CN209554526U - 全自动绕线生产线 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了全自动绕线生产线，包括至少一自动供料机，用于供应丝线状体；至少一绕线机，用于固定卷料盘并驱动其自转；卷料盘自动上下料机器人，能够将卷料盘移动到绕线机上并将自动供料机供应的丝线状体缠绕至卷料盘，以及将完成绕线的卷料盘上的丝线状体切断并将卷料盘从绕线机上取下，其在进行丝线状体的抓取和切断时，通过视觉定位确定丝线状体的位置。本方案提供了一种全新的、设备结构简单、绕线过程易于控制的自动绕线生产线，另外，视觉定位技术有效的适用于线状或丝状物体位置的精确确定，为自动的抓取、剪线提供了可能，并且视觉定位的灵活性佳、精确度好、效率高，从而有利于提高绕线的效率。

Description

全自动绕线生产线

技术领域

本实用新型涉及绕线设备，尤其是全自动绕线生产线。

背景技术

绕线机，是将线状或丝状的物体缠绕到特定的工件上的设备，现有绕线机在进行绕线时，往往需要人工将卷料盘放置到绕线机上和将绕线机上的卷料盘取下，人工上下卷料盘的方式，需要配置专人操作，增加了企业的人力成本且劳动强度大，与当前自动化、智能化的工业发展趋势相违背。

另外，由于丝线等物体的尺寸较小，很难通过传感器等确定丝线的位置，一般的具有剪线功能的绕线机往往只能使线状或丝状物体移动到某一固定位置或移动到剪切设备的位置，然后通过剪线设备进行剪断，这种剪线方式的灵活性差，并且对控制要求高，并且，一个绕线机就必须配置一套相应的结构和控制系统，设备的成本大。

同时，丝状或线状物体很难定位，因此在将丝状或线状物体的线头端缠绕到卷料盘上时，往往需要通过一定的引线结构才能结合夹爪进行线头的抓取，这种引线结构往往比较复杂以避免丝线状体出现打结、无法顺利供应的问题，这不仅增加设备的整体结构，其控制的要求也更高；并且，每个绕线机都必须配置专门的引线结构和抓线结构才能实现自动绕线，从一套多绕线机的生产线来看，设备的相应成本也大大增加。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种全自动绕线生产线。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

全自动绕线生产线，包括

至少一绕线机，用于固定卷料盘并驱动其自转；

至少一自动供料机，用于向所述绕线机上的卷料盘；

卷料盘自动上下料机器人，能够将卷料盘移动到绕线机上并将自动供料机供应的丝线状体缠绕至卷料盘，以及将完成绕线的卷料盘上丝线状体切断并将卷料盘从绕线机上取下，其在进行丝线状体的抓取和切断时，通过视觉定位确定丝线状体的位置。

优选的，所述的全自动绕线生产线中，所述绕线机上设置有机械手，能够在将丝线状体切断之前，将位于自动供料机和卷料盘之间的丝线状体夹持固定。

优选的，所述的全自动绕线生产线中，所述卷料盘自动上下料机器人包括

六轴机器人，其驱动其自由端设置的夹钳移动，

夹钳，用于夹持卷料盘；

切割装置，用于将绕线的卷料盘上的丝线状体与自动供料机供应的丝线状体切断；

抓线装置，可抓取自动供料机供应的丝线状体；

图像采集装置，用于采集图像以进行丝线状体的定位；

放置台，用于放置空卷料盘；

移载台，用于放置绕有丝线状体的卷料盘。

优选的，所述的全自动绕线生产线中，所述夹钳包括两个可相向和背向移动的夹爪，两个夹爪相对的端面为与卷料盘的挡盘的曲率匹配的圆弧面。

优选的，所述的全自动绕线生产线中，每个所述夹爪的尾端设置有一与其垂直的挡板。

优选的，所述的全自动绕线生产线中，所述圆弧面上靠近两端的位置分别形成有弧形卡槽，两个弧形卡槽的间距与卷料盘的两个挡盘之间的距离相等。

优选的，所述的全自动绕线生产线中，所述六轴机器人的自由端还设置有用于将卷料盘上丝线状体的线头固定的胶带粘贴装置。

优选的，所述的全自动绕线生产线中，所述自动供料机和绕线机一一匹配，它们的数量不小于，所述六轴机器人、放置台及移载台设置于一个的驱动它们移动的移动装置上。

优选的，所述的全自动绕线生产线中，所述移载台为有动力移载机。

本实用新型技术方案的优点主要体现在：

本方案设计精巧，结构简单，卷料盘自动上下料机器人具有卷料盘自动上下料、剪线、抓线的功能，从而能够有效的结合自动供料机和绕线机实现上料、卷线、下料的全过程自动化，提供了一种全新的、设备结构简单、绕线过程易于控制的自动绕线生产线，另外，通过视觉定位技术的采用，能够有效的适用于线状或丝状物体位置的精确确定，为自动的抓取、剪线提供了可能，并且视觉定位的灵活性佳、精确度好、效率高，从而有利于提高绕线的效率。

使夹爪具有与卷料盘外形匹配的弧形结构，从而能够稳定的从卷料盘的外周进行夹持固定，结合六轴机器人，有效的解决了卷料盘在小范围内的搬运问题，为卷料盘的自动上、下料创造了条件，同时保证了搬运的稳定性，并且整体结构易于实现，便于控制。

挡板的设置有效的保证了抓取时，卷料盘位置的限定，避免卷料盘可能突出到夹爪外的可能，同时由于设置有卡槽，挡板可以有效的保证卷料盘的挡盘与两个卡槽位置对应，并且卡槽能够充分的实现卷料盘的位置固定，避免其从夹钳中脱落的问题，保证了搬运的稳定性和可靠性。

胶带粘贴装置的设置，能够有效保证切线后的线头能够被有效的固定，避免绕线出现散乱的情况，在丰富了功能的同时，进一步提高了自动化程度。

将卷料盘自动上下料机器人设置在移动设备上，并且使多个供料机和绕线机并排设置，可以通过一个卷料盘自动上下料机器人与多个绕线机配合工作，实现一对多服务，有利于节约设备成本，充分利用各工位的绕线时间，提高加工效率，并且使放置台和移载台同步移动，可以不必为各绕线机单独配置相应的结构，有利于简化设备结构，降低成本。

有动力移载台的设置，在使设备结构更紧凑的条件下，充分利用了小车的空间，使得卷料盘自动上下料机器人的结构最小化，同时为后续卷料盘的下料提供了便利。

有轨电车的移动方式，便于进行设备的的合理布局和调整产线，应用灵活。

附图说明

图 1 是本实用新型的结构示意图；

图 2 是本实用新型中的自动供料机及绕线机的结构示意图；

图 3是本实用新型的卷料盘自动上下料机器人的立体图；

图 4是本实用新型的夹钳的正面图；

图 5是本实用新型的夹钳的背面图；

图6是本实用新型的移载台的示意图。

具体实施方式

本实用新型的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本实用新型技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。

在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。并且，在方案的描述中，以操作人员为参照，靠近操作者的方向为近端，远离操作者的方向为远端。

下面结合附图对本实用新型揭示的全自动绕线生产线进行阐述，如附图1所示，其包括

至少一自动供料机20，用于供应丝线状体；

至少一绕线机30，用于固定卷料盘10并驱动其自转；

卷料盘自动上下料机器人40，能够将卷料盘10移动到绕线机30上并将自动供料机供应的丝线状体缠绕至卷料盘10，以及将完成绕线的卷料盘10上丝线状体切断并从绕线机30上取下，其在进行丝线状体的抓取和切断时，通过视觉定位确定丝线状体的位置，此处丝线状体的抓取是指抓取自动供料机20供应的丝线状体的线头部分的动作，所述丝线状体的切断是指将自动供料机20和绕线机上卷料盘10之间的丝线状体切断的动作。

其中，所述自动供料机20及绕线机30可以是已知的各种品牌和型号的设备，并且所述自动供料机20在供应丝线状体时使丝线状体往复地从所述卷料盘的卷轴的一端移动到另一端，从而保证卷料盘10上丝线状体分布的均匀性，并且所述绕线机30的转轴301为膨胀轴，从而能够有效的进行卷料盘10的固定，此处均为已知技术，不再赘述。

并且，如附图1、附图2所示，在所述绕线机30上设置有机械手302，所述机械手302位于所述绕线机的转轴301的上方且靠近所述自动供料机20，所述机械手302包括气缸3021及由所述气缸驱动转动并在打开和闭合之间切换的夹爪3022，其在将丝线状体切断之前，将位于自动供料机20和卷料盘10之间的丝线状体夹持固定，从而为后续的卷料盘自动上下料机器人40定位及抓取丝线状体创造便利条件。

如附图3、附图5所示，所述卷料盘自动上下料机器人40至少包括

六轴机器人1，其驱动其自由端设置的夹钳2移动；

夹钳2，用于夹持卷料盘10；

切割装置3，用于将绕线的卷料盘上的丝线状体与自动供料机20供应的丝线状体切断；

抓线装置5，可抓取自动供料机20供应的丝线状体；

图像采集装置6，用于采集图像以进行丝线状体的定位；

放置台8，用于放置空卷料盘；

移载台9，用于放置绕有丝线状体的卷料盘。

其中，所述六轴机器人1可以是已知的各种品牌、各种型号的六轴机器人，为已知技术，此处不再赘述，并且，在其他实施例中，驱动所述夹钳2移动也可以采用其他可行的结构，如多个电感配合形成的可以进行XYZ三轴移动的结构，或者类似的结构等，为已知技术，不再赘述。

如附图3、附图4所示，所述夹钳2包括两个可相向和背向移动的夹爪21，两个夹爪21相对的端面为与卷料盘10匹配的圆弧面211，所述圆弧面211可以与所述卷料盘10的卷轴102的曲率匹配也可以与卷料盘10的挡盘101的曲率匹配，优选与挡盘101的曲率匹配。

具体来说，两个所述夹爪21优选采用个一个双滑块电缸23进行驱动，所述双滑块电缸23设置在所述六轴机器人1的自由端的转盘11上，其两个滑块31上分别设置有一个支架24，每个所述支架24上设置一所述夹爪21,所述夹爪21包括与所述支架24连接的安装座212及螺栓连接所述安装座212的弧形夹块213，所述弧形夹块213的中心区域为通孔，每个所述夹爪21的尾端213设置有一与其垂直的挡板22，所述挡板22突出于所述圆弧面211，所述圆弧面211上靠近两端的位置分别形成有弧形卡槽212，两个弧形卡槽212的间距与卷料盘10的两个挡盘101之间的距离相等，且两个弧形卡槽212的宽度与所述挡盘101的宽度相同，从而能便于使卷料盘快速卡入到弧形卡槽中。

进一步，在将绕线机30上的已卷线的卷料盘取下换上空的卷料盘之前，需要先将卷料盘上的线或丝剪断并用胶带将线头区域贴起来，对应的，对应的，如附图5所示，在所述六轴机器人1的自由端还设置有用于切断丝线的切割装置3以及将卷料盘上丝线状体的线头固定的胶带粘贴装置4。

具体的，如附图5所示，在一个所述支架24的外侧设置有一安装板25，在所述安装板25上设置所述切割装置3及胶带黏贴装置4。

所述切割装置3包括气缸31以及两个尤其驱动转动以在闭合和打开状态切换的剪切刀32，常态下，所述气缸31使两个剪切刀32打开，剪切时，气缸31驱动两个剪切刀32相向转动，并使它们的刀刃将位于刀刃之间的线或丝切断。

所述胶带黏贴装置4是与学生使用的修正带相同的结构，如附图5所示，所述胶带黏贴装置4的出胶口到所述夹爪21的距离大于所述切割装置3到夹爪21的距离，即附图5所示，所述切割装置3位于所述胶带黏贴装置4的出胶口的左侧，且所述胶带黏贴装置4的胶带的宽度与所述卷料盘10的卷轴101的宽度相近，从而在进行丝线状体的线头固定时，不用考虑其在卷轴101上的位置，一次贴胶作业可以覆盖整个卷轴。

如附图5所示，所述抓线装置5设置于所述安装板25上，并且其位于所述切割装置3和胶带黏贴装置4的出胶口之间，其包括气缸51及尤其驱动转动以在打开和闭合之间切换的夹块52，两个夹块52的夹持面上形成有锯齿53，从而可以有效保证夹持的牢靠性，以避免在拉动丝线状体时出现松脱的问题。

另外，在进行切线和抓线头时，由于丝状或线状物体往往较细，不便通过传感器等进行定位，因此，优选采用视觉定位的方式以确定丝线的位置，对应的，如附图5所示，在所述六轴机器人1的自由端还设置有图像采集装置6，以采集视觉定位丝线位置用的图像，所述图像采集装置6设置于所述双滑块电缸23上，其包括摄像头61及光源62，所述摄像头61及光源62均位于所述切割装置和与其临近的夹爪21之间，所述光源62位置可调地设置在所述双滑块电缸23侧面，具体来说，其通过一连接件63螺栓连接所述双滑块电缸23上，所述连接件63上设置有连接所述双滑块电缸23上的支撑板的腰形连接孔631，通过改变支撑板上的连接孔在腰形连接孔631中的位置即可实现连接件63的位置调整，此处视觉定位可以是已知的各种可行的过程，为已知技术，不再赘述。

如附图1、附图3所示，所述放置台8是一个普通的平台，所述移载台9可以仅仅是一个和放置台8一样的平台，也可以是有动力移载机，优选为有动力移载台。

如附图6所示，所述移载台9包括支撑平台91，所述支撑平台91上设置有两条与下述电动车72的移动方向垂直的导轨92以及与所述导轨92平行的齿条93，所述导轨92从所述支撑平台91的一端延伸到另一端并且在它们的两端分别设置有限位挡块98，所述齿条93与一齿轮94啮合，所述齿轮94连接电机95，所述电机95连接有承载板96，所述承载板96通过滑板97可滑动地设置于两条导轨92上，所述承载板96的上表面有两条与所述导轨92平行的限位条961形成用于限制卷料盘的限位槽。

当然，在其他实施例中，所述移载台9还可以是各种输送线，如皮带输送线、有动力或无动力辊筒输送线，或者其他可以的能够实现直线移动的机构。

另外，为了便于通过一台卷料盘自动上下料机器人40与多台绕线机配合进行工作，如附图1、附图3所示，使所述卷料盘自动上下料机器人40设置于驱动其移动的移动装置7上，所述移动装置7可以是各种可行的设备或结构，例如具有自主导航的AGV小车、具有自主导航的智能机器人、无人机或沿导轨移动的电动小车，如有轨电车，当然也可以是其他结构，优选所述移动装置7为有轨电车，如附图1所示，其包括一条沿直线延伸的导轨71，以及可沿所述导轨71滑动的电动车72，此处为已知技术，不再赘述；并且所述的绕线机30对称的设置在所述导轨71的两侧。

在整个设备的运行过程中，各电缸、气缸、电机、自动供料机、绕线机等电气设备的启停及工作状态切换可以通过各种传感器的信号结合软件编程来控制，优选的通过各种传感器（图中未示出）结合PLC控制系统（图中未示出）来控制，此处为已知技术，不再赘述。

上述的全自动绕线生产线加工时，其过程如下：

人工或通过自动化设备将所述自动供料机20供应的丝线状体的线头穿过所述机械手并由所述机械手302夹持所述丝线状体，当然此步骤不是一定的，仅需要使自动供料机20供应的丝线状体的线头显露在外可被抓取即可。

S1，所述六轴机器人1驱动所述夹钳2移动到放置台8处的一个卷料盘10的上方，并且使其两个夹爪21位于所述卷料盘10的两侧，双滑块电缸23启动使两个夹爪21相向移动将卷料盘10夹持，随后通过六轴机器人1使卷料盘的中心孔与绕线机30的转轴301共轴，并使转轴301插入到卷料盘的中心孔中，所述转轴301膨胀将所述卷料盘10固定。

S2，所述六轴机器人1驱动图像采集装置6至合适的拍摄角度采集丝线状体的图像并由PLC控制系统分析得到丝线状体的位置，然后，所述六轴机器人1驱动抓线装置5移动到丝线状体位置，其两个夹块52闭合进行丝线状体的抓取，抓取后所述六轴机器人1驱动抓线装置5将丝线状体移动到绕线机上的卷料盘的卷轴101处，并使丝线状体从卷轴101的上方绕至下方且使丝线状体与卷轴的表面接触，当然也可以使丝线状体在卷轴上缠绕数圈，此时所述绕线机30启动带动所述卷料盘10转动进行绕线。并且，在绕线机30启动之前，还可以通过所述胶带黏贴装置4将丝线状体固定在所述卷料盘10上后再进行绕线。

S3，绕线结束后，所述自动供料机20停止供料，绕线机30停止，所述绕线机30上设置的机械手301将丝线状体夹持固定，所述六轴机器人1驱动图像采集装置6至合适的拍摄角度采集丝线状体的图像并由PLC控制系统分析得到机械手和卷料盘之间的丝线状体的位置，所述六轴机器人驱动切割装置3移动到丝线状体位置，并将位于卷料盘和自动供料机之间的丝线状体切断，具体是将所述机械手301和卷料盘10之间的丝线状体切断。当然，此处也可以不用机械手302夹持住丝线状体。

S4，所述六轴机器人1驱动所述胶带粘贴装置4将卷料盘上的丝线状体的剪切后的线头区域进行粘贴固定，当然，也可以在剪切之前，先通过胶带将卷料盘上的丝线状体固定。

S5，所述六轴机器人1驱动所述夹钳移动到所述绕线机上的卷料盘处，按照S1步骤的过程抓取绕线机上的卷料，并将其从绕线机上取下移动到移载台9上。

S6，重复S1-S5步骤。

当两排的绕线机30中，某一个上的绕线机闲置时，所述电动车70驱动所述卷料盘自动上下料机器人40移动到相应绕线机30的位置，按照S1、S2步骤进行上料；当某一绕线机30上的卷料盘绕线结束后，所述电动车70驱动所述卷料盘自动上下料机器人40移动到相应绕线机30的位置，按照S3-S5步骤进行卷料盘下料，再按照S1-S2步骤进行卷料盘上料；当所述移载台9上放置满绕线后的卷料盘10时，所述电机95启动，使所述齿轮94转动，所述齿轮94沿所述齿条93移动，从而使与电机连接的承载板96延伸到所述支撑平台91外进行人工或自动化设备下料。

本实用新型尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.全自动绕线生产线，其特征在于：包括

至少一绕线机（30），用于固定卷料盘（10）并驱动其自转；

至少一自动供料机（20），用于向所述绕线机（30）上的卷料盘（10）供应丝线状体；

卷料盘自动上下料机器人（40），能够将卷料盘（10）移动到绕线机（30）上并将自动供料机供应的丝线状体缠绕至卷料盘（10），以及将完成绕线的卷料盘（10）上的丝线状体切断并将卷料盘从绕线机（30）上取下，其在进行丝线状体的抓取和切断时，通过视觉定位确定丝线状体的位置。

2.根据权利要求1所述的全自动绕线生产线，其特征在于：所述绕线机（30）上设置有机械手（302），能够在将丝线状体切断之前，将位于自动供料机（20）和卷料盘（10）之间的丝线状体夹持固定。

3.根据权利要求1所述的全自动绕线生产线，其特征在于：所述卷料盘自动上下料机器人（40）包括

六轴机器人（1），其驱动其自由端设置的夹钳（2）移动；

夹钳（2），用于夹持卷料盘（10）；

切割装置（3），用于将绕线的卷料盘上的丝线状体与自动供料机（20）供应的丝线状体切断；

抓线装置（5），可抓取自动供料机（20）供应的丝线状体；

图像采集装置（6），用于采集图像以进行丝线状体的定位。

4.根据权利要求3所述的全自动绕线生产线，其特征在于：所述夹钳（2）包括两个可相向和背向移动的夹爪（21），两个夹爪（21）相对的端面为与卷料盘（10）的挡盘（101）的曲率匹配的圆弧面（211）。

5.根据权利要求4所述的全自动绕线生产线，其特征在于：每个所述夹爪（21）的尾端设置有一与其垂直的挡板（22）。

6.根据权利要求4所述的全自动绕线生产线，其特征在于：所述圆弧面（211）上靠近两端的位置分别形成有弧形卡槽（212），两个弧形卡槽（212）的间距与卷料盘（10）的两个挡盘（101）之间的距离相等。

7.根据权利要求3所述的全自动绕线生产线，其特征在于：所述六轴机器人（1）的自由端还设置有用于将卷料盘上丝线状体的线头固定的胶带粘贴装置（4）。

8.根据权利要求3所述的全自动绕线生产线，其特征在于：所述卷料盘自动上下料机器人（40）还包括放置台（8），用于放置空卷料盘；

移载台（9），用于放置绕有丝线状体的卷料盘，所述移载台（9）为有动力移载机。

9.根据权利要求1-8任一所述的全自动绕线生产线，其特征在于：所述自动供料机（20）和绕线机（30）的数量不小于2且一一匹配，所述卷料盘自动上下料机器人（40）设置于一个移动装置（7）上。