锭子自动更换系统的制作方法

本发明涉及一种锭子自动更换系统，特别适用于轮胎加工行业，属于自动控制系统结构技术领域。

背景技术：

目前，我国庞大的汽车需求量促进了轮胎行业的快速增长，2007年1-8月中国轮胎产量为3.3836亿条，同比增长23%，子午线轮胎产量为1.53亿条，同比增长36.7%，子午线轮胎达到轮胎总量的45%。

在子午线轮胎生产的过程中，要用到钢丝，钢丝都是用锭子架从锭子上取得。一般的单个锭子重量为40-50kg，在传统的生产中，锭子的更换都是由人力完成，劳动强度大，且工作效率低，一般一个人要4-5小时换完一个锭子架。另一方面，由于锭子房要保证一定的温度，所以工作环境温度与外界温度有一定的温差，在夏天和冬天格外明显，工人工作环境恶劣，企业生产成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的不足之处，提供一种使用方便，可替代人工操作，工作效率高，大大降低工人劳动强度，大幅降低企业的生产成本的锭子自动更换系统。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种锭子自动更换系统，其特殊之处在于包括设于锭子架移动平台16上的行走及支撑装置，锭子架移动平台16上设有用于引导行走及支撑装置移动的引导装置，行走及支撑装置上安装有用于抓取或插放锭子的机器人装置、用于控制机器人装置工作的电控箱21、用于控制行走及支撑装置升降的液压装置、供电装置；

所述引导装置包括安装于锭子架移动平台16上表面的引导磁条，引导磁条包括设于多排锭子架31外围的矩形框状磁条15以及设于相邻锭子架1之间的水平磁条26，水平磁条26的两端与矩形框状磁条15相交汇；

所述行走及支撑装置包括设有四条支腿27的行走小车24，支腿27的下方设有滚轮28，行走小车24的靠下位置处安装有支撑板29，支撑板29的下方设有支撑框体30，支撑板29的下表面上通过可伸缩的连接装置连接有能沿着引导磁条移动的AGV小车22；

所述液压装置包括安装于支撑板29上的液压站20以及与液压站20联动的四个液压缸33，四个液压缸33安装于支撑框体30上且分别靠近四条支腿27；

所述机器人装置包括安装于行走小车24上方的底座1，底座1上安装有法兰支撑架17，法兰支撑架17上安装有用于带动其转动的一轴驱动机构2，法兰支撑架17上还设有二轴驱动机构3，二轴驱动机构3的减速机固定端安装于法兰支撑架17上，二轴驱动机构3的减速机输出端安装于二轴臂4的一端，二轴臂4的一端还设有三轴驱动机构，三轴驱动机构5的减速机固定端安装于二轴臂4上，三轴驱动机构5的减速机输出端与三轴臂9相连接，三轴臂9上还设有四轴驱动机构6、五轴驱动机构7、六轴驱动机构8，四轴驱动机构6、五轴驱动机构7、六轴驱动机构8分别通过传动机构带动四轴臂14转动、带动五轴10摆动、带动六轴11转动，六轴11上安装有用于抓取锭子的工装13，工装13上安装有用于采集图像信息的视觉镜头及系统12；

所述电控箱21内设有工控机，工控机内设有主控制器，主控制器通过信号线与视觉镜头及系统12通讯连接，主控制器还连接有PMAC板，PMAC板通过信号线与一轴驱动机构2、二轴驱动机构3、三轴驱动机构5、四轴驱动机构6、五轴驱动机构7、六轴驱动机构8的伺服驱动器相连接；

所述供电装置包括多个用于供电的电池组5；

所述行走小车24上还安装有配重块23；

所述供电装置包括安装于锭子架移动平台16四周的垂直电缆支架25，垂直电缆支架25的顶部设有多个用于架设电缆19的水平电缆支架18，水平电缆支架18位于水平磁条35正上方，电缆19的一端与电控箱21相连接；

所述水平电缆支架18正对水平磁条26的一面均安装有滑动轨道，滑动轨道内嵌设有滑动块，滑动块上安装有为中空结构的垂直拉杆34，电缆19穿过垂直拉杆34连接于电控箱21上。

本发明的一种锭子自动更换系统结构设计巧妙，通过引导装置带动行走小车24移动，通过机器人装置与电控箱21配合使用，使视觉镜头及系统12达到预定位置，经分析处理，确定所要摘除或者所要插放的锭子所在的锭子架、锭子架的垂直面以及锭子架顶端与视觉镜头及系统12间的距离，从而确定锭子的位置，该系统可以代替工人，将锭子输送到锭子架处，然后将锭子从锭子架上换下来，工人只需要用叉车将装好箱的空锭子运送，然后将成箱的新锭子运输到系统处即可。该系统能大大降低工人劳动强度，提高工作效率，节省企业生产成本，为以后实现无人工厂做准备。综上所述，本发明结构设计巧妙，使用效果极佳。

附图说明

图1：本发明一种锭子自动更换系统的结构示意图；

图2：本发明实施例1的结构示意图；

图3：本发明实施例2的结构示意图；

图4：本发明机器人装置的结构示意图

图5：本发明机器人装置的局部放大图；

图6：液压缸带动行走小车升起后的结构示意图。

图中：1、底座；2、一轴驱动机构；3、二轴驱动机构；4、二轴臂；5、三轴驱动机构；6、四轴驱动机构；7、五轴驱动机构；8、六轴驱动机构；9、三轴臂；10、五轴；11、六轴；12、视觉镜头及系统；13、工装；14、四轴臂；15、矩形框状磁条；16、锭子架移动平台；17、法兰支撑架；18、水平电缆支架；19、电缆；20、液压站；21、电控箱；22、AGV小车；23、配重块；24、行走小车；25、垂直电缆支架；26、水平磁条；27、支腿；28、滚轮；29、支撑板；30、支撑框体；31、锭子架；32、锭子箱；33、液压缸；34、垂直拉杆；35、水平磁条；36、电池组。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：参考图1、2、4、5、6。本实施例的一种锭子自动更换系统，包括设于锭子架移动平台16上的行走及支撑装置，锭子架移动平台16上设有用于引导行走及支撑装置移动的引导装置，行走及支撑装置上安装有用于抓取或插放锭子的机器人装置、用于控制机器人装置工作的电控箱21、用于控制行走及支撑装置升降的液压装置、供电装置；引导装置包括安装于锭子架移动平台16上表面的引导磁条，引导磁条包括设于多排锭子架1外围的矩形框状磁条15以及设于相邻锭子架1之间的水平磁条26，水平磁条26的两端与矩形框状磁条15相交汇；所述行走及支撑装置包括设有四条支腿27的行走小车24，支腿27的下方设有滚轮28，行走小车24的靠下位置处安装有支撑板29，支撑板29的下方设有支撑框体30，支撑板29的下表面上通过可伸缩的连接装置连接有能沿着引导磁条移动的AGV小车22；液压装置包括安装于支撑板29上的液压站20以及与液压站20联动的四个液压缸33，四个液压缸33安装于支撑框体30上且分别靠近四条支腿27；机器人装置包括安装于行走小车24上方的底座1，底座1上安装有法兰支撑架17，法兰支撑架17上安装有用于带动其转动的一轴驱动机构2，法兰支撑架17上还设有二轴驱动机构3，二轴驱动机构3的减速机固定端安装于法兰支撑架17上，二轴驱动机构3的减速机输出端安装于二轴臂4的一端，二轴臂4的一端还设有三轴驱动机构5，三轴驱动机构5的减速机固定端安装于二轴臂4上，三轴驱动机构5的减速机输出端与三轴臂9相连接，三轴臂9上还设有四轴驱动机构6、五轴驱动机构7、六轴驱动机构8，四轴驱动机构6、五轴驱动机构7、六轴驱动机构8分别通过传动机构带动四轴臂14转动、带动五轴10摆动、带动六轴11转动，六轴11上安装有用于抓取锭子的工装13，工装13上安装有用于采集图像信息的视觉镜头及系统12；电控箱21内设有工控机，工控机内设有主控制器，主控制器通过信号线与视觉镜头及系统12通讯连接，主控制器还连接有PMAC板，PMAC板通过信号线与一轴驱动机构2、二轴驱动机构3、三轴驱动机构5、四轴驱动机构6、五轴驱动机构7、六轴驱动机构8的伺服驱动器相连接；其中，供电装置包括多个用于供电的电池组5；行走小车24上还安装有配重块23；水平电缆支架18正对水平磁条26的一面均安装有滑动轨道，滑动轨道内嵌设有滑动块，滑动块上安装有为中空结构的垂直拉杆34，电缆19穿过垂直拉杆34连接于电控箱21上，电池组采用锂电池，对于锂电池供电方式，锂电池将为逆变器提供4.8v的直流电，经逆变器逆变后，转变为三相380V交流电以供机器人装置以及液压站20。

实施例2

本实施例的一种锭子自动更换系统，参考附图1、3、4、5、6，与实施例1的区别在于：供电方式不同，本实施例采用电缆供电，本实施例的供电装置包括安装于锭子架移动平台16四周的垂直电缆支架25，垂直电缆支架25的顶部设有多个用于架设电缆19的水平电缆支架18，水平电缆支架18位于水平磁条35正上方，电缆19的一端与电控箱21相连接。当以电缆方式输送电的时候，在整个平台上要做空中电缆支架，并用吊环将电缆悬挂于支架上，在起始端有可以滑动的垂直拉杆34，在使用时与行走小车固定到一起，随车一起运动。

工作原理：起始时，行走小车24在AGV小车22的带动下，停靠在锭子架31的起始位置，此时，工人用叉车将装空锭子的锭子箱32放到行走小车24上，工人按下开始按钮，AGV小车22在引导磁条的牵引下，将行走小车24以及空锭子箱32带到锭子架31的最开始的位置并停止，AGV小车22停止后，液压站20启动，此时，四根液压缸33伸出，将整个行走小车24举起，脱离地面，但AGV小车22仍然在地上，然后机器人装置开始工作。整个机器人装置在一轴驱动机构2的带动下，旋转到一定角度，同时，二轴驱动机构3带动二轴臂4向下转动，四轴驱动机构6、五轴驱动机构7、六轴驱动机构8由伺服电机带动减速机，通过齿轮传动，带动四轴臂14、五轴10、六轴11转动。使视觉镜头达到预定位置，此时视觉系统启动，通过比较色差、测量以及处理系统的分析，从而寻找到要摘除的锭子所在的锭架以及、锭架的垂直面以及锭子架顶端与视觉镜头间的距离，从而确定第一个锭子的位置，工控机会记住锭子的坐标，然后将工装13的三爪卡盘移动到空锭子的位置，抓取。取出后，将其放到预放在箱子箱32内。每取一个，工控箱内的计数器都会依次计数。当达到满箱的数值后，机器人装置将停止工作，并记录下当前位置。液压缸33收起，使行走小车24落地，同时AGV小车22带动行走小车24到初始位置，工人用叉车将满箱送到出料区，并加载上新的空箱子。如此往复，直到将全部空锭子都取完。

当空锭子取完后，工人再将装满新锭子的箱子放到行走小车24上，在AGV小车22的带动下，到达第一个锭子架的位置，以与取空锭相同的方法，寻找到第一个锭子的位置，然后记住位置以后，从行走小车24的锭子箱32内取出新锭子装上，然后视觉镜头及系统12寻找第二个锭子，依次装每一个锭子，直到这一箱全部安装完毕。此时行走小车24返回初始位置，工人将空箱撤下，换上新的一箱新锭子，继续安装。直到全部更换完毕。

本系统可以代替工人，将锭子输送到锭子架处，然后将锭子从锭子架上换下来，工人只需要用叉车将装好箱的空锭子运送，然后将成箱的新锭子运输到系统处即可。该系统能大大降低工人劳动强度，提高工作效率，节省企业生产成本，为以后实现无人工厂做准备。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。