CN104909209A - 一种收卷排线装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种收卷排线装置，包括气缸导轮机构、滑块机构、丝杠螺母机构、排线机构和PLC类控制器。气缸导轮机构的导杆穿过排线机构的支承侧板Ⅰ与滑块机构的滑块连接。滑块机构的导轨两端分别被固定在排线机构的支承侧板Ⅰ和侧板Ⅱ上。丝杠螺母机构的滚珠丝杠通过轴承C固定在排线机构的侧板Ⅰ和侧板Ⅱ上再通过同步带轮或齿轮与电机输出轴连接。滚珠丝杠与排线机构的侧板Ⅰ、侧板Ⅱ可以保持相对旋转运动，电机驱动滚珠丝杠正转和反转、滚珠丝杠带动滑块沿导轨来回滑动、滑块牵引导杆来回运动、导杆再带动气缸导轮机构来回运动。本发明的排线精度高达相对线径的0.5%或0.01毫米的绝对值、操作简易，结构小巧，造价低、运行成本低。

Description

一种收卷排线装置

技术领域

本发明属于柔软管线的收卷、上盘、包装自动化设备制造领域，涉及一种与柔软管线上盘机配合使用的自动排线装置。

背景技术

在电线、塑料管等柔软管线的制造行业，都需要将长达上万米的预制品切断并缠绕在“工”形旋转体的卷盘或线轴上，成为百米级的小包装产品。由于柔软管线的形状并非细丝，而是具有较大的直径，为了使得柔软管线能够更加整齐的缠绕在卷盘上，需要一个精确的排线装置。

现在市面上公开的排线装置是光杆式排线器，通过一个旋转的光杆驱动排线轮来回移动，可以实现柔软管线在卷盘上一层一层地有序排列的效果。

但是光杆式排线器移动的距离是靠人工手动固定一对行程开关之间的相对距离来控制的，用于直径较小的柔软管线排线时一对行程开关之间的相对距离往往很难等于柔软管线外径的整数倍数，由此误差会导致排线越来越乱；而且光杆式排线器移动的距离是靠光杆的旋转速度来决定的，难于与收卷机柔软管线的线速度保持同步，即达不到收卷机转动一圈，排线器移动一倍线径距离的效果；另外，光杆式排线器的外形尺寸过大，不能满足小型化或微型化的现代工艺空间密集化的要求。

因此，有必要发明一种排线精度更高、外形尺寸可以紧密集成化的新概念排线装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种排线精度更高、外形尺寸集成更紧密的收卷排线装置，在提高排线精度、缠绕质量和包装的美观度的前提下，达到操作简易、安全可靠、提高效率和降低成本的要求。

为实现上述目的，本发明提供一种收卷排线装置，包括气缸导轮机构、滑块机构、丝杠螺母机构、排线机构和MCU控制板或PLC控制器。气缸导轮机构的导杆穿过排线机构的支承侧板Ⅰ与滑块机构的滑块连接。滑块机构的导轨两端分别被固定在排线机构的支承侧板Ⅰ和侧板Ⅱ上。丝杠螺母机构的滚珠丝杠通过轴承C固定在排线机构的侧板Ⅰ和侧板Ⅱ上再通过同步带轮或同步齿轮与电机输出轴连接。滚珠丝杠与排线机构的侧板Ⅰ和侧板Ⅱ可以保持相对旋转运动。电机驱动滚珠丝杠正转和反转、滚珠丝杠带动滑块沿导轨来回滑动、滑块牵引导杆来回运动、导杆再带动气缸导轮机构来回运动。来自排线机构的接近开关、行程开关和收卷机构的反馈信号线与MCU或PLC并联，MCU或PLC的输出信号线分别与排线机构的电机、气缸导轮机构的气缸Q和气缸G的电磁阀、收卷机构的电机并联。

优选地，所述气缸导轮机构具有气缸Q、轴承套筒、气缸Q支板、轴承Z、导轮、导轮轴、气缸G支座、螺母L、一个或一对气缸G、一根或多根螺栓R、导轮支板、一根或两根导杆，导杆与导轮支板垂直紧固联接，气缸G被支撑紧固在气缸G支座上，气缸G支座与导轮支板紧固联接，轴承套筒、轴承Z和导轮轴以过盈配合状态或者Ω型卡簧被套在导轮的轴孔中，导轮轴的一端与气缸G垂直紧固联接，导轮轴的另一端垂直与气缸Q支板紧固联接，气缸Q缸套的一端与气缸Q支板垂直紧固联接。

优选地，所述滑块机构具有一个或多个螺母M、一根或一对导轨、滑块、一根或多根螺栓S、接近开关感应片、套筒I或直线轴承I，滑块的形状为平板块状并在中部开有一个轴孔或多个平行的轴孔、开有一个或多个固定螺栓S的小孔，导轨为圆柱或棱柱杆状，套筒I或直线轴承I以过盈配合或Ω形卡簧被并固定在滑块的孔中再套在导轨的腰部，滑块可以沿导轨来回滑动，接近开关感应片被置于滑块的侧面并用数根螺栓S紧固，导轨两端分别与排线机构的支承侧板Ⅰ和侧板Ⅱ垂直紧固连接并在滚珠丝杠的正转和反转带动下使滑块来回滑动。

优选地，所述丝杠螺母机构具有一对轴承C、滚珠丝杠、丝杠螺母，一对或两对轴承C藉用过盈配合或Ω形卡簧固定在滚珠丝杠的两端，丝杠螺母套在滚珠丝杠的腰部并随滚珠丝杠的正转或反转可以来回移动。

优选地，所述排线机构具有一个或一对套筒Ⅱ或直线轴承Ⅱ、一对侧板、底板、接近开关、电机、接近开关座，一对行程开关、同步带轮或齿轮，一对侧板的横切面程“L或T”形并通过螺栓T或焊接方式分别被紧固在底板的两头，套筒Ⅱ或直线轴承Ⅱ藉用过盈配合或Ω形卡簧固定在一块侧板I上，气缸导轮机构的一根或两根导杆可滑行穿过套筒Ⅱ或直线轴承Ⅱ，电机被安装固定在侧板Ⅱ上，电机的输出轴通过同步带轮或齿轮与丝杠螺母机构的滚珠丝杠连接，一对行程开关和接近开关座藉用“凹或L”型结构支片被安装固定在底板或侧板Ⅱ上。

优选地，所述导轮的结构为圆周上有一条或多条环形沟的圆盘且圆盘中央有轴孔与导轮轴连接。

优选地，所述导轮支板的结构为异形平板且开有一条或多条用于安装导杆的腰形孔。

优选地，所述MCU控制板或PLC控制器采用市售的标准组件。

优选地，所述气缸Q和气缸G采用市售的标准组件。

优选地，所述轴承Z、轴承C、轴承套筒、直线轴承Ⅰ和直线轴承Ⅱ、电机、同步齿轮或同步带轮、行程开关、接近开关、接近开关感应片、螺母L、螺母M、螺栓R、螺栓S、和螺栓T采用市售的标准组件。

优选地，所述滚珠丝杠、丝杠螺母、导轮、导轮轴、导杆、导轨、气缸G支座、接近开关座的材料选用金属或塑料，例如：不锈钢、碳钢、铜合金、铝合金，玻璃纤维或碳纤维增强的尼龙、聚甲醛、聚酰亚胺、聚苯硫醚、辐射交联聚烯烃、热固性树脂的一种或组合。

优选地，所述气缸Q支板、导轮支板、滑块、侧板Ⅰ、底板、侧板Ⅱ的材料选用金属或塑料，例如：不锈钢、碳钢、铜合金、铝合金，玻璃纤维或碳纤维增强的尼龙、聚甲醛、聚酰亚胺、聚苯硫醚、辐射交联聚烯烃、热固性树脂的一种或组合。

本发明收卷排线装置的有益技术效果在于：

排线精度高达相对线径的0.5%或0.01毫米的绝对值、操作简易，即排线参数全部在PLC面板上设定，结构小巧有利于整体生产线的紧密化集成设计，造价低、运行成本低。

附图说明

图1是本发明收卷排线装置的气缸导轮机构的一个实施例示意图；

图2是本发明收卷排线装置的滑块机构的一个实施例示意图；

图3是本发明收卷排线装置的丝杠螺母机构的一个实施例示意图；

图4是本发明收卷排线装置的装配轴测图；

图5是本发明收卷排线装置的装配前视图。

在图1至图5中，相同的功能、相同结构的零件采用了相同的标号。

100—气缸导轮机构(包括序号101至113的全部零组件），101—气缸Q，102—轴承套筒，103—气缸Q支板， 104—轴承Z，105—导轮，106—导轮轴，107—气缸G支座，108—螺母L，109—气缸G，110—螺栓R，111—导轮支板，112—副导杆，113—主导杆；

200—滑块机构(包括序号201至207的全部零组件），201—螺母M，202—导轨Ⅰ，203—导轨Ⅱ，204—滑块，205—螺栓S，206—接近开关感应片，207—直线轴承Ⅰ；

300—丝杠螺母机构(包括序号301至303的全部零件），301—轴承C，302—滚珠丝杠，303—丝杠螺母；

400—排线机构(包括序号401至410的全部零组件），401—直线轴承Ⅱ，402—侧板Ⅰ，403—底板，404—接近开关，405—伺服电机，406—接近开关座，407—行程开关，408—侧板Ⅱ，409—同步带轮，410—螺栓T。

具体实施方式

为详细说明本发明一种收卷排线装置的技术内容、构造特征、所实现目的和效果，以下结合实施例并配合附图进一步说明。

如图1至图5所示，本发明的收卷排线装置气缸导轮机构100、滑块机构200、丝杠螺母机构300、排线机构400和PLC控制器。

气缸导轮机构100的副导杆112和主导杆113穿过排线机构400的支承侧板Ⅰ402与滑块机构200的滑块204连接。滑块机构200导轨Ⅰ202和导轨Ⅱ203两端分别被固定在排线机构400的支承侧板Ⅰ402和侧板Ⅱ408上。丝杠螺母机构300的滚珠丝杠302的两端通过一对轴承C 301分别固定在排线机构400的侧板Ⅰ402和侧板Ⅱ408上再通过同步带轮409与伺服电机405输出轴连接。滚珠丝杠302与排线机构400的侧板Ⅰ402、侧板Ⅱ408可以保持相对旋转运动。伺服电机405驱动滚珠丝杠302正转和反转、滚珠丝杠302带动滑块204沿导轨来回滑动、滑块204牵引气缸导轮机构100的副导杆112和主导杆113来回运动、副导杆112和主导杆113再带动气缸导轮机构100来回运动。来自排线机构400的接近开关404、行程开关407及收卷机构的反馈信号线与PLC的输入端并联， PLC的输出信号线分别与排线机构400的伺服电机405、气缸导轮机构100的气缸Q 101、气缸G 109的电磁阀和收卷机构的电机并联。

如图1所示，气缸导轮机构100具有气缸Q 101、轴承套筒102、气缸Q支板103、轴承Z 104、导轮105、导轮轴106、气缸G支座107、螺母L 108、气缸G 109、螺栓R 110、导轮支板111、副导杆112、主导杆113，副导杆112和主导杆113平行且藉用两个螺母L 108与导轮支板111垂直紧固联接，一对气缸G 109相互平行被支撑紧固在气缸G支座107上，气缸G支座107藉用多个螺栓R 110与导轮支板111紧固联接使气缸G支座107与导轮支板111保持平行，轴承套筒102、轴承Z 104和导轮轴106以过盈配合状态被套在导轮105的轴孔中，导轮轴106的一端垂直与一对气缸G 109的活塞紧固联接，导轮轴106的另一端垂直与气缸Q支板103紧固联接，气缸Q 101缸套的一端与气缸Q支板103垂直紧固联接，导轮支板111上开有一对腰形孔与副导杆112、主导杆113连接并可以改变导轮支板111的标高。

如图2所示，滑块机构200具有螺母M 201、导轨Ⅰ202，导轨Ⅱ203、滑块204、螺栓S 205、接近开关感应片206和一对直线轴承I 207，滑块204的形状为平板块状并在中部开有两个平行的轴孔和若干安装固定的小孔，导轨Ⅰ202和导轨Ⅱ203均为圆柱杆状，一对直线轴承I 207以过盈配合状态被套在滑块204的孔中再分别套在导轨Ⅰ202和导轨Ⅱ203的腰部，接近开关感应片206被置于滑块204的侧面并用数根螺栓S 205紧固，导轨Ⅰ202和导轨Ⅱ203的两端分别藉用螺母M 201与排线机构400中的侧板Ⅰ402和侧板Ⅱ408垂直紧固联接。

如图3所示，丝杠螺母机构300具有一对轴承C 301、滚珠丝杠302、丝杠螺母303，一对轴承C 301藉用Ω形的卡簧固定在滚珠丝杠302的两端，丝杠螺母303螺旋套在滚珠丝杠302的腰部并随滚珠丝杠302的正转或反转可以来回移动。

如图4和图5所示，其揭示了排线机构400的整体装配，包括气缸导轮机构100、滑块机构200、丝杠螺母机构300和排线机构400，其中排线机构400具有直线轴承Ⅱ401、侧板Ⅰ402、底板403、接近开关404、伺服电机405、接近开关座406、行程开关407、侧板Ⅱ408、同步带轮409，侧板Ⅰ402和侧板Ⅱ408的横切面程“L”形并分别通过螺栓T 410被紧固在底板403的两头，直线轴承Ⅱ401藉用Ω形卡簧固定侧板I 402上，气缸导轮机构100的两根导杆可滑行穿过直线轴承Ⅱ401，伺服电机405被安装固定在侧板Ⅱ408上，电机405的输出轴通过同步带轮409与丝杠螺母机构的滚珠丝杠302连接，一对行程开关407藉用“L”型结构的支片分别被安装固定在侧板I 402和侧板Ⅱ 408上，一对接近开关404 藉用“凹”型结构的接近开关座406被安装固定在底板403上。

其中PLC控制器采用市售的标准组件。

其中气缸Q 101和气缸G 109采用市售的标准组件。

其中轴承Z 104、轴承C 301、轴承套筒102、直线轴承Ⅰ207、直线轴承Ⅱ 401、伺服电机405、同步带轮409、行程开关407、接近开关404、接近开关感应片206、螺母L 108、螺母M 201、螺栓R 110、螺栓S 205和螺栓T 410采用市售的标准组件。

其中滚珠丝杠302、丝杠螺母303、导轮105、导轮轴106、副导杆112、主导杆113、导轨Ⅰ 202、导轨Ⅱ 203、气缸G支座107、接近开关座406的材料选用不锈钢。

其中气缸Q支板103、导轮支板111、滑块204、侧板Ⅰ 402、底板403、侧板Ⅱ 408的材料选用碳钢。

本发明收卷排线装置的工作原理如下：

当收卷机转动一圈时，丝杠螺母303正好移动一个管线的直径距离，直径距离通过人工微调轴承套筒102在导轮轴106上的相对位置来实现；气缸G 109和导轮支板111上的腰形孔可以实现导轮垂直距离的调节，以适应不同规格的卷盘直径或者不同高度的收卷机；导轨Ⅰ 202和导轨Ⅱ 203可以防止导轨机构100发生倾斜；螺栓S 205用于固定主导杆113和调节接近开关感应片206与接近开关404的感应距离；行程开关407是一个急停开关，当接近开关404失灵或者程序错误时，滑块204会撞击行程开关407，此时伺服电机405停止工作并报警。

本发明收卷排线装置的工作过程如下：

首先设定柔软管线的外径和卷盘的宽度（行程），按下复位键，在伺服电机405的驱动下经过同步带轮409带动滚珠丝杠302的正转或反转，使丝杠螺母303将滑块210运动到初始位置，即接近开关404与接近开关感应片206发生感应的位置，此时导轮105沟槽中心正好正对卷盘内侧的一面；当柔软管线开始上盘的时候，管线通过导轮105，此时气缸Q 101顶出，将管线限制在导轮105沟槽中，此时管线连续上盘，收卷机上的线速度会反馈到PLC控制器，然后PLC控制器再控制伺服电机405的速度（伺服电机的速度还与滚珠丝杠302的导程有关，这个在PLC程序中设定），伺服电机405通过同步带轮409带动滚珠丝杠302并作用到丝杠螺母303，与丝杠螺母303相连的滑块204也开始运动并驱动，并通过副导杆112和主导杆113驱动气缸导轮机构100运动，最终带动管线开始横向来回移动；当丝杠螺母303运动距离达到卷盘的宽度（完成一个行程）时，伺服电机反转，开始下一个循环；当管线上满盘后，伺服电机405不会马上停止转动，当滑块204移动到初始位置（即接近开关感应片206与接近开关404感应的位置）时电机停转，并开始等待下一盘管线收卷。

综上所述，本发明收卷排线装置排线精度高达相对线径的0.5%或0.01毫米的绝对值、操作简易，即排线参数全部在PLC面板上设定，结构小巧有利于整体生产线的紧密化集成设计，造价低、运行成本低。

Claims (7)

1.一种收卷排线装置，其特征在于：包括气缸导轮机构、滑块机构、丝杠螺母机构、排线机构和MCU控制板或PLC控制器；所述气缸导轮机构的导杆与滑块机构连接；所述滑块机构的导轨被固定在排线机构上；所述丝杠螺母机构的滚珠丝杠通过同步带轮或齿轮与电机输出轴连接；所述滚珠丝杠与排线机构可以保持相对旋转运动；所述电机驱动滚珠丝杠正转和反转、滚珠丝杠带动滑块沿导轨来回滑动、滑块牵引导杆来回运动、导杆再带动气缸导轮机构来回运动；来自接近开关、行程开关和收卷机构的反馈信号线与MCU或PLC并联，MCU或PLC的输出信号线分别与排线机构的电机、气缸导轮机构的气缸Q和气缸G的电磁阀和收卷机构的电机并联。

2.根据权利要求1所述的收卷排线装置，其特征在于：所述气缸导轮机构具有气缸Q、轴承套筒、气缸Q支板、轴承Z、导轮、导轮轴、气缸G支座、螺母L、一个或一对气缸G、一根或多根螺栓R、导轮支板、一根或两根导杆，导杆与导轮支板紧固联接，气缸G被支撑紧固在气缸G支座上，气缸G支座与导轮支板紧固联接，轴承套筒、轴承Z和导轮轴被套在导轮的轴孔中，导轮轴的一端与气缸G紧固联接，导轮轴的另一端与气缸Q支板紧固联接，气缸Q缸套的一端与气缸Q支板紧固联接，导轮支板上开有一条或多条安装导杆的腰形孔用于安装和固定导杆。

3.根据权利要求1所述的收卷排线装置，其特征在于：所述滑块机构具有一根或一对导轨、滑块、接近开关感应片、套筒I或直线轴承I，滑块的中部开有一个轴孔或多个平行的轴孔、开有一个或多个固定螺栓S的小孔，套筒I或直线轴承I固定在滑块的孔中再套在导轨的腰部，滑块可以沿导轨来回滑动，接近开关感应片被置于滑块上并用数根螺栓S紧固，导轨两端分别与排线机构的一对支承侧板紧固连接并在滚珠丝杠的正转和反转带动下使滑块来回滑动。

4.根据权利要求1所述的收卷排线装置，其特征在于：所述丝杠螺母机构具有一对或两对轴承C、滚珠丝杠、丝杠螺母，一对或两对轴承C固定在滚珠丝杠的两端，丝杠螺母套在滚珠丝杠的腰部并随滚珠丝杠的正转或反转可以来回移动。

5.根据权利要求1所述的收卷排线装置，其特征在于：所述排线机构具有套筒Ⅱ或直线轴承Ⅱ、一对侧板、底板、接近开关、电机、接近开关座、一对行程开关、同步带轮或齿轮，一对侧板分别被紧固在底板的两头，套筒Ⅱ或直线轴承Ⅱ固定在一块侧板I上，电机被安装固定在另一侧板Ⅱ上，电机的输出轴通过同步带轮或齿轮与丝杠螺母机构的滚珠丝杠连接，一对行程开关和接近开关座藉用支片被安装固定在底板或侧板Ⅱ上。

6.根据权利要求2所述的收卷排线装置，其特征在于：所述导轮的结构为圆周上有一条或多条环形沟的圆盘且圆盘中央有轴孔与导轮轴连接。

7.根据权利要求2所述的收卷排线装置，其特征在于：所述导轮支板的结构为异形平板且开有一条或多条用于安装导杆的腰形孔。