CN110834315A - 一种新能源电机定子热套装配机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新能源电机定子热套装配机器人，包括：移动平台，能够受控地行走；升降机构；并联支撑架，包括定平台、在定平台上水平悬臂布置并且品字型分布的第一支链、第二支链和第三支链、以及动平台，其中，所述定平台支撑在所述升降机构上；自适应式气动抓手，包括旋转盘、由所述旋转盘驱动的法兰连接盘、在法兰连接盘下方呈十字交叉状布置的横向夹具和纵向夹具，所述自适应气动抓手能够随并联支撑架在立架上升降移动，并且能够择一地抓取电机壳体和定子铁芯进行装配。本发明采用机器人实现电机壳体自动化搬运以及定子铁芯与电机壳体的自动化压装，提高定位精度和安全性，降低了操作人员的劳动强度。

Description

一种新能源电机定子热套装配机器人
技术领域
本发明涉及一种新能源电机定子热套装配机器人。
背景技术
目前在电机定子热套装配生产中，主要采用人工为主的方式将电机壳体搬运至热套机内或采用专用夹具工装将定子铁芯压入至壳体内，并加热至合适的温度，再佩戴高温手套将加热后的壳体从热套机内取出，再根据定子固定键和固定键槽之间的相对位置，手动将定子铁芯压入至电机壳体内。
上述装配作业方式存在以下问题：
1、在热套的过程中存在高温等现象，工作环境危险，操作工人在作业的过程中存在烫伤、砸伤等不利于安全生产的隐患。
2、由于手动将定子铁芯压入至电机壳体内，其定位精度较差，导致定子铁芯无法正常装配至壳体内，严重影响电机产品的成品率。
3、劳动强度大、作业成本高。
在电机装配过程中的热套工位，针对质量和体积较大的定子铁芯(中大型定子铁芯)，手动装配难以胜任，期望采用机器人智能装备技术来提高电机的作业效率和产品制造质量与精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新能源电机定子热套装配机器人，以在热套工位实现定子热套的自动化装配作业。
为此，本发明提供了一种新能源电机定子热套装配机器人，包括：移动平台，能够受控地行走；升降机构，包括支撑在移动平台上的立架、竖直导轨、以及电动推杆；并联支撑架，包括定平台、在定平台上水平悬臂布置并且品字型分布的第一支链、第二支链和第三支链、以及与第一支链、第二支链和第三支链同时连接的动平台，其中，所述定平台可滑动地支撑在所述导轨上并且由所述电动推杆驱动；自适应式气动抓手，包括旋转盘、由所述旋转盘驱动的法兰连接盘、在法兰连接盘下方呈十字交叉状布置的横向夹具和纵向夹具，其中，所述横向夹具和纵向夹具各具有一对能够相对移动的夹爪，所述夹爪包括竖直悬臂、嵌设在竖直悬臂下部的定子铁芯橡胶夹头、以及在竖直悬臂上径向向内布置的电机壳体夹头，其中，所述自适应气动抓手能够随并联支撑架在立架上升降移动，并且能够择一地抓取电机壳体和定子铁芯进行装配，在抓取电机壳体时采用外抓式，在抓取定子铁芯时采用内撑方式。
进一步地，在上述并联支撑架中，第一支链包括第一前虎克铰、第一伸缩缸和第一后铰链；所述第二支链包括第二前铰链、第二伸缩缸和第二后虎克铰；所述第三支链包括第三前虎克铰、第三伸缩缸和第三后铰链，其中，所述第一前虎克铰、第二前铰链、第三前虎克铰均与动平台铰接，所述第一后铰链、第二后虎克铰、第三后铰链均与定平台铰接，其中，所述第一支链与第三支链结构完全相同，且关于第二支链呈左右对称分布。
进一步地，上述纵向夹具包括纵向延伸的导轨、一对滑块、以及横向调节缸，其中，所述一对滑块上设置有一对夹爪，所述横向调节缸的两端通过铰链与一对滑块相连接。
进一步地，上述纵向夹具包括横向延伸的导轨、一对滑块、以及纵向调节缸，其中，所述一对滑块上设置有一对夹爪，所述纵向调节缸的两端通过铰链与滑块相连接。
进一步地，上述法兰连接盘的中间设有工艺孔，其左右对称布置有横向夹具安装板并且其前后对称布置有纵向夹具安装板，总体结构呈十字型。
进一步地，上述定子铁芯和电机壳体之间的精确定位角度由旋转盘的旋转角度控制。
进一步地，上述新能源电机定子热套装配机器人还包括一组连接支架，其中，所述连接支架的一端与动平台连接，另一端与所述旋转盘的顶部连接。
进一步地，上述自适应式气动抓手伸出所述移动平台的尾部，并且呈悬垂状态，并且由升降机构控制器升降移动。
本发明采用机器人技术实现电机壳体自动化搬运以及定子铁芯与电机壳体的自动化压装，提高电机装配生产的作业效率、定位精度、产品质量和安全性，降低了操作人员的劳动强度和生产成本。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的新能源电机定子热套装配机器人的结构示意图；
图2示出了根据本发明的新能源电机定子热套装配机器人的并联调节装置的结构示意图；
图3示出了根据本发明的新能源电机定子热套装配机器人的自适应气动抓手的结构示意图；
图4示出了根据本发明的新能源电机定子热套装配机器人的并联调节装置的定平台的结构示意图；
图5示出了根据本发明的新能源电机定子热套装配机器人的移动平台的结构示意图；
图6示出了根据本发明的自适应气动抓手在抓取电机壳体时采用外抓式的示意图；以及
图7示出了根据本发明的自适应气动抓手在抓取定子铁芯时采用内撑的方式的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1至图5示出了根据本发明的一些实施例。
结合参照图1至图5，本发明的定子热套装配机器人包括移动平台1、升降机构2、并联调节装置3、连接支架4、以及自适应式气动抓手5。
如图5所示，移动平台1包括前轮11、支撑架12、后轮13和平台控制***14，前轮11和后轮13分别布置在支撑架12的前后两侧，且呈左右对称分布，平台控制***14固定安装在支撑架12的中后一侧。
升降机构2包括由底部安装板21和安装板22构成的立架、第一耳座23、电动推杆24和竖直延伸的一对导轨25。
其中，底部安装板21固定安装在支撑架12的上方，安装板22固连在底座安装板 21的表面且呈左右对称布置，耳座23通过螺钉固定连接在底座安装板21的左右两端。
电动推杆24的两端分别通过铰链与第一耳座23和第二耳座312相连接，导轨25 固定安装在安装板22的前端，且呈左右对称布置。
并联调节装置3包括定平台31、第一支链32、第二支链33、第三支链34、以及动平台35。
其中，第一支链32、第二支链33和第三支链34以悬臂方式且呈品字型布置在定平台上，动平台35与第一支链32、第二支链33和第三支链34同时连接并且三个支链的伸缩量实现姿态调节。
其中，定平台31的底部左右两端设有第二耳座312，通过滑块311与导轨25安装在安装板22的前端。
第一支链32包括第一前虎克铰321、第一伸缩缸322和第一后铰链323。其中，第一伸缩缸322分别通过第一前虎克铰321和第一后铰链323与动平台35和定平台 31相连接。
第二支链33包括第二前铰链331、第二伸缩缸332和第二后虎克铰333。其中，第二伸缩缸332分别通过第二前铰链331和第二后虎克铰333与动平台35和定平台 31相连接。
第三支链34包括第三前虎克铰341、第三伸缩缸342和第三后铰链343。其中，第三伸缩缸342分别通过第三前虎克铰341和第三后铰链343与动平台35和定平台 31相连接。
第一支链32与第三支链34结构完全相同，均为RPU结构，且关于第二支链33 呈左右对称分布，第二条支链结构的UPR结构。
并联调节装置3可实现两转动一平移运动，包括前后伸缩平移、绕垂直轴转动和绕水平转轴转动；连接支架4的两端分别固连在动平台35的前端中上方与旋转盘51 的顶端。
自适应气动抓手5包括旋转盘51、法兰连接盘52、横向夹具53和纵向夹具54。其中，旋转盘51可实现360°转动，可灵活的实现抓手的转动，其两端分别与连接支架4和法兰连接盘52相连接。
法兰连接盘52的中间设有工艺孔521以及左右对称布置的横向夹具安装板522 和前后对称布置的纵向夹具安装板523，总体结构呈十字型。
横向夹具53包括导轨531、滑块532、横向调节缸533和横向夹爪534。其中，滑块532的后端右侧设有连接销耳5321，横向调节缸533的两端通过铰链与滑块532 相连接，其中一端为固定端，另外一段可伸缩移动。
横向夹爪534包括定子铁芯橡胶夹头5341和电机壳体夹头5342，定子铁芯橡胶夹头5341布置在横向夹爪534的外侧下方，电机壳体夹头5342布置在横向夹爪534 的右侧底部。
纵向夹具54包括导轨541、滑块542、纵向调节缸543和纵向夹爪544，滑块542 的后端右侧设有连接销耳5421，纵向调节缸543的两端通过铰链与滑块542相连接，其中一端为固定端，另外一段可伸缩移动。
纵向夹爪544包括定子铁芯橡胶夹头5441和电机壳体夹头5442，定子铁芯橡胶夹头5441布置在纵向夹爪544的外侧下方，电机壳体夹头5442布置在纵向夹爪544 的内侧底部。
本自适应气动抓手在抓取电机壳体时采用外抓式，如图6所示，而在抓取定子铁芯时采用内撑的方式，如图7所示。
本发明采用机器人实现电机壳体自动化搬运以及定子铁芯与电机壳体的自动化压装过程如下：
首先，通过轮式移动平台将热套机器人运动至作业范围内，通过升降机构将并联支撑架沿着导轨升降至指定的高度，并联支撑架能够调节自适应式气动抓手的前后距离和左右摆角，通过旋转盘的转动调节横向夹具和纵向夹具至合适位置，采用电机壳体夹头将电机壳体搬运至热套机上的壳体安装位置。
待壳体加热至合适的温度后，再通过电机壳体夹头将壳体搬运至合适的位置，接着，通过定子铁芯橡胶夹头将定子铁芯搬运至壳体垂直上方，并通过旋转盘调节铁芯与壳体之间的相对位置，最后，利用升降机构实现自适应式气动抓手垂直升降，进一步实现定子铁芯与电机壳体之间的装配。
本发明具有以下优点：
1、轮式移动平台实现新能源电机定子热套装配机器人大范围内的移动和作业，提高了电机装配生产的作业效率。
2、采用2RPU-UPR结构作为并联支撑架，提高了机器人的负载能力和定位精度。
3、采用自适应气动抓手，可同时实现电机壳体的搬运以及定子铁芯的搬运，通过调节旋转盘的角度，实现定子铁芯与壳体之间的精确定位，进一步完成定子铁芯与壳体的装配任务。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新能源电机定子热套装配机器人，其特征在于，包括：
移动平台，能够受控地行走，其上设置有升降机构；
升降机构，包括支撑在移动平台上的立架、竖直导轨、以及电动推杆；
并联支撑架，包括定平台、在定平台上水平悬臂布置并且品字型分布的第一支链、第二支链和第三支链、以及与第一支链、第二支链和第三支链同时连接的动平台，其中，所述定平台可滑动地支撑在所述导轨上并且由所述电动推杆驱动；
自适应式气动抓手，包括旋转盘、由所述旋转盘驱动的法兰连接盘、在法兰连接盘下方呈十字交叉状布置的横向夹具和纵向夹具，
其中，所述横向夹具和纵向夹具各具有一对能够相对移动的夹爪，所述夹爪包括竖直悬臂、嵌设在竖直悬臂下部的定子铁芯橡胶夹头、以及在竖直悬臂上径向向内布置的电机壳体夹头，
其中，所述自适应气动抓手能够随并联支撑架在立架上升降移动，并且能够择一地抓取电机壳体和定子铁芯进行装配，在抓取电机壳体时采用外抓式，在抓取定子铁芯时采用内撑方式。
2.根据权利要求1所述的新能源电机定子热套装配机器人，其特征在于，在所述并联支撑架中，所述第一支链包括第一前虎克铰、第一伸缩缸和第一后铰链；所述第二支链包括第二前铰链、第二伸缩缸和第二后虎克铰；所述第三支链包括第三前虎克铰、第三伸缩缸和第三后铰链，
其中，所述第一前虎克铰、第二前铰链、第三前虎克铰均与动平台铰接，所述第一后铰链、第二后虎克铰、第三后铰链均与定平台铰接，其中，所述第一支链与第三支链结构完全相同，且关于第二支链呈左右对称分布。
3.根据权利要求1所述的新能源电机定子热套装配机器人，其特征在于，所述纵向夹具包括纵向延伸的导轨、一对滑块、以及横向调节缸，其中，所述一对滑块上设置有一对夹爪，所述横向调节缸的两端通过铰链与一对滑块相连接。
4.根据权利要求1所述的新能源电机定子热套装配机器人，其特征在于，所述纵向夹具包括横向延伸的导轨、一对滑块、以及纵向调节缸，其中，所述一对滑块上设置有一对夹爪，所述纵向调节缸的两端通过铰链与滑块相连接。
5.根据权利要求1所述的新能源电机定子热套装配机器人，其特征在于，所述法兰连接盘的中间设有工艺孔，其左右对称布置有横向夹具安装板并且其前后对称布置有纵向夹具安装板，总体结构呈十字型。
6.根据权利要求1所述的新能源电机定子热套装配机器人，其特征在于，所述定子铁芯和电机壳体之间的精确定位角度由旋转盘的旋转角度控制。
7.根据权利要求1所述的新能源电机定子热套装配机器人，其特征在于，还包括一组连接支架，其中，所述连接支架的一端与动平台连接，另一端与所述旋转盘的顶部连接。
8.根据权利要求1所述的新能源电机定子热套装配机器人，其特征在于，所述自适应式气动抓手伸出所述移动平台的尾部，并且呈悬垂状态，并且由升降机构控制器升降移动。
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