本發(fā)明涉及發(fā)電機(jī)定子鐵芯生產(chǎn)制造領(lǐng)域，特別是一種電機(jī)定子鐵芯自動(dòng)外疊裝方法及其裝置。
背景技術(shù)：
鐵芯是發(fā)電機(jī)定子的重要組成部分，其質(zhì)量好壞對(duì)發(fā)電機(jī)的性能起著至關(guān)重要的作用，故對(duì)其制造過(guò)程提出了非常嚴(yán)格的要求。
在國(guó)內(nèi)，發(fā)電機(jī)定子鐵芯疊裝作業(yè)普遍采用手工生產(chǎn)方式，即在發(fā)電機(jī)機(jī)座外,人工將沖片、鐵片、通風(fēng)槽板以及補(bǔ)償片等按照一定的順序和數(shù)量疊裝成一個(gè)個(gè)分段，再將不同的分段吊進(jìn)機(jī)座內(nèi)組合成整體。從已公開(kāi)和發(fā)表的技術(shù)文獻(xiàn)分析，余平等發(fā)表于《東方電機(jī)》2005年第3期‘發(fā)電機(jī)定子鐵芯外裝壓工藝分析’以及雷秀群等發(fā)表于《機(jī)電技術(shù)》2013年第3期‘大型汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵芯裝壓工藝的探討’均對(duì)定子鐵芯外疊裝手工作業(yè)技術(shù)方案有較詳細(xì)的闡述，并認(rèn)為手工疊裝作業(yè)工序眾多、過(guò)程復(fù)雜，在工廠實(shí)際運(yùn)用時(shí)，存在以下諸多難點(diǎn)：
1) 人工重復(fù)相同動(dòng)作將很?。ú淮笥?.5mm）的沖片疊至6~7米高，勞動(dòng)強(qiáng)度大；
2) 一臺(tái)機(jī)組僅允許一組操作人員（約2-4人）疊裝，為單線程工作，生產(chǎn)周期長(zhǎng)；
3) 操作人員的技術(shù)水平和工作責(zé)任心有差異，容易發(fā)生沖片疊裝出錯(cuò)，且出錯(cuò)率較高。
由于疊片過(guò)程要求無(wú)粉塵操作，且疊片與壓緊過(guò)程交替進(jìn)行，容易使操作者長(zhǎng)時(shí)間處于高強(qiáng)度工作之中，一方面帶來(lái)了人身安全問(wèn)題，另一方面造成疊片過(guò)程不可控以及疊片質(zhì)量無(wú)法保證的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于：解決現(xiàn)有的技術(shù)質(zhì)量問(wèn)題，提出一種電機(jī)定子鐵芯自動(dòng)外疊裝方法及其裝置，通過(guò)機(jī)械化、自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化的動(dòng)作完成鐵芯的疊裝，有效減小人為失誤造成的誤差，而且能夠保證疊裝環(huán)境的無(wú)塵要求，還能夠提高疊裝效率。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種電機(jī)定子鐵芯自動(dòng)外疊裝裝置，包括：工作臺(tái)、機(jī)器人、對(duì)中臺(tái)、疊裝定位臺(tái)和沖片料盤(pán)，所述工作臺(tái)中心處設(shè)有疊裝定位臺(tái)，所述工作臺(tái)等分為三部分，每一部分均設(shè)有機(jī)器人，所述機(jī)器人端部設(shè)有末端吸盤(pán)，所述機(jī)器人周圍設(shè)有對(duì)中臺(tái)、沖片料盤(pán)、鐵片料盤(pán)、廢料盤(pán)、通風(fēng)槽板料盤(pán)和補(bǔ)償片料盤(pán)，這樣可以對(duì)機(jī)器人預(yù)先設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)程序，根據(jù)不同的產(chǎn)品，選擇不同的參數(shù)，只需要把物料備好，就可以使機(jī)器人按既定的程序?qū)崿F(xiàn)，從而可以替代人工的單調(diào)重復(fù)的工作。
本發(fā)明的一種電機(jī)定子鐵芯自動(dòng)外疊裝裝置，所述對(duì)中臺(tái)處還設(shè)有視覺(jué)檢測(cè)裝置，所述視覺(jué)檢測(cè)裝置的信號(hào)采集為4個(gè)工業(yè)級(jí)相機(jī)，這樣的設(shè)置可以通過(guò)視覺(jué)檢測(cè)裝置對(duì)沖片進(jìn)行外觀檢測(cè)，防止不合格物料進(jìn)行疊裝，從而可以保證疊裝質(zhì)量。
本發(fā)明的一種電機(jī)定子鐵芯自動(dòng)外疊裝裝置，所述沖片料盤(pán)與工作臺(tái)之間還設(shè)有滑軌，所述沖片料盤(pán)上設(shè)有移動(dòng)裝置，可在滑軌上移動(dòng)，一般情況下，滑軌的末端是伸出到工作臺(tái)外部的，這樣的設(shè)置是為了保證上料安全，因?yàn)闆_片的使用量比較大，而且是采用吊裝，設(shè)置于外部可以防止吊裝操作失誤對(duì)疊裝裝置造成損壞。
本發(fā)明的一種電機(jī)定子鐵芯自動(dòng)外疊裝裝置，所述沖片料盤(pán)旁邊還設(shè)有第二沖片料盤(pán)，這樣的設(shè)置是因?yàn)闆_片的使用量大，取用頻率比較高，如果設(shè)置一個(gè)料盤(pán)，會(huì)造成取用與上料干涉，而且也沒(méi)有足夠的時(shí)間對(duì)物料進(jìn)行整理。這樣設(shè)置考慮了機(jī)器人取用的方便性，不會(huì)影響裝疊的正常進(jìn)行。
本發(fā)明的一種電機(jī)定子鐵芯自動(dòng)外疊裝裝置，所述機(jī)器人、視覺(jué)檢測(cè)裝置、沖片料盤(pán)和對(duì)中臺(tái)的動(dòng)作通過(guò)控制器的協(xié)調(diào)控制，可以使各部分的動(dòng)作統(tǒng)一協(xié)調(diào)，從而使精準(zhǔn)自動(dòng)，提高了疊裝精度。
本發(fā)明的一種電機(jī)定子鐵芯自動(dòng)外疊方法，包括以下步驟：
步驟1、校準(zhǔn)及調(diào)整疊裝定位臺(tái)
利用合像水平儀、直角尺、塞尺檢測(cè)和校正疊裝定位臺(tái)的定位誤差，采用四點(diǎn)測(cè)量法衡量疊裝定位臺(tái)的水平度，在疊裝定位臺(tái)上選取同一圓周上互成90°的4個(gè)點(diǎn)作為測(cè)量參考點(diǎn)，測(cè)量該4點(diǎn)的水平度，調(diào)整并保證同一直徑方向上的兩點(diǎn)，其水平度相差小于0.1mm，為衡量定位元件與疊裝定位臺(tái)基面的垂直度，采用1級(jí)直角尺從定位元件左側(cè)、正面、右側(cè)三處位置進(jìn)行標(biāo)定，以0.02mm的塞尺不過(guò)為標(biāo)準(zhǔn)；
步驟2、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃
根據(jù)機(jī)器人各軸的行程范圍特點(diǎn)，優(yōu)化疊裝路徑并有效防止各機(jī)器人作業(yè)時(shí)的干涉，沖片、鐵片、通風(fēng)槽板以及補(bǔ)償片料盤(pán)放置在每個(gè)機(jī)器人的1/4至3/4的工作行程范圍內(nèi)，且逆時(shí)針依次布置補(bǔ)償片料盤(pán)、通風(fēng)槽板料盤(pán)、鐵片料盤(pán)以及沖片料盤(pán)；
步驟3、來(lái)料檢查及上料
對(duì)沖片、鐵片、通風(fēng)槽板以及補(bǔ)償片進(jìn)行外觀檢查，保證來(lái)料質(zhì)量，并根據(jù)疊裝要求在料盤(pán)上正確上料，來(lái)料檢查無(wú)缺陷后，按順序整齊放置在對(duì)應(yīng)料盤(pán)的中間位置，其位置誤差不超過(guò)5%，高度不超過(guò)500mm；
步驟4、二次定位及再次檢查
經(jīng)過(guò)來(lái)料檢查后，將物料放置在料盤(pán)上，通過(guò)機(jī)器人從料盤(pán)上抓取料后，放入對(duì)中臺(tái)，通過(guò)對(duì)中臺(tái)上設(shè)置的定位機(jī)構(gòu)將物料推至標(biāo)準(zhǔn)位置，實(shí)現(xiàn)二次定位，在這個(gè)過(guò)程中，通過(guò)視覺(jué)檢測(cè)裝置將沖片分成4塊區(qū)域利用4個(gè)相機(jī)分別拍照獲得實(shí)時(shí)圖像，工控主機(jī)具備高速處理能力，將實(shí)時(shí)圖像迅速和標(biāo)準(zhǔn)沖片圖像進(jìn)行灰度比對(duì)，自拍照后0.5秒內(nèi)給出對(duì)比結(jié)果，從而判斷沖片是否有劃痕、掉漆、卷邊、缺角等缺陷，如有缺陷將沖片放到廢料臺(tái)上，再取一片新料繼續(xù)；
步驟5、鐵芯自動(dòng)疊裝
工作臺(tái)圓周均布的3個(gè)機(jī)器人單個(gè)負(fù)責(zé)120°范圍3張鐵芯片疊裝，相鄰兩張鐵芯沖片間隔40°，每層沖片間錯(cuò)開(kāi)1/2張片，其對(duì)稱中心與疊裝定位臺(tái)半徑重合，機(jī)器人從對(duì)中臺(tái)上將沖片抓起，運(yùn)動(dòng)到距疊裝目標(biāo)位置800～900mm的高度，再下降至疊裝目標(biāo)位置，放下沖片，利用末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，推動(dòng)沖片沿導(dǎo)向元件運(yùn)動(dòng)，并在沖片齒頂接觸到定位元件后，以沖片內(nèi)圓和下線槽內(nèi)側(cè)作為定位基準(zhǔn)，再通過(guò)定位機(jī)構(gòu)的作用使沖片裝配到位，完成一次疊裝；
本發(fā)明的一種電機(jī)定子鐵芯外疊裝方法，所述步驟4中，機(jī)器人抓料通過(guò)手爪裝置實(shí)現(xiàn)，所述手爪裝置包括：整體框架，所述整體框架上方與機(jī)器人連接有法蘭、接線盒、氣動(dòng)換向閥組件、顏色傳感器和距離傳感器，在所述整體框架下方根據(jù)沖片形狀和大小分布有三組氣動(dòng)吸盤(pán)組件，所述整體框架后方布置有一組向后伸出氣缸組件和一組向下伸出氣缸組件，所述氣動(dòng)換向閥組件為電磁換向閥組件，具有輸入控制信號(hào)和輸出狀態(tài)信號(hào)的功能，所述換向閥與具有上下浮動(dòng)機(jī)構(gòu)的氣動(dòng)吸盤(pán)組件直接連通。
本發(fā)明的一種電機(jī)定子鐵芯疊裝方法，所述步驟5中，沖片定位通過(guò)疊裝定位臺(tái)實(shí)現(xiàn)，所述疊裝定位臺(tái)包括：堆放沖片的疊裝平臺(tái)和用于沖片準(zhǔn)確定位的分向定位圓筒機(jī)構(gòu)，所述分向定位圓筒機(jī)構(gòu)位于疊裝平臺(tái)中心，所述分向定位圓筒機(jī)構(gòu)，包括由定位棒和導(dǎo)向定位塊組成的定位機(jī)構(gòu)，由導(dǎo)向塊以及限位零部件組成的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，以及由氣缸組成的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，所述定位圓筒機(jī)構(gòu)通過(guò)定位塊與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)相連，所述定位棒均勻分布于同一圓周，且安裝在定位塊兩端，疊裝時(shí)與沖片兩齒頂接觸，定位塊與沖片下線槽內(nèi)側(cè)接觸，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在氣缸的控制下帶動(dòng)定位機(jī)構(gòu)沿著圓周徑向伸出和縮回，這樣實(shí)現(xiàn)疊裝時(shí)定位元件的精確定位。
本發(fā)明的一種電機(jī)定子鐵芯疊裝方法，所述步驟4中，所述二次定位，當(dāng)沖片放上對(duì)中平臺(tái)后，通過(guò)平臺(tái)上的氣缸推動(dòng)沖片到達(dá)限位塊后，停止推動(dòng)，并通過(guò)傳感器檢測(cè)位置是否到位，并判斷是否有粘片。
由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：提出一種電機(jī)定子鐵芯自動(dòng)外疊裝方法及其裝置，通過(guò)機(jī)械化、自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化的動(dòng)作完成鐵芯的疊裝，有效減小了人為因素造成的誤差，而且能夠保證疊裝環(huán)境的無(wú)塵要求，還能夠提高疊裝效率，并且可以有效的分離不合格物料。
附圖說(shuō)明
構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。
圖1是本發(fā)明的疊裝裝置的示意圖；
圖中標(biāo)記
1-工作臺(tái)、2-疊裝定位臺(tái)、3-機(jī)器人、4-末端吸盤(pán)、5-沖片料盤(pán)、6-滑軌、7-鐵片料盤(pán)、8-廢料盤(pán)、9-通風(fēng)槽板料盤(pán)、10-補(bǔ)償片料盤(pán)、11-對(duì)中臺(tái)、12-控制器。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說(shuō)明。
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
如圖1所示為本發(fā)明一種電機(jī)定子鐵芯自動(dòng)外疊裝裝置的實(shí)施例，如圖1所示一種電機(jī)定子鐵芯自動(dòng)外疊裝裝置，包括：工作臺(tái)1、機(jī)器人3、對(duì)中臺(tái)11、疊裝定位臺(tái)2和沖片料盤(pán)5，所述工作臺(tái)1中心處設(shè)有疊裝定位臺(tái)14，所述工作臺(tái)1等分為三部分，每一部分均設(shè)有機(jī)器人3，所述機(jī)器人3端部設(shè)有末端吸盤(pán)4，所述機(jī)器人3周圍設(shè)有對(duì)中臺(tái)11、沖片料盤(pán)5、鐵片料盤(pán)7、廢料盤(pán)8、通風(fēng)槽板料盤(pán)9和補(bǔ)償片料盤(pán)10，這樣可以對(duì)機(jī)器人預(yù)先設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)程序，根據(jù)不同的產(chǎn)品，選擇不同的參數(shù)，只需要把物料備好，就可以使機(jī)器人按既定的程序?qū)崿F(xiàn)，從而可以替代人工的單調(diào)重復(fù)的工作，所述對(duì)中臺(tái)11處還設(shè)有視覺(jué)檢測(cè)裝置，所述視覺(jué)檢測(cè)裝置的信號(hào)采集為4個(gè)工業(yè)級(jí)相機(jī)，這樣的設(shè)置可以通過(guò)視覺(jué)檢測(cè)裝置對(duì)沖片進(jìn)行外觀檢測(cè)，防止不合格物料進(jìn)行疊裝，從而可以保證疊裝質(zhì)量，所述沖片料盤(pán)5與工作臺(tái)1之間還設(shè)有滑軌6，所述沖片料盤(pán)5上設(shè)有移動(dòng)裝置，可在滑軌6上移動(dòng)，一般情況下，滑軌的末端是伸出到工作臺(tái)外部的，因?yàn)闆_片的使用量比較大，而且是采用吊裝，設(shè)置于外部可以防止吊裝操作失誤對(duì)疊裝裝置造成損壞，所述沖片料盤(pán)5旁邊還設(shè)有第二沖片料盤(pán)51，這樣的設(shè)置是因?yàn)闆_片的使用量大，取用頻率比較高，如果設(shè)置一個(gè)料盤(pán)，會(huì)造成取用與上料形成干涉，而且也沒(méi)有足夠的時(shí)間對(duì)物料進(jìn)行整理，所以這樣考慮了機(jī)器人取料的方便性不會(huì)影響裝疊的正常進(jìn)行，所述機(jī)器人3、視覺(jué)檢測(cè)裝置、沖片料盤(pán)5和對(duì)中臺(tái)11的動(dòng)作通過(guò)控制器12協(xié)調(diào)控制，這樣的設(shè)置可以使各部分的動(dòng)作有一個(gè)統(tǒng)一協(xié)調(diào)，從而使動(dòng)作相互配合，動(dòng)作精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高疊裝精度。
本發(fā)明的電機(jī)定子鐵芯疊裝方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1、校準(zhǔn)及調(diào)整疊裝定位臺(tái)-
利用合像水平儀、直角尺、塞尺檢測(cè)和校正疊裝定位臺(tái)的定位誤差，采用四點(diǎn)測(cè)量法衡量疊裝定位臺(tái)的水平度，在疊裝定位臺(tái)上選取同一圓周上互成90°的4個(gè)點(diǎn)作為測(cè)量參考點(diǎn)，測(cè)量該4點(diǎn)的水平度，調(diào)整并保證同一直徑方向上的兩點(diǎn)，其水平度相差小于0.1mm，為衡量定位元件與疊裝定位臺(tái)基面的垂直度，采用1級(jí)直角尺從定位元件左側(cè)、正面、右側(cè)三處位置進(jìn)行標(biāo)定，以0.02mm的塞尺不過(guò)為標(biāo)準(zhǔn)；
步驟2、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃
根據(jù)機(jī)器人各軸的行程范圍特點(diǎn)，優(yōu)化疊裝路徑并有效防止各機(jī)器人作業(yè)時(shí)的干涉，沖片、鐵片、通風(fēng)槽板以及補(bǔ)償片料盤(pán)放置在每個(gè)機(jī)器人的1/4至3/4的工作行程范圍內(nèi)，且逆時(shí)針依次布置補(bǔ)償片料盤(pán)、通風(fēng)槽板料盤(pán)、鐵片料盤(pán)以及沖片料盤(pán)；
步驟3、來(lái)料檢查及上料
對(duì)沖片、鐵片、通風(fēng)槽板以及補(bǔ)償片進(jìn)行外觀檢查，保證來(lái)料質(zhì)量，并根據(jù)疊裝要求在料盤(pán)上正確上料，來(lái)料檢查無(wú)缺陷后，按順序整齊放置在對(duì)應(yīng)料盤(pán)的中間位置，其位置誤差不超過(guò)5%，高度不超過(guò)500mm；
步驟4、二次定位及再次檢查
經(jīng)過(guò)來(lái)料檢查后，將物料放置在料盤(pán)上，通過(guò)機(jī)器人從料盤(pán)上抓取料后，放入對(duì)中臺(tái)，通過(guò)對(duì)中臺(tái)上設(shè)置的定位機(jī)構(gòu)將物料推至標(biāo)準(zhǔn)位置，實(shí)現(xiàn)二次定位，在這個(gè)過(guò)程中，通過(guò)視覺(jué)檢測(cè)裝置將沖片分成4塊區(qū)域利用4個(gè)相機(jī)分別拍照獲得實(shí)時(shí)圖像，工控主機(jī)具備高速處理能力，將實(shí)時(shí)圖像迅速和標(biāo)準(zhǔn)沖片圖像進(jìn)行灰度比對(duì)，自拍照后0.5秒內(nèi)給出對(duì)比結(jié)果，從而判斷沖片是否有劃痕、掉漆、卷邊、缺角等缺陷；
步驟5、鐵芯自動(dòng)疊裝
工作臺(tái)圓周均布的3個(gè)機(jī)器人單個(gè)負(fù)責(zé)120°范圍3張鐵芯片疊裝，相鄰兩張鐵芯片間隔40°，每層沖片間錯(cuò)開(kāi)1/2張片，其對(duì)稱中心與疊裝定位臺(tái)半徑重合，機(jī)器人從對(duì)中臺(tái)上將沖片抓起，運(yùn)動(dòng)到距疊裝目標(biāo)位置800～900mm的高度，再下降至疊裝目標(biāo)位置，放下沖片，利用末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，推動(dòng)沖片沿導(dǎo)向元件運(yùn)動(dòng)，并在沖片齒頂接觸到定位元件后，以沖片內(nèi)圓和下線槽內(nèi)側(cè)作為定位基準(zhǔn)，再通過(guò)定位機(jī)構(gòu)的作用使沖片裝配到位，完成一次疊裝，所述步驟4中，機(jī)器人抓料通過(guò)手爪裝置實(shí)現(xiàn)，所述手爪裝置包括：整體框架，所述整體框架上方與機(jī)器人連接有法蘭、接線盒、氣動(dòng)換向閥組件、顏色傳感器和距離傳感器，在所述整體框架下方根據(jù)沖片形狀和大小分布有三組氣動(dòng)吸盤(pán)組件，所述整體框架后方布置有一組向后伸出氣缸組件和一組向下伸出氣缸組件，所述氣動(dòng)換向閥組件為電磁換向閥組件，具有輸入控制信號(hào)和輸出狀態(tài)信號(hào)的功能，所述換向閥與具有上下浮動(dòng)機(jī)構(gòu)的氣動(dòng)吸盤(pán)組件直接連通，所述步驟5中，沖片定位通過(guò)疊裝定位臺(tái)實(shí)現(xiàn)，所述疊裝定位臺(tái)包括：堆放沖片的疊裝平臺(tái)和用于沖片準(zhǔn)確定位的分向定位圓筒機(jī)構(gòu)，所述分向定位圓筒機(jī)構(gòu)位于疊裝平臺(tái)中心，所述分向定位圓筒機(jī)構(gòu)，包括由18根定位棒和9個(gè)導(dǎo)向定位塊組成的定位機(jī)構(gòu)，由9個(gè)導(dǎo)向塊以及限位零部件組成的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，以及由9個(gè)氣缸組成的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，所述定位圓筒機(jī)構(gòu)通過(guò)定位塊與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)相連，所述18根定位棒均勻分布于同一圓周，且安裝在定位塊兩端，疊裝時(shí)與沖片兩齒頂接觸，定位塊與沖片下線槽內(nèi)側(cè)接觸，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在氣缸的控制下帶動(dòng)定位機(jī)構(gòu)沿著圓周徑向伸出和縮回，這樣實(shí)現(xiàn)疊裝時(shí)的精確定位，所述步驟4中，所述二次定位，當(dāng)沖片放上對(duì)中平臺(tái)后，通過(guò)平臺(tái)上的氣缸推動(dòng)沖片到達(dá)限位塊后，停止推動(dòng)，并通過(guò)傳感器檢測(cè)位置是否到位，并判斷是否有粘片。
實(shí)現(xiàn)過(guò)程的具體描述，發(fā)電機(jī)定子鐵芯自動(dòng)外疊裝方法，是采用沿圓周均布的3個(gè)工業(yè)機(jī)器人利用二次定位方式逐層在疊裝定位臺(tái)上疊裝9張相同的沖片、鐵片、通風(fēng)槽板以及補(bǔ)償片，最終達(dá)到工藝過(guò)程所要求的高度；
疊裝路徑規(guī)劃：根據(jù)發(fā)電機(jī)定子鐵芯疊裝工藝要求，在單個(gè)機(jī)器人附近合理分布沖片、鐵片、通風(fēng)槽板以及補(bǔ)償片料盤(pán)位置；結(jié)合視覺(jué)檢測(cè)裝置、對(duì)中臺(tái)和疊裝定位臺(tái)的結(jié)構(gòu)尺寸和所在位置，規(guī)劃出單個(gè)機(jī)器人疊裝路徑；在疊裝定位臺(tái)上進(jìn)行沖片疊裝定位粗調(diào)，其結(jié)果用于修正局部疊裝路徑，通過(guò)設(shè)置機(jī)器人每層同步開(kāi)始控制信號(hào)，使3個(gè)機(jī)器人在完成一層疊裝之后同步進(jìn)行下一層沖片疊裝；
具體來(lái)說(shuō)，由于機(jī)器人各軸的行程范圍限制，為優(yōu)化疊裝路徑并有效防止各機(jī)器人作業(yè)時(shí)的干涉，沖片、鐵片、通風(fēng)槽板以及補(bǔ)償片料盤(pán)放置在每個(gè)機(jī)器人的1/4~3/4的工作行程范圍內(nèi)，且逆時(shí)針依次布置補(bǔ)償片料盤(pán)、通風(fēng)槽板料盤(pán)、鐵片料盤(pán)以及沖片料盤(pán)。另外，疊裝過(guò)程中，機(jī)器人要頻繁抓取正常沖片，并放置到對(duì)中臺(tái)上，故沖片料盤(pán)應(yīng)布置在距離對(duì)中臺(tái)和機(jī)器人最近的位置；一般地，設(shè)置兩個(gè)沖片料盤(pán)，一個(gè)用于疊裝取料，另一個(gè)則進(jìn)行備料，兩個(gè)料盤(pán)配合來(lái)保障送料的連續(xù)。
機(jī)器人疊裝路徑詳細(xì)描述為：機(jī)器人先從沖片料盤(pán)上抓取沖片，經(jīng)空間運(yùn)動(dòng)到對(duì)中臺(tái)位置，將沖片放在對(duì)中臺(tái)上進(jìn)行二次定位；待沖片對(duì)中后，機(jī)器人將沖片再次抓起，運(yùn)動(dòng)到距疊裝目標(biāo)位置800~900mm的高度，再下降至疊裝目標(biāo)位置，放下沖片，利用末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，推動(dòng)沖片沿導(dǎo)向元件運(yùn)動(dòng)，并在沖片齒頂接觸到定位元件后，執(zhí)行機(jī)構(gòu)停止動(dòng)作。在路徑規(guī)劃之前需要測(cè)量各組件的空間尺寸，以給機(jī)器人預(yù)留活動(dòng)空間裕量，防止機(jī)器人與視覺(jué)檢測(cè)裝置、對(duì)中臺(tái)以及疊裝定位臺(tái)發(fā)生碰撞。
按照上述過(guò)程進(jìn)行疊裝路徑的規(guī)劃，之后可利用沖片模板來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人抓取沖片點(diǎn)的精確對(duì)位，記錄此時(shí)的對(duì)位點(diǎn)，通過(guò)對(duì)位點(diǎn)倒推機(jī)器人在疊裝定位臺(tái)的放片點(diǎn)以及對(duì)中臺(tái)的抓取點(diǎn)，以修改局部疊裝路徑。
校準(zhǔn)疊裝定位臺(tái)：利用合像水平儀、直角尺、塞尺等工具檢測(cè)和校正疊裝定位臺(tái)的定位誤差。具體的，本發(fā)明采用四點(diǎn)測(cè)量法衡量疊裝定位臺(tái)的水平度，即在疊裝定位臺(tái)上選取同一圓周上互成90°的4個(gè)點(diǎn)作為測(cè)量參考點(diǎn)，測(cè)量該4點(diǎn)的水平度，調(diào)整并保證同一直徑方向上的兩點(diǎn)，其水平度相差小于0.1mm。為衡量定位元件與疊裝定位臺(tái)基面的垂直度，采用1級(jí)直角尺（規(guī)格800*600mm）從定位元件左側(cè)、正面、右側(cè)三處位置進(jìn)行標(biāo)定，以0.02mm的塞尺不過(guò)為標(biāo)準(zhǔn)。
來(lái)料檢查：對(duì)沖片、鐵片、通風(fēng)槽板以及補(bǔ)償片進(jìn)行外觀檢查，保證來(lái)料質(zhì)量，并根據(jù)疊裝要求在料盤(pán)上正確上料。具體的，人工檢查沖片、鐵片、通風(fēng)槽板等來(lái)料后是否有大面積的漆膜脫落、劃痕、缺角、卷邊等缺陷，以及沖片標(biāo)記孔位置是否正確，防止不合格片進(jìn)入疊裝。來(lái)料檢查無(wú)缺陷后，按順序整齊放置在對(duì)應(yīng)料盤(pán)的中間位置，其位置誤差不超過(guò)5%，高度不超過(guò)500mm。
采用機(jī)器人進(jìn)行二次抓取自動(dòng)疊裝：來(lái)料檢查后，控制機(jī)器人記錄各個(gè)料盤(pán)的抓取點(diǎn)和抓取高度，之后按照步驟（1）設(shè)定的路徑進(jìn)行自動(dòng)疊裝。本發(fā)明采用“逐層分段、補(bǔ)償片微調(diào)高度”的機(jī)器人自動(dòng)疊裝方式來(lái)實(shí)現(xiàn)沖片的精確疊裝，具體的：
沿圓周均布的3個(gè)機(jī)器人單個(gè)負(fù)責(zé)120°范圍3張鐵芯片疊裝，相鄰兩張鐵芯片間隔40°，每層沖片間錯(cuò)開(kāi)1/2張片，其對(duì)稱中心與疊裝定位臺(tái)半徑重合。分段疊裝下面疊一層通風(fēng)槽板，中間疊50~70層沖片，上面疊一層鐵片，如此重復(fù)8~10段；期間根據(jù)鐵芯的分段壓縮量和設(shè)計(jì)高度，事先規(guī)劃每隔補(bǔ)償片的添加位置，以微調(diào)分段鐵芯高度。
機(jī)器人疊裝單張沖片時(shí)，先進(jìn)行校片，即準(zhǔn)備一張沖片模板，利用圓圈標(biāo)識(shí)機(jī)器人手爪的吸取裝置位置；來(lái)料準(zhǔn)備妥當(dāng)后，將其放在各來(lái)料最上面；移動(dòng)機(jī)器人及手爪裝置，對(duì)準(zhǔn)沖片模板上的標(biāo)識(shí)，記錄下此時(shí)手爪裝置的空間位置和抓取高度。進(jìn)行沖片二次對(duì)中時(shí)，即機(jī)器人先抓取料盤(pán)上定位誤差較大的沖片，放置在對(duì)中臺(tái)上，待對(duì)中臺(tái)對(duì)沖片進(jìn)行二次定位后，再將其抓起進(jìn)行疊裝，以此消除沖片在料盤(pán)上的位置誤差及機(jī)器人運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)的部分間隙保證疊裝前機(jī)器人能精確抓片。最后進(jìn)行疊裝定位過(guò)程，將沖片內(nèi)圓和下線槽內(nèi)側(cè)作為定位基準(zhǔn)，當(dāng)沖片到達(dá)疊裝定位平臺(tái)后，通過(guò)機(jī)器人手爪裝置尾部推力桿沿疊裝平臺(tái)徑向推動(dòng)沖片，并在疊裝平臺(tái)引導(dǎo)機(jī)構(gòu)作用下，使沖片接觸到定位機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)單張沖片的準(zhǔn)確疊裝定位。
一層鐵芯片疊裝完，在同步信號(hào)控制下，3個(gè)機(jī)器人同時(shí)進(jìn)行下一層沖片疊裝，按照先前規(guī)定的疊裝路徑和疊裝動(dòng)作快速精確疊裝，當(dāng)疊裝高度達(dá)到預(yù)設(shè)補(bǔ)償高度時(shí)，機(jī)器人自動(dòng)抓取補(bǔ)償片進(jìn)行疊裝；當(dāng)疊裝高度達(dá)到預(yù)設(shè)分段高度時(shí)，機(jī)器人依次抓取鐵片和通風(fēng)槽板進(jìn)行自動(dòng)疊裝；當(dāng)疊裝高度達(dá)到預(yù)設(shè)分疊裝高度時(shí)，機(jī)器人停止疊裝，并回到疊裝路徑起始點(diǎn)。
根據(jù)發(fā)電機(jī)定子鐵芯沖片結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和外疊裝工藝流程，設(shè)計(jì)了一種發(fā)電機(jī)定子鐵芯沖片自動(dòng)外疊裝裝置，包括機(jī)器人手爪裝置、機(jī)器人控制系統(tǒng)、上料小車、對(duì)中平臺(tái)、疊裝定位臺(tái)、視覺(jué)檢測(cè)裝置、PLC系統(tǒng)及人機(jī)界面。
所述疊裝定位臺(tái)包括在指定位置堆放沖片的疊裝平臺(tái)和用于沖片準(zhǔn)確定位的分向定位圓筒機(jī)構(gòu)。其中疊裝平臺(tái)包括疊裝基礎(chǔ)板和疊裝支持板，分向定位圓筒機(jī)構(gòu)位于疊裝平臺(tái)中心，包括由18根定位棒和9個(gè)導(dǎo)向定位塊組成的定位機(jī)構(gòu)，由9個(gè)導(dǎo)向塊以及限位零部件組成的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，以及由9個(gè)氣缸組成的動(dòng)力機(jī)構(gòu)。定位機(jī)構(gòu)通過(guò)定位塊與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)相連，其18根定位棒均勻分布于同一圓周，且安裝在定位塊兩端，疊裝時(shí)與沖片兩齒頂接觸，起主要定位作用；定位塊與沖片下線槽內(nèi)側(cè)接觸，起輔助定位作用。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在氣缸的控制下帶動(dòng)定位機(jī)構(gòu)沿著圓周徑向伸出和縮回，這樣既可以實(shí)現(xiàn)疊裝時(shí)的精確定位，又可以在疊裝完成后讓出起吊空間。
鐵芯沖片自動(dòng)外疊裝裝置的控制體系采用上、下位機(jī)結(jié)構(gòu)，上位機(jī)采用PLC系統(tǒng)與人機(jī)界面，下位機(jī)為機(jī)器人控制系統(tǒng)。PLC系統(tǒng)與機(jī)器人控制系統(tǒng)、疊裝定位臺(tái)、對(duì)中臺(tái)、視覺(jué)檢測(cè)裝置、上料小車等實(shí)時(shí)進(jìn)行通訊，并在人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)疊裝狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示、分疊裝參數(shù)設(shè)置以及上料信號(hào)、視覺(jué)檢測(cè)信號(hào)、對(duì)中信號(hào)以及疊裝同步信號(hào)控制等。機(jī)器人控制系統(tǒng)控制機(jī)器人本體和手爪裝置，其內(nèi)部存儲(chǔ)有機(jī)器人疊裝運(yùn)動(dòng)軌跡和信號(hào)處理程序，控制機(jī)器人本體及手爪裝置按預(yù)定疊裝路徑和預(yù)定抓取方式動(dòng)作。
所述機(jī)器人手爪裝置，包括機(jī)器人本體和氣動(dòng)手爪裝置，通過(guò)法蘭使機(jī)器人本體末端與氣動(dòng)手爪裝置連接。氣動(dòng)手爪裝置包括一整體框架、在該框架上方與機(jī)器人連接的法蘭、接線盒、氣動(dòng)換向閥組件、顏色傳感器和距離傳感器，在該框架下方根據(jù)沖片形狀和大小分布有三組氣動(dòng)吸盤(pán)組件，在該框架后方布置有一組向后伸出氣缸組件和一組向下伸出氣缸組件。氣動(dòng)換向閥組件為電磁換向閥組件，具有輸入控制信號(hào)和輸出狀態(tài)信號(hào)的功能，與具有上下浮動(dòng)機(jī)構(gòu)的氣動(dòng)吸盤(pán)組件直接連通。采用激光位移傳感器，實(shí)現(xiàn)來(lái)料高度的精確探測(cè)。采用RGB數(shù)位光纖感測(cè)器，用于判斷料盤(pán)上來(lái)料是否使用完。
所述對(duì)中平臺(tái)，包括一個(gè)基礎(chǔ)板，基礎(chǔ)板上方的2個(gè)限位塊、2個(gè)接近傳感器、防負(fù)壓膠帶以及基礎(chǔ)板前方一個(gè)氣缸組件，其中2個(gè)限位塊呈“八”字分布，“八”字開(kāi)口與基礎(chǔ)板前方交匯處安裝氣缸組件；接近傳感器安裝在限位塊內(nèi)側(cè)，且低于基礎(chǔ)板一定距離，用于檢測(cè)沖片對(duì)中時(shí)的位置誤差，判斷沖片是否有粘片；防負(fù)壓膠帶沿限位塊方向每隔一定距離粘貼在基礎(chǔ)版上，解決沖片與基礎(chǔ)板因負(fù)壓牢牢粘在一起的問(wèn)題。
所述視覺(jué)檢測(cè)裝置，包括安裝在對(duì)中平臺(tái)上方的4個(gè)工業(yè)級(jí)相機(jī)、1臺(tái)工控主機(jī)、1個(gè)顯示器，1個(gè)鍵盤(pán)和鼠標(biāo)，1個(gè)檢測(cè)軟件。視覺(jué)檢測(cè)裝置將沖片分成4塊區(qū)域利用4個(gè)相機(jī)分別拍照獲得實(shí)時(shí)圖像，工控主機(jī)具備高速處理能力，將實(shí)時(shí)圖像迅速和標(biāo)準(zhǔn)沖片圖像進(jìn)行灰度比對(duì)，自拍照后0.5秒內(nèi)給出對(duì)比結(jié)果，從而判斷沖片是否有劃痕、掉漆、卷邊、缺角等缺陷。
本發(fā)明的有益效果：機(jī)器人疊裝過(guò)程安全、連續(xù)、穩(wěn)定，在有效保證疊裝的一致性和穩(wěn)定性的前提下大量節(jié)約人力成本、返工成本以及管理成本；定子鐵芯疊裝周期減少1/3，生產(chǎn)效率將顯著提高；可實(shí)現(xiàn)定子鐵芯疊裝過(guò)程的自動(dòng)化和數(shù)字化，提高疊裝作業(yè)的信息化水平；將操作者從繁瑣、枯燥的疊裝工作中解放出來(lái)，明顯降低操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度和安全風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明提出的方法和裝置使疊裝后的燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)定子鐵芯尺寸精確、質(zhì)量高于人工疊裝，其余各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足技術(shù)要求，相對(duì)人工有較大的優(yōu)勢(shì)。
以上所述僅為發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。