一种人机协作的变压器端圈自动粘接设备及方法与流程

本发明属于变压器生产制造，特别是涉及一种人机协作的变压器端圈自动粘接设备及方法。

背景技术：

1、端圈是变压器中重要的组成部分，端圈由纸圈和垫块粘接而成。目前，端圈粘接主要采用人工操作方式来完成，首先在作业平台上放置纸圈，然后垫块涂胶、在纸圈上摆放垫块，并且按压垫块来完成粘接。端圈粘接的人工作业方式，劳动强度大、用工量多、劳动效率低、制作工期长、产品质量不稳定、工业自动化水平低。

2、变压器生产厂家急需一种变压器端圈粘接设备，利用设备通过人机协作实现变压器端圈粘接的自动化操作。目前，尚没有用于变压器端圈自动粘接的专用设备，要实现端圈粘接的自动化操作，需要解决纸圈的圆心自动对中和垫块的精准自动抓取与粘接放置这两项技术难题。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种人机协作的变压器端圈自动粘接设备及方法，本发明所采用的技术方案是：

2、一种变压器端圈粘接设备，包括粘接平台、纸圈对中机构、垫块对中机构和旋转抓取粘接检测机构，在粘接平台的台面上方固定设置有激光打线器，在粘接平台的台面上设置有纸圈对中机构，所述的纸圈对中机构包括若干个伺服直线移动机构和挡圈伸缩机构，所述伺服直线移动机构包括定位伺服电机、减速器和直线导轨，在粘接平台的下表面半径方向均匀固定安装若干对平行的直线导轨，一对直线导轨的相邻的内侧面固定设置有齿条，定位伺服电机与减速器传动连接，减速器的齿轮与一对直线导轨上的齿条啮合并且转动连接，所述的挡圈伸缩系统包括若干个挡圈气缸和挡圈气缸安装板，挡圈气缸安装板固定安装在减速器上，挡圈气缸固定安装在挡圈气缸安装板的下表面，挡圈气缸的上端部活塞杆贯穿挡圈气缸安装板，在粘接平台上沿半径方向开设若干个贯通的长条槽，挡圈气缸的上端部活塞杆正对长条槽；

3、所述垫块对中机构包括垫块对中斜台安装座、垫块对中斜台、垫块对中平台和垫块对中气缸，垫块对中斜台安装座的上部固定安装有相互连接的垫块对中斜台和垫块对中平台，垫块对中斜台的高端表面开设有容纳垫块的凹槽，垫块对中斜台和垫块对中平台的长度方向的两侧边沿设置有活动挡板，垫块对中平台远离垫块对中斜台的一端固定安装有水平的垫块对中气缸，垫块对中气缸的活塞杆靠近垫块对中斜台；

4、所述旋转抓取粘接检测机构包括六轴机器人、机器人抓手安装架、涂胶机构、真空吸盘抓取机构和视觉检测机构，机器人抓手安装架包括一体成型的安装柱和位于安装柱一端的过渡连接圆板，六轴机器人的机械手臂固定连接过渡连接圆板，安装柱的竖直方向的两侧对称固定安装有l形安装板，涂胶机构和视觉检测机构分别固定安装在l形安装板上，安装柱的另一端固定安装真空吸盘抓取机构安装架，真空吸盘抓取机构安装架包括一体成型的水平板、竖直板和两端的一对侧板，一对真空吸盘抓取机构穿过水平板固定安装在水平板上；所述的机器人抓手安装架在六轴机器人的控制下活动范围覆盖粘接平台和垫块对中机构；

5、粘接平台为可旋转的平台，粘接平台通过粘接平台底座固定安装在地面上，在粘接平台底座的一侧固定设置粘接旋转伺服电机，在粘接平台的下表面中心位置固定安装旋转齿轮，旋转齿轮与粘接旋转伺服电机的驱动齿轮啮合连接。

6、优选的，所述若干个定位伺服电机同步联接并且同步转动，所述若干个挡圈气缸采用同一气阀控制。

7、优选的，垫块对中机构的上方固定安装垫块对中上料桁架，垫块对中上料桁架为立体框架结构，垫块对中上料桁架的上部水平框架上安装有三维移动的垫块夹具，垫块对中上料桁架下方的空间用于容纳垫块上料小车。

8、优选的，垫块对中斜台安装座包括下部的安装底板，安装底板的上表面固定安装有若干个支撑立柱。

9、优选的，所述视觉检测机构包括工业相机、镜头和光源。

10、优选的，还包括纸圈备料台，纸圈备料台通过纸圈备料台底座固定安装在地面上。

11、一种人机协作的变压器端圈自动粘接方法，应用前述的一种人机协作的变压器端圈自动粘接设备，包括以下步骤：

12、步骤1、根据不同尺寸的垫块设置垫块对中斜台和垫块对中平台的活动挡板的不同高度和不同宽度，根据节拍要求设置垫块对中气缸的节拍；

13、步骤2、纸圈对中机构根据不同尺寸的纸圈通过伺服直线移动机构行走到不同位置，挡圈气缸的活塞杆作为挡圈器使用，挡圈伸缩机构自动伸出多套挡圈器，形成一个类圆空间，人工将纸圈放置到类圆空间内，纸圈进行圆心自动对中，对中完成后挡圈伸缩机构将挡圈器自动缩回到粘接平台的下面；

14、步骤3、旋转抓取粘接检测机构通过六轴机器人和粘接伺服电机配合，通过真空吸盘抓取机构抓取垫块，移动到纸圈的上方，运用涂胶机构在纸圈上涂胶，再次旋转后通过真空吸盘抓取机构将垫块放置在纸圈上涂胶的位置并且拟人按压垫块，实现纸圈和垫块的自动粘接，完成端圈的粘接作业。

15、优选的，视觉检测机构配合激光打线器实现端圈粘接质量的自动检测，若检测结果超差，则控制系统发出报警的同时停止系统运作，由人工介入排查解决问题后再重新启动。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、采用本发明的变压器端圈粘接设备后，能够实现变压器中不同尺寸端圈的自动粘接，包含纸圈的圆心自动对中、垫块精准对中定位、端圈自动粘接和端圈粘接质量自动检测；能够减少粘接工人的数量，极大降低粘接工作强度、改善工作环境、提高劳动效率、缩短端圈制作工期，保证端圈产品质量和提高企业工业自动化水平。

技术特征：

1.一种人机协作的变压器端圈自动粘接设备，其特征在于，包括粘接平台、纸圈对中机构、垫块对中机构和旋转抓取粘接检测机构，在粘接平台的台面上方固定设置有激光打线器，在粘接平台的台面上设置有纸圈对中机构，所述的纸圈对中机构包括若干个伺服直线移动机构和挡圈伸缩机构，所述伺服直线移动机构包括定位伺服电机、减速器和直线导轨，在粘接平台的下表面半径方向均匀固定安装若干对平行的直线导轨，一对直线导轨的相邻的内侧面固定设置有齿条，定位伺服电机与减速器传动连接，减速器的齿轮与一对直线导轨上的齿条啮合并且转动连接，所述的挡圈伸缩系统包括若干个挡圈气缸和挡圈气缸安装板，挡圈气缸安装板固定安装在减速器上，挡圈气缸固定安装在挡圈气缸安装板的下表面，挡圈气缸的上端部活塞杆贯穿挡圈气缸安装板，在粘接平台上沿半径方向开设若干个贯通的长条槽，挡圈气缸的上端部活塞杆正对长条槽；

2.根据权利要求1所述的一种人机协作的变压器端圈自动粘接设备，其特征在于，所述若干个定位伺服电机同步联接并且同步转动，所述若干个挡圈气缸采用同一气阀控制。

3.根据权利要求1所述的一种人机协作的变压器端圈自动粘接设备，其特征在于，垫块对中机构的上方固定安装垫块对中上料桁架，垫块对中上料桁架为立体框架结构，垫块对中上料桁架的上部水平框架上安装有三维移动的垫块夹具，垫块对中上料桁架下方的空间用于容纳垫块上料小车。

4.根据权利要求3所述的一种人机协作的变压器端圈自动粘接设备，其特征在于，垫块对中斜台安装座包括下部的安装底板，安装底板的上表面固定安装有若干个支撑立柱。

5.根据权利要求4所述的一种人机协作的变压器端圈自动粘接设备，其特征在于，所述视觉检测机构包括工业相机、镜头和光源。

6.根据权利要求1所述的一种人机协作的变压器端圈自动粘接设备，其特征在于，还包括纸圈备料台，纸圈备料台通过纸圈备料台底座固定安装在地面上。

7.一种人机协作的变压器端圈自动粘接方法，其特征在于，应用如权利要求1所述的一种人机协作的变压器端圈自动粘接设备，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种人机协作的变压器端圈自动粘接方法，其特征在于，视觉检测机构配合激光打线器实现端圈粘接质量的自动检测，若检测结果超差，则控制系统发出报警的同时停止系统运作，由人工介入排查解决问题后再重新启动。

技术总结
本发明属于变压器制造领域，涉及一种人机协作的变压器端圈自动粘接设备及方法。自动粘接设备包括粘接平台和垫块对中机构，在粘接平台的台面上设置有纸圈对中机构，纸圈对中机构包括伺服直线移动机构和挡圈伸缩机构，伺服直线移动机构包括定位伺服电机、减速器和直线导轨，挡圈伸缩系统包括挡圈气缸和挡圈气缸安装板。自动粘接设方法包括以下步骤：伺服直线移动机构行走到不同位置，挡圈伸缩机构伸出多套挡圈器，人工将纸圈放置到类圆空间内，纸圈进行圆心自动对中，旋转抓取粘接检测机构通过六轴机器人和粘接伺服电机配合，完成端圈粘接作业。本发明能够实现变压器中不同尺寸端圈的自动粘接，保证端圈产品质量和提高企业工业自动化水平。

技术研发人员：申树云,韩志伟,徐小传,宋宝璐,孙勇,宋沛宇,王全有,许长伟,戴宁,曲福喜,焦磊磊,汪成龙,冯凯
受保护的技术使用者：山东未来智能技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1