CN109186515B - 变压器铁芯自动叠片时中柱片步进与轴心的仿形测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变压器技术领域，具体公开一种变压器铁芯自动叠片时中柱片步进与轴心的仿形测量装置，包括：用于初定位的第一固定块、第一滑动块、第二固定块和第二滑动块；还包括：仿形机械手，所述仿形机械手在第三伺服电机的驱动下从预定位置出发靠近待测中柱片；对射式激光传感器，固定安装于所述仿形机械手上，用于检测所述仿形机械手是否运动至待测中柱片处；控制装置，用于根据所述仿形机械手的移动距离m在数据库中查找并得到待测中柱片的步进距离F以及轴心长度G。本发明提供的变压器铁芯自动叠片时中柱片步进与轴心的仿形测量装置，能在变压器铁芯的自动叠片过程中检测中柱片的步进距离与轴心长度。

Description

变压器铁芯自动叠片时中柱片步进与轴心的仿形测量装置

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及一种变压器铁芯自动叠片时中柱片步进与轴心的仿形测量装置。

背景技术

变压器的铁芯一般包括左柱片、中柱片、右柱片、下轭片和上轭片等。在中柱片的生产过程中，需要将若干块硅钢片按照一定的距离间隔进行错位堆叠。例如，在申请号为CN201120314442.5的专利中，五级叠片式变压器铁芯就需要将五块形状尺寸的硅钢片等间隔依次错位堆叠，相邻两块硅钢片的横向错位步进相等，该每片硅钢片与中线之间的横向错位步进就是步进距离。每片硅钢片的几何中心在硅钢片的长度方向到该硅钢片的边沿位置的距离就是该硅钢片在长度方向的轴心长度。

变压器铁芯自动叠片机器人能够提高变压器叠片的工艺效率，提高铁芯叠片的质量，降低变压器的空载损耗和噪音，同时也降低了操作工人的劳动量，改善工人的劳动强度和劳动环境。对于变压器生产产商而言，自动叠片机器人的投入使用将会提高变压器叠片的效率，同时也会大幅度降低工人成本。而在这整个叠装过程中，中柱片的叠放过程扮演着至关重要的作用，不仅影响着叠装精度和叠装效率，更直接影响到变压器的技术性能、经济指标及运行的安全可靠。

目前，大多数变压器铁芯叠片多采用传统手工叠片的方式，中柱片的取料和叠放也都是采用传统手工的方式。在叠装过程中，熟练工人依据自身经验和机械结构的帮助，分别到不同的储料平台搬运不同规格的硅钢片，再按次序叠放硅钢片。首先，进行中柱片的叠片，再根据中柱片的步进与轴心位置适当调整左柱片、右柱片和下轭片的叠片。为了优化降低变压器铁芯的铁损铁耗，减小铁芯插装的离缝和保证边缘平整，在叠放一定量的硅钢片后，依然需要依靠经验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，需要用千分卡尺去测量该级叠装厚度，根据该测量结果调整硅钢片的数量，直至完成铁芯的制作。在整个叠放过程中，最核心的部分就是中柱片的叠放，直接影响叠放的整个过程以及变压器铁芯的质量，而中柱片的叠放是需要根据该中柱片的步进与轴心进行操作。在传统手工叠放的工艺中，中柱片的步进与轴心测量是由熟练工人进行肉眼识别辨认，主观因素占多，在识别辨认的过程容易因可控或不可控因素导致错误地识别中柱片的步进与轴心，从而影响着整个叠装过程。因此，在自动叠片装备中，继续采用人工识别中柱片的步进与轴心方法不太实际，也使得自动叠片装备不智能化、自动化。

所以，在变压器铁芯的自动叠片过程中，需要一种能检测中柱片的步进距离与轴心长度的测量装置。

发明内容

本发明的一个目的在于，提供一种变压器铁芯自动叠片时中柱片步进与轴心的仿形测量装置，能在变压器铁芯的自动叠片过程中检测中柱片的步进距离与轴心长度。

为达以上目的，本发明提供一种变压器铁芯自动叠片时中柱片步进与轴心的仿形测量装置，包括：

第一固定块；

第一滑动块，所述第一滑动块在第一伺服电机的驱动下与所述第一固定块从待测中柱片的长度方向夹紧或者松开待测中柱片；

第二固定块；

第二滑动块，所述第二滑动块在第二伺服电机的驱动下与所述第二固定块从待测中柱片的宽度方向夹紧或者松开待测中柱片；

仿形机械手，所述仿形机械手在第三伺服电机的驱动下从预定位置出发靠近待测中柱片；

对射式激光传感器，固定安装于所述仿形机械手上，用于检测所述仿形机械手是否运动至待测中柱片处；

控制装置，所述控制装置分别与第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和对射式激光传感器电连接，所述控制装置存储有和所述预定位置与待测中柱片之间的距离对应的步进距离数据以及轴心长度数据；所述控制装置用于根据所述仿形机械手的移动距离m在数据库中查找并得到待测中柱片的步进距离F以及轴心长度G。

优选地，所述数据库还包括：

各种片型的中柱片的长度A；

各种片型的中柱片的宽度B；

所述第一滑动块与第一固定块在待测中柱片长度方向的初始距离C；

所述第二滑动块与第二固定块在待测中柱片宽度方向的初始距离D；

各种片型的中柱片完成初定位后到预定位置的预定距离E。

优选地，所述根据所述仿形机械手的移动距离m在数据库中查找并得到待测中柱片的步进距离F以及轴心长度G包括：

检测并记录所述第三伺服电机的转动参数；

根据所述第三伺服电机的转动参数计算得到所述仿形机械手的移动距离m；

在数据库中查找与所述仿形机械手的移动距离m最接近的预定距离E；

根据查找到的预定距离E得到待测中柱片的步进距离F以及轴心长度G。

优选地，还包括：

工作台，所述工作台水平设置，用于盛放待测中柱片。

优选地，还包括：

第一薄型气缸，位于所述第一固定块的下方，用于驱动所述第一固定块在竖直方向移动：当所述第一薄型气缸伸出时，所述第一固定块的上表面高于所述工作台的台面，当所述第一薄型气缸缩回时，所述第一固定块的上表面与所述工作台的台面平齐；

第二薄型气缸，位于所述第一滑动块的下方，用于驱动所述第一滑动块在竖直方向移动，所述第二薄型气缸的缸体与所述第一伺服电机的驱动端连接：当所述第一薄型气缸伸出时，所述第一滑动块的上表面高于所述工作台的台面，当所述第一薄型气缸缩回时，所述第一滑动块的上表面与所述工作台的台面平齐；

第三薄型气缸，位于所述第二固定块的下方，用于驱动所述第二固定块在竖直方向移动：当所述第三薄型气缸伸出时，所述第二固定块的上表面高于所述工作台的台面，当所述第三薄型气缸缩回时，所述第二固定块的上表面与所述工作台的台面平齐；

第四薄型气缸，位于所述第二滑动块的下方，用于驱动所述第二滑动块在竖直方向移动，所述第四薄型气缸的缸体与所述第二伺服电机的驱动端连接：当所述第四薄型气缸伸出时，所述第二滑动块的上表面高于所述工作台的台面，当所述第四薄型气缸缩回时，所述第二滑动块的上表面与所述工作台的台面平齐。

本发明的有益效果在于：提供一种变压器铁芯自动叠片时中柱片步进与轴心的仿形测量装置，通过对中柱片进行初定位，然后测量预定位置到中柱片的特定位置的预定距离E，通过预定距离E获取中柱片对应的步进距离和轴心长度，能有效提高生产效率，且能极大的降低次品率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的五片形状不同的中柱片在初定位之前的位置示意图；

图2为本发明实施例提供的五片形状不同的中柱片在初定位之后的位置示意图；

图3为本发明实施例提供的五片中柱片错位叠合后的示意图；

图4为图3中J处的局部放大示意图；

图5为本发明实施例提供的其中一片中柱片的轴心长度示意图；

图6为仿形机械手的结构示意图。

图中：

1、第一固定块；2、第一滑动块；3、第一伺服电机；

4、第二固定块；5、第二滑动块；6、第二伺服电机；

7、仿形机械手；8、第三伺服电机；

9、待测中柱片；

10、对射式激光传感器。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。

此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1～图6所示，本实施例提供一种变压器铁芯自动叠片时中柱片步进与轴心的仿形测量装置和测量方法。变压器铁芯自动叠片时中柱片步进与轴心的仿形测量装置包括工作台、第一固定块1、第一滑动块2、第二固定块4、第二滑动块5、仿形机械手7、对射式激光传感器10和控制装置。所述第一滑动块2在第一伺服电机3的驱动下与所述第一固定块1从待测中柱片9的长度方向夹紧或者松开待测中柱片9。所述第二滑动块5在第二伺服电机6的驱动下与所述第二固定块4从待测中柱片9的宽度方向夹紧或者松开待测中柱片9。所述仿形机械手7在第三伺服电机8的驱动下从预定位置出发靠近待测中柱片9。对射式激光传感器10固定安装于所述仿形机械手7上，用于检测所述仿形机械手7是否运动至待测中柱片9处。所述控制装置分别与第一伺服电机3、第二伺服电机6、第三伺服电机8和对射式激光传感器10电连接，所述控制装置存储有和所述预定位置与待测中柱片9之间的距离对应的步进距离数据以及轴心长度数据；所述控制装置用于根据所述仿形机械手7的移动距离m在数据库中查找并得到待测中柱片9的步进距离F以及轴心长度G。优选地，由于中柱片的长度较长，第二固定块4和第二滑动块5均可以有两块。

本实施例中，为了使设备更加紧凑，选择将各个伺服电机安装在工作台下方，通过薄型气缸实现固定块和滑动块的浮动设计。变压器铁芯自动叠片时中柱片步进与轴心的仿形测量装置还包括第一薄型气缸、第二薄型气缸、第三薄型气缸和第四薄型气缸。第一薄型气缸位于所述第一固定块1的下方，用于驱动所述第一固定块1在竖直方向移动：当所述第一薄型气缸伸出时，所述第一固定块1的上表面高于所述工作台的台面，当所述第一薄型气缸缩回时，所述第一固定块1的上表面与所述工作台的台面平齐。第二薄型气缸位于所述第一滑动块2的下方，用于驱动所述第一滑动块2在竖直方向移动，所述第二薄型气缸的缸体与所述第一伺服电机3的驱动端连接：当所述第一薄型气缸伸出时，所述第一滑动块2的上表面高于所述工作台的台面，当所述第一薄型气缸缩回时，所述第一滑动块2的上表面与所述工作台的台面平齐。第三薄型气缸位于所述第二固定块4的下方，用于驱动所述第二固定块4在竖直方向移动：当所述第三薄型气缸伸出时，所述第二固定块4的上表面高于所述工作台的台面，当所述第三薄型气缸缩回时，所述第二固定块4的上表面与所述工作台的台面平齐。第四薄型气缸位于所述第二滑动块5的下方，用于驱动所述第二滑动块5在竖直方向移动，所述第四薄型气缸的缸体与所述第二伺服电机6的驱动端连接：当所述第四薄型气缸伸出时，所述第二滑动块5的上表面高于所述工作台的台面，当所述第四薄型气缸缩回时，所述第二滑动块5的上表面与所述工作台的台面平齐。优选地，若固定块或者滑动块的数量较多，则每个固定块和滑动块的下方均设置一个薄型气缸。

优选地，当仿形机械手7的运动方向与第二滑动块5的运动方向的夹角为45°时，如表1和表2所示，本实施例中，所述数据库一共包括：

①各种片型的中柱片的长度A；

②各种片型的中柱片的宽度B；

③所述第一滑动块2与第一固定块1在待测中柱片9长度方向的初始距离C；

④所述第二滑动块5与第二固定块4在待测中柱片9宽度方向的初始距离D；

⑤各种片型的中柱片完成初定位后到预定位置的预定距离E；

⑥各种预定距离E对应的步进距离F以及轴心长度G。

表1各种片型的中柱片对应的尺寸表

A(mm)	B(mm)	C(mm)	D(mm)
				850	110	1200	400
850	130	1200	400
				850	150	1200	400
850	170	1200	400
				850	190	1200	400
850	210	1200	400
				850	230	1200	400
850	250	1200	400
				850	280	1200	400

表2各种预定距离对应的步进距离和轴心长度表

具体地，如图3所示，当五片待测中柱片9进行叠合时，每一片的形状都是不同的，中间的称为对称中柱片。因此，中柱片的左上角的形状和尺寸就决定了其对应的在错位叠合时所处的位置，即只要将待测中柱片9进行初定位，然后测出该待测中柱片9的左上角的预定距离E，就可以知道该中柱片相应的步进距离F以及轴心长度G。

于本实施例中：

①只要在控制装置中选定了相应的片型，控制装置就会自动调取该片型对应的长度A和宽度B，由于初始距离C和初始距离D都是固定的，所以可以计算出使第一滑动块2和第二滑动块5紧压待测中柱片9时第一伺服电机3和第二伺服电机6所需要的转动参数。开始时，各片待测中柱片9的位置如图1所示，当第一滑动块2和第二滑动块5压紧待测中柱片9后，各待测中柱片9的位置如图2所示，就完成了待测中柱片9的初定位。

②此时第三伺服电机8驱动仿形机械手7向待测中柱片9靠近，当仿形机械手7上的对射式激光传感器10检测到待测中柱片9时，发送信号给控制装置，控制装置使第三伺服电机8停止转动，记录第三伺服电机8的转动参数，根据第三伺服电机8的转动参数计算出仿形机械手7的运动距离m；

③在数据库中查找与所述仿形机械手7的移动距离m最接近的预定距离E；

④根据查找到的预定距离E得到待测中柱片9的步进距离F以及轴心长度G。

至此，便完成了待测中柱片9的步进距离与轴心长度的测量工作。在此过程中，如果运动距离m与各个预定距离E之间的差值均较大，超出了允许的误差范围，则说明此片中柱片有问题，不是适配的片型，系统直接发出警报或者将此片中柱片移除。如果运动距离m与预定距离E之间的差值在误差允许范围内，则后续的叠片系统将此片中柱片进行错位堆叠。

将测量完成的中柱片移送至叠片平台。叠片机械手根据测量完成中柱片的宽度方向轴心位置吸取该中柱片，当控制器确认到叠片机械手吸取到测量完成的中柱片时，叠片机械手将该中柱片移送至叠片平台，并根据匹配到该中柱片的步进数F和长度方向轴心位置到两端的距离G进行相应的叠片操作，并根据实际情况调整左柱片、右柱片和下轭片位置。同时，定位平台恢复到初始状态，等待下一次测量的开始。

本发明所具有的优点：

①在自动叠片机器人中，实现对中柱片的步进与轴心自动测量，提高叠装精度和效率。

②本实施例对中柱片的步进与轴心测量的实现机构结构简单，成本低，效率高，精度高。

③在自动叠片机器人中，减小中柱片步进与轴心测量过程中的大量辅助时间。

④在中柱片步进与轴心测量过程中乃至整个生产过程中，减小工人的参与，减少人工成本，保证工人安全，实现自动化。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种变压器铁芯自动叠片时中柱片步进与轴心的仿形测量装置，其特征在于，包括：

第一固定块（1）；

第一滑动块（2），所述第一滑动块（2）在第一伺服电机（3）的驱动下与所述第一固定块（1）从待测中柱片（9）的长度方向夹紧或者松开待测中柱片（9）；

第二固定块（4）；

第二滑动块（5），所述第二滑动块（5）在第二伺服电机（6）的驱动下与所述第二固定块（4）从待测中柱片（9）的宽度方向夹紧或者松开待测中柱片（9）；

仿形机械手（7），所述仿形机械手（7）在第三伺服电机（8）的驱动下从预定位置出发靠近待测中柱片（9）；

对射式激光传感器（10），固定安装于所述仿形机械手（7）上，用于检测所述仿形机械手（7）是否运动至待测中柱片（9）处；

控制装置，所述控制装置分别与第一伺服电机（3）、第二伺服电机（6）、第三伺服电机（8）和对射式激光传感器（10）电连接，所述控制装置存储有和所述预定位置与待测中柱片（9）之间的距离对应的步进距离数据以及轴心长度数据；所述控制装置用于根据所述仿形机械手（7）的移动距离m在数据库中查找并得到待测中柱片（9）的步进距离F以及轴心长度G；

所述数据库还包括：

各种片型的中柱片的长度A；

各种片型的中柱片的宽度B；

所述第一滑动块（2）与第一固定块（1）在待测中柱片（9）长度方向的初始距离C；

所述第二滑动块（5）与第二固定块（4）在待测中柱片（9）宽度方向的初始距离D；

各种片型的中柱片完成初定位后到预定位置的预定距离E；

所述根据所述仿形机械手（7）的移动距离m在数据库中查找并得到待测中柱片（9）的步进距离F以及轴心长度G包括：

检测并记录所述第三伺服电机（8）的转动参数；

根据所述第三伺服电机（8）的转动参数计算得到所述仿形机械手（7）的移动距离m；

在数据库中查找与所述仿形机械手（7）的移动距离m最接近的预定距离E；

根据查找到的预定距离E得到待测中柱片（9）的步进距离F以及轴心长度G。

2.根据权利要求1所述的变压器铁芯自动叠片时中柱片步进与轴心的仿形测量装置，其特征在于，还包括：

工作台，所述工作台水平设置，用于盛放待测中柱片（9）。

3.根据权利要求2所述的变压器铁芯自动叠片时中柱片步进与轴心的仿形测量装置，其特征在于，还包括：

第一薄型气缸，位于所述第一固定块（1）的下方，用于驱动所述第一固定块（1）在竖直方向移动：当所述第一薄型气缸伸出时，所述第一固定块（1）的上表面高于所述工作台的台面，当所述第一薄型气缸缩回时，所述第一固定块（1）的上表面与所述工作台的台面平齐；

第二薄型气缸，位于所述第一滑动块（2）的下方，用于驱动所述第一滑动块（2）在竖直方向移动，所述第二薄型气缸的缸体与所述第一伺服电机（3）的驱动端连接：当所述第一薄型气缸伸出时，所述第一滑动块（2）的上表面高于所述工作台的台面，当所述第一薄型气缸缩回时，所述第一滑动块（2）的上表面与所述工作台的台面平齐；

第三薄型气缸，位于所述第二固定块（4）的下方，用于驱动所述第二固定块（4）在竖直方向移动：当所述第三薄型气缸伸出时，所述第二固定块（4）的上表面高于所述工作台的台面，当所述第三薄型气缸缩回时，所述第二固定块（4）的上表面与所述工作台的台面平齐；

第四薄型气缸，位于所述第二滑动块（5）的下方，用于驱动所述第二滑动块（5）在竖直方向移动，所述第四薄型气缸的缸体与所述第二伺服电机（6）的驱动端连接：当所述第四薄型气缸伸出时，所述第二滑动块（5）的上表面高于所述工作台的台面，当所述第四薄型气缸缩回时，所述第二滑动块（5）的上表面与所述工作台的台面平齐。