CN106216284A - 一种自动清板系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自动清板系统，包括：AGV小车以及设置于AGV小车上的清板机器人，AGV小车通过激光导航系统进行导航，清板机器人包括多关节活动臂和设置于多关机活动臂末端的清板装置，所述清板装置为具有若干刮刀头、可对抽丝模具的模头进行清理的装置，自动定位系统，以及自驱动和自适应的底盘。本发明可实现抽丝模具残留纤维的自动清理，清理过程全自动，减少人工干预，提高了生产效率和生产的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动清板系统，用于清理合成纤维抽丝模具内部残留的纤维，属于化纤行业机械设备技术领域。
背景技术
合成纤维是将人工合成的、具有适宜分子量并具有可溶（或可熔）性的线型聚合物，经纺丝成形和后处理而制得的化学纤维。与天然纤维和人造纤维相比，合成纤维的原料是由人工合成方法制得的，生产不受自然条件的限制，此外，合成纤维除了具有化学纤维的一般优越性能，如强度高、质轻、易洗快干、弹性好、不怕霉蛀等外，不同品种的合成纤维各具有某些独特性能。因此，合成纤维具有非常广泛的应用途径。在生产合成纤维的过程中，抽丝为必经步骤。在抽丝完成后，抽丝模具中会残留一些纤维，需要进行清理。现有技术中，清理由人工手动完成，耗时耗力；而且，抽丝模具的温度可高达100多度，人工清理存在困难，容易引发工伤事故，形成安全隐患。为此，需要设计一种可自动清理残留纤维的装置。
同时，由于抽丝车间气温高，清板装置需要自动化地运行，在抽丝车间的抽丝模具上，实现流水线式的作业；在清理完一组抽丝模具后，自动进行下一组抽丝模具的清理；因此，自动清板装置需要快速检测和定位抽丝模具的位置；此外，自动清板装置需要自主的移动，移动的过程中需要精确的导航和定位。
发明内容
本发明针对现有技术中，人工清理抽丝模具存在生产效率低下，且具有安全隐患的技术问题，提供一种自动清板系统，实现对抽丝模具的自动清理，提高生产效率和安全性能。
为此，本发明采用如下技术方案：
一种自动清板系统，包括：AGV小车以及设置于AGV小车上的清板机器人，AGV小车通过激光导航系统进行导航，清板机器人包括多关节活动臂和设置于多关机活动臂末端的清板装置，所述清板装置为具有若干刮刀头、可对抽丝模具的模头进行清理的装置，其特征在于：
在所述多关节活动臂上、与清板装置固定距离处，设置有一定位探头，在抽丝模具的机架上、每一组模头的固定位置处设置一定位标志物，定位标志物具有X-Y-Z的三维基准面；所述定位探头用于探测定位探头与定位标志物的位置数据；
清板机器人上设置：
与所述定位探头连接的存储模块，用于储存定位探头探测得到的定位探头与定位标志物的位置数据；存储模块内还存储有定位探头与清板装置的位置关系数据，以及，定位标志物和与其相对应的一组模头的位置数据；
与所述存储模块连接的运算模块，运算模块根据探测所得的定定位探头与定位标志物的位置数据，以及，每一组模头和与其对应的定位标志物的位置数据，计算求得清板装置与一组模头的位置参数；
以及，控制模块，接收运算模块输出的清板装置与一组模头的位置参数，发出动作指令，使清板装置移动至相应的模头上，执行清板操作。
进一步地，所述定位探头至少包括两组探针，每组探针至少包括一根探针，该两组探针中至少包括一个垂直方向的垂直探针，和，一个水平方向的水平探针，所述探针具有可伸缩的头部。
进一步地，所述清板装置具有两个以上的刮刀头，可同时对两个以上的模头进行操作，所述垂直探针的长度方向与过多个刮刀头形成的中心点且垂直于多个刮刀头所在平面的直线平行；所述每一组模头包含两个以上位置关系固定的数个模头。
进一步地，所述清板装置包括：机架、设于机架上的若干刮刀头以及用于驱动所述刮刀头旋转的第一动力装置，所述刮刀头包括底座以及设置于底座上的若干刀片，每一刮刀头分别作为一个整体弹性地设置在机架上。
进一步地，所述AGV小车的底盘为自驱动底盘，在所述底盘上设置有至少一个动力轮。
进一步地，所述动力轮包括：行走车轮，用于驱动行走车轮的第二动力装置，以及，用于使行走车轮转向的转向机构，所述第二动力装置的输出轴与行走车轮的转轴连接，驱动行走车轮滚动；所述转向机构包括：设置于行走车轮上方的回转支撑轴承，回转支撑轴承的外圈固定，回转支撑轴承外圈的圆周上设置有齿轮，回转支撑轴承内圈的外侧固定有一连接板，连接板上设置第三动力装置，第三动力装置的输出端连接第一齿轮，第一齿轮与外圈啮合传动；连接板上还固定有一侧板，侧板位于行走车轮的一侧。
进一步地，所述动力轮为两个，两个动力轮设置于底盘前端的两侧，或者，两个动力轮设置于底盘后端的两侧，或者，两个动力轮设置于底盘两对角线上。
进一步地，在所述AGV小车的底盘上还设置有一个自适应轮，所述自适应轮包括：轮架和设置在轮架上的滚轮，所述滚轮通过一连接杆及一垂直杆连接在轮架上，连接杆的一端连接在滚轮的轮轴处，连接杆的另一端与垂直杆连接；所述垂直杆的一端与连接杆连接，垂直杆的另一端穿过轮架形成自由端；还包括一连接板，连接板的一端设置在轮架上，连接板的另一端连接在连接杆上；在所述垂直杆上套设有一弹性件，当滚轮受到向上的压力时，弹性件压缩。
进一步地，所述AGV小车的激光导航系统包括：间隔地设置在抽丝车间的定位板以及设置于AGV小车上的能够产生激光束的激光发射器。
进一步地，在所述AGV小车的前端和后端分别设置有扫描雷达和防撞条。
本发明的自动清板系统，具有如下有益效果：
（1）自动定位目标对象：通过设定与目标对象位置关系固定的定位块，在每次对目标对象进行定位时，只需确定定位块的位置参数，即可确定执行部件与每一目标对象的位置参数；从而精确设定执行部件的移动距离，使执行部件被精确地定位到具体的目标对象上，进行相应的操作；对于同一目标对象，只需在首次操作前进定位即可；
（2）自驱动和自动适应工作环境中的不平坦地面：通过设置动力轮和自适应轮，动力轮提供动力，自适应轮因具有维持其向下伸出的复位力，可自动适应不平坦或粗糙路面，从而实现运载工具底盘的自驱动和自适应；作为进一步优化的技术方案：动力轮同时具有刹车和转向功能，可满足一般速度要求不高的智能运载工具的使用要求，结构简单，易操控；
（3）激光导航：通过激光导航系统为AGV小车提供定位和导航，安装方便，不需要对传统的工艺车间进行大范围的改造升级即可适用，降低传统车间改造的成本；加之扫描雷达和防撞条，进一步增加了本系统的安全性能；
（4）清板装置使用寿命长、维修和更换方便：通过将刮刀头作为一个整体弹性地设置在机架上，为刮刀头提供更多的弹性可缓冲空间，可更好地保护刮刀头；刮刀头可拆卸地设置在机架上，方便维修和更换。
综上，本发明可实现抽丝模具残留纤维的自动清理，清理过程全自动，减少人工干预，提高了生产效率和生产的安全性。
附图说明
图1-2为本发明的结构示意图；
图3为图1的A部放大图；
图4-6为为本发明在抽丝车间的示意图；其中：
图5为图4的B-B向剖视图；
图6为图4的C-C向剖视图；
图7为定位块的结构示意图；
图8-9为本发明清板装置的结构示意图；
图10为垂直探针与清板装置的位置关系示意图；
图11为本发明底盘的结构示意图；
图12-13为本发明动力轮的结构示意图；
图14-17为本发明自适应轮的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
如图1-2 所示，本发明的自动清板系统，包括：AGV小车1以及设置于AGV小车上的清板机器人2，AGV小车通过激光导航系统3进行导航，清板机器人2包括多关节活动臂21和设置于多关机活动臂末端的清板装置22，清板装置为具有若干刮刀头、可对抽丝模具的模头进行清理的装置。
在多关节活动臂21上、与清板装置固定距离处，设置有一定位探头，定位探头至少包括两组探针，每组探针至少包括一根探针，该两组探针中至少包括一个垂直方向的垂直探针，和，一个水平方向的水平探针，所述探针具有可伸缩的头部。如图3所示，在本实施例中，定位探头包括一个垂直方向的探针3a和一个水平方向的探针3b。
如图4-7所示，为了配合本发明的定位探头进行定位，在抽丝模具的机架101上、每一组模头102的固定位置处设置一定位标志物103，定位标志物103具有X-Y-Z的三维基准面，如图7所示；所述定位探头用于探测定位探头与定位标志物的位置数据；
清板机器人2上设置：
与所述定位探头连接的存储模块，用于储存定位探头探测得到的定位探头与定位标志物的位置数据；存储模块内还存储有定位探头与清板装置的位置关系数据，以及，定位标志物和与其相对应的一组模头的位置数据；
与所述存储模块连接的运算模块，运算模块根据探测所得的定定位探头与定位标志物的位置数据，以及，每一组模头和与其对应的定位标志物的位置数据，计算求得清板装置与一组模头的位置参数；
以及，控制模块，接收运算模块输出的清板装置与一组模头的位置参数，发出动作指令，使清板装置移动至相应的模头上，执行清板操作。
如图8-10所示，在本实施例中，清板装置22具有四个刮刀头22a，可同时对四个模头进行操作，四个刮刀头22a呈中心对称地分布在清板装置的类菱形的支架上，垂直探针3a的长度方向与过四个刮刀头形成的中心a点且垂直于多个刮刀头所在的平面的直线ab平行，如图10所示；每一组模头包含24个模头，一组模头中，各模头的位置关系是固定的。
清板装置22包括：支架22b、设于支架上的四个刮刀头22a以及用于驱动所述刮刀头旋转的第一动力装置22c，所述刮刀头包括底座以及设置于底座上的若干刀片，每一刮刀头分别作为一个整体弹性地设置在支架22b上。
为了获得更好的技术效果，如图11所示，所述AGV小车的底盘为自驱动底盘，在所述底盘上设置有至少一个动力轮200。
如图12-13所示，动力轮200包括：行走车轮201，用于驱动行走车轮201的第二动力装置202，以及，用于使行走车轮转向的转向机构，其中，第二动力装置202的输出轴与一减速机的输入轴连接，减速机的输出轴与行走车轮的转轴连接，驱动行走车轮滚动；转向机构包括：设置于行走车轮上方的回转支撑轴承203，回转支撑轴承的外圈203b固定在车体上，外圈203b的圆周上设置有齿轮，在回转支撑轴承内圈203a的外侧固定有一连接板204，连接板204上设置第三动力装置205，第三动力装置205的输出端连接第一齿轮206，第一齿轮206与外圈203b啮合传动。
为了获得更好的技术效果，在连接板204的一端，设置有第一导套204a，第三动力装置205的输出端穿过第一导套204a与所述第一齿轮206连接，在连接板204的另一端，设置有第二导套204b，第二导套204b内设置有导杆和第二齿轮207，第二齿轮207同样地与外圈203b啮合传动。这样的设置可以使转盘转动时更加平稳，从而使行走车轮的转向更加平稳。
连接板204上还固定有一侧板208，侧板208位于行走车轮的一侧。在侧板208的车轮侧形成减震摩擦垫（图中未示出）。当连接板204在第三动力装置作用下绕外圈203b转动时，带动侧板208转动，侧板208带动行走车轮转向；为了获得更好的技术效果，在侧板208的车轮侧形成减震摩擦垫，可减少震动，保护侧板。第三动力装置的输出端也可连接一减速机，以增大扭矩。第二动力装置可以采用带刹车的伺服电机、带刹车的绝对值伺服马达、油压马达或气动马达；第三动力装置可以采用伺服电机。第二动力装置和第三动力装置分别设置在行走车轮的两侧。这样可以使整个动力装置更为平衡。
为了获得更好的技术效果，所述动力轮200为两个，两个动力轮设置于底盘前端的两侧，或者，两个动力轮设置于底盘后端的两侧，或者，两个动力轮设置于底盘两对角线上。在本实施例中，两个动力轮设置于底盘两对角线上。
为了获得更好的技术效果，在所述AGV小车的底盘上还设置有一个自适应轮300，如图14-17所示，所述自适应轮300包括：包括轮架301和设置在轮架301上的滚轮302，所述滚轮302通过一连接杆303及一垂直杆304连接在轮架上，连接杆303的一端连接在滚轮302的轮轴处，连接杆303的另一端与垂直杆304连接；垂直杆304的一端与连接杆303连接，垂直杆304的另一端穿过轮架301形成自由端；还包括一连接板305，连接板的一端设置在轮架上，连接板305的另一端连接在连接杆303上；在所述垂直杆304上套设有一弹性件306，当滚轮受到向上的压力时，弹性件306压缩。所述弹性件306可以为弹簧、橡胶弹簧等，原则上只要在收到压缩时能产生一个复位力的弹性材料都可以使用。
连接板305起到一个力的传递作用；向滚轮装置传递来自运载工具，如车体的压力；连接板305与连接杆303连接；连接杆303起到一个杠杆的作用，一端连接在滚轮302的轮轴处，另一端与垂直杆304连接；连接板305与连接杆303的连接位置，决定了连接板305传递过来的力对连接杆303两端的影响大小，当连接板305连接在连接杆303中部附近时，连接板305传递过来的力对连接杆303两端的影响大致相等；由于弹性件306在受到压力时，会产生方向相反的回复力，从而，相对于滚轮302而言，总有一个来自弹性件的使其向下伸出的力。
垂直杆304通过一导套307设置在轮架301上，垂直杆304的自由端上形成挡块308，所述弹性件306为弹簧，弹簧设置在导套307内、垂直杆上挡块308的下方。
为了获得更好的技术效果，如图17所示，滚轮302为尺寸相等的双轮，在滚轮的两外侧面，即双轮的两侧，分别连接有一连接杆303，所述连接板305具有一个水平部305a和两个垂直部305b，连接板305通过两个垂直部305b分别与连接杆303连接。双轮具有更好的平衡和支撑效果，同时，结实耐用。
如图14所示，连接板的垂直部305b呈三角形，垂直部通过三角形的一个角与连接杆303连接。节省原材料，同时，连接稳固，效果好。
在自由状态下，所述滚轮302的顶部距离轮架301的底部cm。
自适应轮的工作原理如下：
当设置有本自适应滚轮的车体，在不平坦的地面上行走时，滚轮由于受到来自弹性件的复位力，具有向下伸出的趋势；当滚轮所处的地面为向下陷时，由于滚轮具有向下伸的趋势，刚好可以适应该下陷地面，且滚轮在来自车体的压力（由连接板305传递）、来自地面的压力，以及，来自弹性件复位力的作用下维持平衡；当滚轮所处的地面为凸起时，滚轮302被向上抬起，通过连接杆303向下拉垂直杆304，弹性件306为进一步压缩，滚轮302一方面通过压缩弹性件306，产生向上的位移空间，另一方面，被压缩的弹性件306提供给其向下的力，在地面凸起处经过后，滚轮302随即向下伸出，适应平坦或低洼地面。当在平坦地面上行走时，在具有4个轮子的车体的情形下，由于三点决定一个平面，当4个轮子中的3个轮子处于一个平面上时，第4个轮子往往难以找到并适应前3个轮子所在的平面，此时，本发明的自适应滚轮，由于其在车体垂直方向上的位置不是固定的，自适应滚轮在前文分析的三个力的作用下，很容易找到并适应前3个轮子所在的平面，从而维持车体的平衡和稳定运行；当然，在具有3个轮子的车体的情形下，工作原理也类似，在此不在赘述。
为了获得更好的技术效果，所述AGV小车的激光导航系统3包括：间隔地设置在抽丝车间的定位板以及设置于AGV小车上的能够产生激光束的激光发射器。作为进一步的优选，在所述AGV小车的前端和后端分别设置有扫描雷达和防撞条4，如图1所示。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种自动清板系统，包括：AGV小车以及设置于AGV小车上的清板机器人，AGV小车通过激光导航系统进行导航，清板机器人包括多关节活动臂和设置于多关机活动臂末端的清板装置，所述清板装置为具有若干刮刀头、可对抽丝模具的模头进行清理的装置，其特征在于：
在所述多关节活动臂上、与清板装置固定距离处，设置有一定位探头，在抽丝模具的机架上、每一组模头的固定位置处设置一定位标志物，定位标志物具有X-Y-Z的三维基准面；所述定位探头用于探测定位探头与定位标志物的位置数据；
清板机器人上设置：
与所述定位探头连接的存储模块，用于储存定位探头探测得到的定位探头与定位标志物的位置数据；存储模块内还存储有定位探头与清板装置的位置关系数据，以及，定位标志物和与其相对应的一组模头的位置数据；
与所述存储模块连接的运算模块，运算模块根据探测所得的定定位探头与定位标志物的位置数据，以及，每一组模头和与其对应的定位标志物的位置数据，计算求得清板装置与一组模头的位置参数；
以及，控制模块，接收运算模块输出的清板装置与一组模头的位置参数，发出动作指令，使清板装置移动至相应的模头上，执行清板操作。
2.根据权利要求1所述的自动清板系统，其特征在于：所述定位探头至少包括两组探针，每组探针至少包括一根探针，该两组探针中至少包括一个垂直方向的垂直探针，和，一个水平方向的水平探针，所述探针具有可伸缩的头部。
3.根据权利要求2所述的自动清板系统，其特征在于：所述清板装置具有两个以上的刮刀头，可同时对两个以上的模头进行操作，所述垂直探针的长度方向与过多个刮刀头形成的中心点且垂直于多个刮刀头所在平面的直线平行；所述每一组模头包含两个以上位置关系固定的数个模头。
4.根据权利要求1所述的自动清板系统，其特征在于：所述清板装置包括：机架、设于机架上的若干刮刀头以及用于驱动所述刮刀头旋转的第一动力装置，所述刮刀头包括底座以及设置于底座上的若干刀片，每一刮刀头分别作为一个整体弹性地设置在机架上。
5.根据权利要求1所述的自动清板系统，其特征在于：所述AGV小车的底盘为自驱动底盘，在所述底盘上设置有至少一个动力轮。
6.根据权利要求5所述的自动清板系统，其特征在于：所述动力轮包括：行走车轮，用于驱动行走车轮的第二动力装置，以及，用于使行走车轮转向的转向机构，所述第二动力装置的输出轴与行走车轮的转轴连接，驱动行走车轮滚动；所述转向机构包括：设置于行走车轮上方的回转支撑轴承，回转支撑轴承的外圈固定，回转支撑轴承外圈的圆周上设置有齿轮，回转支撑轴承内圈的外侧固定有一连接板，连接板上设置第三动力装置，第三动力装置的输出端连接第一齿轮，第一齿轮与外圈啮合传动；连接板上还固定有一侧板，侧板位于行走车轮的一侧。
7.根据权利要求5所述的自动清板系统，其特征在于：所述动力轮为两个，两个动力轮设置于底盘前端的两侧，或者，两个动力轮设置于底盘后端的两侧，或者，两个动力轮设置于底盘两对角线上。
8.根据权利要求1所述的自动清板系统，其特征在于：在所述AGV小车的底盘上还设置有一个自适应轮，所述自适应轮包括：轮架和设置在轮架上的滚轮，所述滚轮通过一连接杆及一垂直杆连接在轮架上，连接杆的一端连接在滚轮的轮轴处，连接杆的另一端与垂直杆连接；所述垂直杆的一端与连接杆连接，垂直杆的另一端穿过轮架形成自由端；还包括一连接板，连接板的一端设置在轮架上，连接板的另一端连接在连接杆上；在所述垂直杆上套设有一弹性件，当滚轮受到向上的压力时，弹性件压缩。
9.根据权利要求1所述的自动清板系统，其特征在于：所述AGV小车的激光导航系统包括：间隔地设置在抽丝车间的定位板以及设置于AGV小车上的能够产生激光束的激光发射器。
10.根据权利要求1所述的自动清板系统，其特征在于：在所述AGV小车的前端和后端分别设置有扫描雷达和防撞条。
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