CN1624849A - 电极自动绕制装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种电极自动绕制装置及其方法。在电光源制造业中，螺旋电极大都采用“手工”的生产方式。第99239048.6号中国实用新型专利揭示了一种自动绕丝机，但这种绕丝机仅适于绕制单螺旋体的灯丝，对于双层螺旋体的电极则无能为力。本发明提供一种电极自动绕制装置，包括：放料机构、送丝机构、卷绕机构、切丝机构和控制机构，丝盘置于放料机构上，送丝机构置于放料机构与卷绕机构之间，将丝盘上的钨丝送置于卷绕机构上，切丝机构置于送丝机构与卷绕机构之间，用于切断钨丝，控制机构控制送丝机构、卷绕机构和切丝机构的动作，还包括：顶丝机构，位于所述卷绕机构的一侧，为所述卷绕机构上的螺旋体提供回绕外层螺旋体的回绕力。本发明还提供了电极自动绕制方法。

Description

电极自动绕制装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种螺旋电极的绕制技术，具体地说，涉及螺旋电极的绕制装置及其绕制方法。

背景技术

螺旋电极在各类高强度气体放电灯中作为阴极使用。目前在电光源制造业中，极大多数生产企业在加工螺旋电极时，大都采用“手摇轮子数圈数”的落后的生产方式，这种生产方式效率低下，而且质量极不稳定，圈数时多时少，绕制成的螺旋体长度不够精确。在专利号为：99239048.6的中国实用新型专利(名称为：多轴自动绕丝机，其专利权人与本申请之申请人相同)中，公开了一种自动绕丝机，它基本上改变了传统以人工方式进行绕丝的落后生产方式，提供了一种自动化的灯丝绕制装置。

图10示出了该专利揭示的自动绕丝机的结构示意图，从图中可以看出，整体上包括有放丝架A11、导丝管偏摆装置A7、卷绕装置A4和切断装置A5。丝盘置于放丝架A11上，钨丝穿过导丝管偏摆装置A7，通过导丝管偏摆装置A7的偏摆动作，完成向卷绕装置A4的送丝动作，由卷绕装置A4进行绕制，绕制完成之后，由切断装置A5执行切丝动，从而完成一个灯丝的绕制。如该专利中所述，整个绕制过程是由操作控制箱A6来自动控制的，使用者仅需在开始时，通过控制箱A6设定了待绕制灯丝的圈数、螺距等数据之后，该自动绕丝机即可自动完成灯丝的绕制。显然，这种自动绕丝机与传统的手工生产方式相比，效率得以大大提高，质量也较稳定。

然而，从该专利的结构中可以看出，这种自动绕丝机仅适合于绕制单层的螺旋灯丝。在目前的高压汞灯、高压钠灯等照明灯具中，都采用双层螺旋电极作为其阴极。图11示出了这种双层螺旋电极的示意图，它包括内层螺旋体L1和外层螺旋体L2。

发明内容

因此，本发明考虑了上述已有技术的状况，提供一种双层螺旋电极的自动绕制装置，以提高生产效率和绕制质量。

同时，本发明还提供一种电极自动绕制装置绕制双层螺旋电极的方法。

根据本发明的上述目的，本发明提供一种电极自动绕制装置，包括：放料机构、送丝机构、卷绕机构、切丝机构和控制机构，丝盘置于所述放料机构上，所述送丝机构置于所述放料机构与所述卷绕机构之间，将丝盘上的钨丝送置于所述卷绕机构上，所述切丝机构置于所述送丝机构与所述卷绕机构之间，用于切断钨丝，所述控制机构控制所述送丝机构、卷绕机构和切丝机构的动作，其特征在于，所述自动绕制装置还包括：

顶丝机构，位于所述卷绕机构的一侧，为所述卷绕机构上的螺旋体提供回绕外层螺旋体的回绕力。

在上述的电极自动绕制装置中，还包括一端部处理机构，与所述卷绕装置通过连动装置相连。

在上述的电极自动绕制装置中，所述顶丝机构包括一顶丝杆。

在上述的电极自动绕制装置中，所述顶丝机构包括：一顶丝杆、气缸和导轨，所述气缸与所述顶丝杆相连，所述顶丝杆位于所述导轨上。

在上述的电极自动绕制装置中，所述放料机构包括：放料架、放料杆组件和阻尼带组件，所述放料杆可转动地设置于所述放料架上，所述阻尼组件与所述放料杆组件相连。

在上述的电极自动绕制装置中，所述送丝机构包括：气缸组件、导丝组件和电机组件；所述气缸组件与所述导丝组件相连，为所述导丝组件产生送丝动作的移动；所述电机组件与所述导丝组件相连，为导丝组件产生调节绕制的电极螺旋体的螺距的移动。

在上述的电极自动绕制装置中，所述卷绕机构包括：卷绕座、卷绕空心轴、电机组件、抽芯组件和钨丝夹持组件，所述卷绕空心轴与所述电机组件相连，并安置于所述卷绕座上，钨丝夹持组件与所述卷绕空心轴相连，抽芯组件与所述钨丝夹持组件相连。

根据本发明的上述目的，本发明还提供一种电极自动绕制方法，包括如下的步骤：

置料步骤，将钨丝盘置于放料机构上；

送丝步骤，由送丝机构将钨丝头向卷绕机构送出；

夹丝步骤，卷绕机构夹住钨丝；

内层卷绕步骤，卷绕机构绕制内层螺旋体；

顶丝步骤，由顶丝机构为螺旋体提供回绕外层螺旋体的回绕力；

外层卷绕步骤，卷绕机构继续绕制外层螺旋体；

切丝步骤，由切丝机构切断钨丝，从而完成一个成品电极的绕制。

在上述的方法中，还包括一个抽芯步骤，绕丝机构抽出轴芯，使成品电极落下。

在上述的方法中，所述送丝步骤包括：将钨丝头送入所述卷绕机构的导套中；所述夹丝步骤包括：所述导套转动一定角度，使钨丝在所述卷绕机构的芯轴上产生一定数量的起始螺旋圈。

在上述的方法中，所述方法在所述外层卷绕步骤之后还包括一端部处理步骤，该端部处理步骤包括：导套继续转动一定的角度，使钨丝头伸入导套的部分卷绕起来。

附图说明

图1是本发明电极自动绕制装置的整体结构示意图；

图2是本发明中的放料机构的结构分解示意图；

图3是本发明中的送丝机构的结构分解示意图；

图3A是送丝机构的装配结构图；

图4是本发明中的卷绕机构的结构分解示意图；

图4A是卷绕机构中的抽芯组件的结构示意图；

图5是本发明中的端部处理机构的结构分解示意图；

图6是本发明中的切丝机构的结构分解示意图；

图7是本发明中的顶丝机构的结构示意图；

图8是本发明中的顶丝机构的另一个实施例的结构示意图；

图9是本发明中的电脑控制装置的方框图；

图10是专利号为：99239048.6所揭示的自动绕丝机的结构示意图；

图11是双层螺旋电极的示意图。

具体实施方式

图1示出了本发明的电极自动绕制装置的整体结构示意图，请参见该图所示，本发明的电极自动绕制装置包括有放料机构4、送丝机构5、卷绕机构6、切丝机构8和端部处理机构7。上述这些机构将固定安装于一台面2上。这些机构的动作由一电脑控制机构3来控制。

下面将结合各个机构的单独的视图，详细描述各个部件的构成以及它们之间的位置和工作关系。

请参见图2，图2示出了图1中的放料机构4的结构分解示意图。本发明中的放料机构4包括放料架41、放料杆组件和阻尼带组件。放料架41安装在台面2上，放料架41上端设有一安装孔411。放料杆组件包括放料杆42、轴承座43和轴承44。放料杆42通过轴承座43和轴承44安装在放料架41上的安装孔411内，放料杆42两端分别伸出安装孔，一端用于放置钨丝盘，另一端用于连接阻尼带组件。阻尼带组件包括带轮45和阻尼带46，带轮45安装在放料杆42的一端，阻尼带46的两端分别绕过带轮45向右下方伸出，其中一端通过螺栓机构(未图示)固定在放料架上，另一端通过一拉簧(未图示)连接在放料架上。在带轮45与轴承座43之间还设有一隔圈47。

放料机构4的作用是放置绕制电极的原料：钨丝。钨丝通常被卷绕在一盘上，工业上称为钨丝盘，钨丝盘被穿设于放料机构4，并可随外力而转动，并向外释放卷在盘上的钨丝。尽管在本实施例，描述了一种具体的放料机构的结构，但应当理解，这里的实施例并不应成为对本发明的放料机构的结构限制，任何其它的能达到如上相同作用和功能的放料结构都应被包含在本发明的范围之内。例如，在本发明中，同样可以采用中国专利：99239048.6中所揭示的放丝架。

请参见图3，图3示出了图1中的送丝机构的结构分解示意图；图3A示出了送丝机构的装配后的结构示意图。本发明中的送丝机构5包括气缸组件51、导丝组件52和电机组件53。气缸组件51包括底座511、滑块512、两滑块轴513和气缸514。底座511安装在台面2上，包括一底板和两端板。滑块512设置在底座的底板上，并通过两滑块轴513和相应的轴承515安装在底座511的两端板上，滑块512可沿滑块轴513在底座的底板上作轴向移动。气缸514横向安装在底座的一端外，其活塞杆穿过该端的端板连接在滑块512的一侧面。气缸514动作时，可带动滑块512沿滑块轴513滑动，从而带动设置在滑块512上的导丝组件52沿滑块轴513滑动。导丝组件52包括导丝架521、丝杆522、丝杆螺母523、两光杆轴524、导丝管525、光电定位杆526和光电耦合器527，导丝架521活动设置在气缸组件的滑块512上，包括一底板5211和两端板5212，丝杆螺母523设置在导丝架521的两端板5212之间，丝杆522和两光杆轴524分别穿过丝杆螺母523与导丝架的两端板相连，导丝管525和光电定位杆526设置在丝杆螺母523的上端面，光电耦合器527安装在导丝架521的一端板上端。电机组件53包括电机531和电机架532，其组合在一起安装在导丝架521的一端板外侧与丝杆522传动相连。当电机531转动时，将带动丝杆522转动，从而使丝杆螺母523沿丝杆522前后移动。

因此，从上面的结构中可以看出，送丝机构5可以产生两个方向的移动：其一是由气缸514驱动，产生滑块512(或导丝管525)沿滑块轴513移动(如图3中的标志A所示)，该移动产生送丝动作，即将钨丝送到卷绕机构6中；其二是由电机513驱动，产生丝杆螺母523(或导丝管525)沿丝杆522移动(如图3中的标志B所示)，该移动产生电极螺距的调整，即在卷绕机构6的卷绕过程中，由电机513带动导丝管525移动(该移动沿电极螺旋体的中心轴)，通过调整移动速度的快慢可以调节绕制成的螺旋体的螺距大小。具体的操作原理，将在后文中作进一步描述。

如上所述，送丝机构5的作用在于使被送出的钨丝产生两个方向的移动，一个方向是朝向卷绕机构6，以便把钨丝送到卷绕机构6中；另一个方向是使钨丝沿电极螺旋体的中心轴向移动，从而产生螺旋体的螺距。在本实施例中，分别采用了电机加丝杆的结构和气缸加滑块的结构。但，本领域的技术人员应当理解，在机械结构中，还可以采用其它的传动和移动方式，例如电机加齿轮的结构，电机加皮带轮的结构等。因此，本发明中送丝机构5的结构并不限定这里所述的具体实施例，本领域的技术人员根据上述的描述所想到的其它结构或对上述结构的变化都应包含在本发明的范围之内。

请参见图4，图4示出了图1中的卷绕机构的结构分解示意图。本发明中的卷绕机构6包括卷绕座61、卷绕空心轴62、电机组件63和钨丝夹持组件64。卷绕座61安装在台面2上，卷绕空心轴62通过两轴承66安装在卷绕座61上。电机组件63包括电机631和电机架632。电机631和电机架632组合成一个整体安装在卷绕座61一端的外侧，并与卷绕空心轴62传动相连。钨丝夹持组件64安装在卷绕座另一端的外侧，并与卷绕空心轴62相连，它包括芯轴641、导套642、夹持器643和轴芯644，芯轴641的一端穿过导套642和夹持架643，与轴芯644相连，导套642穿入夹持架643并与之固定。夹持架643通过一单向离合器(未图示)与轴芯套设于空心轴62上。轴芯644通过槽孔结构连接到空心轴62上。在卷绕空心轴62上，还穿套一端盖67，该端盖67封盖在卷绕座61与电机组件相对的一端的外侧。

在上述的结构中，当电机631带动空心轴62转动时，由于轴芯644、芯轴641依次与空心轴62相连，且，夹持架643通过单向离合器(未图示)与空心轴62啮合相连，因此，芯轴641和导套642将一起转动。当电机631不转时，转动夹持架643，由于单向离合器的作用，可以仅使导套642转动而芯轴641不转动。这种转动方式的作用将在后面结构工作原理一起描述。

在卷绕机构6中，还包括有一抽芯组件，图4A单独示出了抽芯组件的结构，与抽芯组件无关的卷绕机构的其它组成部件未在该图中画出。如图4A所示，抽芯组件包括一气缸651和一摆杆652。气缸651通过一关节轴承653以及一销654连接到摆杆652的一端；摆杆652的中部通过一销655连接到卷绕座61上。摆杆652的另一端上有一滑槽，通过挡圈657及销656连接到轴芯644上。当气缸651动作时，摆杆652绕销655转动，使摆杆652的另一端带动轴芯644向后侧移动，从而实现抽芯动作。

卷绕机构6是整个绕制装置中，实现电极螺旋体绕制的机构。它主要产生卷绕动作和卷绕完成之后的抽芯动作。上面的描述仅是一个具体的实施例而已，为完成卷绕动作和抽芯动作，本领域的技术人员不通过创造性劳动就可以用其它的结构加以代替，中国专利：99239048.6中所揭示的卷绕轴装置就是一个例子。

请参见图5，图5示出了图1中的端部处理机构7的结构分解示意图。本发明的端部处理机构7包括基座71、转轴72、皮带轮73和电机组件74。基座71安装在台面2上。转轴72通过两轴承75安装在基座71上，其一端与电机组件74传动相连，另一端伸出在基座71外，其上安装皮带轮73，皮带轮73通过皮带9(参见图1)与卷绕机构中的夹持架643传动相连。电机组件74包括电机741和电机架742，电机741和电机架742组合成一个整体安装在基座71上，并与转轴72传动相连。在转轴72上，还穿套有一端盖76，该端盖76封盖在基座71与电机组件相对的一端的外侧。在转轴72上还穿套有一光电凸轮77。

再请参见图6，图6示出了图1中的切丝机构8的分解示意图。本发明的切丝机构8包括切刀座81、切刀组件83、关节轴承84和气缸组件85。切刀组件83安装在切刀座81的一侧，包括上刀杆831、下刀杆832、上切刀片833和下切刀片834。上刀杆831和下刀杆832分别通过一螺杆86和一轴承87安装在切刀座81一侧的适当位置，上切刀片833和下切刀片834分别通过一刀销轴88安装在上刀杆831和下刀杆832的同一端。关节轴承84通过一销轴89安装在上刀杆831的另一端。气缸组件85通过一销轴80安装在切刀座81上，其活塞杆与关节轴承84传动相连，由此带动切刀组件8作剪切运动。

切丝机构8置于卷绕机构6的芯轴处，用于在卷绕机构6绕制完成之后，切断钨丝。因此，上述切丝机构8的具体结构并不是关键，任何其它的切断结构都可以应用于本发明之中，只要其具有切断钨丝的功能。例如，中国专利：99239048.6中所揭示的切断装置也可以应用于本发明之中。

下面回到图1，并结合各个机构的分解图图2至图6描述本发明的电极绕制装置的工作原理和工作过程，在描述的过程中，同时揭示本发明的一种电极自动绕制方法。

如图1所示，放料机构4安装于台面2上，钨丝盘套于放料机构4的放料杆42上，并引出钨丝头。送丝机构5位于钨丝引出的方向上，引出的钨丝头穿过送丝机构5的导丝管525，然后把钨丝头引出到卷绕机构6上的导套642中。如上所述，送丝机构5可以产生两个方向的移动，其中，由气缸514驱动的滑块512沿图3所示的A方向移动，可以使导丝管525把钨丝头送入到导套642中。为了防止钨丝在导丝管525中滑动，也可以在导丝管525中设置一个夹丝装置，例如气动式夹丝装置。在送丝过程中，夹丝装置夹持钨丝。

在把钨丝头送入到导套642中之后，端部处理机构7带动卷绕机构6中的夹持器643和导套642转动一定角度，使钨丝在芯轴641上产生一定数量的起始螺旋圈，起到一个类似于夹持钨丝头的作用，使后续的绕制不会产生打滑现象。应当理解，虽然在本发明的实施例中，例举了以端部处理机构7产生起始螺旋圈的情况，但本发明中也可以采用例如上述的钨丝头夹持机构等结构来代替端部处理机构7的作用。因此，端部处理机构在本发明中并非必需。

如上所述，当钨丝在芯轴上产生了起始螺旋圈或者被夹持之后，卷绕机构6中的电机631开始转动，带动空心轴62、夹持架643和芯轴641旋转，使钨丝卷绕在芯轴641上。卷绕的圈数由电极自动绕制装置中的电脑控制机构3来控制，具体的控制方法将在后文作详细描述。在卷绕机构6进行卷绕的同时，送丝机构5上的导丝组件52在电机531的带动下，产生如图3所示的B方向的移动，使钨丝沿卷绕机构6的轴向移动，这一移动是为了调整卷绕机构6绕制的电极螺旋体的螺距。

当钨丝绕制完成一层螺旋体时，钨丝将触碰到一顶丝杆10(如图1和图7所示)。由于本发明的绕制装置用于绕制双层螺旋电极，因此，在完成了上述绕制的内层螺旋之后，将开始绕制外层螺旋。在绕制外层螺旋时，需要提供钨丝一回绕外层螺旋体的回绕力。顶丝杆10的位置设置在卷绕机构6的一侧，并使之在电极螺旋体需要回绕外层螺旋的位置上。当然，为了适应不同的电极，该顶丝杆10最好设计成其与卷绕机构6的位置可以调整，即通过调节顶丝杆10的位置可以调节电极内层螺旋体的长度。图8示出了一种顶丝杆10的位置可以调节的结构示意图。如图8所示，该顶丝机构除了包括一顶丝杆10A之外，还包括一气缸11和导轨12。顶丝杆10A在气缸11的驱动下，沿导轨12滑动，从而调节顶丝杆10A的位置。

在钨丝获得了回绕力之后，卷绕机构6继续转动，在芯轴641上绕制外层螺旋体。卷绕机构6在绕完预定的圈数之后停止，由端部处理机构7带动夹持架643继续转动一定的角度，以便对电极螺旋体的端部进行处理。如前所述，在电极起绕时，钨丝头有一部分伸入到导套642中，在进行上述的端部处理时，可以使该部分的钨丝头卷绕起来。当然，该端部处理动作并非必需，如果伸入导套642中的钨丝头长度较小的话可以不作端部处理；另外，也可以在取下电极之后，另行处理。

最后，送丝机构5的气缸514回退，使送丝机构5退回起始位置。然后由切丝机构6切断钨丝，卷绕机构6的抽芯组件动作，抽入芯轴641，成品电极落下，完成一个成品的绕制。

总结上述整个绕制过程，可以归纳出一种电极自动绕制方法，包括如下的步骤：

置料步骤，将钨丝盘置于放料机构5上；

送丝步骤，由送丝机构5将钨丝头向卷绕机构6送出；

夹丝步骤，卷绕机构6夹住钨丝；

内层卷绕步骤，卷绕机构6绕制内层螺旋体；

顶丝步骤，由顶丝机构为螺旋体提供回绕外层螺旋体的回绕力；

外层卷绕步骤，卷绕机构6继续绕制外层螺旋体；

切丝步骤，由切丝机构8切断钨丝，从而完成一个成品电极的绕制。

上述这些步骤以及各个机构的动作是在如图1所示的电脑控制机构3的控制下进行的。电脑控制机构3可以由微处理器等电子器件来实现，图9示出了本发明中的电脑控制机构3的一个实施例的方框图。它包括输入装置91、显示装置93、控制装置92、存储装置94，以及各个机构的驱动装置，包括：送丝机构驱动装置95、卷绕机构驱动装置96、端部处理机构驱动装置97和切丝机构驱动装置98等。输入装置91用于供使用者输入各种指令和数据，包括：待绕制电极的圈数、长度等；输入装置91输入的数据由控制器92存储到数据存储器94中。显示装置93由显示各种信息以及用户输入的各类数据，方便用户使用。控制装置92在得到用户的指令之后，先对这些数据进行运算，然后根据程序向各个驱动装置发出信号，按程序使这些机构动作，完成上述的各个步骤。显然，本发明的关键点并不在于控制机构3的构成，而且，对于本领域技术人员来说，实现一控制机构，使这些机构按上述方法的步骤进行动作，并不需要创造性的劳动，因此，在此不再对电脑控制机构3作更详细的描述。

综上所述，本发明通过对传统技术的改进，提供了一种可以实现绕制双层螺旋体的电极。上述的描述仅是一个具体的较佳实施例而已，并不用于对本发明的范围的限制。这些具体结构在本发明的精神范围内都是可以变化的，尽管上面描述了一些变化，然而，其它的在本发明的范畴内所作的各种变化也不应被排斥在外。

Claims (11)

1、一种电极自动绕制装置，包括：放料机构、送丝机构、卷绕机构、切丝机构和控制机构，丝盘置于所述放料机构上，所述送丝机构置于所述放料机构与所述卷绕机构之间，将丝盘上的钨丝送置于所述卷绕机构上，所述切丝机构置于所述送丝机构与所述卷绕机构之间，用于切断钨丝，所述控制机构控制所述送丝机构、卷绕机构和切丝机构的动作，其特征在于，所述自动绕制装置还包括：

顶丝机构，位于所述卷绕机构的一侧，为所述卷绕机构上的螺旋体提供回绕外层螺旋体的回绕力。

2、如权利要求1所述的电极自动绕制装置，其特征在于，还包括一端部处理机构，与所述卷绕装置通过连动装置相连。

3、如权利要求1或2所述的电极自动绕制装置，其特征在于，所述顶丝机构包括一顶丝杆。

4、如权利要求1或2所述的电极自动绕制装置，其特征在于，所述顶丝机构包括：一顶丝杆、气缸和导轨，所述气缸与所述顶丝杆相连，所述顶丝杆位于所述导轨上。

5、如权利要求1或2所述的电极自动绕制装置，其特征在于，所述放料机构包括：放料架、放料杆组件和阻尼带组件，所述放料杆可转动地设置于所述放料架上，所述阻尼组件与所述放料杆组件相连。

6、如权利要求1或2所述的电极自动绕制装置，其特征在于，所述送丝机构包括：气缸组件、导丝组件和电机组件；所述气缸组件与所述导丝组件相连，为所述导丝组件产生送丝动作的移动；所述电机组件与所述导丝组件相连，为所述导丝组件产生调节绕制的电极螺旋体的螺距的移动。

7、如权利要求1或2所述的电极自动绕制装置，其特征在于，所述卷绕机构包括：卷绕座、卷绕空心轴、电机组件、抽芯组件和钨丝夹持组件，所述卷绕空心轴与所述电机组件相连，并安置于所述卷绕座上，钨丝夹持组件与所述卷绕空心轴相连，抽芯组件与所述钨丝夹持组件相连。

8、一种电极自动绕制方法，包括如下的步骤：

置料步骤，将钨丝盘置于放料机构上；

送丝步骤，由送丝机构将钨丝头向卷绕机构送出；

夹丝步骤，卷绕机构夹住钨丝；

内层卷绕步骤，卷绕机构绕制内层螺旋体；

顶丝步骤，由顶丝机构为螺旋体提供回绕外层螺旋体的回绕力；

外层卷绕步骤，卷绕机构继续绕制外层螺旋体；

切丝步骤，由切丝机构切断钨丝，从而完成一个成品电极的绕制。

9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括一个抽芯步骤，绕丝机构抽出轴芯，使成品电极落下。

10、如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述送丝步骤包括：将钨丝头送入所述卷绕机构的导套中；所述夹丝步骤包括：所述导套转动一定角度，使钨丝在所述卷绕机构的芯轴上产生一定数量的起始螺旋圈。

11、如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法在所述外层卷绕步骤之后还包括一端部处理步骤，该端部处理步骤包括：导套继续转动一定的角度，使钨丝头伸入导套的部分卷绕起来。

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