CN106276171B - 一种铝型材自动上排装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝型材自动上排装置及其控制方法，装置包括铝型材上料机组、缠绕机组、导电架升降机组和缠绕机平移机组。铝型材上料机组将铝型材输送到缠绕头旁；缠绕机组包括两台缠绕机，安装在两条导电杆侧面；每台缠绕机包括用于定位导电杆在水平方向位置的导电杆定位机构、用于将铝线输送到缠绕机构的铝线放卷及导向机构和缠绕机构；导电杆设有若干固定钩，进行缠绕时铝型材端部伸出导电杆，缠绕机构用铝线将铝型材端部与固定钩缠紧，并使铝型材与导电杆导电面贴紧；导电架升降机组用于在单根铝型材被缠紧后自动升降导电杆；缠绕机平移机组用于调节两台缠绕机的距离。本发明无需人工进行缠绕，大大降低了工人劳动强度、提高了生产效率。

Description

一种铝型材自动上排装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及铝型材在表面处理(包括氧化、电泳、着色、清洗等)前铝型材上排领域，特别涉及一种铝型材自动上排装置及其控制方法。

背景技术

铝型材生产必须经过氧化、着色、电泳、清洗等表面处理工艺。为了方便这些工艺操作，在实际生产过程中需要将多条铝型材按照所需间距固定于导电架(包括大梁和导电杆)上，且保持铝型材与导电杆表面接触良好，形成排状矩形架。这个过程称为上排过程。

目前，该上排过程大多是通过下述方案实现：在车间大梁上设有一升降机组，升降机组包括左、右两台升降机，每台升降机包括支撑侧梁、升降台、升降电机，升降台包括平移机械结构、平移电机，在每个支撑侧梁旁边设有导电杆。在进行上排前，先通过工人点动控制调节升降机组将导电杆移动至所需位置。工作时，工人分站在两个支撑侧梁一侧，通过手工抬料、上料，然后通过铝线人工立体缠绕铝型材于导电杆，或者人工用夹钳夹紧铝型材于导电杆，逐根铝型材依次固定于垂直的导电杆，中途人工控制升降架升降，使得导电杆处在合适的高度，方便工人缠绕铝线或夹钳夹持。采用该方案的缺点是：劳动强度大，生产效率低，排管间距不均匀，存在安全隐患，同时需要耗费大量人力，产品质量不稳定等。

因此，铝型材上排过程尚缺乏一种安全高效、质量稳定、性价比高的方法与相应装置。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种铝型材自动上排装置，其具有降低劳动强度、提高生产效率、提高安全性能、减少铝线材料的优点。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述铝型材自动上排装置的控制方法，通过该控制方法可以实现铝型材自动上排，大大降低了工人的劳动强度、提高了生产效率。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种铝型材自动上排装置，包括缠绕机组、导电架升降机组和导电杆，所述缠绕机组包括两台缠绕机，缠绕机分别安装在两条导电杆侧面；每台缠绕机包括导电杆定位机构、铝线放卷及导向机构和缠绕机构，所述导电杆定位机构用于定位导电杆在水平方向的位置以及固定导电杆以避免摇晃，铝线放卷及导向机构用于将铝线输送到缠绕机构；所述导电杆处设有若干个固定钩；在进行缠绕时，铝型材端部伸出导电杆，缠绕机构用铝线将铝型材端部与固定钩缠紧，并使铝型材与导电杆导电面贴紧；所述导电架升降机组用于在一根铝型材被缠紧后自动升降导电杆。本发明通过在导电杆上设置固定钩，可以通过缠绕机组对铝型材进行自动固定，从而无需人工进行缠绕，大大降低了工人的劳动强度、提高了生产效率。

优选的，所述导电杆定位机构包括定位漏斗、定位导向杆、定位卡紧机构、定位驱动电机和定位位置检测机构，在进行缠绕前，导电杆插入在定位漏斗中，定位导向杆设置在定位漏斗内部的侧面，定位卡紧机构在定位驱动电机的作用下卡紧导电杆，定位位置检测机构用于判别当前导电杆上的固定钩位置。安装在两条导电杆上的固定钩理论上是对称的，但是实际加工和安装并不能保证完全对称和对应位置的水平高度一致，根据这个定位位置检测机构的位置反馈可以知道两条导电杆的始末固定钩对应的水平位置偏差，实际应用时作补偿。通过该结构，可以实现导电杆的定位，保证在缠绕时导电杆不会摇晃，同时通过定位驱动电机和定位卡紧机构的配合，便于定位杆进行上下移动。

优选的，所述铝线放卷及导向机构包括放卷电机、放卷盘、导向辊、放线控制器和送线电机，放卷电机和送线电机分别与放线控制器相连，整卷铝线放置在放卷轮中，由放卷电机旋转放卷；放卷盘输出的铝线在导向辊导向下进入送线电机，送线电机在放线控制器控制下按照一定的速度将一定长度的铝线输送到缠绕机构中的缠绕头。通过上述装置，可以保证精确的缠绕形状和长度及速度，同时对同种规格的铝型材所需的每根缠绕铝线的长度优化和一致，节省铝线。

更进一步的，所述铝线放卷及导向机构还包括检测模块，所述检测模块包括铝线缺线检测传感器、张力检测模块，所述铝线缺线检测传感器用于检测铝线是否出现松弛和断线，张力检测模块包括张力调节模块以及压力限位检测传感器，压力限位检测传感器设置在张力调节模块两侧，所述张力调节模块为浮动辊或位移电位计或编码器等；所述铝线缺线检测传感器、压力限位检测传感器分别与放线控制器连接。通过设置铝线缺线检测传感器，一旦出现松弛和断线，放线控制器会收到信号并及时发出警报，提醒操作工人做相关处理。通过设置压力限位检测传感器，一旦速度太快或太慢而导致的张力太大或太小，放线控制器会发送控制信号到放卷电机、送线电机，控制二者的降速或升速。

作为一种优选方案，所述缠绕机构包括Y-Z轴位移移动机构、铝线送丝机构和缠绕头，所述缠绕头设置在Y-Z轴位移移动机构上，Y-Z轴位移移动机构带动缠绕头伸出的铝线对铝型材端部与固定钩进行Y-Z平面缠绕，所述铝线送丝机构用于将铝线放卷及导向机构输送的铝线送到缠绕头处。

作为另一种优选方案，所述缠绕机构包括XYZ三轴位移移动机构、铝线送丝机构和缠绕头，所述缠绕头设置在XYZ三轴位移移动机构上；在进行缠绕时，XYZ三轴位移移动机构带动缠绕头进行Y-Z平面缠绕的同时，还进行X轴方向的移动，完成多圈Y-Z平面缠绕铝线的在X方向排线动作，所述铝线送丝机构用于将铝线放卷及导向机构输送的铝线送到缠绕头处。通过采用这种结构，可以使缠绕的更加规整和牢固。

优选的，所述每个缠绕机还设有用于在单排所需缠绕的最后一根铝型材缠绕绑紧后剪断铝线的裁断机构，实现缠绕的完全自动化，所述裁断机构包括裁断剪刀和气动动力装置，固定在缠绕机构的底座上，设在缠绕头附近但是不影响缠绕头动作的位置上。当最后一根铝型材缠绕完毕，缠绕头会继续在一根空的固定钩上缠绕多圈，最终把铝线线头拉扯至裁断剪刀处，气动动力装置动作，剪刀闭合裁断铝线。

优选的，每个缠绕机还包括打磨机构，打磨机构包括打磨碟片、打磨机、打磨机平移机构和打磨控制电机，所述打磨碟片设置在打磨机的前端，打磨机设置在打磨机平移机构上，打磨控制电机通过打磨机平移机构控制打磨机的位置。通过设置该打磨机构，可以自动清除在上次表面处理浸泡液槽时附着在导电杆导电面上的杂质，确保导电效果。

优选的，在导电杆处安装一个固定钩板，固定钩设置在该固定钩板上，固定钩板与导电杆采用可拆卸方式连接。使得固定钩板可以重复利用，不必受到更换导电杆的影响，节省使用成本。

更进一步的，所述固定钩板一端设有初始定位钩，在缠绕铝型材前，铝线先缠绕到该初始定位钩上。采用该设置，确保缠绕牢固。另外在所有铝型材缠绕完毕后，铝线会自动收紧后缠绕至下一个所需位置的固定钩，完成整排缠绕。

优选的，所述上排装置包括一缠绕机平移机构，所述缠绕机平移机构包括平移导轨和缠绕机平移驱动电机，两个缠绕机均设置在上述平移导轨上，二者在平移导轨上的位置由缠绕机平移驱动电机驱动控制。通过该装置，可以根据铝型材的长度自动调整两台缠绕机之间的距离，以适应不同长度规格的铝型材。

优选的，所述上排装置包括一铝型材上料机组，所述铝型材上料机组设置于缠绕机组一侧，用于将铝型材有序的输送到缠绕机组前端；所述铝型材上料机组包括输送机构、识别机构、翻转和夹送机构，输送机构用于堆放和分排前段工艺送来的一根根铝型材，识别机构用于识别和计算铝型材的截面尺寸，翻转和夹送机构用于使铝型材翻转至合适位置，让铝型材导电的一侧与导电杆导电面平行并且夹持送至贴合导电杆导电面。通过设置该机构，可以避免工人去搬运、整理和定位铝型材，提高工作效率，同时可以防止由于设置错误铝型材形状而导致的缠绕错误甚至机构碰撞。

更进一步的，所述输送机构包括输送带、输送电机，输送带设置在同步轴上，输送电机通过驱动同步轴带动输送带运转。

更进一步的，输送带上按照一定间距设有若干排定位辅助导向板，同时在输送带一侧平行于其轴线方向设有铝材定位导向板。铝型材放置到输送带上时，通过定位辅助导向板和铝材定位导向板，可以定位铝型材在输送带上的位置，保持平行状态向前传送，同时每根铝型材之间保持一定的间距，更便于后续的机械化控制。

更进一步的，所述识别机构包括机器视觉处理器，以及分别与机器视觉处理器相连的相机和传感器，传感器定位铝型材在输送带上的位置，相机用于拍摄被翻转和夹紧机构从输送带抬起的铝型材的端面图像，机器视觉处理器用于从端面图像中提取铝型材的截面形状尺寸和位置，计算得到最优的用于与导电杆导电面接触的固定用侧面，然后发送翻转信号到翻转和夹送机构。

作为一种优选，所述翻转和夹送机构包括翻转电机、翻转架、夹送电机和夹送手臂，翻转电机和夹送电机分别与机器视觉处理器相连，翻转架设置在输送带的一侧，翻转架在翻转电机的驱动下翻转，夹送手臂在夹送电机的驱动下动作。输送带上的铝型材输送到翻转架上，机器视觉处理器发送翻转信号到翻转电机，翻转电机控制翻转架旋转，翻转到指定角度后停止，夹送手臂在夹送电机驱动下夹取铝型材将其送至缠绕机组前方，且使铝型材导电用侧面与导电杆的导电面相贴紧。通过设置该翻转和夹送机构，整个缠绕前期过程将不需要人工进行参与，具有智能化程度高、工作效率高的优点，并具有铝型材缠绕前的缓冲作用。

作为另一种优选，所述翻转和夹送机构包括夹持及旋转机构、夹紧气缸、夹料升降机构、夹送滑台、升降电机、夹送电机，所述夹紧气缸、夹送电机、升降电机分别与机器视觉处理器相连，夹持及旋转机构在夹送气缸的驱动下夹紧并旋转铝型材，夹持及旋转机构设置在夹料升降机构的下方，夹料升降机构在夹送电机驱动下沿夹送滑台移动。铝型材到达指定位置后，夹持及旋转机构在夹紧气缸的驱动下夹住铝型材，然后翻转轴翻转计算的角度，之后夹料升降机构控制夹持及旋转机构到达指定的高度，最后夹送电机将铝型材保持姿势不变的移动到缠绕机组前方，且使铝型材导电用侧面与导电杆的导电面相贴紧。为防止铝型材被夹紧时旋转，夹紧抬升后再通过识别机构来识别形状、尺寸与位置，计算与导电杆导电面最佳接触面和所需旋转角度。

更进一步的，夹持及旋转机构的内壁设有弹性材料制成的內垫。以适应不同尺寸和截面的铝型材。

一种基于上述铝型材自动上排装置的控制方法，包括以下步骤：

(1)根据铝型材的几何尺寸，确定导电杆在大梁的位置以及缠绕机之间的距离；

(2)导电杆定位机构对导电杆进行定位，铝线放卷及导向机构将铝线输送到缠绕机构；

(3)将铝型材放置在导电杆导电面的一侧，铝型材端部伸出导电杆，缠绕机构通过铝线将铝型材端部与导电杆上的固定钩缠紧；

(4)在一根铝型材被缠紧后，通过导电架升降机组自动将导电杆自动下降或者上升一个所需位置，然后重复步骤(3)，直到上排结束。

具体的，包括步骤：

S1、获取当前待缠绕铝型材的几何尺寸信息；

S2、根据铝型材的长度，发送控制信号到导电架升降机组和缠绕机平移机构，自动调整缠绕机之间的距离；

S3、导电杆定位机构对导电杆进行定位，铝线放卷及导向机构和缠绕机构先将铝线固定在导电杆的初始定位钩上；

S4、通过铝型材上料机组或人工将铝型材放置在导电杆导电面的一侧，铝型材端部伸出导电杆，缠绕机构根据铝型材的截面尺寸信息自动走缠绕轨迹，通过铝线将铝型材端部与导电杆上的固定钩缠紧；

S5、导电杆自动升降，升降距离根据铝型材的尺寸信息和铝型材放置间距确定；

S6、重复步骤S4、S5，直至所设定的所有铝型材缠绕完毕，缠绕头缠绕固定铝线末端，然后通过裁断机构裁断铝线，当前排的铝型材上排完毕。

更进一步的，所述步骤S1中，当前待缠绕铝型材的尺寸信息通过下面且不局限的任一方法得到：

a、通过触摸屏或者工控机手动设置当前待缠绕铝型材几何参数；

b、通过上料机组中的识别机构自动读取铝型材端面几何参数；

c、通过将铝型材的3D或2D图导入至工控机自动获取铝型材的几何参数。

更进一步的，在第一根铝型材缠绕前打磨机构对整条导电杆导电面进行打磨，或者在步骤S5升降过程中，打磨机构对整条导电杆导电面进行打磨。

更进一步的，所述步骤S4中，通过铝型材上料机组将铝型材放置在导电杆导电面的一侧，步骤是：

S401、采集当前输送机构上铝型材的端面图像；

S402、从端面图像中提取铝型材的截面形状尺寸，计算得到最优的用于与导电杆导电面接触的固定用侧面；

S403、将上述固定用侧面翻转到垂直方向；

S404、通过翻转和夹送机构将上述铝型材按照步骤S403得到的摆放姿势移动到缠绕机组前方。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、传统的上排基本是通过人工完成的，过程主要包括人工打磨导电杆、人工上料(将铝型材从缓冲小车抬到导电杆附近)、人工上排(用铝线人工捆绑或用夹子把铝型材夹到导电杆上)、人工控制导电杆上下移动4个步骤，费时费力，工人劳动强度高，而且上排分布不均匀。本发明在缠绕机上设置了打磨机构，在导电杆升降时打磨碟片可对导电杆的导电面自动进行打磨。本发明设置了上料机组，实现了铝型材自动上料，且可以控制上料的速度。本发明在导电杆上设置装有固定钩的固定钩板，通过缠绕机组对铝型材进行自动固定，从而无需人工进行缠绕。本发明通过设置位置移动控制器控制升降台升降，可以在一个铝型材被缠紧后控制导电杆自动下降或者上升一个位置，从而无需人工控制导电杆的上下移动。本发明实现了上述4个步骤的自动控制，可大大降低劳动强度，同时降低了由工人熟练程度、心理状态、精神状况导致的不确定因素，提高了产能和质量的稳定性。

2、本发明铝型材上料机组还基于位置传感器、机器视觉的思想，设置了位置传感器、相机、识别机构、输送机构、翻转和夹送机构，通过上述机构可以确定最优的铝型材用于与导电杆导电面接触的固定用侧面及几何尺寸，使得铝型材理料整齐，提高铝型材的固定质量，降低工人的劳动强度，实现全自动上料。

3、本发明仅需原来1个上排槽位/工位就可以顶替原来的2～6个上排槽位/工位，即2个人(一个上排槽位/工位)顶替原来的4到12个人，大量节省人力。同时如果用户不选购前端铝型材上排机构，则不需要现场改动相关的多个工艺和设备，只占据一个槽位/工位空间，节约了空间和投资。

附图说明

图1是本实施例装置的正视图。

图2是本实施例装置的俯视图。

图3是本实施例装置的侧视图。

图4(a)是本实施例装置中打磨机构的结构示意图。

图4(b)是图4(a)所示打磨机构中打磨机和打磨碟片的立体示意图。

图5是本实施例装置中铝型材上料机组的结构示意图。

图6是本实施例装置中导电杆定位结构的结构示意图。

图7是本实施例装置中采用Y-Z轴位移移动机构进行缠绕的示意图。

图8是本实施例装置中铝线放卷及导向机构的结构示意图。

图9是本实施例方法的流程图。

图10是本实施例铝型材上料机组俯视示意图。

图11是本实施例铝型材上料机组其中一种夹送方式示意图。

其中：1--大梁，2--左导电杆，3--右导电杆，4--铝型材，5--导电架升降机组，6--左缠绕机，7--右缠绕机，8--缠绕机平移机构，9--铝型材上料机组，10--槽坑，21--固定钩板，22--固定钩，61--打磨机平移机构，62--打磨机，63--打磨碟片，71--定位漏斗，72—第一定位导向杆，73—第二定位导向杆，74--定位卡紧机构，75--定位位置检测机构，601--缠绕机Z向移动电机，602--缠绕机Y向移动电机，603---缠绕头，65--放卷电机，66--放卷盘，67--浮动辊，68--铝线缺线检测传感器，69--导向辊，77--压力限位检测传感器，78--送线电机，91--输送机构，92—识别机构，93--翻转和夹送机构，911--左输送带，912--右输送带，913--输送带倒梯形导向板，914--铝材定位导向板，921--传感器和相机，922--机器视觉处理器，931--左翻转和夹送机构，932--右翻转和夹送机构，933--夹料升降机构，934--夹持及旋转机构，935--夹紧气缸，938--夹送滑台，939--夹送电机。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

参见图1、2、3，本实施例一种铝型材自动上排装置，包括铝型材上料机组9、缠绕机组、导电架升降机组5、缠绕机平移机构8和导电杆(包括左导电杆2和右导电杆3)，铝型材上料机组9设置于缠绕机组一侧，用于将铝型材4有序的输送到缠绕机组前端，缠绕机组包括两台缠绕机(分别为左缠绕机6和右缠绕机7)，在每一条导电杆侧面设有一个缠绕机，两个缠绕机设置在缠绕机平移机构8上，之间的距离可调。导电架升降机组5用于在一根铝型材被缠紧后自动升降导电杆。本实施例中，在每个导电杆处安装一个固定钩板21，在固定钩板21上设有固定钩22，固定钩板21与导电杆采用可拆卸方式连接，固定钩之间的间距可以预先设定。导电架升降机组5一端设置在大梁1上，控制导电杆在上排槽坑10内进行上下移动。本实施例的主要创新点是通过缠绕机组、导电架升降机组等的配合将铝线自动缠绕在固定钩和铝型材上，完成铝型材自动上排。下面结合附图对各个部分机构进行具体说明。

参见图2、5、10、11，本实施例铝型材上料机组9包括输送机构91、识别机构92、翻转和夹送机构93，输送机构91用于堆放和分排前段工艺送来的一根根铝型材，包括输送带、输送电机，输送带设置在同步轴上，输送电机通过驱动同步轴带动输送带运转。本实施例采用的输送带包括两条，分别是左输送带和右输送带，每条输送带上设有若干排倒梯形导向板913，铝型材放置在倒梯形导向板内，同时在输送带一侧平行于其轴线方向还设有铝材定位导向板914。铝材定位导向板914定位铝型材一端对齐，倒梯形导向板913定位铝型材之间间隔相同且平行，从而保证铝型材在输送带上的位置相对固定，便于后续实现自动翻转和夹送。

铝型材上料机组9中识别机构92用于识别和计算铝型材的截面尺寸，包括机器视觉处理922(例如PLC等处理器)，以及分别与机器视觉处理器相连的相机和传感器，传感器可以如图10所示，与相机集成在一起，共同组成部件921，也可以分设在输送带两侧不同位置，目的是定位铝型材在输送带上的位置，一旦达到指定位置，就发送信号到翻转和夹送机构93进行夹取操作。相机是用于拍摄铝型材的端面图像，对相机并没有特殊的限制，只要能够满足后续机器视觉处理器处理要求即可。机器视觉处理器用于从端面图像中提取铝型材的截面形状尺寸和位置，计算得到最优的用于与导电杆导电面接触的固定用侧面，然后发送翻转信号到翻转和夹送机构93。

铝型材上料机组9中翻转和夹送机构93用于使铝型材翻转至合适位置，本实施例在综合考虑成本以及夹取准确性后，在该铝型材上料机组中设置两个翻转和夹送机构，参见图10，分别为左翻转和夹送机构931和右翻转和夹送机构932。其中，左翻转和夹送机构931的结构参见图11，包括夹持及旋转机构934、夹紧气缸935、夹料升降机构933、夹送滑台938、升降电机、夹送电机939，所述夹紧气缸935、夹送电机939、升降电机分别与机器视觉处理器922相连，夹持及旋转机构934在夹送气缸935的驱动下夹紧并旋转铝型材，夹持及旋转机构934设置在夹料升降机构933的下方，在该机构的控制下进行升降运动。夹料升降机构933在夹送电机939驱动下沿夹送滑台938移动。

当然，实际应用中翻转和夹送机构可以采用多种实施方式实现，并不局限于上述一种，例如，还可以包括翻转电机、翻转架、夹送电机和夹送手臂，翻转电机和夹送电机分别与机器视觉处理器相连，翻转架设置在输送带的一侧，翻转架在翻转电机的驱动下翻转，夹送手臂在夹送电机的驱动下动作。

另外，由于铝型材的规格多种多样，很多并不规则，为了避免夹持过程中发生打滑等情况，在夹持铝型材的机构内壁设有一个內垫，该內垫是采用弹性材料制成，从而可以夹持的更牢固，保证翻转和夹送的准确性、安全性。

本实施例缠绕机组包括两台缠绕机，每台缠绕机包括导电杆定位机构、铝线放卷及导向机构、缠绕机构、裁断机构、打磨机构，所述导电杆定位机构用于定位导电杆在水平方向的位置以及固定导电杆以避免摇晃，铝线放卷及导向机构用于将铝线输送到缠绕机构，缠绕机构用于铝线将铝型材端部与固定钩22缠紧，并使铝型材与导电杆导电面贴紧，裁断机构用于在单排所需缠绕的最后一根铝型材缠绕绑紧后剪断铝线的，打磨机构用于清除在上次表面处理浸泡液槽时附着在导电杆导电面上的杂质。下面结合附图对本实施例所采用各个部件的结构进行具体说明如下。

参见图6，导电杆定位机构包括定位漏斗71、定位导向杆、定位漏斗定位卡紧机构74、定位驱动电机和定位位置检测机构75，在进行缠绕前，导电杆插入到定位漏斗71中，定位导向杆设置在定位漏斗71内部的侧面，如图中第一定位导向杆72、第二定位导向杆73，可以采用两个固定的滚轮实现。定位卡紧机构74在定位驱动电机的作用下卡紧导电杆。为了保证左右两个导电杆的行进速度一致，本实施例还在每个定位漏斗71下方设置了定位位置检测机构75，该机构用于判别当前导电杆上的固定钩位置，根据位置反馈进行调整。

参见图8，铝线放卷及导向机构包括放卷电机65、放卷盘66、导向辊69、放线控制器、送线电机78和检测模块，放卷电机65和送线电机78分别与放线控制器相连，整卷铝线放置在放卷轮中，由放卷电机65旋转放卷；放卷盘66输出的铝线在导向辊69导向下进入送线电机78，送线电机78在放线控制器控制下按照一定的速度将一定长度的铝线输送到缠绕机构中的缠绕头603。检测模块包括铝线缺线检测传感器68、张力检测模块，所述铝线缺线检测传感器68用于检测铝线是否出现松弛和断线，张力检测模块包括张力调节模块以及压力限位检测传感器77，压力限位检测传感器77设置在张力调节模块两侧。本实施例中张力调节模块可以采用浮动辊67，当然在实际应用中也可以采用例如位移电位计或编码器等，只要能够实现张力的检测和调节即可。所述铝线缺线检测传感器68、压力限位检测传感器77分别与放线控制器连接，在检测过程中将检测的信号发送到放线控制器，放线控制器根据信号实时对放卷电机、送线电机的速度等进行调节，同时出现故障还可以对外报警，实现自动控制。

参见图7，本实施例缠绕机构包括Y-Z轴位移移动机构、铝线送丝机构和缠绕头，所述缠绕头603设置在Y-Z轴位移移动机构上，Y-Z轴位移移动机构包括Z向导轨、Y向导轨、缠绕机Z向移动电机601、缠绕机Y向移动电机602，Z向导轨设置在Y向导轨的滑块上，缠绕机Y向移动电机602驱动Y向导轨的滑块进行移动，缠绕头603设置在Z向导轨的滑块上，缠绕机Z向移动电机601驱动Z向导轨的滑块进行移动。通过Y-Z轴位移移动机构的移动，缠绕头603伸出的铝线对铝型材4端部与固定钩22进行Y-Z平面缠绕。铝线送丝机构用于将铝线放卷及导向机构输送的铝线送到缠绕头处。当然，在实际应用中，为了使缠绕的更加牢固，可以在本实施例所述的Y-Z轴位移移动机构基础上，进一步采用现有技术中已有的三维位移移动机构，使得缠绕头可以在进行Y-Z平面缠绕的同时，还进行X轴方向的移动，完成多圈Y-Z平面缠绕铝线在X轴方向排线动作。

在缠绕铝型材前，需要对铝线的初始位置进行定位，为此，在固定钩板21一端设置初始定位钩，铝线先缠绕到该初始定位钩上。同样的，在单排缠绕完毕后，需要将铝线裁断，这里可以通过人工手动裁断，不过，为了提高工作效率，本实施例提出一种自动裁断机构，该机构固定在缠绕机构的底座上，包括裁断剪刀和气动动力装置，裁断剪刀设置在缠绕头附近，但是不影响缠绕头动作。当最后一根铝型材缠绕完毕，缠绕头会继续在一根空的固定钩上缠绕多圈，最终把铝线线头拉扯至裁断剪刀处，气动动力装置动作，剪刀闭合，实现自动裁断铝线。

参见图4(a)、(b)，本实施例打磨机构包括打磨碟片63、打磨机62、打磨机平移机构61和打磨控制电机，打磨碟片63设置在打磨机62的前端，打磨机62设置在打磨机平移机构61上，打磨控制电机通过打磨机平移机构61控制打磨机62的位置。

参见图2，本实施例缠绕机平移机构8包括平移导轨和缠绕机平移驱动电机，两个缠绕机均设置在上述平移导轨上，二者在平移导轨上的位置由缠绕机平移驱动电机驱动控制。

参见图3，本实施例中，导电架升降机组5包括支撑侧梁、升降台、高度位移传感器、升降电机及驱动等。升降台包括平移机械结构、平移电机及驱动、平移限位或平移传感器等，该升降机的作用是在位置移动控制器控制下控制导电杆能够精确移动至所需位置。升降电机及驱动使得导电杆按照所需速度上升或下降，而高度位移传感器确保缠绕机能够精确缠绕不同的铝型材。

参见图9，本实施例铝型材自动上排装置的控制方法，包括以下步骤：

S1、获取当前待缠绕铝型材的几何尺寸信息，方法可根据实际应用进行自主选择，例如通过触摸屏或者工控机手动设置，或者通过上料机组中的识别机构自动读取，或者通过将铝型材的3D或2D图导入至工控机自动获取等。

获取几何尺寸信息，就可以设置相应的铝型材生产配方，即针对不同的铝型材尺寸，设置的各个电机的控制信息，例如转动速度、时间等。

S2、根据铝型材的长度，发送控制信号到导电架升降机组5和缠绕机平移机构8，自动调整两根导电杆(图1中的2和3)以及两个缠绕机(图2中的6和7)在X轴方向的距离。这个距离与铝型材长度相当。

S3、导电杆定位机构对导电杆进行定位，铝线放卷及导向机构和缠绕机先将铝线固定在导电杆顶端的初始定位轴上。

S4、对整条导电杆导电面进行打磨。

S5、通过上料机组将铝型材放置在导电杆导电面的一侧，这里，为了使铝型材与导电杆导电面能够实现最大面积的贴合，采用下述处理步骤：

a、采集当前输送机构91上铝型材的端面图像；

b、从端面图像中提取铝型材的截面形状尺寸，计算得到最优的用于与导电杆导电面接触的固定用侧面；

c、将上述固定用侧面翻转到垂直方向；

d、通过翻转和夹送机构93将上述铝型材按照步骤S403得到的摆放姿势移动到缠绕机组前方。

S6、S7、上料机组中翻转和夹送机构93将铝型材放置在导电杆导电面的一侧，铝型材端部伸出导电杆，缠绕机构根据铝型材的截面尺寸信息自动走缠绕轨迹，通过铝线将铝型材端部与导电杆上的固定钩22缠紧，实现自动放卷和缠绕。

在当前铝型材缠绕完毕后，翻转和夹送机构93放掉铝型材，返回到初始位置。

判断单排所设定的所有铝型材是否缠绕完毕，如果没有，则导电杆自动下降，重复步骤S5—S7，否则，缠绕头缠绕固定铝线末端，然后通过裁断机构裁断铝线，然后执行步骤S8。

S8、S9、如用户有相应的数据归档要求，则可在触摸屏或工控机生成相应生产记录，已上排好的铝型材被航车吊至成排缓冲区或直接送至后续工艺段。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铝型材自动上排装置，其特征在于，包括缠绕机组、导电架升降机组和导电杆，所述缠绕机组包括两台缠绕机，缠绕机分别安装在两条导电杆侧面；每台缠绕机包括导电杆定位机构、铝线放卷及导向机构和缠绕机构，所述导电杆定位机构用于定位导电杆在水平方向的位置以及固定导电杆以避免摇晃，铝线放卷及导向机构用于将铝线输送到缠绕机构；所述导电杆处设有若干个固定钩；在进行缠绕时，铝型材端部伸出导电杆，缠绕机构用铝线将铝型材端部与固定钩缠紧，并使铝型材与导电杆导电面贴紧；所述导电架升降机组用于在一根铝型材被缠紧后自动升降导电杆；

在导电杆处安装一个固定钩板，固定钩设置在该固定钩板上，固定钩板与导电杆采用可拆卸方式连接。

2.根据权利要求1所述的铝型材自动上排装置，其特征在于，所述导电杆定位机构包括定位漏斗、定位导向杆、定位卡紧机构、定位驱动电机和定位位置检测机构，在进行缠绕前，导电杆插入在定位漏斗中，定位导向杆设置在定位漏斗内部的侧面，定位卡紧机构在定位驱动电机的作用下卡紧导电杆，定位位置检测机构用于判别当前导电杆上的固定钩位置；

所述铝线放卷及导向机构包括放卷电机、放卷盘、导向辊、放线控制器和送线电机，放卷电机和送线电机分别与放线控制器相连，整卷铝线放置在放卷轮中，由放卷电机旋转放卷；放卷盘输出的铝线在导向辊导向下进入送线电机，送线电机在放线控制器控制下按照一定的速度将一定长度的铝线输送到缠绕机构中的缠绕头；

所述上排装置包括一缠绕机平移机构，所述缠绕机平移机构包括平移导轨和缠绕机平移驱动电机，两个缠绕机均设置在上述平移导轨上，二者在平移导轨上的位置由缠绕机平移驱动电机驱动控制；

所述上排装置包括一铝型材上料机组，所述铝型材上料机组设置于缠绕机组一侧，用于将铝型材有序的输送到缠绕机组前端；所述铝型材上料机组包括输送机构、识别机构、翻转和夹送机构，输送机构用于堆放和分排前段工艺送来的一根根铝型材，识别机构用于识别和计算铝型材的截面尺寸，翻转和夹送机构用于使铝型材翻转至合适位置，让铝型材导电的一侧与导电杆导电面平行并且夹持送至贴合导电杆导电面；

所述每个缠绕机还设有用于在单排所需缠绕的最后一根铝型材缠绕绑紧后剪断铝线的裁断机构，所述裁断机构固定在缠绕机构的底座上，包括裁断剪刀和气动动力装置，裁断剪刀设在缠绕头附近；

每个缠绕机还包括打磨机构，打磨机构包括打磨碟片、打磨机、打磨机平移机构和打磨控制电机，所述打磨碟片设置在打磨机的前端，打磨机设置在打磨机平移机构上，打磨控制电机通过打磨机平移机构控制打磨机的位置；

所述固定钩板一端设有初始定位钩。

3.根据权利要求2所述的铝型材自动上排装置，其特征在于，铝线放卷及导向机构还包括检测模块，所述检测模块包括铝线缺线检测传感器、张力检测模块，所述铝线缺线检测传感器用于检测铝线是否出现松弛和断线，张力检测模块包括张力调节模块以及压力限位检测传感器，压力限位检测传感器设置在张力调节模块两侧；所述铝线缺线检测传感器、压力限位检测传感器分别与放线控制器连接。

4.根据权利要求1所述的铝型材自动上排装置，其特征在于，所述缠绕机构包括Y-Z轴位移移动机构、铝线送丝机构和缠绕头，所述缠绕头设置在Y-Z轴位移移动机构上，Y-Z轴位移移动机构带动缠绕头伸出的铝线对铝型材端部与固定钩进行Y-Z平面缠绕，所述铝线送丝机构用于将铝线放卷及导向机构输送的铝线送到缠绕头处。

5.根据权利要求1所述的铝型材自动上排装置，其特征在于，所述缠绕机构包括XYZ三轴位移移动机构、铝线送丝机构和缠绕头，所述缠绕头设置在XYZ三轴位移移动机构上；在进行缠绕时，XYZ三轴位移移动机构带动缠绕头进行Y-Z平面缠绕的同时，还进行X轴方向的移动，完成多圈Y-Z平面缠绕铝线的在X方向排线动作，所述铝线送丝机构用于将铝线放卷及导向机构输送的铝线送到缠绕头处。

6.根据权利要求2所述的铝型材自动上排装置，其特征在于，

所述输送机构包括输送带、输送电机，输送带设置在同步轴上，输送电机通过驱动同步轴带动输送带运转；

输送带上按照一定间距设有若干排定位辅助导向板，同时在输送带一侧平行于其轴线方向设有铝材定位导向板；

所述识别机构包括机器视觉处理器，以及分别与机器视觉处理器相连的相机和传感器，传感器定位铝型材在输送带上的位置，相机用于拍摄被翻转和夹紧机构从输送带抬起的铝型材的端面图像，机器视觉处理器用于从端面图像中提取铝型材的截面形状尺寸和位置，计算得到最优的用于与导电杆导电面接触的固定用侧面，然后发送翻转信号到翻转和夹送机构。

7.根据权利要求2或6所述的铝型材自动上排装置，其特征在于，所述翻转和夹送机构包括翻转电机、翻转架、夹送电机和夹送手臂，翻转电机和夹送电机分别与机器视觉处理器相连，翻转架设置在输送带的一侧，翻转架在翻转电机的驱动下翻转，夹送手臂在夹送电机的驱动下动作。

8.根据权利要求2或6所述的铝型材自动上排装置，其特征在于，所述翻转和夹送机构包括夹持及旋转机构、夹紧气缸、夹料升降机构、夹送滑台、升降电机、夹送电机，所述夹紧气缸、夹送电机、升降电机分别与机器视觉处理器相连，夹持及旋转机构在夹送气缸的驱动下夹紧并旋转铝型材，夹持及旋转机构设置在夹料升降机构的下方，夹料升降机构在夹送电机驱动下沿夹送滑台移动。

9.一种基于权利要求1-8任一项所述铝型材自动上排装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据铝型材的几何尺寸，确定导电杆在大梁的位置以及缠绕机之间的距离；

(2)导电杆定位机构对导电杆进行定位，铝线放卷及导向机构将铝线输送到缠绕机构；

(3)将铝型材放置在导电杆导电面的一侧，铝型材端部伸出导电杆，缠绕机构通过铝线将铝型材端部与导电杆上的固定钩缠紧；

(4)在一根铝型材被缠紧后，通过导电架升降机组自动将导电杆自动下降或者上升一个所需位置，然后重复步骤(3)，直到上排结束。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，包括步骤：

S1、获取当前待缠绕铝型材的几何尺寸信息；

S2、根据铝型材的长度，发送控制信号到导电架升降机组和缠绕机平移机构，自动调整缠绕机之间的距离；

S3、导电杆定位机构对导电杆进行定位，铝线放卷及导向机构和缠绕机先将铝线固定在导电杆的初始定位钩上；

S4、通过铝型材上料机组或人工将铝型材放置在导电杆导电面的一侧，铝型材端部伸出导电杆，缠绕机构根据铝型材的截面尺寸信息自动走缠绕轨迹，通过铝线将铝型材端部与导电杆上的固定钩缠紧；

S5、导电杆自动升降，升降距离根据铝型材的尺寸信息和铝型材放置间距确定；

S6、重复步骤S4、S5，直至所设定的所有铝型材缠绕完毕，缠绕头缠绕固定铝线末端，然后通过裁断机构裁断铝线，当前排的铝型材上排完毕；

所述步骤S1中，当前待缠绕铝型材的尺寸信息通过下面且不局限的任一方法得到：

a、通过触摸屏或者工控机手动设置当前待缠绕铝型材几何参数；

b、通过上料机组中的识别机构自动读取铝型材端面几何参数；

c、通过将铝型材的3D或2D图导入至工控机自动获取铝型材的几何参数；

所述步骤S4中，通过铝型材上料机组将铝型材放置在导电杆导电面的一侧，步骤是：

S401、采集当前输送机构上铝型材的端面图像；

S402、从端面图像中提取铝型材的截面形状尺寸，计算得到最优的用于与导电杆导电面接触的固定用侧面；

S403、将上述固定用侧面翻转到垂直方向；

S404、通过翻转和夹送机构将上述铝型材按照步骤S403得到的摆放姿势移动到缠绕机组前方。