CN105836181A - 一种具备卸力功能的包胶机供料机构及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具备卸力功能的包胶机供料机构及实现方法。本发明包括主旋转机构、进给角度自适应机构、卸力机构、卸力角调节机构和料盘机构；所述的主旋转机构是其他四个机构的载体，进给角度自适应机构、卸力机构、卸力角调节机构和料盘机构全部设置在主旋转机构的同一个侧面；料盘机构拉出来的料带先后通过卸力角调节机构、卸力机构、进给角度自适应机构，然后为包扎线束过程提供可持续的胶带或带状物料。本发明能够改善包胶机的供料过程的受力环境，提升包扎效果，扩大包扎适用范围，能够在汽车线束行业进行批量化推广应用。

Description

一种具备卸力功能的包胶机供料机构及实现方法

技术领域

本发明属于机电自动化领域，针对各类线束包胶机，提出一种具备卸力功能的包胶机供料机构及使用方法，本发明能够减少了胶带对被包裹线束的拉扯,保证线束不被扭曲、扯断，能够大幅度地提升线束生产质量和效率，可以在汽车线束生产自动化领域得到推广应用。

背景技术

线束是多种机电设备的网络主体。特别地，汽车线束作为一种零部件商品，具有百亿美元年产值。是一个分布广泛的工业

就汽车行业而言，没有线束也就不存在汽车电路。线束是指由铜材冲制而成的接触件端子(连接器)与电线电缆压接后，外面再塑压绝缘体或外加金属壳体等，以线束捆扎形成连接电路的组件。线束产业链包括电线电缆、连接器、加工设备、线束制造和下游应用产业，线束应用非常广泛，可用在汽车、家用电器、计算机和通讯设备、各种电子仪器仪表等方面，车身线束连接整个车身。

汽车线束内的电线常用规格有标称截面积0.5、0.75、1.0、1.5、2.0、2.5、4.0、6.0等平方毫米的电线，它们各自都有允许负载电流值，配用于不同功率用电设备的导线。以整车线束为例，0.5规格线适用于仪表灯、指示灯、门灯、顶灯等；0.75规格线适用于牌照灯，前后小灯、制动灯等；1.0规格线适用于转向灯、雾灯等；1.5规格线适用于前大灯、喇叭等；主电源线例如发电机电枢线、搭铁线等要求2.5至4平方毫米电线。这只是指一般汽车而言，关键要看负载的最大电流值，例如蓄电池的搭铁线、正极电源线则是专门的汽车电线单独使用，它们的线径都比较大，起码有十几平方毫米以上，这些"巨无霸"电线就不会编入主线束内。线束厂的技术员根据线束图做成线束排线板后，工人就按照排线板的规定来截线排线了。

整车主线束一般分成发动机(点火、电喷、发电、起动)、仪表、照明、空调、辅助电器等部分，有主线束及分支线束。一条整车主线束有多条分支线束，就好像树杆与树枝一样。整车主线束往往以仪表板为核心部分，前后延伸。由于长度关系或装配方便等原因，一些汽车的线束分成车头线束(包括仪表、发动机、前灯光总成、空调、蓄电池)、车尾线束(尾灯总成、牌照灯、行李箱灯)、篷顶线束(车门、顶灯、音响喇叭)等。线束上各端头都会打上标志数字和字母，以标明导线的连接对象，操作者看到标志能正确连接到对应的电线和电气装置上，这在修理或更换线束时特别有用。同时，电线的颜色分为单色线和双色线，颜色的用途也有规定，一般是车厂自订的标准。我国行业标准只是规定主色，例如规定单黑色专用于搭铁线，红单色用于电源线，不可混淆。

线束用机织线或塑料粘带包裹，出于安全、加工和维修方便，机织线包裹已经淘汰，现在是用粘性塑料胶带包裹。线束与线束之间、线束与电气件之间的连接，采用联插件或线耳。联插件用塑料制成，分有插头和插座。线束与线束之间用联插件相接，线束与电气件之间的连接用联插件或线耳。

目前，国内外线束包扎仍然采用人工方式进行包扎，包扎方式落后，生产效率低。为了适应国内外日益竞争激烈的劳动力市场，自动包胶机的需要逐步产生。但是，由于此类机器仍缺乏力学特性较好的供料机构，此类设备没有大规模推广。为此，这里提出一种具备卸力功能的包胶机供料机构，减少了胶带对被包裹线束的拉扯,保证线束不被扭曲、扯断。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种具备卸力功能的包胶机供料机构及使用方法。本发明针对各类包胶机的卸力供料机构，具有不但能够自动地适应角度、速度的变化，而且能够减少胶带拉扯线束,减少胶带解卷力对线束的反作用力及破坏,从而提升包胶机的工作性能,具有很好的推广应用价值。

一种具备卸力功能的包胶机供料机构，包括主旋转机构、进给角度自适应机构、卸力机构、卸力角调节机构和料盘机构；所述的主旋转机构是其他四个机构的载体，进给角度自适应机构、卸力机构、卸力角调节机构和料盘机构全部设置在主旋转机构的同一个侧面；料盘机构拉出来的料带先后通过卸力角调节机构、卸力机构、进给角度自适应机构，然后为包扎线束过程提供可持续的胶带或带状物料。

所述的主旋转机构包括一个旋转体，旋转体固定在底座上，底座固定在设备上，或者由夹具、机械手、人手夹持；旋转体为环形，且开有一个与中间通孔连通的U型豁口；旋转体的U型豁口允许线束进出，并且能够逆时针旋转，从而将胶带等物料缠绕在线束等物体上。

所述的进给角度自适应机构包括偏心摇把、导向轴套与导向轴；导向轴套与导向轴配合形成一套旋转机构；导向轴设置在导向轴套内，且导向轴与偏心摇把的一端相连接，偏心摇把的另一端设置在偏心摇把底座的通孔内，偏心摇把底座固定在旋转体的侧面，偏心摇把绕偏心摇把底座旋转，形成第二个旋转自由度机构，间接的从而允许导向轴套与偏心摇把形成一个两自由度旋转机构，既能减少胶带绕导向轴套产生的阻力，又能够改变进给方向角；从而灵活地为线束提供胶带等物料。

所述的卸力机构包括主动卸力轴、卸力轴套，其中主动卸力轴和一个嵌入在旋转体内传动装置相连接，卸力轴套嵌套在主动卸力轴上，两者固定连接；传动装置带动主动卸力轴上，进而带动卸力轴套旋转；由于主旋转机构的旋转，嵌入在主旋转体内的传动装置也被带动起来，致使主动卸力轴和卸力轴套跟随旋转；因此，卸力机构的旋转来自于主旋转机构的内部动力，而不是胶带的拉力；卸力轴套与胶带外侧产生摩擦，摩擦力大小与胶带外侧包裹程度或角度密切相关。

所述的卸力角调卸力机构为弹性结构，其中的卸力轴套为弹性结构；所述的传动装置为安装在旋转体内的用于带动主动卸力轴的装置，也可以是转动齿轮等。

所述的卸力角调节机构包括滚轮、滚轮轴以及一个导轨；滚轮嵌套在滚轮轴上，两者之间滑动连接；导轨设置在旋转体的侧面，滚轮轴设置在导轨上，能够在导轨上调节位置，从而给出不同的卸力角度，使得卸力角调节机构有一个合适的力学特性。

所述的卸力角调节机构为润滑结构，其中的滚轮由润滑材料组成，其表面结构能够减小胶带摩擦；

所述的料盘机构包括料盘、料盘轴；料盘设置在料盘轴上，且能够绕料盘轴任意转动，料盘轴固定在底座侧面。

一种具备卸力功能的包胶机供料机构的实现方法，具体如下：

所述的料盘机构的胶带解卷力为F₁，卸力机构给胶带带来的摩擦力为F₂，连接卸力机构与进给角度自适应机构的胶带内应力为为F₃，被包裹物体与进给角度自适应机构的胶带内应力为F₄；则获得力学平衡式为：

F₁＝F₂+F₃ 公式(1)

F₄＝F₃+f 公式(2)

式中f为进给角度自适应机构2对胶带产生的阻力；

将公式1和2化简后得到

F₄＝F₁+f-F₂ 公式(3)

因为胶带解卷力为F₁基本不变，f变化很小，所以F₂的大小将决定连接线束与进给角度自适应机构2的胶带内应力为F₄的大小这种卸力结构会产生3种效果：

F为正常卸力情况，能够保证包扎的紧密度；

F₄为临界情况，能够保证包扎，但是无紧密度；

F₄为胶带堆积情况，无法正常包扎；

针对一类典型线束，需要有一个能够调节卸力结构胶带夹角的机构，就调节F₂的大小，直到找到合适的力学特性；具体如下：

F₂＝μ(θ)·N(θ,F₁,F₂)

式中非线性摩擦系数函数μ(θ)、胶带与滚动轴套的非线性压力函数N(θ,F₁,F₂)随角度减小而增大；因此，卸力结构夹角θ小对应的摩擦力F₂大,反之,夹角θ大对应的摩擦力F₁小。

一种具备卸力功能的包胶机供料机构的实现过程如下：

从料盘机构拉出物料带,首先物料带的胶面绕过卸力角度调节机构，其次物料带的背面再绕过卸力机构，再然后物料带的胶面绕过进给角度调节机构，直至粘连旋转体开口内的线束；调节卸力角度调节机构的距离，直至卸力角度达到预期值；启动机器对线束进行包扎，并保证卸掉一部分解卷力，保证胶带不产生堆积。

本发明的有益说明如下：

供料机构能够自适应地提供胶带给线束，并保证合适的进给量、进给速度、进给角度；

卸力机构能够分担一部分胶带解卷力，胶带缠绕线束过程不会导致线束过度扭曲，保护线束完整性，并能够在较细的线束上，实现包扎动作。

因此，卸力机构的使用能够改善包胶机的供料过程的受力环境，提升包扎效果，扩大包扎适用范围，能够在汽车线束行业进行批量化推广应用。

附图说明

图1一种具备卸力功能包胶机供料机构的原理图；

图2在给定解卷力下的卸力原理；

图3卸力强度受卸力夹角影响。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种具备卸力功能的包胶机供料机构，包括主旋转机构1、进给角度自适应机构2、卸力机构3、卸力角调节机构4和料盘机构5；所述的主旋转机构1是其他四个机构的载体，进给角度自适应机构2、卸力机构3、卸力角调节机构4和料盘机构5全部设置在主旋转机构1的同一个侧面；料盘机构5拉出来的料带先后通过卸力角调节机构4、卸力机构3、进给角度自适应机构2，然后为包扎线束过程提供可持续的胶带或带状物料。

所述的主旋转机构1包括一个旋转体，旋转体固定在底座上，底座固定在设备上，或者由夹具、机械手、人手夹持；旋转体为环形，且开有一个与中间通孔连通的U型豁口；旋转体的U型豁口允许线束进出，并且能够逆时针旋转，从而将胶带等物料缠绕在线束等物体上。

所述的进给角度自适应机构2包括偏心摇把、导向轴套与导向轴；导向轴套与导向轴配合形成一套旋转机构；导向轴设置在导向轴套内，且导向轴与偏心摇把的一端相连接，偏心摇把的另一端设置在偏心摇把底座的通孔内，偏心摇把底座固定在旋转体的侧面，偏心摇把绕偏心摇把底座旋转，形成第二个旋转自由度机构，间接的从而允许导向轴套与偏心摇把形成一个两自由度旋转机构，既能减少胶带绕导向轴套产生的阻力，又能够改变进给方向角；从而灵活地为线束提供胶带等物料。

所述的卸力机构3包括主动卸力轴、卸力轴套，其中主动卸力轴和一个嵌入在旋转体内传动装置相连接，卸力轴套嵌套在主动卸力轴上，两者固定连接；传动装置带动主动卸力轴上，进而带动卸力轴套旋转；由于主旋转机构1的旋转，嵌入在主旋转体内的传动装置也被带动起来，致使主动卸力轴和卸力轴套跟随旋转；因此，卸力机构3的旋转来自于主旋转机构1的内部动力，而不是胶带的拉力；卸力轴套与胶带外侧产生摩擦，摩擦力大小与胶带外侧包裹程度或角度密切相关。

所述的卸力角调卸力机构3为弹性结构，其中的卸力轴套为弹性结构；所述的传动装置为安装在旋转体内的用于带动主动卸力轴的装置，也可以是齿轮、齿条结构、摩擦轮结构或者传动带结构等。

所述的卸力角调节机构4包括滚轮、滚轮轴以及一个导轨；滚轮4嵌套在滚轮轴上，两者之间滑动连接；导轨设置在旋转体的侧面，滚轮轴设置在导轨上，能够在导轨上调节位置，从而给出不同的卸力角度，使得卸力角调节机构4有一个合适的力学特性。

所述的卸力角调节机构4为润滑结构，其中的滚轮4-1由润滑材料组成，其表面结构能够减小胶带摩擦；

所述的料盘机构5包括料盘、料盘轴；料盘设置在料盘轴上，且能够绕料盘轴任意转动，料盘轴固定在底座侧面。料盘机构在受到外界对胶带物料的拉扯后，会旋转，提供胶带等物料。

综上所述，进给角度自适应机构2、卸力机构3、卸力角调节机构4以及料盘机构5能够为线束包扎过程中提供胶带物料，并具备自适应供料的特点，从而保证包胶带过程有合适的进给量、进给角度，以及进给拉力。

如图2和3所示，一种具备卸力功能的包胶机供料机构的实现方法，具体通过分析卸力结构的原理与力学分析来实现。假设料盘机构5的胶带解卷力为F₁，卸力机构3给胶带带来的摩擦力为F₂，连接卸力机构3与进给角度自适应机构2的胶带内应力为为F₃，连接线束等被包裹物体与进给角度自适应机构2的胶带内应力为F₄。那么，可以获得力学平衡式为：

F₁＝F₂+F₃ 公式(1)

F₄＝F₃+f 公式(2)

式中f为进给角度自适应机构2对胶带产生的阻力。

将公式1和2化简后得到

F₄＝F₁+f-F₂ 公式(3)

因为胶带解卷力为F₁基本不变，f变化很小(甚至可以忽略)，所以F₂的大小将决定连接线束与进给角度自适应机构2的胶带内应力为F₄的大小这种卸力结构会产生3种效果：

F为正常卸力情况，能够保证包扎的紧密度；

F₄为临界情况，能够保证包扎，但是无紧密度；

F₄为胶带堆积情况，无法正常包扎。

针对一类典型线束，需要有一个能够调节卸力结构胶带夹角的机构，就可以调节F₂的大小，直到找到合适的力学特性。参考图3，得到

F₂＝μ(θ)·N(θ,F₁,F₂)

式中非线性摩擦系数函数μ(θ)、胶带与滚动轴套的非线性压力函数N(θ,F₁,F₂)随角度减小而增大。因此，卸力结构夹角θ小对应的摩擦力F₂大,反之,夹角θ大对应的摩擦力F₁小。

一种具备卸力功能的包胶机供料机构的实现过程如下：

从料盘机构拉出物料带,首先物料带的胶面绕过卸力角度调节机构，其次物料带的背面再绕过卸力机构，再然后物料带的胶面绕过进给角度调节机构，直至粘连旋转体开口内的线束；调节卸力角度调节机构的距离，直至卸力角度达到预期值；启动机器对线束进行包扎，并保证卸掉一部分解卷力，保证胶带不产生堆积。

Claims (10)

1.一种具备卸力功能的包胶机供料机构，其特征在于包括主旋转机构、进给角度自适应机构、卸力机构、卸力角调节机构和料盘机构；所述的主旋转机构是其他四个机构的载体，进给角度自适应机构、卸力机构、卸力角调节机构和料盘机构全部设置在主旋转机构的同一个侧面；料盘机构拉出来的料带先后通过卸力角调节机构、卸力机构、进给角度自适应机构，然后为包扎线束过程提供可持续的胶带或带状物料。

2.根据权利要求1所述的一种具备卸力功能的包胶机供料机构，其特征在于主旋转机构包括一个旋转体，旋转体固定在底座上，底座固定在设备上；旋转体为环形，且开有一个与中间通孔连通的U型豁口；旋转体的U型豁口允许线束进出，并且能够逆时针旋转，从而将胶带等物料缠绕在物体上。

3.根据权利要求1所述的一种具备卸力功能的包胶机供料机构，其特征在于所述的进给角度自适应机构包括偏心摇把、导向轴套与导向轴；导向轴套与导向轴配合形成一套旋转机构；导向轴设置在导向轴套内，且导向轴与偏心摇把的一端相连接，偏心摇把的另一端设置在偏心摇把底座的通孔内，偏心摇把底座固定在旋转体的侧面，偏心摇把绕偏心摇把底座旋转，形成第二个旋转自由度机构，间接的从而允许导向轴套与偏心摇把形成一个两自由度旋转机构，既能减少胶带绕导向轴套产生的阻力，又能够改变进给方向角；从而灵活地为线束提供物料。

4.根据权利要求1所述的一种具备卸力功能的包胶机供料机构，其特征在于所述的卸力机构包括主动卸力轴、卸力轴套，其中主动卸力轴和一个嵌入在旋转体内传动装置相连接，卸力轴套嵌套在主动卸力轴上，两者固定连接；传动装置带动主动卸力轴上，进而带动卸力轴套旋转；由于主旋转机构的旋转，嵌入在主旋转体内的传动装置也被带动起来，致使主动卸力轴和卸力轴套跟随旋转。

5.根据权利要求4所述的一种具备卸力功能的包胶机供料机构，其特征在于因此，卸力机构的旋转来自于主旋转机构的内部动力，而不是胶带的拉力；卸力轴套与胶带外侧产生摩擦，摩擦力大小与胶带外侧包裹程度或角度密切相关。

6.根据权利要求1所述的一种具备卸力功能的包胶机供料机构，其特征在于所述的卸力角调卸力机构为弹性结构，其中的卸力轴套为弹性结构；所述的传动装置为安装在旋转体内的用于带动主动卸力轴的装置。

7.根据权利要求1所述的一种具备卸力功能的包胶机供料机构，其特征在于所述的卸力角调节机构包括滚轮、滚轮轴以及一个导轨；滚轮嵌套在滚轮轴上，两者之间滑动连接；导轨设置在旋转体的侧面，滚轮轴设置在导轨上，能够在导轨上调节位置，从而给出不同的卸力角度，使得卸力角调节机构有一个合适的力学特性；所述的卸力角调节机构为润滑结构，其中的滚轮由润滑材料组成，其表面结构能够减小胶带摩擦。

8.根据权利要求1所述的一种具备卸力功能的包胶机供料机构，其特征在于所述的料盘机构包括料盘、料盘轴；料盘设置在料盘轴上，且能够绕料盘轴任意转动，料盘轴固定在底座侧面。

9.根据权利要求1所述的一种具备卸力功能的包胶机供料机构的实现方法，其特征在于所述的料盘机构的胶带解卷力为F₁，卸力机构给胶带带来的摩擦力为F₂，连接卸力机构与进给角度自适应机构的胶带内应力为为F₃，被包裹物体与进给角度自适应机构的胶带内应力为F₄；则获得力学平衡式为：

F₁＝F₂+F₃ 公式(1)

F₄＝F₃+f 公式(2)

式中f为进给角度自适应机构2对胶带产生的阻力；

将公式1和2化简后得到

F₄＝F₁+f-F₂ 公式(3)

因为胶带解卷力为F₁基本不变，f变化很小，所以F₂的大小将决定连接线束与进给角度自适应机构2的胶带内应力为F₄的大小这种卸力结构会产生3种效果：

F为正常卸力情况，能够保证包扎的紧密度；

F₄为临界情况，能够保证包扎，但是无紧密度；

F₄为胶带堆积情况，无法正常包扎；

针对一类典型线束，需要有一个能够调节卸力结构胶带夹角的机构，就调节F₂的大小，直到找到合适的力学特性；具体如下：

F₂＝μ(θ)·N(θ,F₁,F₂)

式中非线性摩擦系数函数μ(θ)、胶带与滚动轴套的非线性压力函数N(θ,F₁,F₂)随角度减小而增大；因此，卸力结构夹角θ小对应的摩擦力F₂大,反之,夹角θ大对应的摩擦力F₁小。

10.根据权利要求1所述的一种具备卸力功能的包胶机供料机构的实现方法，其特征在于具体包括如下步骤：

从料盘机构拉出物料带,首先物料带的胶面绕过卸力角度调节机构，其次物料带的背面再绕过卸力机构，再然后物料带的胶面绕过进给角度调节机构，直至粘连旋转体开口内的线束；调节卸力角度调节机构的距离，直至卸力角度达到预期值；启动机器对线束进行包扎，并保证卸掉一部分解卷力，保证胶带不产生堆积。