變壓器磁芯自動(dòng)包膠設(shè)備的研發(fā)

梁豐，林浩波，陸宇立

變壓器磁芯自動(dòng)包膠設(shè)備的研發(fā)

梁豐，林浩波，陸宇立

（河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東河源517000）

針對(duì)目前變壓器的磁芯包裹絕緣膠紙采用手工操作的方式，而且需要根據(jù)磁芯形狀、大小的不同制作相對(duì)應(yīng)的裝夾模具，生產(chǎn)效率低下等問(wèn)題，研制出一款變壓器磁芯的自動(dòng)包膠裝置，該裝置采用PLC和氣動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)中小變壓器磁芯的自動(dòng)包膠，該裝置采用直線氣缸完成貼膠和包膠的推進(jìn)動(dòng)作，保證包膠的質(zhì)量，為企業(yè)節(jié)省大量的人力、物力。關(guān)鍵詞：變壓器磁芯；自動(dòng)包膠；工位

變壓器貼膠紙是小變壓器組裝必須進(jìn)行的一項(xiàng)裝配工序，其組裝示意圖如圖1所示。目前該工作是依靠人工借助簡(jiǎn)單夾具完成，由于貼膠紙上料過(guò)程耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，工作效率低，并隨著人力成本的不斷提升，致使生產(chǎn)成本很高。為了提高生產(chǎn)效率，節(jié)省成本，同時(shí)減輕對(duì)操作工人的依賴，設(shè)計(jì)了該款變壓器磁芯自動(dòng)包膠裝置。

圖1 磁芯貼膠紙圖示

1 設(shè)計(jì)方案

1.1 工藝過(guò)程分析

通過(guò)對(duì)變壓器磁芯人工手動(dòng)裝配過(guò)程進(jìn)行分析，每個(gè)磁芯的貼合過(guò)程都可以分為磁芯定位、取膠紙料、裝配這幾個(gè)過(guò)程。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的自動(dòng)貼膠紙裝置的工藝過(guò)程參照手動(dòng)貼合的過(guò)程，根據(jù)自動(dòng)化的實(shí)際特點(diǎn)對(duì)整個(gè)貼合過(guò)程進(jìn)行細(xì)分，得到的工藝過(guò)程如圖2所示。

圖2 磁芯貼膠紙自動(dòng)裝置的工藝流程

1.2 項(xiàng)目的總體方案設(shè)計(jì)

變壓器磁芯自動(dòng)包膠裝置主要由回轉(zhuǎn)平臺(tái)、送料機(jī)構(gòu)、上料機(jī)構(gòu)、換向機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)等五大部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。送料機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)按一定的節(jié)拍送入膠紙和磁芯，由氣缸機(jī)構(gòu)完成膠紙和磁芯的一個(gè)工位，接著由回轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行下一個(gè)工位進(jìn)行側(cè)面的包膠，相續(xù)完成后幾個(gè)側(cè)面貼膠，最后由出料機(jī)構(gòu)將組裝好的磁芯送到指定的位置。為了完成磁芯上的自動(dòng)貼膠，膠紙送料機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)膠紙的送料，回轉(zhuǎn)平臺(tái)負(fù)責(zé)各個(gè)工位之間的工位轉(zhuǎn)換，由各個(gè)輥軸工位分別完成各個(gè)面的包膠。本方案的工作原理和詳細(xì)工作過(guò)程如下：

圖3 變壓器磁芯自動(dòng)包膠裝置

（1）膠紙經(jīng)直線氣缸氣爪抓取拉直并移動(dòng)至真空吸治具上，真空吸治具接收信號(hào)并完成膠紙剪切，完成膠紙的取料過(guò)程；

（2）磁芯在回轉(zhuǎn)平臺(tái)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)到工位1，膠紙?jiān)诓竭M(jìn)電機(jī)的控制下將膠紙傳送至磁芯，磁芯和膠紙完成第一工序包膠，真空吸治具斷電，退位，直線氣缸移動(dòng)抓取膠紙，真空吸得到信號(hào)重新吸取膠紙，回到原始位置等待下一個(gè)動(dòng)作；

（3）已完成第一工序磁芯在回轉(zhuǎn)臺(tái)作用下轉(zhuǎn)動(dòng)至第二個(gè)工位，在輥軸治具的作用下利用氣缸的移動(dòng)完成側(cè)面的磁芯包膠，動(dòng)作完成氣缸退回至起始位置，等待下一個(gè)動(dòng)作；

（4）磁芯按第三步驟動(dòng)作相續(xù)完成另外側(cè)面的包膠動(dòng)作；

（5）完成包膠的磁芯由機(jī)械手取出，整個(gè)包膠動(dòng)作完成。

1.3 項(xiàng)目各機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)

1.3.1 回轉(zhuǎn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

回轉(zhuǎn)平臺(tái)主要由凸輪分割器、轉(zhuǎn)盤和工裝夾具等組成[1]。其工作原理為：設(shè)備的回轉(zhuǎn)平臺(tái)隨著凸輪分割器按設(shè)定的參數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使工件在回轉(zhuǎn)1周之內(nèi)依次完成上料、貼底面膠紙、貼側(cè)面膠紙、包邊和取件等主要的工序。回轉(zhuǎn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 回轉(zhuǎn)平臺(tái)示意圖（帶板子）

回轉(zhuǎn)平臺(tái)上安裝10個(gè)專用工裝夾具，每個(gè)工裝上設(shè)計(jì)有2個(gè)定位銷，可以輔助板子定位。

1.3.2 取膠紙機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

取膠紙機(jī)構(gòu)主要由步進(jìn)電機(jī)和導(dǎo)軌以及真空吸治具等組成，如圖5所示。電機(jī)軸末端經(jīng)直線導(dǎo)軌裝有吸附裝置將膠紙吸緊，步進(jìn)電機(jī)控制直線運(yùn)動(dòng)，切斷裝置切斷膠紙，膠紙吸附在治具上，完成第一工位動(dòng)作。

圖5 取膠紙機(jī)構(gòu)示意圖

1.3.3 輥軸包膠機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

輥軸包膠主要由平移氣缸和輥軸裝置等組成，如圖6所示。每個(gè)輥軸裝置由兩個(gè)彈性輥軸組成，磁芯到達(dá)固定工位后，輥軸裝置接收到信號(hào)，直線氣缸推動(dòng)輥軸裝置前進(jìn)，靠彈性輥軸裝置將膠紙對(duì)磁芯進(jìn)行自動(dòng)粘合。

圖6 輥軸包膠示意圖

1.3.4 出料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

出料機(jī)構(gòu)主要由手指氣缸、直線氣缸和旋轉(zhuǎn)氣缸等組成，如圖7所示。手指氣缸的兩指抓取成品，先由直線氣缸退回起始位置，再由旋轉(zhuǎn)氣缸回轉(zhuǎn)至歸納盒上方，氣動(dòng)手指松開，完成一個(gè)成品的出料過(guò)程。

圖7 上料機(jī)構(gòu)示意圖

2 變壓器磁芯自動(dòng)包膠裝置的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 氣動(dòng)控制設(shè)計(jì)

本設(shè)備的氣動(dòng)裝置主要由直線氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸和手指氣缸組成[2]。其中，5個(gè)單向氣缸用于完成貼膠和包膠的推進(jìn)動(dòng)作；2個(gè)旋轉(zhuǎn)氣缸用于包邊壓緊；1個(gè)旋轉(zhuǎn)氣缸用于卸料定位；2個(gè)手指氣缸用于膠紙的夾緊，1個(gè)手指氣缸用于卸料時(shí)夾緊磁芯。

2.2 電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)該設(shè)備采用凸輪分割器回轉(zhuǎn)平臺(tái)將所有工序集于一體的設(shè)計(jì)思路，各個(gè)工序的精確定位直接影響到設(shè)備的自動(dòng)化程度和產(chǎn)品的合格率，因此采用三菱FX3U64MT型號(hào)的可編程控制器作為中央核心控制器[3]，控制電磁換向閥、氣缸、電動(dòng)機(jī)等設(shè)備的工作順序，完成變壓器磁芯自動(dòng)包膠工序的工作控制要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

本變壓器磁芯的自動(dòng)包膠裝置，為半（全）自動(dòng)設(shè)備，通過(guò)在回轉(zhuǎn)平臺(tái)上設(shè)置若干個(gè)吸附治具，在所述吸附治具相對(duì)設(shè)置貼膠機(jī)構(gòu)、第一包膠機(jī)構(gòu)和第二包膠機(jī)構(gòu)，使磁芯依次經(jīng)過(guò)貼膠，裝配單個(gè)工件周期4S.本設(shè)備實(shí)現(xiàn)了對(duì)中小變壓器磁芯的自動(dòng)包膠，不需要制作與磁芯形狀、大小相適應(yīng)的裝夾模具，可以適應(yīng)任何形狀的磁芯，并且采用直線氣缸完成貼膠和包膠的推進(jìn)動(dòng)作，保證包膠的質(zhì)量，因此為磁芯的自動(dòng)包膠提供了便利。

[1]陳艷芳．基于回轉(zhuǎn)平臺(tái)的三腳插頭與金屬嵌件自動(dòng)裝置設(shè)備的研制[J]．機(jī)械工程師，2015（7）：63-66.

[2]隋明陽(yáng)．機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[3]尹志強(qiáng).機(jī)電一體化設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

The Research and Developmenton Automatic Encapsulating Equipment of Transformer Magnetic Core

LIANG Feng，LIN Hao-bo，LU Yu-li
（Heyuan Polytechnic，Heyuan Guangdong 517000，China）

Wrapping insulating gummed paper of transformer magnetic core adopts the type of manual operation at present.It is needed to manufacture corresponding clamping mould according to the different shapes and size of magnetic core.The Production efficiency is low at present.Focusing on those problems the automatic encapsulating equipment of transformermagnetic core is developed in this paper.It is realized on the automatic encapsulation of small and medium-size transformer magnetic core by adopting the PLC and pneumatic control system in this equipment.This equipment adopts linear cylinder to complete the rubberizing and encapsulating push motions.The quality of encapsulation is ensured and save a lot of manpower material resources for enterprise.

transformer magnetic core；automatic encapsulation；work station

TM 405

A

1672-545X（2017）02-0052-03

2016-11-20

梁豐（1978-），男，黑龍江密山人，講師，主要研究方向：機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造。