一种自动拔插气胀轴的装置的制作方法

1.本发明属于流量计量技术领域，具体涉及一种自动拔插气胀轴的装置。


背景技术：

2.气胀轴是一种特制的收卷、放卷轴，经过高压充气后表面可以突起，从而固定外部套设的纸管等结构，放气后表面部份迅速缩回，外部纸管即可取出。
3.传统气涨轴的拔轴、套筒作业需要先把气涨轴吊放在专用支架上，由两名操作人员进行拔出，拔出的过程中顺势套上后续生产所需长度的纸筒，同时套上吊带，吊运至需求机床继续生产作业。这种操作方式需要两名操作人员密切协同配合才能完成，由于气涨轴质量较大，单靠人力将气涨轴从料卷中拔出来难度大，插轴工作时稍有不慎会出现跌落风险，危险性大，且插轴耗时较长，工作效率低下。
4.市面上出现的气涨轴的自动拔轴装置或自动插轴装置不能同时使用拔轴和插轴动作，需要单独的拔轴装置和单独的插轴装置，造成车间成本的增大，且需要专门的下料装置将拔出的气涨轴从作业区移动到下料区，整体结构复杂、操作繁琐。


技术实现要素：

5.本发明的目的是克服现有技术中存在的自动化效率低、成本高且结构复杂的缺陷，提供了一种结构简单、成本较低的自动拔插气胀轴的装置。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自动拔插气胀轴的装置，包括对成品卷中的气涨轴进行拔插动作的拔插轴机构、用于放置待插入的气胀轴的插轴承接台和用于放置待拔出气胀轴的成品卷的拔轴承接台；所述拔轴承接台或插轴承接台与所述拔插轴机构成横向直线排布；
7.所述拔插轴机构包括拔插机架、对称设置在所述拔插机架的两纵梁上的纵向移动机构、滑动安装在所述纵向移动机构上的横向支架；所述横向支架的第一横梁上通过横向移动机构滑动安装有用于对气涨轴进行拔插动作的拔插机械手，所述横向支架的第二横梁上安装有用于支撑所述气涨轴的升降托辊组件；在插轴和拔轴动作时，所述升降托辊组件的接轴面位于所述拔插轴机械手相对应的下方,所述升降托辊组件用于托撑正在插入或正在拔出的气涨轴。
8.进一步地，所述拔插机械手包括沿所述横向移动机构进行横向移动的拔插轴支架、安装在所述拔插轴支架上的第一升降电机、与所述第一升降电机的输出轴同轴设置的第一升降齿轮；所述拔插轴支架上滑动安装有第一升降臂，沿所述升第一降柱的滑动方向设置有第一升降齿条，所述第一升降齿条与所述第一升降齿轮外啮合连接；
9.所述第一升降臂与所述拔插轴支架接触的端面上安装有导轨，与所述导轨对应的所述拔插轴支架上固定安装有滑块，所述滑块与滑轨配合滑动连接。
10.进一步地，所述第一升降臂的下端安装有用于夹取气涨轴的夹取装置；所述夹取装置包括与所述第一升降臂安装的夹取架、安装在所述夹取架上的夹取气缸以及与所述夹
取气缸连接的夹爪。
11.进一步地，所述升降托辊组件包括安装在所述机架上的托辊连接架、安装在所述托辊连接架上的第二升降电机、与所述第二升降电机的输出轴同轴设置的第二升降齿轮；所述托辊连接架上滑动安装有第二升降臂，沿所述第二升降臂的滑动方向设置有第二升降齿条，所述第二升降齿条与所述第二升降齿轮外啮合连接；
12.所述第二升降臂与所述托辊连接架相配合的端面上安装有滑轨，与所述滑轨对应的所述托辊连接架上固定安装有滑块，所述滑块与所述滑轨配合滑动连接。
13.进一步地，所述第二升降臂下端部安装有托辊安装架，所述托辊安装架远离所述升降导轨的一端安装有若干个用于放置气涨轴上的托辊；在插轴和拔轴动作时，气涨轴通过所述托辊支撑。
14.进一步地，纵向移动机构包括固定在所述拔插机架的纵梁上的纵向移动齿条、固定安装在所述横向支架的纵梁上的纵向移动电机、与所述纵向移动电机的输出轴同轴设置的纵向移动齿轮；所述纵向移动齿轮与所述纵向移动齿条外啮合连接；所述拔插机架的纵梁上沿平行于所述纵向移动齿条的方向设置有纵向导轨，所述横向支架上设置有与所述纵向导轨滑动配合连接的纵向滑块。
15.进一步地，所述横向移动机构包括固定安装在所述第一横梁上的横向移动齿条和固定安装在所述拔插轴支架上的横向移动电机，与所述横向移动电机的输出轴同轴设置有横向移动齿轮，所述横向移动齿轮与所述横向移动齿条外啮合传动连接；
16.所述第一横梁上沿平行于所述横向移动齿条的方向设置的横向移动导轨，所述拔插轴支架上安装有与所述横向移动导轨配合滑动连接的横向移动滑块。
17.进一步地，所述插轴承接台包括插轴承接机架、滑动安装在所述插轴承接支架上的至少一组插轴支座以及安装在所述插轴承接机架上的用于对所述插轴支座进行上下方向上移动的插轴升降机构。
18.进一步地，所述拔轴承接台包括拔轴承接机架、对称固定安装在所述拔轴承接机架的两横梁上的拔轴承接导轨、通过拔轴承接滑块与所述拔轴承接导轨滑动安装的至少两组用于支撑气涨轴的拔轴支撑板。
19.更进一步地，所述拔轴承接机架上安装有至少一组用于拔轴支撑板位置调节的调节组件；所述调节组件包括安装在所述拔轴承接机架上的调节电机、与所述调节电机的输出轴同轴设置的丝杆、与所述丝杆滑动配合连接的螺母座；
20.所述丝杆远离所述调节电机的一端转动安装在与所述调节电机安装端相对的拔轴承接机架上；所述螺母座与所述拔轴支撑板固定安装。
21.本发明的一种自动拔插气胀轴的装置的有益效果是：
22.1、本发明的自动拔插气涨轴的装置能够自动化的进行插轴动作和拔轴动作，整体结构简单，操作方便，不需要人力进行拔轴、插轴工作，节省人力的投入，避免人工进行拔轴、插轴的安全风险，且大大提高了拔轴、插轴的工作效率。
23.2、本发明的自动拔插气胀轴的装置能够应用到拔轴的过程，同时也能够应用到插轴的过程，只需要更换拔轴承接台和插轴承接台，很大程度上节省了车间成本的投入。且本发明的拔插轴机构设置有纵向移动机构、横向移动机构能够实现拔插机械手在纵向和横向的自由移动，同时拔插机械手上设置有升降装置，从而实现夹爪在竖直方向上的移动，进一
步地实现夹爪灵活、准确的夹取气涨轴。
24.3、本发明的自动拔插气胀轴的装置设置有与拔插机械手相配合的用于支撑所述气涨轴的升降托辊组件，在插轴和拔轴动作时，用于托撑正在插入或正在拔出的气涨轴，两者相互配合实现气涨轴的平稳拔出和插入，且升降托辊组件的具有升降功能，能够将气涨轴从较低位置移动到夹取位置进行插轴，插轴时气涨轴时刻保持水平的状态，从而避免气涨轴插到套筒时因插入倾斜损坏套筒的情况。
附图说明
25.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
26.图1是本发明的拔插轴机构的结构示意图；
27.图2是本发明的拔插轴机构的部分结构示意图；
28.图3是本发明拔插轴机构的拔插机械手的结构示意图；
29.图4是本发明拔插轴机构的纵向移动机构的结构示意图；
30.图5是本发明升降托辊组件的第一视角结构示意图；
31.图6是本发明升降托辊组件的第二视角结构示意图；
32.图7是本发明实施例一的插入气涨轴时的自动拔插装置的结构示意图；
33.图8是本发明实施例一的插轴承接台的结构示意图；
34.图9是本发明实施例一插轴承接台的部分结构示意图；
35.图10是本发明实施例二的拔出气涨轴时的自动拔插装置的结构示意图；
36.图11是本发明实施例二的拔轴承接台的结构示意图。
37.图中:11、拔插机架，12、纵向移动机构，121、纵向移动齿条，122、纵向移动电机，124、纵向导轨，125、纵向滑块，13、横向支架，131、第一横梁，132、第二横梁，14、横向移动机构，141、横向移动齿条，142、横向移动电机，144、横向移动导轨，145、横向移动滑块，15、拔插机械手，151、拔插轴支架，152、第一升降电机，154、第一升降臂，155、第一升降齿条，156、夹取装置，1561、夹取架，1562、夹取气缸，1563、夹爪，16、升降托辊组件，161、托辊连接架，162、第二升降电机，164、第二升降臂，165、第二升降齿条，166、托辊安装架，167、托辊，2、插轴承接台，21、插轴承接机架，22、插轴支座，23、插轴升降机构，231、插轴升降导轨，232、插轴升降滑块，233、插轴升降电机，234、插轴升降齿轮，235、插轴升降齿条，24、夹紧机构，241、夹紧气缸，242、第一连杆，243、第二连杆，3、拔轴承接台，31、拔轴承接机架，32、拔轴承接导轨，33、拔轴承接滑块，34、拔轴支撑板，35、调节组件，351、调节电机，352、丝杆，4、气涨轴，5、成品工装板，6地脚支座，7、成品卷。
具体实施方式
38.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
39.如图1-图6所示的本发明的一种自动拔插气胀轴的装置的具体实施例，包括对成品卷7中的气涨轴4进行拔插动作的拔插轴机构、用于放置待插入的气胀轴的插轴承接台2和用于放置待拔出气胀轴的成品卷7的拔轴承接台3；拔轴承接台3或插轴承接台2与拔插轴机构成横向直线排布；
40.拔插轴机构包括拔插机架11、对称设置在拔插机架11的两纵梁上的纵向移动机构12、滑动安装在纵向移动机构12上的横向支架13；横向支架13的第一横梁131上通过横向移动机构14滑动安装有用于对气涨轴4进行拔插动作的拔插机械手15，横向支架13的第二横梁132上安装有用于支撑气涨轴4的升降托辊组件16；在插轴和拔轴动作时，升降托辊组件16的接轴面位于拔插轴机械手相对应的下方,升降托辊组件16用于托撑正在插入或正在拔出的气涨轴4。本发明的自动拔插气涨轴4的装置能够自动化的进行插轴动作和拔轴动作，整体结构简单，操作方便，不需要人力进行拔轴、插轴工作，节省人力的投入，避免人工进行拔轴、插轴的安全风险，且大大提高了拔轴、插轴的工作效率。
41.拔插机械手15包括沿横向移动机构14进行横向移动的拔插轴支架151、安装在拔插轴支架151上的第一升降电机152、与第一升降电机152的输出轴同轴设置的第一升降齿轮；拔插轴支架151上滑动安装有第一升降臂154，沿升第一降柱的滑动方向设置有第一升降齿条155，第一升降齿条155与第一升降齿轮外啮合连接。其中，第一升降臂154与拔插轴支架151接触的端面上安装有导轨，与导轨对应的拔插轴支架151上固定安装有滑块，滑块与滑轨配合滑动连接。
42.第一升降臂154的下端安装有用于夹取气涨轴4的夹取装置156；夹取装置156包括与第一升降臂154安装的夹取架1561、安装在夹取架1561上的夹取气缸1562以及与夹取气缸1562连接的夹爪1563。
43.升降托辊组件16包括安装在机架上的托辊连接架161、安装在托辊连接架161上的第二升降电机162、与第二升降电机162的输出轴同轴设置的第二升降齿轮；托辊连接架161上滑动安装有第二升降臂164，沿第二升降臂164的滑动方向设置有第二升降齿条165，第二升降齿条165与第二升降齿轮外啮合连接。第二升降臂164与托辊连接架161相配合的端面上安装有滑轨，与滑轨对应的托辊连接架161上固定安装有滑块，滑块与滑轨配合滑动连接。
44.第二升降臂164下端部安装有托辊安装架166，托辊安装架166远离升降导轨的一端安装有若干个用于放置气涨轴4上的托辊；在插轴和拔轴动作时，气涨轴4通过托辊167支撑。托辊安装架166与第二升降臂164滑动安装，其上安装有若干托辊167。托辊167材质为聚氨酯。
45.本发明的自动拔插气胀轴的装置设置有与拔插机械手15相配合的用于支撑气涨轴4的升降托辊组件16，在插轴和拔轴动作时，用于托撑正在插入或正在拔出的气涨轴4，两者相互配合实现气涨轴4的平稳拔出和插入，且升降托辊组件16的具有升降功能，能够将气涨轴4从较低位置移动到夹取位置进行插轴，插轴时气涨轴4时刻保持水平的状态，从而避免气涨轴4插到套筒时因插入倾斜损坏套筒的情况。
46.纵向移动机构12包括固定在拔插机架11的纵梁上的纵向移动齿条121、固定安装在横向支架13的纵梁上的纵向移动电机122、与纵向移动电机122的输出轴同轴设置的纵向移动齿轮；纵向移动齿轮与纵向移动齿条121外啮合连接；拔插机架11的纵梁上沿平行于纵向移动齿条121的方向设置有纵向导轨124，横向支架13上设置有与纵向导轨124滑动配合连接的纵向滑块125。本发明中，横向移动机构14包括固定安装在第一横梁131上的横向移动齿条141和固定安装在拔插轴支架151上的横向移动电机142，与横向移动电机142的输出轴同轴设置有横向移动齿轮，横向移动齿轮与横向移动齿条141外啮合传动连接；
47.第一横梁131上沿平行于横向移动齿条141的方向设置的横向移动导轨144，拔插轴支架151上安装有与横向移动导轨144配合滑动连接的横向移动滑块145。
48.本发明的自动拔插气胀轴的装置能够应用到拔轴的过程，同时也能够应用到插轴的过程，只需要更换拔轴承接台3和插轴承接台2，很大程度上节省了车间成本的投入。且本发明的拔插轴机构设置有纵向移动机构12、横向移动机构14能够实现拔插机械手15在纵向和横向的自由移动，同时拔插机械手15上设置有升降装置，从而实现夹爪1563在竖直方向上的移动，进一步地实现夹爪1563灵活、准确的夹取气涨轴4。
49.实施例一
50.参照图7-图9，自动插轴动作的自动插气涨轴4装置包括对成品卷7中的气涨轴4进行拔插动作的拔插轴机构、用于放置待插入的气胀轴的插轴承接台2，其中，拔插轴机构与插轴承接台2成横向直线排布，插轴承接台2包括插轴承接机架21、滑动安装在插轴承接支架上的至少一组插轴支座22以及安装在插轴承接机架21上的用于对插轴支座22进行上下方向上移动的插轴升降机构23。插轴升降机构23包括竖直设置在插轴承接机架21上的插轴升降导轨231、与插轴升降导轨231滑动配合连接的插轴升降滑块232、固定安装在插轴支座22上的插轴升降电机233、与插轴升降电机233的输出轴同轴设置的插轴升降齿轮234以及沿平行于插轴升降导轨231设在插轴承接机架21上的插轴升降齿条235；插轴升降滑块232与插轴支座22固定安装，插轴升降齿条235与插轴升降齿轮234外啮合传动连接。
51.需要进一步说明的是插轴支座22包括多个用于支撑夹紧气涨轴4的夹紧机构24，夹紧机构24包括用于放置管芯的凹槽架、安装在凹槽架下端的夹紧气缸241、通过转动轴与夹紧气缸241的输出端转动安装的第一连杆242、与第一连杆242转动连接的第二连杆243，两第二连杆243设置在管芯的两侧用于稳固、夹紧管芯。
52.自动插气涨轴4装置的插轴承载台安装在成品工装板5回流倍速链线的出口处的倍速链线内部，拔插轴机构的拔插机架11设置在气涨轴4缓存倍速链的气涨轴4输出口，插轴工作台按系统指令将气涨轴4缓存倍速链输出的气涨轴4自动抓取并插入到从管芯皮带传送线搬运到的插轴承载台上插轴支架上的管芯内，插轴完成，并写入id信息。气涨轴4带管芯随插轴承载台的插轴支架下降落在空的成品工装板5上，预装好气涨轴4的成品工装板5经工装板回流倍速链线传送到rgv上进入下一工序。
53.自动插气涨轴4机构自动化程度高并具有柔性操作功能，可根据上级控制系统给出的来料信息，自动调整工艺动作参数以柔性适应于多种气涨轴4、管芯的排列组合工况。
54.其插轴升降电机233等均采用伺服电机，具有节奏快，定位精度高，闭环控制可靠的优点。
55.本实施例一中，插轴承载台上装有2组插轴支座22，插轴承接支架与靠近插轴支座22的两端均设置有用于将插轴支座22进行上下方向上移动的插轴升降机构23，用于保证插轴支座22的水平，插轴升降机构23初始在最低位，成品工装板5倍速链传送空的工装板到插轴工位即插轴承载台上方，插轴升降机构23上升，插轴支座22上对应成品工装板5上的2个成品卷7支撑位，每个成品卷7支撑位的下方设置有四组管芯支架，管芯支架的夹紧气缸241升降时可以穿过成品工装板5的框架空隙且带动两个第二连杆243打开，方便成品卷7的转运。
56.自动插轴的操作过程如下：
57.升降托辊组件16由初始最高位下降到最低位，气涨轴4缓存线按系统指令输出1根气涨轴4到出口输送线上，升降托辊组件16上升将气涨轴4托起到和管芯高度一致的位置，然后纵向移动机构12移动到需要进行插轴的工位，拔插机械手15的拔插轴夹爪1563运动到气涨轴4一侧的耳轴处，启动夹取气缸1562带动夹爪1563动作抓紧气涨轴4，在横向移动机构14的作用下夹爪1563推动气涨轴4将其插入管芯中，当气涨轴4插入到管芯后，夹爪1563松开气涨轴4耳轴，拔插机械手15复位到初始位准备下一次插轴操作。
58.插轴承载台的插轴承接机架21为方管型材焊接件，其底部装有4个可调平的地脚支座6用于设备的调平，保证插轴承接台2保持水平。
59.实施例二
60.参照图10和图11，自动拔轴动作的自动拔插气涨轴4装置包括包括对成品卷7中的气涨轴4进行拔插轴动作的拔插轴机构、用于放置待拔出的成品卷7的拔轴承接台3，其中拔轴承接台3包括拔轴承接机架31、对称固定安装在拔轴承接机架31的两横梁上的拔轴承接导轨32、通过拔轴承接滑块33与拔轴承接导轨32滑动安装的至少两组用于支撑气涨轴4的拔轴支撑板34。
61.拔轴承接机架31上安装有至少一组用于拔轴支撑板34位置调节的调节组件35；调节组件35包括安装在拔轴承接机架31上的调节电机351、与调节电机351的输出轴同轴设置的丝杆352、与丝杆352滑动配合连接的螺母座；其中，丝杆352远离调节电机351的一端转动安装在与调节电机351安装端相对的拔轴承接机架31上；螺母座与拔轴支撑板34固定安装。本实施例二中的拔轴承接支架的两纵梁上均安装有两个调节电机351，调节电机351的输出轴均同轴设置有丝杆352，四个调节电机351和四个与调节电机351对应的丝杆352分别调节不同的拔轴调节板的位置。本实施例2中拔轴支撑板34为四个。
62.自动拔气涨轴4机构接收到系统发送的即将到站的成品卷7信息，根据管芯规格、数量及成品卷7位置的信息，并使用激光扫描得到管芯的图像位置信息，并通过计算获得管芯所处具体位置，并传输指令至管芯支撑架控制系统，使其按照预算的位置进行移动并避开成品卷7。
63.当管芯为1个时，外侧的两个拔轴支撑板34需运动到外侧最远处避让。另外两个拔轴支撑板34运动到该管芯的两端位置。管芯为2个时，4个拔轴支撑板34分别运动的2个管芯的两端位置。搬运桁架机械手按系统指令将带轴成品卷7从倍速传送线上抓取并放置到已调节好对应位置的拔轴支撑板34上。
64.拔插轴机械手和升降托辊组件16根据系统的气涨轴4规格信息自动调整拔插机械手15和升降托辊组件16的高度，前者保证夹爪1563和气涨轴4同心，后者保证托辊的接轴面和气涨轴4相切能在拔轴工作时可以托住气涨轴4以防止拔轴操作时气涨轴4掉落并减小夹爪1563所受的悬臂力矩。
65.自动拔轴的操作过程如下：拔轴机械手的拔轴夹爪1563运动到气涨轴4一侧的耳轴处，启动夹取气缸1562带动夹爪1563动作抓紧气涨轴4，夹爪1563拖动气涨轴4将其从管芯中拔出并被多个托辊托住，当将管芯拖到适当位置时，夹爪1563松开气涨轴4耳轴后继续运动一段距离使其和气涨轴4完全脱开，此时升降托辊组件16下降，将托辊上的气涨轴4放置到气涨轴4缓存倍速链的入口传送线上，气涨轴4缓存倍速链的入口传送线运行将气涨轴4传送到气涨轴4缓存区，拔插机械手15和升降托辊组件16复位。
66.当管芯为2个时，外侧的两个拔轴支撑板34带着其上的成品卷7需同步运动到外侧最远处避让，给搬运桁架机械手搬运内侧成品卷7让出空间。搬运桁架机械手先搬运内侧的成品卷7后，再搬运外侧的成品卷7。
67.应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。