一种变压器硅钢片自动叠片生产系统和方法与流程

本发明涉及变压器自动化生产技术，具体是小型变压器的硅钢片叠片生产系统及生产方法。

背景技术：

变压器铁芯作为变压器的核心部分，它的质量直接影响到变压器的性能，铁芯中主要部件是多个叠装的硅钢片，由于变压器铁芯的种类繁多，一个铁芯的叠装可能需要多种规格的硅钢片，所以现有的铁心制造都采用手工叠装硅钢片的生产方式。手工叠装硅钢片的生产方式存在诸多问题：一是手工叠片效率低下且工作强度大，如要加工由200片硅钢片叠装成的高400mm的变压器铁芯，需要1个小时左右的时间重复动作一百多次；二是手工叠片容易出现缺片和重片等问题，比如因人工疲劳疏忽所致，会叠装出废品。因此，针对变压器的硅钢片叠片生产，尤其是小型变压器的硅钢片叠片生产，需求一种能代替手工叠片的自动叠片生产系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服传统手工叠片带来的弊端，提出一种自动叠片生产系统和方法，解决手工叠装生产率低下、质量参差不齐、叠装缺片和重片等问题，提高生产效率和变压器硅钢片的质量。

本发明一种变压器硅钢片自动叠片生产系统采用的技术方案是：包括能传送料箱的物流传输机构，物流传输机构的前段上方是料箱推杆，料箱推杆经l型的伸缩杆分别连接垂直的第一气压马达和前后水平的第二气压马达，料箱推杆的前方是双工位互换旋转平台机构，双工位互换旋转平台机构底部是水平的旋转工作台，旋转工作台上方设有相对称的两个提升机架，每个提升机架顶部正上方固定设置一个能放置一个料箱的水平的定位平台，每个定位平台中心处开有与料箱底面上开有的长方形通槽大小相同的长方形通孔，该长方形通孔正下方设有支撑块，支撑块底部两侧各连接一个能带动支撑块上升和下降的第一伺服电机；物流传输机构的前端旁侧是自动叠片机构和放料机构，自动叠片机构顶部设有上下垂直的相配合的滑轨和滑块，滑块固定连接垂直的旋转马达连接轴，旋转马达连接轴上端同轴连接第三气压马达且下端固定连接一根水平的横梁正中间，横梁的两端各悬接一个垂直的吸盘底座连接轴，每个吸盘底座连接轴上端同轴固定连接一个第四气压马达且下端连接能吸取硅钢片的送料吸盘；双工位互换旋转平台机构的其中一个定位平台与物流传输机构的高度相等相衔接、另一个定位平台上的料箱位于其中一个送料吸盘的正下方，另一个送料吸盘的正下方是放料机构。

所述的一种变压器硅钢片自动叠片生产系统的生产方法采用的技术方案是包括以下步骤：

a、物流传输机构将放置有硅钢片的料箱向前传送至靠近定位平台，料箱后端位于料箱推杆的正下方，第一气压马达工作，带动伸缩杆下降，使料箱推杆位于料箱后端的中间部位，然后第二气压马达工作，伸缩杆向前伸，带动料箱推杆向前将料箱推送至定位平台上；

b、旋转工作台旋转180度，装有硅钢片的料箱旋转至送料吸盘的正下方，第一伺服电机工作，带动支撑块上升，使料箱中的硅钢片向上顶升，送料吸盘吸取最上方的硅钢片；

c、第三气压马达工作，带着横梁及送料吸盘旋转180度，载有硅钢片的送料吸盘旋转至放料机构的正上方后松开硅钢片，硅钢片落到放料机构中；

d、送料吸盘复位吸取第二个硅钢片，然后旋转至放料机构正上方时，第四气压马达工作，带动送料吸盘旋转180度，使第二个硅钢片在水平方向上旋转180度后落到放料机构中；如此重复，完成硅钢片由下至上的叠放。

本发明能自动运输硅钢片、提升送料、吸取硅钢片和自动叠片；通过传输机构将放置在料箱中的硅钢片原料传送至双工位互换旋转平台机构，实现双工位互换，使放置硅钢片的料箱转至自动叠片机构的吸盘下方，硅钢片在丝杆螺母机构的提升下提升至与料箱顶部，通过吸盘将硅钢片吸紧，旋转硅钢片，使硅钢片到达放料机构的上方，硅钢片落在放料机构上。经过反复的吸取和放置动作，实现变压器硅钢片的自动叠加。本发明结构紧凑，减少了设计成本和安装空间；操作简便，能快速实现料箱定位、取料及叠片等操作；自动化物流传送，送料及放料等辅助时间缩短，生产效率大大提高；人工操作减少，自动化生产下加工精度提高，加工误差减小，生产成本降低。

附图说明

图1是生产变压器铁芯的单个硅钢片的结构放大示意图；

图2是两个图1中的硅钢片叠放方式放大示意图；

图3是本发明一种变压器硅钢片自动叠片生产系统的整体结构立体布置示意图；

图4是图3中物流传输机构2的立体结构图；

图5是图4中料箱推杆2-9及其关联部件的装配结构放大图；

图6是图4中料箱2-4的立体结构放大图；

图7是图3中双工位互换旋转平台机构3的立体结构放大图；

图8是图7的主视图；

图9是图7中双向调节机构的立体结构放大图；

图10是图7中支撑块3-8及其关联部件的立体结构放大图；

图11是图7中料箱挡块3-15及其关联部件的立体结构放大图；

图12是图3中自动叠片机构4的立体结构放大图；

图13是图12中自动叠片机构4的顶部局部结构放大图；

图14是图3中放料机构5的立体结构放大图；

图15是图3中料箱回收机构6的立体结构放大图。

图中：1.硅钢片；1-1.圆孔；1-2.长方形通槽；

2.物流传输机构：2-1.滚轴传送带；2-2.传送带机架；2-3.对中导向块；2-4.料箱；2-5.滚轴；2-6.门型框架；2-7.第一气压马达；2-8.l型伸缩杆；2-9.料箱推杆；2-10.第二气压马达；2-11.长方形通槽；

3.双工位互换旋转平台机构：3-1.旋转工作台；3-2.底板；3-3.滑台；3-4.丝杆；3-5.调节电机；3-6.上垫板；3-7.提升机架；3-8.支撑块；3-9.丝杆；3-10.定位光杆；3-11.第一伺服电机；3-12.定位平台；3-13.丝杆；3-14.定位光杆；3-15.料箱挡块；3-16.固定平台；3-17.第二伺服电机；

4.自动叠片机构：4-1.支撑底座；4-2.加强筋；4-3.立柱支架；4-4.滑轨固定板；4-5.固定滑轨；4-6.滑块；4-7.旋转马达连接轴；4-8.第三气压马达；4-9.横梁；4-10.吸盘底座连接轴；4-11.轴承；4-12.吸盘底座；4-13.送料吸盘；4-14第四气压马达；

5.放料机构：5-1.放料支撑底座；5-2.支撑柱；5-3.夹具平台；5-4.放料夹具；5-5指针；

6料箱回收机构：6-1.滚轴传送带；6-2.传送带机架。

具体实施方式

参见图1所示，硅钢片1为长方体结构，四边对角各开有一个大小相同的通孔1-1，中间部位开有大小相同的两个长方形通槽1-2，长方形通槽1-2的短边对应硅钢片1的长边，即长方形通槽1-2的短边与硅钢片1的长边相平行，长方形通槽1-2的长边与硅钢片1的短边a相平行，且两个长方形通槽1-2的两短边与硅钢片1对应的两长边之间的间距不同，即两个长方形通槽1-2整体距离硅钢片1的一个长边较近，间距较小，另一个长边较远，间距大。

参见图2所示，硅钢片1叠放的要求是：上下相邻两个硅钢片1依次颠倒叠放，即下方的硅钢片1的一个短边a旋转180度和上方的硅钢片1的一个短边a位于同一则。但在硅钢片1叠放之前，硅钢片1放置在料箱中时，所有的硅钢片1的放置方式是统一的，即所有的硅钢片1的一个短边a在同一侧。

参见图3所示，本发明变压器硅钢片自动叠片生产系统由物流传输机构2、双工位互换旋转平台机构3、自动叠片机构4、放料机构5以及料箱回收机构6共同组成。物流传输机构2前后水平布置，其上置放了装载有硅钢片1原料的料箱2-4，料箱2-4内的硅钢片1上下统一叠放。物流传输机构2的前方是双工位互换旋转平台机构3，双工位互换旋转平台机构3是转台式工位转换结构，装载有硅钢片1原料的料箱2-4经物流传输机构2传送至双工位互换旋转平台机构3上。物流传输机构2的前端旁侧是自动叠片机构4和放料机构5，放料机构5在自动叠片机构4的下方。双工位互换旋转平台机构3将装载有硅钢片1原料的料箱2-4旋转至自动叠片机构4下方，自动叠片机构4先吸取双工位互换旋转平台机构3上的料箱2-4中的硅钢片1，然后叠放在放料机构5中。双工位互换旋转平台机构3的前方是料箱回收机构6，已经完成叠放空掉的料箱2-4在双工位互换旋转平台机构3转动下回到初始位置，在下一次上料时被推送至料箱回收机构6上，完成空料箱的回收。

参见图4所示，物流传输机构2的底部是传送带机架2-2，传送带机架2-2固定在地面上，传送带机架2-2前后水平布置，在传送带机架2-2的上表面上安装滚轴传送带2-1，装载有硅钢片原料的料箱2-4放置在滚轴传送带2-1随着滚轴传送带2-1由后向前传送。在传送带机架2-2后段的左右侧壁上安装对中导向块2-3，对中导向块2-3为狭长的直角梯形，锐角一侧对准料箱2-4的传送方向。料箱2-4在滚轴传送带2-1首先经过对中导向块2-3进行对中，当料箱2-4对中后将沿固定方向传送。

参见图4和图5，在传送带机架2-2的前段上方设有料箱推杆2-9，料箱推杆2-9的杆长方向为左右水平，料箱推杆2-9的中间经过l型伸缩杆2-8分别连接垂直的第一气压马达2-7和前后水平的第二气压马达2-10，l型伸缩杆2-8能够分别沿水平和垂直方向伸和缩。l型伸缩杆2-8的水平杆的前端固定连接料箱推杆2-9的正中间，l型伸缩杆2-8的垂直杆上端同轴固定连接固定连接第一气压马达2-7，第一气压马达2-7的壳体固定连接在门型框架2-6的顶部横梁正中间，门型框架2-6的底部固定在传送带机架2-2上，门型框架2-6左右横跨在滚轴传送带2-1上方。当装有硅钢片的料箱2-4传送至料箱推杆2-9的前下方时，垂直的第一气压马达2-7工作，带动伸缩杆2-8的垂直杆向下伸长，料箱推杆2-9和第二气压马达2-10整体下降，直至料箱推杆2-9下降至料箱2-4中间部位且位于料箱2-4的后方中间，此时第二气压马达2-10工作，带动伸缩杆2-8的水平杆向前方伸长，料箱推杆2-9由后向前推送料箱2-4，将料箱2-4推送至位于料箱推杆2-9前方的双工位互换旋转平台机构3上。

参见图6，料箱2-4为长方体盒状，料箱2-4的底面开有长方形通槽2-11，长方形通槽2-11的外形尺寸小于硅钢片1的外形尺寸，硅钢片1不能从长方形通槽2-11中掉出。料箱2-4的两长边底部装有滚轴2-5，料箱2-4通过滚轴2-5接触滚轴传送带2-1，以减小料箱2-4与滚轴传送带2-1之间的摩擦。

参见图7和图8，双工位互换旋转平台机构3的底部是一个水平的旋转工作台3-1，在旋转工作台3-1的上表面固定有两个相同的双向调节装置，两个双向调节装置相对于旋转工作台3-1的中心对称布置。在每个双向调节装置的正上方固定连接上下垂直的一个提升机架3-7的底部，每个提升机架3-7顶部的正上方固定设置一个水平的定位平台3-12，定位平台3-12用于置放料箱2-4。料箱推杆2-9将料箱2-4推送到其中一个定位平台3-12上并与定位平台3-12相契合。

参见图9所示的双向调节装置，双向调节装置是双层丝杆螺母调节机构。每个双向调节装置均包括底板3-2、滑台3-3、上垫板3-6和两根相同的丝杆3-4，水平布置的底板3-2固定在旋转工作台3-1上，在底板3-2的上方是两根丝杆3-4，两根丝杆3-4上下布置且在空间相互垂直，其中一根丝杆3-4的中心轴与料箱2-4的传送方向的中心一致。每个丝杆3-4的一端各同轴连接一个调节电机3-5，下方的丝杆3-4与滑台3-3相配，上方的丝杆3-4与上垫板3-6相配，并且上垫板3-6与滑台3-3固定连接在一起。当两个调节电机3-5工作时，能够带动上垫板3-6在与料箱2-4传送一致方向及垂直方向移动。

上垫板3-6的上表面中间固定连接提升机架3-7，参见图10，提升机架3-7是一个长方体的框架结构，在提升机架3-7的框架内部中央设有垂直布置的能上下移动的支撑块3-8。支撑块3-8正好位于定位平台3-12的正下方。支撑块3-8为工字型结构，支撑块3-8的底部两侧连接一个丝杆螺母机构，通过两侧的丝杆螺母机构实现支撑块3-8平稳的上升和下降。每个丝杆螺母机构中的丝杆3-10中间段垂直穿过支撑块3-8底部与支撑块3-8通过螺纹连接，丝杆3-10底端同轴连接垂直的第一伺服电机3-11，丝杆3-10顶端与提升机架3-可旋转连接。第一伺服电机3-11的壳体固定在提升机架3-7的底部。与丝杆3-10平行且位于丝杆3-10两侧的定位光杆3-9有间隙地穿过支撑块3-8，定位光杆3-9的顶端和底端分别连接提升机架3-7的顶部和底部。

参见图11，定位平台3-12通过螺栓与提升机架3-7上平面固定连接，每个定位平台3-12上放置一个料箱2-4。定位平台3-12与后方的物流传输机构2中的滚轴传送带2-1高度相等且能衔接，方便料箱2-4推送到定位平台3-12上。定位平台3-12中心处开有长方形通孔，该长方形通孔与图6中料箱2-4底面上开有的长方形通槽2-11大小相同，该长方形通孔正好位于支撑块3-8的正上方且尺寸稍大于支撑块3-8，支撑块3-8上升后能够穿过长方形通孔和料箱2-4的长方形通槽2-11。每个定位平台3-12的一侧设有一个丝杆螺母机构，丝杆螺母机构顶部连接料箱挡块3-15，料箱挡块3-15能够向上伸出定位平台3-12上部，接触料箱2-4底部，料箱挡块3-15为l型块状，便于带动料箱2-4上下移动。该丝杆螺母机构的丝杆3-13垂直布置，丝杆3-13的两侧是平行的定位光杆3-14，丝杆3-13和定位光杆3-14上端均连接料箱挡块3-15，定位光杆3-14的下端连接固定平台3-16，丝杆3-13的下端向下穿过固定平台3-16后同轴连接第二伺服电机3-17。第二伺服电机3-17的壳体固定在固定平台3-16上，固定平台3-16固定连接于提升机架3-7的中部。当第二伺服电机3-17工作时，通过丝杆3-13带动料箱挡块3-15进行上下运动。

参见图12和图13，自动叠片机构4具有一根垂直的l型的立柱支架4-3，立柱支架4-3底部通过支撑底座4-1固定在地面上，再通过三角形的加强筋4-2加强。立柱支架4-3顶部连接一块滑轨固定板4-4，滑轨固定板4-4上设有上下垂直的滑轨4-5，滑块4-6嵌入在滑轨4-5中与滑轨4-5相配合。滑块4-6同时固定连接垂直的旋转马达连接轴4-7，旋转马达连接轴4-7上端同轴连接垂直的第三气压马达4-8，旋转马达连接轴4-7下端固定连接一根水平的横梁4-9正中间段，横梁4-9的两端各悬接一个垂直布置的吸盘底座连接轴4-10，每个吸盘底座连接轴4-10上端同轴固定连接一个第四气压马达4-14，每个吸盘底座连接轴4-10的下端经吸盘底座4-12固定连接送料吸盘4-13，送料吸盘4-13能吸取硅钢片1。送料吸盘4-13通过固定在吸盘底座4-12四边角处下表面上。横梁4-9与第四气压马达4-14之间套有轴承4-11，便于吸盘底座连接轴4-10的转动，第四气压马达4-14工作能带动吸盘底座连接轴4-10、送料吸盘4-13转动，将横梁4-9两端的送料吸盘4-13互换180度，使吸取硅钢片1的这个送料吸盘4-13转动180度，从而颠倒硅钢片1。

双工位互换旋转平台机构3的其中一个定位平台3-12位于物流传输机构2的滚轴传送带2-1的正前方并且与滚轴传送带2-1高度相等相衔接。双工位互换旋转平台机构3的另一个定位平台3-12上的料箱2-4位于其中一个送料吸盘4-13的正下方，另一个送料吸盘4-13的正下方是放料机构5。

参见图14的放料机构5，放料机构5的底部是水平的方形支撑底座5-1，支撑底座5-1固定在地面上，支撑底座5-1四角处通过垂直的四根支撑柱5-2支撑一个水平的长方体状夹具平台5-3，夹具平台5-3上表面正中间是方形的放料夹具5-4。夹具平台5-3上平面设有凸起的滑轨槽，放料夹具5-4嵌在滑轨槽中，能沿滑轨槽来回移动。放料夹具5-4四边角处各设有一根垂直向上的大小、高度都相同的指针5-5，四个指针5-5位置与硅钢片1的四角处的圆孔1-1位置相对应，指针5-5能伸在圆孔1-1中。可以沿滑轨槽来回调节放料夹具5-4的位置，使放料夹具5-4正好位于被送料吸盘4-13吸取的硅钢片1的正下方，方便硅钢片1叠放。

参见图15的料箱回收机构6，用于回收空着的料箱2-4。料箱回收机构6布置在双工位互换旋转平台机构3中与物流传输机构2相衔接的定位平台3-12的正前方，料箱回收机构6主要由滚轴传送带6-1和传送带机架6-2组成。传送带机架6-2为h型支撑，固定在地面上，滚轴传送带6-1搭建在传送带机架6-2上。空掉的料箱2-4被推送至料箱回收机构6的滚轴传送带6-1上，完成空料箱2-4的回收。

参见图1-15的变压器硅钢片自动叠片生产系统工作时，具体按以下步骤实现自动叠片：

第一步：料箱2-4的传送及推送定位。将硅钢片1原料放置在料箱2-4中，所有硅钢片1的放置方式一致。将料箱2-4通过物流传输机构2的滚轴传送带2-1向前传送。料箱2-4经对中导向块2-3对中后，沿固定方向向前传送靠近双工位互换旋转平台机构3的一个定位平台3-12处，此时料箱2-4前端靠近定位平台3-12，而后端位于料箱推杆2-9的正下方。此时第一气压马达2-7工作，带动伸缩杆2-8下降，使料箱推杆2-9位于料箱2-4后端的中间部位，然后第二气压马达2-10工作，伸缩杆2-8向前伸，带动料箱推杆2-9向前推送料箱2-4，将料箱2-4完全推送至正前方的双工位互换旋转平台机构3上的定位平台3-12上。在此推送过程中，因为料箱2-4是滚轴传送，会产生一定的偏差，在将料箱2-4推送到定位平台3-12上之前，为保证料箱2-4推送的准确性，双向调节装置进行微调，两个调节电机3-5工作，使定位平台3-12与料箱2-4正对，实现料箱2-4准确推送。同时，在推送过程中，因为定位平台3-12中心的长方形通孔大小与料箱2-4底面的长方形通槽2-11大小相同，需将料箱2-4推送至孔槽重合的位置。因此在推送时，伺服电机3-17工作，推动料箱挡块3-15上升，给予料箱2-4一定的支撑和定位，防止料箱2-4在推送过程中偏离定位平台3-12上的定位位置。

第二步：加工工位互换。当料箱2-4完成推送，准确到达定位平台3-12上后，旋转工作台3-1旋转180度，实现工位互换，将装有硅钢片1原料的料箱2-4旋转至自动叠片机构4的吸取硅钢片1的一个送料吸盘4-13的正下方，进行叠片。在旋转工作台3-1旋转互换工位过程中，双向调节装置进行微调，避免旋转工作台3-1上方的部件与侧方的物流传输机构2和自动叠片机构4产生碰撞。在自动叠片过程中，考虑到硅钢片1的类型和料箱2-4的大小，为避免送料吸盘4-13在吸取硅钢片1过程中硅钢片1与料箱2-4产生摩擦或碰撞，影响叠片的精度，第一伺服电机3-11工作，带动支撑块3-8上升，使放置在料箱2-4中的硅钢片1被向上顶升起。当最上方的硅钢片1在支撑块3-8的顶升下从料箱2-4中露出时，送料吸盘4-13与最上方的硅钢片1接触并将其吸取，进而进行叠片操作。在此过程中，支撑块3-8的上升速度与自动叠片机构4的叠片速度相对应。

第三步：自动叠片。在送料吸盘4-13与料箱2-4中的硅钢片1接触并将其吸取后，第三气压马达4-8工作，由旋转马达连接轴4-7带着横梁4-9及送料吸盘4-13正向旋转180度，载有硅钢片1的送料吸盘4-13旋转至放料机构5的正上方，送料吸盘4-13松开释放硅钢片1，硅钢片1四边角处的圆孔1-1与放料夹具5-4上的指针5-5相对应，硅钢片1落到放料夹具5-4上。然后，第三气压马达4-8反向旋转180度，释放了硅钢片1的送料吸盘4-13又转回到料箱2-4正上方，使送料吸盘4-13复位吸取了第二个硅钢片1，第三气压马达4-8再次正转180度，如此，当载有第二个硅钢片1的送料吸盘4-13旋转至放料机构5正上方时，由于硅钢片1的叠放方式不同，因此，第四气压马达4-14工作，带动吸盘底座连接轴4-10旋转180度，使硅钢片1在水平方向上旋转180度，再将旋转180度后的硅钢片1放料落到放料夹具5-4上。重复以上操作，完成硅钢片1由下至上的叠放。

第四步：料箱回收。当料箱2-4中的硅钢片1被叠放完毕，旋转工作台3-1工作，将空掉的料箱2-4转回到初始位置。在下一个料箱2-4被推送送至定位平台3-12上之前，第二伺服电机3-17工作，带动料箱挡块3-15下降，解除对料箱2-4的支撑和定位，新的料箱2-4被推送至定位平台3-12上，而空掉的料箱2-4被推送至定位平台3-12上的下一个料箱2-4顺势推送至前方的料箱回收机构6的滚轴传送带6-1上，完成空料箱的回收。