基于新型硅鋼片旋片裝置的研究

馮巖亮 周曉東 衛海東

摘 要：目前，電機定轉子沖片的加工中，由于硅鋼片材料自身的軋制工藝的局限性，材料一般都是中間厚兩邊薄，單片測量厚度誤差最大可達0.03mm，因此定轉子貼芯疊壓后容易出現累積誤差。以一臺高度為1000mm的定子鐵芯為例，其用到0.5mm厚度的定子沖片約2000片，假設每片定子沖片的厚度高低差為0.02mm，疊壓以后的成品的累積誤差可以達到2000*0.02=40mm，這個數據的累積誤差是不可能被接受的。因此沖片加工在前期開料后一般都需要進行轉片處理，目的為消除硅鋼片疊壓后的累積誤差，即同板差，具體操作方法是開好的板料每5～10片進行一次旋轉，每一次依照上一次旋轉90°，如此重復直至所有板料旋轉完成。因該項工作勞動強度太大，出于人工成本、生產效率、生產安全等因素考慮，機械代替人工的需求非常高。高效精確的自動旋片方法是加工過程中切實有效的手段之一。

關鍵詞：電機沖片;開料;旋片工藝

引言

當前，電機定轉子沖片的加工中，前期開料后一般都需要進行轉片處理，目的為消除硅鋼片疊壓后的累積誤差，即同板差。常規的轉片方法為后一張或若干張板料較前一張或若干張以相同方向旋轉90°，不斷重復操作直至完成所有材料。實際操作中通常是先開方料，成堆后經人工手工轉片。該方式有著明顯的缺點：旋片效率低下，效果不穩定，不易控制及檢查，人工成本較高，而且由于材料邊緣較為鋒利，該項工作給操作人員帶來的安全隱患也較大。出于以上缺點，相關的自動旋片機應運而生，在一定程度上避免的以上缺點，但在生產效率方面仍然欠缺嚴重，因為旋轉架只有數量不足，動作設定太多且過于繁雜，所以效率并沒有很大程度的提升。另外機器的結構復雜，成本較高，運行控制也十分繁雜。在整體的定轉子鐵芯加工中，對加工周期的影響依然較大。

1結構技術方案

本結構采用的技術方案是：一種自動轉片機裝置，其結構包括支架1、升降臺2、帶輪A3、傳動帶4、固定帶輪5、從動齒輪6、伺服電機7、主動齒輪8、旋轉臂9、帶輪B10、氣缸安裝板11、氣缸12、旋轉架13、吸盤14（結構圖如圖1所示）。通過電機與齒輪組合提供動力，驅動旋轉臂轉動，與此同時，旋轉臂兩端的帶輪也會由于固定帶輪與傳動帶的作用而在旋轉臂上實現自轉，因帶輪的齒數不同，所以帶輪轉動的角度有差異，因此實現硅鋼片不同角度的旋轉;同時帶輪A的特殊內部結構，使其只能進行單向旋轉，逆向時不會轉動。

裝置的主體架構均采用鋁合金型材拼裝加工，加工方便，美觀牢固。升降臺連鎖到主控制，可以根據工件的高低自行調節高度。

裝置配置有智能化程度較高的控制系統，可根據不同工件的尺寸預設對應的旋轉程序，既可以從旋轉時間上設置，也可從旋轉邏輯上控制。預設的程序均羅列與操控觸摸屏上，實現一鍵式操作，對操作工人的要求較低，能從更大程度上避免錯誤的產生。

設備配置有光電感應燈輔助系統，可有效保證操作人員的安全。

2結構具體實施方式

如圖1所示，為本結構的優選實施方式，但本結構并不限于附圖所示內容。如圖3所示為3個帶輪的工作示意圖，中間的為固定帶輪，兩端分別為帶輪A和帶輪B，伺服電機或步進電機通過齒輪驅動旋轉臂每次旋轉180°，使帶輪A和帶輪B每次旋轉都進行位置互換，由于齒數不同，帶輪B到達A位置后會自轉90°，由于旋轉臂可進行雙向旋轉，因此帶輪B的自轉也可以是雙向的;如圖2所示，帶輪A內部有獨特的荊輪機構，使其只能進行單向轉動，不會逆向轉動，其內部結構如圖2所示，a為棘爪，b為同步帶輪，c為彈簧，d為棘輪。就本圖而言，當同步帶輪b逆時針旋轉時，棘爪a不會帶動棘輪d旋轉，當同步帶輪b順時針轉動時，棘爪a驅動棘輪d進行轉動，彈簧c的作用是保證棘爪a始終接觸棘輪d。因此帶輪A到達B位置后會因為旋轉臂旋轉方向的不同而使其連接的軸產生0°和180°的自轉。本結構優選方式實施時，有如下步驟：

（1）將待旋轉的硅鋼片堆放置在左升降臺上，調節好升降臺高度;

（2）帶輪A下面的氣缸頂出，使旋轉架上面的吸盤接觸沖片，并由相應的電氣元件控制加以吸附，氣缸頂桿收回，接著伺服電機驅動旋轉臂逆時針轉動180°，被吸附的硅鋼片到達右升降臺上方，在此過程中硅鋼片并沒有隨帶輪A進行自轉。隨后氣缸頂出，相應的電氣元件控制吸盤放下硅鋼片，與此同時，帶輪B到達左升降臺上方，其對應的氣缸頂出，吸盤吸附一張硅鋼片，氣缸收回，硅鋼片被吸起;

（3）旋轉臂繼續逆時針轉動180°，同時硅鋼片在帶輪B的帶動下逆時針轉動90°到達右升降臺上方，放下硅鋼片，此時帶輪A對應的吸盤吸附起一張硅鋼片;

（4）旋轉臂順時針轉動180°，被吸附起的硅鋼片在帶輪A的驅動下進行了順時針180°的自轉，并被放到右升降臺上，與此同時帶輪B對應的吸盤吸附起一張硅鋼片;

（5）旋轉臂繼續順時針轉動180°，硅鋼片被帶輪B驅動順時針轉動90°即逆時針270°，落在右升降臺上。

整個過程中，左升降臺上的硅鋼片被旋轉后放置到了右升降臺上，每一張硅鋼片較上一張進行了逆時針90°的旋轉，即相對旋轉臂分別旋轉0°、90°、18°的270°，實現了旋轉效果。

3實際應用舉例

某國內知名電機廠商Y355系列定轉子鐵芯生產供貨中，鐵芯疊壓后高度為650mm，要求供貨28臺，供貨要求交期要求只有7天，而考慮到客戶廠商的所在地，單運輸時間就需預留2天，如此一來實際的加工時間只有5天，訂單生產急迫。工藝定為開方料后旋片，旋片結束后再進行壓力機沖制，為保證交貨日期，所有工序需盡可能排除人為因素干擾，使用自動化或半自動化程度高的工藝進行。

為了滿足旋片工序的時間要求，開料后使用新型硅鋼片旋轉裝置旋片。開料堆放高度定為650mm，共開28堆。每完成一堆均及時轉移至新型硅鋼片旋轉裝置進行旋片，旋片時僅需1人操作，只需選擇對應的旋轉程序后，一鍵式操作即可。對于此種規格的方料，設定每一片旋轉的時間為5秒。硅鋼片厚度為0.5mm，650mm高度的硅鋼片的數量為650/0.5=1300片，每臺用時為1300*5=6500秒，即108分鐘。因整個加工過程為流水線模式，旋片工序的用時不會影響到后續的沖制、疊壓等工序，最終有力保證了該訂單的交貨期。因使用該機器旋片的方式為每一片單獨旋轉，因此在同板差消除的效果上表現得非常出色，每一臺定轉子鐵芯的周邊疊壓累積誤差均小于1mm，有力地驗證了該套新型設備的可靠性。因為此批次產品的出色完成，我公司受到了客戶廠商的一致好評。

4結語

本自動轉片機裝置，包括支架、升降臺、帶輪A、傳動帶、固定帶輪、從動齒輪、伺服電機、主動齒輪、旋轉臂、帶輪B、氣缸安裝板、氣缸、旋轉架、吸盤。所述固定帶輪與支架固定，并分別通過傳動帶與帶輪A和帶輪B連接;所述帶輪A和帶輪B分別安裝在旋轉臂兩端，帶輪A齒數與固定帶輪齒數相同，帶輪B的齒數是固定帶輪的2倍，帶輪A內部設置有棘輪結構，可限定帶輪A的連接軸只進行單向旋轉。帶輪A和帶輪B分別通過軸連接氣缸安裝板，所述氣缸安裝板下面連接氣缸、旋轉架及吸盤。所述伺服電機通過齒輪嚙合驅動旋轉臂旋轉。本結構結構簡單，動力源較少，成本低廉，巧妙利用了同步帶，使沖片的不同程°的旋轉以純結構的形勢實現，且穩定可靠，效率較高。

自該旋片裝置研發成功以來，獲得了生產車間的極大認可。改變了原有的生產模式，使生產過程更高效、更穩定、更安全。成為了公司向半自動化生產轉型路上的著重一筆。

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