CN212935105U - 一种电气控制柜线缆制作系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电气控制柜线缆制作系统，属于电气控制柜智能装配技术领域。包括控制系统、裁线机、和裁线机对应设置的放线装置、转移装置、线号机以及打端子机；所述转移装置包括可移动的线缆夹持机构，所述线号机、裁线机、打端子机均设置在所述线缆夹持机构的运动路径范围内；所述控制系统控制连接裁线机、转移装置、线号机以及打端子机。本实用新型针对电气控制柜对线缆的要求，有机结合裁线机、线号机及打端子机，实现电气控制柜用线缆的自动制作，大大提高制作效率，且制作标准统一；线缆根据需求自动截取，避免了线缆浪费。

Description

一种电气控制柜线缆制作系统

技术领域

本实用新型涉及一种电气控制柜线缆制作系统，属于电气控制柜智能装配技术领域。

背景技术

伴随着工业化进程的不断发展，工业控制系统在工业领域当中发挥的作用越来越显著。然而电气控制柜作为工业控制系统的重要组成部分，其装配技术一直以来没有大的突破和发展，甚至在某种程度上拖慢了工业控制系统开发的项目进度。

目前电气控制柜中线缆的制作和装配仍主要依靠人力完成，且装配模式基本是单人单柜的工作模式，即单个工人针对一台电气控制柜完成从线缆的裁剪、加工到安装接线整个装配流程的所有环节，自动化、智能化程度很低。具体的工作模式为：装配工人按照接线图纸根据经验完成布线路径的规划，每根线缆的长度根据实际布置决定，往往是布线前预留比实际需求要长的电线，待真正布线时再剪掉多余的长度，造成极大的浪费。同时，工人各自按照经验决定线缆的长度，然后打线号压装接头，并自行走线装配，工作效率低下线缆制作标准不统一、线缆长短质量参差不齐，无法满足流水线批量生产的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电气控制柜线缆制作系统，用以解决现有电气柜裁线装配过程中效率低下、线缆浪费大及裁线标准不统一的问题。

为实现上述目的，本实用新型的方案包括：

本实用新型的一种电气控制柜线缆制作系统，包括控制系统、裁线机、和裁线机对应设置的放线装置、转移装置、线号机以及打端子机；所述转移装置包括可移动的线缆夹持机构，所述线号机、裁线机、打端子机均设置在所述线缆夹持机构的运动路径范围内；所述控制系统控制连接裁线机、转移装置、线号机以及打端子机。

本实用新型将现有的裁线机、线号机及打端子机通过线缆转移装置结合在一起，基于自动控制能够自动截取需求长度的线缆，通过转移装置将线号转移到截取好的线缆上，完成线缆加线号，在将加好线号的线缆转移到打端子机处，进行端子制作。本实用新型针对电气控制柜对线缆的要求，有机结合裁线机、线号机及打端子机，实现电气控制柜用线缆的自动制作，大大提高制作效率，且制作标准统一；线缆根据需求自动截取，避免了线缆浪费。

进一步的，所述转移装置包括用于对应夹持线缆两端的两个线缆夹持机构。

两个线缆夹持机构分别夹持线缆的两端，便于软长导线两端的分别处理。

进一步的，所述转移装置包括X轴移动机构、设置于X轴移动机构上的两个Y轴移动机构，每个Y轴移动机构上设置有Z轴移动机构，每个Z轴移动机构上设置有所述线缆夹持机构。

三自由度转移机构实现了三维空间内的转移操作，使线号机、裁线机、打端子机的布设更加灵活，易于布置。

进一步的，所述X轴移动机构包括两条平行轨道及能在其上移动的龙门架，所述龙门架有两个，所述Y轴移动机构包括能在龙门架横梁上移动的导块，所述Z轴移动机构包括竖直设置于导块下方的齿条及设置于导块内部与之啮合的齿轮，所述线缆夹持机构设置于齿条下端部。

转移装置结构简单可靠易于控制。

进一步的，所述放线装置包括用于穿入线盘中孔的中轴，和用于支撑线盘的托盘，所述托盘可自由旋转。

放线装置易于装设线盘，裁线机按需拉取线缆，实现了自动供线，进一步提高了自动化程度。

进一步的，所述裁线机和对应的放线装置设置有若干组，用于装设不同线径的线盘，和裁剪不同线径的线缆；所述线号机和打端子机也设置多组，用于适配不同线径线缆的线号制作和端子压制。

多套供裁线设备，实现一套线缆制作系统不同线径线缆的制作，集成化智能化程度更高，基本可实现一套本实用新型的线缆制作系统为所有类型电气控制柜的装配提供制作好的线缆。

进一步的，所述线缆夹持机构包括一对受控分合的爪臂，两个爪臂的夹取面上对应开设有用于抱箍夹持线缆的凹槽。

采用抱箍夹持的方式，线缆夹持更加稳固，不易掉落。

进一步的，所述爪臂夹取面上开设至少两组尺寸不同的凹槽，对应不同线径的线缆。

不同尺寸的U形凹槽抱夹对应线径尺寸的线缆，线缆的抱箍夹持更加匹配牢固。

进一步的，所述爪臂表面或内部设置有发热丝，用于实现热缩管的热缩控制。

对于热缩材质的线号管，本实用新型在线号管的夹持转移后，套装到线缆上、线号管在线缆上的热缩装配、以及对装配线号管的线缆的夹持一步实现，增加了效率，转移装置还同时实现了线号管的装配，节省了成本。

进一步的，还包括传送带，所述传送带的一端设置于所述线缆夹持机构运动路径的下方。

线缆制作完成后直接全自动的实现线缆的转移，将线缆送至装配工位，进一步提高效率，提高自动化程度。

进一步的，所述打端子机的线缆入口呈喇叭状开口。

喇叭状开口方便转移装置将线缆送入打端子机，起到线缆送入时的引导，降低控制精度的要求，提高控制上的容错能力。

本实用新型提出了一种电气控制柜线缆制作系统，能够用于电气控制柜装配生产线，结合计算机技术和自动控制技术将市场上现有的裁线机、放线机、线号机、打端子机等电气控制柜装配所需的自动化工具有机的整合在一起，形成一条分工明确的自动化装配生产线。操作工人只需要按照指示将下线的线缆装配进柜体，即可完成装配生产过程，降低对工人的要求。线缆的制作采用流水作业模式，使得装配效率和装配质量得到极大的提升。

附图说明

图1是本实用新型电气控制柜装配系统示意图；

图2是本实用新型电气控制柜装配系统控制原理示意图；

图3是本实用新型电气控制柜线缆制作系统结构原理图；

图4是裁线机剖面结构示意图；

图5(a)是进线时打端子机剖面结构示意图；

图5(b)是出线时打端子机剖面结构示意图；

图6是抓取机构水平方向视角结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1所示的一种电气控制柜装配系统，主要包括上位机系统1、本实用新型的电气控制柜线缆制作系统以及接线工位系统4。本实用新型的电气控制柜线缆制作系统包括PLC控制系统2、下线系统3、以及用于连接下线系统3与接线工位系统4的传送带系统5。其中，在一条电气控制柜装配生产线中，每个下线系统3可以通过传送带系统5连接多个接线工位系统4。

上位机系统1由上位机控制计算机和软件组成，上位机控制计算机通过以太网接口与 PLC控制系统2通讯，发送控制指令到PLC控制系统2并接受其状态反馈信息。上位机软件包括电气控制柜配线数据库和生产线控制软件。电气控制柜配线数据库负责记录电气控制柜内所有配线的参数信息，包括每根线缆的颜色、线径、线号、布线路径、端子类型等信息。生产线运行过程中严格按照数据库的参数进行线缆的生产和装配，根据布线路径计算线缆长度，根据该路径线路的颜色选取线缆，打印对应的线号管，匹配端子类型。生产线控制软件用于对电气控制柜装配系统进行集中控制，主要包括生产任务下发功能、生产线启停控制功能、报警和故障处理功能和各工位进度统计等功能。电气控制柜配线数据库及根据数据库计算线缆长度，匹配线号和端子等，以及控制软件为现有技术，本领域技术人员根据硬件和需求编写程序即可实现，此处不再赘述。

如图2所示，PLC控制系统2由PLC控制器、总线耦合器和分布式I/O组成。PLC控制系统通过以太网接口与上位机系统1通讯，接收上位机系统1下发的生产任务后，控制下线系统3和传送带系统5内的相关设备(如裁线机、线号机、转移装置、显示屏、指示灯等)完成既定工作任务。

下线系统3如图3所示，由放线装置30、裁线机40、转移装置50、线号机60、打端子机70以及放线装置30组成。转移装置50在其X轴移动范围、Y轴移动范围和Z轴移动范围内形成转移区55，裁线机40、线号机60以及打端子机70设置于转移区55内，具体排列设置于转移区55在X轴方向上的两个端面(端面A、B)处。放线装置30和裁线机40 一一成组对应设置，在端面A处设置多组，不同组用于裁剪不同线径、线色的线缆；线号机60、打端子机70在端面A和端面B处均分别设置多台，设置于端面A处的为线号机60-2、打端子机70-2，设置于端面B处的为线号机60-1、打端子机70-1；两个端面上的线号机 60和打端子机70分别用于为线缆的两个端部加装线号管和压接端子。同一端面上的多台线号机60、打端子机70用于适配不同线径的线缆。

其中，PLC控制系统2通过串口与裁线机40、转移装置50、线号机60、打端子机70 连接。裁线机40与放线装置30配合设置，具体的，放线装置包括自由转动的中轴32和与中轴32固定的托盘。

线盘31装设在放线装置30上，具体的，线盘31的中孔套设在中轴32上，线盘31放置在托盘上，线盘31可随中轴32自由旋转，线盘31上缠绕的线缆33的一端接入裁线机 40，由裁线机40根据需要裁剪；线缆33在裁线机40的拉动下，带动线盘31与托盘及中轴32旋转放线。具体如图4所示，线缆33通入裁线机40的裁线孔43中，端部后方由牵引轮组44夹紧，在接收到裁剪指令后，牵引轮组44根据裁剪长度转动相应周数或角度，从线盘31上拉出对应长度的线缆33，剪切刀42下降切断对应长度的线缆33。裁完的线缆 331由导轮组41从出线端431送出，等待下一步操作。

如图3所示，线号机60能够在线号管上打印出对应的线号，并将打印好线号的线号管 62从线号管出口61送出，线号管62从线号管出口61伸出线号机，等待下一步操作。

如图5(a)所示，打端子机70具有一个线缆吸入孔71，通过转移装置50将裁完的线缆331的一端送入线缆吸入孔71，裁完的线缆331的一端从线缆吸入孔71进入打端子机 70后，送入端被引导轮组72夹持吸入，被传送至打端子位，该端完成打端子后引导轮组 72反向转动，线缆反向从线缆吸入孔71退出。根据需要，转移装置50将一端完成打端子的线缆取出，旋转180度后将线缆未打端子的一端朝内送入线缆吸入孔71，进行线缆另一端的打端子。如图5(b)所示，两端均完成打端子后将完成打端子的线缆(端子线缆332) 退出至缆吸入孔71，具体为端子线缆332从线缆吸入孔71部分露出，等待下步处理。为了方便线缆能够更加容易的送入线缆吸入孔71，线缆吸入孔71设计成喇叭形开孔，线缆送入后被引导轮组72夹持吸入，导轮组72由橡胶轮制成，具有朝向中心夹持的弹性力。线缆进入打端子机70后，PLC控制系统2根据端子类型向打端子机70下达指令，打端子机70 从对应端子类型的端子盒内取端子74并压制于线缆端部；或者，打端子机70具有多个线缆吸入孔71，每个线缆吸入孔71对应不同的端子压制位，用于压制不同类型的端子74， PLC控制系统2根据端子类型向转移装置50下达指令，转移装置50根据端子类型将线缆送至对应的线缆吸入孔71，完成对应类型端子的压制。

具体的裁线机、线号机和打端子机均为成熟的现有技术，市场上现有的标准或非标的相关设备很多，可以根据本实用新型说明书进行设备定制，或采购现有产品并按照本实用新型说明书进行简单改造。具体可以用于实现本实用新型的设备例如：HR-210型裁线机、 LK-360型线号机及FEK-06型打端子机。

如图3所示，转移装置50包括两条X轴轨道51，X轴轨道51上设置能沿X轴轨道方向移动的龙门架52；龙门架52上设置有导轨522和丝杆521，导轨522和丝杆521上设有能延导轨522移动的Y轴移动机构53，如图6所示，Y轴移动机构53向下通过齿条541连接有抓取机构54，Y轴移动机构53通过齿条541和对应的齿轮能够沿Z轴方向提升和下降抓取机构54；同时受伺服电机拉动的牵拉丝542能够驱动抓取机构54的抓取爪543的张开和闭合；抓取爪543的两个爪臂的闭合面(夹取面)上对应开设多组凹槽544，凹槽544的形状尺寸匹配不同尺寸的线径。转移装置50中，龙门架52设置两组，每组均包括对应的Y 轴移动机构53及抓取机构54，用于抓取线缆的两个端部，如图3中所示，X轴轨道上运行的两套龙门架52-2和52-1上的抓取机构分别从两个端部抓取裁剪后的线缆(以标号331 示出)的①端和②端，在线缆的长度范围内，两个抓取机构54能够分别运动实现线缆端部的转移和处理；若待处理线缆全部为单芯硬质导线，且长度较短，抓取机构54从中部夹持抓取后能够实现线缆的转移和两个端部的加工处理，则也可以仅设置一套龙门架52。

转移装置50的两条X轴轨道51之间的区域向上到龙门架丝杆521的空间内形成了转移区55，抓取机构54的抓取爪543能够达到转移区55内任意一点，并实现转移区55内线缆的抓取。裁线机40、线号机60和打端子机70均设置于转移区55内，设置于转移区55 内应当理解为裁线机40的裁线孔43的出线端431、线号机60的线号管出口61以及打端子机70的线缆吸入孔71均设置在转移区55的范围内。

传送带系统5包括若干条传送带，同一传送带系统5中的每个传送带的一端(发出端 501)设置于对应下线系统3的转移区55内，另一端(送达端)设置于接线工位附近。用于将装配线号、打完端子的端子线缆332传送至对应的接线工位。

本实用新型的工作流程如下，PLC控制系统2接收上位机系统1下发的生产任务，任务内容为根据电气控制柜配线数据库计算得出的线缆生产任务，具体可以为“生产编号为XY 的线缆：线缆线径为A、颜色为B、长度为C、线号为D、布线路径编号为EF、端子类型为 GH；该线缆应送至编号为Z的接线工位”。PLC控制系统2(以下简称PLC)接收到该指令后，控制接线工位Z对应的下线系统3，首先控制其中对应的裁线机40裁出C长度的线，以及控制对应的线号机60完成线号管打号工作，打印线号D。

PLC控制A线径、B颜色线盘31对应的裁线机40，该裁线机40的牵引轮组44转动相应周数，牵拉出对应长度的线缆43，牵拉过程中线缆43朝前的一端(①端)首先从出线端431伸出，伸出一定长度后由抓取机构54抓取该端部，抓取位置到①端端部至少应留出套装线号管和压接端子的长度，且抓取①端的抓取机构54应当为两套龙门架中较远的那一套 (52-2)上的抓取结构，以便于较近一套龙门架(52-1)随后抓取裁后线缆的另一端(②端)；随着牵引轮组44和导轮组41的转动，线缆43伸出出线端431的部分越来越长，此时龙门架52-2应当随之远离对应的裁线机40，以防止线缆堆积缠绕；牵引轮组44转完足够周数后，剪切刀42后有足够长度(C长度)的线缆，剪切刀42下降裁出C长度的线缆，如图4所示，得到具有①端和②端的C长度线缆331，裁完的C长度线缆331继续在导轮组 41的推动下，从出线端431向外排出，在线缆②端即将脱离导轮组41的夹持时，龙门架 52-1的抓取结构下降抓取C长度线缆331的②端，抓取位置到②端端部至少应留出套装线号管和压接端子的长度，至此，C长度线缆的裁线工作完成。完成裁剪后裁线机40反馈信息到PLC。

PLC控制转移区55两端的线号机60-1和60-2均进行线号管打印工作，完成线号打印的线号管62停留在线号管出口61处。裁线完成后转移装置50接到PLC指令，根据预存程序，控制两个分别抓取了C长度线缆331的①端和②端的抓取机构54各自前往对应的线号管62位置，以图3为例，抓取①端的龙门架52-2的抓取机构对应移动至线号机60-1处，对应将线缆①端对应穿入线号管62中；抓取②端的龙门架52-1的抓取机构对应移动至线号机60-2处，对应将线缆②端对应穿入线号管62中。若C长度线缆331的长度不够，则两套龙门架52-1和52-2夹持线缆分别前往线号机60-1和60-2处穿线号管，即龙门架52-2 的抓取机构抓取线缆①端前往线号机60-1时，抓取②端的龙门架52-1的抓取机构跟随，反之抓取①端的龙门架52-2的抓取机构跟随，两抓取机构的距离不长于线缆长度。

线缆端部插入线号管到对应位置后抽出，线号管装配于线缆对应位置之上，线号管到线缆对应端部位置留出足够压接端子的线缆长度。线号管可以采用热缩套管或软性金属线箍的形式，通过线号管出口61发热或将抓取爪543夹于热缩管上并发热，实现热缩线号管的装配；或者抓取爪543夹于软性金属线箍线号管上，使软性金属线箍线号管形变而装配于线缆之上。

C长度线缆331的①端和②端完成线号管装配后进行端子压接，下面以①端为例进行说明。如图5(a)所示，根据PLC的指令，抓取机构54移动C长度线缆331的①端前往打端子机70-1的线缆吸入孔71处，线缆331的①端与吸入孔71的喇叭状开口相对，抓取机构 54水平朝向吸入孔71移动，线缆331的①端在喇叭状开口弧面的导向下，接触到相对旋转的引导轮组72，被吸收夹持在引导轮组72之间，引导轮组72继续旋转从①端拉动线缆331，此时抓取机构54的抓取爪543打开，线缆331①端进入打端子机70中，完成①端的剥线和打端子等操作后，如图5(b)所示，引导轮组72反向转动，将线缆331①端从吸入孔71 退出，抓取机构54再次夹持完成打端子的线缆332的①端。整个过程中，若线缆够长，则线缆332的②端在端子机70-2同步打端子；若不够长则②端由对应抓取机构54抓取并跟随①端，①端和②端分别进行打端子。

线缆裁剪后，两端分别装配上线号管，再完成两端的端子压装后，即完成了单根线缆的下线工作，得到制作完成的线缆332。

两个抓取机构54夹持住制作完成的线缆332的两端，并移动到传送带系统5中与接线工位Z相连的传送带的发出端上方，伺服电机驱动牵拉丝542上移，使抓取爪543张开，完成打端子的线缆332掉落在传送带上，传送带通过传感器探测到有物体放置，运转将制作完成的线缆332送至传送带送达端，也即接线工位系统4的对应接线工位Z处。

接线工位系统4主要由接线工位触摸显示屏组成。触摸显示屏显示通过以太网接口与上位机系统1连接，接收上位机系统1下发的当前接线任务并于显示屏显示，供接线工人参考。接线任务具体显示为“线号为D的线缆接线任务，线径为A、颜色为B、长度为C、编号为XY、布线路径编号为EF、端子类型为GH；同时在电气控制柜图片中高亮显示出编号为EF的布线路径、起点端子和终点端子”。接线工人可以根据接线任务首先判断传送带送来的制作完成的线缆332是否有误(包括颜色、线径、线号等是否与接线任务中的匹配)，是否存在缺陷和瑕疵(如绝缘破损、端子压接不牢固等)，若不合格可在触摸显示屏上操作，发送指定线缆的重新下线请求。

若线缆合格，则接线工人可根据显示屏上显示的电气控制柜图片完成单根或本组接线任务，完成后可在触摸显示屏上确认，将完成信息上传至上位机，上位机制作新的线缆并指派新的接线任务，防止接线任务积压，线缆堆积。

本实用新型的核心在于，针对目前电气柜制作装配过程中自动化程度低，效率低下，线缆制作标准不统一，较为依赖工人经验的问题，将市面上依赖单人操作的裁线机、放线机、线号机、打端子机等有机整合，结合计算机控制技术和自动控制技术实现线缆的自动化制作，同时降低对接线技术人员的装配技能要求，使接线人员只用专注电气柜接线装配，无需根据经验去截线，大大提高下线和装配速度，提高了装配质量。

Claims (10)

1.一种电气控制柜线缆制作系统，其特征在于，包括控制系统、裁线机、和裁线机对应设置的放线装置、转移装置、线号机以及打端子机；所述转移装置包括可移动的线缆夹持机构，所述线号机、裁线机、打端子机均设置在所述线缆夹持机构的运动路径范围内；所述控制系统控制连接裁线机、转移装置、线号机以及打端子机。

2.根据权利要求1所述的电气控制柜线缆制作系统，其特征在于，所述转移装置包括用于对应夹持线缆两端的两个线缆夹持机构。

3.根据权利要求2所述的电气控制柜线缆制作系统，其特征在于，所述转移装置包括X轴移动机构、设置于X轴移动机构上的两个Y轴移动机构，每个Y轴移动机构上设置有Z轴移动机构，每个Z轴移动机构上设置有所述线缆夹持机构。

4.根据权利要求3所述的电气控制柜线缆制作系统，其特征在于，所述X轴移动机构包括两条平行轨道及能在其上移动的龙门架，所述龙门架有两个，所述Y轴移动机构包括能在龙门架横梁上移动的导块，所述Z轴移动机构包括竖直设置于导块下方的齿条及设置于导块内部与之啮合的齿轮，所述线缆夹持机构设置于齿条下端部。

5.根据权利要求4所述的电气控制柜线缆制作系统，其特征在于，所述放线装置包括用于穿入线盘中孔的中轴，和用于支撑线盘的托盘，所述托盘可自由旋转。

6.根据权利要求5所述的电气控制柜线缆制作系统，其特征在于，所述裁线机和对应的放线装置设置有若干组，用于装设不同线径的线盘，和裁剪不同线径的线缆；所述线号机和打端子机也设置多组，用于适配不同线径线缆的线号制作和端子压制。

7.根据权利要求6所述的电气控制柜线缆制作系统，其特征在于，所述线缆夹持机构包括一对受控分合的爪臂，两个爪臂的夹取面上对应开设有用于抱箍夹持线缆的凹槽。

8.根据权利要求7所述的电气控制柜线缆制作系统，其特征在于，所述爪臂夹取面上开设至少两组尺寸不同的凹槽，对应不同线径的线缆。

9.根据权利要求8所述的电气控制柜线缆制作系统，其特征在于，还包括传送带，所述传送带的一端设置于所述线缆夹持机构运动路径的下方。

10.根据权利要求9所述的电气控制柜线缆制作系统，其特征在于，所述打端子机的线缆入口呈喇叭状开口。

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