CN108538566B - 变压器铁心柔性智能叠片生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器铁心柔性智能叠片生产系统，包括依次排列成一线的储料往返周转步进输送平台(1)、硅钢片取料分片多机械臂平台(2)、硅钢片输送导入校正定位平台(3)、硅钢片多机械臂柔性协同叠装平台(4)和硅钢片翻转输出平台(5)；储料往返周转步进输送平台1的终端位于硅钢片取料分片多机械臂平台的下方；所述的硅钢片取料分片多机械臂平台、硅钢片输送导入校正定位平台、硅钢片多机械臂柔性协同叠装平台和硅钢片翻转输出平台位于一个主机架(6)之内，主机架上设有沿长轴方向的外侧轨道(601)和内侧轨道(602)。本发明能实现变压器铁心叠装从上料到叠片、翻转输出全过程机电自动一体化，提高变压器叠装精度和叠装效率。

Description

变压器铁心柔性智能叠片生产系统

技术领域

本发明涉及一种变压器铁心柔性智能叠片生产系统。

背景技术

铁心是构成变压器磁路的主要部件，其质量主要取决于硅钢片叠装精度，叠装精度质量将直接影响变压器的空载损耗和噪声等性能指标，铁心的生产效率则主要取决于硅钢片叠装效率。

目前，在铁心硅钢片叠装工艺过程中，完全依靠手工操作按设计要求叠放硅钢片。叠装过程取料是熟练师傅通过人工分别到不同的储料平台搬运不同规格的硅钢片，然后逐一叠放硅钢片。为了保证减少硅钢片之间的离缝和保证边缘平整，在叠放一定的硅钢片后，需要依靠经验不断在四周轻敲调整硅钢片。为了保证每级叠装精度，在叠放每一级的硅钢片后，需要用千分卡尺或游标卡尺去测量该级叠装厚度，根据测量结果调整硅钢片数量。这样的叠装方法使叠装精度和叠装效率得不到保障，这种传统的工艺方式既费时又费力，成为制约提高产品质量和生产效率的瓶颈。

目前，国内有关变压器铁心叠片的装备处于研发阶段，相关技术发明成果少之又少。CN10551786A公开了一种变压器E型铁心全自动叠装生产线，包括进料、取片、定位、叠片、接料输出、翻转等装置，解决现有铁心叠装设备不能满足自动上料、自动定位传输和自动调节变压器窗以及步进量的要求，无法按设计要求叠装成为符合规范的铁心后并输出。该装置进料装置分为三柱进料、轭柱进料两部分；传输硅钢片输送导入校正定位平台3包括与进料方向平行的限位导轨、设于限位导轨上的定长传输机构和设于定长传输机构进料口处的抓放机构；传输硅钢片输送导入校正定位平台3所在平面上方设有硅钢片多机械臂柔性协同叠装平台4，其三柱硅钢片多机械臂柔性协同叠装平台4和扼柱硅钢片多机械臂柔性协同叠装平台4在同一直线上且与三柱传输硅钢片输送导入校正定位平台3所在直线同位，接料输出装置一侧接有翻转装置。上述方案尽管可实现不同规格铁心叠片，但其上料机构过长，平面式整体布局占用场地过大，且缺乏叠片质量检测装置，叠片质量难以保障。

CN10570245A公开了一种自动叠片装配方法及系统，该方法对组成同一层叠片的元件进行分组，分组的元件分别由流水线传递以供叠片装配调用，初抓取分组的各组元件并转移至定位平台，对经精定位后的同组元件进行同步抓取，并在叠片工作台完成叠放，循环叠放直至完成叠片装配。该方案实现了一次抓取多片片料，提高了加工效率，适用于变压器铁心的硅钢片叠片装配。但该方案多片片料精准定位与预组装过程耗时，采用通用工业机械臂搬运，叠片效率不高；难以适应不同规格铁心叠片，柔性差。

综上，现有技术缺点如下：

1)不同规格铁心加工的适应性、柔性差：现有叠片装备多是针对单一规格铁心产品，不能满足不同变压器铁心叠装步进量与窗格大小的调整，无法适应不同规格铁心产品的柔性化生产。

2)人工干预、智能水平不高：现有设备多需要人工干预，按产品规格要求通过人工设置产线工作参数，不同规格产品生产切换慢，影响生产效率。

3)叠片效率不高：现有设备多采用机械手进行搬运叠装，一片一叠，效率较低；尽管有设备采用多片一叠，但其组合定位机构与过程比较复杂，效率不高。

4)叠片质量有待提升：现有设备缺乏对叠始片片型、每一级叠片厚度等进行检测，导致变压器铁心叠片步进量错误、叠片厚度不达标等质量问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种变压器铁心柔性智能叠片生产系统，实现变压器铁心叠装从上料到叠片、翻转输出全过程机电自动一体化，提高变压器叠装精度和叠装效率。

解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下。

一种变压器铁心柔性智能叠片生产系统，其特征是：包括依次排列成一线的储料往返周转步进输送平台1、硅钢片取料分片多机械臂平台2、硅钢片输送导入校正定位平台3、硅钢片多机械臂柔性协同叠装平台4和硅钢片翻转输出平台5；储料往返周转步进输送平台的终端位于硅钢片取料分片多机械臂平台的下方，硅钢片取料分片多机械臂平台、硅钢片输送导入校正定位平台、硅钢片多机械臂柔性协同叠装平台和硅钢片翻转输出平台位于一个主机架6之内；所述主机架上设有沿长轴方向的外侧轨道601和内侧轨道602。

所述的储料往返周转步进输送平台1包括：

两套步进式驱动带式输送机构101、102分上下地设置在输送机构支架106上，输送带上设置有嵌入式储料柜103，上带式输送机构101的前端和下带式输送机构102的后端外的对应位置，分别对应设有送料前端液压垂直升降平台104和后端液压垂直升降平台105；所述的嵌入式储料柜103设有四个并排空位，分别可适应储备变压器每级的左柱、中柱、右柱和下轭硅钢片1001、1002、1003、1004，所述的送料前端液压垂直升降平台104位于所述的硅钢片取料分片多机械臂平台2下方、且设有磁力分片装置。

所述的送料前端液压垂直升降平台104、后端液压垂直升降平台105上对应设有链轮传送机构107、108，其上设有嵌入式储料柜103。

所述的硅钢片取料分片多机械臂平台2包括：一在所述主机架6的内侧轨道601上可前后移动的移动框架201，其顶部设有四个可垂直上下伸缩的机械手202，分别对应着所述送料前端液压垂直升降平台上的嵌入式储料柜的四个并排空位，机械手的下端为真空吸盘203；移动框架上还设有竖直朝下的光电接近开关210。

所述的分别对应于所述嵌入式储料柜的左柱、中柱和右柱硅钢片取片机械手202结构为：横向排列的2个液压缸固定在所述移动框架201的横梁上，两根可下伸的活塞杆端固定有一横杆204，横杆下设有2个真空吸盘203；对应于所述嵌入式储料柜的下轭硅钢片取片机械手结构为：横向排列的2个液压缸固定在一直杆205上，可下伸的活塞杆端固定有横杆，横杆下设有2个真空吸盘，所述直杆205的后端铰接在一拐弯滑块206上、前端铰接在一直行滑块207上，拐弯滑块沿框架顶部的直行拐弯轨道208直行拐弯、直行滑块沿框架顶部的前后直行轨道209前后直行；如此实现下轭90度旋转。

所述的硅钢片输送导入校正定位平台3包括仿形机械手校正部分和测量定位部分：

仿形机械手校正部分包括：安装在固定支架312上的左柱、中柱和右柱硅钢片共用输送线301以及下轭输送线302；在所述下轭输送线302旁的支架上，设有分处下轭前后的下轭长宽度仿形定位块304以及下轭宽度定位块303；在所述的共用输送线301旁的支架上，分别对应设有左柱、中柱和右柱硅钢片的宽度定位块305、306、307和长度仿形定位块308、309、310，宽度定位块305、306、307位于左柱、中柱和右柱硅钢片的一侧、长度仿形定位块308、309、310位于左柱、中柱和右柱硅钢片的两端；所述的各定位块都是可控伸缩的，当左柱、中柱和右柱硅钢片以及下轭输送时，各定位块收缩让路，之后才伸出定位；

测量定位部分包括：在所述的共用输送线301底下的框架上，设有左柱、中柱和右柱硅钢片到位光电开关311，用来感应左柱、中柱和右柱硅钢片是否到位并获取硅钢片纵向中轴线物理坐标。

所述的校正定位平台3底部分布有微孔并连通空压机，通过一定的气压使硅钢片处于微悬浮状态。

仿形机械手校正部分实现硅钢片定位校正，并获取硅钢片纵向中轴线物理坐标；测量定位部分用以测量计算硅钢片横向中轴线物理坐标，通过光电测量点坐标、伺服运动偏移量、硅钢片片长，即可推算出硅钢片横向中轴线物理坐标。

测量原理示意见图5：即通过协同叠片机械手上下抓取左柱、中柱、右柱和下轭硅钢片后，进行左右向/前后向位移，通过光电信号监测取得伺服编码器位移计数脉冲量，从而计算左向/前向位移量L1和右向/后向位移量L2，并求得硅钢片横向中轴线与其中一个光电测量点P1的距离L＝(S+L1-L2)/2。

所述的硅钢片多机械臂柔性协同叠装平台4包括协同叠片机械手和压片测厚装置：

所述的协同叠片机械手包括：横向排列可移动地支承在所述主机架6的外侧轨道602上的叠左柱机械手401、叠中柱机械手402和叠右柱机械手403，以及横向排列可移动地在所述主机架6的内侧轨道601上的叠下轭机械手404；

所述的叠下轭机械手404包括一平面型框架，其中间设有叠轭片电磁组件405，还设有轭片丝杠传动机构406用于使叠轭片电磁组件405前后Y方向移动，平面型框架两端还设有第一直线传动机构407用于使平面型框架上下Z方向移动使叠轭片电磁组件吸取轭片，以及设有第一斜齿轮齿条机构408用于使平面型框架左右方向X方向移动；

所述的叠左柱、叠中柱和叠右柱机械手包括一折叠型框架，其中间设有叠柱片电磁组件409，还设有柱片丝杠传动机构410用于使叠柱片电磁组件409前后Y方向移动，折叠型框架两端还设有第二直线传动机构411用于使折叠型框架上下Z方向移动使叠柱片电磁组件409吸取柱片，以及设有第二斜齿轮齿条机构408用于使折叠型框架左右X方向移动；

所述的压片测厚装置包括叠左柱、叠中柱和叠右柱机械手中间设有的光学距离检测仪412用于检测叠片厚度、设有的光电接近开关413用于检测叠片，以及缓冲气缸414用于缓冲叠片。

所述的压片测厚装置包括叠左柱、叠中柱和叠右柱机械手中间还设有的光学距离检测仪412用于检测叠片厚度、设有的光电接近开关413用于检测叠片以及缓冲气缸414用于缓冲叠片。

左柱、中柱、右柱和下轭叠片机械手可以实现X、Y、Z轴的快速运动，适应不同规格的叠片需求；其中左柱、中柱、右柱叠片机械手工作于同一组水平滑轨，其叠装过程同步进行；下轭叠片机械手工作于另外一组水平滑轨；

第二部分是每个机械手上安装的压片测厚装置，压片测厚装置用以压紧硅钢片，减少测量误差，根据测量数据进行补片，保障铁心叠片质量。

机械手根据变压器铁心的叠装规格，叠装过程按照从小到大再从大到小进行叠装；左柱、中柱、右柱叠片机械手与下轭叠片机械手交错工作：每当叠完左柱、中柱与右柱硅钢片后，该组三个机械手让出叠装平台作业空间，快速运动到硅钢片输送导入校正定位平台，进行取片与定位工作；与此同时，下轭叠片机械手完成硅钢片取片与定位，并快速运动到叠装平台，进行下轭的叠片；如此交错重复进行，直至完成整个叠片工作。

同时，在变压器铁心叠装过程为保证质量，每加工完一级都需要分别要同时测量左柱、中柱、右柱和下轭的厚度，测量精度为0.1mm。以平台底部为基准，每完成一级压片平台通过施加液压压力于叠片后，通过测量初始值和叠片压紧时的测量值就能得到叠片厚度，通过与设定值相比较，就能补偿相应的叠片数量，从而达到系统要求的设定值。当该级硅钢片厚度达到相应硅钢片级厚度时，相应叠片机械手停止该级硅钢片的叠片。

所述的硅钢片翻转输出平台5包括四个部分组成：一是可调节的硅钢片叠放台507，硅钢片叠放台支撑结构根据铁心型号规格可以进行步进调整505；二是气动防滑移动压片，以及气动顶针限位部分，通过气动防滑装置和气动顶针的作用，叠好的硅钢片被牢牢固定在伺服机械手硅钢片平面；三是载片运输小车部分，该部分位于平台507底盘，当叠装好的硅钢片固定后，载片运输小车沿输送轨移出叠装好的变压器铁心；四是气动倾角翻转台部分，其作用是使叠装好的硅钢片翻转90度，方便工人进行捆扎。

所述的气动倾角翻转台包括：台架506，其上铰接有铁芯夹件翻转台501，铁芯夹件翻转台501上设有活动的左中右主片支撑梁502、503、504，左中右主片支撑梁之间设有丝杠调节机构505调节各梁间距，台架506上还设有液压站507和液压缸508用来翻转铁芯夹件翻转台501。

有益效果：本发明叠片速度达到10层/min以上，叠片误差不超过0.5mm。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

图1a为本发明实施例的主视示意图；

图1b为本发明实施例的俯视示意图；

图1c为本发明实施例的左视示意图；

图1d为本发明实施例(无储料往返周转步进输送平台)的立体示意图；

图1e为本发明实施例的主机架(含硅钢片取料分片多机械臂平台和输送导入校正定位平台)立体示意图；

图2a为本发明实施例的储料往返周转步进输送平台主视示意图；

图2b为本发明实施例的储料往返周转步进输送平台俯视示意图；

图2c为本发明实施例的储料往返周转步进输送平台左视示意图；

图3a为本发明实施例的硅钢片取料分片多机械臂平台立体示意图；

图3b为本发明实施例的硅钢片取料分片多机械臂平台主视示意图；

图3c为本发明实施例的硅钢片取料分片多机械臂平台俯视示意图；

图3d为本发明实施例的硅钢片取料分片多机械臂平台左视示意图；

图3e为图3d的局部放大示意图；

图4a为本发明实施例的输送导入校正定位平台立体示意图；

图4b为本发明实施例的输送导入校正定位平台主视示意图；

图4c为本发明实施例的输送导入校正定位平台俯视示意图；

图4d为本发明实施例的输送导入校正定位平台左视示意图；

图4e为输送导入校正定位平台的下轭长宽度仿形定位块放大示意图；

图4f为输送导入校正定位平台的左、右边柱长度仿形定位块放大示意图；

图4g为输送导入校正定位平台的下轭长度仿形定位块放大示意图；

图5a为定位叠装平台(以及输送导入校正定位平台)立体示意图之一；

图5b为定位叠装平台立体示意图之二；

图5c为定位叠装平台主视示意图；

图5d为图5c的局部放大示意图；

图5e为定位叠装平台的叠柱片机械手立体及局部放大示意图；

图5f为定位叠装平台的叠轭片片机械手立体放大示意图；

图5g为测量原理示意图；

图6a为硅钢片翻转输出平台的立体示意图之一(水平状态)；

图6b为硅钢片翻转输出平台的立体示意图之二(翻转状态)；

图7为本发明的变压器铁心柔性智能叠片生产系统具体工作流程图。

具体实施方式

参见图1a到图1e，本发明的变压器铁心柔性智能叠片生产系统实施例，包括依次排列成一线的储料往返周转步进输送平台1、硅钢片取料分片多机械臂平台2、硅钢片输送导入校正定位平台3、硅钢片多机械臂柔性协同叠装平台4和硅钢片翻转输出平台5；储料往返周转步进输送平台的终端位于硅钢片取料分片多机械臂平台的下方，硅钢片取料分片多机械臂平台、硅钢片输送导入校正定位平台、硅钢片多机械臂柔性协同叠装平台和硅钢片翻转输出平台位于一个主机架6之内；所述主机架上设有沿长轴方向的外侧轨道601和内侧轨道602。

参见图2a到图2c，储料往返周转步进输送平台1包括：

两套步进式驱动带式输送机构101、102分上下地设置在输送机构支架106上，输送带上设置有嵌入式储料柜103，上带式输送机构101的前端和下带式输送机构102的后端外的对应位置，分别对应设有送料前端液压垂直升降平台104和后端液压垂直升降平台105；所述的嵌入式储料柜103设有四个并排空位，分别可适应储备变压器每级的左柱、中柱、右柱和下轭硅钢片1001、1002、1003、1004，所述的送料前端液压垂直升降平台104位于所述的硅钢片取料分片多机械臂平台2下方、且设有磁力分片装置；送料前端液压垂直升降平台104、后端液压垂直升降平台105上对应设有链轮传送机构107、108，其上设有嵌入式储料柜103。

参见图3a到图3e，硅钢片取料分片多机械臂平台2包括：一在主机架6的内侧轨道601上可前后移动的移动框架201，其顶部设有四个可垂直上下伸缩的机械手202，分别对应着所述送料前端液压垂直升降平台上的嵌入式储料柜的四个并排空位，机械手的下端为真空吸盘203；移动框架上还设有竖直朝下的光电接近开关210。

所述的分别对应于所述嵌入式储料柜的左柱、中柱和右柱硅钢片取片机械手202结构为：横向排列的2个液压缸固定在所述移动框架201的横梁上，两根可下伸的活塞杆端固定有一横杆204，横杆下设有2个真空吸盘203；对应于所述嵌入式储料柜的下轭硅钢片取片机械手结构为：横向排列的2个液压缸固定在一直杆205上，可下伸的活塞杆端固定有横杆，横杆下设有2个真空吸盘，所述直杆205的后端铰接在一拐弯滑块206上、前端铰接在一直行滑块207上，拐弯滑块沿框架顶部的直行拐弯轨道208直行拐弯、直行滑块沿框架顶部的前后直行轨道209前后直行；如此实现下轭90度旋转。

参见图4a到图4g，硅钢片输送导入校正定位平台3包括仿形机械手校正部分和测量定位部分：

仿形机械手校正部分包括：安装在固定支架312上的左柱、中柱和右柱硅钢片共用输送线301以及下轭输送线302；在所述下轭输送线302旁的支架上，设有分处下轭前后的下轭长宽度仿形定位块304以及下轭宽度定位块303；在所述的共用输送线301旁的支架上，分别对应设有左柱、中柱和右柱硅钢片的宽度定位块305、306、307和长度仿形定位块308、309、310，宽度定位块305、306、307位于左柱、中柱和右柱硅钢片的一侧、长度仿形定位块308、309、310位于左柱、中柱和右柱硅钢片的两端；所述的各定位块都是可控伸缩的，当左柱、中柱和右柱硅钢片以及下轭输送时，各定位块收缩让路，之后才伸出定位。

测量定位部分包括：在所述的共用输送线301底下的框架上，设有左柱、中柱和右柱硅钢片到位光电开关311，用来感应左柱、中柱和右柱硅钢片是否到位并获取硅钢片纵向中轴线物理坐标。

仿形机械手校正部分实现硅钢片定位校正，并获取硅钢片纵向中轴线物理坐标；测量定位部分用以测量计算硅钢片横向中轴线物理坐标，通过光电测量点坐标、伺服运动偏移量、硅钢片片长，即可推算出硅钢片横向中轴线物理坐标。

测量原理示意见图5g：即通过协同叠片机械手上下抓取左柱、中柱、右柱和下轭硅钢片后，进行左右向/前后向位移，通过光电信号监测取得伺服编码器位移计数脉冲量，从而计算左向/前向位移量L1和右向/后向位移量L2，并求得硅钢片横向中轴线与其中一个光电测量点P1的距离L＝(S+L1-L2)/2。

餐阿金图5a到图5g，所述的硅钢片多机械臂柔性协同叠装平台4包括协同叠片机械手和压片测厚装置：

所述的协同叠片机械手包括：横向排列可移动地支承在所述主机架6的外侧轨道602上的叠左柱机械手401、叠中柱机械手402和叠右柱机械手403，以及横向排列可移动地在所述主机架6的内侧轨道601上的叠下轭机械手404；

所述的叠下轭机械手404包括一平面型框架，其中间设有叠轭片电磁组件405，还设有轭片丝杠传动机构406用于使叠轭片电磁组件405前后Y方向移动，平面型框架两端还设有第一直线传动机构407用于使平面型框架上下Z方向移动使叠轭片电磁组件吸取轭片，以及设有第一斜齿轮齿条机构408用于使平面型框架左右方向X方向移动；

所述的叠左柱、叠中柱和叠右柱机械手包括一折叠型框架，其中间设有叠柱片电磁组件409，还设有柱片丝杠传动机构410用于使叠柱片电磁组件409前后Y方向移动，折叠型框架两端还设有第二直线传动机构411用于使折叠型框架上下Z方向移动使叠柱片电磁组件409吸取柱片，以及设有第二斜齿轮齿条机构408用于使折叠型框架左右X方向移动；

所述的压片测厚装置包括叠左柱、叠中柱和叠右柱机械手中间设有的光学距离检测仪412用于检测叠片厚度、设有的光电接近开关413用于检测叠片，以及缓冲气缸414用于缓冲叠片。

所述的压片测厚装置包括叠左柱、叠中柱和叠右柱机械手中间还设有的光学距离检测仪412用于检测叠片厚度、设有的光电接近开关413用于检测叠片以及缓冲气缸414用于缓冲叠片。

左柱、中柱、右柱和下轭叠片机械手可以实现X、Y、Z轴的快速运动，适应不同规格的叠片需求；其中左柱、中柱、右柱叠片机械手工作于同一组水平滑轨，其叠装过程同步进行；下轭叠片机械手工作于另外一组水平滑轨；

第二部分是每个机械手上安装的压片测厚装置，压片测厚装置用以压紧硅钢片，减少测量误差，根据测量数据进行补片，保障铁心叠片质量。

机械手根据变压器铁心的叠装规格，叠装过程按照从小到大再从大到小进行叠装；左柱、中柱、右柱叠片机械手与下轭叠片机械手交错工作：每当叠完左柱、中柱与右柱硅钢片后，该组三个机械手让出叠装平台作业空间，快速运动到硅钢片输送导入校正定位平台，进行取片与定位工作；与此同时，下轭叠片机械手完成硅钢片取片与定位，并快速运动到叠装平台，进行下轭的叠片；如此交错重复进行，直至完成整个叠片工作。

同时，在变压器铁心叠装过程为保证质量，每加工完一级都需要分别要同时测量左柱、中柱、右柱和下轭的厚度，测量精度为0.1mm。以平台底部为基准，每完成一级压片平台通过施加液压压力于叠片后，通过测量初始值和叠片压紧时的测量值就能得到叠片厚度，通过与设定值相比较，就能补偿相应的叠片数量，从而达到系统要求的设定值。当该级硅钢片厚度达到相应硅钢片级厚度时，相应叠片机械手停止该级硅钢片的叠片。

参见图6a到图6b，所述的硅钢片翻转输出平台5包括四个部分组成：一是可调节的硅钢片叠放台507，硅钢片叠放台支撑结构根据铁心型号规格可以进行步进调整505；二是气动防滑移动压片，以及气动顶针限位部分，通过气动防滑装置和气动顶针的作用，叠好的硅钢片被牢牢固定在伺服机械手硅钢片平面；三是载片运输小车部分，该部分位于平台507底盘，当叠装好的硅钢片固定后，载片运输小车沿输送轨移出叠装好的变压器铁心；四是气动倾角翻转台部分，其作用是使叠装好的硅钢片翻转90度，方便工人进行捆扎。

所述的气动倾角翻转台包括：台架506，其上铰接有铁芯夹件翻转台501，铁芯夹件翻转台501上设有活动的左中右主片支撑梁502、503、504，左中右主片支撑梁之间设有丝杠调节机构505调节各梁间距，台架506上还设有液压站507和液压缸508用来翻转铁芯夹件翻转台501。

如图7所示，本发明设计的变压器铁心柔性智能叠片生产系统具体工作流程如下：

Step1：后端送料平台靠液压垂直平稳升降到沿口，方便吊装嵌入式储料柜，嵌入式储料柜内部为四组山形排法，分别储备当前批次变压器每级的左柱、中柱、右柱和下轭硅钢片，供叠片和补片提取；该送料平台嵌入长度不同的硅钢片，且平台内能储存多级硅钢片；工人把不同的硅钢片放入后端送料平台的嵌入式储料柜，载满硅钢片的储料柜经过中间传送带输送到前端送料平台，等待分片装置进行分分片；当机械手把储料柜里的硅钢片全部抓取完毕，系统感应到储料柜为空状态，就会自动把空的储料柜通过中间传送带传送到后端送料平台，进行循环利用；

Step2：通过设立光电行程开关或感应开关，感知真空吸盘机械手到位或对位情况以及片料移送情况；当储料柜运输到前端送料平台，抓片机械手会抓起硅钢片，依靠磁力分片装置防止抓片过程中的硅钢片黏连，机械手抓取硅钢片并送到不同的输送线，其中左柱、中柱、右柱硅钢片放置于同一条输送线；下轭抓取机械手依靠弧形导轨改变硅钢片放置方向并将下轭放置于另外一条输送线；

Step3：当四种不同类型的硅钢片放入硅钢片输送导入校正定位平台，通过对四种硅钢片输送链带异步电机的变频控制，达到硅钢片输送导入平稳和协调前送，通过对四个仿形机械手步进电机的调整，左柱、中柱和右柱硅钢片与系统中轴线保持垂直，下轭硅钢片与系统中轴线保持平行，该部分实现硅钢片定位校正，并获取其纵向中轴线纵向物理坐标；校正装置底部有一些微孔，通过一定的气压使硅钢片处于微悬浮状态，保证硅钢片位置中轴线被调整到与系统中轴线一致，减少硅钢片宽度控制误差。

为获取硅钢片横向中轴线物理坐标，利用叠片机械手移动到校正定位平台并抓取硅钢片进行光电测量，结合光电测量点坐标、伺服运动偏移量、硅钢片片长，即可推算出硅钢片横向中轴线物理坐标。

Step4：当四种硅钢片的位置定位成功后，机械手抓取硅钢片放入硅钢片多机械臂柔性协同平台进行叠片，左柱、中柱、右柱叠片机械手为同步运动的一组，并与下轭叠片机械手交错工作；在叠片的过程中，当叠完每一级设计数量，激光硅钢片输送导入校正定位平台3发出信号进行测量，通过测量初始值和叠片压紧时的测量值就能得到叠片高度，通过与设定值相比较，就能补偿相应的叠片数量，从而达到系统要求的设定值。当硅钢片高度达到相应硅钢片高度时，相应叠片机械手停止叠片；另外，在叠片开始前，硅钢片翻转输出平台中的可调节硅钢片叠放台支撑防震结构需根据铁心型号规格进行步进调整。

Step5：当叠片完成后，硅钢片翻转输出平台通过气动防滑装置和气动顶针的限位以及压片装置，将叠好的硅钢片牢牢固定在可调节硅钢片叠放台，此时载片运输小车把叠装好的硅钢片移出，并启动气动倾角翻转台，使叠片翻转90度，方便人工进行捆扎固定。

传统的变压器铁心叠片生产工艺既费时又费力，成为制约提高产品质量和生产效率的瓶颈。

本发明实现了变压器铁心叠装从上料到叠片、翻转输出全过程机电自动一体化，通过机电柔性伺服、步进和变频控制、高精度测量传感器、高精度光电识别定位控制、图像识别和多线程联动控制器，实现变压器铁心叠装全过程自动化、柔性化，能够提高变压器叠装精度和叠装效率，适应多种变压器规格生产，生产系统操作智能与简单灵活，提高了叠装精度以及叠装效率。解决了以往智能水平不高，需人工干预，按产品规格要求通过人工设置产线工作参数，不同规格产品生产切换慢的问题。

本发明通过机电柔性伺服、步进和变频控制、高精度测量传感器、高精度光电识别定位控制、图像识别和多线程联动控制器，实现变压器铁心叠装全过程自动化、柔性化，能够提高变压器叠装精度和叠装效率，适应多种变压器规格生产，生产系统操作智能与简单灵活。

本发明可适用于不同规格变压器铁心产品，支持无人干预、柔性智能化生产，采用立体叠片机械臂布局，叠片质量好，效率高。

Claims (1)

1.一种变压器铁心柔性智能叠片生产系统，其特征是：包括依次排列成一线的储料往返周转步进输送平台（1）、硅钢片取料分片多机械臂平台（2）、硅钢片输送导入校正定位平台（3）、硅钢片多机械臂柔性协同叠装平台（4）和硅钢片翻转输出平台（5）；储料往返周转步进输送平台的终端位于硅钢片取料分片多机械臂平台的下方，硅钢片取料分片多机械臂平台、硅钢片输送导入校正定位平台、硅钢片多机械臂柔性协同叠装平台和硅钢片翻转输出平台位于一个主机架（6）之内；所述主机架上设有沿长轴方向的内侧轨道（601）和外侧轨道（602），所述的储料往返周转步进输送平台（1）上设有嵌入式储料柜（103）；所述的嵌入式储料柜（103）设有四个并排空位，分别对应储备变压器每级的左柱、中柱、右柱和下轭硅钢片（1001、1002、1003和1004）；

所述的硅钢片取料分片多机械臂平台（2）包括：一可在所述主机架（6）的内侧轨道（601）上前后移动的移动框架（201），其顶部设有四个可垂直上下伸缩的机械手（202），分别对应着所述储料往返周转步进输送平台（1）上的嵌入式储料柜的四个并排空位，机械手的下端为真空吸盘（203）；移动框架上还设有竖直朝下的光电接近开关（210）；分别对应于所述嵌入式储料柜的左柱、中柱和右柱硅钢片取片机械手（202）结构为：横向排列的2个液压缸固定在所述移动框架（201）的横梁上，两根可下伸的活塞杆端固定有一横杆（204），横杆下设有2个真空吸盘（203）；对应于所述嵌入式储料柜的下轭硅钢片取片机械手结构为：横向排列的2个液压缸固定在一直杆（205）上，可下伸的活塞杆端固定有横杆，横杆下设有2个真空吸盘，所述直杆（205）的后端铰接在一拐弯滑块（206）上、前端铰接在一直行滑块（207）上，拐弯滑块沿框架顶部的直行拐弯轨道（208）直行拐弯、直行滑块沿框架顶部的前后直行轨道（209）前后直行；

所述的硅钢片多机械臂柔性协同叠装平台（4）包括协同叠片机械手和压片测厚装置：

所述的协同叠片机械手包括：横向排列可移动地支承在所述主机架（6）的外侧轨道（602）上的叠左柱机械手（401）、叠中柱机械手（402）和叠右柱机械手（403），以及横向排列可移动地在所述主机架（6）的内侧轨道（601）上的叠下轭机械手（404）；

所述的叠下轭机械手（404）包括一平面型框架，其中间设有叠轭片电磁组件（405），还设有轭片丝杠传动机构（406）用于使叠轭片电磁组件（405）前后移动，平面型框架两端还设有第一直线传动机构（407）用于使平面型框架上下移动使叠轭片电磁组件吸取轭片，以及设有第一斜齿轮齿条机构（408）用于使平面型框架左右移动；

所述的叠左柱、叠中柱和叠右柱机械手包括一折叠型框架，其中间设有叠柱片电磁组件（409），还设有柱片丝杠传动机构（410）用于使叠柱片电磁组件（409）前后移动，折叠型框架两端还设有第二直线传动机构（411）用于使折叠型框架上下移动使叠柱片电磁组件（409）吸取柱片，以及设有第二斜齿轮齿条机构（408）用于使折叠型框架左右移动；

所述的压片测厚装置包括：设在叠左柱、叠中柱和叠右柱机械手中间的用于检测叠片厚度的光学距离检测仪（412）、用于检测叠片的光电接近开关（413）和用于缓冲叠片的缓冲气缸（414）。

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