線圈膠化設備和方法與流程

本發明實施例涉及膠化技術，尤其涉及一種線圈膠化設備和方法。

背景技術：

大型電機的電機線圈一般采用熱熔性絕緣扁平銅導線繞制而成，其生產過程中須對電機線圈嵌入線槽部分的直線段進行加熱，直至絕緣層外的膠熔化，再加壓冷卻形成固化絕緣層，電機線圈間能牢固結合，以保證電機運行的可靠性。

圖1為現有技術提供的一種線圈膠化設備的結構示意圖，如圖1所示，該線圈膠化設備包括溫控器支架101、角度/距離調整裝置102、電熱棒103、直角下模104、直角上模105、壓緊拉鉤108、壓緊螺桿107和手柄109。其中，線圈截面106為需要膠化的電機線圈的截面，溫控器支架101控制電熱棒103的溫度對電機線圈進行加熱，使得電機線圈的絕緣外層的膠融化，通過手柄109和壓緊螺桿107對直角下模104和直角上模105施加壓力，使得融化的膠體成型并固化，工作人員可以通過角度/距離調整裝置2來調整直角下模104和直角上模105的角度和位置，從而改變電機線圈的規格，生產出不同型號的電機線圈。

圖1所示的線圈膠化設備在加熱電機線圈的過程中，大量的熱量會散失在空氣中導致能效利用率低下，工作環境酷熱，而且，當改換產品規格時，需要人工調整直角下模和直角上模的角度和位置，耗時費力而且生產效率低。

技術實現要素：

本發明實施例提供一種線圈膠化設備和方法，以克服現有的膠化設備能效利用率低下，使得工作環境酷熱，耗時費力而且生產效率低的問題。

本發明實施例一方面提供一種線圈膠化設備，包括：在傳送方向依次連接的加熱裝置、固化裝置和冷卻裝置；

所述加熱裝置包括熱風機和位于所述熱風機上方的第一回風罩，所述熱風機用于提供熱量將線圈在自由狀態下加熱至所述線圈外層的膠體融化，所述第一回風罩用于將所述線圈上方的熱量返回到所述熱風機；

所述固化裝置包括可自動調整位置和角度的壓型機械手機構、設置在所述壓型機械手機構上方的轉運機構和設置在所述壓型機械手機構下方的第一冷風機，所述壓型機械手機構用于對加熱的線圈定型，所述轉運機構用于將所述加熱的線圈放置到所述壓型機械手機構上，所述第一冷風機用于提供冷風對定型的線圈進行降溫至所述線圈外層的膠體固化；

所述冷卻裝置包括第二冷風機，所述第二冷風機用于提供冷風使得固化的線圈溫度冷卻至室溫。

在本發明一實施例中，所述壓型機械手機構包括基座和設置在所述基座上的兩個對稱設置的壓型機械手組件；

所述壓型機械手組件包括設置在第一主軸上的上壓板組和設置在第二主軸上的下壓板組，所述第一主軸和所述第二主軸分別安裝在第一螺旋驅動器組上，所述第一螺旋驅動器組用于驅動所述上壓板組和所述下壓板組垂直移動；

所述第一螺旋驅動器組與設置在所述基座上的第二螺旋驅動器組連接，所述第二螺旋驅動器組用于驅動所述上壓板組和所述下壓板組水平移動；

所述上壓板組還與設置在所述基座上的第三螺旋驅動器組連接，所述第三螺旋驅動器組用于控制所述上壓板組靠近或遠離所述下壓板組；

所述下壓板組還與設置在所述基座上的第四螺旋驅動器組連接，所述第四螺旋驅動器組用于調整所述下壓板組的角度。

在本發明一實施例中，所述上壓板組和所述下壓板組形成叉指結構。

在本發明一實施例中，所述加熱裝置還包括加熱管，所述加熱管用于提供熱量將線圈在自由狀態下加熱至所述線圈外層的膠體融化；

所述加熱管為電加熱管或者燃氣加熱管。

在本發明一實施例中，所述線圈膠化設備還包括設置在線圈入口處的第一排氣風機和設置在線圈出口處的第二排氣風機，所述第一排氣風機和所述第二排氣風機用于將所述線圈膠化設備產生的廢氣排出生產區域。

在本發明一實施例中，所述線圈膠化設備還包括熱泵、分別與所述熱泵連接的導熱環路、固化環路和冷卻環路；

所述熱泵用于收集所述固化環路和所述冷卻環路產生的剩余熱量，并將所述剩余熱量提供給所述導熱環路；

所述導熱環路用于采用所述剩余熱量對所述線圈進行加熱；

所述固化環路用于提供冷卻液使得加熱的線圈固化；

所述冷卻環路用于提供冷卻液使得固化的線圈溫度冷卻至室溫。

在本發明一實施例中，所述導熱環路包括熱循環泵、儲熱罐和第一換熱器；

所述熱循環泵的入口與所述熱泵的出口連接，所述熱循環泵的出口與所述儲熱罐的入口連接，所述儲熱罐的出口與所述第一換熱器的一端連接，所述第一換熱器的另一端與所述熱泵的入口連接。

在本發明一實施例中，所述固化環路包括儲冷罐、冷卻液循環泵、第一調節閥和第二換熱器；

所述儲冷罐的入口與所述熱泵的出口連接，所述儲冷罐的出口與所述冷卻液循環泵的入口連接，所述冷卻液循環泵的出口與所述第一調節閥的一端連接，所述第一調節閥的另一端與所述第二換熱器的一端連接，所述第二換熱器的另一端與所述熱泵的入口連接。

在本發明一實施例中，所述冷卻環路包括第二調節閥和第三換熱器；

所述第二調節閥的一端與所述儲冷罐的出口連接，所述第二調節閥的另一端與所述第三換熱器的一端連接，所述第三換熱器的另一端與所述熱泵的入口連接。

本發明實施例另一方面提供一種線圈膠化方法，應用于上述任一實施例所述的線圈膠化設備，該方法包括：

將線圈在自由狀態下加熱至所述線圈外層的膠體融化；

對加熱的線圈定型，并對定型的線圈進行降溫至所述線圈外層的膠體固化；

對固化的線圈進行降溫，使得所述固化的線圈溫度降至室溫。

本發明實施例提供的線圈膠化設備和方法，將待加工的線圈送入加熱裝置，熱風機產生熱量對線圈進行加熱使得線圈外地膠融化，第一回風罩可以將使用過的熱空氣返回到熱風機中進行再次利用，提高了能效利用率，還減少了散失到空氣的熱量，降低工作環境的溫度；加熱后的線圈被送至固化裝置中，轉運機構將加熱的線圈放置到壓型機械手機構上，由壓型機械手機構加熱的線圈進行壓型，第一冷風機提供冷風使得被壓型的線圈固化，固化的線圈被送至冷卻裝置中，第二冷風機提供冷風使得固化的線圈冷卻至室溫，由于壓型機械手機構可以根據產品的特征參數自動調整角度和位置，不僅滿足不同規格的線圈直邊的生產要求，還提高了生產效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現有技術提供的一種線圈膠化設備的結構示意圖；

圖2為本發明一實施例提供的一種線圈膠化設備的結構示意圖；

圖3為本發明實施例提供的待膠化線圈的結構示意圖；

圖4為本發明一實施例提供的壓型機械手機構的結構示意圖；

圖5為本發明一實施例提供的壓型機械手機構的實現原理圖；

圖6為本發明另一實施例提供的壓型機械手機構的結構示意圖；

圖7a為上壓板組和下壓板組壓緊時的示意圖；

圖7b位上壓板組和下壓板組松開時的示意圖；

圖7c為上壓板組和下壓板組分離時的示意圖；

圖8為本發明又一實施例提供的壓型機械手機構的實現原理圖；

圖9為本發明另一實施例提供的一種線圈膠化設備的結構示意圖；

圖10為本發明再一實施例提供的一種線圈膠化設備的結構示意圖；

圖11為本發明實施例提供的一種線圈膠化方法的流程圖。

附圖標記說明：

101：溫控器支架；

102：角度/距離調整裝置；

103：電熱棒；

104：直角下模；

105：直角上模；

106：線圈截面；

107：壓緊螺桿；

108：壓緊拉鉤；

109：手柄；

1：加熱裝置；

2：固化裝置；

3：冷卻裝置；

4：線圈；

5：熱風機；

6：第一回風罩；

71：基座；

72：壓型機械手組件；

73：第一主軸；

74：上壓板組；

75：第二主軸；

76：下壓板組；

77：第一螺旋驅動器組；

78：第二螺旋驅動器組；

79：第三螺旋驅動器組；

710：第四螺旋驅動器組；

8：轉運機構；

9：第一冷風機；

10：第二冷風機；

11：第二回風罩；

12：第一排氣風機；

13：第二排氣風機；

14：熱泵；

15：熱循環泵；

16：儲熱罐；

17：第一換熱器；

18：儲冷罐；

19：冷卻液循環泵；

20：第一調節閥；

21：第二換熱器；

22：第二調節閥；

23：第三換熱器；

24：第三回風罩。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

圖2為本發明一實施例提供的一種線圈膠化設備的結構示意圖，如圖2所示，該設備包括在傳送方向依次連接的加熱裝置1、固化裝置2和冷卻裝置3；加熱裝置1包括熱風機5和位于熱風機5上方的第一回風罩6，熱風機5用于提供熱量將線圈4在自由狀態下加熱至線圈4外層的膠體融化，第一回風罩6用于將線圈4上方的熱量返回到熱風機5；固化裝置2包括可自動調整位置和角度的壓型機械手機構7、設置在壓型機械手機構7上方的轉運機構8和設置在壓型機械手機構7下方的第一冷風機9，壓型機械手機構7用于對加熱的線圈定型，轉運機構8用于將加熱的線圈放置到壓型機械手機構7上，第一冷風機9用于提供冷風對定型的線圈進行降溫至線圈外層的膠體固化；冷卻裝置3包括第二冷風機10，第二冷風機10用于提供冷風使得固化的線圈溫度冷卻至室溫。

在本實施例中，將待加工的線圈送入加熱裝置1，熱風機5產生熱量對線圈4進行加熱使得線圈外地膠融化，第一回風罩6可以將使用過的熱空氣返回到熱風機5中進行再次利用，加熱后的線圈被送至固化裝置2中，轉運機構8將加熱的線圈放置到壓型機械手機構7上，由壓型機械手機構7加熱的線圈進行壓型，第一冷風機9提供冷風使得被壓型的線圈固化，固化的線圈被送至冷卻裝置3中，第二冷風機10提供冷風使得固化的線圈冷卻至室溫，由工作人員或者其他機械進行收集或進入后續工作。

其中，壓型機械手機構7可以包括多個機械手，多個機械手可以為相同型號的機械手，也可以為不同型號的機械手，不同型號的機械手壓型壓出的線圈的直線段長度、間距、橫截面的長和寬等型號也不相同，多個機械手可多組并聯，由轉運機構對機械手進行分配，以提高生產能力。尤其地，壓型機械手機構7可以自動調整機械手的位置和角度，從而壓出不同型號的線圈，例如，技術人員根據線圈的具體設計確定生產的特征參數，并提前將產品型號和特征參數錄入線圈膠化設備，當進行線圈膠化時，操作人員根據當時的生產計劃，將線圈對應的產品型號輸入線圈膠化設備，線圈膠化設備根據產品型號獲取對應的特征參數，壓型機械手機構7根據產品型號獲取對應的特征參數調整機械手的位置和角度，從而生產處于產品型號對應的線圈。其中，特征參數可以包括線圈的直線段長度、間距、以及線圈直線段橫截面的長和寬等參數，可選地，特征參數還可以包括加熱溫度和加熱時間，加熱裝置還可以根據解熱溫度調整熱風機的風速和風量等，加熱裝置還可以根據加熱時間來控制線圈的傳送速度，例如，根據加熱時間來控制傳送帶和轉運機構的有關設置。

可選地，該線圈膠化設備還可以包括觸摸屏，技術人員可以通過該觸摸屏將產品型號以及對應的特征參數輸入線圈膠化設備中，當需要生產時，工作人員在觸摸屏上選擇對應的產品型號，線圈膠化設備便可獲取到對應的特征參數，使得壓型機械手機構根據特征參數來調整機械手的位置和角度。

可選地，該線圈膠化設備也可以包括通信接口，可以與其它通信設備連接，工作人員可以通過在其它通信設備上進行操作，將產品型號和參數特征錄入到線圈膠化設備中。

需要說明的是，生產過程中是對線圈嵌入線槽部分的直線段進行加熱直至絕緣層外地膠融化，再對融化的膠進行壓型并固化，如圖3所示，是對線圈直線段進行膠化處理，因此，本申請中涉及到的對線圈加熱、定型、固化等均是對線圈直線段的絕緣層外的膠體進行加熱、定型、固化。

本發明實施例提供的線圈膠化設備，將待加工的線圈送入加熱裝置，熱風機產生熱量對線圈進行加熱使得線圈外地膠融化，第一回風罩可以將使用過的熱空氣返回到熱風機中進行再次利用，提高了能效利用率，還減少了散失到空氣的熱量，降低工作環境的溫度；加熱后的線圈被送至固化裝置中，轉運機構將加熱的線圈放置到壓型機械手機構上，由壓型機械手機構加熱的線圈進行壓型，第一冷風機提供冷風使得被壓型的線圈固化，固化的線圈被送至冷卻裝置中，第二冷風機提供冷風使得固化的線圈冷卻至室溫，由于壓型機械手機構可以根據產品的特征參數自動調整角度和位置，不僅滿足不同規格的線圈直邊的生產要求，還提高了生產效率。

圖4為本發明一實施例提供的壓型機械手機構的結構示意圖，如圖4所示，壓型機械手機構7包括基座71和設置在基座71上的兩個對稱設置的壓型機械手組件72；壓型機械手組件72包括設置在第一主軸73上的上壓板組74和設置在第二主軸75上的下壓板組76，第一主軸73和第二主軸75分別安裝在第一螺旋驅動器組77上，第一螺旋驅動器組77用于驅動上壓板組74和下壓板組76垂直移動；第一螺旋驅動器組77與設置在基座71上的第二螺旋驅動器組78連接，第二螺旋驅動器組78用于驅動上壓板組74和下壓板組76水平移動；上壓板組74還與設置在基座71上的第三螺旋驅動器組79連接，第三螺旋驅動器組79用于控制上壓板組74靠近或遠離下壓板組76；下壓板組76還與設置在基座71上的第四螺旋驅動器710組連接，第四螺旋驅動器組710用于調整下壓板組76的角度。

在本實施例中，第一螺旋驅動器組77和第二螺旋驅動器組78結合實現對上壓板組74的位置調整，第三螺旋驅動器組79控制上壓板組74和下壓板組76的夾緊和放松的動作，第四螺旋驅動器組710對下壓板組76的角度進行調整。

以下結合圖5-圖8來說明本實施例提供的壓型機械手機構的實現原理。

圖5為本發明一實施例提供的壓型機械手機構的實現原理圖，如圖5所示，圖中兩個矩形為線圈的兩條直邊的橫截面，每個直邊分別直邊連線形成不同的夾角，其夾角和直邊連線的長度均會因線圈的型號不同而變化，壓型機械手機構通過位置和角度的調整去適應夾角和直邊連線的長度的變化。

可選地，如圖6所示，上壓板組74和下壓板組76形成叉指結構。這種叉指結構使得上壓板組74和下壓板組76的兩個交叉指教形成不同的夾角和不同大小的壓型區域。從而生產出不同型號的線圈。

圖7a、圖7b、圖7c分別為本發明另一實施例提供的壓型機械手機構的實現原理圖，其中，圖7a為上壓板組和下壓板組壓緊時的示意圖，圖7b位上壓板組和下壓板組松開時的示意圖，圖7c為上壓板組和下壓板組分離時的示意圖，中間的矩形塊為線圈的直線段的橫截面。

圖8為本發明又一實施例提供的壓型機械手機構的實現原理圖，如圖8所示，陰影扇形表示上壓板組或下壓板組中的一個壓型板，90度開口即為壓型板叉指結構，其中，a為角度操作臂長，c為連桿，y1與y2分別兩個間距為b的推拉桿，連桿的長度不變，可以通過y1與y2兩個推拉桿的上下移動來改變壓型板的角度和位置，當y1與y2兩個推拉桿根據不同的型號參數確定了不同的長度時，叉指的開口方向和位置可以精確確定，推拉桿一般可以采用電動螺桿驅動器實現。因此，圖4中所示的各種螺桿驅動器組即為此處的推拉桿。

可選地，加熱裝置還包括加熱管(圖中未示出)，加熱管和熱風機的作用相同，都用于提供熱量將線圈在自由狀態下加熱至線圈外層的膠體融化；加熱管為電加熱管或者燃氣加熱管。

在本實施例中，加熱管和熱風機可以同時使用，也可以交替使用，例如，當線圈外層的膠體融化需要較高的溫度時，可以讓加熱管和熱風機同時工作；當線圈外層的膠體融化需要較底的溫度時，可以讓加熱管和熱風機中的一個工作或者兩個交替工作，從而延長加熱管和熱風機的使用壽命。

圖9為本發明另一實施例提供的一種線圈膠化設備的結構示意圖，如圖9所示，冷卻裝置3還包括設置在線圈4上方的第二回風罩11，第二回風罩11用于將線圈上方的冷風返回到第二冷風機中。

可選地，如圖9所示，線圈膠化設備還包括設置在線圈入口處的第一排氣風機12和設置在線圈出口處的第二排氣風機13，第一排氣風機12和第二排氣風機13用于將線圈膠化設備產生的廢氣排出生產區域。

在本實施例中，為防止工序過程中的廢氣進入生產區域，設備兩端的出入口處設置了隔離段，隔離段安裝有第一排氣風機12和第二排氣風機13，以形成輕度負壓防止異味流出到車間。

圖10為本發明又一實施例提供的一種線圈膠化設備的結構示意圖，可選地，如圖10所示，線圈膠化設備還包括熱泵14、分別與熱泵連接的導熱環路、固化環路和冷卻環路；熱泵14用于收集固化環路和冷卻環路產生的剩余熱量，并將剩余熱量提供給導熱環路；導熱環路用于采用剩余熱量對線圈進行加熱；固化環路用于提供冷卻液使得加熱的線圈固化；冷卻環路用于提供冷卻液使得固化的線圈溫度冷卻至室溫。

其中，導熱環路集中于加熱裝置中為線圈提供熱量以加熱線圈，固化環路集中于固化裝置中為加熱的線圈提供冷卻液使得線圈固化，冷卻環路集中于冷卻裝置中為線圈提供冷卻液使得線圈溫度降至室溫。

可選地，熱泵可以為熱聲熱泵，緊湊簡潔，運行可靠，無噪音無污染。

在本實施例中，為實現節能目的，該實施例中的設備采用大溫差熱泵完成加熱與冷卻過程，熱泵的熱源為需要降溫冷卻的線圈中的余熱，在降溫的同時回收了余熱為加熱裝置提供能源。加熱的熱量則來自于熱泵的高溫側，通過熱油與熱風循環為加熱段提供熱能。

可選地，如圖10所示，導熱環路包括熱循環泵15、儲熱罐16和第一換熱器17；熱循環泵15的入口與熱泵14的出口連接，熱循環泵15的出口與儲熱罐16的入口連接，儲熱罐16的出口與第一換熱器17的一端連接，第一換熱器17的另一端與熱泵14的入口連接。

在本實施例中，熱循環泵15、儲熱罐16和第一換熱器17形成加熱裝置的導熱環路，如圖10所示，加熱裝置的熱風循環風路則由熱風機5、第一回風罩6和必要的風管管路構成。

可選地，如圖10所示，固化環路包括儲冷罐18、冷卻液循環泵19、第一調節閥20和第二換熱器21；儲冷罐18的入口與熱泵14的出口連接，儲冷罐18的出口與冷卻液循環泵19的入口連接，冷卻液循環泵19的出口與第一調節閥20的一端連接，第一調節閥20的另一端與第二換熱器21的一端連接，第二換熱器21的另一端與熱泵的入口連接。

在本實施例中，儲冷罐18、冷卻液循環泵19、第一調節閥20和第二換熱器21構成固化裝置的冷卻液環路，如圖10所示，第一冷風機9和第三回風罩24和必要的風管管路構成了固化裝置的冷風循環風路。

可選地，如圖10所示，冷卻環路包括第二調節閥22和第三換熱器23；第二調節閥22的一端與儲冷罐18的出口連接，第二調節閥22的另一端與第三換熱器23的一端連接，第三換熱器23的另一端與熱泵14的入口連接。

在本實施例中，第二調節閥22和第三換熱器23和形成了冷卻裝置的冷卻液環路，第二冷風機10、第二回風罩11和必要的風管管路構成了冷卻裝置的冷風循環環路。

圖11為本發明實施例提供的一種線圈膠化方法的流程圖，應用于如圖2-圖10任一實施例所示的線圈膠化設備，如圖11所示，該方法包括一下步驟：

步驟101、將線圈在自由狀態下加熱至線圈外層的膠體融化。

在本實施例中，可以由加熱裝置中的導熱環路和熱風循環風路為線圈提供熱量，將線圈在自由狀態下加熱至線圈外層的膠體融化。

步驟102、對加熱的線圈定型，并對定型的線圈進行降溫至線圈外層的膠體固化。

在本實施例中，由固化裝置中的壓型機械手機構或者其它形式的模具對加熱的線圈的位置與形狀進行固定，然后再由固定裝置的冷卻液環路和冷風循環風路對定型的線圈降溫至其固化。

步驟103、對固化的線圈進行降溫，使得固化的線圈溫度降至室溫。

在本實施例中，由冷卻裝置的冷卻液環路和冷風循環環路對對固化的線圈進行降溫至室溫。

本發明提供的線圈膠化方法，分為三個工序：加熱工序將線圈從室溫加熱到線圈膠融化的溫度，然后進行壓型工序，同時冷卻線圈溫度至低于膠的固化溫度，最后進行線圈冷卻至常溫便于后續生產工藝的操作，加熱與冷卻可采用熱泵系統，從冷卻段吸熱，在加熱段放熱，實現廢熱利用，達到節能與改善生產環境的目的；壓型機械手機構通過雙推拉桿動作，實現壓型板的位置與角度調節，進而實現生產工藝所需要的尺寸與角度；而且，壓型機械手機構可以包括多個型號不同的機械手，以滿足不同規格的線圈直邊的生產要求，而且，多個機械手可多組并聯，由轉運機械手進行分配，以提高生產能力。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。