CN112373505B - 一种矿车摘挂环方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿车摘挂环方法和摘挂装置，包括如下步骤：将矿车推送至摘环工位或挂环工位，进行第一次定位；通过摄像装置对三环链及矿车的挂环位置拍照，二次精确定位三环链及定位销轴的位置；根据步骤二的精确定位结果利用摘挂环机械手进行摘环或挂环操作，摘环后将定位销轴拔出、或者挂环后将定位销轴插入并锁紧，完成一辆矿车的摘环或挂环作业。本发明提供了一种自动化矿车摘挂环的方法，避免了人工摘挂环的安全问题，降低了操作人员劳动强度；采用自动化控制方式，通过传感器、摄像设备、PLC控制器、摘挂机械手、气缸实现矿车的初步定位、二次精确定位、摘取和悬挂三环链的工作，工作效率高、精度高。

Description

一种矿车摘挂环方法

技术领域

本发明属于技术领域，尤其涉及一种矿车摘挂环方法。

背景技术

矿车由通过牵引绳拖拽，多辆矿车之间由挂钩或者环链连接，三环链应用于我国矿山地面和井下巷道窄轨铁路运输车辆，是两节矿车连接用的重要元器件。目前大部分矿山大都以人工摘挂的方式进行操作，虽然出于安全考虑，对于人工操作每个场所都有严格的管理规定和限制，如严禁在斜坡上摘挂车辆和摘挂环作业，严禁在车辆运行或调整时作业，两车之间及摘挂地点轨道两侧60cm安全距离范围严禁站人等，但由于矿车负载煤矿后重量大，惯性大，原始的人工摘挂三环链方法，在矿车经变坡点减速后操作，由于矿车惯性速度无法及时停稳，造成摘挂有关的人员伤害事故频发，并且三环链重量大、矿车拉力大、摘挂作业劳动强度大，工作效率低。

鉴于以上问题，亟需一种自动化的矿车三环链摘挂技术方案。

发明内容

为解决现有技术的以上缺陷，本发明提供一种自动化的矿车摘挂环方法，减少人工操作，提升矿上作业安全性和工作效率。

作为本发明的第一个目的，在于提供一种矿车摘挂环方法，包括如下步骤：

步骤一、将矿车推送至摘环工位或挂环工位，进行第一次定位；

步骤二、通过摄像装置对三环链及矿车的挂环位置拍照，二次精确定位矿车的挂环位置，或三环链及定位销轴的位置；

步骤三、根据步骤二的精确定位结果利用摘挂环机械手进行摘环或挂环操作，摘环并将定位销轴拔出、或者挂环并将定位销轴插入并锁紧，完成一辆矿车的摘环或挂环作业。

为实现上述作业，本发明的第二个目的在于提供一种自动化矿车摘挂环装置，所述自动化摘挂环装置包括设置于摘环工位和挂环工位处的钢架、吊设于所述钢架的移动机构和设置于移动机构上随移动机构横向平移的摘挂机构，所述钢架设置于矿车轨道的上方；其中，

所述钢架固定于地基上，为矩形桁架机构，用于吊设移动机构和摘挂机构，所述摘挂机构固定于移动机构上随移动机构横向平移。

所述移动机构包括可行走地设置在钢架上的横移框；所述摘挂机构包括设置于移动机构横移框上的垂直框、连接至垂直框的环链夹具和销轴夹具，以及摄像装置，所述环链夹具用于夹持和摘挂三环链，所述销轴夹具用于夹持和放置定位销轴，所述定位销轴结构上包括顺次连接的上端圆环和下端销体，在销体上对向设置横向的两个限制杆。

优选的，所述横移框为方形结构，在与钢架接触的横移框的两个侧边上设置的横移滚轮和横移电机，所述横移电机用于控制横移滚轮转动，实现横移框在钢架上横向移动。

作为替代的方式，所述横移框包括横移框体和纵移框体，所述横移框体和纵移框体均为方形框体，横移框体和纵移框体中心均设有供垂直框垂直方向穿过的空腔，纵移框体设置于横移框体内部，所述横移框体底部面板设置第一电机和第一齿轮，所述钢架内部设置第一齿条，第一齿条与第一齿轮啮合，所述第一电机驱动第一齿轮转动，实现横移框体整体沿第一齿条横向移动；所述横移框体底部面板上设置带有供垂直框穿过的导轨块，所述纵移框体放置于导轨块上，导轨块纵向边沿设置第二齿条，所述纵移框体上设置第二电机及其驱动的第二齿轮，所述第二齿轮与第二齿条啮合，所述第二齿条、第二电机及其驱动的第二齿轮为对称设置于垂直框两侧的两套，两套装置同步运转，带动纵移框体及设置于纵移框体上的垂直框沿第二齿条纵向移动；

所述纵移框体侧壁上还设置第三电机及其驱动的第三齿轮，所述垂直框侧壁上设置第三齿条，所述第三齿轮与第三齿条啮合，第三电机运转带动第三齿轮旋转，实现垂直框在纵移框体内垂直升降。

所述摘挂机构中环链夹具采用的是平行夹爪结构的气动夹爪，包括上端连接至垂直框的立柱和与立柱连接的两个平行的环链夹爪，两个环链夹爪两向移动夹紧和打开，采用气缸作为动力，气缸设置于立柱内，两个环链夹爪两端内侧分别设置与环链弧度匹配的弧形凹槽，用于夹持三环链两端的水平方向的两个环，从而将三个环牢固的夹持；

所述销轴夹具包括升降控制机构、连接框、旋转控制机构和销轴夹具本体，所述升降控制机构具体为升降气缸，所述升降气缸的缸筒设置于垂直框的内部，升降气缸的活塞杆连接至下方的连接框，所述旋转控制机构具体为摆动气缸，摆动气缸缸体设置于连接框内，摆动气缸缸体上端固定至连接框上表面内壁、摆动气缸的输出轴连接至下方的销轴夹具本体；升降气缸伸缩控制连接框、旋转控制机构连同销轴夹具本体及定位销轴的升降；

所述销轴夹具本体结构具体为平行夹爪结构的气动夹爪，包括两个对向设置的可以相对移动的L型夹爪，通过两个L型夹爪的夹紧和打开，实现定位销轴本体的夹紧和放开。

所述销轴夹具为两套，对称设置于环链夹具两侧，分别将定位销轴由三环链两端的两环插入或拔出。

所述摄像装置作为摄像装置，包括工业相机和图像处理系统，所述图像处理系统实现图像采集、图像处理和分析、控制和通信作用，所述图像处理系统与摄像机、移动机构和摘挂机构分别连接，接收摄像机发来的照片图像，通过图像处理和分析对三环链进行精确定位，控制移动机构和摘挂机构进行摘挂环操作。工业相机为两件，对称设置于环链夹具中立柱的两侧，用于对摘环工位和挂环工位进行拍照以精确定位。

具体的，所述销轴夹具为沿轨道方向设置于环链夹具的两侧，摄像装置的相机为垂直于轨道方向设置于环链夹具的两侧。

优选的，所述自动化摘挂环装置还包括用于三环链的挂环和定位销轴的定位的矿车挂环框，所述矿车挂环框结构上包括销轴固定部和环链固定部，所述销轴固定部为垂直设置的带空腔的圆柱筒体，圆柱筒体中空腔为定位销轴孔，用于定位销轴插入和锁紧，所述圆柱筒体侧壁上对向挖出两个空的L型路径，两个L型路径方向一致；

所述销轴固定部固定设置于环链固定部上表面；

所述环链固定部为固定至矿车的水平设置的带方形空腔的方形柱体，方形柱体中的方形空腔为环链固定孔，用于三环链的固定和挂环，所述方形柱体上表面和下表面设置圆形通孔，两个圆形通孔与圆柱筒体空腔中心位于一条直线上，用于定位销轴的插入定位。矿车的挂环位置具体为用于三环链的挂环和定位销轴的定位的矿车挂环框。

定位销轴插入定位并锁紧过程为：当定位销轴插入销轴固定部后，定位销轴的限制杆由L型路径的垂直方向滑入，下端的销体贯穿环链固定部的两个通孔；在定位销轴旋转时，定位销轴上的限制杆滑至L型路径的横向一端，从而将定位销轴固定在矿车的销轴固定部中；通过定位销轴的旋转和上提实现定位销轴的拔出。

所述自动化摘挂环装置还包括环链及销轴存放架，所述环链及销轴存放架设置于钢架下方、摘环工位和挂环工位之间，用于三环链和定位销轴的暂时存放。所述环链及销轴存放架包括环链放置架和销轴放置架，所述环链放置架包括两侧的纵向支架，在纵向支架上分别设置一列带有凹槽的放置块，三环链两端的环分别架设在放置块上，实现三环链整体放置于环链放置架上；所述销轴放置架包括带有通孔的方形框，定位销轴销体上的两个限制杆卡在方形框的通孔上方从而实现定位销轴的放置。

所述矿车摘环挂装置还包括设置于轨道上的气动阻车器和推车机。

所述矿车摘环挂装置还包括PLC控制器，PLC控制器分别与销轴夹具的升降控制机构、旋转控制机构和销轴夹具本体、环链夹具夹爪的控制气缸、推车机、阻车器信号连接，控制这些设备的启停，实现整套装置的自动化运行，实现自动摘挂环作业。

采用如上所述的矿车摘挂环装置，具体的摘环和挂环过程为：

其中，摘环过程为：利用推车机将三环链串联的整列矿车推送至摘环工位，利用气动阻车器通过车轮定位，定位第一节及第二节矿车；通过摄像装置对三环链及矿车的挂环位置拍照，二次精确定位三环链及定位销轴的位置；根据精确定位结果，摘挂环机械手夹爪抱夹三环链的两端环，摘挂环机械手销轴夹具夹紧定位销轴后旋转45°后拔出定位销轴；推车机将摘环后的第一节矿车推送至下一工位；摘挂环机械手将三环链及定位销轴移送至三环链及销轴存放工位；重复上述流程完成其他节矿车的摘环作业。

其中，挂环过程为：利用推车机将第一节矿车推送至挂环工位；利用气动阻车器定位矿车；推车机回到下节矿车推车处；摘挂环机械手由三环链及销轴存放工位处抓取三环链及定位销轴；通过摄像装置对第一节矿车的挂环位置拍照，二次精确定位销轴孔的位置；根据精确定位结果，摘挂环机械手将三环链送入矿车挂环框后将第一个定位销轴插入定位并锁紧；推车机将下一节矿车推送至挂环工位；气动阻车器定位矿车；摘挂环机械手将第二个销轴插入定位并锁紧；推车机将挂环后的矿车向前推送一节矿车长度的距离；重复上述流程完成其他节矿车的挂环作业。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明提供了一种自动化矿车摘挂环的方法，首次将摄像机定位、图像处理技术应用于三环链的摘挂和定位销轴的使用操作中，配合摘挂机械手实现自动摘挂环作业，避免了人工摘挂环的安全问题，降低了操作人员劳动强度；

(2)采用自动化控制方式，通过传感器、摄像设备、PLC控制器、摘挂机械手、气缸实现矿车的初步定位、二次精确定位、摘取和悬挂三环链的工作，工作效率高、精度高；

(3)采用安全销进行定位，结构简单可靠，本装置的材料成本和运行成本低，适于矿井环境中推广和应用。

附图说明

构成本发明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。

图1为本发明提供的矿车摘挂环方法中摘挂环装置整体结构示意图；

图2为本发明提供的摘挂环装置中环链及销轴存放架位置及结构示意图；

图3为本发明提供的摘挂环装置侧视图；

图4为本发明提供的摘挂环装置俯视图；

图5为本发明提供的摘挂环装置中摘挂机械手结构示意图一；

图6为本发明提供的摘挂环方法中摘挂机械手结构示意图二；

图7为本发明提供的摘挂环方法中横移框内部结构图。

其中，1-钢架，2-移动机构，3-摘挂机构，4-环链及销轴存放架，5-矿车，6-轨道，7-气动阻车器，8-推车机，21-横移框，22-横移滚轮，23-横移电机，31-垂直框，32-环链夹具，33-销轴夹具，34-摄像装置，35-三环链，36-定位销轴，211-横移框体，212-纵移框体，213-第一电机，214-第一齿轮，215-导轨块，216-第二电机及其驱动的第二齿轮，217-第三电机及其驱动的第三齿轮，311-第三齿条，321-立柱，322-环链夹爪，331-升降控制机构，332-旋转控制机构，333-销轴夹具本体，334-连接框，41-环链放置架，42-销轴放置架，51-销轴固定部，52-环链固定部，3221-弧形凹槽。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明中使用的计算机和图像处理软件具体为：研华工控机IPC-610L AIMB-701VG I5，上海瑞伯德Prosight视觉软件。

实施例1：一种矿车摘挂环装置

自动化摘挂环装置，所述自动化摘挂环装置如图1、图2和图4所示，包括于摘环工位和挂环工位处设置的钢架1、吊设于所述钢架1的移动机构2和设置于移动机构2上的摘挂机构3，所述钢架1设置于矿车轨道的上方；其中，

所述钢架1固定于地基上，为矩形桁架机构，用于吊设移动机构2和摘挂机构3，所述摘挂机构3固定于移动机构2上随移动机构2横向平移；

如图3所示，所述移动机构2包括可行走地设置在钢架1上的横移框21，所述横移框21为方形结构，横移框的两个侧边上在与钢架1接触位置设置横移滚轮22和横移电机23，所述横移电机23用于控制横移滚轮22转动，实现横移框21在钢架1上横向移动。横移框21在钢架1上的横向移动还可以采用齿轮齿条啮合的形式，如图7所示，这两种方式均为机械领域常用的相对移动方式。

如图2和图3所示，所述摘挂机构3包括设置于移动机构横移框21上的垂直框31、连接至垂直框31的环链夹具32和销轴夹具33，以及摄像装置34，所述环链夹具32用于夹持和摘挂三环链35，所述销轴夹具33用于夹持和放置定位销轴36，所述定位销轴结构上包括顺次连接的上端圆环和下端销体，在销体上对向设置横向的两个限制杆。

如图5所示，所述摘挂机构3中环链夹具32采用的是平行夹爪结构的气动夹爪，包括上端连接至垂直框31的立柱321和与立柱321连接的两个平行的环链夹爪322，两个环链夹爪322两向移动夹紧和打开，采用气缸作为动力，气缸设置于立柱321内，如图6所示，两个环链夹爪322两端内侧分别设置与环链弧度匹配的弧形凹槽3221，用于夹持三环链两端的水平方向的两个环，从而将三个环牢固的夹持；气动夹爪为机械领域常用的结构方式，但应用于三环链的夹持、以及矿车三环链的摘挂并无相关公开技术；

如图5和图6所示，所述销轴夹具33包括升降控制机构331、连接框334、旋转控制机构332和销轴夹具本体333，所述升降控制机构331具体为升降气缸，所述升降气缸的缸筒设置于垂直框31的内部，升降气缸的活塞杆连接至下方的连接框334，所述旋转控制机构332具体为摆动气缸，摆动气缸缸体设置于连接框内，摆动气缸缸体上端固定至连接框334上表面内壁、摆动气缸的输出轴连接至下方的销轴夹具本体333；升降气缸伸缩控制连接框334、旋转控制机构332连同销轴夹具本体333及定位销轴36的升降；

所述销轴夹具本体333结构具体为平行夹爪结构的气动夹爪，包括两个对向设置可以相对移动的L型夹爪，通过两个L型夹爪的夹紧和打开，实现定位销轴的夹紧和放开。

所述销轴夹具33为两套，对称设置于环链夹具32两侧，分别将定位销轴由三环链两端的两环插入或拔出。

所述摄像装置34包括硬件的工业相机和软件的图像处理系统，所述图像处理系统在本实施例中具体为安装于研华工控机的ProSinht智能视觉软件，实现图像采集、图像处理和分析、控制和通信作用，所述图像处理系统与摄像机、移动机构和摘挂机构分别连接，接收摄像机发来的照片图像，通过图像处理和分析对三环链进行精确定位，控制移动机构和摘挂机构进行摘挂环操作。工业相机为两件，对称设置于环链夹具中立柱321的两侧，用于对摘环工位和挂环工位进行拍照以精确定位，图中相机下方倒置圆锥形指代相机的摄像角度。

基于工控机的机器视觉系统在其他领域如汽车装配流水线等技术中的应用已经非常成熟，而本发明首次将摄像机定位、图像处理技术应用于三环链的摘挂和定位销轴的使用操作中，配合摘挂机械手实现自动摘挂环作业，避免了人工摘挂环的安全问题，降低了操作人员劳动强度。

具体的，所述销轴夹具33为沿轨道方向设置于环链夹具的两侧，摄像装置34的相机为垂直于轨道方向设置于环链夹具的两侧。

所述自动化摘挂环装置还包括环链及销轴存放架4，如图2和图4所示，所述环链及销轴存放架4设置于钢架1下方、摘环工位和挂环工位之间，用于三环链和定位销轴的暂时存放。所述环链及销轴存放架4包括环链放置架41和销轴放置架42，所述环链放置架41包括两侧的纵向支架，在纵向支架上分别设置一列带有凹槽的放置块，三环链两端的环分别架设在放置块上，实现三环链整体放置于环链放置架41上；所述销轴放置架42包括带有通孔的方形框，定位销轴销体上的两个限制杆卡在方形框的通孔上方从而实现定位销轴的放置。

在如图2和图3所示，所述自动摘挂环装置还包括在矿车5上设置的矿车挂环框，所述矿车挂环框用于三环链的挂环和定位销轴的定位，所述矿车挂环框结构上包括销轴固定部51和环链固定部52，所述销轴固定部51为垂直设置的带空腔的圆柱筒体，圆柱筒体中空腔为定位销轴孔，用于定位销轴插入和锁紧，所述圆柱筒体侧壁上对向挖出两个空的L型路径，两个L型路径方向一致；

所述销轴固定部51固定设置于环链固定部52上表面；

所述环链固定部52为固定至矿车的水平设置的带方形空腔的方形柱体，方形柱体中的方形空腔为环链固定孔，用于三环链的固定和挂环，所述方形柱体上表面和下表面设置圆形通孔，两个圆形通孔与圆柱筒体空腔中心位于一条直线上，用于定位销轴的插入定位。

所述矿车摘环挂装置还包括设置于轨道6上的气动阻车器7和推车机8，所述气动阻车器7和推车机8均采用现有装置，结构及设置方式不做详细描述。

所述矿车摘环挂装置还包括PLC控制器，PLC控制器分别与销轴夹具的升降控制机构、旋转控制机构和销轴夹具、环链夹具夹爪的控制气缸、推车机、阻车器信号连接，控制这些设备的启停，实现整套装置的自动化运行，实现自动摘挂环作业。所述矿车摘环挂装置还包括与PLC控制器连接的远程计算机，所述远程计算机包括显示器、存储器，用于摘环挂过程的实施监控和记录。

作为另一个典型的实施方式，图7为齿轮齿条传动方式的横移框21内结构图，图中为将钢架1上端横剖去，体现横移框21和垂直框31连接和传动关系。

所述横移框21包括横移框体211和纵移框体212，所述横移框体211和纵移框体212均为方形框体，横移框体和纵移框体中心均设有供垂直框31垂直方向穿过的空腔，纵移框体212设置于横移框体211内部，所述横移框体211底部面板设置第一电机213和第一齿轮214，所述钢架1内部设置第一齿条11，第一齿条11与第一齿轮214啮合，所述第一电机213驱动第一齿轮214转动，实现横移框体211整体沿第一齿条11横向移动；所述横移框体211底部面板上设置带有供垂直框31穿过的导轨块215，所述纵移框体212放置于导轨块215上，导轨块215纵向边沿设置第二齿条，所述纵移框体212上设置第二电机及其驱动的第二齿轮216，所述第二齿轮216与第二齿条啮合，所述第二齿条、第二电机及其驱动的第二齿轮为对称设置于垂直框两侧的两套，两套装置同步运转，带动纵移框体212及设置于纵移框体212上的垂直框31沿第二齿条纵向移动；

所述纵移框体212侧壁上还设置第三电机及其驱动的第三齿轮217，所述第三齿轮位于纵移框体内部空腔，所述垂直框31侧壁上设置第三齿条311，所述第三齿轮与第三齿条311啮合，第三电机运转带动第三齿轮旋转，实现垂直框31在纵移框体212内垂直升降。

所述移动机构2和摘挂机构3构成五轴机械手，第一轴为横向移动轴、第二轴为纵向移动轴、第三轴为升降移动轴、第四轴为销轴夹具升降轴、第五轴为销轴夹具旋转轴，在本实施例中，所述横向移动轴为在钢架1上横向移动的横移框21，所述纵向移动轴为横移框21内部的纵移框体212，升降移动轴为可以沿横移框21具体为纵移框体212垂直升降的垂直框31；所述销轴夹具升降轴包括销轴夹具的升降控制机构331，所述销轴夹具旋转轴包括销轴夹具的旋转控制机构332。

实施例2：一种矿车摘挂环方法

包括如下步骤：

步骤一、牵引绳将矿车从矿井经斜坡轨道拉上地面，将矿车推送至摘环工位或挂环工位，进行第一次定位；

步骤二、通过摄像装置对三环链及矿车的挂环位置拍照，二次精确定位矿车的挂环位置，或三环链及定位销轴的位置；

步骤三、根据步骤二的精确定位结果利用摘挂环机械手进行摘环或挂环操作，摘环并将定位销轴拔出、或者挂环并将定位销轴插入并锁紧，完成一辆矿车的摘环或挂环作业。

其中，摘环过程为：利用推车机将三环链串联的整列矿车推送至摘环工位，利用气动阻车器通过车轮定位，定位第一节及第二节矿车；通过摄像装置对三环链及矿车的挂环位置拍照，二次精确定位环链及销轴的位置；根据精确定位结果，摘挂环机械手夹爪抱夹三环链的两端环，摘挂环机械手销轴夹具夹紧定位销轴后旋转45°后拔出定位销轴；推车机将摘环后的第一节矿车推送至下一工位；摘挂环机械手将三环链及定位销轴移送至三环链及销轴存放工位；重复上述流程完成其他节矿车的摘环作业。

其中，挂环过程为：利用推车机将第一节矿车推送至挂环工位；利用气动阻车器定位矿车；推车机回到下节矿车推车处；摘挂环机械手由三环链及销轴存放工位处抓取三环链及定位销轴；通过摄像装置对第一节矿车的挂环位置拍照，二次精确定位销轴孔及环链固定孔的位置；根据精确定位结果，摘挂环机械手将三环链送入矿车挂环框后将第一个定位销轴插入定位并锁紧；推车机将下一节矿车推送至挂环工位；气动阻车器定位矿车；摘挂环机械手将第二个销轴插入定位并锁紧；推车机将挂环后的矿车向前推送一节矿车长度的距离；重复上述流程完成其他节矿车的挂环作业。

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 (7)

1.一种矿车摘挂环方法，其特征在于，包括一种自动化矿车摘挂环装置，所述自动化矿车摘挂环装置包括设置于摘环工位和挂环工位处的钢架、吊设于所述钢架的移动机构和设置于移动机构上随移动机构横向平移的摘挂机构，所述钢架设置于矿车轨道的上方；其中，

所述钢架固定于地基上，为矩形桁架机构，用于吊设移动机构和摘挂机构；

所述移动机构包括可行走地设置在钢架上的横移框；

所述摘挂机构包括设置于移动机构横移框上的垂直框、连接至垂直框的环链夹具和销轴夹具，以及摄像装置，所述环链夹具用于夹持和摘挂三环链，所述销轴夹具用于夹持和放置定位销轴，所述定位销轴结构上包括顺次连接的上端圆环和下端销体，在销体上对向设置横向的两个限制杆；

所述销轴夹具包括升降控制机构、连接框、旋转控制机构和销轴夹具本体，所述升降控制机构具体为升降气缸，所述升降气缸的缸筒设置于垂直框的内部，升降气缸的活塞杆连接至下方的连接框，所述旋转控制机构具体为摆动气缸，摆动气缸缸体设置于连接框内，摆动气缸缸体上端固定至连接框上表面内壁、摆动气缸的输出轴连接至下方的销轴夹具本体；升降气缸伸缩控制连接框、旋转控制机构连同销轴夹具本体及定位销轴的升降；

所述销轴夹具本体结构为平行夹爪结构的气动夹爪，包括两个对向设置的可以相对移动的L型夹爪，通过两个L型夹爪的夹紧和打开，实现定位销轴的夹紧和放开；

所述销轴夹具为两套，对称设置于环链夹具两侧，分别将定位销轴由三环链两端的两环插入或拔出；

所述摘挂机构中环链夹具采用的是平行夹爪结构的气动夹爪，包括上端连接至垂直框的立柱和与立柱连接的两个平行的环链夹爪，两个环链夹爪两向移动夹紧和打开，采用气缸作为动力，气缸设置于立柱内，两个环链夹爪两端内侧分别设置与环链弧度匹配的弧形凹槽，用于夹持三环链两端的水平方向的两个环，从而将三个环牢固的夹持；

所述摘挂环方法包括如下步骤：

步骤一、将矿车推送至摘环工位或挂环工位，进行第一次定位；

步骤二、通过摄像装置对三环链及矿车的挂环位置拍照，二次精确定位矿车的挂环位置，或三环链及定位销轴的位置；

步骤三、根据步骤二的精确定位结果利用摘挂环机械手进行摘环或挂环操作，摘环并将定位销轴拔出、或者挂环并将定位销轴插入并锁紧，完成一辆矿车的摘环或挂环作业。

2.根据权利要求1所述的一种矿车摘挂环方法，其特征在于，所述横移框为方形结构，在与钢架接触的横移框的两个侧边上设置横移滚轮和横移电机，所述横移电机用于控制横移滚轮转动，实现横移框在钢架上横向移动。

3.根据权利要求2所述的一种矿车摘挂环方法，其特征在于，所述横移框包括横移框体和纵移框体，所述横移框体和纵移框体均为方形框体，横移框体和纵移框体中心均设有供垂直框垂直方向穿过的空腔，纵移框体设置于横移框体内部，所述横移框体底部面板设置第一电机和第一齿轮，所述钢架内部设置第一齿条，第一齿条与第一齿轮啮合，所述第一电机驱动第一齿轮转动，实现横移框体整体沿第一齿条横向移动；所述横移框体底部面板上设置带有供垂直框穿过的导轨块，所述纵移框体放置于导轨块上，导轨块纵向边沿设置第二齿条，所述纵移框体上设置第二电机及其驱动的第二齿轮，所述第二齿轮与第二齿条啮合，所述第二齿条、第二电机及其驱动的第二齿轮为对称设置于垂直框两侧的两套，两套装置同步运转，带动纵移框体及设置于纵移框体上的垂直框沿第二齿条纵向移动；

所述纵移框体侧壁上还设置第三电机及其驱动的第三齿轮，所述垂直框侧壁上设置第三齿条，所述第三齿轮与第三齿条啮合，第三电机运转带动第三齿轮旋转，实现垂直框在纵移框体内垂直升降。

4.根据权利要求3所述的一种矿车摘挂环方法，其特征在于，所述摄像装置包括工业相机和图像处理系统，所述图像处理系统实现图像采集、图像处理和分析、控制和通信作用，所述图像处理系统与摄像机、移动机构和摘挂机构分别连接，接收摄像机发来的照片图像，通过图像处理和分析对三环链进行精确定位，控制移动机构和摘挂机构进行摘挂环操作；工业相机为两件，对称设置于环链夹具中立柱的两侧，用于对摘环工位和挂环工位进行拍照以精确定位；

所述销轴夹具为沿轨道方向设置于环链夹具的两侧，摄像装置的相机为垂直于轨道方向设置于环链夹具的两侧。

5.根据权利要求4所述的一种矿车摘挂环方法，其特征在于，所述自动化矿车 摘挂环装置还包括用于三环链的挂环和定位销轴的定位的矿车挂环框，所述矿车挂环框结构上包括销轴固定部和环链固定部，所述销轴固定部为垂直设置的带空腔的圆柱筒体，圆柱筒体中空腔为定位销轴孔，用于定位销轴插入和锁紧，所述圆柱筒体侧壁上对向挖出两个空的L型路径，两个L型路径方向一致；

所述销轴固定部固定设置于环链固定部上表面；

所述环链固定部为固定至矿车的水平设置的带方形空腔的方形柱体，方形柱体中的方形空腔为环链固定孔，用于三环链的固定和挂环，所述方形柱体上表面和下表面设置圆形通孔，两个圆形通孔与圆柱筒体空腔中心位于一条直线上，用于定位销轴的插入定位。

6.根据权利要求5所述的一种矿车摘挂环方法，其特征在于，所述自动化 矿车摘挂环装置还包括设置于轨道上的气动阻车器和推车机；

所述自动化 矿车摘挂环装置还包括PLC控制器，PLC控制器分别与销轴夹具的升降控制机构、旋转控制机构和销轴夹具本体、环链夹具夹爪的控制气缸、推车机、气动阻车器信号连接，控制这些设备的启停。

7.根据权利要求6所述的一种矿车摘挂环方法，其特征在于，其中，摘环过程为：利用推车机将三环链串联的整列矿车推送至摘环工位，利用气动阻车器通过车轮定位，定位第一节及第二节矿车；通过摄像装置对三环链及矿车的挂环位置拍照，二次精确定位三环链及定位销轴的位置；根据精确定位结果，摘挂环机械手夹爪抱夹三环链的两端环，摘挂环机械手销轴夹具夹紧定位销轴后旋转45°后拔出定位销轴；推车机将摘环后的第一节矿车推送至下一工位；摘挂环机械手将三环链及定位销轴移送至三环链及销轴存放工位；重复上述流程完成其他节矿车的摘环作业；

挂环过程为：利用推车机将第一节矿车推送至挂环工位；利用气动阻车器定位矿车；推车机回到下节矿车推车处；摘挂环机械手由三环链及销轴存放工位处抓取三环链及定位销轴；通过摄像装置对第一节矿车的挂环位置拍照，二次精确定位销轴孔及环链固定孔的位置；根据精确定位结果，摘挂环机械手将三环链送入矿车挂环框后将第一个定位销轴插入定位并锁紧；推车机将下一节矿车推送至挂环工位；气动阻车器定位矿车；摘挂环机械手将第二个销轴插入定位并锁紧；推车机将挂环后的矿车向前推送一节矿车长度的距离；重复上述流程完成其他节矿车的挂环作业。

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