CN108666126A - 电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置及方法，属于电力变压器硅钢片铁芯制作技术领域。本装置包括机械臂、机械手、测量台、叠装台和控制系统，机械臂的一端转动设置于地面上，另一端转动连接有机械手。机械臂能转动到测量台上方，还能转动到叠装台上方，其中机械臂和机械手均信号连接于控制系统。该装置结构相对简单，占地面积小，制造出的变压器成品精度高、质量高，降低劳动成本与劳动强度，提高生产效率。还提供了一种电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片方法，能够将带有粘连性的硅钢片从片堆上或测量台台面上取片时分离为单片，从而可以叠装成符合高精度、高质量要求的变压器铁芯。
Description
技术领域
本发明涉及电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置及方法，尤其适用于硅钢片中心线长度在2000mm及以下尺寸，属于电力变压器硅钢片铁芯制作技术领域。
背景技术
在变压器的制造过程中，需要进行铁芯片叠装，其铁芯片结构较复杂，铁芯片分为三个柱(两个边柱，一个中柱)及两个铁轭(上、下轭)，五个片俯视图组成“日”或“山+分离的上轭”型，每一层的两片交接处大都是错位搭接(称为“步进搭接”，即上下层两张同样片型与相应的不同片型的交接处，无法形成上下层一致的缝隙)。现行硅钢片铁芯叠装工作主要采用人工来回重复叠装操作方式，叠装过程中不断进行调整，确保其达到精度要求。硅钢片叠装是一个是简单重复的动作，每叠一片后要检查确保重复精度和不同宽度时的分级精度。该种变压器铁芯叠装工艺耗费的劳动力大，工作效率很低；叠片工装简单，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。后来出现了磁性皮带输送剪好的薄如纸张的硅钢片进入龙门式大型构架叠装站进行同宽度铁芯片的每一级自动化叠装，该种设备占地面积大、不同级(即不同宽度)的片型需要全系统停下来等待下一级的叠装，效率不高且每一片型配一套叠片系统，造价昂贵。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，减小占地面积、减少人员需求的同时提高工作效率。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置，结构相对简单，占地面积小，其中的机器手抓取铁芯片的时候可以将铁芯片与无关下面部分(比如台面或下层铁芯片)分离，而且是一次同时抓取多片铁芯片去叠装，制造出的变压器成品精度高、质量高，降低劳动成本与劳动强度，提高生产效率；还提供了一种电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片方法，能够将带有粘连性硅钢片从片堆上或测量台台面上取片时分离为单片，从而可以叠装成符合高精度、高质量的变压器铁芯。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置包括机械臂、机械手、测量台、叠装台和控制系统，其中机械臂的一端转动设置于地面上，所述机械臂的另一端转动连接有机械手，所述机械臂能够转动到测量台上方，所述机械臂还能够转动到叠装台上方，所述测量台上放有定位好的铁芯片，所述叠装台上摆放叠片成品，其中机械臂和机械手均信号连接于控制系统。
前述的电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置，所述机械手包括安装基座、旋转盘、抓叠组件、横梁和真空发生器，所述安装基座经旋转盘与机械臂转动连接，所述旋转盘设于安装基座上表面中部。所述安装基座下方设有三根平行布置的横梁，所述横梁上均安装有抓叠组件，所述抓叠组件的顶部设有真空发生器，所述旋转盘和真空发生器均信号连接于控制系统。
前述的电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置，所述抓叠组件包括多个刚性吸盘和多个弹性吸盘，所述刚性吸盘和弹性吸盘相间布置于横梁上，所述每个刚性吸盘和弹性吸盘的顶部均安装有真空发生器。
前述的电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置，所述横梁包括第一横梁、第二横梁和第三横梁，其中第一横梁和第三横梁均可移动设于安装基座上。
前述的电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置，所述机械手还包括内侧伺服运动系统和外侧伺服运动系统，其中内侧伺服运动系统设于所述安装基座内侧，外侧伺服运动系统设于安装基座外侧。其中内侧伺服运动系统驱动第一横梁远离或者靠近第二横梁，外侧伺服运动系统驱动第三横梁远离或者靠近第二横梁，所述内侧伺服运动系统和外侧伺服运动系统均信号连接于控制系统。
前述的电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置，所述内侧伺服运动系统包括电机、减速器和精密丝杠，所述外侧伺服运动系统也包括电机、减速器和精密丝杠。
前述的电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置，所述每根横梁上设有三个刚性吸盘和四个弹性吸盘，其中两个弹性吸盘分别设于横梁的两端。
电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片方法，采用前述的电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置，包括以下步骤：
S1，放片：采用其它装置自动将二～五片铁芯片放置到测量台上并定位；
S2，取片：控制系统发出指令，机械臂带动机械手转动到测量台上方，机械手的横梁上的抓叠组件波浪式抓取二～五片铁芯片；
S3，叠片：机械臂带动机械手转动到叠装台上方，横梁上的抓叠组件将抓取的各个铁芯片置于叠装台相应叠装位置的上方；依次按设定好的位置压放于下层铁芯片上；
S4，重复取片叠片：抓叠组件再次波浪式抓取二～五片铁芯片，多次重复S2和S3动作，将铁芯片反复进行叠片工艺(即码铁芯)；
S5，输出：叠装台上所叠装的铁芯片成为叠片成品后，装置自动停止操作。
前述的电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片方法，所述步骤S2中抓叠组件抓取铁芯片，具体包括以下步骤：控制系统发出控制指令给每个刚性吸盘和弹性吸盘上的真空发生器，在吸取铁芯片的瞬间刚性吸盘产生真空向上吸，弹性吸盘无真空相对下压，使得铁芯片呈现波浪形，与下方的其他铁芯片或者测量台台面迅速分离开，分离后弹性吸盘也开始吸铁芯片，使得抓起的铁芯片成一平面，不影响钢片质量。
前述的电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片方法，所述步骤S2，还包括以下步骤：测量台上波浪式抓起二～五片铁芯片后，根据不同叠片成品的间距需求，第一横梁、第二横梁和第三横梁上的抓叠组件分别波浪式抓取铁芯片，然后控制系统发出指令给内侧伺服运动系统和外侧伺服运动系统，其中内侧伺服运动系统控制第一横梁远离或者靠近第二横梁，外侧伺服运动系统驱动第三横梁远离或者靠近第二横梁，达到铁芯片三个柱间与两个轭间的要求距离后去进行叠装工艺。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
1、该种自动叠片装置，结构相对简单，占地面积小，其中的机器手抓取铁芯片的时候，采用波浪式抓取方式，能够将带有粘连性的硅钢片从片堆上或测量台台面上取片时分离为单片；
2、控制系统通过驱动内侧伺服运动系统和外侧伺服运动系统，分别使第一横梁和第二横梁远离或者靠近第二横梁，能够满足不同间距的变压器铁芯叠装需求；
3、能一次性抓取多片硅钢片铁芯进行叠装，制造出的变压器成品精度高、质量高，降低劳动成本与劳动强度，提高生产效率；
4、还提供了一种电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片方法，能够将带有粘连性的硅钢片从片堆上或测量台台面上取片时分离为单片，从而可以叠装成符合高精度、高质量的变压器铁芯；
5、研制出专用的机器手，一次性抓取二至五种不同片型的硅钢片进行叠装，不同级(即不同宽度)的片型之间不停顿无缝过渡自动叠装。
附图说明
图1是本发明的工作流程总图；
图2是本发明中机械手的结构示意图；
图3是本发明中机械手抓取较小铁芯片的示意图；
图4是本发明中机械手抓取较大铁芯片的示意图；
图5是本发明的连接关系示意图。
附图标记的含义：1-机械臂，2-机械手，3-铁芯片，4-测量台，5-叠装台，6-叠片成品，7-安装基座，8-旋转盘，9-第一横梁，10-第二横梁，11-第三横梁，12-内侧伺服运动系统，13-外侧伺服运动系统，14-抓叠组件，15-刚性吸盘，16-弹性吸盘，17-横梁，18-真空发生器，19-控制系统。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
本发明的实施例1：如图1-图5所示，电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置包括机械臂1、机械手2、测量台4、叠装台5和控制系统19，其中机械臂1的一端转动设置于地面上，所述机械臂1的另一端转动连接有机械手2，所述机械臂1能够转动到测量台4上方，所述机械臂1还能够转动到叠装台5上方，所述测量台4上放有定位好的铁芯片3，所述叠装台5上摆放叠片成品6，其中机械臂1和机械手2均信号连接于控制系统19。具体的，所述的机械臂1为六轴机器人系统。所述机械手2包括安装基座7、旋转盘8、抓叠组件14、横梁17和真空发生器18，所述安装基座7经旋转盘8与机械臂1转动连接，所述旋转盘8设于安装基座7上表面中部。所述安装基座7下方设有三根平行布置的横梁17，所述横梁17上均安装有抓叠组件14，所述抓叠组件14的顶部设有真空发生器18，所述旋转盘8和真空发生器18均信号连接于控制系统19。所述抓叠组件14包括多个刚性吸盘15和多个弹性吸盘16，所述刚性吸盘15和弹性吸盘16相间布置于横梁17上，所述每个刚性吸盘15和弹性吸盘16的顶部均安装有真空发生器18。所述每根横梁17上设有三个刚性吸盘15和四个弹性吸盘16，其中两个弹性吸盘16分别设于横梁17的两端。
实施例2：如图1-图5所示，电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置包括机械臂1、机械手2、测量台4、叠装台5和控制系统19，其中机械臂1的一端转动设置于地面上，所述机械臂1的另一端转动连接有机械手2，所述机械臂1能够转动到测量台4上方，所述机械臂1还能够转动到叠装台5上方，所述测量台4上设有定位好的铁芯片3，所述叠装台5上摆放叠片成品6，其中机械臂1和机械手2均信号连接于控制系统19。具体的，所述的机械臂1为六轴机器人系统。所述机械手2包括安装基座7、旋转盘8、抓叠组件14、横梁17和真空发生器18，所述安装基座7经旋转盘8与机械臂1转动连接，所述旋转盘8设于安装基座7上表面中部。所述安装基座7下方设有三根平行布置的横梁17，所述横梁17上均安装有抓叠组件14，所述抓叠组件14的顶部设有真空发生器18，所述旋转盘8和真空发生器18均信号连接于控制系统19。所述横梁17包括第一横梁9、第二横梁10和第三横梁11，其中第一横梁9和第三横梁11均可移动设于安装基座7上。
所述机械手2还包括内侧伺服运动系统12和外侧伺服运动系统13，其中内侧伺服运动系统12设于所述安装基座7内侧，外侧伺服运动系统13设于安装基座7外侧。其中内侧伺服运动系统12驱动第一横梁9远离或者靠近第二横梁10，外侧伺服运动系统13驱动第三横梁11远离或者靠近第二横梁10，所述内侧伺服运动系统12和外侧伺服运动系统13均信号连接于控制系统19。所述内侧伺服运动系统12包括电机、减速器和精密丝杠，所述外侧伺服运动系统13也包括电机、减速器和精密丝杠。
实施例3：如图1-图5所示，电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置包括机械臂1、机械手2、测量台4、叠装台5和控制系统19，其中机械臂1的一端转动设置于地面上，所述机械臂1的另一端转动连接有机械手2，所述机械臂1能够转动到测量台4上方，所述机械臂1还能够转动到叠装台5上方，所述测量台4上设有定位好的铁芯片3，所述叠装台5上摆放叠片成品6，其中机械臂1和机械手2均信号连接于控制系统19。所述机械手2包括安装基座7、旋转盘8、抓叠组件14、横梁17和真空发生器18，所述安装基座7经旋转盘8与机械臂1转动连接，所述旋转盘8设于安装基座7上表面中部。所述安装基座7下方设有三根平行布置的横梁17，所述横梁17上均安装有抓叠组件14，所述抓叠组件14的顶部设有真空发生器18，所述旋转盘8和真空发生器18均信号连接于控制系统19。所述抓叠组件14包括多个刚性吸盘15和多个弹性吸盘16，所述刚性吸盘15和弹性吸盘16相间布置于横梁17上，所述每个刚性吸盘15和弹性吸盘16的顶部均安装有真空发生器18。
所述横梁17包括第一横梁9、第二横梁10和第三横梁11，其中第一横梁9和第三横梁11均可移动设于安装基座7上。所述机械手2还包括内侧伺服运动系统12和外侧伺服运动系统13，其中内侧伺服运动系统12设于所述安装基座7内侧，外侧伺服运动系统13设于安装基座7外侧。其中内侧伺服运动系统12驱动第一横梁9远离或者靠近第二横梁10，外侧伺服运动系统13驱动第三横梁11远离或者靠近第二横梁10，所述内侧伺服运动系统12和外侧伺服运动系统13均信号连接于控制系统19。所述内侧伺服运动系统12包括电机、减速器和精密丝杠，所述外侧伺服运动系统13也包括电机、减速器和精密丝杠。所述每根横梁17上设有三个刚性吸盘15和四个弹性吸盘16，其中两个弹性吸盘16分别设于横梁17的两端。
实施例4：如图1-图5所示，电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片方法，采用上述的电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置，包括以下步骤：
S1，放片：采用其它装置自动将铁芯片3放置到测量台4上并定位；
S2，取片：控制系统19发出指令，机械臂1带动机械手2转动到测量台4上方，机械手2的横梁17上的抓叠组件14波浪式抓取二～五片铁芯片3；
S3，叠片：机械臂1带动机械手2转动到叠装台5上方，横梁17上的抓叠组件14将抓取的各个铁芯片3置于叠装台5相应叠装位置的上方；依次按设定好的位置压放于下层铁芯片3上；
S4，重复取片叠片：抓叠组件14再次波浪式抓取二～五片铁芯片3，多次重复S2和S3动作，将铁芯片3反复进行叠片工艺(即码铁芯)；
S5，输出：叠装台5上所叠装的铁芯片3成为叠片成品6后，装置自动停止操作。
所述步骤S2中抓叠组件14波浪式抓叠铁芯片3，具体包括以下步骤：控制系统19发出控制指令给每个刚性吸盘15和弹性吸盘16上的真空发生器18，在吸取铁芯片3的瞬间刚性吸盘15向上吸，弹性吸盘16下压，使得铁芯片3呈现波浪形，与下方的其他铁芯片3或者测量台4台面迅速分离开，分离后弹性吸盘16产生真空也开始吸铁芯片3，使得抓起的铁芯片3成一平面。
实施例5：如图1-图5所示，电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片方法，采用上述的电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置，包括以下步骤：
S1，放片：采用其它装置自动将铁芯片3放置到测量台4上并定位；
S2，取片：控制系统19发出指令，机械臂1带动机械手2转动到测量台4上方，机械手2的横梁17上的抓叠组件14波浪式抓取二～五片铁芯片3；
S3，叠片：机械臂1带动机械手2转动到叠装台5上方，横梁17上的抓叠组件14将抓取的各个铁芯片3置于叠装台5相应叠装位置的上方；依次按设定好的位置压放于下层铁芯片上；
S4，重复取片叠片：抓叠组件14再次波浪式抓取二～五片铁芯片3，多次重复S2和S3动作，将铁芯片3反复进行叠片工艺(即码铁芯)；
S5，输出：叠装台5上所叠装的铁芯片3成为叠片成品6后，装置自动停止操作。
所述步骤S2，还包括以下步骤：根据不同叠片成品6的间距需求，第一横梁9、第二横梁10和第三横梁11上的抓叠组件14分别波浪式抓取铁芯片3，然后控制系统19发出指令给内侧伺服运动系统12和外侧伺服运动系统13，其中内侧伺服运动系统12控制第一横梁9远离或者靠近第二横梁10，外侧伺服运动系统13驱动第三横梁11远离或者靠近第二横梁10，达到铁芯片3三个柱间与两个轭间的要求距离后去进行叠装工艺。
Claims (10)
1.电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置，其特征在于，包括机械臂(1)、机械手(2)、测量台(4)、叠装台(5)和控制系统(19)，其中机械臂(1)的一端转动设置于地面上，所述机械臂(1)的另一端转动连接有机械手(2)，所述机械臂(1)能够转动到测量台(4)上方，所述机械臂(1)还能够转动到叠装台(5)上方，所述测量台(4)上放有定位好的铁芯片(3)，所述叠装台(5)上摆放叠片成品(6)，其中机械臂(1)和机械手(2)均信号连接于控制系统(19)。
2.根据权利要求1所述的电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置，其特征在于，所述机械手(2)包括安装基座(7)、旋转盘(8)、抓叠组件(14)、横梁(17)和真空发生器(18)，所述安装基座(7)经旋转盘(8)与机械臂(1)转动连接，所述安装基座(7)下方设有三根平行布置的横梁(17)，所述横梁(17)上均安装有抓叠组件(14)，所述抓叠组件(14)的顶部设有真空发生器(18)，所述旋转盘(8)和真空发生器(18)均信号连接于控制系统(19)。
3.根据权利要求2所述的电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置，其特征在于，所述抓叠组件(14)包括多个刚性吸盘(15)和多个弹性吸盘(16)，所述刚性吸盘(15)和弹性吸盘(16)相间布置于横梁(17)上，所述每个刚性吸盘(15)和弹性吸盘(16)的顶部均安装有真空发生器(18)。
4.根据权利要求2所述的电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置，其特征在于，所述横梁(17)包括第一横梁(9)、第二横梁(10)和第三横梁(11)，其中第一横梁(9)和第三横梁(11)均可移动设于安装基座(7)上。
5.根据权利要求4所述的电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置，其特征在于，所述机械手(2)还包括内侧伺服运动系统(12)和外侧伺服运动系统(13)，其中内侧伺服运动系统(12)驱动第一横梁(9)远离或者靠近第二横梁(10)，外侧伺服运动系统(13)驱动第三横梁(11)远离或者靠近第二横梁(10)，所述内侧伺服运动系统(12)和外侧伺服运动系统(13)均信号连接于控制系统(19)。
6.根据权利要求5所述的电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置，其特征在于，所述内侧伺服运动系统(12)包括电机、减速器和精密丝杠，所述外侧伺服运动系统(13)也包括电机、减速器和精密丝杠。
7.根据权利要求3所述的电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置，其特征在于，所述每根横梁(17)上设有三个刚性吸盘(15)和四个弹性吸盘(16)，其中两个弹性吸盘(16)分别设于横梁(17)的两端。
8.电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片方法，采用权利要求1～7任一所述的电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片装置，其特征在于，包括以下步骤：
S1，放片：采用其它装置自动将铁芯片(3)放置到测量台(4)上并定位；
S2，取片：控制系统(19)发出指令，机械臂(1)带动机械手(2)转动到测量台(4)上方，机械手(2)的横梁(17)上的抓叠组件(14)波浪式抓取二～五片铁芯片(3)；
S3，叠片：机械臂(1)带动机械手(2)转动到叠装台(5)上方，横梁(17)上的抓叠组件(14)将抓取的各个铁芯片(3)置于叠装台(5)相应叠装位置的上方；依次按设定好的位置压放于下层铁芯片(3)上；
S4，重复取片叠片：抓叠组件(14)再次波浪式抓取二～五片铁芯片(3)，多次重复S2和S3动作，将铁芯片(3)反复进行叠片工艺；
S5，输出：叠装台(5)上所叠装的的铁芯片(3)成为叠片成品(6)后，装置自动停止操作。
9.根据权利要求8所述的电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片方法，其特征在于，所述步骤S2中抓叠组件(14)波浪式抓取铁芯片(3)，具体包括以下步骤：
控制系统(19)发出控制指令给每个刚性吸盘(15)和弹性吸盘(16)上的真空发生器(18)，在吸取铁芯片(3)的瞬间刚性吸盘(15)向上吸，弹性吸盘(16)无真空相对下压，使得铁芯片(3)呈现波浪形，与下方的其它铁芯片(3)或者测量台(4)台面迅速分离开，分离后弹性吸盘(16)也开始吸铁芯片(3)，使得抓起的铁芯片(3)成一平面，不影响钢片质量。
10.根据权利要求8所述的电力变压器硅钢片铁芯的高效自动叠片方法，其特征在于，所述步骤S2，还包括以下步骤：
根据不同叠片成品(6)的间距需求，第一横梁(9)、第二横梁(10)和第三横梁(11)上的抓叠组件(14)分别波浪式抓取铁芯片(3)，然后控制系统(19)发出指令给内侧伺服运动系统(12)和外侧伺服运动系统(13)，其中内侧伺服运动系统(12)控制第一横梁(9)远离或者靠近第二横梁(10)，外侧伺服运动系统(13)驱动第三横梁(11)远离或者靠近第二横梁(10)。
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