CN104495517B - 一种用于生产漆包线的自动卸盘系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动卸盘系统，包括机器人主体、电控柜；机器人主体包括立柱，两根纵梁，横梁，上升臂及机械抓手，电控柜分别与横梁、上升臂及机械抓手连接。所述机械抓手包括锁轴块抓手和线盘抓手，锁轴块抓手与线盘抓手之间夹角为90°所述机械抓手与上升臂之间安装抓手旋转气缸，抓手旋转气缸运动使锁轴块抓手与线盘抓手以使抓手转轴旋转90°。在线盘上方，安装锁轴块，绕线机中心轴穿过线盘和锁轴块中心。本发明实现了基本无需人工参与，自动化生产的自动卸盘系统，彻底消除了安全隐患，大大提高了生产效率，降低了企业成本。整体布局基本不占用地面位置，主体结构为空中安置，对原生产设备、厂房结构要求不高，适用性高。

Description

一种用于生产漆包线的自动卸盘系统

技术领域

本发明属于自动机械领域，尤其涉及一种用于生产漆包线的自动卸盘系统。

背景技术

目前生产漆包线的厂家基本实现了在放线→退火→涂漆→烘焙→冷却→收线工序的自动化流水生产，但是在收线工序中上、卸线盘还是人工作业。作业时工人将空线盘放入收线机，套在中心轴上，线盘在收线机的带动下高速旋转完成收线作业。为防止线盘在高速旋转时上下跳动，工人在线盘上安装锁轴块，并使用工具将锁轴块固定在中心轴上。当收线结束后，工人先将锁轴块卸下，再将缠满漆包线的线盘沿中心抽拎出，搬运至指定地点，如此往复。由于线盘缠满线后根据不同规格其重量在几公斤至上百公斤不等，人工卸盘劳动强度大且具有安全隐患，砸伤事故时常发生；上盘和卸盘过程中都需要安装或卸下锁轴块，费时费力，大大降低了生产效率，因此增加了企业成本。而且在换盘后，会有尾线夹在夹头里面，需要人工将尾线从夹缝中取出，才能卸盘，增加了卸盘的操作时间。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于生产漆包线的自动卸盘系统，实现收线工序中装盘、卸盘的全自动生产，消除安全隐患，提高生产效率，降低企业成本。

为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的。

一种用于生产漆包线的自动卸盘系统，包括机器人主体、电控柜；机器人主体包括立柱，两根纵梁，横梁，上升臂及机械抓手。两根纵梁分别由若干根立柱支撑平行排布，两根纵梁通过横梁连接，在横梁与纵梁上安装第一驱动装置及纵向行走装置，使横梁沿纵梁方向运动；所述第一驱动装置及纵向行走装置的结构为：在每根纵梁顶部均安装有直线导轨和齿条机构，横梁两端部安装直线导轨滑块与纵梁上直线导轨配合，横梁中部安装驱动电机，驱动电机两端安装两根同步轴，两根同步轴的另一端安装同步齿轮，同步齿轮与纵轴上的齿条相互啮合。上升臂安装在横梁上，横梁与上升臂上安装有使上升臂沿垂直方向运动第二驱动装置及横向行走装置，使上升臂沿横梁方向运动。机械抓手安装在上升臂的下部；在机械抓手上安装有第三驱动装置，控制抓手做开合、旋转运动；电控柜分别与横梁、上升臂及机械抓手连接。

所述横梁为两根短梁和两根长梁围成的框型，两根短梁分别位于两根纵梁之上，长梁顶部安装直线导轨和齿条机构，所述上升臂在围成的框型内运动。

所述上升臂包括电机座及臂体；臂体沿垂直方向安装直线导轨和齿条机构；电机座底部安装2个直线导轨滑块，与横梁的两根长梁顶部直线导轨配合；电机座上安装轴向垂直的水平运动电机，电机输出端安装水平运动齿轮，与横梁的长梁顶部侧边齿条机构配合；电机座侧面安装直线导轨滑块，与上升臂的直线导轨配合；电机座上安装轴向水平的垂直运动电机，电机输出端安装垂直运动齿轮，与上升臂的齿条机构配合。

所述机械抓手包括锁轴块抓手和线盘抓手，锁轴块抓手与线盘抓手之间夹角为90°；所述机械抓手通过抓手转轴与上升臂底部连接；所述机械抓手与上升臂之间安装抓手旋转气缸，抓手旋转气缸运动使锁轴块抓手与线盘抓手以使抓手转轴旋转90°。所述机械抓手包括气缸固定座、抓钩、转轴、连杆、推动盘、压盘和气缸；压盘通过导柱与气缸固定座连接，气缸安装在气缸固定座上，推动盘安装在气缸杆上在压盘与气缸固定座之间运动，推动盘的边沿与连杆活动连接，连杆至少3根；抓钩与连杆数量相同，抓钩顶部为钩状，底部与连杆活动连接，中后部通过转轴与压盘连接。

在线盘上方，安装锁轴块，绕线机中心轴穿过线盘和锁轴块中心，所述锁轴块包括离心球、转臂、顶杆及锁轴块主体；锁轴块主体为圆柱形，沿轴向开通孔，通孔直径略大于绕线机中心轴直径，锁轴块顶部及底部各有一凸台，顶部凸台前段有倾角，底部凸台内部为外大内小的喇叭口；离心球、转臂、顶杆安装在同一旋转平面上；锁轴块上沿直径方向对称安装2个顶杆和复位装置，无外力作用下顶杆头部与绕线机中心轴不接触；转臂为曲臂，安装在转轴上，转臂一端顶住顶杆尾部，另一端与离心球连接，离心球远离绕线机中心轴时，转臂压迫顶杆尾部，使顶杆头部压紧绕线机中心轴。所述离心球、转臂、顶杆安装在锁轴块内部，顶杆头部与绕线机中心轴接触部位为凹陷的半圆柱形，凹陷尺寸与绕线机中心轴配合；离心球最大位移不超过锁轴块外沿，并在锁轴块相应位置安装挡板。

所述锁轴块抓手的压盘中心开有圆孔，锁轴块上有相应的凸台与孔对应，锁轴块被夹紧在抓钩里面时，抓钩的受力点的作用力方向正好通过抓钩转轴支点。

所述同步轴与驱动电机、同步轴与同步齿轮之间安装万向联轴器。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：基本无需人工参与，实现全自动化生产，彻底消除了安全隐患，大大提高了生产效率，降低了企业成本。整体布局基本不占用地面位置，主体结构均为空中位置，对原生产设备、厂房结构要求不高，适用性高。

附图说明

图1为本发明安装后整体结构示意图；

图2为本发明整体结构示意图；

图3为本发明主视图；

图4为本发明左视图；

图5为本发明中横梁上驱动装置示意图；

图6为本发明中上升臂电机座示意图；

图7为本发明中上升臂示意图；

图8为本发明机械抓手示意图；

图9为本发明中锁轴块抓手示意图；

图10为本发明中线盘抓手示意图；

图11为本发明中锁轴块结构图；

图12为本发明中去尾线机构；

图13为本发明中顶出杆安装位置图；

图示：

1.机器人主体

11.横梁

1102.同步轴 1104 驱动电机 1106.同步齿轮 1108.万向联轴器 1110.轴承座

12.上升臂

121.臂体 122.电机座

1221.直线导轨滑块 1222.水平运动电机 1223.水平运动齿轮

1224.垂直运动电机 1225. 垂直运动齿轮

13.机械手

131.线盘抓手 132.锁轴块抓手 133.抓手转轴 134.抓手旋转气缸

1301.气缸固定座 1302.抓钩 1303.转轴 1304.连杆 1305.推动盘 1306.压盘1307.气缸 1308.气缸杆 1309.导柱

14.纵梁

15.立柱

2.电控柜 3.线盘

4.锁轴块

401. 锁轴块主体 402. 顶杆 403. 转臂 404. 离心球 405.复位弹簧 406. 挡板 407. 转动轴

5. 绕线机中心轴 F.受力点

6. 绕线机转盘

61. 90°棘轮机构 62. 压块 63.驱动头 64.回程弹簧 65.顶出气缸

66.顶出杆 67.轴套 。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

本发明采用了3自由度导轨式搬运机器人装置，整体结构布置图1所示，整体装置由机器人主体1和电控柜2组成，电控柜2置于设备的右前方，整体布局基本不占用地面位置，主体结构均为空中位置，对原生产设备、厂房结构要求不高，基本无需改动原设备就可安装使用。

搬运设备主体主要由立柱15、两纵梁14、横梁11、上升臂12及机械手13组成，如图2所示。

根据作业面积，两根纵梁14分别由若干根立柱15支撑平行排布，在纵梁14上安装有直线导轨和齿条机构，在横梁11顶面也安装有直线导轨和齿条机构，横梁11底部安装有4个直线导轨滑块1221与纵梁14上直线导轨配合；横梁11中部安装驱动电机1104，驱动电机1104两端安装两根同步轴1102，两根同步轴1102的另一端安装同步齿轮1106，同步齿轮1106与纵梁14上的齿条相互啮合；由于横梁11跨度大，如果采用单端驱动，横梁11容易发生扭曲并卡死在导轨上，因此，需要两端同时驱动，保持横梁11的顺利运动。两端采用双电机驱动，在电机同步控制上存在困难，因此设计同步轴1102传动，在同步轴1102中间设计驱动电机1104，通过同步轴1102将动力传递到两端的驱动齿轮，确保了横梁11两端同步行走。由于驱动电机1104两端都安装同步轴1102，在制作或安装过程中可能出现两根同步轴1102不同轴的问题，因此同步轴1102接口安装万向联轴器1108，如图5所示，解决了同步轴1102安装不同轴的误差问题。

横梁11为两根短梁和两根长梁围成的框型，两根短梁分别位于两根纵梁14之上，长梁顶部安装直线导轨和齿条机构。

上升臂12包括电机座122及臂体121，如图7所示；臂体121沿垂直方向安装直线导轨和齿条机构；如图6所示，电机座122底部安装2个直线导轨滑块1221，与横梁11的两根长梁顶部直线导轨配合；电机座122上安装轴向垂直的水平运动电机1222，电机输出端安装水平运动齿轮1223，与横梁11的长梁顶部侧边齿条机构配合；电机座122侧面安装直线导轨滑块1221，与上升臂12侧部直线导轨配合；电机座122上安装轴向水平的垂直运动电机1224，电机输出端安装垂直运动齿轮1225，与上升臂12的齿条机构配合。

上升臂12通过电机座122在横梁11的框型内运动，当上升臂12提抓重物时，重力由横梁11的两根长梁均匀承受，不会对横梁11产生扭力。

在上升臂12底部通过转轴1303安装机械手13，且机械手13与上升臂12之间安装旋转用气缸1307，机械手13有两套抓手，分别为锁轴块抓手132、线盘抓手131，锁轴块抓手132与线盘抓手131之间夹角为90°，如图8所示。气缸1307伸出或缩回，可使锁轴块抓手132与线盘抓手131沿抓手转轴133旋转90°。

机械手13包括气缸固定座1301、抓钩1302、转轴1303、连杆1304、推动盘1305、压盘1306和气缸1307。压盘1306通过导柱1309与气缸固定座1301连接，气缸1307安装在气缸固定座1301上，推动盘1305安装在气缸杆1308上在压盘1306与气缸固定座1301之间运动，推动盘1305的边沿与连杆1304活动连接，连杆1304至少3根；抓钩1302与连杆1304数量相同，抓钩1302顶部为钩状，底部与连杆1304活动连接，中后部通过转轴1303与压盘1306连接。抓钩1302的抓取动作由气缸1307驱动推动盘1305，推动盘1305通过连杆1304作用在抓钩1302上，使得抓钩1302完成抓取、松开动作。

锁轴块抓手132如图9所示，气缸1307安装在气缸固定座1301上，气缸杆1308与推动盘1305连接，可以驱动推动盘1305上下运动。推动盘1305与气缸固定座1301之间安装有自润滑轴承起润滑和导向作用。驱动盘通过连杆1304驱动抓钩1302张开、合拢动作，可夹紧锁轴块4。压盘1306通过导柱1309与气缸固定座1301固结，抓钩转轴固定在压盘1306上。在压盘1306中心开有孔，锁块上有相应的凸台与孔对应，实现锁轴块4的定位。当锁轴块4被夹紧在抓钩1302里面时，抓钩1302的受力点F的作用力方向正好通过抓钩转轴支点，使得抓钩1302具有自锁功能。只要气缸1307不主动张开，锁轴块4不能自己松开。锁轴块4凸台前段设计有倾角，可作为抓钩1302下降抓取锁轴块4的导向作用。

线盘抓手131如图10所示，根据所抓物料不同，抓钩1302外形设计有所不同。由于每个线盘3收满线后，离线盘3边缘留有距离有限，为了抓钩1302不损坏漆包线，如图10所示，抓钩1302台阶长度小于线盘3边缘留有的距离。根据气缸1307行程，可调整抓钩1302抓取的范围。

现有的锁轴块4，采取人工安装或取下，且需使用工具辅助，不适合机械手13自动卸盘，本发明所采用的锁轴块4，确保机器高速运转时，紧紧锁住中心轴，在机器停止运转后，自动放松抱紧轴。

如图11所示，锁轴机构为对称结构。由于锁轴机构在收线过程中随线盘3一起高速转动，为了消除惯性离心力，因此设计成对称结构。锁轴机构主要由离心球404、转臂403、顶杆402及锁轴块主体401组成。在收线工作时，锁轴块4随收线盘3高速旋转。当锁轴机构绕中心轴高速旋转时候，离心球404产生巨大离心力，使得离心球404远离中心轴。在离心力作用下，离心球404带动转臂403绕转动轴407旋转，转臂403的另一头则压紧顶杆402，使得两顶杆402往中心压紧中心轴，从而达到锁紧的目的。当线盘3收线结束后，锁轴块4停止旋转，离心力消失，顶杆402在复位弹簧405的作用下，回复到原位，中心轴解锁。由于工作时锁轴块4随收线盘3高速旋转，任何零件松动飞出都会造成严重的安全事故，为减少安全隐患，将离心球404、转臂403、顶杆402等均安装在锁轴块4内部，离心球404最大位移不超过锁轴块4外沿，并在锁轴块4相应位置安装挡板406。为增大顶杆402与中心轴的摩擦力，顶杆402头部与中心轴接触部位为凹陷的半圆柱形，凹陷尺寸与中心轴配合。

工作时当某个收线盘3换盘以后，可通过取出信号给控制系统，控制系统输出指令驱动三个伺服电机控制机械手13到相应线盘3位置，先伸出锁轴块抓手132，取出锁轴块4，气缸1307伸出，锁轴块抓手132与线盘抓手131以转轴1303旋转90°，线盘抓手131伸出，取出线盘3，根据事先安排的码垛位置，将线盘3搬运到指定位置；而后运动到空线盘3存放处，线盘抓手131抓取一空线盘3放回原来收线盘3位置，气缸1307缩回，锁轴块抓手132与线盘抓手131以转轴1303旋转90°，放下锁轴块4，上升臂12抬起等待下一次收线。

为了使得换盘后，尾线能自动去除，特设计自动去尾线机构，如图12所示。去尾线机构主要是一90°棘轮机构61和一压块62组成，整套机构安装在绕线机转盘6上。压块62的几何中心为棘轮机构61的旋转中心，棘轮机构61的旋转驱动则有驱动头63完成。即当驱动头63绕旋转中心旋转时，棘轮机构61带动压块62一起旋转90°，当棘轮机构61返回时候，压块62保持原位置，不随棘轮机构61返回。棘轮机构61的驱动有外部的顶杆402机构来驱动，棘轮机构61的回程有回程弹簧64完成，回程弹簧64一端固定在棘轮机构61的顶端，另一端则固定在转盘上。

如图12所示，当线头夹紧在压块62和转盘之间时候，只有压块62旋转90°位置，线头自动松开了，当需要夹紧下一根线头时，压块62再转90°则回到初始位置，等待下一根线头的夹紧。

为了能驱动棘轮机构61的驱动头63，在绕线机架上安装顶出机构。如图13所示，顶出机构主要有顶出杆66、轴套67、顶出气缸65组成。当需要使得尾线压块62旋转90°时，通过气缸1307给气，将顶出杆66顶出，顶出杆66靠近转盘边缘，随着转盘的转动，顶出杆66则碰上棘轮驱动头63，使得驱动头63绕棘轮中心轴旋转，直到驱动头63旋转进入到转盘里面，从而尾线压块62随棘轮机构61旋转90°。当顶出杆66收回后，转盘转动过程中，顶出杆66不会触及棘轮驱动头63，在回程弹簧64的作用下，驱动头63回到初始位置，等待下一次碰撞顶出杆66。

本发明按照上述实施例进行了说明，应当理解，上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于生产漆包线的自动卸盘系统，其特征在于，包括机器人主体、电控柜；

机器人主体包括立柱，两根纵梁，横梁，上升臂及机械抓手；

两根纵梁分别由若干根立柱支撑平行排布，两根纵梁通过横梁连接，在横梁与纵梁上安装第一驱动装置及纵向行走装置，使横梁沿纵梁方向运动；所述第一驱动装置及纵向行走装置的结构为：在每根纵梁顶部均安装有直线导轨和齿条机构，横梁两端部安装直线导轨滑块与纵梁上直线导轨配合，横梁中部安装驱动电机，驱动电机两端安装两根同步轴，两根同步轴的另一端安装同步齿轮，同步齿轮与纵轴上的齿条相互啮合；

上升臂安装在横梁上，横梁与上升臂上安装有使上升臂沿垂直方向运动第二驱动装置及横向行走装置，使上升臂沿横梁方向运动；

机械抓手安装在上升臂的下部；

在机械抓手上安装有第三驱动装置，控制抓手做开合、旋转运动；

电控柜分别与横梁、上升臂及机械抓手连接；

在线盘上方，安装锁轴块，绕线机中心轴穿过线盘和锁轴块中心，所述锁轴块包括离心球、转臂、顶杆及锁轴块主体；

锁轴块主体为圆柱形，沿轴向开通孔，通孔直径略大于绕线机中心轴直径，锁轴块顶部及底部各有一凸台，顶部凸台前段有倾角，底部凸台内部为外大内小的喇叭口；

离心球、转臂、顶杆安装在同一旋转平面上；

锁轴块上沿直径方向对称安装2个顶杆和复位装置，无外力作用下顶杆头部与绕线机中心轴不接触，；

转臂为曲臂，安装在转轴上，转臂一端顶住顶杆尾部，另一端与离心球连接，离心球远离绕线机中心轴时，转臂压迫顶杆尾部，使顶杆头部压紧绕线机中心轴。

2.根据权利要求1所述的一种用于生产漆包线的自动卸盘系统，其特征在于，所述横梁为两根短梁和两根长梁围成的框型，两根短梁分别位于两根纵梁之上，长梁顶部安装直线导轨和齿条机构，所述上升臂在围成的框型内运动。

3.根据权利要求1所述的一种用于生产漆包线的自动卸盘系统，其特征在于，所述上升臂包括电机座及臂体；

臂体沿垂直方向安装直线导轨和齿条机构；

电机座底部安装2个直线导轨滑块，与横梁的两根长梁顶部直线导轨配合；电机座上安装轴向垂直的水平运动电机，电机输出端安装水平运动齿轮，与横梁的长

梁顶部齿条机构配合；

电机座侧面安装直线导轨滑块，与上升臂的直线导轨配合；

电机座上安装轴向水平的垂直运动电机，电机输出端安装垂直运动齿轮，与上升臂的齿条机构配合。

4.根据权利要求1所述的一种用于生产漆包线的自动卸盘系统，其特征在于，所述机械抓手包括锁轴块抓手和线盘抓手，锁轴块抓手与线盘抓手之间夹角为90°；

所述机械抓手通过抓手转轴与上升臂底部连接；

所述机械抓手与上升臂之间安装抓手旋转气缸，抓手旋转气缸运动使锁轴块抓手与线盘抓手沿抓手转轴旋转90°。

5.根据权利要求3所述的一种用于生产漆包线的自动卸盘系统，其特征在于，所述机械抓手包括气缸固定座、抓钩、转轴、连杆、推动盘、压盘和气缸；

压盘通过导柱与气缸固定座连接，气缸安装在气缸固定座上，推动盘安装在气缸杆上在压盘与气缸固定座之间运动，推动盘的边沿与连杆活动连接，连杆至少3根；

抓钩与连杆数量相同，抓钩顶部为钩状，底部与连杆活动连接，中后部通过转轴与压盘连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于生产漆包线的自动卸盘系统，其特征在于，所述离心球、转臂、顶杆安装在锁轴块内部，顶杆头部与绕线机中心轴接触部位为凹陷的半圆柱形，凹陷尺寸与绕线机中心轴配合；离心球最大位移不超过锁轴块外沿，并在锁轴块相应位置安装挡板。

7.根据权利要求1至6所述的一种用于生产漆包线的自动卸盘系统，其特征在于，所述锁轴块抓手的压盘中心开有圆孔，锁轴块上有相应的凸台与孔对应，锁轴块被夹紧在抓钩里面时，抓钩的受力点的作用力方向正好通过抓钩转轴支点。

8.根据权利要求1所述的一种用于生产漆包线的自动卸盘系统，其特征在于，所述同步轴与驱动电机、同步轴与同步齿轮之间安装万向联轴器。

9.根据权利要求1所述的一种用于生产漆包线的自动卸盘系统，其特征在于，在绕线机上安装去尾线机构；

去尾线机构包括90°棘轮机构、压块、顶出机构；

90°棘轮机构、压块安装在绕线机转盘上，压块的几何中心为90°棘轮机构的旋转中心，90°棘轮机构绕旋转中心旋转是带动压块旋转90°，90°棘轮机构返回时压块不随90°棘轮机构返回；

顶出机构安装在绕线机支架上，包括顶出气缸、顶出杆，顶出杆在顶出气缸作用下伸出触碰90°棘轮机构，使90°棘轮机构绕旋转中心旋转；

90°棘轮机构包括驱动头、回程弹簧，90°棘轮机构的选装由顶出杆触碰驱动头完成，返回由回程弹簧完成。