马达线圈“绕线、焊锡”一体自动化线的研究

陈小平

摘要：现阶段，因原材料、人工成本不断上升，公司运用愈加困难。为了降低公司运营成本通过IE改善、设备自动化创新设计及优化改造等方式对目前现有设备再次优化。针对绕线、半田、组装中间环节分析，为了减少人工搬运成本提出了绕线焊锡一体化设计。从而达到人员的合理化降低了人工成本并在公司实现应用，满足了定子的生产效率和品质提升要求。同时响应了政府“机器换人”的科技创新计划。

关键词：模块化设计、卷线焊锡一体化、生产效率、 品质提升、 机器换人.

1研究的背景

线圈产品是电子设备中的重要零部件，在线圈的加工中，线圈在完成绕线加工后，还需要进行沾锡工作，因此，在线圈绕线加工完成后，需要再次对其进行整理投入至后续的沾锡工作中，而目前收集工作大多是通过人工的形式在绕线机中收集加工完成的线圈，再将一定批次的线圈送至沾锡工位中，这种加工方式加工效率极低，尤其是在沾锡工作时，需要人工再次把线圈装盘至沾锡设备中进行二次上料，同时人工摆盘的精度难以得到控制，因此容易造成沾锡不均匀的情况，不仅工作效率较低人工成本高，整体的加工质量也不能够满足目前生产日益提高的加工需求。从人员合理化、设备效率提升和品质改善三方面考虑对卷线焊锡一体自动化线项目立项实施。

2 整体构造组成设计及工作原理说明

本方案设计是通过运用模块试设计使卷线、半田、组装机台合并一体从而达到减少中间搬运及机台看护、焊锡人员

卷线焊锡一体自动化线加工线，该加工线包括：双层结构的链条输送带1；链条输送带1上设置有若干个由链条输送带1实现传输的传输载具板11，传输载具板11是用于放置绕线加工完成后的绕线线 圈（定子）；该链条输送带1的两端均设置有使得上下两层实现上下连接的升降机 4。 该加工线还包括：5组由绕线机2及摆盘机构3组成的加工组，其中，该加工组中摆盘机构3的进料端与下层的链条输送带1相接；摆盘机构3的出料端与上层的链条输送带1相接；链条输送带1的出料端依照送料方向依次设置有取料转料模组5、两组相连接的 步进排列机构6及依次设置于步进排列机构6后端的半田取料机械手7、松香炉8、锡料炉9 及出料传送线10。

工作原理为：加工时，由下层的链条输送带1将传输载具板11 送入至 摆盘机构3中，由摆盘机构3将绕线机2所加工完成的绕线线圈装载到传输载具板11中，并由其 送出至上层的链条输送带1中，上层的链条输送带 1带动该传输载具板11送至出料端的 升降机4中，并由取料转料模组5将传输载具板11上的绕线线圈取出并送至步进排列机构6中， 由步进排列机构6在持续进料的同时对绕线线圈进行等距排列；最后由半田取料机械手7取 出，并依次经过松香炉8、锡料炉9进行沾松香、沾锡工作，最后经出料传送线10中送出完成 加工；而空载的传输载具11由升降机4带动回到下层的链条输送带1中，实现加工 循环工作。

3 摆盘机构设计及工作原理

摆盘机构设计包括：上下两层双结构的装置机架1； 该装置机架1上安装有三组轮带输送线组2，该轮带输送线组2由两组平行设置且同 步运动的传送带组成；其中，两组轮带输送线组2安装于装置机架1的下层位 置、一组输送线组2安装于装置机架1的上层靠近出料端的位置； 装置机架1上层位置的输送线组2的前端为装盘区4，装盘区4的两侧位置 上设置有料盘移动模组3； 装置机架1的下层位置中，远离进料端的输送线组2的下端设置有抬升模组 6； 装置机架1还设置有取料机械手模组；该取料机械手模组包括：安装于装 盘区4前端的模组支架5，该模组支架5上安装有Z轴升降模组8及适配安装 于Z轴升降模组8上的X轴取料模组10；X轴取料模组10上安装有向绕线机方 向延伸的延伸杆9，延伸杆9的末端安装有下料臂7，该下料臂7 由一横向 设置的臂杆与若干个卡接柱组成。

该摆盘机构的具体工作原理为：在工作的过程中，传输载具板由下层的链条输送带通过顶料输送带从下层位置的输送线组2送入，在传输载具板进入至抬升模组6的正上端时，通过抬升模组6将该传输载具板推入至装盘区4中，等待装盘工作；由X轴取料模组10带动下料臂7至绕线机中，将绕线加工完成的取出，取出的绕线线圈会套在卡料套上，而后再由X轴取料模组10带动下料臂7移动至装盘区4的上端位 置，并使绕线线圈与传输载具板中的接料腔对齐；而后Z轴升降模组8带动下料臂7下降，使得绕线线圈得以装入传输载具板中的接料腔中； 而后料盘移动模组3通过推动传输载具板中的柱子将传输载具板向后推动，使得卡料套从绕线线圈中抽 出完成装盘动作，同时完成装盘后的传输载具板由上层的输送线组2送出完成工作。

4  升降机4、取料转料模组5结构设计

升降机包括：与双层结构的链条输送带高度相适配的升降机架1， 升降机架1内安装有一组循环升降模组4，该循环升降模组4的升降部上安装有一支撑平 台3，支撑平台3上安装有一组可与链条输送带接驳的循环传送带2；支撑平台3的侧端设置有两组用于将传输载具板固定在循环传送带2上的固定气缸组4，在升降机进行传输载具板转移时，为了提高整体的加工效率，升降机会同时搭 载两组传输载具板进行循环转料；

取料转料模组包括：横跨设置于链条输送带出料端的升降机与步 进排列机构之间的三轴转料模组5及安装于三轴转料模组5上的转料臂6，该转料臂6 由一横向设置的臂杆与若干个卡接柱组成； 且该三轴转料模组5的滑动副上增设有滑轨支架，使得取料滑动模组的滑动转料 工作更加的平衡且有效的避免倾斜；

该取料转料模组的工作原理分为取料动作及转料后的下料动作，其中，取料动作 与升降机配合完成，转料后的下料动作与步进排列机构配合完成；取料动作：满料的传输载具板进入升降机中，升降机使其固定不动，而后由三轴 转料模组5带动转料臂6移动至传输载具板的避让开口的前端，而后将转料臂6的卡 接柱前推插入至绕线线圈中，而后三轴转料模组5 带动转料臂6上提，完成取料动作；而后三轴转料模组5带动转料臂6移动至步进排列机构位置等待转料工作.

5  结论

本论文以对微型步进电机的定子“绕线、焊锡”一体自动化线设备的机械结构的设计流程，本次设计运用了通过自动线模块化设计技术把自动卷线上下料LCA与自动焊锡机台融合一体，减少中间看机和搬运人员，从而达到人员的合理化降低了人工成本，满足了定子的生产效率和品质提升要求。同时响应了政府“机器换人”的科技创新计划，对后续其他工序的研究和自动化设计具有借鉴意义。

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