CN107516562B - 一种用于线束自动缠绕胶带和卷绕线束的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于线束自动缠绕胶带和卷绕线束的装置，包括：主机架；编码器单元：安装在主机架上，用于记录穿过编码器单元的待处理线束的进给长度；胶带缠绕单元：镶嵌在主机架上，包括第一电机、由第一电机驱动旋转的旋转体、固定设置在旋转体上的胶带安装架，以及固定的并供待缠绕线束穿过的置料限位器；线束卷绕单元：设置在主机架上，包括第二电机、由第二电机驱动转动的卷绕盘，以及安装在卷绕盘上的卷绕筒和固定治具。与现有技术相比，本发明具有结构简单，体积小、操作简单安全，能够同步实现线束的自动缠绕胶带和卷绕线束，有效提高作业效率等优点。

Description

一种用于线束自动缠绕胶带和卷绕线束的装置
技术领域
本发明涉及机电自动化领域，尤其是涉及一种用于线束自动缠绕胶带和卷绕线束的装置。
背景技术
在线束行业，需要对各类线束进行胶带封装，达到捆绑、防漏电、防老化、防腐蚀等效果。需要对各类线束在转运过程中进行卷绕，达到防打结，易于运输和暂时存储。然而，在线束生产车间，仍然采用人工缠绕胶带及人工卷绕线束，缠绕胶带及卷绕线束的质量完全依赖操作员工的技术，操作熟练程度，很难保证产品的高质量性。劳动强度大、效率低，不利于现代化生产。因此，迫切需要发明一种适于产业工人使用的可以自动缠绕胶带及卷绕线束一体机，改善工人的劳动强度，提高工厂的生产效率。
目前市场上已经有像ondal mini,KABATEC，KTHB等品牌手持式胶带缠绕机，全自动机器手胶带缠绕机，Schleuniger为后段端子压接工序制作的装置用于电缆或定长电线卷绕。手持式胶带缠绕模式，在缠绕过程中产生震动，手持式缠绕机本身有自重，在一定程度上增加了操作员工的劳动强度。在缠绕过程中操作工双手并未得到解放，在多分支线束缠绕上相比于手工缠绕没有优势。利用机器人辅助实现全自动，投入成本高。用于电缆或电线卷绕的装置仅适用原材料电缆电线的简单卷绕。目前市场还未有结合缠绕胶带和卷绕线束这两种概念的低成本的自动化设备。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于线束自动缠绕胶带和卷绕线束的装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于线束自动缠绕胶带和卷绕线束的装置，其特征在于，包括：
主机架；
编码器单元：安装在主机架上，用于记录穿过编码器单元的待处理线束的进给长度；
胶带缠绕单元：镶嵌在主机架上，包括第一电机、由第一电机驱动旋转的旋转体、固定设置在旋转体上的胶带安装架，以及安装在旋转体中心位置并供待缠绕线束穿过的置料限位器；
线束卷绕单元：设置在主机架上，包括第二电机、由第二电机驱动转动的卷绕盘，以及安装在卷绕盘上的卷绕筒和固定治具；
工作时，待处理线束依次穿过编码器单元、置料限位器，并将待处理线束的首端固定在固定治具内，胶带安装架上的胶带端头粘附在待处理线束上，第二电机驱动卷绕盘转动，将待处理线束在卷绕筒上绕卷，同时，第一电机驱动旋转体旋转，带动胶带安装架旋转，对经过置料限位器的待处理线束缠绕胶带。
所述的编码器单元包括编码器、第一滚轮和第二滚轮，所述的编码器的传动轴与第一滚轮同轴连接，所述的第二滚轮与第一滚轮间隔安装，待处理线束穿过第一滚轮与第二滚轮之间间隔，并带动第一滚轮转动。第一滚轮和第二滚轮优选橡胶套滚轮。
所述的编码器单元还包括可伸缩进行开合操作的开合组件，所述的第二滚轮安装在开合组件上，并通过开合组件的伸缩开合，调节第二滚轮与第一滚轮之间的间隔。
所述的胶带缠绕单元还包括组装板，组装板的一侧上安装第一电机，另一侧安装第一传动组件，该第一传动组件分别连接第一电机和旋转体，所述的组装板在旋转体的旋转中心处开有上料口，待处理线束穿过上料口并放入置料限位器中。
所述的上料口的上方还设有防护罩。
所述的卷绕筒由围绕卷轴的多个卷绕手指组成，所述的卷绕手指设置在卷绕盘上，并可绕连接点向卷绕盘中心倾斜收缩，所述的卷轴上还设有一个可沿卷轴轴向运动的拉伸组件，所述的拉伸组件与每个卷绕手指之间均铰接连接一根连接杆；
线束卷绕单元工作时，卷绕手指垂直于卷绕盘，线束卷绕工作结束后，拉伸组件回拉，通过连接杆带动卷绕手指向卷绕盘圆心倾斜转动，此时，卷绕手指组成的卷绕筒的直径缩小，卷绕好的线束卷即可轻松取出。
所述的拉伸组件包括相互连接的拉伸环和拉伸杆，所述的拉伸环套设在卷轴上，所述的拉伸杆穿过卷绕盘的旋转中心并伸出。
所述的卷绕手指铰接设置在卷绕盘上，每个卷绕手指对应连接一个向外拉伸的复位弹簧，所述的卷绕手指上还设有防止其背向卷绕盘中心倾斜的限位块。
所述的胶带缠绕单元和线束卷绕单元的运动部位均设有与操作人员隔开的防护组件。
所述的主机架上还设有用于提供待处理线束的料架，在料架与编码器单元之间还设有导向叉，在编码器单元和胶带缠绕单元之间还设有分支导向轮组。
本发明可以通过与PLC控制系统组合起来，通过在主机架上铺设工作台面，胶带缠绕单元垂直镶嵌在工作台面上，在胶带缠绕单元的两侧分别设置了线束卷绕单元和编码器单元，线束卷绕单元和编码器单元分别安装在工作台面上，分支导向轮组分布安装在胶带缠绕单元与编码器单元中间区域内，导向叉组并排地安装在工作台面边沿上，料架安放在本装置的上方，在线束卷绕单元和胶带缠绕单元运动部位设置防护组件，这些防护组件分别安装在主机架上，急停开关、启动按钮和开合控制按钮分别安装在主机架侧面，三者均处在面对操作员工伸手可及的位置上，开合控制按钮控制编码器单元的开合状态，用于处理紧急情况下，取出加紧的线束，人机界面采用嵌入式安装在主机架内，可以拉出查看本装置的运转情况，电控柜安装在主机架的下方侧边，便于维修保养，三色警示灯安装在工作台面的边角位置，操作员工可以清晰看到错误操作警示及更换胶带的提示。
本发明的工作原理如下：
操作员工从料架上抽出所需电线，组装成所需待缠绕线束，把待缠绕线束的首端连接器固定在线束卷绕单元上的固定治具中，依次穿过胶带缠绕单元、开状态下的编码器单元和导向叉中。胶带端头黏附在待缠绕线束上，启动电源，开启总气源开关，按下启动按钮，编码器单元闭合，装置开始缠绕胶带、卷绕线束和记录线束长度，待到达线束分支点，编码器单元给出信号，胶带缠绕单元停止工作。将分支首端的连接器固定在线束卷绕单元的固定治具中，放入胶带缠绕单元缠绕工作位，分支后端依次置于分支导向轮组中，按下启动按钮开始缠绕胶带、卷绕线束和记录线束长度，根据实际需要重复上述并入分支工作，达到缠绕多分支线束的目的。对于无分支的线束则可省略上述并入分支的一系列动作。在装置工作时，操作工可以手工将需要插端子的电线插入连接器内。缠绕一条线束后，从线束卷绕单元上取下卷绕好线束，完成一个循环动作。在装置工作时，各个防护组件均被置放在规定位置隔离操作员工与能动部件的接触，否则三色警示灯会亮起警示按规程操作，根据不同线束从人机界面中选择所需程序及胶带。人机界面自动记录胶带使用情况，及时提示更换胶带。在处理紧急事故中，通过人机界面消除警报，可以使用急停开关，总气源开关、电源开关和开合控制按钮等。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明的装置可以同步实现自动缠绕胶带、卷绕线束功能，紧急开关及安全防护罩等确保机器运转的安全性。
(2)旋转体结构简单，并通过让待处理先出处于旋转体中心，避免了旋转体转动对线束的扰动，有效的保证的线束缠绕胶带的有效性和质量。通过卷绕方式收料，易于运输和暂时存储，同时，卷料筒可以很容易改变直径，方便线束卷的取出。
(3)装置自带料架，并通过导向叉和分支导向轮组件引导线束，有效提高作业效率，降低厂房占有空间。装置的结构紧凑、体积小、操作简单安全。
(4)橡胶套滚轮的使用增加了对待缠绕线束的挤压摩擦力，确保了编码器的记录精度。高分辨率的编码器，确保线束分支合并点的位置和主干的胶带缠绕距离的准确性。
(5)编码器单元、胶带缠绕单元和线束卷绕单元等都通过PLC控制系统连接控制，程序稳定，连锁保护完备，动作协调可靠，效率高，功能齐全，可适用于多种不同的胶带缠绕方式及不同种类线束的缠绕及卷绕。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明俯视结构示意图；
图3为本发明的胶带缠绕单元的结构示意图；
图4为本发明的胶带缠绕单元的又一结构示意图；
图5为本发明的线束卷绕单元的结构示意图；
图6为本发明的编码器单元的结构示意图；
图中，1-主机架，2-工作台面，3-胶带缠绕单元，31-组装板，32-第一电机，33-第一传动组件，34-旋转体，35-胶带安装架，36-置料限位器，37-防护罩，38-机头壳体，4-线束卷绕单元，41-卷绕盘，42-固定治具，421-第一治具，422-第二治具，423-第三治具，43-卷绕筒，431-卷绕手指，44-卷轴，45-拉伸组件，46-第二传动组件，47-第二电机，5-编码器单元，51-第一滚轮，52-第二滚轮，53-开合组件，54-编码器，6-分支导向轮组，7-导向叉，8-料架，9-防护组件，10-急停开关，11-启动按钮，12-开合控制按钮，13-人机界面，14-电控柜，15-三色警示灯。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种用于线束自动缠绕胶带和卷绕线束的装置，其结构如图1和图2所示，包括一个主机架1，主机架1为长方体结构，主机架1上方铺设工作台面2，胶带缠绕单元3垂直镶嵌在工作台面2上，在胶带缠绕单元3的两侧分别设置了线束卷绕单元4和编码器单元5，线束卷绕单元4和编码器单元5分别安装在工作台面2上，分支导向轮组6分布安装在胶带缠绕单元3与编码器单元5中间区域内，导向叉组7并排安装在工作台面2边沿上，料架8安放在本装置的上方，在线束卷绕单元4和胶带缠绕单元3运动部位设置防护组件9，这些防护组件9分别安装在主机架1上，急停开关10、启动按钮11和开合控制按钮12分别安装在主机架1侧面，三者均处在面对操作员工伸手可及的位置上，开合控制按钮控制编码器单元5的开合状态，用于处理紧急情况下，取出加紧的线束，人机界面13采用嵌入式安装在主机架1内，可以拉出查看本装置的运转情况，电控柜14安装在主机架1的下方侧边，便于维修保养，三色警示灯15安装在工作台面2的边角位置，操作员工可以清晰看到错误操作警示及更换胶带的提示。胶带缠绕单元3、线束卷绕单元4和编码器单元5均由设置在主机架1上的PLC控制系统控制运转。
胶带缠绕单元3镶嵌在主机架1上，用于把胶带围绕待缠绕线束做旋转动作，连续均匀地把胶带包裹在待缠绕线束表面。如图3和图4所示，胶带缠绕单元3包括组装板31、机头壳体38、第一电机32、第一传动组件33(齿轮传动组件)、由第一电机32驱动旋转的旋转体34、固定设置在旋转体34上的胶带安装架35、安装在旋转体34中心位置的置料限位器36，以及防护罩37。置料限位器36的另一端部上安装有一个导向线束走向的导向槽，其中间位置设有贯穿的通孔，用于供胶带穿过并缠绕到线束上。
第一电机32与第一传动组件33同轴连接，旋转体34与第一传动组件33装配在一起，并放置在组装板31和机头壳体38组合形成安装腔内，第一电机32安装在组装板31的一侧。安装板和机头壳体38在旋转体34的旋转中心处开有上料口，上料口面向操作员工便于上料，防护罩377放置在上料口的上方，防止不当操作造成危险伤害。旋转体34上还固定安装胶带安装架35。待缠绕线束通过进料口放入置料限位器36中，电机转动轴带动传动机构，进而将动力传输给旋转体34，胶带卷在旋转体34带动下围绕在待缠绕线束均匀地把胶带缠绕到待缠绕线束上。
如图5所示，线束卷绕单元4设置在主机架1上，用于将缠绕好的线束打圈收料，利用安装在其上的不同固定治具42(如第一治具421、第二治具422和第三治具423)来固定不同分支的连接器，辅助定位分支长度。线束卷绕单元4包括第二电机47、由第二电机47驱动转动的卷绕盘41，以及安装在卷绕盘41上的卷绕筒43和固定治具42；卷绕筒43由围绕卷轴44的多个卷绕手指431组成，卷绕手指431均匀的铰接在卷绕盘41上，并可绕连接点向卷绕盘41中心倾斜收缩，卷轴44上还设有一个可沿卷轴44轴向运动的拉伸组件45，拉伸组件45与每个卷绕手指431之间均铰接连接一根连接杆，拉伸组件45包括相互连接的拉伸环和拉伸杆，拉伸环套设在卷轴44上，拉伸杆穿过卷绕盘41的旋转中心并伸出，卷绕手指431铰接设置在卷绕盘41上，每个卷绕手指431对应连接一个向外拉伸的复位弹簧，卷绕手指431上还设有防止其背向卷绕盘41中心倾斜的限位块。将待缠绕线束的分支首端连接器固定到治具(如第一治具421、第二治具422或第二治具422)中，第二电机47转动轴带动第二传动组件46，进而将动力传输给卷绕盘41，待缠绕线束分支在卷绕盘41旋转带动线束的进给。缠绕好的线束以一定的速度盘绕在由许多卷绕手指431组成的卷绕筒43上，待完成卷绕时，拉伸杆回拉，卷绕手指431收缩，缩小卷绕筒43的直径，操作员工就可以轻松取下卷绕好的线束卷。
如图6所示，编码器单元5用于记录线束进给长度，进而控制线束每个分支点位置从而保证胶带缠绕单元3暂停位置。编码器单元5安装在主机架1上，编码器单元5包括编码器54、第一滚轮51和第二滚轮52，编码器54的传动轴与第一滚轮51同轴连接，第二滚轮52与第一滚轮51间隔安装，待处理线束穿过第一滚轮51与第二滚轮52之间间隔，并带动第一滚轮51转动，第一滚轮51和第二滚轮52优选橡胶套滚轮，编码器单元5还包括可伸缩进行开合操作的开合组件53，第二滚轮52安装在开合组件53上，并通过开合组件53的伸缩开合，调节第二滚轮52与第一滚轮51之间的距离，进而实现第一滚轮51与第二滚轮52对带缠绕先疏的夹持功能。
操作员工从料架8上抽出所需电线，组装成所需待缠绕线束，把待缠绕线束的首端连接器固定在线束卷绕单元4上的固定治具42中，依次穿过胶带缠绕单元3、开状态编码器单元5和导向叉7中。胶带端头黏附在待缠绕线束上，启动电源，打开总气源开关，按下启动按钮11，编码器单元5闭合，装置开始缠绕胶带、卷绕线束和记录线束长度，待到达线束分支点，编码器单元5给出信号，胶带缠绕单元3停止工作。将分支首端的连接器固定在线束卷绕单元4的固定治具42中，放入胶带缠绕单元3缠绕工作位，分支后端依次置于分支导向轮组6中，按下启动按钮11分支开始缠绕胶带、卷绕线束和记录线束长度，根据实际需要重复上述并入分支工作，达到缠绕多分支线束的目的。对于无分支的线束则可省略上述并入分支的一系列动作。在装置工作时，操作工可以手工将需要插端子的电线插入连接器内。缠绕一条线束后，从线束卷绕单元4上取下卷绕好线束，完成一个循环动作。在装置工作时，各个防护组件9均被置放在规定位置隔离操作员工与能动部件的接触，否则三色警示灯15会亮起警示按规程操作，根据不同线束从人机界面13中选择所需程序及胶带。人机界面13自动记录胶带使用情况，及时提示更换胶带。在处理紧急事故中，通过人机界面13消除警报，可以使用急停开关10，总气源开关、电源开关和开合控制按钮12等。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于线束自动缠绕胶带和卷绕线束的装置，其特征在于，包括：
主机架(1)；
编码器单元(5)：安装在主机架(1)上，用于记录穿过编码器单元(5)的待处理线束的进给长度；
胶带缠绕单元(3)：镶嵌在主机架(1)上，包括第一电机(32)、由第一电机(32)驱动旋转的旋转体(34)、固定设置在旋转体(34)上的胶带安装架(35)，以及安装在旋转体(34)中心位置并供待缠绕线束穿过的置料限位器(36)；
线束卷绕单元(4)：设置在主机架(1)上，包括第二电机(47)、由第二电机(47)驱动转动的卷绕盘(41)，以及安装在卷绕盘(41)上的卷绕筒(43)和固定治具(42)；
工作时，待处理线束依次穿过编码器单元(5)、置料限位器(36)，并将待处理线束的首端固定在固定治具(42)内，胶带安装架(35)上的胶带端头粘附在待处理线束上，第二电机(47)驱动卷绕盘(41)转动，将待处理线束在卷绕筒(43)上绕卷，同时，第一电机(32)驱动旋转体(34)旋转，带动胶带安装架(35)旋转，对经过置料限位器(36)的待处理线束缠绕胶带。
2.根据权利要求1所述的一种用于线束自动缠绕胶带和卷绕线束的装置，其特征在于，所述的编码器单元(5)包括编码器(54)、第一滚轮(51)和第二滚轮(52)，所述的编码器(54)的传动轴与第一滚轮(51)同轴连接，所述的第二滚轮(52)与第一滚轮(51)间隔安装，待处理线束穿过第一滚轮(51)与第二滚轮(52)之间间隔，并带动第一滚轮(51)转动。
3.根据权利要求2所述的一种用于线束自动缠绕胶带和卷绕线束的装置，其特征在于，所述的编码器单元(5)还包括可伸缩进行开合操作的开合组件(53)，所述的第二滚轮(52)安装在开合组件(53)上，并通过开合组件(53)的伸缩开合，调节第二滚轮(52)与第一滚轮(51)之间的间隔。
4.根据权利要求1所述的一种用于线束自动缠绕胶带和卷绕线束的装置，其特征在于，所述的胶带缠绕单元(3)还包括组装板(31)，组装板(31)的一侧上安装第一电机(32)，另一侧安装第一传动组件(33)，该第一传动组件(33)分别连接第一电机(32)和旋转体(34)，所述的组装板(31)在旋转体(34)的旋转中心处开有上料口，待处理线束穿过上料口并放入置料限位器(36)中。
5.根据权利要求4所述的一种用于线束自动缠绕胶带和卷绕线束的装置，其特征在于，所述的上料口的上方还设有防护罩(37)。
6.根据权利要求1所述的一种用于线束自动缠绕胶带和卷绕线束的装置，其特征在于，所述的卷绕筒(43)由围绕卷轴(44)的多个卷绕手指(431)组成，所述的卷绕手指(431)设置在卷绕盘(41)上，并可绕连接点向卷绕盘(41)中心倾斜收缩，所述的卷轴(44)上还设有一个可沿卷轴(44)轴向运动的拉伸组件(45)，所述的拉伸组件(45)与每个卷绕手指(431)之间均铰接连接一根连接杆；
线束卷绕单元(4)工作时，卷绕手指(431)垂直于卷绕盘(41)，线束卷绕工作结束后，拉伸组件(45)回拉，通过连接杆带动卷绕手指(431)向卷绕盘(41)圆心倾斜转动，此时，卷绕手指(431)组成的卷绕筒(43)的直径缩小，卷绕好的线束卷即可取出。
7.根据权利要求6所述的一种用于线束自动缠绕胶带和卷绕线束的装置，其特征在于，所述的拉伸组件(45)包括相互连接的拉伸环和拉伸杆，所述的拉伸环套设在卷轴(44)上，所述的拉伸杆穿过卷绕盘(41)的旋转中心并伸出。
8.根据权利要求6所述的一种用于线束自动缠绕胶带和卷绕线束的装置，其特征在于，所述的卷绕手指(431)铰接设置在卷绕盘(41)上，每个卷绕手指(431)对应连接一个向外拉伸的复位弹簧，所述的卷绕手指(431)上还设有防止其背向卷绕盘(41)中心倾斜的限位块。
9.根据权利要求1所述的一种用于线束自动缠绕胶带和卷绕线束的装置，其特征在于，所述的胶带缠绕单元(3)和线束卷绕单元(4)的运动部位均设有与操作人员隔开的防护组件(9)。
10.根据权利要求1所述的一种用于线束自动缠绕胶带和卷绕线束的装置，其特征在于，所述的主机架(1)上还设有用于提供待处理线束的料架(8)，在料架(8)与编码器单元(5)之间还设有导向叉(7)，在编码器单元(5)和胶带缠绕单元(3)之间还设有分支导向轮组(6)。
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