摘 要：針對(duì)馬達(dá)生產(chǎn)過程中的換向器焊接生產(chǎn)工序，設(shè)計(jì)開發(fā)了一套自動(dòng)化焊接設(shè)備，實(shí)現(xiàn)焊接的自動(dòng)化和機(jī)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(dá)換向器焊接設(shè)備，包括工作臺(tái)、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(diǎn)，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(dá);換向器;焊接設(shè)備

1 背景介紹

在馬達(dá)的生產(chǎn)過程中，馬達(dá)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(dá)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子繞組的引出線繞過對(duì)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(qiáng)度不足，所以需要對(duì)其進(jìn)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(duì)作業(yè)人員造成身體損害[1]。針對(duì)傳統(tǒng)換向器焊接作業(yè)中存在的問題，設(shè)計(jì)開發(fā)了本馬達(dá)換向器自動(dòng)焊接設(shè)備。

2設(shè)計(jì)方案及工作原理

2.1 整體設(shè)計(jì)方案

如圖1～圖3所示，馬達(dá)換向器自動(dòng)焊接設(shè)備包括：工作臺(tái)、第一夾持組件和焊接裝置;第一夾持組件安設(shè)于工作臺(tái)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(yùn)動(dòng)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(tái)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(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子軸相對(duì)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)一步地實(shí)現(xiàn)換向器的轉(zhuǎn)動(dòng);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(dòng)，實(shí)現(xiàn)焊接裝置對(duì)換向器的每個(gè)連接腳進(jìn)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(dá)轉(zhuǎn)向器自動(dòng)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(jī)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(dòng)，從而控制換向器的轉(zhuǎn)動(dòng);最后，焊接裝置對(duì)換向器的連接腳進(jìn)行焊接，隨著換向器的轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)連接腳均被焊接。

3關(guān)鍵裝置和組件設(shè)計(jì)

3.1焊接裝置

焊接裝置包括第一機(jī)架、焊接組件和驅(qū)動(dòng)焊接組件升降運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)組件;驅(qū)動(dòng)組件安設(shè)于第一機(jī)架上。如此，通過驅(qū)動(dòng)組件控制焊接組件的升降運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)換向器的每個(gè)連接腳的焊接，提高焊接的連貫性。

驅(qū)動(dòng)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(dòng)連接;升降裝置的本體與第一機(jī)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(yùn)動(dòng)，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(shí)現(xiàn)焊槍的升降運(yùn)動(dòng)。

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(cè)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(qiáng)度;以及控制部，其能夠?qū)⒓す庹丈洳康膭?dòng)作在照射激光焊接換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(dòng)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(cè)信號(hào)、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(qiáng)度的變化檢測(cè)焊接后產(chǎn)生的孔。

焊槍上還設(shè)有高速攝像機(jī)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(qiáng)模塊;圖像預(yù)處理模塊用于對(duì)焊接部位產(chǎn)生的焊縫灰度圖像進(jìn)行降噪，邊緣特征提取模塊用于對(duì)焊縫圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)，邊緣特征增強(qiáng)模塊用于對(duì)邊緣檢測(cè)圖像并提高邊緣連續(xù)性。通過以上模塊對(duì)照片進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接質(zhì)量的自動(dòng)判斷。

3.3 輸送料單元和夾持裝置

馬達(dá)換向器自動(dòng)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(tái)沿?fù)Q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(dòng)力，提高了換向器的輸送效率。

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

工作臺(tái)上還設(shè)有第二夾持組件，第二夾持組件安設(shè)于工作臺(tái)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(yuǎn)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(yùn)動(dòng)。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(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性，提高焊接精度。

上料裝置包括操控臺(tái)和設(shè)于操控臺(tái)上的機(jī)械臂，機(jī)械臂與操控臺(tái)通信連接;機(jī)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(jī)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(tái)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(dòng)連接。如此，通過設(shè)置滑軌，實(shí)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(duì)馬達(dá)換向器生產(chǎn)中焊接作業(yè)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)開發(fā)一款高度集成、高生產(chǎn)效率的馬達(dá)轉(zhuǎn)向器自動(dòng)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)

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

作者簡(jiǎn)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(jī)械設(shè)計(jì)。