CN112077236A - 一种螺旋线半自动绕制设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋线半自动绕制设备及方法，主要包括绕线机构和由线包夹紧机构、部件定位机构、拉线机构、放线长度控制机构构成的放线机构，绕线机构置于绕线工作台上，放线机构安装于放线工作台上，绕线工作台与放线工作台相互独立。本发明可实现不同长度螺旋线的半自动化绕制工作，可在绕制过程中同时安装其他部件，具有操作简单，灵活的特点，包含自动绕制、自动夹紧、自动拉线、可调线长控制等功能，可降低人工劳动强度，提高生产效率以保证该工序可以满足日益增长的产量需求；应用于螺旋线的绕制成型，尤其适用于内部需要安装其他部件且长度不超过7米的螺旋线精密绕制。

Description

一种螺旋线半自动绕制设备及方法

技术领域

本发明涉及半自动化设备的领域，具体涉及一种螺旋线半自动绕制设备及方法。

背景技术

某型号军工产品用线包及螺旋线的组成比较复杂，其主要组成部分是一根完整的防水扁平导线，整根导线的长度最长达上百米，螺旋线部分长度长，且不固定。螺旋线中间还需穿过其他部件。整个线包加工工艺比较复杂，其中最耗时耗力，影响成品率的工序为螺旋线绕制过程。由于产品性质，当前并无成熟设备可用于本螺旋线的绕制。现有绕制技术操作复杂，效率低下。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种螺旋线半自动绕制设备及方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的：这种螺旋线半自动绕制设备，主要包括绕线机构和由线包夹紧机构、部件定位机构、拉线机构、放线长度控制机构构成的放线机构，绕线机构置于绕线工作台上，放线机构安装于放线工作台上，绕线工作台与放线工作台相互独立。

所述绕线机构主要包括绕线工作台和其上安装的驱动机构、钢丝夹紧部分、绕线钢丝、钢丝支撑尾座，驱动机构包括驱动部分、联轴器及转动轴，驱动机构通过连接的钢丝夹紧部分夹紧绕线钢丝并带动绕线钢丝旋转，转动轴一端通过联轴器与驱动部分相连，另一端固定连接钢丝夹紧部分，钢丝支撑尾座支撑绕线钢丝的另一端，钢丝支撑尾座上设有开口槽。

所述线包夹紧机构主要包括由制动器、联轴器、夹紧工装构成的制动部分，以及由横向驱动部分、顶针构成的自动夹紧部分，横向驱动部分驱动顶针顶在线包的中心孔上，横向驱动部分为气缸，气缸通过气缸支撑架固定在绕线工作台上，制动器通过联轴器连接夹紧工装并控制夹紧工装的制动状态，夹紧工装上设有与线包安装位置处相匹配的安装槽，以夹紧线包不打滑。

所述部件定位机构主要包括由前限位立柱、后限位立柱构成的前后限位机构，以及由限位立柱、限位夹构成的轴向限位机构，限位立柱安装在放线工作台上，限位夹上开有限位槽，限位槽宽度大于线缆厚度但小于需要装在电缆上的细套管厚度，限位夹与限位立柱铰接。

所述拉线机构主要包括驱动机构、驱动机构安装架、电磁离合器、支撑板A、支撑板B、支撑板C、动力滚线轮、随动滚线轮、连接块、导向杆、弹簧、连接板、锁紧机构、弹簧搭扣，支撑板B与支撑板C通过连接块连接为一体，动力滚线轮通过电磁离合器与驱动机构连接，通过控制电磁离合器的开闭来控制动力滚线轮是否转动，动力滚线轮与支撑板A与支撑板B铰接且两端安装轴承，随动滚线轮与支撑板B、支撑板C之间设有导向机构，导向机构包括固定连接在随动滚线轮上的导向杆及设在支撑板B、支撑板C上与导向杆匹配的导向孔，导向杆数量为二，且两个导向杆通过连接板固定，导向杆与支撑板B、支撑板C之间还设有弹簧和锁紧机构，在无外力状态下，弹簧将导向杆顶起，带动随动滚线轮抬起，从而不与动力滚线轮接触，锁紧机构包括弹簧搭扣，拉上弹簧搭扣时，拉动导向杆向下运动，带动随动滚线轮向下运动，将随动滚线轮与动力滚线轮接触。

所述放线长度控制机构主要包括支撑架、导向架、微动开关固定件、连接件、微动开关，导向架通过支撑架固定在放线工作台上用于线缆的导向，微动开关通过微动开关固定件固定在导向架上用于感应已放线缆长度，微动开关采用对称布置，保证线缆长度过短时可碰到微动开关，两个微动开关的固定件通过连接件连接。

这种螺旋线半自动绕制方法，主要包括以下步骤：

1)准备原料线包，准备细套管；

2)将原料线包与夹紧工装上的安装槽对准压入后，到位后传感器感应，电气部分控制横向驱动部分的气缸驱动顶针夹紧线包，拿起线包的线头穿细套管，然后将线缆卡入限位夹的沟槽内，保证细套管在限位夹与线包之间，并保证细套管在前限位立柱及后限位立柱之间；

3)松开弹簧搭扣，在弹簧作用下导向杆带动随动滚线轮向上运动，将线缆穿入动力滚线轮与随动滚线轮之间，完成穿线动作后，拉上弹簧搭扣，拉动导向杆向下运动，带动随动滚线轮向下运动，从而将随动滚线轮与动力滚线轮接触；

4)将电缆沿导向架布置，并从微动开关下方穿过，完成放线机构部分的操作；

5)将线缆手动绕绕线钢丝绕制几圈，并用夹子夹紧，保证绕制过程中螺旋线相对绕线钢丝无相对转动；

6)手持线缆，控制绕制角度与方向，启动驱动机构，绕线钢丝开始旋转，开始螺旋线的绕制，当螺旋线绕满绕线钢丝时，停止驱动机构，松开夹子，将绕制好的螺旋线从绕线钢丝的非夹紧端排出，继续下一段的绕制；

7)当绕制完成后将螺旋线排除并理好，并将线缆依次从导向架、动力滚线轮、随动滚线轮、限位夹处取出，操作电气部分，横向驱动部分驱动顶针松开线包，取下线包，完成螺旋线绕制的全部过程。

所述线缆被释放长度的控制方式为：当线缆长度不足时，线缆触碰微动开关，微动开关控制***接通电磁离合器，动力滚线轮旋转，实现即时放线，放线时间通过控制***中的可调时间继电器控制电磁离合器的接通时间实现。

本发明的有益效果为：本发明可实现不同长度螺旋线的半自动化绕制工作，可在绕制过程中同时安装其他部件，具有操作简单，灵活的特点，包含自动绕制、自动夹紧、自动拉线、可调线长控制等功能，可降低人工劳动强度，提高生产效率以保证该工序可以满足日益增长的产量需求；应用于螺旋线的绕制成型，尤其适用于内部需要安装其他部件且长度不超过7米的螺旋线精密绕制。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的绕线机构结构示意图。

图3为本发明的放线机构结构示意图。

图4为本发明的线包夹紧机构结构示意图。

图5为本发明的部件定位机构结构示意图。

图6为本发明的拉线机构结构示意图。

图7为本发明的拉线机构的锁紧机构结构示意图。

图8为本发明的放线长度控制机构结构示意图。

附图标记说明：绕线机构100、线包夹紧机构200、部件定位机构300、拉线机构400、放线长度控制机构500、线包10、线缆12、夹子13、驱动机构101、钢丝夹紧部分102、绕线钢丝103、钢丝支撑尾座104、绕线工作台104、绕线工作台105、制动部分210、自动夹紧部分220、制动器211、联轴器212、夹紧工装213、横向驱动部分222、顶针223、前后限位机构310、前限位立柱311、后限位立柱312、轴向限位机构320、限位立柱321、限位夹322、驱动机构401、驱动机构安装架402、电磁离合器403、支撑板A404、支撑板B406、支撑板C407、动力滚线轮408、随动滚线轮409、连接块410、导向杆411、弹簧412、连接板413、锁紧机构416、弹簧搭扣417、支撑架501、导向架502、微动开关固定件503、连接件504、微动开关505。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细的介绍：

如图1所示，这种螺旋线半自动绕制设备，主要包括绕线机构100和由线包夹紧机构200、部件定位机构300、拉线机构400、放线长度控制机构500构成的放线机构，绕线机构100置于绕线工作台105上，放线机构安装于放线工作台330上，绕线工作台105与放线工作台330相互独立，相对位置可调整。工作时，放线机构完成线包10的自动放线工作，绕线机构100完成螺旋线的绕制动作，人工完成螺旋线绕制的螺距及长度控制等其他绕线工艺参数。

如图2-3所示，绕线机构100主要包括绕线工作台105和其上安装的驱动机构101、钢丝夹紧部分102、绕线钢丝103、钢丝支撑尾座104，驱动机构101包括驱动部分、联轴器及转动轴，驱动机构101通过连接的钢丝夹紧部分102夹紧绕线钢丝103并带动绕线钢丝103旋转，驱动部分优选为调速电机，调速电机的调速旋钮设置于绕线工作台105上的驱动机构101旁，方便人工进行调速，转动轴一端通过联轴器与驱动部分相连，另一端固定连接钢丝夹紧部分102，钢丝夹紧部分102优选为三爪卡盘，钢丝支撑尾座104支撑绕线钢丝103的另一端，由于下料时线包上还有未绕制的线，因此钢丝支撑尾座104上设有开口槽，以保证在完成稳定支撑绕线钢丝103功能的前提下，还可在不剪短线的前提下完成成品下料动作。

如图4所示，线包夹紧机构200主要包括由制动器211、联轴器212、夹紧工装213构成的制动部分210，以及由横向驱动部分222、顶针223构成的自动夹紧部分220，夹紧线包10时，横向驱动部分222驱动顶针223顶在线包10的中心孔上，完成线包10的夹紧动作，横向驱动部分222优选为气缸，气缸通过气缸支撑架221固定在绕线工作台105上，制动器211通过联轴器212连接夹紧工装213并控制夹紧工装213的制动状态，由设备电路部分控制，当拉线机构400运行时制动器211处于非制动状态，拉线机构400停止运行时制动器211处于制动状态。夹紧工装213上设有与线包10安装位置处相匹配的安装槽，以夹紧线包10不打滑。由于线包10在被动放线过程中存在转动惯性，为防止因速度变动而造成线包10被打散，故而设置制动部分。制动器211优选为电磁制动器，工作时控制***只需要控制电磁制动器的接通断开即可控制其工作状态。

如图5所示，部件定位机构300主要包括由前限位立柱311、后限位立柱312构成的前后限位机构310，以及由限位立柱321、限位夹322构成的轴向限位机构320，部件定位机构300为螺旋线上细套管的定位，前后限位机构310防止需要穿在电缆上的细套管前后运动超过一定幅度。限位立柱321安装在放线工作台330上，限位夹322上开有限位槽，限位槽宽度大于线缆12厚度但小于需要装在电缆上的细套管厚度，限位夹322与限位立柱321铰接，以保证线缆12与限位夹322夹角过大时，限位夹322有一定转动而降低夹角，减小线缆12应力。

如图6-7所示，拉线机构400主要包括驱动机构401、驱动机构安装架402、电磁离合器403、支撑板A404、支撑板B406、支撑板C407、动力滚线轮408、随动滚线轮409、连接块410、导向杆411、弹簧412、连接板413、锁紧机构416、弹簧搭扣417，支撑板B406与支撑板C407通过连接块410连接为一体，动力滚线轮408通过电磁离合器403与驱动机构401连接，通过控制电磁离合器403的开闭来控制动力滚线轮408是否转动，动力滚线轮408与支撑板A404与支撑板B406铰接且两端安装轴承，随动滚线轮409与支撑板B406、支撑板C407之间设有导向机构，导向机构包括固定连接在随动滚线轮409上的导向杆411及设在支撑板B406、支撑板C407上与导向杆411匹配的导向孔，导向杆411数量为二，且两个导向杆411通过连接板413固定，导向杆411与支撑板B406、支撑板C407之间还设有弹簧412和锁紧机构，在无外力状态下，弹簧412将导向杆411顶起，带动随动滚线轮409抬起，从而不与动力滚线轮408接触，锁紧机构416包括弹簧搭扣417，拉上弹簧搭扣417时，拉动导向杆411向下运动，带动随动滚线轮409向下运动，将随动滚线轮409与动力滚线轮408接触，此时，如果线缆12处于动力滚线轮408与随动滚线轮409中间，驱动机构401运行时，将带动线缆12向前送线。

如图8所示，放线长度控制机构500主要包括支撑架501、导向架502、微动开关固定件503、连接件504、微动开关505，导向架502通过支撑架501固定在放线工作台330上用于线缆12的导向，微动开关505通过微动开关固定件503固定在导向架502上用于感应已放线缆12长度，微动开关505采用对称布置，保证线缆12长度过短时可碰到微动开关505，两个微动开关505的固定件503通过连接件504连接。

本发明基于PLC建立设备控制***，实现机械、电气的协同工作。

这种螺旋线半自动绕制方法，主要包括以下步骤：

1)准备原料线包10，准备细套管；

2)将原料线包10与夹紧工装213上的安装槽对准压入后，到位后传感器感应，电气部分控制横向驱动部分222的气缸驱动顶针223夹紧线包10，拿起线包10的线头穿细套管，然后将线缆12卡入限位夹322的沟槽内，保证细套管在限位夹322与线包10之间，并保证细套管在前限位立柱311及后限位立柱312之间；

3)松开弹簧搭扣417，在弹簧412作用下导向杆411带动随动滚线轮409向上运动，将线缆12穿入动力滚线轮408与随动滚线轮409之间，完成穿线动作后，拉上弹簧搭扣417，拉动导向杆411向下运动，带动随动滚线轮409向下运动，从而将随动滚线轮409与动力滚线轮408接触；

4)将电缆沿导向架502布置，并从微动开关505下方穿过，完成放线机构部分的操作；

5)将线缆12手动绕绕线钢丝103绕制几圈，并用夹子13夹紧，保证绕制过程中螺旋线相对绕线钢丝103无相对转动；

6)手持线缆12，控制绕制角度与方向，启动驱动机构101，绕线钢丝103开始旋转，开始螺旋线的绕制，当螺旋线绕满绕线钢丝103时，停止驱动机构101，松开夹子13，将绕制好的螺旋线从绕线钢丝103的非夹紧端排出，继续下一段的绕制；

7)当绕制完成后将螺旋线排除并理好，并将线缆12依次从导向架502、动力滚线轮408、随动滚线轮409、限位夹322处取出，操作电气部分，横向驱动部分222驱动顶针223松开线包10，取下线包，完成螺旋线绕制的全部过程。

线缆12被释放长度的控制方式为：当线缆12长度不足时，线缆12触碰微动开关505，微动开关505控制***接通电磁离合器403，动力滚线轮408旋转，实现即时放线，放线时间通过控制***中的可调时间继电器控制电磁离合器403的接通时间实现。

可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种螺旋线半自动绕制设备，其特征在于：包括绕线机构(100)和由线包夹紧机构(200)、部件定位机构(300)、拉线机构(400)、放线长度控制机构(500)构成的放线机构，绕线机构(100)置于绕线工作台(105)上，放线机构安装于放线工作台(330)上，绕线工作台(105)与放线工作台(330)相互独立。

2.根据权利要求1所述的螺旋线半自动绕制设备，其特征在于：所述绕线机构(100)包括绕线工作台(105)和其上安装的驱动机构(101)、钢丝夹紧部分(102)、绕线钢丝(103)、钢丝支撑尾座(104)，驱动机构(101)包括驱动部分、联轴器及转动轴，驱动机构(101)通过连接的钢丝夹紧部分(102)夹紧绕线钢丝(103)并带动绕线钢丝(103)旋转，转动轴一端通过联轴器与驱动部分相连，另一端固定连接钢丝夹紧部分(102)，钢丝支撑尾座(104)支撑绕线钢丝(103)的另一端，钢丝支撑尾座(104)上设有开口槽。

3.根据权利要求1所述的螺旋线半自动绕制设备，其特征在于：所述线包夹紧机构(200)包括由制动器(211)、联轴器(212)、夹紧工装(213)构成的制动部分(210)，以及由横向驱动部分(222)、顶针(223)构成的自动夹紧部分(220)，横向驱动部分(222)驱动顶针(223)顶在线包(10)的中心孔上，横向驱动部分(222)为气缸，气缸通过气缸支撑架(221)固定在绕线工作台(105)上，制动器(211)通过联轴器(212)连接夹紧工装(213)并控制夹紧工装(213)的制动状态，夹紧工装(213)上设有与线包(10)安装位置处相匹配的安装槽，以夹紧线包(10)不打滑。

4.根据权利要求1所述的螺旋线半自动绕制设备，其特征在于：所述部件定位机构(300)包括由前限位立柱(311)、后限位立柱(312)构成的前后限位机构(310)，以及由限位立柱(321)、限位夹(322)构成的轴向限位机构(320)，限位立柱(321)安装在放线工作台(330)上，限位夹(322)上开有限位槽，限位槽宽度大于线缆(12)厚度但小于需要装在电缆上的细套管厚度，限位夹(322)与限位立柱(321)铰接。

5.根据权利要求1所述的螺旋线半自动绕制设备，其特征在于：所述拉线机构(400)包括驱动机构(401)、驱动机构安装架(402)、电磁离合器(403)、支撑板A(404)、支撑板B(406)、支撑板C(407)、动力滚线轮(408)、随动滚线轮(409)、连接块(410)、导向杆(411)、弹簧(412)、连接板(413)、锁紧机构(416)和弹簧搭扣(417)，支撑板B(406)与支撑板C(407)通过连接块(410)连接为一体，动力滚线轮(408)通过电磁离合器(403)与驱动机构(401)连接，通过控制电磁离合器(403)的开闭来控制动力滚线轮(408)是否转动，动力滚线轮(408)与支撑板A(404)与支撑板B(406)铰接且两端安装轴承，随动滚线轮(409)与支撑板B(406)、支撑板C(407)之间设有导向机构，导向机构包括固定连接在随动滚线轮(409)上的导向杆(411)及设在支撑板B(406)、支撑板C(407)上与导向杆(411)匹配的导向孔，导向杆(411)数量为二，且两个导向杆(411)通过连接板(413)固定，导向杆(411)与支撑板B(406)、支撑板C(407)之间还设有弹簧(412)和锁紧机构，在无外力状态下，弹簧(412)将导向杆(411)顶起，带动随动滚线轮(409)抬起，从而不与动力滚线轮(408)接触，锁紧机构(416)包括弹簧搭扣(417)，拉上弹簧搭扣(417)时，拉动导向杆(411)向下运动，带动随动滚线轮(409)向下运动，将随动滚线轮(409)与动力滚线轮(408)接触。

6.根据权利要求1所述的螺旋线半自动绕制设备，其特征在于：所述放线长度控制机构(500)包括支撑架(501)、导向架(502)、微动开关固定件(503)、连接件(504)、微动开关(505)，导向架(502)通过支撑架(501)固定在放线工作台(330)上用于线缆(12)的导向，微动开关(505)通过微动开关固定件(503)固定在导向架(502)上用于感应已放线缆(12)长度，微动开关(505)采用对称布置，保证线缆(12)长度过短时碰到微动开关(505)，两个微动开关(505)的固定件(503)通过连接件(504)连接。

7.一种螺旋线半自动绕制方法，其特征在于：主要包括以下步骤：

1)准备原料线包(10)，准备细套管；

2)将原料线包(10)与夹紧工装(213)上的安装槽对准压入后，到位后传感器感应，电气部分控制横向驱动部分(222)的气缸驱动顶针(223)夹紧线包(10)，拿起线包(10)的线头穿细套管，然后将线缆(12)卡入限位夹(322)的沟槽内，保证细套管在限位夹(322)与线包(10)之间，并保证细套管在前限位立柱(311)及后限位立柱(312)之间；

3)松开弹簧搭扣(417)，在弹簧(412)作用下导向杆(411)带动随动滚线轮(409)向上运动，将线缆(12)穿入动力滚线轮(408)与随动滚线轮(409)之间，完成穿线动作后，拉上弹簧搭扣(417)，拉动导向杆(411)向下运动，带动随动滚线轮(409)向下运动，从而将随动滚线轮(409)与动力滚线轮(408)接触；

4)将电缆沿导向架(502)布置，并从微动开关(505)下方穿过，完成放线机构部分的操作；

5)将线缆(12)手动绕绕线钢丝(103)绕制几圈，并用夹子(13)夹紧，保证绕制过程中螺旋线相对绕线钢丝(103)无相对转动；

6)手持线缆(12)，控制绕制角度与方向，启动驱动机构(101)，绕线钢丝(103)开始旋转，开始螺旋线的绕制，当螺旋线绕满绕线钢丝(103)时，停止驱动机构(101)，松开夹子(13)，将绕制好的螺旋线从绕线钢丝(103)的非夹紧端排出，继续下一段的绕制；

7)当绕制完成后将螺旋线排除并理好，并将线缆(12)依次从导向架(502)、动力滚线轮(408)、随动滚线轮(409)、限位夹(322)处取出，操作电气部分，横向驱动部分(222)驱动顶针(223)松开线包(10)，取下线包，完成螺旋线绕制的全部过程。

8.根据权利要求7所述的螺旋线半自动绕制方法，其特征在于：所述线缆(12)被释放长度的控制方式为：当线缆(12)长度不足时，线缆(12)触碰微动开关(505)，微动开关(505)控制***接通电磁离合器(403)，动力滚线轮(408)旋转，实现即时放线，放线时间通过控制***中的可调时间继电器控制电磁离合器(403)的接通时间实现。

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