一种变压器铁芯高速叠片自动化系统的制作方法

本实用新型涉及机械加工制造技术领域，具体涉及一种用于对变压器铁芯进行快速叠片的自动化系统。

背景技术：

现目前，变压器铁芯采用硅钢片堆叠时，自动化程度低，叠片精度不高，生产效率低。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种变压器铁芯的高速叠片自动化系统，能实现硅钢片的快速、准确堆叠，显著提高生产效率。

为此，本实用新型所采用的技术方案为：一种变压器铁芯高速叠片自动化系统，包括自动叠片工作站，所述自动叠片工作站包括叠片机械手、叠片台、高速轮廓测量仪、滑台和90°翻转机，所述滑台分为自动叠片区、铁芯上夹具及底座安装区和铁芯下夹具安装及成品取件区，所述叠片台能在滑台的自动叠片区、铁芯上夹具及底座安装区与铁芯下夹具安装及成品取件区之间滑动；所述叠片机械手和高速轮廓测量仪正对自动叠片区设置，当叠片台滑动至此区域时，叠片机械手用于自动抓取硅钢片并置于叠片台上进行自动叠片，所述高速轮廓测量仪用于测量叠片台上铁芯的厚度，并能在测量之后水平转动让位；所述铁芯上夹具及底座安装区用于叠片台和铁芯滑动至此区域进行铁芯上夹具及底座的安装；所述90°翻转机正对铁芯下夹具安装及成品取件区设置，当叠片台滑动至此区域时，90°翻转机能带动叠片台和铁芯一起进行90°翻转后至立起，同时在铁芯运走后，能进行下一铁芯的铁芯下夹具安装。

作为上述方案的优选，所述的变压器铁芯高速叠片自动化系统，还包括横剪线和安全围栏，所述横剪线的末端靠近叠片机械手，叠片机械手用于自动抓取横剪线上的硅钢片并置于叠片台上进行自动叠片；所述安全围栏用于将自动叠片工作站的自动叠片区与外界隔开。横剪线设置在变压器铁芯高速叠片自动化系统上，系统集成度高，并增设安全围栏确保安全操作。

进一步优选为，所述自动叠片工作站共两个，两个自动叠片工作站在横剪线的同一侧相对地间隔设置，两个自动叠片工作站共用同一安全围栏。提高生产效率，优化布置。

进一步优选为，所述90°翻转机为液压翻转机，90°翻转机包括翻转机架和底座，所述翻转机架的一端铰接在底座上，翻转机架整体呈“U”形，在翻转机架的两相对内侧设置有导向滑槽，所述叠片台的两侧设置有与导向滑槽对应的导向轮，所述叠片台在导向滑槽、导向轮的共同作用下能滑动进入翻转机架内。实现叠片台与90°翻转机的自动对接。

进一步优选为，所述高速轮廓测量仪包括立架，以及一高一低安装在立架上的第一测量仪和第二测量仪，所述步进模组用于测量仪的辅助自动对位，第一测量仪、第二测量仪分别配备有水平旋转气缸。适用于不同高度铁芯的检测，并增设水平旋转气缸，避免测量仪与叠片机械手工作产生干涉。

进一步优选为，所述叠片机械手包括六轴机器人，以及安装六轴机器人端头的叠片工装，所述叠片工装包括两左右平行间隔设置的工装架，每根工装架的底部沿长度方向设置有真空吸盘和钢片压紧机构，两列工装架的上方共同安装有一刻度板，两列工装架的距离能调整并在调整到适当位置后通过锁紧把手锁紧。能调整叠片工装的宽度，以适用于不同规格的铁芯堆叠。

进一步优选为，所述叠片台为水平台，在叠片台上设置有X向丝杠对中机构和Y向定位机构共同对铁芯下夹具在叠片台上的位置进行准确定位，X向丝杠对中机构采用丝杆螺母机构进行调节对中，Y向定位机构为固定式定位机构；所述叠片台的底部设置有六个浮动销对接孔，且六个浮动销对接孔分两两一组分别布设在叠片台的三方，所述自动叠片区、铁芯上夹具及底座安装区、铁芯下夹具安装及成品取件区上分别设置有两个浮动销，分别与叠片台的一组浮动销对接孔对应，当叠片台滑动至该区域时，该区域的两个浮动销上升并插入浮动销对接孔实现与叠片台的对接。

进一步优选为，所述滑台整体呈“T”形，铁芯上夹具及底座安装区和铁芯下夹具安装及成品取件区构成“T”形的左右两端，自动叠片区构成“T”形的根部，自动叠片区、铁芯上夹具及底座安装区和铁芯下夹具安装及成品取件区的交界区域为万向球滑台区；所述自动叠片区、铁芯上夹具及底座安装区、铁芯下夹具安装及成品取件区上铺满了重载滚轮，并分别配备有丝杠传动机构或链条传送机构，所述万向球滑台区铺满了重载万向球。优化布置，节约占用空间。

进一步优选为，所述安全围栏上设置有横剪线入口、两扇自动升降门和一扇检修门，所述自动升降门采用气缸驱动，并与两个自动叠片工作站分别对应，进一步提高安装性和自动化程度。

本实用新型的有益效果：能实现硅钢片的快速、准确堆叠，安全可靠，精度高，显著提高了生产效率。

附图说明

图1是本实用新型的俯视图。

图2是本实用新型的轴测图。

图3是自动叠片工作站的轴测图一(90°翻转机5翻转前)。

图4是自动叠片工作站的轴测图二(90°翻转机5翻转后)。

图5是滑台的结构示意图。

图6是90°翻转机的结构示意图。

图7是高速轮廓测量仪的结构示意图。

图8是叠片机械手的结构示意图。

图9是叠片机械手的叠片工装的结构示意图。

图10是叠片台的轴测图一。

图11是叠片台的轴测图二。

图12是安全围栏的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本实用新型作进一步说明：

结合图1、图2所示，一种变压器铁芯高速叠片自动化系统，主要由自动叠片工作站、横剪线6和安全围栏7组成。该系统为变压器铁芯硅钢片的自动化叠片设备，横剪线6为数控横剪线，通过程序控制可实现裁剪各种形状硅钢片以及硅钢片理料。自动叠片工作站自动抓取横剪线6理料台上面裁剪好的硅钢片，并能自动将裁剪出的硅钢片堆叠成系统设置的铁芯；安全围栏7将叠片工作站叠片区域与外界隔开，保证操作工作人员的人身安全。

最好是，自动叠片工作站共两个，两个自动叠片工作站在横剪线6的同一侧相对地间隔设置，两个自动叠片工作站共用同一安全围栏7，以提高工作效率。另外，横剪线6的末端靠近叠片机械手1，叠片机械手1用于自动抓取横剪线6上的硅钢片并置于叠片台2上进行自动叠片，将硅钢片堆叠成铁芯。安全围栏7用于将自动叠片工作站的自动叠片区4a与外界隔开。

结合图3、图4所示，自动叠片工作站主要由叠片机械手1、叠片台2、高速轮廓测量仪3、滑台4和90°翻转机5组成。

结合图3—图5所示，滑台4分为自动叠片区4a、铁芯上夹具及底座安装区4b、铁芯下夹具安装及成品取件区4c。叠片台2能在滑台4的自动叠片区4a、铁芯上夹具及底座安装区4b与铁芯下夹具安装及成品取件区4c之间滑动。自动叠片区4a用于硅钢片的自动堆叠成铁芯，再送至铁芯上夹具及底座安装区4b由人工进行铁芯的上夹具及底座安装，最后送至铁芯下夹具安装及成品取件区4c，在铁芯下夹具安装及成品取件区4c依次进行先翻转，再由人工将铁芯调运走，最后再安装下一个铁芯的铁芯下夹具，等待进入下一个循环。

最好是，滑台4整体呈“T”形，但不限于“T”形，采用“T”形滑台，能优化空间布置，减少整体占用空间，减少叠片台2在自动叠片区4a、铁芯上夹具及底座安装区4b、铁芯下夹具安装及成品取件区4c之间相互滑动时的占用时间。铁芯上夹具及底座安装区4b和铁芯下夹具安装及成品取件区4c构成“T”形的左右两端，自动叠片区4a构成“T”形的根部，自动叠片区4a、铁芯上夹具及底座安装区4b和铁芯下夹具安装及成品取件区4c的交界区域为万向球滑台区4d。自动叠片区4a、铁芯上夹具及底座安装区4b、铁芯下夹具安装及成品取件区4c上铺满了重载滚轮，并分别配备有丝杠传动机构或链条传送机构，万向球滑台区4d铺满了重载万向球。

如图1—图4所示，叠片机械手1和高速轮廓测量仪3正对自动叠片区4a设置。当叠片台2滑动至此区域时，叠片机械手1用于自动抓取硅钢片并置于叠片台2上进行自动叠片。高速轮廓测量仪3用于测量叠片台2上铁芯的厚度，并能在测量之后水平转动让位。铁芯上夹具及底座安装区4b用于叠片台2和铁芯滑动至此区域进行铁芯上夹具及底座的安装。90°翻转机5正对铁芯下夹具安装及成品取件区4c设置，当叠片台2滑动至此区域时，90°翻转机5能带动叠片台2和铁芯一起进行90°翻转后至立起，同时在铁芯运走后，能进行下一铁芯的铁芯下夹具安装。

如图6所示，90°翻转机5为液压翻转机，90°翻转机5主要由翻转机架5a和底座5b组成，除此之外，还包括液压缸5c和液压站5d。翻转机架5a的一端铰接在底座5b上。翻转机架5a整体呈“U”形，在翻转机架5a的两相对内侧设置有导向滑槽5e。结合图10所示，叠片台2的两侧设置有与导向滑槽5e对应的导向轮2a，叠片台2在导向滑槽5e、导向轮2a的共同作用下能滑动进入翻转机架5a内。90°翻转机5负责铁芯的90°翻转，方便铁芯的吊运。90°翻转机5上设计有叠片导向滑槽5e与叠片台2的导向轮2a对接。90°翻转机5的翻转机架5a与底座5b通过铰链销连接，翻转机架5a与液压缸5c通过铰链销连接。液压缸5c在液压站5d的驱动下，带动翻转机架5a作90°旋转运动。

如图7所示，高速轮廓测量仪3主要由立架3a，以及一高一低安装在立架3a上的第一测量仪3b和第二测量仪3c组成。对于不同规格的铁芯，通过高速轮廓测量仪3进行检测的位置不同，步进模组3d用于测量仪的辅助自动对位，具体为：通过步进模组3d带动立架3a前后移动，或者通过步进模组3d带动立架3a左右移动，具体移动方向根据检测的铁芯决定。第一测量仪3b、第二测量仪3c分别配备有水平旋转气缸3e。第一测量仪3b、第二测量仪3c采用一上一下间隔设置的方式，是因为测量仪的量程有限，对于较高的铁芯，采用第一测量仪3b、第二测量仪3c测量结果累加的方式计量总高度。

硅钢片每叠完一级，高速轮廓测量仪3会对铁芯自动检测，被检测出厚度不达标时，检测系统会反馈差值给横剪线6系统，横剪线6会根据系统反馈自动补料，叠片机械手1会将补来的料自动堆叠在铁芯正确的位置上。详情如下：

a、针对不同规格尺寸的铁芯，检测的相对位置也有所不同。步进模组3d能做到辅助测量仪自动对位。

b、检测时叠片机械手1叠片后暂不退回，应压紧硅钢片。水平旋转气缸3e带动高速轮廓测量仪旋转90°到达检测位置检测堆叠高度，检测完毕后水平旋转气缸3e带动高速轮廓测量仪退回，叠片机械手1退回。

c、每叠完一级，优先由较低的第二测量仪3c进行测量，如检测范围290mm；当铁芯整体厚度超过290mm时，第二测量仪3c旋转90°退回，由较高的第一测量仪3b检测厚度，整机检测厚度可达560mm。对于厚度超过560mm的铁芯，也可以采用三个测量仪来共同进行测量。

如图8所示，叠片机械手1主要由六轴机器人1a，以及安装六轴机器人1a端头的叠片工装组成。如图9所示，叠片工装的主体为两左右平行间隔设置的工装架1b，每根工装架1b的底部沿长度方向设置有真空吸盘1c和钢片压紧机构1d，两列工装架1b的上方共同安装有一刻度板1e，两列工装架1b的距离能调整并在调整到适当位置后通过锁紧把手1f锁紧。刻度板1e上设置有与工装架1b对应的腰型孔，两列工装架1b与刻度板1e通过穿过腰型孔的螺栓固定在一起，所述螺栓配备有锁紧把手1f方便操作。

叠片工装采用真空吸盘1c吸取硅钢片，因为硅钢片很轻，为保证硅钢片叠片后不被真空吸盘1c带走，特增加钢片压紧机构1d。叠片工装上的真空吸盘1c吸取硅钢片以及叠片前，钢片压紧机构1d是处于收回状态。当叠片完毕后，钢片压紧机构1d压紧硅钢片，待真空吸盘1c完全脱离硅钢片时，钢片压紧机构1d再收回，保证真空吸盘1c泄压后离开不至于拖动或带走钢片。为使叠片工装适应多种规格尺寸的硅钢片，叠片工装的刻度板1e设计成了带刻度可调形式，旁边的限位块1g带有刻度指针，可方便人工调节两排工装架1b的宽度。整套工装上面的八组真空吸盘1c受电磁阀独立控制，可在系统上设置真空吸盘1c的工作数量。

如图10、图11所示，叠片台2为水平台，在叠片台2上设置有X向丝杠对中机构2b和Y向定位机构2c共同对铁芯下夹具在叠片台2上的位置进行准确定位。叠片台2为铁芯下夹具安装台，为保证硅钢片叠片位置精度，首先得保证铁芯下夹具在叠片台2上的位置准确。X向丝杠对中机构2b采用丝杆螺母机构进行调节对中，X向丝杠对中机构2b提高定位机构的可靠性，方便人工调整铁芯下夹具在滑台4上的横向定位中心；铁芯Y向靠拢的一端为基准，另一端采用Y向定位机构2c,Y向定位机构2c为人工调节方式，可兼容不同纵向长度规格的铁芯，铁芯Y向中心位置由机器人系统通过计算自动找正。

叠片台2的底部设置有六个浮动销对接孔2d，且六个浮动销对接孔2d分两两一组分别布设在叠片台2的三方。结合图5所示，自动叠片区4a、铁芯上夹具及底座安装区4b、铁芯下夹具安装及成品取件区4c上分别设置有两个浮动销8，分别与叠片台2的一组浮动销对接孔2d对应。当叠片台2滑动至该区域时，该区域的两个浮动销8上升并插入浮动销对接孔2d实现与叠片台2的对接。铁芯叠片结束后滑台4传动机构上的浮动销上升对接叠片台，然后将铁芯传送到各个工位。

自动叠片工作站的工作过程如下：叠片机械手1在横剪线6理料台上自动取硅钢片，并将硅钢片在5叠片台2上进行自动叠片，通过程序控制将若干张硅钢片堆叠成铁芯的形状。高速轮廓测量仪3检测铁芯的每一级厚度，对于不合格的给出信号，系统将自动补偿。叠片机械手1完成叠片后，叠片台2经滑台4运载铁芯到达铁芯上夹具及底座安装区4b。此时叠片工作站内叠片区域已空，人工上夹具是一个比较好时的过程。因此铁芯被送出后，另外一个叠片台2将运载下一个铁芯的铁芯下夹具从滑台4的铁芯下夹具安装及成品取件区4c进入自动叠片区4a，叠片机械手1继续进行叠片工作。人工完成铁芯上夹具、铁芯底座安装后，铁芯经滑台4到达90°翻转机5。90°翻转机5进行90°翻转，将铁芯和叠片台2一起立起，人工吊取运走铁芯。在被立起的叠片台2上安装下一个铁芯的铁芯下夹具，90°翻转机5带动叠片台2还原翻转后等待进入下一个循环。

滑台4是叠片台2的载体，其传动系统包括两套丝杠传动系统和一套链条传送系统。详情如下：

a、当铁芯叠片结束后，自动叠片区4a的链条传送系统浮动销8上升与叠片台2连接，然后将铁芯输送到万向球滑台区4d。

b、铁芯上夹具及底座安装区4b丝杠传动系统浮动销8上升与叠片台2连接，然后将铁芯输送到铁芯上夹具及底座安装区4b安装铁芯上夹具和铁芯底座。

c、人工安装上夹具后和铁芯底座后，铁芯上夹具及底座安装区4b的丝杠传动系统将铁芯输送到万向球滑台区4d。

d、铁芯下夹具安装及成品取件区4c丝杠传动系统浮动销8上升与叠片台2连接，然后将铁芯输送到90°翻转机5位置，同时完成与90°翻转机5导向滑槽5e的对接。

如图12所示，安全围栏7上设置有横剪线入口7a、两扇自动升降门7b和一扇检修门7c。自动升降门7b采用气缸驱动，并与两个自动叠片工作站分别对应。安全围栏7将整个自动叠片工作站包围起来，只留一个横剪线入口7a、两扇自动升降门7b和一扇检修门7c。当铁芯或叠片台出入自动叠片工作站时自动升降门7b开启，防止人员进入自动叠片工作站，保护人员的安全。