CN205772394U - 一种全自动层绕系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全自动层绕系统。该全自动层绕系统，包括一多轴机器人、一回转式焊丝轴定位存放轴库、若干个层绕单元和若干条产品输送带，所述多轴机器人、回转式焊丝轴定位存放轴库以及层绕单元均由一PLC控制柜控制。该全自动层绕系统，由PLC控制柜控制多轴机器人、回转式焊丝轴定位存放轴库和层绕单元灵活配合，完成各机构定位、动作，性能稳定，操作方便快捷，降低了人工操作强度，提高了生产效率，完全自动化生产，达到节约劳动成本，提高生产效率和生产质量的目的。

Description

一种全自动层绕系统

技术领域

本实用新型涉及一种全自动层绕系统。

背景技术

随着焊接科学的不断发展，焊接技术在生产建设中的应用日趋广泛，市场对焊丝的需求量也越来越大。目前应用于焊丝层绕的设备自动化程度比较低，大多是半自动人工操作，需要依靠人工辅助来完成全部焊丝层绕作业，其工作流程为：人工将空焊丝轴穿入层绕机主轴→人工拉丝、弯钩、挂丝→机械转动绕丝→人工断丝、折勾、固定→人工搬运→最后人工包装完成全部操作。多数动作都由工人操作完成劳动强度大、生产效率低、产品质量不稳定、安全事故的发生等众多因素，使生产成本难以降低，不能适应对工业产业升级的需要。

实用新型内容

本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种焊丝轴的上下盘及锁紧、焊丝固定、焊丝剪切、折弯、绕丝前焊丝头端穿眼、绕丝、绕丝结束焊丝尾端固定等工序为一体、实现一个机器人同时服务多个层绕单元的全自动层绕系统，解决了现有技术中存在的问题。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种全自动层绕系统，包括一多轴机器人、一回转式焊丝轴定位存放轴库、若干个层绕单元和若干条产品输送带，所述多轴机器人、回转式焊丝轴定位存放轴库以及层绕单元均由一PLC控制柜控制，在多轴机器人的机械臂前端设有一机械夹手，每个层绕单元包括一放线机、一排线器和一层绕机，在层绕机的工作台上设有一钢丝Z字形折弯机构和一顶丝固定机构，在层绕机主轴的轴线 方向设有一焊丝轴定位锁紧机构，在排线器与层绕机之间设有一夹丝固定机构，所述焊丝轴定位锁紧机构通过一向下倾斜的坡道与产品输送带相连；所述机械夹手包括设于机械臂前端的一取盘机构，在与取盘机构相对的一侧机械臂前端安装有一夹紧机构和一剪断机构，在与取盘机构相邻的一侧机械臂上设有一机械夹手定位销，所述夹紧机构的夹紧面与剪断机构的剪断面处于同一平面上，所述取盘机构通过一取盘机构安装板固定于机械臂上，所述夹紧机构直接固定于机械臂上，所述剪断机构固定于一剪断机构L形连接板的竖板上，剪断机构L形连接板的横板通过一升降机构与机械臂相连。

所述回转式焊丝轴定位存放轴库包括一底座，在底座的顶部设有一轴库机壳，所述轴库机壳的底部中间通过一转轴与设于底座内的第一电机的输出轴相连，在轴库机壳的内侧设有一驱动机构，所述驱动机构包括设于轴库机壳四角上的主动链轮和从动链轮，所述主动链轮和从动链轮通过一传动链连接，所述主动链轮的轮轴经一减速机与第二电机的输出轴相连，所述第二电机通过一安装架固定于轴库机壳的底部，在所述传动链的两侧表面分别等间隔设有若干个焊丝轴存放单元。

所述钢丝Z字形折弯机构包括折弯机构以及驱动折弯机构运动的旋转机构和推进机构，所述折弯机构包括一限位座和与限位座配合的一折弯芯，限位座安装于一限位座L形连接板的竖板上，限位座L形连接板的横板固定于一折弯机构水平连接板上，折弯机构水平连接板安装于一折弯机构竖直调节板上，折弯机构竖直调节板安装于推进机构上；在限位座L形连接板的竖板中部设有一连接板圆孔，折弯芯的前端穿过连接板圆孔后嵌设于限位座内，折弯芯的后端与旋转机构相连，旋转机构安装于限位座L形连接板的横板上。

所述顶丝固定机构包括水平固定于层绕机工作台上的一顶丝气缸，所述顶 丝气缸的缸轴通过一竖杆与一水平设置的顶丝杆相连。

所述焊丝轴定位锁紧机构包括安装于层绕机主轴上的一安装轴、固定在安装轴上的一左夹紧盘、通过上下盘机构与左夹紧盘相配合的右夹紧盘，所述安装轴从左向右包括粗径段、过渡段、细径段和球体段，所述球体段的直径大于细径段小于粗径段；所述上下盘机构包括通过一滑动机构设于锁紧机构机架上的滑动支座，在滑动支座的左端设有一右夹紧盘夹具，所述右夹紧盘的盘轴夹持在右夹紧盘夹具上，在右夹紧盘夹具右侧的滑动支座上设有一中部设有通孔的左固定板，在左固定板上设有一焊丝轴夹具，在右夹紧盘的盘轴内侧设有一安装轴夹具，所述安装轴夹具与一碟簧拉力机构相连，在碟簧拉力机构的右侧设有一与碟簧拉力机构相配合的推力机构，所述推力机构固定于设在滑动支座右端的一右固定板上，所述右固定板通过若干根水平设置的连接杆与左固定板相连。

所述夹丝固定机构包括一机械手指、一用于驱动机械手指张开或闭合的气爪以及一驱动气爪上下移动的顶升机构，所述气爪包括两个相对运动的气爪臂和驱动气爪臂运动的气爪气缸，所述机械手指包括左夹手和右夹手，左夹手和右夹手分别固定于两个气爪臂上，在气爪的气爪气缸上设有一导向机构，所述导向机构包括分别设于气爪的气爪气缸前后两侧的两焊丝导向板，所述焊丝导向板的顶部设有一弧形的导向槽，所述气爪为180°气爪，所述顶升机构为一升降气缸，升降气缸缸轴前端的安装前板通过一夹丝连接板与气爪的气爪气缸固连，所述升降气缸为一夹丝双杆气缸。

所述多轴机器人为六轴机器人。

所述层绕单元的数量为一个。

所述层绕单元的数量为四个，所述四个层绕单元呈菱形排布于多轴机器人 的周围，所述回转式焊丝轴定位存放轴库通过一延伸向多轴机器人方向的轴库导轨滑动设于地面上。

所述层绕单元的数量为四个，所述层绕单元成直线排布于多轴机器人的一侧，多轴机器人通过一平行于所述层绕单元排列方向的机器人导轨滑动设于地面上。

所述产品输送带的两侧分别设有向外倾斜的挡边，两侧挡边与输送带围成一V型输送槽。

所述取盘机构为一夹爪气缸，在夹爪气缸的前端安装有一夹爪，夹爪气缸的缸体固定于机械臂上。

所述夹紧机构为一气动夹紧钳，气动夹紧钳的缸体固定于机械臂上。

所述剪断机构为一气动剪刀，气动剪刀的缸体固定于剪断机构L形连接板的竖板上。

所述升降机构为一机械夹手双杆气缸，机械夹手双杆气缸的安装前板与剪断机构L形连接板的横板固连。

所述焊丝轴存放单元包括竖直固定在传动链表面上的焊丝轴放置盘，在焊丝轴放置盘上设有与焊丝轴轴孔以及焊丝轴定位孔相配合的焊丝轴插柱和轴库定位销。

所述折弯芯包括一圆台，在圆台的前端表面上沿逆时针方向设有第一折弯块和第二折弯块，第一折弯块和第二折弯块相对的两内侧面之间形成供钢丝穿过的折弯块穿道，所述限位座包括设于一折弯机构固定板中部前侧表面的第一限位座和第二限位座，第一限位座和第二限位座相对的两内侧面之间形成供钢丝穿过的限位座穿道，在第一限位座的内侧面上设有一与第一折弯块相形配的第一凹槽，在第二限位座的内侧面上设有一供第一折弯块和第二折弯块逆时针 旋转进入的第二凹槽，在折弯机构固定板的中部设有一固定板圆孔，圆台上的第一折弯块和第二折弯块依次穿过连接板圆孔、固定板圆孔后分别嵌设于第一限位座和第二限位座上的第一凹槽和第二凹槽内。

所述旋转机构包括一旋转气缸，旋转气缸的旋转轴与折弯芯的后端键连接。

所述推进机构包括一弯钩机构双杆气缸，折弯机构竖直调节板安装于弯钩机构双杆气缸的安装前板上。

在折弯机构竖直调节板的上部和下部两侧分别设有一腰型孔，所述折弯机构竖直调节板的两侧通过螺栓固定于腰型孔上。

旋转气缸的两侧分别通过一连接架安装于限位座L形连接板的横板两侧。

所述安装轴夹具包括设于右夹紧盘盘轴内侧的两个相互配合的安装轴夹爪，两个安装轴夹爪相对的两内表面分别与安装轴相形配，两个安装轴夹爪的右端分别与铰接在一起的两个剪叉臂的左端相连，两个剪叉臂设于一剪叉臂固定室内，两个剪叉臂的中部均通过一销轴与剪叉臂固定室的侧壁相连，剪叉臂固定室的左端紧贴右夹紧盘盘轴的右端设置，所述销轴与碟簧拉力机构相连。

所述碟簧拉力机构包括一轴筒，在轴筒的内侧设有一碟簧组，一从碟簧组中心通过的推动杆的左端与安装轴夹具相连，在推动杆上设有一与碟簧组右端相抵接的限位块，推动杆的右端穿出轴筒右侧壁设置。

所述推力机构包括设于右固定板右侧的一伸缩气缸，所述伸缩气缸的缸轴向左穿出右固定板设置。

所述右夹紧盘夹具包括底部铰接在滑动支座上的两个右夹紧盘夹爪以及一右夹紧盘夹紧气缸，右夹紧盘夹紧气缸的缸体固定于其中一右夹紧盘夹爪的顶部，右夹紧盘夹紧气缸的缸轴与另一右夹紧盘夹爪的顶部相连。

所述焊丝轴夹具包括相对设置在左固定板上的两个焊丝轴夹爪以及两个焊 丝轴夹紧气缸，两个焊丝轴夹爪分别与对应的焊丝轴夹紧气缸的缸轴相连。

所述滑动机构包括水平设于滑动支座上的一齿条，在锁紧机构机架上设有一推进电机，所述推进电机输出轴上的齿轮与所述齿条啮合。

在锁紧机构机架上沿层绕机轴线方向水平设有两根导杆，在滑动支座上设有两个套设于导杆外侧与导杆相配合的导向套。

本实用新型的有益效果是：该全自动层绕系统，由PLC控制柜控制多轴机器人、回转式焊丝轴定位存放轴库和层绕单元灵活配合，完成各机构定位、动作，性能稳定，操作方便快捷，降低了人工操作强度，提高了生产效率。具体的，层绕单元由放线机、排线器和层绕机组成，在层绕机上设有焊丝Z字形折弯机构、顶丝固定机构、焊丝轴定位锁紧机构、夹丝固定机构，各机构与多轴机器人的机械夹手灵活配合，实现了焊丝轴的上下盘及锁紧、焊丝固定、焊丝剪切、折弯、绕丝前焊丝头端穿眼、绕丝、绕丝结束焊丝尾端固定等工序为一体的自动化结构，完全自动化生产，达到节约劳动成本，提高生产效率和生产质量的目的。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2的结构示意图；

图3为本实用新型实施例3的结构示意图；

图4为图2-图3中产品输送带部分的截面示意图；

图5为图1-图3中回转式焊丝轴定位存放轴库部分的结构示意图；

图6为图5中焊丝轴放置盘部分的结构示意图；

图7为图6的右视结构示意图；

图8为图5的右视结构示意图；

图9为图1-图3中机械夹手部分的结构示意图；

图10为图9的右视结构示意图；

图11为图1-图3中焊丝Z字形折弯机构部分的机构示意图；

图12为图11中限位座L形连接板部分的结构示意图；

图13为图11中限位座部分的结构示意图；

图14为图11中折弯芯部分的结构示意图；

图15为图13的左视结构示意图；

图16为图14的左视结构示意图；

图17为图1-图3中顶丝固定机构部分的结构示意图；

图18为图1-图3中焊丝轴定位锁紧机构部分的结构示意图；

图19为图18的剖视结构示意图；

图20为图18的左视结构示意图；

图21为图18中碟簧拉力机构的放大结构示意图；

图22为图1-图3中夹丝固定机构部分的结构示意图；

图23为图22的右视结构示意图。

图中，1、多轴机器人，2、产品输送带，3、PLC控制柜，4、放线机，5、排线器，6、层绕机，7、坡道，8、轴库导轨，9、机器人导轨，21、挡边，100、回转式焊丝轴定位存放轴库，101、底座，102、轴库机壳，103、转轴，104、第一电机，105、主动链轮，106、从动链轮，107、传动链，108、减速机，109、第二电机，110、安装架，111、焊丝轴放置盘，112、焊丝轴插柱，113、轴库定位销，200、层绕单元，300、机械夹手，301、机械夹手定位销，302、取盘机构安装板，303、剪断机构L形连接板，304、夹爪气缸，305、夹爪，306、 气动夹紧钳，307、气动剪刀，308、机械夹手双杆气缸，400、焊丝Z字形折弯机构，401、限位座L形连接板，402、折弯机构水平连接板，403、折弯机构竖直调节板，404、连接板圆孔，405、圆台，406、第一折弯块，407、第二折弯块，408、折弯块穿道，409、折弯机构固定板，410、第一限位座，411、第二限位座，412、限位座穿道，413、第一凹槽，414、第二凹槽，415、固定板圆孔，416、旋转气缸，417、弯钩机构双杆气缸，418、腰型孔，419、连接架，500、顶丝固定机构，501、顶丝气缸，502、竖杆，503、顶丝杆，600、焊丝轴定位锁紧机构，601、安装轴，602、左夹紧盘，603、右夹紧盘，604、粗径段，605、过渡段，606、细径段，607、球体段，608、锁紧机构机架，609、滑动支座，610、左固定板，611、右固定板，612、连接杆，613、安装轴夹爪，614、剪叉臂，615、剪叉臂固定室，616、销轴，617、轴筒，618、碟簧组，619、推动杆，620、限位块，621、伸缩气缸，622、右夹紧盘夹爪，623、右夹紧盘夹紧气缸，624、焊丝轴夹爪，625、焊丝轴夹紧气缸，626、齿条，627、推进电机，628、齿轮，629、导杆，630、导向套，700、夹丝固定机构，701、气爪臂，702、气爪气缸，703、左夹手，704、右夹手，705、焊丝导向板，706、导向槽，707、夹丝连接板，708、夹丝双杆气缸。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

如图1、图4-图23中所示，该实施例包括一多轴机器人1、一回转式焊丝轴定位存放轴库100、若干个层绕单元200和若干条产品输送带2，所述多轴机器人1、回转式焊丝轴定位存放轴库100以及层绕单元200均由一PLC控制柜3控制，在多轴机器人1的机械臂前端设有一机械夹手300，每个层绕单元200包 括一放线机4、一排线器5和一层绕机6，在层绕机6的工作台上设有一焊丝Z字形折弯机构400和一顶丝固定机构500，在层绕机6主轴的轴线方向设有一焊丝轴定位锁紧机构600，在排线器与层绕机之间设有一夹丝固定机构700。

所述焊丝轴定位锁紧机构600通过一向下倾斜的坡道7与产品输送带2相连；所述机械夹手300包括设于机械臂前端的一取盘机构，在与取盘机构相对的一侧机械臂前端安装有一夹紧机构和一剪断机构，在与取盘机构相邻的一侧机械臂上设有一机械夹手定位销301，所述夹紧机构的夹紧面与剪断机构的剪断面处于同一平面上，所述取盘机构通过一取盘机构安装板302固定于机械臂上，所述夹紧机构直接固定于机械臂上，所述剪断机构固定于一剪断机构L形连接板303的竖板上，剪断机构L形连接板303的横板通过一升降机构与机械臂相连。

所述取盘机构为一夹爪气缸304，在夹爪气缸304的前端安装有一夹爪305，夹爪气缸304的缸体固定于机械臂上。

所述夹紧机构为一气动夹紧钳306，气动夹紧钳306的缸体固定于机械臂上。

所述剪断机构为一气动剪刀307，气动剪刀307的缸体固定于剪断机构L形连接板303的竖板上。

所述升降机构为一机械夹手双杆气缸308，机械夹手双杆气缸308的安装前板与剪断机构L形连接板303的横板固连。

回转式焊丝轴定位存放轴库的具体结构：

所述回转式焊丝轴定位存放轴库100包括一底座101，在底座101的顶部设有一轴库机壳102，所述轴库机壳102的底部中间通过一转轴103与设于底座101内的第一电机104的输出轴相连，在轴库机壳102的内侧设有一驱动机构，所述驱动机构包括设于轴库机壳102四角上的主动链轮105和从动链轮106，所 述主动链轮105和从动链轮106通过一传动链107连接，所述主动链轮105的轮轴经一减速机108与第二电机109的输出轴相连，所述第二电机109通过一安装架110固定于轴库机壳102的底部，在所述传动链107的两侧表面分别等间隔设有若干个焊丝轴存放单元。

所述焊丝轴存放单元包括竖直固定在传动链107表面上的焊丝轴放置盘111，在焊丝轴放置盘110上设有与焊丝轴轴孔以及焊丝轴定位孔相配合的焊丝轴插柱112和轴库定位销113。

焊丝Z字形折弯机构的具体结构：

所述焊丝Z字形折弯机构400包括折弯机构以及驱动折弯机构运动的旋转机构和推进机构，所述折弯机构包括一限位座和与限位座配合的一折弯芯，限位座安装于一限位座L形连接板401的竖板上，限位座L形连接板401的横板固定于一折弯机构水平连接板402上，折弯机构水平连接板402安装于一折弯机构竖直调节板403上，折弯机构竖直调节板403安装于推进机构上；在限位座L形连接板401的竖板中部设有一连接板圆孔404，折弯芯的前端穿过连接板圆孔404后嵌设于限位座内，折弯芯的后端与旋转机构相连，旋转机构安装于限位座L形连接板401的横板上。

所述折弯芯包括一圆台405，在圆台405的前端表面上沿逆时针方向设有第一折弯块406和第二折弯块407，第一折弯块406和第二折弯块407相对的两内侧面之间形成供焊丝穿过的折弯块穿道408，所述限位座包括设于一折弯机构固定板409中部前侧表面的第一限位座410和第二限位座411，第一限位座410和第二限位座411相对的两内侧面之间形成供焊丝穿过的限位座穿道412，在第一限位座410的内侧面上设有一与第一折弯块406相形配的第一凹槽413，在第二限位座411的内侧面上设有一供第一折弯块406和第二折弯块407逆时针旋转 进入的第二凹槽414，在折弯机构固定板409的中部设有一固定板圆孔415，圆台上的第一折弯块406和第二折弯块依次穿过连接板圆孔404、固定板圆孔415后分别嵌设于第一限位座410和第二限位座411上的第一凹槽413和第二凹槽414内。

所述旋转机构包括一旋转气缸416，旋转气缸416的旋转轴与折弯芯的后端键连接。

所述推进机构包括一弯钩机构双杆气缸417，折弯机构竖直调节板403安装于弯钩机构双杆气缸417的安装前板上。

在折弯机构竖直调节板403的上部和下部两侧分别设有一腰型孔418，所述折弯机构竖直调节板403的两侧通过螺栓固定于腰型孔418上。

旋转气缸416的两侧分别通过一连接架419安装于限位座L形连接板401的横板两侧。

所述顶丝固定机构500包括水平固定于层绕机3工作台上的一顶丝气缸501，所述顶丝气缸501的缸轴通过一竖杆502与一水平设置的顶丝杆503相连。

焊丝轴定位锁紧机构的具体结构：

所述焊丝轴定位锁紧机构600包括安装于层绕机6主轴上的一安装轴601、固定在安装轴601上的一左夹紧盘602、通过上下盘机构与左夹紧盘602相配合的右夹紧盘603，所述安装轴601从左向右包括粗径段604、过渡段605、细径段606和球体段607，所述球体段607的直径大于细径段小于粗径段604；所述上下盘机构包括通过一滑动机构设于锁紧机构机架608上的滑动支座609，在滑动支座609的左端设有一右夹紧盘夹具，所述右夹紧盘603的盘轴夹持在右夹紧盘夹具上，在右夹紧盘夹具右侧的滑动支座609上设有一中部设有通孔的左固定板610，在左固定板610上设有一焊丝轴夹具，在右夹紧盘603的盘轴内侧 设有一安装轴夹具，所述安装轴夹具与一碟簧拉力机构相连，在碟簧拉力机构的右侧设有一与碟簧拉力机构相配合的推力机构，所述推力机构固定于设在滑动支座609右端的一右固定板611上，所述右固定板611通过若干根水平设置的连接杆612与左固定板610相连。

所述安装轴夹具包括设于右夹紧盘右夹紧盘603盘轴内侧的两个相互配合的安装轴夹爪613，两个安装轴夹爪613相对的两内表面分别与安装轴601相形配，两个安装轴夹爪613的右端分别与铰接在一起的两个剪叉臂614的左端相连，两个剪叉臂614设于一剪叉臂固定室615内，两个剪叉臂614的中部均通过一销轴616与剪叉臂固定室615的侧壁相连，剪叉臂固定室615的左端紧贴右夹紧盘603盘轴的右端设置，所述销轴616与碟簧拉力机构相连。

所述碟簧拉力机构包括一轴筒617，在轴筒617的内侧设有一碟簧组618，一从碟簧组618中心通过的推动杆619的左端与安装轴夹具相连，在推动杆619上设有一与碟簧组618右端相抵接的限位块620，推动杆619的右端穿出轴筒617右侧壁设置。

所述推力机构包括设于右固定板右侧的一伸缩气缸621，所述伸缩气缸621的缸轴向左穿出右固定板611设置。

所述右夹紧盘夹具包括底部铰接在滑动支座609上的两个右夹紧盘夹爪622以及一右夹紧盘夹紧气缸623，右夹紧盘夹紧气缸623的缸体固定于其中一右夹紧盘夹爪622的顶部，右夹紧盘夹紧气缸623的缸轴与另一右夹紧盘夹爪622的顶部相连。

所述焊丝轴夹具包括相对设置在左固定板610上的两个焊丝轴夹爪624以及两个焊丝轴夹紧气缸625，两个焊丝轴夹爪624分别与对应的焊丝轴夹紧气缸625的缸轴相连。

所述滑动机构包括水平设于滑动支座609上的一齿条626，在锁紧机构机架608上设有一推进电机627，所述推进电机627输出轴上的齿轮628与所述齿条626啮合。

在锁紧机构机架608上沿层绕机轴线方向水平设有两根导杆629，在滑动支座609上设有两个套设于导杆629外侧与导杆相配合的导向套630。

所述夹丝固定机构700包括一机械手指、一用于驱动机械手指张开或闭合的气爪以及一驱动气爪上下移动的顶升机构，所述气爪包括两个相对运动的气爪臂701和驱动气爪臂运动的气爪气缸702，所述机械手指包括左夹手703和右夹手704，左夹手703和右夹手704分别固定于两个气爪臂701上，在气爪的气爪气缸702上设有一导向机构，所述导向机构包括分别设于气爪的气爪气缸702前后两侧的两焊丝导向板705，所述焊丝导向板705的顶部设有一弧形的导向槽706，所述气爪为180°气爪，所述顶升机构为一升降气缸，升降气缸缸轴前端的安装前板通过一夹丝连接板707与气爪的气爪气缸702固连，所述升降气缸为一夹丝双杆气缸708。

所述产品输送带2的两侧分别设有向外倾斜的挡边21，两侧挡边21与输送带围成一V型输送槽。

所述多轴机器人为六轴机器人。

所述层绕单元的数量为一个。

一、焊丝轴存放及取盘操作：

本实施例全自动层绕系统，生产前，先由工人将焊丝轴放置到回转式焊丝轴定位存放轴库100，放置时必须使焊丝轴插柱112和轴库定位销113分别插入焊丝轴放置盘111上的焊丝轴轴孔以及焊丝轴定位孔内，当多轴机器人1取走一个焊丝轴后，PLC控制柜3会根据机械夹手取盘机构的反馈信号，发给第二电 机109一个信号，使第二电机109经减速机108带动主动链轮105转动，在主动链轮105、从动链轮106与传动链107的配合下，使焊丝轴放置盘111上的焊丝轴随传动链107做回转运动，使下一个焊丝轴移动到上次的取盘位置，确保每次的取盘位置都相同，待机器人返回后再次抓取。重复操作，直至将一侧传动链107的绕丝轴全部取用完后，PLC控制柜3发送指令启动第一电机104，带动机架旋转180°，将另一侧的绕丝轴转到前面供多轴机器人1拿取。同时，工人可将新的焊丝轴补充到另一侧的焊丝轴放置盘111上，方便继续使用。

二、焊丝轴放盘操作：

开始工作时，多轴机器人1带动机械夹手300到回转式焊丝轴定位存放轴库100上抓取焊丝轴，抓取时夹爪气缸304驱动夹爪305打开，抓住焊丝轴，同时机械夹手定位销301插入焊丝轴上的定位孔内，通过夹爪305和机械夹手定位销301的配合，夹紧焊丝轴，完成抓盘动作，机器人收到抓到焊丝轴的信号反馈后动作，控制机械夹300手移动到层绕机的焊丝轴定位锁紧机构600，由焊丝轴定位锁紧机构600夹住焊丝轴并且机器人收到反馈的已经锁紧焊丝轴的信号后，夹爪气缸5驱动夹爪6打开，机器人带动机械夹手离开，完成放盘操作；

三、焊丝轴锁紧操作：

焊丝轴定位锁紧机构600工作，将焊丝轴安装到层绕机6的主轴上，具体步骤为：

(1)机械夹手300将焊丝轴送到右夹紧盘603处，并使焊丝轴定位孔对准左夹紧盘602上的定位孔，焊丝轴夹紧气缸625收到多轴机器人1将焊丝轴送到右夹紧盘3处的反馈后动作，使焊丝轴夹爪624将焊丝轴夹持在右夹紧盘603左侧；

(2)伸缩气缸621收到焊丝轴被夹持住的反馈后动作，使伸缩气缸621的缸轴向前运动与碟簧拉力机构的推动杆619接触，并推动推动杆619向前运动，推动杆619向前运动使限位块620一起前移，迫使碟簧组618压缩；而且，推动杆619向前运动的过程将带动两个剪叉臂614的铰接部前移，迫使两个剪叉臂614绕着销轴616转动远离，使两个剪叉臂614分开；

(3)推进电机627收到伸缩气缸621动作完毕后的反馈后动作，带动滑动支座609沿齿条626向左平移，直至将焊丝轴套装在安装轴601上，安装轴夹爪613撑开在安装轴601的外侧，推进电机627关闭；

(4)焊丝轴夹紧气缸625收到反馈后动作，缸轴缩回，使焊丝轴夹爪624松开对焊丝轴的夹持；

(5)伸缩气缸621收到反馈后动作，缸轴退回，碟簧组618受力撤去，恢复形变，推动杆619后移，带动两个剪叉臂614的铰接部后移，使两个剪叉臂614绕着销轴616转动向中间合拢，使两个剪叉臂614夹紧在安装轴601上；

(6)右夹紧盘夹紧气缸623收到反馈后动作，缸轴伸出，使两个右夹紧盘夹爪622打开，松开对右夹紧盘603的夹持；

(7)推进电机627收到反馈后动作，使推进电机627带动滑动支座609沿齿条626向右平移，即实现焊丝轴的锁紧操作。

四、Z字形结构穿钩及层绕操作：

收到气动夹紧钳306夹紧Z字形结构的反馈信号后，夹丝固定机构700松开焊丝，具体步骤为：根据气动夹紧钳306反馈的夹紧信号，气爪的气爪臂701打开，使左夹手703和右夹手704分开，松开对焊丝的夹持，然后夹丝双杆气缸708的缸轴缩回，使气爪下降，不影响绕丝排线行程。多轴机器人1收到顶丝固定机构松开焊丝的反馈后，带动机械夹手300移动气动夹紧钳306，使焊丝 处于气动夹紧钳306的钳口范围内，到位后气动夹紧钳306动作，带动气动夹紧钳306夹紧上次绕完后弯好的Z字形结构，开始按一定轨迹动作，使Z字形结构穿入焊丝轴上的固定孔内，摄像头拍照，对比影像，确定和预存影像一致后反馈信号，气动夹紧钳306动作，夹紧钳口打开，多轴机器人1带动气动夹紧钳306离开，然后反馈给层绕机信号，层绕机开始绕丝工作。

层绕完毕后，层绕机主轴减速停在固定位置，使焊丝轴的穿丝固定孔位置固定，层绕机排线器也会停在固定位置，夹丝固定机构700的夹丝双杆气缸708的缸轴顶出，使气爪上升，然后气爪的气爪臂701合拢，带动左夹手703和右夹手704合拢，夹住焊丝。气爪上设有导向板，能在气爪上移的过程中，推动焊丝向导向槽的槽底移动，保证焊丝处于机械手指的夹紧面上，方便将焊丝夹持住。因为排线器每次停的位置一致，所以夹丝钳口每次夹到丝的位置也是一致的。

五、弯钩操作：

根据夹丝固定机构700反馈的信号，焊丝Z字形折弯机构400的弯钩机构双杆气缸417动作，将推动旋转机构以及折弯机构向焊丝方向移动，将焊丝卡入折弯块穿道408以及限位座穿道412内；多轴机器人1根据反馈的折弯机构到位信号，气动夹紧钳306到位夹住焊丝后机械夹手双杆气缸308动作，使气动剪刀307向下伸出，使焊丝位于气动剪刀307的剪刀口内，气动剪刀307的气缸动作，将焊丝剪断后，机械夹手双杆气缸308收到信号动作，使气动剪刀307收回；根据气动剪刀307的剪断信号，弯钩机构的旋转气缸416动作，带动折弯芯相对限位座逆时针旋转，第一折弯块406和第二折弯块407旋转进入第二凹槽414内，该旋转运动使焊丝被折弯成Z字形结构；随后，弯钩机构双杆气缸417动作，使限位座和折弯芯退回，弯钩机构缩回是为了避开绕丝排线行 程范围。

六、绕丝结束焊丝固定操作：

多轴机器人1收到反馈信号，带动机械夹手300的气动夹紧钳306移动至焊丝位置，夹住焊丝尾部，将焊丝尾部按照一定的轨迹穿入焊丝轴上的固定孔内，顶丝固定机构500收到反馈后动作，顶丝气缸501的缸轴伸出，使顶丝杆503从左夹紧盘602上的穿孔内穿入，对焊丝尾部进行顶压，将焊丝尾部固定在焊丝轴上，然后多轴机器人1根据信号带动机械夹手离开，完成绕丝结束焊丝固定操作。

七、焊丝轴卸盘操作：

多轴机器人1离开去回转式焊丝轴定位存放轴库100上抓取焊丝轴，根据多轴机器人1离开后反馈信号，焊丝轴定位锁紧机构600开始动作，卸下绕满的焊丝轴，具体步骤如下：

(1)推进电机627根据反馈信号动作，带动滑动支座609沿齿条626向左平移，直至伸缩气缸621的缸轴接近碟簧拉力机构的推动杆619，推进电机627关闭；

(2)右夹紧盘夹紧气缸623根据反馈信号使其缸轴缩回，使两个右夹紧盘夹爪622抱紧，将右夹紧盘603夹紧；

(3)焊丝轴夹紧气缸625根据反馈信号使缸轴伸出，使焊丝轴夹爪624夹紧焊丝轴；

(4)伸缩气缸621根据反馈信号动作，缸轴向前伸出与碟簧拉力机构的推动杆619接触，并推动推动杆619向前运动，推动杆619向前运动使限位块620一起前移，迫使碟簧组618压缩；而且，推动杆619向前运动的过程将带动两个剪叉臂614的铰接部前移，迫使两个剪叉臂614绕着销轴616转动远离，使 两个剪叉臂614分开，松开对安装轴601的夹持；

(5)推进电机627根据反馈信号动作，带动滑动支座609沿齿条626向右平移，即实现焊丝轴的卸盘操作。

放下来的焊丝轴滚入下面的产品输送带，根据焊丝轴滚入产品输送带2时经过接近开关所反馈的信号，多轴机器人1重新去回转式焊丝轴定位存放轴库100上取空的焊丝轴重复层绕工作。

实施例2：

如图2所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：

所述层绕单元的数量为四个，所述层绕单元成直线排布于多轴机器人1的一侧，多轴机器人1通过一平行于所述层绕单元排列方向的机器人导轨9滑动设于地面上。

本实施例实现了一台多轴机器人1操作多台层绕机的全自动层绕，在其中一台层绕机绕丝过程中，机器人沿机器人导轨9到另外三台层绕工作，并回转式焊丝轴定位存放轴库100取新的焊丝轴。

实施例3：

如图3所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：

所述层绕单元的数量为四个，所述四个层绕单元呈菱形排布于多轴机器人1的周围，所述回转式焊丝轴定位存放轴库100通过一延伸向多轴机器人1方向的轴库导轨8滑动设于地面上。

本实施例实现了一台多轴机器人1操作多台层绕机的全自动层绕，在其中一台层绕机绕丝过程中，回转式焊丝轴定位存放轴库100沿轴库导轨8靠近多轴机器人1，方便多轴机器人1取用新的焊丝轴。

机械夹手，通过取盘机构实现对焊丝轴的抓取、安装操作，通过夹紧机构 和剪断机构实现对焊丝的夹紧、剪断操作，而且升降机构可控制剪断机构的升降，各机构相互配合，灵活完成抓盘、放盘、绕线开始焊丝固定、剪断、绕线结束焊丝固定操作，代替了人工操作，节约了劳动成本，降低了劳动强度，提高了生产效率和生产质量。

回转式焊丝轴定位存放轴库，将焊丝轴存放在轴库机壳的两侧，并随传动链在轴库机壳上作回转运动，方便机器人每次到设定的位置拿取焊丝轴。当机架一侧的焊丝轴取用完毕后，机架作180°旋转，使另一侧的焊丝轴转到前面供机器人继续拿取，设计合理，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。在焊丝轴放置盘上设有焊丝轴插柱和轴库定位销，保证了焊丝轴的存放角度固定，方便机器人直接抓取后安装在层绕机上使用。

焊丝轴定位工装锁紧机构，(1)安装轴通过焊丝轴夹具、碟簧拉力机构以及推力机构的配合，平稳实现焊丝轴的夹紧与放松，操作简单，效率高，容易实现自动化操作，提高了生产效率。(2)碟簧的负荷大，行程短，夹紧牢固，所需控件少，不需要螺钉等固定，维修更换容易，不易出现故障，响应快，快速实现对安装轴的夹紧与放松，节省了操作时间。(3)安装轴从左向右包括粗径段、过渡段、细径段和球体段，并且球体段的直径大于细径段小于粗径段，安装轴夹爪在碟簧拉力机构的作用下箍紧安装轴以后，相比于等径设计的安装轴，本实用新型设计的安装轴设计给安装轴夹紧爪的轴向移动增加了阻力，防止了右夹紧盘在安装轴旋转过程中受力从安装轴轴向方向被甩下来。

钢丝折弯设备，通过推进机构的动作将钢丝卡入折弯机构的折弯芯之间，并通过旋转机构使折弯芯旋转，通过折弯芯与限位座的配合将钢丝的端部弯折成Z字形结构，利用Z字形结构的弯折形状，使钢丝端部扣入焊丝轴上的固定孔内，结构紧凑美观、操作方便、扣接稳定牢固、工作效率高、避免钢丝端部 从焊丝轴上脱开，使生产连续进行，提高了工作效率。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (28)

1.一种全自动层绕系统，其特征是：包括一多轴机器人、一回转式焊丝轴定位存放轴库、若干个层绕单元和若干条产品输送带，所述多轴机器人、回转式焊丝轴定位存放轴库以及层绕单元均由一PLC控制柜控制，在多轴机器人的机械臂前端设有一机械夹手，每个层绕单元包括一放线机、一排线器和一层绕机，在层绕机的工作台上设有一钢丝Z字形折弯机构和一顶丝固定机构，在层绕机主轴的轴线方向设有一焊丝轴定位锁紧机构，在排线器与层绕机之间设有一夹丝固定机构，所述焊丝轴定位锁紧机构通过一向下倾斜的坡道与产品输送带相连；所述机械夹手包括设于机械臂前端的一取盘机构，在与取盘机构相对的一侧机械臂前端安装有一夹紧机构和一剪断机构，在与取盘机构相邻的一侧机械臂上设有一机械夹手定位销，所述夹紧机构的夹紧面与剪断机构的剪断面处于同一平面上，所述取盘机构通过一取盘机构安装板固定于机械臂上，所述夹紧机构直接固定于机械臂上，所述剪断机构固定于一剪断机构L形连接板的竖板上，剪断机构L形连接板的横板通过一升降机构与机械臂相连。

2.根据权利要求1所述的一种全自动层绕系统，其特征是：所述回转式焊丝轴定位存放轴库包括一底座，在底座的顶部设有一轴库机壳，所述轴库机壳的底部中间通过一转轴与设于底座内的第一电机的输出轴相连，在轴库机壳的内侧设有一驱动机构，所述驱动机构包括设于轴库机壳四角上的主动链轮和从动链轮，所述主动链轮和从动链轮通过一传动链连接，所述主动链轮的轮轴经一减速机与第二电机的输出轴相连，所述第二电机通过一安装架固定于轴库机壳的底部，在所述传动链的两侧表面分别等间隔设有若干个焊丝轴存放单元。

3.根据权利要求1所述的一种全自动层绕系统，其特征是：所述钢丝Z字形折弯机构包括折弯机构以及驱动折弯机构运动的旋转机构和推进机构，所述折弯机构包括一限位座和与限位座配合的一折弯芯，限位座安装于一限位座L形连接板的竖板上，限位座L形连接板的横板固定于一折弯机构水平连接板上，折弯机构水平连接板安装于一折弯机构竖直调节板上，折弯机构竖直调节板安装于推进机构上；在限位座L形连接板的竖板中部设有一连接板圆孔，折弯芯的前端穿过连接板圆孔后嵌设于限位座内，折弯芯的后端与旋转机构相连，旋转机构安装于限位座L形连接板的横板上。

4.根据权利要求1所述的一种全自动层绕系统，其特征是：所述顶丝固定机构包括水平固定于层绕机工作台上的一顶丝气缸，所述顶丝气缸的缸轴通过一竖杆与一水平设置的顶丝杆相连。

5.根据权利要求1所述的一种全自动层绕系统，其特征是：所述焊丝轴定位锁紧机构包括安装于层绕机主轴上的一安装轴、固定在安装轴上的一左夹紧盘、通过上下盘机构与左夹紧盘相配合的右夹紧盘，所述安装轴从左向右包括粗径段、过渡段、细径段和球体段，所述球体段的直径大于细径段小于粗径段；所述上下盘机构包括通过一滑动机构设于锁紧机构机架上的滑动支座，在滑动支座的左端设有一右夹紧盘夹具，所述右夹紧盘的盘轴夹持在右夹紧盘夹具上，在右夹紧盘夹具右侧的滑动支座上设有一中部设有通孔的左固定板，在左固定板上设有一焊丝轴夹具，在右夹紧盘的盘轴内侧设有一安装轴夹具，所述安装轴夹具与一碟簧拉力机构相连，在碟簧拉力机构的右侧设有一与碟簧拉力机构相配合的推力机构，所述推力机构固定于设在滑动支座右端的一右固定板上，所述右固定板通过若干根水平设置的连接杆与左固定板相连。

6.根据权利要求1所述的一种全自动层绕系统，其特征是：所述夹丝固定机构包括一机械手指、一用于驱动机械手指张开或闭合的气爪以及一驱动气爪上下移动的顶升机构，所述气爪包括两个相对运动的气爪臂和驱动气爪臂运动的气爪气缸，所述机械手指包括左夹手和右夹手，左夹手和右夹手分别固定于两个气爪臂上，在气爪的气爪气缸上设有一导向机构，所述导向机构包括分别设于气爪的气爪气缸前后两侧的两焊丝导向板，所述焊丝导向板的顶部设有一弧形的导向槽，所述气爪为180°气爪，所述顶升机构为一升降气缸，升降气缸缸轴前端的安装前板通过一夹丝连接板与气爪的气爪气缸固连，所述升降气缸为一夹丝双杆气缸。

7.根据权利要求1所述的一种全自动层绕系统，其特征是：所述多轴机器人为六轴机器人。

8.根据权利要求1所述的一种全自动层绕系统，其特征是：所述层绕单元的数量为一个。

9.根据权利要求1所述的一种全自动层绕系统，其特征是：所述层绕单元的数量为四个，所述四个层绕单元呈菱形排布于多轴机器人的周围，所述回转式焊丝轴定位存放轴库通过一延伸向多轴机器人方向的轴库导轨滑动设于地面上。

10.根据权利要求1所述的一种全自动层绕系统，其特征是：所述层绕单元的数量为四个，所述层绕单元成直线排布于多轴机器人的一侧，多轴机器人通过一平行于所述层绕单元排列方向的机器人导轨滑动设于地面上。

11.根据权利要求1所述的一种全自动层绕系统，其特征是：所述产品输送带的两侧分别设有向外倾斜的挡边，两侧挡边与输送带围成一V型输送槽。

12.根据权利要求1所述的一种全自动层绕系统，其特征是：所述取盘机构为一夹爪气缸，在夹爪气缸的前端安装有一夹爪，夹爪气缸的缸体固定于机械臂上。

13.根据权利要求1所述的一种全自动层绕系统，其特征是：所述夹紧机构为一气动夹紧钳，气动夹紧钳的缸体固定于机械臂上。

14.根据权利要求1所述的一种全自动层绕系统，其特征是：所述剪断机构为一气动剪刀，气动剪刀的缸体固定于剪断机构L形连接板的竖板上。

15.根据权利要求1所述的一种全自动层绕系统，其特征是：所述升降机构为一机械夹手双杆气缸，机械夹手双杆气缸的安装前板与剪断机构L形连接板的横板固连。

16.根据权利要求2所述的一种全自动层绕系统，其特征是：所述焊丝轴存放单元包括竖直固定在传动链表面上的焊丝轴放置盘，在焊丝轴放置盘上设有与焊丝轴轴孔以及焊丝轴定位孔相配合的焊丝轴插柱和轴库定位销。

17.根据权利要求3所述的一种全自动层绕系统，其特征是：所述折弯芯包括一圆台，在圆台的前端表面上沿逆时针方向设有第一折弯块和第二折弯块，第一折弯块和第二折弯块相对的两内侧面之间形成供钢丝穿过的折弯块穿道，所述限位座包括设于一折弯机构固定板中部前侧表面的第一限位座和第二限位座，第一限位座和第二限位座相对的两内侧面之间形成供钢丝穿过的限位座穿道，在第一限位座的内侧面上设有一与第一折弯块相形配的第一凹槽，在第二限位座的内侧面上设有一供第一折弯块和第二折弯块逆时针旋转进入的第二凹槽，在折弯机构固定板的中部设有一固定板圆孔，圆台上的第一折弯块和第二折弯块依次穿过连接板圆孔、固定板圆孔后分别嵌设于第一限位座和第二限位座上的第一凹槽和第二凹槽内。

18.根据权利要求3所述的一种全自动层绕系统，其特征是：所述旋转机构包括一旋转气缸，旋转气缸的旋转轴与折弯芯的后端键连接。

19.根据权利要求3所述的一种全自动层绕系统，其特征是：所述推进机构包括一弯钩机构双杆气缸，折弯机构竖直调节板安装于弯钩机构双杆气缸的安装前板上。

20.根据权利要求3所述的一种全自动层绕系统，其特征是：在折弯机构竖直调节板的上部和下部两侧分别设有一腰型孔，所述折弯机构竖直调节板的两侧通过螺栓固定于腰型孔上。

21.根据权利要求3所述的一种全自动层绕系统，其特征是：旋转气缸的两侧分别通过一连接架安装于限位座L形连接板的横板两侧。

22.根据权利要求5所述的一种全自动层绕系统，其特征是：所述安装轴夹具包括设于右夹紧盘盘轴内侧的两个相互配合的安装轴夹爪，两个安装轴夹爪相对的两内表面分别与安装轴相形配，两个安装轴夹爪的右端分别与铰接在一起的两个剪叉臂的左端相连，两个剪叉臂设于一剪叉臂固定室内，两个剪叉臂的中部均通过一销轴与剪叉臂固定室的侧壁相连，剪叉臂固定室的左端紧贴右夹紧盘盘轴的右端设置，所述销轴与碟簧拉力机构相连。

23.根据权利要求5所述的一种全自动层绕系统，其特征是：所述碟簧拉力机构包括一轴筒，在轴筒的内侧设有一碟簧组，一从碟簧组中心通过的推动杆的左端与安装轴夹具相连，在推动杆上设有一与碟簧组右端相抵接的限位块，推动杆的右端穿出轴筒右侧壁设置。

24.根据权利要求5所述的一种全自动层绕系统，其特征是：所述推力机构包括设于右固定板右侧的一伸缩气缸，所述伸缩气缸的缸轴向左穿出右固定板设置。

25.根据权利要求5所述的一种全自动层绕系统，其特征是：所述右夹紧盘夹具包括底部铰接在滑动支座上的两个右夹紧盘夹爪以及一右夹紧盘夹紧气缸，右夹紧盘夹紧气缸的缸体固定于其中一右夹紧盘夹爪的顶部，右夹紧盘夹紧气缸的缸轴与另一右夹紧盘夹爪的顶部相连。

26.根据权利要求5所述的一种全自动层绕系统，其特征是：所述焊丝轴夹具包括相对设置在左固定板上的两个焊丝轴夹爪以及两个焊丝轴夹紧气缸，两个焊丝轴夹爪分别与对应的焊丝轴夹紧气缸的缸轴相连。

27.根据权利要求5所述的一种全自动层绕系统，其特征是：所述滑动机构包括水平设于滑动支座上的一齿条，在锁紧机构机架上设有一推进电机，所述推进电机输出轴上的齿轮与所述齿条啮合。

28.根据权利要求5所述的一种全自动层绕系统，其特征是：在锁紧机构机架上沿层绕机轴线方向水平设有两根导杆，在滑动支座上设有两个套设于导杆外侧与导杆相配合的导向套。