CN105643605B - 一种变压器铁芯叠片机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明属于变压器铁心叠片工艺技术领域，具体地说是一种变压器铁芯叠片机械手。包括Y向运动组件、滑块、连接板、X向运动组件、可伸缩吸盘式机械手、旋转运动组件、视觉相机支架及视觉相机，其中Y向运动组件与X向运动组件连接，所述旋转运动组件安装在Y向运动组件的下端，所述可伸缩吸盘式机械手固定安装在旋转运动组件的下方，所述视觉相机支架安装在Y向运动组件的底部，所述视觉相机固定安装在视觉相机支架上，所述连接板与X向运动组件的底部固接，所述连接板通过滑块与龙门上的导轨相连，使所述变压器铁芯叠片机械手可Z向运动。本发明将叠片工艺自动化，提高该工艺的效率并使变压器产品具有较高的质量。
Description
技术领域
本发明属于变压器铁心叠片工艺技术领域，具体地说是一种变压器铁芯叠片机械手。
背景技术
硅钢片叠装工序是变压器生产的重要环节，硅钢片厚度只有0.23mm～0.3mm，叠片工序耗费大量的工时、人力。叠片质量还将直接影响到变压器空载和噪音等性能指标，因此变压器硅钢片的叠装效率和叠装质量在整个变压器生产过程中显得非常重要。
国内还没有出现可用的自动化机械装置来完成这一工序，目前变压器的叠片工序以六人一组的形式来完成，该方式不仅效率低，而且叠片质量不稳定。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种变压器铁芯叠片机械手。该变压器铁芯叠片机械手将叠片工艺自动化，提高该工艺的效率并使变压器产品具有较高的质量。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种变压器铁芯叠片机械手，包括Y向运动组件、滑块、连接板、X向运动组件、可伸缩吸盘式机械手、旋转运动组件、视觉相机支架及视觉相机，其中Y向运动组件与X向运动组件滑动连接，所述旋转运动组件安装在Y向运动组件的下端，所述可伸缩吸盘式机械手固定安装在旋转运动组件的下方，所述视觉相机支架安装在在Y向运动组件的底部，所述视觉相机固定安装在视觉相机支架上，所述连接板与X向运动组件的底部固接，所述连接板通过滑块I与龙门上的导轨相连，使所述变压器铁芯叠片机械手可Z向运动。
所述Y向运动组件包括Y轴上连接板、两个齿形带压板、齿形带、两个Y轴、滑轨、滑行组件、电机驱动组件、啮合轴箱及Y轴下连接板，其中两根Y轴的上端通过Y轴上连接板连接，下端通过Y轴下连接板连接，两个齿形带压板分别安装在Y轴上连接板和Y轴下连接板上，所述齿形带的两端分别通过两个齿形带压板夹紧，两个Y轴上设有滑轨，所述滑行组件与滑轨滑动配合，所述电机驱动组件和啮合轴箱均安装在滑行组件上，所述电机驱动组件通过啮合轴箱与齿形带传动连接。
所述滑行组件包括滑行组件箱体、滑轮模块及行程开关，其中滑行组件箱体为上下端为敞开式结构，所述滑行组件箱体的上、下端分别设有一个行程开关，所述滑轮模块为多个、并且均设置于所述滑行组件箱体内，多个所述滑轮模块分别与两根Y轴上的滑轨滑动连接。
所述的啮合轴箱包括啮合轴箱箱体及可转动地设置于啮合轴箱箱体内的齿形带轮和两个压紧轮，所述齿形带轮和两个压紧轮的轴线平行，所述齿形带轮与齿形带啮合，两个压紧轮压住齿形带不包含齿的另一面，所述电机驱动组件与啮合轴箱箱体固定连接在一起。
所述X向运动组件包括两个防撞块、承载滑台、直线模组、X向运动组件机架及导轨滑块机构，其中直线模组和导轨滑块机构固定连接在X向运动组件机架的上部，所述承载滑台固定连接在直线模组和导轨滑块机构的滑块上，所述防撞块固定连接在X向运动组件机架的底部，所述承载滑台上端与所述Y向运动组件固定连接。
所述X向运动组件机架上沿X向设有绝对式光栅尺，所述绝对式光栅尺用于精确测得所述Y向运动组件在X向运动组件上的位置。
所述可伸缩吸盘式机械手包括连接板、直线电机、机械臂、压紧气缸、吸盘组件、吸盘偏转机构及风刀式翘曲分片机构，其中连接板的两端分别设有直线电机，两个直线电机分别与两个机械臂连接，所述连接板和两个机械臂的下方中部分别设有一个压紧气缸，两个机械臂的端部下方均设有所述风刀式翘曲分片机构和吸盘偏转机构，所述吸盘偏转机构与风刀式翘曲分片机构连接、并且可推动风刀式翘曲分片机构旋转，所述吸盘组件为多个、并且分别布设于两个机械臂和两个风刀式翘曲分片机构的下方，所述直线电机带动机械臂移动，从而实现机械手的伸缩运动。
所述风刀式翘曲分片机构包括吹风喷嘴、风刀式翘曲机构安装座、垂直气缸及垂直气缸安装座，其中风刀式翘曲机构安装座安装在机械臂的端部下方，所述垂直气缸安装座可转动地安装在风刀式翘曲机构安装座上，所述垂直气缸与垂直气缸安装座固定连接，所述吹风喷嘴通过支架固定安装在垂直气缸安装座的侧面，所述垂直气缸的推杆与吸盘组件相连，所述垂直气缸的推杆向上缩回时会带动吸盘组件向上运动，所述吸盘组件将所吸的硅钢片提升起一定距离，所述吹风喷嘴喷出高速气流，将粘连在一起的两个硅钢片分开。
所述吸盘偏转机构包括水平气缸和水平气缸安装架，所述水平气缸通过水平气缸安装架固定连接在机械臂底部，所述水平气缸的推杆与垂直气缸安装座相连接，所述水平气缸推杆伸缩时，会使所述风刀式翘曲分片机构带动吸盘组件产生一个偏转角度，适应斜边角度不同的硅钢片。
所述旋转运动组件包括伺服电机和精密盘式减速器，所述伺服电机和精密盘式减速器固定连接在Y向运动组件的下端，所述伺服电机的电机轴与精密盘式减速器相连，所述精密盘式减速器的输出端与可伸缩吸盘式机械手固定连接，并且带动可伸缩吸盘式机械手做旋转动，调整硅钢片的位姿。
本发明的优点与积极效果为：
1.本发明的风刀式翘曲分片机构可以将粘连在一起的两片硅钢片分开，保证每次变压器铁芯叠片机械手每次只抓取一张硅钢片。
2.本发明的吸盘偏转机构可使变压器铁芯叠片机械手两端的吸盘组件转动到要求的角度，以适应斜边倾斜角度不同的硅钢片。
3.本发明的可伸缩吸盘式机械手的直线电机可使变压器铁芯叠片机械手的机械手机械手的作用范围发生变化，可以使一个变压器铁芯叠片机械手抓取不同长度尺寸的硅钢片。
4.本发明的旋转运动组件可使可伸缩吸盘式机械手进行360°旋转，调整硅钢片的位姿。
5.本发明的压紧气缸在变压器铁芯叠片机械手将硅钢片放下后升起时压紧硅钢片，使叠好的硅钢片不发生移动。
6.本发明的视觉相机可识别出硅钢片的特征点，在叠片时将特征点与理论位置进行对比，然后进行对硅钢片位姿的调整，可实现高精度叠片。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的Y向运动组件的结构示意图；
图3为本发明的滑行组件的结构示意图；
图4为本发明的啮合轴箱的结构示意图；
图5为本发明的X向运动组件的结构示意图；
图6为本发明的可伸缩吸盘式机械手的结构示意图；
图7为本发明的吸盘偏转机构和风刀式翘曲机构的结构示意图；
图8为本发明的旋转运动组件的结构示意图；
图9为硅钢片的结构示意图；
图10为本发明的风刀式翘曲机构安装座与垂直气缸安装座的装配示意图。
其中：1为Y向运动组件，2为滑块I，3为连接板，4为X向运动组件，5为可伸缩吸盘式机械手，6为旋转运动组件，7为视觉相机支架，8为视觉相机，9为Y轴上连接板，10为齿形带压板，11为齿形带，12为Y轴，13为滑轨，14为滑行组件，15为电机驱动组件，16为啮合轴箱，17为Y轴下连接板，18为滑行组件后连接板，19为滑轮模块，20为滑行组件侧连接板，21为滑行组件前连接板，22为行程开关，23为啮合轴箱箱体，24为齿形带轮，25为压紧轮，26为两个防撞块，27为承载滑台，28为直线模组，29为X向运动组件机架，30为导轨滑块机构，31为导轨滑块机构，32为减速器连接板，33为连接弯板，34为直线电机，35为机械臂，36为压紧气缸，37为吸盘组件，38为吸盘偏转机构，39为风刀式翘曲分片机构，40为吹风喷嘴，41为风刀式翘曲机构安装座，42为垂直气缸，43为垂直气缸安装座，44为水平气缸，45为水平气缸安装架，46为伺服电机，47为精密盘式减速器，48为硅钢片，49为旋转连接销，50为滑块II，51为滑块III。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
图1为本发明的整体结构示意图；如图1所示，本发明提供的一种变压器铁芯叠片机械手，包括Y向运动组件1、滑块2、连接板3、X向运动组件4、可伸缩吸盘式机械手5、旋转运动组件6、视觉相机支架7及视觉相机8，其中Y向运动组件1与X向运动组件4滑动连接，所述旋转运动组件6安装在Y向运动组件1的下端，所述可伸缩吸盘式机械手5固定安装在旋转运动组件6的下方，所述视觉相机支架7安装在在Y向运动组件1的底部，所述视觉相机8固定安装在视觉相机支架7上，所述连接板3与X向运动组件4的底部固接，所述连接板3通过滑块I2与龙门上的导轨相连，使所述变压器铁芯叠片机械手可Z向运动。
如图2所示，所述Y向运动组件1包括Y轴上连接板9、两个齿形带压板10、齿形带11、两个Y轴12、滑轨13、滑行组件14、电机驱动组件15、啮合轴箱16及Y轴下连接板17，其中两根Y轴12的上端通过Y轴上连接板9连接，下端通过Y轴下连接板17连接，两个齿形带压板10分别安装在Y轴上连接板9和Y轴下连接板17上，所述齿形带11的两端分别通过两个齿形带压板10夹紧，两个Y轴12上设有滑轨13，所述滑行组件14与滑轨13滑动配合，所述电机驱动组件15和啮合轴箱16均安装在滑行组件14上，所述电机驱动组件15通过啮合轴箱16与齿形带11传动连接。
所述视觉相机8安装在视觉相机支架7上，视觉相机支架7固定安装在Y轴下连接板17上，视觉相机8可对硅钢片的特征点进行检测。
如图3所示，所述滑行组件14包括滑行组件箱体、滑轮模块19及行程开关22，其中滑行组件箱体为上下端为敞开式结构，所述滑行组件箱体的上、下端分别设有一个行程开关22，所述滑轮模块19为多个、并且均设置于所述滑行组件箱体内，多个所述滑轮模块19分别与两根Y轴12上的滑轨13滑动连接。
本实施例中，所述滑行组件箱体包括滑行组件后连接板18、两个滑行组件侧连接板20及滑行组件前连接板21，滑轮模块19为四个，两个行程开关22分别安装在滑行组件前连接板21的上下两端，两个滑轮模块19的底面与滑行组件后连接板18固定连接，侧面与两个滑行组件侧连接板20固定连接，另外两个滑轮模块19的底面与滑行组前连接板21固定连接，侧面与两个滑行组件侧连接板20固定连接。行程开关22可以限制滑行组件14的行程，进行终端限位，保证了设备的安全性能。
本实施例中，所述滑轨13为八根，八根滑轨13分别位于两个Y轴12的凹槽内，并与之连接。滑行组件14通过滑轮模块19与滑轨13相互配合沿着滑轨13做平移运动。
如图4所示，所述的啮合轴箱16包括啮合轴箱箱体23及可转动地设置于啮合轴箱箱体23内的齿形带轮24和两个压紧轮25，所述齿形带轮24和两个压紧轮25的轴线平行，所述齿形带轮24与齿形带11啮合。两个压紧轮25压住齿形带11不包含齿的另一面，两个压紧轮25保证齿形带轮24与齿形带11紧密啮合，增强传动的可靠性，为滑行组件14提供动力，滑行组件14沿着滑轨13做平移运动。所述电机驱动组件15与啮合轴箱箱体23固定连接在一起。所述电机驱动组件15包括伺服电机和减速器。
如图5所示，所述X向运动组件4包括两个防撞块26、承载滑台27、直线模组28、X向运动组件机架29及导轨滑块机构30，其中直线模组28和导轨滑块机构30固定连接在X向运动组件机架29的上部，所述承载滑台27固定连接在直线模组28和导轨滑块机构30的滑块上，所述防撞块26固定连接在X向运动组件机架29的底部，所述承载滑台27上端与所述Y向运动组件1中的滑行组件14的底部固定连接。所述X向运动组件机架29上沿X向设有绝对式光栅尺31，所述绝对式光栅尺31用于精确测得所述Y向运动组件1在X向运动组件4上的位置。
当变压器铁芯叠片机械手通过滑块I 2与龙门导轨连接后，进行Z向运动时，防撞块26可以防止变压器铁芯叠片机械手与其他物体相撞。
如图6所示，所述可伸缩吸盘式机械手5包括连接板、直线电机34、机械臂35、压紧气缸36、吸盘组件37、吸盘偏转机构38及风刀式翘曲分片机构39，其中连接板的两端分别设有直线电机34，两个直线电机34分别与两个机械臂35连接，所述连接板和两个机械臂35的下方中部分别设有一个压紧气缸36，两个机械臂35的端部下方均设有所述风刀式翘曲分片机构39和吸盘偏转机构38，所述吸盘偏转机构38与风刀式翘曲分片机构39连接、并且可推动风刀式翘曲分片机构39旋转，所述吸盘组件37为多个、并且分别布设于两个机械臂35和两个风刀式翘曲分片机构39的下方，所述直线电机34通过带动机械臂35移动，从而实现机械手的伸缩运动。
本实施例中，所述连接板包括减速器连接板32和连接弯板33，所述减速器连接板32的两侧分别设有一个连接弯板33，直线电机34固结在连接弯板33底部。两个压紧气缸36固定在机械臂35的下端，分别位于可伸缩吸盘式机械手5的左、右两个方位，第三个压紧气缸36位于可伸缩吸盘式机械手5的中部。所述吸盘组件37为为六个，其中四个吸盘组件37固定安装在两个机械臂35的底部，两端的两个吸盘组件37固定连接在风刀式翘曲分片机构39的底部。风刀式翘曲分片机构39和吸盘偏转机构38固定连接在机械臂35的下方，直线电机34通过滑块III 51带动机械臂35移动，从而实现机械手的伸缩运动，使吸盘的作用范围发生变化。直线电机34具有较高的定位精度，可精确抓取不同长度尺寸的硅钢片48。所述机械臂35采用铝型材。
所述变压器铁芯叠片机械手利用视觉相机8识别硅钢片48的特征点，与理论位置进行对比，调整硅钢片48的位姿。当变压器铁芯叠片机械手将硅钢片48叠放到料片垛上，向上运动升起的时候会带动已叠好的硅钢片48发生串动，压紧气缸36在变压器铁芯叠片机械手向上运动的同时，伸出的气杆压紧硅钢片48，可有效防止叠好的硅钢片48发生串动。
如图7所示，所述风刀式翘曲分片机构39包括吹风喷嘴40、风刀式翘曲机构安装座41、垂直气缸42及垂直气缸安装座43，其中风刀式翘曲机构安装座41安装在机械臂35的端部下方，所述垂直气缸安装座43通过旋转连接销49可转动地安装在风刀式翘曲机构安装座41上，如图10所示。所述垂直气缸42与垂直气缸安装座43固定连接，所述吹风喷嘴40通过支架固定安装在垂直气缸安装座43的侧面，所述垂直气缸42的推杆与吸盘组件37相连，所述垂直气缸42的推杆向上缩回时会带动吸盘组件37向上运动，所述吸盘组件37将所吸的硅钢片48提升起一定距离，所述吹风喷嘴40喷出高速气流，将粘连在一起的两个硅钢片48分开。
本实施例中，所述垂直气缸42为两个、并且对称设置于垂直气缸安装座43的两侧。
所述吸盘偏转机构38包括水平气缸44和水平气缸安装架45，所述水平气缸44通过水平气缸安装架45固定连接在机械臂35底部，所述水平气缸44的推杆与垂直气缸安装座43相连接，所述水平气缸44推杆伸缩时，会使所述风刀式翘曲分片机构39带动吸盘组件37产生一个偏转角度，适应斜边角度不同的硅钢片48。
所述吸盘偏转机构38与风刀式翘曲分片机构39解决了机器叠片中的薄片连片的难点，具有创新性和实用性。
如图8所示，所述旋转运动组件6包括伺服电机46和精密盘式减速器47，所述伺服电机46和精密盘式减速器47固定连接在Y向运动组件1的下端，所述伺服电机46的电机轴与精密盘式减速器47相连，所述精密盘式减速器47的输出端与可伸缩吸盘式机械手5固定连接，并且带动可伸缩吸盘式机械手5做旋转动，调整硅钢片48的位姿。
本实施例中，所述伺服电机46固定连接在Y轴下连接板17的上端，精密盘式减速器47固定连接在Y轴下连接板17的下端，伺服电机46的电机轴通过Y轴下连接板17中间的孔与精密盘式减速器47相连，精密盘式减速器47与减速器连接板32固定连接，带动可伸缩吸盘式机械手5做旋转动，调整硅钢片48的偏转角度。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种变压器铁芯叠片机械手，其特征在于，包括Y向运动组件(1)、滑块Ⅰ(2)、连接板(3)、X向运动组件(4)、可伸缩吸盘式机械手(5)、旋转运动组件(6)、视觉相机支架(7)及视觉相机(8)，其中Y向运动组件(1)与X向运动组件(4)滑动连接，所述旋转运动组件(6)安装在Y向运动组件(1)的下端，所述可伸缩吸盘式机械手(5)固定安装在旋转运动组件(6)的下方，所述视觉相机支架(7)安装在Y向运动组件(1)的底部，所述视觉相机(8)固定安装在视觉相机支架(7)上，所述连接板(3)与X向运动组件(4)的底部固接，所述连接板(3)通过滑块Ⅰ(2)与龙门上的导轨相连，使所述变压器铁芯叠片机械手可Z向运动；
所述可伸缩吸盘式机械手(5)包括连接板、直线电机(34)、机械臂(35)、压紧气缸(36)、吸盘组件(37)、吸盘偏转机构(38)及风刀式翘曲分片机构(39)，其中连接板的两端分别设有直线电机(34)，两个直线电机(34)分别与两个机械臂(35)连接，所述连接板和两个机械臂(35)的下方中部分别设有一个压紧气缸(36)，两个机械臂(35)的端部下方均设有所述风刀式翘曲分片机构(39)和吸盘偏转机构(38)，所述吸盘偏转机构(38)与风刀式翘曲分片机构(39)连接、并且可推动风刀式翘曲分片机构(39)旋转，所述吸盘组件(37)为多个、并且分别布设于两个机械臂(35)和两个风刀式翘曲分片机构(39)的下方，所述直线电机(34)带动机械臂(35)移动，从而实现机械手的伸缩运动。
2.按权利要求1所述的变压器铁芯叠片机械手，其特征在于：所述Y向运动组件(1)包括Y轴上连接板(9)、两个齿形带压板(10)、齿形带(11)、两个Y轴(12)、滑轨(13)、滑行组件(14)、电机驱动组件(15)、啮合轴箱(16)及Y轴下连接板(17)，其中两根Y轴(12)的上端通过Y轴上连接板(9)连接，下端通过Y轴下连接板(17)连接，两个齿形带压板(10)分别安装在Y轴上连接板(9)和Y轴下连接板(17)上，所述齿形带(11)的两端分别通过两个齿形带压板(10)夹紧，两个Y轴(12)上设有滑轨(13)，所述滑行组件(14)与滑轨(13)滑动配合，所述电机驱动组件(15)和啮 合轴箱(16)均安装在滑行组件(14)上，所述电机驱动组件(15)通过啮合轴箱(16)与齿形带(11)传动连接。
3.按权利要求2所述的变压器铁芯叠片机械手，其特征在于：所述滑行组件(14)包括滑行组件箱体、滑轮模块(19)及行程开关(22)，其中滑行组件箱体为上下端为敞开式结构，所述滑行组件箱体的上、下端分别设有一个行程开关(22)，所述滑轮模块(19)为多个、并且均设置于所述滑行组件箱体内，多个所述滑轮模块(19)分别与两根Y轴(12)上的滑轨(13)滑动连接。
4.按权利要求2所述的变压器铁芯叠片机械手，其特征在于：所述的啮合轴箱(16)包括啮合轴箱箱体(23)及可转动地设置于啮合轴箱箱体(23)内的齿形带轮(24)和两个压紧轮(25)，所述齿形带轮(24)和两个压紧轮(25)的轴线平行，所述齿形带轮(24)与齿形带(11)啮合，两个压紧轮(25)压住齿形带(11)不包含齿的另一面，所述电机驱动组件(15)与啮合轴箱箱体(23)固定连接在一起。
5.按权利要求1所述的变压器铁芯叠片机械手，其特征在于：所述X向运动组件(4)包括两个防撞块(26)、承载滑台(27)、直线模组(28)、X向运动组件机架(29)及导轨滑块机构(30)，其中直线模组(28)和导轨滑块机构(30)固定连接在X向运动组件机架(29)的上部，所述承载滑台(27)固定连接在直线模组(28)和导轨滑块机构(30)的滑块上，所述防撞块(26)固定连接在X向运动组件机架(29)的底部，所述承载滑台(27)上端与所述Y向运动组件(1)固定连接。
6.按权利要求5所述的变压器铁芯叠片机械手，其特征在于：所述X向运动组件机架(29)上沿X向设有绝对式光栅尺(31)，所述绝对式光栅尺(31)用于精确测得所述Y向运动组件(1)在X向运动组件(4)上的位置。
7.按权利要求1所述的变压器铁芯叠片机械手，其特征在于：所述风刀式翘曲分片机构(39)包括吹风喷嘴(40)、风刀式翘曲机构安装座(41)、垂直气缸(42)及垂直气缸安装座(43)，其中风刀式翘曲机构安装座(41)安装在机械臂(35)的端部下方，所述垂直气缸安装座(43)可转动地安装 在风刀式翘曲机构安装座(41)上，所述垂直气缸(42)与垂直气缸安装座(43)固定连接，所述吹风喷嘴(40)通过支架固定安装在垂直气缸安装座(43)的侧面，所述垂直气缸(42)的推杆与吸盘组件(37)相连，所述垂直气缸(42)的推杆向上缩回时会带动吸盘组件(37)向上运动，所述吸盘组件(37)将所吸的硅钢片(48)提升起一定距离，所述吹风喷嘴(40)喷出高速气流，将粘连在一起的两个硅钢片(48)分开。
8.按权利要求7所述的变压器铁芯叠片机械手，其特征在于：所述吸盘偏转机构(38)包括水平气缸(44)和水平气缸安装架(45)，所述水平气缸(44)通过水平气缸安装架(45)固定连接在机械臂(35)底部，所述水平气缸(44)的推杆与垂直气缸安装座(43)相连接，所述水平气缸(44)推杆伸缩时，会使所述风刀式翘曲分片机构(39)带动吸盘组件(37)产生一个偏转角度，适应斜边角度不同的硅钢片(48)。
9.按权利要求1所述的变压器铁芯叠片机械手，其特征在于：所述旋转运动组件(6)包括伺服电机(46)和精密盘式减速器(47)，所述伺服电机(46)和精密盘式减速器(47)固定连接在Y向运动组件(1)的下端，所述伺服电机(46)的电机轴与精密盘式减速器(47)相连，所述精密盘式减速器(47)的输出端与可伸缩吸盘式机械手(5)固定连接，并且带动可伸缩吸盘式机械手(5)做旋转动，调整硅钢片(48)的位姿。
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