CN104670937A - 一种自动叠片机及自动叠片方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动叠片机及自动叠片方法。自动叠片机包括电控柜、上料装置、叠片平台、叠片输出装置、叠片机器人、甩料装置、定位装置和机械手系统；叠片输出装置安装在叠片机器人周围；叠片平台设置在叠片机器人左边；甩料装置安装在叠片平台的左边；定位装置安装在甩料装置的左边；上料装置安装在定位装置的近旁；机械手系统安装在上料装置和定位装置的中间位置。通过上料、二轴机械手进行取片、定位装置进行定位、叠片机器人进行甩料和叠片、叠片输出装置输出，实现自动叠片。本发明能够将硅钢片按照要求叠积成精度可靠的变压器铁心，减轻了操作者的劳动强度，提高了生产效率。

Description

一种自动叠片机及自动叠片方法

技术领域

本发明涉及变压器制造技术领域，更具体地说，涉及变压器铁心的制作。

背景技术

在变压器的制造过程中，需要进行铁心叠积，其铁心结构较复杂，铁心柱及两侧铁轭需提前进行预叠。现行硅钢片预叠工作主要采用人工来回重复叠积操作方式，叠积过程中并不断进行调整，确保其达到精度要求。硅钢片预叠是一个不间断简单重复的动作，且极易出错（未及时发现时，需重新进行预叠工作），叠片时硅钢片与两端定位模块冲击而产生一定的距离偏差，导致了一定的位置误差，稍不留意则很有可能要拆开重叠。现有变压器铁心预叠工艺耗费的劳动力大，工作效率也较低；铁心预叠片工装的过于简单，要求员工在叠片过程中时刻注意其叠片精度，并保持机械性动作，对员工耐心、细心都提出了极高的要求。

所以有必要将一些机械重复、简单、枯燥的工序用自动化设备替代，减少人员需求的同时提高工作效率。

由以上所述，如何设计一种自动叠片机，以替代人工机械重复的操作，保证产品精度，降低员工的劳动强度，提高生产效率，提高生产过程的自动化水平，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

现有技术中，申请号为201310704051.8的国内现有专利申请技术公开了叠片机及其叠片方法，其中叠片方法为：在叠片机上端和下端分别设第一隔膜和第二隔膜，两端的隔膜同时下料至旋转机械手之间，其末端叠放贴合；通过旋转机械手将正极片和负极片同时从次定位台吸到下料后的两个隔膜上；第一夹刀将正极片、负极片连着隔膜一起按照先顺时针后逆时针旋转180度，或者先逆时针后顺时针旋转180度进行往复回摆式的卷绕叠片，并循环多次。申请号为201210205630.3的国内现有专利申请技术公开了自动叠片机，包括圆盘，所述圆盘分为上圆盘和下圆盘，上圆盘上安装有上料机构和卸料机构，下圆盘上安装在线夹具机构；位于下圆盘下有传动机构，传动机构由步进电机带动。本发明结构简单，方便的实现了片状物料的自动叠片成型，整机由步进电机传动定位，定位精度高，并通过PLC控制，控制精度高，工作效率高，实现了片状物料的机械化、自动化叠片。申请号为201310025740.6的国内现有专利申请技术公开了小型电机叠片自动排列的装置及方法，包括旋转排列机构、工位精确定位装置、传送带系统、自动供料系统和电控箱，旋转排列机构包括丝杆、摩擦杆和传动装置，丝杆设有螺旋状第一齿槽，螺距是叠片厚度的1.2~2.0倍，摩擦杆与丝杆X向平行设置，并位于丝杆的斜上方；工位精确定位装置包括第一传感器、Y向精密运动台和Z向升降台；传送带系统包括挂架杆和传送带，设有至少一个挂架杆，挂架杆固定在夹具上，上设有等间距的第二齿槽，间距与丝杆螺距对应。

以上现有技术，与本发明虽有一定的相关性，没有采用机器人自动叠片，在通过自动叠片实现高精度、高质量要求方面，均有待进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能提高叠片精度及质量的自动叠片机及自动叠片方法，其能够将带有粘连性的一沓硅钢片经过取片、分片、定位、叠片，叠积成符合高精度、高质量的变压器铁心，在提高变压器铁心质量的同时，降低劳动成本与劳动强度，提高生产效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动叠片机，包括电控柜、上料装置、叠片平台、叠片输出装置、叠片机器人、甩料装置、定位装置和机械手系统；所述叠片输出装置安装在叠片机器人周围；叠片平台设置在叠片机器人左方且位于叠片输出装置上；所述甩料装置安装在叠片平台的左侧；所述定位装置安装在甩料装置的左侧；所述上料装置安装在定位装置的近旁，所述机械手系统安装在上料装置和定位装置的中间位置，所述电控柜位于机械手系统的左侧。

所述叠片输出装置为围绕在叠片机器人周围的环形叠片输出装置；所述自动叠片机还包括设置在叠片机器人外围的安全围栏，所述安全围栏位于叠片机器人和环形叠片输出装置之间；所述叠片平台能在环形叠片输出装置上运动。

所述机械手系统包括二轴机械手；所述自动叠片机还包括配备在二轴机械手下部的机械手端拾器和安装在叠片机器人下端的机器人端拾器；所述叠片机器人为六自由度机器人（或为工业机器人）；所述上料装置、定位装置、叠片平台、甩料装置和叠片输出装置都采用钢架结构。

所述二轴机械手有两个，二轴机械手左边设有两个电控柜，在每个二轴机械手右边都有二个上料装置、一个定位装置和一个甩料装置；每个二轴机械手下部配备一个机械手端拾器，所述二轴机械手上设有用于检测每次所吸取的硅钢片数量的传感器。

所述上料装置包括四个上料装置架；所述二轴机械手位于上料装置架、定位装置的上方，所述甩料装置和叠片平台位于上料装置架的下方。

所述机器人端拾器包括安装架和真空吸盘；所述机械手端拾器和机器人端拾器上都安装有真空吸盘。

所述定位装置包括支撑平台、设置在支撑平台表面的万向球，连接在支撑平台下面的升降装置，安装在支撑平台侧面的定位止档，所述升降装置为升降气动元件。

所述叠片平台包括底座、设置在底座上面的滑道、安装在底座上面滑道处的活动台、设置在活动台上的活动基准和安装在底座上的三角挡块；所述活动台能在滑道上移动；所述叠片平台有若干个，当其中一个处于工作状态时，其余处于下料或下料等待状态。

一种自动叠片方法，用于将硅钢片叠积成变压器铁心；其特征在于，通过上料装置上料、带有传感器的二轴机械手进行取片并判断所取硅钢片是否为单片、定位装置进行定位、叠片机器人进行甩料和叠片、叠片输出装置将预叠完成的硅钢片进行输出，实现自动叠片。

更进一步，可以采用上述自动叠片机进行叠片，包括如下步骤：

A、上料：将硅钢片放置到上料装置中；

B、取片：二轴机械手和机械手端拾器开始工作，将硅钢片能够从上料装置上运送到定位装置上；二轴机械手上的传感器检测所吸取的硅钢片数量，当所吸取的硅钢片为单片时，按照正常程序运行；当所吸取的硅钢片为二片或多于二片时，二轴机械手进行异常处理程序运行，将硅钢片进行分离，当二轴机械手处理后未能将粘连的硅钢片分离时，二轴机械手将粘连的硅钢片放置到定位装置上，再由叠片机器人将该粘连的硅钢片拿取存放到甩料装置上；

C、定位：当硅钢片放上定位装置后，定位装置由平面升为斜面，进行硅钢片的定位；

D、叠片：叠片机器人分别从定位装置上吸取定位好的硅钢片放置在叠片平台上进行叠片；

E、输出：叠片平台上所叠积的硅钢片达到设定高度后，叠片输出装置动作，将叠好的硅钢片移出，另一个叠片平台进入工作位置。

本发明在提高变压器铁心质量的同时，降低了劳动成本与劳动强度。本发明能够将硅钢片（特别是厚度为0.3mm甚至更薄的硅钢片）按照要求叠积成精度可靠形状不同的变压器铁心；通过自动叠片机采用人工上料、二轴机械手进行取片并判断所取硅钢片是否为单片、定位装置进行定位、机器人系统进行甩料和叠片、叠片输出装置将预叠完成的硅钢片进行输出，经过一系列动作后，该设备将完成变压器铁心的制作，制作完成的铁心符合精度要求，质量好。机械手系统上带有传感器，能够识别叠积过程中硅钢片是否发生粘连，发现有粘连时，机械手上的端拾器可以采取相应的动作将粘连的硅钢片进行处理；为了提高生产效率，该自动叠片机采用左右对称布置，以便缩短机器人的有效行程，避免叠积过程中的浪费。本发明替代了人工简单重复的劳动动作，减轻了操作者的劳动强度，提高了生产效率，是变压器铁心制造的又一利器。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或其技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的自动叠片机的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的自动叠片机中二轴机械手的主视图；

图3为本发明实施例所提供的自动叠片机中定位装置的主视结构示意图；

图4为本发明实施例所提供的自动叠片机中定位装置的俯视图；

图5为本发明实施例所提供的自动叠片机中机器人端拾器的主视图；

图6为本发明实施例所提供的自动叠片机中叠片机器人的主视结构示意图；

图7为本发明实施例所提供的自动叠片机中叠片平台的主视结构示意图；图8为本发明实施例所提供的自动叠片机中叠片平台的左视结构示意图。

附图标记说明：电控柜1、机械手系统2、上料装置3、叠片平台4、叠片机器人5、安全围栏6、叠片输出装置7、甩料装置8、定位装置9、支撑平台10、升降气动元件11、万向球12和定位止档13、安装架14、真空吸盘15、底座16、滑道17、活动基准18、活动台19、三角挡块20。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图8所示，一种自动叠片机，包括电控柜1、四个上料装置3、机械手系统2（包括二个二轴机械手）、机械手端拾器、定位装置9、叠片机器人5、安全围栏6、机器人端拾器、叠片平台4、甩料装置8和叠片输出装置7。该自动叠片机能够将带有粘连性或不带粘连性的硅钢片，经过取片、分片、定位、叠片等动作，叠积成符合精度要求的变压器铁心。叠片输出装置安装在叠片机器人周围；叠片平台设置在叠片机器人正左方且位于叠片输出装置上；二个甩料装置分别安装在叠片平台的左侧的前部和后部,且高度低于叠片平台高度；二个定位装置分别安装在二个甩料装置的左侧；所述上料装置安装在定位装置的前侧和后侧，所述机械手系统安装在上料装置和定位装置的中间位置，所述电控柜位于机械手系统的左侧。

上料装置、定位装置、叠片平台、甩料装置和叠片输出装置都采用钢架结构，保证其有一定的强度和刚度，定位装置连接上料装置。机械手端拾器和机器人端拾器上的真空吸盘都采用耐磨、密封性好的材质。上料装置能将不规整的硅钢片支撑定位，当二个上料装置在工作时，另两个上料装置能够用于人工上料，保证设备能不间断运行。机械手端拾器和机器人端拾器上都安装六个真空吸盘。每个二轴机械手下部配备一个端拾器，完成硅钢片的吸取、平移和下放，保证硅钢片能够从上料装置上运送到定位装置上。二轴机械手上带有传感器，能够检测每次所吸取的硅钢片数量，当所吸取的硅钢片为单片时，按照正常程序运行；一旦发现所吸取的硅钢片为2片或多于2片该二轴机械手进行异常处理程序运行，将硅钢片进行分离。当二轴机械手吸取的硅钢片为2片或多于2片，处理后未能分离时，二轴机械手将硅钢片放置在定位装置上，由叠片机器人将该硅钢片拿取放到甩料装置上。当硅钢片放上定位装置后，该定位装置由平面升为斜面，从而进行硅钢片的自然定位。在叠片机器人下端安装有机器人端拾器，端拾器完成硅钢片的吸取、平移与放置。叠片机器人分别从其两侧的定位装置上吸取定位好的硅钢片放置在叠片平台上。自动叠片机有多个叠片平台，当其中一个处于工作状态时，其余处于下料或等待下料状态。叠片平台所叠积的硅钢片达到设定高度后，叠片输出装置动作，将叠好的硅钢片移出，另一个叠片平台进入工作位置。

请参考图1，该自动叠片机有两个二轴机械手，二轴机械手左侧有两个电控柜，在每个二轴机械手右侧都有二个上料装置、一个定位装置和一个甩料装置；在甩料装置右侧有一个叠片平台，叠片机器人放置在叠片平台右侧，且用安全围栏进行防护；在叠片机器人周围采用的是环形叠片输出装置，可以保证该设备不间断运行。

二轴机械手在上料装置架、定位装置的上方，甩料装置和叠片平台在上料装置架的下方。

请参考图2，二轴机械手可以进行横向、纵向运动。

请参考图3和图4，该定位装置包括支撑平台10、升降装置11、万向球12和定位止档13，升降装置采用升降气动元件。支撑平台表面采用阻力非常小的万向球，在支撑平台下面有升降装置，支撑平台侧面有定位止档。当二轴机械手将硅钢片放置在定位装置上时，升降气动元件动作，使得平面倾斜，硅钢片滑落到定位止档位置，实现精确定位。

请参考图5，自动叠片机中机器人端拾器的主视图，该机器人端拾器包含安装架14和真空吸盘15，真空吸盘直接与硅钢片接触，用于硅钢片的吸取、移动。

请参考图6自动叠片机中叠片机器人的主视图，该叠片机器人为六自由度机器人，负责硅钢片的叠积和粘连硅钢片的甩料。

请参考图7和图8，自动叠片机中叠片平台主视和左视图，该叠片平台包含底座16、滑道17、活动基准18、活动台19和三角挡块20，底座用于支撑和承重硅钢片，滑道用于调节叠片平台定位长度，活动基准用于安装定位块，活动台用于定位，三角挡块用于支撑硅钢片，方便人工的拿取。该叠片平台既能支撑硅钢片重量，又能进行叠积过程中的定位，可以在环形输出装置上运动。

采用本发明的自动叠片机，能够将一沓不规整的厚度≤0.3mm的硅钢片（也可以厚度大于3mm）叠积成符合设计精度要求的变压器铁心，替代人工简单重复的动作，减轻操作员工的劳动强度，保证产品精度，提高生产过程的自动化水平，提高生产效率。上料装置和定位装置提供上料平台及硅钢片定位，二轴机械手负责将硅钢片从上料工位移动到定位工位，机械手端拾器吸取硅钢片，叠片机器人实现硅钢片叠积，机器人端拾器吸取硅钢片，甩料装置用于存放粘连的硅钢片，叠片工位进行硅钢片的叠积，叠片输出装置输出预叠完成的硅钢片，气动系统为设备提供气源动力，安全围栏用于叠片机器人的防护。当二轴机械手每吸取一次硅钢片时，二轴机械手上传感器会对硅钢片数量进行检测，检测为单片时，设备按照正常程序进行运行，检测为多片时，设备启动异常处理程序。

上述技术方案中，上料装置也可以采用自动上料装置，实现自动上料。本发明也可以用于其他硅钢片叠积或类似硅钢片叠积领域。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种自动叠片机，包括电控柜、上料装置、叠片平台、叠片输出装置，其特征是，还包括叠片机器人、甩料装置、定位装置和机械手系统；所述叠片输出装置安装在叠片机器人周围；叠片平台设置在叠片机器人左方且位于叠片输出装置上；所述甩料装置安装在叠片平台的左侧；所述定位装置安装在甩料装置的左侧；所述上料装置安装在定位装置的近旁，所述机械手系统安装在上料装置和定位装置的中间位置，所述电控柜位于机械手系统的左侧。

2.根据权利要求1所述的自动叠片机，其特征在于，所述叠片输出装置为围绕在叠片机器人周围的环形叠片输出装置；所述自动叠片机还包括设置在叠片机器人外围的安全围栏，所述安全围栏位于叠片机器人和环形叠片输出装置之间；所述叠片平台能在环形叠片输出装置上运动。

3.根据权利要求1所述的自动叠片机，其特征在于，所述机械手系统包括二轴机械手；所述自动叠片机还包括配备在二轴机械手下部的机械手端拾器和安装在叠片机器人下端的机器人端拾器；所述叠片机器人为六自由度机器人；所述上料装置、定位装置、叠片平台、甩料装置和叠片输出装置都采用钢架结构。

4.根据权利要求3所述的自动叠片机，其特征在于，所述二轴机械手有两个，二轴机械手左边设有两个电控柜，在每个二轴机械手右边都有二个上料装置、一个定位装置和一个甩料装置；每个二轴机械手下部配备一个机械手端拾器，所述二轴机械手上设有用于检测每次所吸取的硅钢片数量的传感器。

5.根据权利要求3所述的自动叠片机，其特征在于，所述上料装置包括四个上料装置架；所述二轴机械手位于上料装置架、定位装置的上方，所述甩料装置和叠片平台位于上料装置架的下方。

6.根据权利要求3所述的自动叠片机，其特征在于，所述机器人端拾器包括安装架和真空吸盘；所述机械手端拾器和机器人端拾器上都安装有真空吸盘。

7. 根据权利要求1所述的自动叠片机，其特征在于，所述定位装置包括支撑平台、设置在支撑平台表面的万向球，连接在支撑平台下面的升降装置，安装在支撑平台侧面的定位止档，所述升降装置为升降气动元件。

8.根据权利要求1所述的自动叠片机，其特征在于，所述叠片平台包括底座、设置在底座上面的滑道、安装在底座上面滑道处的活动台、设置在活动台上的活动基准和安装在底座上的三角挡块；所述活动台能在滑道上移动；所述叠片平台有若干个，当其中一个处于工作状态时，其余处于下料或下料等待状态。

9.一种自动叠片方法，用于将硅钢片叠积成变压器铁心；其特征在于，通过上料装置上料、带有传感器的二轴机械手进行取片并判断所取硅钢片是否为单片、定位装置进行定位、叠片机器人进行甩料和叠片、叠片输出装置将预叠完成的硅钢片进行输出，实现自动叠片。

10.根据权利要求9所述的自动叠片方法，其特征在于，采用权利要求1所述的自动叠片机进行叠片，包括如下步骤：

A、上料：将硅钢片放置到上料装置中；

B、取片：二轴机械手和机械手端拾器开始工作，将硅钢片能够从上料装置上运送到定位装置上；二轴机械手上的传感器检测所吸取的硅钢片数量，当所吸取的硅钢片为单片时，按照正常程序运行；当所吸取的硅钢片为二片或多于二片时，二轴机械手进行异常处理程序运行，将硅钢片进行分离，当二轴机械手处理后未能将粘连的硅钢片分离时，二轴机械手将粘连的硅钢片放置到定位装置上，再由叠片机器人将该粘连的硅钢片拿取存放到甩料装置上；

C、定位：当硅钢片放上定位装置后，定位装置由平面升为斜面，进行硅钢片的定位；

D、叠片：叠片机器人分别从定位装置上吸取定位好的硅钢片放置在叠片平台上进行叠片；

E、输出：叠片平台上所叠积的硅钢片达到设定高度后，叠片输出装置动作，将叠好的硅钢片移出，另一个叠片平台进入工作位置。