CN109087804B - 一种变压器铁芯自动叠装生产线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变压器生产的自动化设备技术领域，具体涉及一种变压器铁芯自动叠装生产线。其包括支架、料仓、叠片平台、取放机构、传送机构和控制柜，料仓、取放机构和传送机构固定于支撑架上，在支架上安装有多个料仓，取放机构用于抓取料仓中的叠片并置于叠片平台上，传送机构用于送入叠片平台至取放机构的叠片范围内及送出叠片完成后的叠片平台，控制柜可控制取放机构和传送机构。该生产线可实现全天候24小时运转，叠片速度高于人工叠片，从而极大提高生产效率；前期投入生产线的资金后，后期无需支出叠片工人的开支，极大降低生产成本；叠片质量稳定，出错概率远低于人工叠片，从而保证了铁芯的外形美观和变压器质量的稳定性。

Description

一种变压器铁芯自动叠装生产线

技术领域

本发明涉及变压器生产的自动化设备技术领域，具体涉及一种变压器铁芯自动叠装生产线。

背景技术

变压器铁芯是用于绕制变压器线圈绕组的支撑骨架，而现有的铁芯实际上是通过多片硅钢片层叠形成的具有固定形状的结构。并且变压器铁芯往往不是单根绕线柱，例如，其通常需要形成“日”字形构造的绕线骨架，因此，需要层叠五组硅钢片拼接而成，且每组中硅钢片的宽度和形状不同，每组硅钢片在层叠完成后，其纵截面形成纺锤形结构，因此，变压器铁芯的结构复杂，硅钢片数量非常大，且大型变压器铁芯的成品的重量很大。

现有的变压器生产企业通常通过人工逐片层叠硅钢片实现铁芯的生产，可想而知，人工叠片存在以下不可避免的缺陷：由于硅钢片的数量很多，而工人通常需要逐片层叠，导致工作量巨大，且工人无法做到全天24小时工作，生产效率低下；通常需要2-4个工人同时进行一个铁芯的叠片工作，导致工厂人工开支巨大，叠片工作非常不经济；由于人力工作无法保证时刻的注意力集中，非常容易出现叠片不齐，影响铁芯的外形美观甚至变压器的质量。

因此，人们急需一种可实现自动化叠片的生产线，从而完全代替人工叠片以解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为：提供一种变压器铁芯自动叠装生产线，其可完全取代现有需要人工进行硅钢片叠片的铁芯生产工艺，生产线可进行全天候24小时运转，且叠片速度高于人工叠片，从而极大提高生产效率；前期投入生产线的资金后，后期无需支出叠片工人的开支，极大降低生产成本；避免了由于人工无法时刻保持注意力集中所导致的叠片不齐，影响铁芯外形美观甚至变压器质量的问题。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种变压器铁芯自动叠装生产线，包括支架、料仓、叠片平台、取放机构、传送机构和控制柜，所述料仓、取放机构和传送机构固定于支撑架上，所述叠片平台放于传送机构上，在所述支架上安装有多个料仓，每个所述料仓放入相同规格的叠片，所述取放机构用于抓取料仓中的叠片并置于叠片平台上，所述传送机构用于送入叠片平台至取放机构的叠片范围内及送出叠片完成后的叠片平台，所述控制柜可控制取放机构和传送机构。

在一种优选的实施方式中，所述取放机构有两个，分别固定于叠片平台两侧的支架上。

在一种优选的实施方式中，所述取放机构为五轴机械手，所述五轴机械手的抓取端安装有吸盘，所述吸盘连接有气管，所述气管另一端连接压缩泵，所述压缩泵通过气管吸气，从而使吸盘吸住叠片实现抓取。

在一种优选的实施方式中，所述五轴机械手包括第一气缸、第二气缸、第一电机、第二电机、第三电机以及第一滑轨、第一滑块、第二滑轨、第二滑块，所述第一滑轨固定于支架上，所述第一气缸固定于第一滑轨上，所述第一滑块滑动连接于第一滑轨上，所述第一气缸的顶杆连接第一滑块，所述第一电机固定于第二滑块中，且第一电机的转轴连接第二滑轨，在第二滑轨上安装有第二电机，在第二滑轨上滑动连接有第二滑块，所述第二电机传动连接第二滑块，并可带动第二滑块沿第二滑轨上滑动，在第二滑块末端固定有第二气缸，所述第二气缸的顶杆连接第三电机，所述第三电机的转轴上固定有旋转架，所述旋转架上安装有吸盘。

在一种优选的实施方式中，所述料仓包括第一挡块、第二挡块和滑管，所述滑管和第一挡块固定于支架上，且第一挡块位于滑管一端的上部，所述第二挡块滑动连接于滑管上，所述第二挡块可在滑管上滑动或固定，所述第一挡块和第二挡块之间的空间形成放置叠片的腔体。

在一种优选的实施方式中，所述叠片平台包括：

底板；

自左向右依次设置于底板上的第一叠片仓和第二叠片仓，自上而下依次设置于底板上的第三叠片仓、第四叠片仓和第五叠片仓，所述第一叠片仓、第二叠片仓、第三叠片仓、第四叠片仓和第五叠片仓内部均具有限位机构，所述限位机构用于限制一定数量和宽度的叠片层叠放入，

所述第一叠片仓叠入第一叠片组，所述第二叠片仓叠入第二叠片组，且所述第一叠片组和第二叠片组平行；

所述第三叠片仓叠入第三叠片组，所述第四叠片仓叠入第四叠片组，所述第五叠片仓叠入第五叠片组，且所述第三叠片组、第四叠片组和第五叠片组相互平行；

所述第一叠片组垂直于第三叠片组，所述第一叠片组、第二叠片组、第三叠片组、第四叠片组、第五叠片组构成“日”字形变压器叠片绕线骨架。

在一种优选的实施方式中，所述限位机构为阶梯状结构和销组中的至少一种，所述销组包括多根自上而下长度依次增加的销杆。

在一种优选的实施方式中，所述传送机构包括安装于支架上的第一滚筒排、第二滚筒排和第三滚筒排，所述第一滚筒排通过传动机构实现对叠片平台的传送，所述第二滚筒排和第三滚筒排分别位于第一滚筒排的首尾两端。

在一种优选的实施方式中，所述传动机构包括第四电机、链条和齿轮，所述第四电机固定于支架上，所述第一滚筒排的所有滚筒的同侧安装有齿轮，所述第四电机的转轴通过链条与齿轮实现传动，从而带动第一滚筒排的滚筒转动。

在一种优选的实施方式中，所述支架的四个顶点上均安装有光栅传感器，且相邻的所述光栅传感器对射形成光栅保护面，所述光栅传感器探测有物体跨过光栅保护面后，可切断生产线电源，使所述生产线停止工作。

本发明的有益效果是：通过料仓、叠片平台、取放机构、传送机构和控制柜之间的连接和配合，取放机构从料仓中抓取叠片，并放入叠片平台中，传送机构将完成叠片的叠片平台送出，控制柜连接所有电气设备实现自动化控制，从而实现自动化叠片生产。该生产线可实现全天候24小时运转，叠片速度高于人工叠片，从而极大提高生产效率；前期投入生产线的资金后，后期无需支出叠片工人的开支，极大降低生产成本；叠片质量稳定，出错概率远低于人工叠片，从而保证了铁芯的外形美观和变压器质量的稳定性。

附图说明

图1是所述生产线的立体图；

图2是所述生产线的顶视图；

图3是所述五轴机械手的立体图；

图4是所述五轴机械手在吸盘处的局部放大图；

图5是所述料仓的局部放大图；

图6是所述叠片平台的立体图；

图7是所述限位机构的局部放大图；

图8是所述传送机构的顶视图；

图9是所述光栅传感器的局部放大图。

图中各附图标记为：1：支架，2：料仓，21：第一挡块，22：第二挡块，23：滑管，3：叠片平台，31：底板，32：第一叠片仓，321：阶梯状结构，322：销组，33：第二叠片仓，34：第三叠片仓，35：第四叠片仓，36：第五叠片仓，4：取放机构，411：第一滑轨，412：第一滑块，413：第二滑轨，414：第二滑块，415：气管，416：旋转架，417：吸盘，421：第一气缸，422：第一电机，423：第二电机，424：第二气缸，425：第三电机，5：传送机构，51：第一滚筒排，511：滚筒，512：滑轮，513：第四电机，52：第二滚筒排，53：第三滚筒排，6：控制柜，7：光栅传感器。

具体实施方式

下面结合各附图，对本发明做详细描述。

结合图1和图2，本发明所述的变压器铁芯的自动叠片生产线，包括支架1、料仓2、叠片平台3、取放机构4、传送机构5和控制柜6。所述料仓2、取放机构4和传送机构5固定于支撑架上，所述叠片平台3放于传送机构5上。在所述支架1上安装有多个料仓2，每个所述料仓2放入相同规格的叠片，所述取放机构4用于抓取料仓2中的叠片并置于叠片平台3上，所述传送机构5用于送入叠片平台3至取放机构4的叠片范围内及送出叠片完成后的叠片平台3，所述控制柜6连接并控制所有电气设备，用于控制上述电气设备。进一步的，在支架1的矩形平面的四个顶点上分别安装有光栅传感器7。进一步的，所述取放机构4有两个，分别固定于叠片平台3两侧的支架1上。两个所述取放机构4可同时抓取硅钢片并放于叠片平台3上，从而进一步提高生产线的生产效率。当然，取放机构4并不限于两个，可在支架1宽度允许的情况下，安装多于两个的取放机构4，且取放机构4越多，叠片效率越高。

结合图3和图4，所述取放机构4为五轴机械手，所述五轴机械手的抓取端安装有吸盘417，所述吸盘417连接有气管415，所述气管415另一端连接压缩泵，所述压缩泵通过气管415吸气，从而使吸盘417吸住叠片实现抓取。所述五轴机械手可实现三维方向上的轴向伸缩以及两个平行平面上的轴向转动。进一步的，所述五轴机械手包括第一气缸421、第二气缸424、第一电机422、第二电机423、第三电机425以及第一滑轨411、第一滑块412、第二滑轨413、第二滑块414，所述第一滑轨411固定于支架1上，所述第一气缸421固定于第一滑轨411上，所述第一滑块412滑动连接于第一滑轨411上，所述第一气缸421的顶杆连接第一滑块412，所述第一电机422固定于第二滑块414中，且第一电机422的转轴连接第二滑轨413，在第二滑轨413上安装有第二电机423，在第二滑轨413上滑动连接有第二滑块414，所述第二电机423传动连接第二滑块414，并可带动第二滑块414沿第二滑轨413上滑动，在第二滑块414末端固定有第二气缸424，所述第二气缸424的顶杆连接第三电机425，所述第三电机425的转轴上固定有旋转架416，所述旋转架416上安装有吸盘417。且在第二滑块414上具有管槽，可在管槽中卡入气管415从而起到理线作用，同时，也可在管槽上方的气管415外部安装有理线盒(图中未示出)。该五轴机械手的工作原理为：第一气缸421通过顶杆带动第一滑块412沿X轴方向运动，第二电机423通过丝杆和丝杆副配合带动第二滑块414沿Y轴方向运动，第二气缸424带动第三电机425、旋转架416以及吸盘417沿Z轴方向运动；同时，第一电机422可带动第二滑轨413沿转轴转动，第三电机425可带动旋转架416沿转轴转动，从而实现精确定位至待抓取硅钢片上部以及叠片平台3的指定位置；同时，吸盘417通过与之相连的气管415和压缩泵，实现对硅钢片的吸取和释放。

如图5所示，所述料仓2包括第一挡块21、第二挡块22和滑管23，所述滑管23和第一挡块21固定于支架1上，且第一挡块21位于滑管23一端的上部，所述第二挡块22滑动连接于滑管23上，所述第二挡块22可在滑管23上滑动或固定，所述第一挡块21和第二挡块22之间的空间形成放置叠片的腔体，且一对第一挡块21和第二挡块22下部，具有两根滑管23，从而保证硅钢片摆放的稳定性。多个料仓2排列安装于支架1上形成料仓组，一个料仓2中放入规格相同的硅钢片，且至少有两个料仓2中的硅钢片规格不同。

如图6所示，所述叠片平台3包括：底板31；自左向右依次设置于底板31上的第一叠片仓32和第二叠片仓33，自上而下依次设置于底板31上的第三叠片仓34、第四叠片仓35和第五叠片仓36。所述第一叠片仓32、第二叠片仓33、第三叠片仓34、第四叠片仓35和第五叠片仓36内部均具有限位机构，所述限位机构用于限制一定数量和宽度的叠片层叠放入。所述第一叠片仓32叠入第一叠片组，所述第二叠片仓33叠入第二叠片组，且所述第一叠片组和第二叠片组平行。所述第三叠片仓34叠入第三叠片组，所述第四叠片仓35叠入第四叠片组，所述第五叠片仓36叠入第五叠片组，且所述第三叠片组、第四叠片组和第五叠片组相互平行。所述第一叠片组垂直于第三叠片组，所述第一叠片组、第二叠片组、第三叠片组、第四叠片组、第五叠片组构成“日”字形变压器叠片绕线骨架。如图7所示，所述限位机构为阶梯状结构321和销组322中的至少一种，所述销组322包括多根自上而下长度依次增加的销杆，即在第一叠片仓32的一块靠板上具有阶梯状结构321，在与之相对的靠板上具有销组322，因此，在堆叠不同宽度的同组硅钢片时，保证叠片的准确性，从而形成纵向截面为纺锤形的结构。

如图8所示，所述传送机构5包括安装于支架1上的第一滚筒排51、第二滚筒排52和第三滚筒排53，所述第一滚筒排51通过传动机构实现对叠片平台3的传送，所述第二滚筒排52和第三滚筒排53分别位于第一滚筒排51的首尾两端。进一步的，所述传动机构包括第四电机513、链条和齿轮，所述第四电机513固定于支架1上，所述第一滚筒排51的所有滚筒511的同侧安装有齿轮，所述第四电机513的转轴通过链条与齿轮实现传动，从而带动第一滚筒排51的滚筒511转动。同时，在每个所述滚筒511上安装有滑轮512，滑轮512可对应于叠片平台3的底板31底部的滑轨，使滑轨在滑轮512上定向运动，从而保证叠片平台3的定向传送。

如图9所示，支架1的四个顶点上均安装有光栅传感器7，且相邻的所述光栅传感器7对射形成光栅保护面，所述光栅传感器7探测有物体跨过光栅保护面后，可切断生产线电源，使所述生产线停止工作。设置光栅传感器7，可实现安全生产的要求，当操作者不慎将手伸入或者有杂物进入光栅保护面，光栅传感器7可发送信号至控制柜6，从而使生产线断电，实现生产线的安全生产，保障人身和财产安全。

以下，具体说明本发明所述自动叠片生产线的工作过程。

在每个料仓2中放入同规格的硅钢片，并移动第二挡块22抵住硅钢片，将指定型号的变压器的铁芯所需的硅钢片置于料仓2中，并通过在控制柜6中切换该型号变压器铁芯的叠片程序，做好叠片准备。将未叠入硅钢片的叠片平台3放入传送机构5的一端，通过传送机构5的第一滚筒511排51的转动传送至取放机构4的正下方。此时，两个五轴机械手开始通过各气缸和电机的配合，并通过吸盘417抓取料仓2中的硅钢片，并准确叠入叠片平台3上。通过控制柜6中的程序设定，五轴机械手可抓取不同料仓2中不同规格的硅钢片进行叠片，从而叠成“日”字形变压器铁芯，并保证完成后的铁芯各纵截面形成纺锤形。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种变压器铁芯自动叠装生产线，其特征在于，包括支架、料仓、叠片平台、取放机构、传送机构和控制柜，所述料仓、取放机构和传送机构固定于支架上，所述叠片平台放于传送机构上，在所述支架上安装有多个料仓，每个所述料仓放入相同规格的叠片，所述取放机构用于抓取料仓中的叠片并置于叠片平台上，所述传送机构用于送入叠片平台至取放机构的叠片范围内及送出叠片完成后的叠片平台，所述控制柜可控制取放机构和传送机构；

所述取放机构为五轴机械手，所述五轴机械手的抓取端安装有吸盘，所述吸盘连接有气管，所述气管另一端连接压缩泵，所述压缩泵通过气管吸气，从而使吸盘吸住叠片实现抓取；

所述五轴机械手包括第一气缸、第二气缸、第一电机、第二电机、第三电机以及第一滑轨、第一滑块、第二滑轨、第二滑块，所述第一滑轨固定于支架上，所述第一气缸固定于第一滑轨上，所述第一滑块滑动连接于第一滑轨上，所述第一气缸的顶杆连接第一滑块，所述第一电机固定于第二滑块中，且第一电机的转轴连接第二滑轨，在第二滑轨上安装有第二电机，在第二滑轨上滑动连接有第二滑块，所述第二电机传动连接第二滑块，并可带动第二滑块沿第二滑轨上滑动，在第二滑块末端固定有第二气缸，所述第二气缸的顶杆连接第三电机，所述第三电机的转轴上固定有旋转架，所述旋转架上安装有吸盘；

所述传送机构包括安装于支架上的第一滚筒排、第二滚筒排和第三滚筒排，所述第一滚筒排通过传动机构实现对叠片平台的传送，所述第二滚筒排和第三滚筒排分别位于第一滚筒排的首尾两端。

2.如权利要求1所述的一种变压器铁芯自动叠装生产线，其特征在于，所述取放机构有两个，分别固定于叠片平台两侧的支架上。

3.如权利要求1所述的一种变压器铁芯自动叠装生产线，其特征在于，所述料仓包括第一挡块、第二挡块和滑管，所述滑管和第一挡块固定于支架上，且第一挡块位于滑管一端的上部，所述第二挡块滑动连接于滑管上，所述第二挡块可在滑管上滑动或固定，所述第一挡块和第二挡块之间的空间形成放置叠片的腔体。

4.如权利要求1所述的一种变压器铁芯自动叠装生产线，其特征在于，所述叠片平台包括：

底板；

自左向右依次设置于底板上的第一叠片仓和第二叠片仓，自上而下依次设置于底板上的第三叠片仓、第四叠片仓和第五叠片仓，所述第一叠片仓、第二叠片仓、第三叠片仓、第四叠片仓和第五叠片仓内部均具有限位机构，所述限位机构用于限制一定数量和宽度的叠片层叠放入，所述第一叠片仓叠入第一叠片组，所述第二叠片仓叠入第二叠片组，且所述第一叠片组和第二叠片组平行；

所述第三叠片仓叠入第三叠片组，所述第四叠片仓叠入第四叠片组，所述第五叠片仓叠入第五叠片组，且所述第三叠片组、第四叠片组和第五叠片组相互平行；

所述第一叠片组垂直于第三叠片组，所述第一叠片组、第二叠片组、第三叠片组、第四叠片组、第五叠片组构成“日”字形变压器叠片绕线骨架。

5.如权利要求4所述的一种变压器铁芯自动叠装生产线，其特征在于，所述限位机构为阶梯状结构和销组中的至少一种，所述销组包括多根自上而下长度依次增加的销杆。

6.如权利要求1所述的一种变压器铁芯自动叠装生产线，其特征在于，所述传动机构包括第四电机、链条和齿轮，所述第四电机固定于支架上，所述第一滚筒排的所有滚筒的同侧安装有齿轮，所述第四电机的转轴通过链条与齿轮实现传动，从而带动第一滚筒排的滚筒转动。

7.如权利要求1-6任一项所述的一种变压器铁芯自动叠装生产线，其特征在于，所述支架的四个顶点上均安装有光栅传感器，且相邻的所述光栅传感器对射形成光栅保护面，所述光栅传感器探测有物体跨过光栅保护面后，可切断生产线电源，使所述生产线停止工作。