收线盘的三坐标移转装置的制作方法

本发明涉及漆包线制造设备，更具体涉及一种用于移转收线盘的收线盘的三坐标移转装置及。

背景技术：

漆包线是由内部的导线及包裹导线的涂层组成，漆包线在经过退火、涂漆、烘焙、冷却等工序后，需要通过收排线装置使烘烤后的漆包线卷绕于收线盘上，当一收线盘卷绕完成后，需要及时迅速地将满盘的线盘输送更换为空盘继续卷绕，然后满盘通过输送线输送出去，并要通过输送线输送将来一些空盘备用。目前，满盘或者空盘的切换移转，有的是通过纯人工来操作，有的是通过机械手来抓取收线盘，这种机械手结构复杂，且机械手从收线盘外侧抓取，抓取不稳，往往需要人工纠正，且机械手在移动的过程不稳定，所抓取的收线盘容易晃动，甚至掉落，不能满足高速的生产需求，不利于实现全自动化。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种结构简单、能稳定抓取收线盘，且在移动的过程中不易晃动的三坐标移转装置，该收线盘的三坐标移转装置有利于实现生产设备的全自动化，满足高速的生产需求。

根据本发明的一个方面，提供了收线盘的三坐标移转装置，其包括固定机架、x轴架、y轴架、z轴架和抓取头，固定机架的左右两侧均安装有x轴架，y轴架两端通过x轴向滑座架设于x轴架之间，z轴架连接有固定座，固定座通过y轴向滑座连接y轴架，z轴架与y轴架呈垂直状，x轴架设有驱动x轴向滑座移动的x轴向驱动机构，y轴架设有驱动y轴向滑座移动的y轴向驱动机构，固定座设有驱动z轴架移动的z轴向驱动机构，抓取头连接于z轴架的下方；抓取头包括吊爪、吊爪壳体、吊爪滑块和吊爪滑块驱动机构，吊爪壳体设有供吊爪滑块移动的轨道，吊爪的上端连接吊爪滑块，吊爪壳体内设有收容吊爪滑块驱动机构的腔体，吊爪滑块驱动机构通过吊爪滑块驱动吊爪张开或合拢。由此，x轴向驱动机构能够驱动x轴向滑座沿x轴架前后移动，y轴向驱动机构能够驱动y轴向滑座沿y轴架左右移动，z轴向驱动机构能够驱动z轴架相对于y轴架上下移动，通过x、y、z轴架的位置来调整抓取头的位置，抓取头的移动非常稳定；需要抓取收线盘时，调整抓取头位置，将抓取头位于收线盘中间孔的上方，z轴向驱动机构驱动z轴架整体向下移动，吊爪伸到收线盘中间孔后，吊爪触及收线盘端面后，吊爪滑块驱动机构带动吊爪滑块驱动吊爪张开勾住收线盘中间孔，然后，z轴向驱动机构驱动z轴架整体向上移动，抓取头的吊爪勾住收线盘中间孔，带动收线盘整体上移；再通过x、y、z轴架的位置来调整抓取头的位置，当收线盘到达所需位置时，吊爪滑块驱动机构带动吊爪滑块驱动吊爪合拢，z轴向驱动机构驱动z轴架整体向上移动，吊爪从收线盘中心孔中脱出；该收线盘的三坐标移转装置结构简单，可以稳定地从收线盘的中间孔抓取收线盘，收线盘在移转的过程中，不易晃动，有利于实现全自动化。

在一些实施方式中，z轴向驱动机构包括z轴伺服电机、齿条、齿轮和升降导轨，升降导轨安装于z轴架侧壁，固定座内设有滑块，滑块与升降导轨可滑动连接，z轴伺服电机连接齿轮，齿条安装于z轴架侧壁，齿条与齿轮啮合，z轴伺服电机安装于固定座并驱动升降导轨在滑块内上下移动。由此，z轴伺服电机带动齿轮旋转，齿轮与齿条啮合，齿条上下移动，升降导轨在滑块内移动，带动z轴架整体上下移动，相当于，z轴架相对于y轴架上下移动。

在一些实施方式中，x轴向驱动机构包括x轴伺服电机、第一同步带、第一同步带轮和同步轴，x轴架的两端均设有带轮座，第一同步带轮安装于带轮座内，第一同步带连接同一根x轴架两端的第一同步带轮，通过同步轴连接两根x轴架的第一同步带轮，x轴伺服电机连接一个第一同步带轮，第一同步带连接x轴向滑座。由此，x轴伺服电机带动一个第一同步带轮转动，通过同步轴同时带动另一根x轴架上的第一同步带轮转动，第一同步带轮上的第一同步带移动，连接于第一同步带的x轴向滑座一起移动，相当于，y轴架相对于x轴架前后移动。

在一些实施方式中，y轴向驱动机构包括y轴伺服电机、第二同步带和第二同步带轮，一根y轴架的两端设有带轮座，第二同步带轮安装于带轮座内，第二同步带连接y轴架两端的第二同步带轮，y轴伺服电机连接一个第二同步带轮，第二同步带连接y轴向滑座。由此，y轴伺服电机带动第二同步带轮转动，第二同步带轮上的第二同步带移动，连接于第二同步带的y轴向滑座一起移动，相当于，z轴架相对于y轴架左右移动。

在一些实施方式中，抓取头与z轴架之间设有吊装机构，吊装机构包括吊装连接座、伸缩杆和压缩弹簧，压缩弹簧套设于伸缩杆的下段，且伸缩杆的下段安装于吊装连接座内，吊装连接座的底部连接吊爪壳体的顶部，伸缩杆的顶部连接z轴架的底部。由此，z轴架在下降过程中，吊爪伸到收线盘中间孔后，吊爪触及收线盘端面后，z轴架继续下降，抓取头位置不变，伸缩杆上的压缩弹簧被压缩，伸缩杆下移，当伸缩杆将触及吊装连接座时，z轴架停止下降，抓取头的吊爪张开勾住收线盘中间孔，z轴伺服电机带动z轴架整体上移，收线盘中间孔挂在吊爪上。

在一些实施方式中，吊爪滑块驱动机构包括上气动接头、下气动接头和活塞杆，活塞杆设于吊爪壳体的内部，上气动接头和下气动接头均设于吊爪壳体的外壁，活塞杆的上部为凸台，凸台的边缘与吊爪壳体的腔体内壁贴合，所述活塞杆的下部为圆锥体面，圆锥体面与吊爪滑块的一侧壁抵触连接，吊爪滑块的另一侧壁与吊爪壳体之间设有复位弹簧，活塞杆的中间段与吊爪壳体之间形成环形间隙并与下气动接头连通，凸台顶部与吊爪壳体之间形成间隙与上气动接头连通。由此，通过上气动接头或下气动接头进行进排气，使得活塞杆在吊爪壳体的腔体内上下移动，圆锥体面与吊爪滑块抵触连接，圆锥体面可驱动各吊爪的吊爪滑块沿吊爪壳体的中心向外侧或内侧滑动，与吊爪滑块连接的吊爪随之滑动，控制吊爪的张开或合拢，实现对收线盘的抓取和松卸。

在一些实施方式中，吊爪滑块驱动机构包括上气动接头、下气动接头、活塞杆和曲柄，活塞杆和曲柄设于吊爪壳体的内部，上气动接头和下气动接头均设于吊爪壳体的外壁，活塞杆的上部为凸台，凸台的边缘与吊爪壳体的腔体内壁贴合，曲柄的数量和吊爪滑块的数量一致，曲柄的一端与各个吊爪滑块相连，曲柄的另一端均连接活塞杆，凸台顶部与吊爪壳体之间形成间隙与上气动接头连通，活塞杆的下部分与吊爪壳体之间形成环形间隙并与下气动接头连通，活塞杆运动能驱动各曲柄动作。由此，通过上气动接头或下气动接头进行进排气，使得活塞杆在吊爪壳体的腔体内上下移动，活塞杆带动曲柄驱动吊爪滑块滑动，进而控制吊爪的张开或合拢，实现对收线盘的抓取和松卸。

在一些实施方式中，吊爪壳体的下端设有吊爪盖板，吊爪的上端穿过吊爪盖板连接吊爪滑块，吊爪壳体的外侧罩有吊爪罩壳，吊爪罩壳的下端连接有端盖，端盖设有吊爪让位。由此，该结构有利于吊爪的安装。

在一些实施方式中，吊爪由两枚或三枚构成一组，吊爪相对于吊爪壳体的中心均匀排布。由此，两枚吊爪呈左右对称排布或者三枚吊爪呈圆周均匀排布，撑开时，各吊爪均同时与收线盘中间孔抵触，使得抓取非常稳定。

在一些实施方式中，吊爪设有三层台阶段，各层台阶段之间设有凸起部，凸起部设有锥面。由此，一般收线盘的端面上一个圆孔，该端面圆孔的内径略小于收线盘的中间孔，目前我国国标规定的收线盘中间孔尺寸有三种规格，所述根据不同规格的收线盘中间孔的孔径设计台阶段，提高吊爪的通用性，不必设计多种规格的吊爪，避免经常更换吊爪的麻烦；锥面更有利于吊爪进入收线盘的中间孔内，吊爪伸进收线盘的中间孔后，凸起部用于承接住收线盘的端面，进一步保证收线盘移转的可靠稳定性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的结构科学合理，结构简单，利用气动控制的方式控制吊爪稳定地张开或合拢，吊爪能够从收线盘中间孔抓取并承托收线盘，利用x、y、z轴架实现抓取头的稳定移动，保证抓取头在移转收线盘的过程中收线盘不易晃动，保证了收线盘移转的稳定性，一组吊爪设有三种尺寸规格，提高设备的通用性，不必设计多种规格的吊爪，避免经常更换吊爪的麻烦，该三坐标移转装置满足收线盘自动化移转的需求，其应用有利于实现生产设备的全自动化，满足高速的生产需求。

附图说明

图1是本发明收线盘的三坐标移转装置的立体结构示意图；

图2是图1的后视图；

图3是图1的俯视图；

图4是z轴架与抓取头的连接示意图；

图5是抓取头和吊装机构的连接示意图；

图6是抓取头和吊装机构的剖面结构示意图；

图7是实施例1的抓取头和吊装机构的内部结构示意图；

图8是实施例2的活塞杆与曲柄组合式的连接结构示意图；

图9是三枚吊爪分布结构示意图；

图10是两枚吊爪分布结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

如图1至3所示，本发明所述一实施方式的收线盘的三坐标移转装置，包括固定机架100、x轴架1、y轴架2、z轴架3和抓取头6。固定机架100的顶部左右两侧通过支架102架设的各安装有一根x轴架1，y轴架2两端通过x轴向滑座11架设于x轴架1之间，z轴架3的外侧连接有固定座31，固定座31通过y轴向滑座21连接y轴架2，z轴架3与y轴架2呈垂直状。x轴架1设有驱动x轴向滑座11移动的x轴向驱动机构7，y轴架2设有驱动y轴向滑座21移动的y轴向驱动机构8，固定座31设有驱动z轴架3移动的z轴向驱动机构9，抓取头6连接于z轴架3的下方。x轴向驱动机构7能够驱动x轴向滑座11沿x轴架1前后移动，y轴向驱动机构8能够驱动y轴向滑座21沿y轴架2左右移动能，z轴向驱动机构9能够驱动z轴架3相对于y轴架2上下移动，通过x、y、z轴架的位置来调整抓取头6的位置，抓取头6的移动非常稳定。

x轴向驱动机构7包括x轴伺服电机71、第一同步带72、第一同步带轮73和同步轴74。两根x轴架1的两端均安装有带轮座101，第一同步带轮73安装于带轮座100内，第一同步带72连接同一根x轴架1两端的第一同步带轮73。通过同步轴74连接两根x轴架1的第一同步带轮73，x轴伺服电机71连接一个第一同步带轮73，第一同步带72连接x轴向滑座11。x轴伺服电机71带动一个第一同步带轮73转动，通过同步轴74同时带动另一根x轴架1上的第一同步带轮73转动，第一同步带轮73上的第一同步带72移动，连接于第一同步带72的x轴向滑座11一起移动，相当于，y轴架相对于x轴架1前后移动。

y轴向驱动机构8包括y轴伺服电机81、第二同步带82和第二同步带轮83。为了保证z轴架3的平稳移动，y轴架2设置有两根，其中一根y轴架2的两端安装有带轮座101，带轮座101固定于x轴向滑座11上，另一根y轴架2两端通过连接件23固定于x轴向滑座11上。第二同步带轮83安装于带轮座101内，第二同步带82连接y轴架2两端的第二同步带轮83，y轴伺服电机81连接一个第二同步带轮83，第二同步带82连接y轴向滑座21，y轴向滑座21通过螺栓固定于固定座31的一侧，在固定座31的另一侧还安装滑座22，该滑座22与另一根y轴架2滑动连接。y轴伺服电机81带动第二同步带轮83转动，第二同步带轮83上的第二同步带82移动，连接于第二同步带82的y轴向滑座21一起移动，相当于，z轴架3相对于y轴架2左右移动。

z轴向驱动机构9包括z轴伺服电机91、齿条92、齿轮(图未示出)和升降导轨93。升降导轨93设有四根，且通过螺栓安装于z轴架3的两个侧壁，z轴伺服电机41通过螺栓安装于固定座31，固定座31内侧壁通过螺栓安装有滑块311，z轴伺服电机91连接齿轮，齿条92通过螺栓安装于z轴架3侧壁，齿条92与齿轮啮合，滑块311与升降导轨93可滑动连接。z轴伺服电机91带动齿轮旋转，齿轮和齿条92啮合，齿条92上下移动，驱动升降导轨93在滑块311内上下移动。z轴伺服电机91带动齿轮旋转，齿轮与齿条92啮合，齿条92上下移动，驱动升降导轨93在滑块311内移动，带动z轴架3整体上下移动，相当于，z轴架3相对于y轴架2上下移动。

如图5至7所示，抓取头6包括吊爪61、吊爪壳体62、吊爪滑块63和吊爪滑块驱动机构。吊爪壳体62设有供吊爪滑块63移动的轨道，吊爪壳体62的下端通过螺丝吊爪盖板64，吊爪61的上端穿过吊爪盖板64连接吊爪滑块63，吊爪壳体62的外侧罩有吊爪罩壳65，吊爪罩壳65的下端通过螺丝连接有端盖66，端盖66通过螺丝连接于吊爪壳体62，端盖66开设有吊爪让位661。吊爪壳体62内设有收容吊爪滑块驱动机构的腔体，吊爪滑块驱动机构通过吊爪滑块63驱动吊爪61张开或合拢。

如图7所示，在一些实施例中，吊爪滑块驱动机构包括上气动接头41、下气动接头42和活塞杆43。活塞杆43设于吊爪壳体62的内部，上气动接头41和下气动接头42均设于吊爪壳体62的外壁。活塞杆43的上部为凸台431，凸台431的边缘与吊爪壳体62的腔体内壁贴合，活塞杆43的下部为圆锥体面432，圆锥体面432与吊爪滑块63的一侧壁抵触连接，吊爪滑块63放置于吊爪壳体62内的轨道中，吊爪滑块63另一侧壁与吊爪壳体62之间设有复位弹簧(图未示出)，活塞杆43的中间段与吊爪壳体62之间形成环形间隙68并与下气动接头72连通，凸台731顶部与吊爪壳体62之间形成间隙67与上气动接头71连通。通过上气动接头71或下气动接头72进行进排气，使得活塞杆73在吊爪壳体62的腔体内上下移动，圆锥体面732与吊爪滑块63抵触连接，圆锥体面732可驱动各吊爪61的吊爪滑块63沿吊爪壳体62的中心向外侧或内侧滑动，与吊爪滑块63连接的吊爪61随之滑动，控制吊爪61的张开或合拢，实现对收线盘的抓取和松卸。

如图7和8所示，在实际应用中，吊爪滑块驱动机构还可以采用其他结构，比如：吊爪滑块驱动机构包括上气动接头41、下气动接头42、活塞杆43和曲柄44。活塞杆43和曲柄44设于吊爪壳体62的内部，上气动接头41和下气动接头42均设于吊爪壳体62的外壁，活塞杆43的上部为凸台431，凸台431的边缘与吊爪壳体62的腔体内壁贴合，曲柄44的数量和吊爪滑块63的数量一致，曲柄44的一端与各个吊爪滑块63相连，曲柄44的另一端均连接活塞杆43，凸台431顶部与吊爪壳体62之间形成间隙67与上气动接头41连通，活塞杆43的下部分与吊爪壳体62之间形成环形间隙68并与下气动接头42连通，活塞杆43运动能驱动各曲柄44动作。通过上气动接头41或下气动接头42进行进排气，使得活塞杆43在吊爪壳体62的腔体内上下移动，活塞杆43带动曲柄44驱动吊爪滑块63滑动，进而控制吊爪61的张开或合拢，实现对收线盘的抓取和松卸。

如图4至7所示，抓取头6与z轴架3之间设有吊装机构5，吊装机构5包括吊装连接座51、伸缩杆52和压缩弹簧53。压缩弹簧53套设于伸缩杆52的下段，且伸缩杆52的下段安装于吊装连接座51内，伸缩杆52的底部通过螺丝安装有防脱板55，吊装连接座51的底部连接吊爪壳体62的顶部，伸缩杆52的顶部连接支架1的底部。吊装连接座51的外侧设有接近开关安装板54，该接近开关安装板54安装多个接近开关，用于测量吊爪61的位置来触发驱动上气动接头41和下气动接头42的进排气、用于检测伸缩杆52的伸缩量进一步触发z轴伺服电机91控制升降。z轴架1在下降过程中，吊爪61伸到收线盘中间孔后，吊爪61触及收线盘端面后，z轴架1继续下降，抓取头6位置不变，伸缩杆52上的压缩弹簧53被压缩，伸缩杆52下移，当伸缩杆52即将触及吊装连接座51顶部时，z轴架1停止下降，抓取头6的吊爪61张开勾住收线盘端面的中间孔，z轴伺服电机4带动z轴架1整体上移，收线盘端面的中间孔挂在吊爪61上。

本实施例中，吊爪61设置三枚为一组，三枚吊爪61相对于吊爪壳体62的中心呈圆周均匀排布(如图9所示)。呈圆周均匀排布的三枚吊爪61，撑开时，三枚吊爪61均同时与收线盘端面中间孔抵触，使得抓取非常稳定。

在实际应用中，吊爪61可设置两枚为一组(如图10所示)，两枚吊爪61相对于吊爪壳体62的中心呈左右对称分布，只要撑开到位，也能够稳定地从收线盘端面中间孔抓取收线盘。

一般收线盘的端面上一个圆孔，该端面圆孔的内径略小于收线盘的中间孔，目前我国国标规定的收线盘中间孔尺寸有三种规格，根据不同规格的收线盘中间孔的孔径设计台阶段，提高吊爪61的通用性，不必设计多种规格的吊爪61，避免经常更换吊爪的麻烦。因为收线盘常用的中间孔的孔径有三种规格，所以将吊爪61设置成三层台阶段611，吊爪61上，在各层台阶段611之间设置有凸起部612，凸起部612设有锥面613。凸起部612处的锥面613更有利于吊爪61进入收线盘的中间孔内，吊爪61伸进收线盘的中间孔后，凸起部612用于承接住收线盘的端面，进一步保证收线盘移转过程中的可靠稳定性。

本发明的工作过程：收线盘是放置于栈板103上的，需要抓取收线盘时，通过x轴向驱动机构7和y轴向驱动机构8来调整z轴架3的前后左右位置，使得抓取头到达收线盘中心孔的上方位置；z轴伺服电机91驱动齿轮转动，齿轮与齿条92啮合，驱动升降导轨93沿滑块311内向下滑动，z轴架3整体向下移动，吊爪61从收线盘的端面伸入收线盘中间孔后，吊爪61的上节凸起部612触及收线盘端面，抓取头6位置不变，z轴架3继续下降，伸缩杆52上的压缩弹簧53被压缩，伸缩杆52下移，当伸缩杆52即将触及吊装连接座51顶部时，z轴架3停止下降，从上气动接头41往吊爪壳体62内部的腔体上部进气体，活塞杆43向下移动，将腔体下部的气体从下气动接头42排出，活塞杆43下部的圆锥体面432或者活塞杆43下部的曲柄44驱动吊爪滑块63沿吊爪壳体62的中心向外侧滑动，与吊爪滑块63连接的吊爪61随之向外滑动，各吊爪61之间的距离变远，各吊爪61呈张开状态；然后，z轴伺服电机91驱动齿轮旋转，齿轮与齿条92啮合，驱动升降导轨93沿滑块31内向上滑动，z轴架3整体向上移动，吊装机构5的压缩弹簧53复位后，张开的吊爪61的凸起部612勾住收线盘的端面圆孔，带动收线盘整体上移；再通过x、y轴向驱动机构8来调整z轴架3的前后左右位置，将收线盘移转至设定位置上方，z轴向驱动机构驱动z轴架3下降，收线盘到达所需位置，需要松卸收线盘时，从下气动接头42往吊爪壳体62内部的腔体下部进气体，活塞杆43向上移动，将腔体上部的气体从上气动接头41排出，复位弹簧或者活塞杆43连接的曲柄44驱动吊爪滑块63沿吊爪壳体62的中心向内侧滑动，与吊爪滑块63连接的吊爪61随之向内滑动，各吊爪61之间的距离变近，各吊爪61呈合拢状态，z轴伺服电机91驱动升降导轨93沿滑块311内向上滑动，z轴架3整体向上移动，吊爪61从收线盘中心孔中脱出。

本发明的结构科学合理，结构简单，利用气动控制的方式控制吊爪61稳定地张开或合拢，吊爪61能够从收线盘中间孔抓取并承托收线盘，利用x、y、z轴架实现抓取头的稳定移动，保证抓取头在移转收线盘的过程中收线盘不易晃动，保证了收线盘移转的稳定性，一组吊爪61设有三种尺寸规格，提高设备的通用性，不必设计多种规格的吊爪61，避免经常更换吊爪61的麻烦，该三坐标移转装置满足收线盘自动化移转的需求，其应用有利于实现生产设备的全自动化，满足高速的生产需求。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的创造构思的前提下，还可以做出其它变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。