一种用于变压器铁芯自动插铁的机械手的制作方法

本实用新型涉及变压器铁芯插铁机械手技术领域，具体涉及一种用于变压器铁芯自动插铁的机械手。

背景技术：

配电变压器是电网的重要组成部分，且数量最多。配电变压器一般为批量化生产，怎样提高产品的生产效率是各厂家一直努力的方向，器身装配过程中，铁芯的上铁轭插片是占用变压器制造时间的一个主要工序，配电变压器一般为单相或三相叠铁芯结构，此种铁芯结构固定，为单相两柱式或三相三柱式。

器身装配时，先把上铁轭拆除，套入线圈后，再把上铁轭插回铁芯，完成磁路闭合，目前上铁轭插回铁芯工序，没有相配的机械手，一般是通过人工完成，人工插铁具有重复性、简单性和一定危险性，效率低，且劳动量大，十分不利于变压器的生产。

技术实现要素：

针对现有技术的上述不足，本实用新型提供一种用于变压器铁芯自动插铁的机械手以及使用方法；该用于变压器铁芯自动插铁的机械手摒弃传统人工插铁，利用机械完成上铁轭插回铁芯工序，效率高，省人工，促进变压器快速生产。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的一种用于变压器铁芯自动插铁的机械手，包括机架和控制终端，所述机架上设置有行走机构，行走机构连接有升降机构，升降机构连接有转动机构，转动机构连接有机械手，机械手上设置有反馈机构，反馈机构与控制终端连接；所述机械手上吸附有硅钢片。

本实用新型进一步改进中，上述行走机构包括设置在机架内顶部上的轨道，轨道的端头设置有机架气缸，机架气缸的伸出端连接有滑板，滑板的中部与升降机构嵌接；所述滑板与轨道滑动连接。

通过上述设计，本方案可更便于行走机构的行走，使用时，通过机架气缸的伸缩，带着滑板来回滑动，所述滑板的顶部设置有“t字”滑块，轨道的底部设置有与“t字”滑块滑动连接的“t字”滑槽。

本实用新型进一步改进中，上述升降机构包括嵌接在滑板中部的滑板气缸，滑板气缸向下的伸出端与转动机构连接。

通过上述设计，本方案可更便于升降机构的升降，使用时，通过滑板气缸的伸缩，实现转动机构的升降。

本实用新型进一步改进中，上述转动机构包括与滑板气缸伸出端连接的伺服电机，伺服电机的输出端与机械手连接。

通过上述设计，本方案可更便于转动机构的转动，使用时，通过伺服电机输出端的转动，带着机械手转动，机械手转动和回位，利用伺服电机的正转和反转实现。

本实用新型进一步改进中，上述机械手包括与伺服电机输出端连接的机械臂，机械臂螺纹连接有真空吸盘，真空吸盘连接有真空发生器。

通过上述设计，本方案可更便于移动硅钢片，机械臂螺纹连接真空吸盘的作用在于更便于更换不同尺寸的真空吸盘，用以适用不同尺寸长度的硅钢片，扩大本申请的适用范围。

真空吸盘，又称真空吊具，是真空设备执行器之一，一般来说，利用真空吸盘抓取制品是最廉价的一种方法，吸盘材料采用丁腈橡胶制造,具有较大的扯断力,因而广泛应用于各种真空吸持设备上,如在建筑、造纸工业及印刷、玻璃等行业,实现吸持与搬送玻璃、纸张等薄而轻的物品的任务。

本方案直接采用现有设计中的真空吸盘，可更好的降低研发费用，尽快实现产品化，产生经济效益。

本实用新型进一步改进中，上述真空吸盘的中部设置有激光测距仪；所述机架气缸、滑板气缸、伺服电机、真空发生器和激光测距仪分别与控制终端连接。

通过上述设计，本方案可更好的完成插铁操作。

本实用新型进一步改进中，上述控制终端的芯片上设置有距离检测模块、信息处理模块、行走控制模块、升降控制模块、转动控制模块和吸盘控制模块；

所述距离检测模块负责将激光测距仪反馈的信息发送至信息处理模块；所述信息处理模块负责根据预先设置的数据向行走控制模块、升降控制模块、转动控制模块和吸盘控制模块发布命令信息；负责处理距离检测模块发至的信息，得出命令信息，并将信息发至行走控制模块、升降控制模块、转动控制模块和吸盘控制模块；

所述行走控制模块根据信息处理模块发至的信息控制机架气缸启动或停止；所述升降控制模块根据信息处理模块发至的信息控制滑板气缸启动或停止；所述转动控制模块根据信息处理模块发至的信息控制伺服电机启动或停止；所述吸盘控制模块根据信息处理模块发至的信息控制真空发生器启动或停止。

通过上述设计，本方案可更便于实现自动插铁操作。

本实用新型进一步改进中，上述控制终端采用电脑、工作站或者plc控制器。

通过上述设计，本方案可更便于控制插铁操作。

本实用新型进一步改进中，上述行走机构包括左右对称设置的行走机构ⅰ和行走机构ⅱ；所述升降机构包括左右对称设置的升降机构ⅰ和升降机构ⅱ；所述转动机构包括左右对称设置的转动机构ⅰ和转动机构ⅱ；所述机械手包括左右对称设置的机械手ⅰ和机械手ⅱ；所述反馈机构包括左右对称设置的反馈机构ⅰ和反馈机构ⅱ。

通过上述设计，本方案可更便于提升插铁效率，已打叠铁轭平面的两边分别进行同步或异步插铁，可提高一倍插铁效率。

一种变压器铁芯自动插铁机械手的使用方法，包括以下步骤：

(1)控制终端控制行走机构中的机架气缸启动，机械手移动到硅钢片放置处的上方；控制终端控制升降机构中的滑板气缸启动，机械手下降一定高度与硅钢片接触；控制终端控制机械手吸取硅钢片；

(2)控制终端控制升降机构中的滑板气缸启动，机械手上升至一定高度；控制终端控制转动机构中的伺服电机启动，机械手转动90°，使硅钢片与已打叠铁轭平面平行；

(3)激光测距仪检测硅钢片与已打叠铁轭平面的距离，并把距离信息发送至控制终端，控制终端根据发送至的距离信息控制行走机构中的机架气缸启动，机械手向已打叠铁轭平面移动，直至硅钢片与已打叠铁轭平面接触，控制终端控制机架气缸停止；控制终端控制滑板气缸启动，机械手下降一定高度，硅钢片在机械手的带动下插进铁芯中，与已打叠铁轭平面相贴，并成为新的已打叠铁轭平面；控制终端控制机械手释放硅钢片；

(4)控制终端控制滑板气缸启动，机械手上升一定高度；控制终端控制机架气缸启动，机械手回到初始位置；控制终端控制转动机构中的伺服电机启动，机械手转动-90°，使硅钢片与已打叠铁轭平面垂直；

(5)重复步骤1-4，直至完成插铁任务。

通过上述设计，本方案可更便于实现插铁操作。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型摒弃传统人工插铁，利用机架、行走机构、升降机构、转动机构、机械手、反馈机构和控制终端等机械完成上铁轭插回铁芯工序，效率高，省人工，促进变压器快速生产。

附图说明

为更清楚地说明背景技术或本实用新型的技术方案，下面对现有技术或具体实施方式中结合使用的附图作简单地介绍；显而易见地，说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。

图1是本实用新型具体实施方式结构示意图。

图2是本实用新型反馈机构示意图。

图3为本实用新型反馈机构工作原理示意图。

图4为本实用新型控制系统框图。

图5为本实用新型吸盘模组示意图。

图中所示：1-机架；2-机架气缸；3-滑板；4-滑板气缸；5-伺服电机；6-机械臂；7-真空吸盘；71-吸盘头；8-激光测距仪；81-激光；9-已打叠铁轭平面；10-硅钢片；11-连接板。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

同时，本说明书中所引用的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

同时，在本说明书的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-3所示，一种用于变压器铁芯自动插铁的机械手，包括机架1和控制终端，所述机架1上设置有行走机构，行走机构连接有升降机构，升降机构连接有转动机构，转动机构连接有机械手，机械手上设置有反馈机构，反馈机构与控制终端连接；所述机械手上吸附有硅钢片10。

所述行走机构包括设置在机架1内顶部上的轨道，轨道的端头设置有机架气缸2，机架气缸2的伸出端连接有滑板3，滑板3的中部与升降机构嵌接；所述滑板3与轨道滑动连接。

所述升降机构包括嵌接在滑板中部的滑板气缸4，滑板气缸4向下的伸出端与转动机构连接。

所述转动机构包括与滑板气缸4伸出端连接的伺服电机5，伺服电机5的输出端与机械手连接。

所述机械手包括与伺服电机5输出端连接的机械臂6，机械臂6螺纹连接(可拆卸连接)有真空吸盘7，真空吸盘7连接有真空发生器。

所述真空吸盘的中部设置有激光测距仪8；所述机架气缸2、滑板气缸3、伺服电机5、真空发生器和激光测距仪8分别与控制终端连接。

如图2和图3所示，本方案反馈机构的工作原理：硅钢片中部有缺口，当真空吸盘的吸盘头71吸附住硅钢片时，激光测距仪正好位于缺口处，且激光测距仪的发射头与硅钢片的表面平行(左表面或右表面都行)，机械手转动90°后，激光测距仪的激光81照射到已打叠铁轭平面上(机械手转动90°后，此时硅钢片位置稍高于已打叠铁轭平面，硅钢片缺口与已打叠铁轭平面缺口相互错开，激光测距仪的激光照射到已打叠铁轭平面上)，然后得到硅钢片距离已打叠铁轭平面的距离，控制终端便可根据得到距离数据控制行走机构启动，令机械手移动，然后在控制升降机构将硅钢片插进铁芯。

如图4所示，所述控制终端的芯片上设置有距离检测模块、信息处理模块、行走控制模块、升降控制模块、转动控制模块和吸盘控制模块；

所述距离检测模块负责将激光测距仪反馈的信息发送至信息处理模块；

所述信息处理模块负责根据预先设置的数据向行走控制模块、升降控制模块、转动控制模块和吸盘控制模块发布命令信息；负责处理距离检测模块发至的信息，得出命令信息，并将信息发至行走控制模块、升降控制模块、转动控制模块和吸盘控制模块；

所述行走控制模块根据信息处理模块发至的信息控制机架气缸启动或停止；所述升降控制模块根据信息处理模块发至的信息控制滑板气缸启动或停止；所述转动控制模块根据信息处理模块发至的信息控制伺服电机启动或停止；所述吸盘控制模块根据信息处理模块发至的信息控制真空发生器启动或停止。

所述控制终端采用电脑、工作站或者plc控制器。

所述行走机构包括左右对称设置的行走机构ⅰ和行走机构ⅱ；所述升降机构包括左右对称设置的升降机构ⅰ和升降机构ⅱ；所述转动机构包括左右对称设置的转动机构ⅰ和转动机构ⅱ；所述机械手包括左右对称设置的机械手ⅰ和机械手ⅱ；所述反馈机构包括左右对称设置的反馈机构ⅰ和反馈机构ⅱ。

一种变压器铁芯自动插铁机械手的使用方法，包括以下步骤：

(1)控制终端控制行走机构中的机架气缸启动，机械手移动到硅钢片放置处的上方；控制终端控制升降机构中的滑板气缸启动，机械手下降一定高度与硅钢片接触；控制终端控制机械手吸取硅钢片；

(2)控制终端控制升降机构中的滑板气缸启动，机械手上升至一定高度；控制终端控制转动机构中的伺服电机启动，机械手转动90°，使硅钢片与已打叠铁轭平面平行；

(3)激光测距仪检测硅钢片与已打叠铁轭平面的距离，并把距离信息发送至控制终端，控制终端根据发送至的距离信息控制行走机构中的机架气缸启动，机械手向已打叠铁轭平面移动，直至硅钢片与已打叠铁轭平面接触，控制终端控制机架气缸停止；控制终端控制滑板气缸启动，机械手下降一定高度，硅钢片在机械手的带动下插进铁芯中，与已打叠铁轭平面相贴，并成为新的已打叠铁轭平面；控制终端控制机械手释放硅钢片；

(4)控制终端控制滑板气缸启动，机械手上升一定高度；控制终端控制机架气缸启动，机械手回到初始位置；控制终端控制转动机构中的伺服电机启动，机械手转动-90°，使硅钢片与已打叠铁轭平面垂直；

(5)重复步骤1-4，直至完成插铁任务。

机械手运动速度可分段实施，从取片工位到插铁工位之间速度最快，从机械手下降开始到硅钢片在机械手的带动下插进铁芯中逐渐减慢速度。

器身装配时，先把上铁轭拆除，套入线圈后，再把上铁轭插回铁芯，完成磁路闭合，目前上铁轭插回铁芯工序，没有相配的机械手，一般是通过人工完成，人工插铁具有重复性、简单性和一定危险性等特点，因此，本方案设计构思就是根据人工插铁的步骤设计出相配的机械手，很好的完成具有重复性、简单性和一定危险性特点的硅钢片插铁动作。

机械手设置在器身放置台两侧(左右对称设置的机械手ⅰ和机械手ⅱ)，实现铁心叠积方向双侧同时插铁操作；真空吸盘机构，能够吸住、释放硅钢片；所述机械臂与真空吸盘可拆卸连接，更换不同尺寸的真空吸盘，就能适用不同长度的硅钢片；真空吸盘的吸盘头在同平面上(吸盘头数量设置2～5个即可)，保证平整牢稳的吸住硅钢片。

使用时，因为硅钢片的长度较长，因此真空吸盘可多设计几个，形成吸盘模组，用来移动硅钢片，如图5所示，几个真空吸盘的连接利用连接板11再加连接螺栓(模块连接件)进行螺纹连接即可，螺纹连接可便于后期增加或减少单个真空吸盘，用以适用不同尺寸的硅钢片。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本实用新型进行了详细描述，但本实用新型并不限于此，在不脱离本实用新型的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本实用新型的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本实用新型的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。