同步運動。如此，通過設(shè)有第二夾持組件，利用第二夾持組件與第一夾持組件的配合，提高換向器夾持和轉(zhuǎn)動時的穩(wěn)定性，提高焊接精度。

上料裝置包括操控臺和設(shè)于操控臺上的機械臂，機械臂與操控臺通信連接;機械臂用于夾持位于輸送裝置上的換向器并輸送至第一夾持裝置。如此，通過設(shè)置機械臂，代替了人工將換向器放置于第一夾持裝置上。

第一夾持裝置和第二夾持裝置位于同一直線上。如此，保證轉(zhuǎn)子軸的穩(wěn)固夾持且不產(chǎn)生偏移，保證焊接精度。

工作臺上設(shè)有滑軌且滑軌的一端朝第一夾持組件延伸，第二夾持組件與滑軌滑動連接。如此，通過設(shè)置滑軌，實現(xiàn)第一夾持組件和第二夾持組件之間間距的調(diào)節(jié)，從而滿足不同尺寸轉(zhuǎn)子軸的夾持。

4 結(jié)語

針對馬達換向器生產(chǎn)中焊接作業(yè)的特點，設(shè)計開發(fā)一款高度集成、高生產(chǎn)效率的馬達轉(zhuǎn)向器自動焊接設(shè)備。解決了人工焊接生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品一致性差、煙塵危害的問題，且極大的提高生產(chǎn)效率，降低制造成本，提高產(chǎn)品的市場競爭力。

參考文獻

[1]任效乾，王榮祥.焊接煙塵的危害及防治措施[J].礦山機械，2000（6）：68-69.

作者簡介：

王書方，1985.7.27，女，河南開封，漢族，研究生，科技經(jīng)理，佛山市順德區(qū)蜆華多媒體制品有限公司，研究方向：機械設(shè)計。