CN103662967B - 自动排线装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动排线装置，属于线缆制造技术领域，现有排线方式易出现缺口、积线、跳线，本发明包括龙门架、横移平台、机械手、升降机构、水平移动机构、动态补偿机构、自动换向机构、收线机构、龙门辅架、控制器、编码器，本发明会按照所设定的节距进行排线，排线过程中，排线装置会根据实际的生产情况进行位置补偿控制，保证护套线与所设计的机械结构在所设定的角度范围内，从而使排线时不出现缺口和跳线的情况。

Description

自动排线装置及方法

技术领域

本发明属于线缆制造技术领域，具体是一种自动排线装置。

背景技术

在线缆制造中，需要将线缆逐层整齐的卷绕在缆盘上（简称为“排线”），即要求卷绕在缆盘上的每层线缆无缺口、跳线、积线等现象，每层卷绕完成后需要及时换向。现有实现排线是人工完成的，即操作人员通过适时干涉卷曲的线缆相对于缆盘的位置实现。这样的排线主要存在以下缺陷：

1.不能根据盘具的变化进行及时的换向，导致换向时出现积线、跳线；

2.排线过程中，因盘具的不规整及设备升降速过程等因素造成排线出现缺口、跳线、积线等问题；

3.人工排线劳动强度大，同时也增加了员工的危险性，存在安全隐患；

4.即便人工排线可达到较好的效果，但不同的作业人员排线效果难以实现统一。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有排线方式易出现缺口、积线、跳线，劳动强度大，存在安全隐患等缺陷，提供一种自动排线装置及方法。

为达到本发明的目的，本发明的自动排线装置，其特征是包括龙门架、横移平台、机械手、升降机构、水平移动机构、动态补偿机构、自动换向机构、收线机构、龙门辅架、控制器、编码器：

所述的龙门辅架位于龙门架的前侧；

所述的收线机构设于龙门架上，其包括收线电机及由收线电机带着转动的缆盘；

所述的横移平台可升降地设于龙门辅架上并位于所述缆盘的前侧，由升降机构驱动升降；

所述的升降机构设于龙门辅架上并位于所述缆盘的前侧，其包括升降电机和将升降电机的动力传递给横移平台的升降传动机构；

所述的机械手可横向移动的设于横移平台上，由水平移动机构驱动做横向移动，其具有排线导辊和可换向的指向所述缆盘的机械手指组件；

所述的水平移动机构设于横移平台上，其包括水平移动电机和将水平移动电机的动力传递给机械手的平移传动机构；

所述的自动换向机构包括设于所述机械手指组件端部的两个用于与所述缆盘的盘边配合的换向开关、换向动力装置、由换向动力装置驱动的换向执行机构；

所述的动态补偿机构包括设于所述机械手指组件前端的两个导轮以及分别为两个导轮配置的传感器。

作为上述自动排线装置的优选技术手段：所述的编码器装配在所述收线电机的轴上。

作为上述自动排线装置的优选技术手段：所述龙门辅架的两立柱上设有轨道，所述横移平台的两端部分别装配于所述的两轨道；所述的升降传动机构包括同步传递的一传递轴、两驱动螺杆，所述的两驱动螺杆分别沿所述龙门辅架的两立柱布置且分别与所述横移平台的两端部通过螺纹配合，所述的传递轴沿所述龙门辅架的横梁布置且其两端分别与所述两驱动螺杆的上端传递配合。

作为上述自动排线装置的优选技术手段：所述的龙门架、龙门辅架分别设置或者连为一体。

作为上述自动排线装置的优选技术手段：所述的横移平台上具有轨道，所述的机械手装配在所述的轨道上，所述的平移传动机构为由水平移动电机驱动的驱动螺杆，所述的驱动螺杆通过螺纹与所述的机械手传动。

作为上述自动排线装置的优选技术手段：所述的机械手包括一个用于装配在所述横移平台上的基础部分，所述的排线导辊设于所述的基础部分上，所述的机械手指组件通过转轴装配在所述的基础部分上，所述的换向动力装置为受控于所述控制器的气缸，所述的换向执行机构包括啮合的齿轮、齿条，所述的齿轮装配在所述的转轴上，所述的齿条导向在所述的基础部分上并由所述的气缸驱动。

作为上述自动排线装置的优选技术手段：所述的编码器对收线电机的转速脉冲进行实时的采集，通过控制器进行转速的计算，转换成与收线电机的转速相对应的水平移动电机的转速实现收线转速与水平移动机构的排线速度在信号上的同步。

作为上述自动排线装置的优选技术手段：所述的传感器向所述控制器传递线缆接触在导轮上的信号，由控制器将该信号与设定的范围值进行比较并在该信号超出范围值时对所述水平移动电机的速度进行递减补偿或叠加补偿，以达到光缆相对于缆盘的入线角度可控。

作为上述自动排线装置的优选技术手段：所述的控制器在收线换向时控制升降机构的升降电机通过升降传动机构将横移平台提升或者降低一个线缆直径的高度，保证线缆、机械手与缆盘的相对关系。

为达到本发明的目的，本发明的自动排线方法，其特征是：编码器对收线电机的转速脉冲进行实时的采集，通过控制器进行转速的计算，转换成与收线电机的转速相对应的水平移动电机的转速实现收线转速与水平移动机构的排线速度在信号上的同步；

所述的传感器向所述控制器传递线缆接触在导轮上的信号，由控制器将该信号与设定的范围值进行比较并在该信号超出范围值时对所述水平移动电机的速度进行递减补偿或叠加补偿，以达到光缆相对于缆盘的入线角度可控；

所述的控制器在收线换向时控制升降机构的升降电机通过升降传动机构将横移平台提升或者降低一个线缆直径的高度，保证线缆、机械手与缆盘的相对关系。

本发明的有益效果是：

1.在对要排线的光缆护套进行节距设定后，自动排线装置会按照所设定的节距进行排线，排线过程中，排线装置会根据实际的生产情况进行位置补偿控制，保证护套线与所设计的机械结构在所设定的角度范围内，从而使排线时不出现缺口和跳线的情况；

2.在盘边换向时，自动排线装置设计了一个实时检测盘边的换向机构装置，通过此装置来解决进行自动排线装置及时换向的问题；

3.正是因为自动排线装置解决了排线时的不平整及盘边及时换向的问题，从而代替了原设备人工排线，降低劳动强度，消除排线时的安全隐患。

附图说明

图1是本发明自动排线装置的结构示意图；

图2是本发明自动排线装置的横移平台（2）、机械手（3）的结构示意图；

图3是本发明自动排线装置的机械手（3）结构的一个示意图；

图4是本发明自动排线装置的简化示意图；

图中标号说明：

01-龙门架；

02-横移平台；

03-机械手，31-排线导辊，32-机械手指组件，33-基础部分，34-转轴；

04-升降机构，41-升降电机，42-传递轴；

05-水平移动机构，51-水平移动电机，52-驱动螺杆；

61-导轮，62-导轮；

71-换向开关，72-换向开关，73-气缸，74-齿条；

08-收线机构，82-缆盘；

09-龙门辅架；

10-线缆。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明做进一步说明。

本发明的自动排线装置，如图1-4所示，其包括龙门架01、横移平台02、机械手03、升降机构04、水平移动机构05、动态补偿机构、自动换向机构、收线机构08、龙门辅架09、控制器、编码器：

龙门辅架09位于龙门架01的前侧；

收线机构08设于龙门架01上，其包括收线电机及由收线电机带着转动的缆盘82；

横移平台02可升降地设于龙门辅架09上并位于缆盘82的前侧，由升降机构04驱动升降；

升降机构04设于龙门辅架09上并位于缆盘82的前侧，其包括升降电机41和将升降电机41的动力传递给横移平台02的升降传动机构；

机械手03可横向移动的设于横移平台02上，由水平移动机构05驱动做横向移动，其具有排线导辊31和可换向的指向缆盘82的机械手指组件32；

水平移动机构05设于横移平台02上，其包括水平移动电机51和将水平移动电机51的动力传递给机械手03的平移传动机构；

自动换向机构包括设于机械手指组件32端部的两个用于与缆盘82的盘边配合的换向开关72、换向动力装置、由换向动力装置驱动的换向执行机构；

动态补偿机构包括设于机械手指组件32前端的两个导轮61、62以及分别为两个导轮配置的传感器。

基于上述自动排线装置，本发明的自动排线方法是编码器对收线电机的转速脉冲进行实时的采集，通过控制器进行转速的计算，转换成与收线电机的转速相对应的水平移动电机的转速实现收线转速与水平移动机构的排线速度在信号上的同步（在排线过程中，控制线缆的线速恒定，随着线缆的盘绕，盘径逐渐增大，盘径每增大一次，缆盘的转速则降低一次，随着盘径越来越大，缆盘收线转速越来越慢，水平移动机构的水平移动电机的转速也随之越来越慢令机械手的横向移动放缓）；

传感器向控制器传递线缆接触在导轮上的信号，由控制器将该信号与设定的范围值进行比较并在该信号超出范围值时对水平移动电机的速度进行递减补偿或叠加补偿，以达到光缆相对于缆盘的入线角度可控；

控制器在收线换向时（如依据收线电机转速的突然变化或换向开关的启动）控制升降机构04的升降电机通过升降传动机构将横移平台02提升或者降低一个线缆直径的高度，保证线缆、机械手与缆盘的相对关系。

自动排线时，将线缆端部穿过机械手03的排线导辊、动态补偿机构的一个导轮上后固定在缆盘上的卷筒上，将机械手03在位置上设计一个自然入线角度（在线缆呈螺旋状从卷筒的一端向另一端盘绕时，线缆具有一个螺旋角，该自然入线角度体现为未盘绕的线缆稍滞后于与其最近的已经盘绕的线缆，如滞后的距离为线缆的半径，以使未盘绕的线缆以与其最近的已经盘绕的线缆为导向而盘绕整齐，防止排线出现缺口、跳线）；当控制器接收到来自编码器的收线转速信号时，启动自动排线装置进行排线，当线缆与动态补偿机构的导轮之间的压力变大或变小时，说明此时机械手03在位置上偏离了自然入线角度，排线速度过快或过慢，为了防止排线出现缺口（机械手排线速度过快）或跳线（机械手排线速度过慢）的情况，当导轮与光缆之间的压力变大或变小时，由传感器传达信号（如压力信号）到控制器中，在控制器中设定一个范围值，由控制器将该信号与设定的范围值进行比较并在该信号超出范围值时对水平移动电机的速度进行递减补偿或叠加补偿，以达到光缆相对于缆盘的入线角度可控，解决在排线过程中出现排线不规整（如缺口、跳线、积线）的问题，保证角度在入线角度的变化范围内，从而使排线平整。

排线到盘边时，一个换向开关触及盘边，令换向动力装置驱动换向执行机构使自动换向机构换向，自动换向机构换向后，线缆接触在动态补偿机构的另一个导轮上，形成反方向的自然入线角度后进行在缆盘上的反向排线，直至另一个换向开关触及缆盘的另一个盘边而换向；进一步的，由水平移动机构05的水平移动电机（优选伺服电机）反馈编码器信号到控制器中，进行位置计算，线缆将要排线到缆盘的盘边时，快速平移机械手03进行角度的消除，使自动换向机构的换向开关能够及时碰到盘边准备换向，同时利用所测得的当前收线的转速计算出转1圈所需时间，当时间到达时快速移动换向，从而解决换向不及时的问题；换向后，收线电机转速发生变化（如在排线过程中，控制线缆的线速恒定，换向后收线电机转速降低），通过控制器进行转速的计算识别，控制升降机构04的升降电机根据缆盘的转向通过升降传动机构将横移平台02提升（缆盘的转向决定从下侧卷绕线缆时）或者降低（缆盘的转向决定从上侧卷绕线缆时）一个高度，总保证线缆、机械手与缆盘的相对关系。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加的技术特征，虽然图1-4包含了以下所有附加技术特征，是本发明的较佳实施例，但是本发明并不限于该情形，在实施本发明时根据具体作用将它们选用在上段所述的技术方案上。

首先，为了方便准确的采集收线电机的转速脉冲，编码器装配在收线电机的轴上。

其次，为了横移平台02灵活升降，龙门辅架09的两立柱上设有轨道，横移平台02的两端部分别装配于两轨道；升降传动机构包括同步传递的一传递轴42、两驱动螺杆，两驱动螺杆分别沿龙门辅架09的两立柱布置且分别与横移平台02的两端部通过螺纹配合，传递轴沿龙门辅架09的横梁布置且其两端分别与两驱动螺杆的上端传递配合，升降电机通过驱动两驱动螺杆、传递轴中的任一个即可实现同步传动，令横移平台02两端同步升降。

第三，龙门架01、龙门辅架09分别设置或者连为一体。

第四，为了机械手03灵活移动，横移平台02上具有轨道，机械手03装配在轨道上，平移传动机构为由水平移动电机驱动的驱动螺杆52，驱动螺杆52通过螺纹与机械手03传动，由此实现对机械手03动作的准确控制。

第五，机械手03包括一个用于装配在横移平台02上的基础部分，排线导辊31设于基础部分上，机械手指组件32通过转轴34装配在基础部分上而可以转动，换向动力装置为受控于控制器的气缸73，换向执行机构包括啮合的齿轮、齿条74，齿轮装配在转轴34上，齿条74导向在基础部分上并由气缸驱动，换向开关触及盘边时，控制器发出指令使气缸伸或缩，带着齿轮动作，由齿条驱使齿轮转动实现机械手指组件换向。

Claims (9)

1.自动排线装置，其特征是包括龙门架（01）、横移平台（02）、机械手（03）、升降机构（04）、水平移动机构（05）、动态补偿机构、自动换向机构、收线机构（08）、龙门辅架（09）、控制器、编码器：

所述的龙门辅架（09）位于龙门架（01）的前侧；

所述的收线机构（08）设于龙门架（01）上，其包括收线电机及由收线电机带着转动的缆盘；

所述的横移平台（02）可升降地设于龙门辅架（09）上并位于所述缆盘的前侧，由升降机构（04）驱动升降；

所述的升降机构（04）设于龙门辅架（09）上并位于所述缆盘的前侧，其包括升降电机和将升降电机的动力传递给横移平台（02）的升降传动机构；

所述的机械手（03）可横向移动的设于横移平台（02）上，由水平移动机构（05）驱动做横向移动，其具有排线导辊和可换向的指向所述缆盘的机械手指组件；

所述的水平移动机构（05）设于横移平台（02）上，其包括水平移动电机和将水平移动电机的动力传递给机械手（03）的平移传动机构；

所述的自动换向机构包括设于所述机械手指组件端部的两个用于与所述缆盘的盘边配合的换向开关、换向动力装置、由换向动力装置驱动的换向执行机构；

所述的动态补偿机构包括设于所述机械手指组件前端的两个导轮以及分别为两个导轮配置的传感器；

所述的传感器向所述控制器传递线缆接触在导轮上的信号，由控制器将该信号与设定的范围值进行比较并在该信号超出范围值时对所述水平移动电机的速度进行递减补偿或叠加补偿，以达到光缆相对于缆盘的入线角度可控。

2.根据权利要求1所述的自动排线装置，其特征是：所述的编码器装配在所述收线电机的轴上。

3.根据权利要求1所述的自动排线装置，其特征是：所述龙门辅架（09）的两立柱上设有轨道，所述横移平台（02）的两端部分别装配于所述的两轨道；所述的升降传动机构包括同步传递的一传递轴、两驱动螺杆，所述的两驱动螺杆分别沿所述龙门辅架（09）的两立柱布置且分别与所述横移平台（02）的两端部通过螺纹配合，所述的传递轴沿所述龙门辅架（09）的横梁布置且其两端分别与所述两驱动螺杆的上端传递配合。

4.根据权利要求1所述的自动排线装置，其特征是：所述的龙门架（01）、龙门辅架（09）分别设置或者连为一体。

5.根据权利要求1所述的自动排线装置，其特征是：所述的横移平台（02）上具有轨道，所述的机械手（03）装配在所述的轨道上，所述的平移传动机构为由水平移动电机驱动的驱动螺杆，所述的驱动螺杆通过螺纹与所述的机械手（03）传动。

6.根据权利要求1所述的自动排线装置，其特征是：所述的机械手包括一个用于装配在所述横移平台（02）上的基础部分，所述的排线导辊设于所述的基础部分上，所述的机械手指组件通过转轴装配在所述的基础部分上，所述的换向动力装置为受控于所述控制器的气缸，所述的换向执行机构包括啮合的齿轮、齿条，所述的齿轮装配在所述的转轴上，所述的齿条导向在所述的基础部分上并由所述的气缸驱动。

7.根据权利要求1所述的自动排线装置，其特征是：所述的编码器对收线电机的转速脉冲进行实时的采集，通过控制器进行转速的计算，转换成与收线电机的转速相对应的水平移动电机的转速实现收线转速与水平移动机构的排线速度在信号上的同步。

8.根据权利要求1所述的自动排线装置，其特征是：所述的控制器在收线换向时控制升降机构（04）的升降电机通过升降传动机构将横移平台（02）提升或者降低一个线缆直径的高度，保证线缆、机械手与缆盘的相对关系。

9.自动排线方法，其特征是：编码器对收线电机的转速脉冲进行实时的采集，通过控制器进行转速的计算，转换成与收线电机的转速相对应的水平移动电机的转速实现收线转速与水平移动机构的排线速度在信号上的同步；

所述的传感器向所述控制器传递线缆接触在导轮上的信号，由控制器将该信号与设定的范围值进行比较并在该信号超出范围值时对所述水平移动电机的速度进行递减补偿或叠加补偿，以达到光缆相对于缆盘的入线角度可控；

所述的控制器在收线换向时控制升降机构（04）的升降电机通过升降传动机构将横移平台（02）提升或者降低一个线缆直径的高度，保证线缆、机械手与缆盘的相对关系。