CN109332356A - 一种废旧轮胎绿色自动拆解装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废旧轮胎绿色自动拆解装置，包括上下料装置、挤压装置、固定进料装置和视觉控制装置；在进行报废轮胎回收处理时，利用上下料装置完成废旧轮胎的上下料；利用固定进料装置完成轮胎固定、旋转、调整和送料；利用挤压装置完成对废旧轮胎挤压迫，使轮辋破碎或挤压变形；利用视觉控制装置监控各个装置的工作状况和监测轮胎定位、压缩的变形量；最终该装置使轮辋和橡胶轮胎彻底完全分离，分类回收，保证废旧轮胎拆解高效、安全、无污染；可根据不同车型的报废轮胎，不同规格和不同材质的报废轮胎，可对其进行快速、安全、可靠拆解，并方便在拆解之后分类回收，使其设备具有很强适应性及利用价值。
Description
技术领域
本发明属于废旧汽车处理技术领域，具体涉及一种废旧轮胎绿色 自动拆解装置及方法。
背景技术
当汽车轮胎达到报废条件，报废轮胎拆解回收过程中，一直采 用传统的拆解汽车轮胎的工艺方法，费时，费力，且影响拆解的效 率以及回收利用率。
发明内容
为解决现有技术中轮胎的拆除费时费力的缺陷，本发明提供一种 废旧轮胎绿色自动拆解装置及方法。
一种废旧轮胎绿色自动拆解装置，包括上下料装置、挤压装置、 固定进料装置和视觉控制装置；
所述上下料装置包括底座、360旋转机构、机械臂和手抓，所述 360旋转机构一端固定在底座上，另一端与机械臂连接，机械臂通过 关节设置有手抓；
所述进料装置包括立柱和旋转平台，所述旋转平台由动力装置和 旋转机构组成，所述动力装置包括固设在立柱内的电机和行星齿轮， 旋转机构下部的凸台内部固设有外齿圈；电机外设有太阳轮，电机带 动太阳轮转动，太阳轮旋转带动行星齿轮旋转，行星齿轮自转时带动 外齿圈，外齿圈带动旋转机构转动；
所述旋转机构包括径向杆件、轮胎支撑平台和旋转电机组成，径 向杆件一端设置径向液压调节机构，另一端设置轮胎支撑平台，轮胎 支撑平台上通过轴承设置有带有锥度的轮胎支撑杆件，轮胎支撑杆件 上设置有上下液压调整机构，旋转电机通过啮合齿轮和锥齿轮控制轮 胎支撑杆件和上下液压调整机构同步360度旋转。
所述挤压装置由液压顶杆、工作舱、固定支架和固定顶板组成； 工作仓通过固定支架固定于固定顶板，液压顶杆固定与工作舱。
进一步的，还包括视觉控制装置，所述视觉控制装置由第一摄像 机、第二摄像机和第三摄像机、光电传感器、图像采集卡和控制单元 组成；所述第一摄像机位于固定顶板顶部中央，所述第二摄像机和第 三摄像机位于固定顶板顶部一角；所述光电传感器位于轮胎支撑杆件 的顶部；第一摄像机与光电传感器配对，监控旋转机构沿圆周方向是 否将轮胎送到挤压装置的指定位置；第二摄像机作监控上下液压调整 机构是否将轮胎举升送到挤压装置的指定高度及液压顶杆挤压轮胎 过程中的单位时间内的变形量；所述第三摄像机监控机械手完成上料 和下料的工作状况；第一摄像机、第二摄像机和第三摄像机的拍摄图 像通过图像采集卡处理后传输至控制单元，所控制单元根据内部所存 储的程序控制现场的设备动作。
进一步的，所述机械臂由机械下臂与机械上臂组成，机械下臂下 端通过关节安装于底座，上部通过关节与机械上臂连接。
进一步的，所述轮胎支撑杆件和上下液压调整机构一体成型，通 过轴承安装在轮胎支撑平台上。
进一步的，立柱和旋转机构下部的凸台之间设置有平面轴承和滚 针轴承。
进一步的，所述径向杆件的个数为3个，3个径向杆件与轮胎支 撑平台一体成型，沿轮胎支撑平台圆周面呈120度角分布。
进一步的，所述手抓的个数为5个，所述液压顶杆的个数为3组， 三个液压顶杆沿工作仓圆周面呈120度角分布固定于工作仓。
一种废旧轮胎绿色自动拆解装置拆解轮胎的方法，包括以下步骤：
1)、通过手抓抓取待拆解轮胎，将其准确放入轮胎支撑杆件，视 觉控制装置通过第三摄像机进行监控，上料工序完成后，控制单元对 旋转机构发出指令；
2)、在旋转电机驱动下，控制旋转机构同步旋转120°，将待拆 解轮胎送至工作舱下方，第一摄像机与光电传感器配对监测被拆解轮 胎圆心是否与三个液压顶杆所成的圆心重合，通过上下液压调节机构 将待拆解轮胎升起到合适高度后，挤压装置进行第一次挤压；整个系 统以待拆解轮胎圆心与三个液压顶杆所成的圆心重合为基准来进行 整个装置的精准定位，当两个圆心重合准确无误，第二摄像机监控上 下液压调节机构将被挤压轮胎是否升起到规定高度，当轮胎的宽度方 向的中心线与液压顶杆中心线重合，挤压装置进行挤压；
3)、挤压完成后，在旋转电机驱动下，控制轮胎支撑杆件和上下 液压调整机构同步旋转40°，挤压装置二次挤压，在挤压的过程中， 第二摄像机同时监控轮辋的破碎变形量，达到要求后，挤压完成，如 果未达到要求，系统会控制再次旋转40°，再次挤压，直至轮辋的 破碎变形量达到要求；
4)、挤压结束后，上下液压调节机构下降，在旋转电机驱动下， 控制旋转机构旋转120°，第三摄像机监控手抓分别抓取轮辋和橡胶 轮胎，完成下料工作。
有益效果：本发明在进行报废轮胎回收处理时，利用上下料装置 完成废旧轮胎的上下料；利用固定进料装置完成轮胎固定、旋转、调 整和送料；利用挤压装置完成对废旧轮胎挤压迫，使轮辋破碎或挤压 变形；利用视觉控制装置监控各个装置的工作状况和监测轮胎定位、 压缩的变形量；最终该装置使轮辋和橡胶轮胎彻底完全分离，分类回 收，保证废旧轮胎拆解高效、安全、无污染；可根据不同车型的报废 轮胎，不同规格和不同材质的报废轮胎，可对其进行快速、安全、可 靠拆解，并方便在拆解之后分类回收，使其设备具有很强适应性及利 用价值。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分， 与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。 在附图中：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的上下料装置结构示意图；
图3是本发明的固定进料装置结构示意图；
图4是本发明的固定进料装置的部分结构示意图；
图5是本发明挤压装置的结构示意图；
图6是发明的视觉控制装置结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处 所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
一种废旧轮胎绿色自动拆解装置，包括上下料装置1、挤压装置 2、固定进料装置3和视觉控制装置5；
上下料装置包括底座11、360旋转机构12、机械臂和手抓16，360 旋转机构12一端固定在底座11上，另一端与机械臂连接，机械臂通 过关节13设置有手抓16；底座11可靠支撑机械臂，且有360度旋 转机构12，便于机械臂无死角抓取物件。机械臂由机械下臂14与机械上臂15组成。机械下臂14下端安装于底座11，上部连接于机械 上臂15一端，机械上臂15另一端与抓手16相连。机械下臂14与底 座11、机械下臂14与机械上臂15、上臂15与抓手16之间通过3 个关节13相连，便于机械手的旋转与移动，机械抓手16由5个手抓 组成，主要用于抓取轮胎，完成上料和下料工作。
所述进料装置包括立柱31和旋转平台，所述旋转平台由动力装 置和旋转机构39组成，立柱31可靠固定于地面，是进料装置的基础。 所述动力装置包括固设在立柱31内的电机34和行星齿轮36，4组行 星齿轮36空套于对应的4组支撑件32上，能绕着支撑件32自由转 动，旋转机构39下部的凸台内部固设有外齿圈37；电机34外设有 太阳轮35，电机带动太阳轮35转动，太阳轮35旋转带动行星齿轮 36旋转，行星齿轮36自转时带动外齿圈37，外齿圈37带动旋转机 构转动；根据实际情况，必要时在电机与太阳轮之间再实现一次减速。 立柱31和旋转机构39下部的凸台之间设置有平面轴承33和滚针轴 承38，工作时能减少阻力，降低电机的负荷。
所述旋转机构39包括径向杆件40、轮胎支撑平台42和旋转电 机43组成，径向杆件40一端设置径向液压调节机构49，另一端设 置轮胎支撑平台42，轮胎支撑平台42上通过轴承46设置有带有锥 度的轮胎支撑杆件48，轮胎支撑杆件48上设置有上下液压调整机构47，旋转电机43通过啮合齿轮44和锥齿轮45控制轮胎支撑杆件48 和上下液压调整机构47同步360度旋转。径向杆件40的个数为3 个，3个径向杆件40与轮胎支撑平台42一体成型，沿轮胎支撑平台 42圆周面呈120度角分布。径向杆件40的头部设有锥状轮胎支撑平 台42，可靠固定废旧轮胎，旋转平台在旋转过程中一径向杆件到达 挤压工位时，另外2径向杆件就是上料、下料工位。
轮胎支撑杆件48带有一定锥角，通过锥角适应于不同孔径的轮 胎支撑固定。上下液压调整机构47能使轮胎支撑杆件上下调整到不 同高度，目的是把不同宽度轮胎按照程序要求调整到挤压装置规定高 度，方便挤压装置挤压。轮胎支撑杆件48和上下液压调整机构47制 成一体，通过一对轴承46安装于轮胎支撑平台42。旋转机构电机43 作为动力，通过一对啮合齿轮44和一对锥齿轮45能使轮胎支撑杆件 48和上下液压调整机构47一起360度旋转。目的是送入挤压装置的 废旧轮胎完成一次挤压后，旋转装置使被挤压轮胎转过一定角度，多 次进行挤压，直至轮胎轮辋彻底挤压变形，保证轮辋与橡胶外胎分离。
所述挤压装置由液压顶杆23、工作舱22、固定支架24和固定顶 板21组成；工作仓22通过固定支架24固定于固定顶板21，液压顶 杆23固定与工作舱22。固定底板21固定于车间大梁或者横梁上， 三个液压顶杆23沿工作仓22圆周面呈120度角分布固定于工作仓 22。对于进入工作仓22内的废旧轮胎，通过操纵指令，控制三组液 压顶杆23对轮胎同时多次施加适当的压力，迫使轮胎轮辋变形，最 终轮辋与橡胶轮胎分离。
如图6所示，视觉控制装置50由第一摄像机55、第二摄像机56 和第三摄像机57、光电传感器58、图像采集卡60和控制单元50组 成；所述第一摄像机55位于固定顶板21顶部中央，所述第二摄像机 56和第三摄像机57位于固定顶板21顶部一角；所述光电传感器58 位于轮胎支撑杆件48的顶部；第一摄像机与光电传感器配对，监控 旋转机构39沿圆周方向是否将轮胎送到挤压装置的指定位置；第二 摄像机作监控上下液压调整机构47是否将轮胎举升送到挤压装置的 指定高度及液压顶杆23挤压轮胎过程中的单位时间内的变形量；所述第三摄像机监控机械手完成上料和下料的工作状况；第一摄像机55、第二摄像机56和第三摄像机57的拍摄图像通过图像采集卡60 处理后传输至控制单元50，所控制单元50根据内部所存储的程序控 制现场的设备动作。
视觉控制装置还应当包括光源照明，光源照明采用背向照明，前 向照明，结构光和频闪光照明均可。优选采用背向照明。第一摄像机 55、第二摄像机56和第三摄像机57均采用线扫描CCD相机，镜头 采用FOV工业镜头；图像采集卡采用PCI或AGP捕获卡；光电传感器采用对射型光电传感器；视觉控制单元采用固定式三菱或西门子小 型PLC处理器。
不同车型的轮胎，轮胎的尺寸大小，轮胎的材质不同，轮胎的刚 度强度不同。视觉控制装置采用视觉控制技术，由第一摄像机与光电 传感器配对，通过摄像机摄像拍照将被摄取目标转换成图像信号，传 送给专用的图像处理系统，图像处理系统对这些信号进行各种运算来 抽取目标的特征，再根据内部所存储的程序来进行判别，根据判别的 结果控制单元再来控制现场的设备动作。
一种废旧轮胎绿色自动拆解装置拆解轮胎的方法，包括以下步骤：
1)、在指定程序控制下，旋转平台与径向杆件，停在规定位置， 当废旧轮胎通过输送轨道到达指定位置，通过手抓16抓取待拆解轮 胎，将其准确放入轮胎支撑杆件48，视觉控制装置通过第三摄像机 57进行监控，上料工序完成后，控制单元50对旋转机构发出指令；
2)、在旋转电机43驱动下，控制旋转机构39同步旋转120°， 将待拆解轮胎送至工作舱22下方，第一摄像机55与光电传感器58 配对监测被拆解轮胎圆心是否与三个液压顶杆所成的圆心重合，通过 上下液压调节机构47将待拆解轮胎升起到合适高度后，挤压装置进 行第一次挤压；整个系统以待拆解轮胎圆心与三个液压顶杆所成的圆 心重合为基准来进行整个装置的精准定位，当两个圆心重合准确无误， 第二摄像机56监控上下液压调节机构47将被挤压轮胎是否升起到规 定高度，当轮胎的宽度方向的中心线与液压顶杆中心线重合，挤压装 置进行挤压；
3)、挤压完成后，在旋转电机43驱动下，控制轮胎支撑杆件48 和上下液压调整机构47同步旋转40°，挤压装置二次挤压，在挤压 的过程中，第二摄像机56同时监控轮辋的破碎变形量，达到要求后， 挤压完成，如果未达到要求，系统会控制再次旋转40°，再次挤压，直至轮辋的破碎变形量达到要求；
4)、挤压结束后，上下液压调节机构47下降，在旋转电机43驱 动下，控制旋转机构39旋转120°，第三摄像机57监控手抓16分 别抓取轮辋和橡胶轮胎，完成下料工作。
最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技 术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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)
1.一种废旧轮胎绿色自动拆解装置，其特征在于，包括上下料装置、挤压装置、固定进料装置和视觉控制装置；
所述上下料装置包括底座(11)、360旋转机构(12)、机械臂和手抓(16)，所述360旋转机构(12)一端固定在底座(11)上，另一端与机械臂连接，机械臂通过关节(13)设置有手抓(16)；
所述进料装置包括立柱(31)和旋转平台，所述旋转平台由动力装置和旋转机构(39)组成，所述动力装置包括固设在立柱(31)内的电机(34)和行星齿轮(36)，旋转机构(39)下部的凸台内部固设有外齿圈(37)；电机(34)外设有太阳轮(35)，电机带动太阳轮(35)转动，太阳轮(35)旋转带动行星齿轮(36)旋转，行星齿轮(36)自转时带动外齿圈(37)，外齿圈(37)带动旋转机构转动；
所述旋转机构(39)包括径向杆件(40)、轮胎支撑平台(42)和旋转电机(43)组成，径向杆件(40)一端设置径向液压调节机构(49)，另一端设置轮胎支撑平台(42)，轮胎支撑平台(42)上通过轴承(46)设置有带有锥度的轮胎支撑杆件(48)，轮胎支撑杆件(48)上设置有上下液压调整机构(47)，旋转电机(43)通过啮合齿轮(44)和锥齿轮(45)控制轮胎支撑杆件(48)和上下液压调整机构(47)同步360度旋转。
所述挤压装置由液压顶杆(23)、工作舱(22)、固定支架(24)和固定顶板(21)组成；工作仓(22)通过固定支架(24)固定于固定顶板(21)，液压顶杆(23)固定与工作舱(22)。
2.如权利要求1所述的废旧轮胎绿色自动拆解装置，其特征在于，还包括视觉控制装置，所述视觉控制装置由第一摄像机(55)、第二摄像机(56)和第三摄像机(57)、光电传感器(58)、图像采集卡(60)和控制单元(50)组成；所述第一摄像机(55)位于固定顶板(21)顶部中央，所述第二摄像机(56)和第三摄像机(57)位于固定顶板(21)顶部一角；所述光电传感器(58)位于轮胎支撑杆件(48)的顶部；第一摄像机与光电传感器配对，监控旋转机构(39)沿圆周方向是否将轮胎送到挤压装置的指定位置；第二摄像机作监控上下液压调整机构(47)是否将轮胎举升送到挤压装置的指定高度及液压顶杆(23)挤压轮胎过程中的单位时间内的变形量；所述第三摄像机监控机械手完成上料和下料的工作状况；第一摄像机(55)、第二摄像机(56)和第三摄像机(57)的拍摄图像通过图像采集卡(60)处理后传输至控制单元(50)，所控制单元(50)根据内部所存储的程序控制现场的设备动作。
3.如权利要求1所述的废旧轮胎绿色自动拆解装置，其特征在于，所述机械臂由机械下臂(14)与机械上臂(15)组成，机械下臂(14)下端通过关节(13)安装于底座(11)，上部通过关节(13)与机械上臂(15)连接。
4.如权利要求1所述的废旧轮胎绿色自动拆解装置，其特征在于，所述轮胎支撑杆件(48)和上下液压调整机构(47)一体成型，通过轴承(46)安装在轮胎支撑平台(42)上。
5.权利要求1所述的废旧轮胎绿色自动拆解装置，其特征在于，立柱(31)和旋转机构(39)下部的凸台之间设置有平面轴承(33)和滚针轴承(38)。
6.如权利要求1所述的废旧轮胎绿色自动拆解装置，其特征在于，所述径向杆件(40)的个数为3个，3个径向杆件(40)与轮胎支撑平台(42)一体成型，沿轮胎支撑平台(42)圆周面呈120度角分布。
7.如权利要求1所述的废旧轮胎绿色自动拆解装置，其特征在于，所述手抓(16)的个数为5个，所述液压顶杆(23)的个数为3组，三个液压顶杆(23)沿工作仓(22)圆周面呈120度角分布固定于工作仓(22)。
8.一种采用权利要求2所述的废旧轮胎绿色自动拆解装置拆解轮胎的方法，其特在于，包括以下步骤：
1)、通过手抓(16)抓取待拆解轮胎，将其准确放入轮胎支撑杆件(48)，视觉控制装置通过第三摄像机(57)进行监控，上料工序完成后，控制单元(50)对旋转机构发出指令；
2)、在旋转电机(43)驱动下，控制旋转机构(39)同步旋转120°，将待拆解轮胎送至工作舱(22)下方，第一摄像机(55)与光电传感器(58)配对监测被拆解轮胎圆心是否与三个液压顶杆所成的圆心重合，通过上下液压调节机构(47)将待拆解轮胎升起到合适高度后，挤压装置进行第一次挤压；整个系统以待拆解轮胎圆心与三个液压顶杆所成的圆心重合为基准来进行整个装置的精准定位，当两个圆心重合准确无误，第二摄像机(56)监控上下液压调节机构(47)将被挤压轮胎是否升起到规定高度，当轮胎的宽度方向的中心线与液压顶杆中心线重合，挤压装置进行挤压；
3)、挤压完成后，在旋转电机(43)驱动下，控制轮胎支撑杆件(48)和上下液压调整机构(47)同步旋转40°，挤压装置二次挤压，在挤压的过程中，第二摄像机(56)同时监控轮辋的破碎变形量，达到要求后，挤压完成，如果未达到要求，系统会控制再次旋转40°，再次挤压，直至轮辋的破碎变形量达到要求；
4)、挤压结束后，上下液压调节机构(47)下降，在旋转电机(43)驱动下，控制旋转机构(39)旋转120°，第三摄像机(57)监控手抓(16)分别抓取轮辋和橡胶轮胎，完成下料工作。
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