CN218841274U - 一种线束自动缠绕胶带装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种线束自动缠绕胶带装置，用于在线束上自动缠绕胶带，包括龙门架和平移机构，平移机构连接有协作机器人，用于带动协作机器人进行横向移动；协作机器人头部设有自动缠绕机构，自动缠绕机构用于对线束进行缠绕胶带；通过可编程逻辑控制器PLC控制平移机构和协作机器人，协作机器人控制自动缠绕机构按照一定轨迹行走，可以对线束实现边移动变缠绕的自动连续缠绕功能，并在缠绕结束时自动切断胶带。该装置实现高度自动化，工作时可无人看守。与现有技术相比，本实用新型能够节省人工成本，同时提高工作效率，且线束表面缠绕质量得到提升。

Description

一种线束自动缠绕胶带装置

技术领域

本实用新型涉及自动化设备领域，尤其是涉及一种线束自动缠绕胶带装置。

背景技术

随着现代汽车生产的飞速发展，汽车配套线束得到大量的应用，为得到好的线束质量，很多线束需要在其外表面缠绕胶带层，现有技术中，线束缠绕胶带多数由手工完成，不仅费时费力，而且不美观，缠绕质量也参差不齐。

发明内容

本实用新型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线束自动缠绕胶带装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种线束自动缠绕胶带装置，用于在线束上自动缠绕胶带，包括龙门架和平移机构，所述平移机构连接有协作机器人；

所述平移机构设于龙门架顶部，用于带动所述协作机器人进行移动；

所述协作机器人上设有自动缠绕机构，所述自动缠绕机构用于对线束进行缠绕胶带；

所述协作机器人用于控制所述自动缠绕机构按照一定轨迹行走，实现对线束的自动连续缠绕功能，并在缠绕结束时自动切断胶带。

进一步地，所述平移机构包括伺服电机、同步轮组、第一同步带、线性滑轨及机器人安装基板；

所述线性滑轨共有两条，且两条线性滑轨相互平行；

所述机器人安装基板安装在两条平行的线性滑轨上，并与第一同步带连接；

所述协作机器人设置于机器人安装基板上；

所述同步轮组共有两个，分别设于平移机构的两端；

所述第一同步带通过两个同步轮组张紧；

所述伺服电机与同步轮组中的一个同步轮连接。

进一步地，所述自动缠绕机构包括运动机构、可调式缠绕机构、开口式旋转机构、理线/夹线机构及切断机构。

进一步地，所述运动机构包括第一双杆气缸、第二双杆气缸及第三双杆气缸。

进一步地，所述可调式缠绕机构包括旋转滑环组件；

所述旋转滑环组件包括旋转轮，旋转轮上设有两个导电杆，所述导电杆上均设有碳刷电极；

所述旋转轮上镶嵌有两条导电滑环，所述碳刷电极与导电滑环相接触。

进一步地，所述可调式缠绕机构还包括拉带组件，所述拉带组件上设有主动轮、直流电机、弹簧、被动轮、胶带轴、U形开槽板、毛刷、旋转轴及角度调节支架；

所述胶带轴上设有胶带卷，胶带一端绕于主动轮和被动轮之间，且通过U形开槽板，置于毛刷上；

所述直流电机用于驱动所述主动轮；

所述被动轮用于通过弹簧夹紧胶带；

所述角度调节支架一端固定于旋转轴上，用于调节胶带卷的角度。

进一步地，所述开口式旋转机构包括外环轮、内环轮、开口轮、第一啮合处、第二啮合处、偏心轮、步进电机、同步带组、及同步轮；

所述同步带组共包括两条同步带；

所述同步带组的同步带上设有齿形，所述开口轮外圈上也设有齿形，同步带组中两条同步带的齿形与开口轮外圈齿形啮合，啮合处分别为第一啮合处和第二啮合处；

所述同步带组通过多组偏心轮张紧；

所述步进电机连接同步轮；

多个内环轮设于开口轮内表面，多个外环轮设于开口轮外表面，所述内环轮和外环轮用于将开口轮夹紧。

进一步地，共包括两个理线/夹线机构，所述理线/夹线机构包括理线组件和夹线组件，所述理线组件用于缠绕过程中矫正线束的形状；所述夹线组件用于固定线束。

进一步地，所述理线/夹线机构包括第一气缸、线性导轨、理线块及夹线块；

所述第一气缸用于驱动理线块及夹线块在线性导轨上移动。

进一步地，所述切断机构包括切刀、齿轮齿条及第二气缸；

所述第二气缸用于驱动齿轮齿条及切刀以切断胶带。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

一、本实用新型通过协作机器人协同平移机构工作，可以控制自动缠绕机构按照一定轨迹行走，对线束实现边移动变缠绕的自动连续缠绕功能，并在缠绕结束时自动切断胶带。该装置实现高度自动化，工作时可无人看守，有效节省了人力成本，且生产效率得到较大提升。

二、本实用新型通过机器自动化对线束进行缠绕，缠绕表面光洁、均匀，相比起人工缠绕，表面缠绕质量得到很大提升。

三、本实用新型通过使用PLC控制平移机构和机器人，对线束缠绕胶带的覆盖率、缠绕速度等过程参数可控，并可方便调节，便于追溯。

四、本实用新型适用于多种不同直径线束的缠绕，通用性较高。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为平移机构的结构示意图；

图3为自动缠绕机构的结构示意图；

图4为自动缠绕机构中运动机构的结构示意图；

图5为自动缠绕机构中开口式旋转机构的结构示意图；

图6为自动缠绕机构中理线/夹线机构的总体结构示意图；

图7为自动缠绕机构中理线/夹线机构的局部结构示意图；

图8为自动缠绕机构中可调式缠绕机构的结构示意图；

图9为可调式缠绕机构中旋转滑环组件的结构示意图；

图10为可调式缠绕机构中拉带组件的结构示意图；

图11为可调式缠绕机构中拉带组件的侧视结构示意图；

图12为自动缠绕机构中切刀机构的结构示意图；

图13为拉带力学原理示意图；

图14为胶带缠绕原理示意图；

其中，附图标记与各个部件的对应关系为：

图1中，1-龙门架，2-平移机构，3-协作机器人，4-自动缠绕机构，5-工作台， 6-线束；

图2中，201-伺服电机，202-同步轮组，203-第一同步带，204-线性滑轨，205- 机器人安装基板，206-滑块；

图3中，301-运动机构，302-可调式缠绕机构，303-开口式旋转机构，304-埋线/夹线机构，305-切断机构；

图4中，401-第一双杆气缸,402-第二双杆气缸,403-第三双杆气缸；

图5中，501-外环轮，502-内环轮，503-开口轮，504-第一啮合处，505-第二啮合处，506-偏心轮，507-步进电机，508-同步带组，509-同步轮；

图6中，601-线夹组件，602-理线组件；

图7中，701-气缸，702-线性导轨，703-理线块，6-线束，704-夹线块；

图8中，801-旋转滑环组件，802-拉带组件，803-旋转中心位置，6-线束；

图9中，901-碳刷电极，902-导电杆，903-导电滑环，904-旋转轮；

图10中，1001-配重块，1002-主动轮，1003-直流电机，1004-弹簧，1005-被动轮，1006-胶带卷，1007-胶带轴，1008-U形开槽板，1009-毛刷，1010-不带粘胶面，1011-带粘胶面；

图11中，1101-旋转轴，1102-角度调节支架；

图12中，1201-切刀，1202-齿轮齿条，1203-气缸；

图13中，A-被动轮，B-主动轮；

图14中，1401代表平移方向，1402代表胶带卷，1403代表缠绕夹角，1404 代表线束，1405代表旋转方向。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例提供了一种线束自动缠绕胶带装置，用于在线束6上自动缠绕胶带，包括龙门架1、工作台5和平移机构2，平移机构2连接有协作机器人3；

平移机构2悬吊于龙门架1顶部，用于带动协作机器人3进行横向移动；工作台5用于放置线束6；

协作机器人3头部设有自动缠绕机构4，自动缠绕机构4用于对线束6进行缠绕胶带；

本实施例中，通过可编程逻辑控制器PLC控制平移机构2和协作机器人3，协作机器人3用于控制自动缠绕机构4按照一定轨迹行走，可以对线束6实现边移动变缠绕的自动连续缠绕功能，并在缠绕结束时自动切断胶带。该装置实现高度自动化，工作时可无人看守，有效节省了人力成本。

本实施例中，龙门架1采用多组方管焊接件连接，辅以各种连接支撑杆、地脚螺钉，与地面牢固安装，用于吊装整个机构。

如图2所示，本实施例中平移机构2包括伺服电机201、同步轮组202、第一同步带203、线性滑轨204、机器人安装基板205及滑块206；协作机器人3设置于机器人安装基板205上；

线性滑轨204共有两条，且两条线性滑轨相互平行；机器人安装基板205安装在两条平行的线性滑轨204上，并与第一同步带203连接；

同步轮组202共有两个，分别设于平移机构2的两端；第一同步带203通过两个同步轮组202张紧；伺服电机201与同步轮组202中的一个同步轮连接。

工作时，伺服电机201带动第一同步带203的移动，第一同步带203带动机器人安装基板205做直线运动；通过此平移机构可控制整个机器人及缠绕机构在水平方向上的移动速度和定位。

本实施例中，自动缠绕机构4安装在协作机器人3头部，可实现其在工作空间内的精准定位。如图3所示，自动缠绕机构4包括运动机构301、可调式缠绕机构 302、开口式旋转机构303、理线/夹线机构304及切断机构305，可实现胶带的自动搭接、缠绕、尾部切断的功能。

如图4所示，运动机构301包括第一双杆气缸401、第二双杆气缸402及第三双杆气缸403。通过可编程逻辑控制器PLC控制各个气缸的动作，可控制胶带缠绕过程中的动作逻辑。

如图5所示，开口式旋转机构303包括外环轮501、内环轮502、开口轮503、第一啮合处504、第二啮合处505、偏心轮506、步进电机507、同步带组508、及同步轮509；

同步带组508共包括两条同步带；同步带组508的同步带上设有齿形，开口轮 503外圈上也设有齿形，同步带组508中两条同步带的齿形与开口轮503外圈齿形啮合，啮合处分别为第一啮合处504和第二啮合处505；

同步带组508通过多组偏心轮506张紧；

步进电机507连接同步轮509；

多个内环轮502设于开口轮503内表面，多个外环轮501设于开口轮503外表面，内环轮502和外环轮501用于将开口轮503夹紧。

工作时，开口轮503通过多组内环轮502和外环轮501来定位；驱动步进电机 507即可同步带动开口轮503转动，且速度和位置可控；同步带组508通过与开口轮503两处啮合，使得同步带在转动中可顺畅越过开口处。

如图6所示，本实施例共包括两组理线/夹线机构304，理线/夹线机构304包括理线组件601和夹线组件602。

如图7所示，理线/夹线机构304包括第一气缸701、线性导轨702、理线块703 及夹线块704；

第一气缸701用于驱动理线块703及夹线块704在线性导轨702上移动，且每组理线/夹线机构304的气缸同时动作。

理线组件601通过气缸带动理线块703移动将线束6环抱住，用于缠绕过程中线束6形状的矫正；夹线组件602通过气缸带动夹线块704移动将线束6环抱夹紧，用于切断胶带时固定线束6。

如图8所示，可调式缠绕机构302包括旋转滑环组件801及拉带组件802；

如图9所示，旋转滑环组件801包括旋转轮904，旋转轮904上设有两个导电杆902，导电杆902上均设有碳刷电极901；

旋转轮904上镶嵌有两条导电滑环903，碳刷电极901与导电滑环903相接触。

如图10所示，拉带组件802上设有配重块1001、主动轮1002、直流电机1003、弹簧1004、被动轮1005、胶带轴1007、U形开槽板1008及毛刷1009。

配重块1001用于增加组件重量来保持平衡；

胶带卷1006定位于胶带轴1007上，胶带一端绕过主动轮1002和被动轮1005 之间，再通过U形开槽板1008拉出，平铺于毛刷1009上，具体地，胶带带粘胶面1011朝上拉出，不带粘胶面1010与毛刷1009相接触；

直流电机1003用于驱动带有齿槽的主动轮1002；

被动轮1005通过弹簧1004夹紧胶带。

如图8所示，当线束6以稍低位置推放入可调式缠绕机构302中的旋转中心位置803时，毛刷将胶带头部刷粘到线束6表面。

线束6到达旋转中心位置803后，旋转轮904逆时针旋转，通过U形开槽板 1008将胶带旋转包覆在线束6表面，通过边移动边旋转的方式，即可实现连续缠绕；

如图11所示，拉带组件802还包括旋转轴1101及角度调节支架1102，角度调节支架1102一端固定于旋转轴1101上，用于调节胶带卷的角度。

如图12所示，切断机构3055包括切刀1201、齿轮齿条1202及第二气缸1203；第二气缸1203用于驱动齿轮齿条1202及切刀1201以切断胶带。

如图13所示，为拉带力学原理示意图，由于胶带有一定的粘性，通过直流电机驱动带有齿槽的主动轮B，被动轮A通过弹簧将胶带压紧的方式可产生摩擦拉力，抵消大部分拉带张力，提高缠绕质量；缠绕过程中，直流电机旋转产生的拉力 F1+缠绕过程中的自身拉力F2＝胶带拉开时的固有拉力F3，达到一个动平衡。缠绕结束时，F2为零，F1<F3，胶带不动，主动轮打滑。

缠绕过程中，直流电机通过旋转滑环组件绕着线束旋转，由外界提供与直流电机连接的、两条连续的通电回路。

为保证最终缠绕表面质量，对于不同的胶带宽度和运行速度，胶带卷在缠绕过程中需要与线束保持一定的角度，如图14所示，胶带卷的角度可通过调节支架来调节。

具体实施时，本实施例提供的线束自动缠绕胶带装置在使用时包括以下步骤：

将线束装夹在工作台上，并将线束拉直；

PLC控制平移机构和协作机器人，带动自动缠绕组件移动到线束起始缠绕位置；

夹线组件下行将线束夹紧；

可调缠绕机构下行将线束轴心移动到旋转中心位置，此过程中，通过前端毛刷将胶带头粘接在线束表面上；

夹线组件缩回，开口式旋转机构旋转，带动可调缠绕机构绕线束轴心旋转，同时平移机构移动，理线组件将线束整形，自动将胶带连续缠绕在线束表面；

缠绕结束，理线组件缩回，夹线组件再次将线束夹紧，可调缠绕机构缩回，将线束拉出旋转轮之外；

气缸推动切刀将缠绕胶带尾端切断，缠绕结束。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种线束自动缠绕胶带装置，用于在线束(6)上自动缠绕胶带，其特征在于，包括龙门架(1)和平移机构(2)，所述平移机构(2)连接有协作机器人(3)；

所述平移机构(2)设于龙门架(1)顶部，用于带动所述协作机器人(3)进行移动；

所述协作机器人(3)上设有自动缠绕机构(4)，所述自动缠绕机构(4)用于对线束(6)进行缠绕胶带；

所述协作机器人(3)用于控制所述自动缠绕机构(4)按照一定轨迹行走，实现对线束(6)的自动连续缠绕功能，并在缠绕结束时自动切断胶带。

2.根据权利要求1所述的一种线束自动缠绕胶带装置，其特征在于，所述平移机构(2)包括伺服电机(201)、同步轮组(202)、第一同步带(203)、线性滑轨(204)及机器人安装基板(205)；

所述线性滑轨(204)共有两条，且两条线性滑轨相互平行；

所述机器人安装基板(205)安装在两条平行的线性滑轨(204)上，并与第一同步带(203)连接；

所述协作机器人(3)设置于机器人安装基板(205)上；

所述同步轮组(202)共有两个，分别设于平移机构(2)的两端；

所述第一同步带(203)通过两个同步轮组(202)张紧；

所述伺服电机(201)与同步轮组(202)中的一个同步轮连接。

3.根据权利要求1所述的一种线束自动缠绕胶带装置，其特征在于，所述自动缠绕机构(4)包括运动机构(301)、可调式缠绕机构(302)、开口式旋转机构(303)、理线/夹线机构(304)及切断机构(305)。

4.根据权利要求3所述的一种线束自动缠绕胶带装置，其特征在于，所述运动机构(301)包括第一双杆气缸(401)、第二双杆气缸(402)及第三双杆气缸(403)。

5.根据权利要求3所述的一种线束自动缠绕胶带装置，其特征在于，所述可调式缠绕机构(302)包括旋转滑环组件(801)；

所述旋转滑环组件(801)包括旋转轮(904)，旋转轮(904)上设有两个导电杆(902)，所述导电杆(902)上均设有碳刷电极(901)；

所述旋转轮(904)上镶嵌有两条导电滑环(903)，所述碳刷电极(901)与导电滑环(903)相接触。

6.根据权利要求5所述的一种线束自动缠绕胶带装置，其特征在于，所述可调式缠绕机构(302)还包括拉带组件(802)，所述拉带组件(802)上设有主动轮(1002)、直流电机(1003)、弹簧(1004)、被动轮(1005)、胶带轴(1007)、U形开槽板(1008)、毛刷(1009)、旋转轴(1101)及角度调节支架(1102)；

所述胶带轴(1007)上设有胶带卷(1006)，胶带一端绕于主动轮(1002)和被动轮(1005)之间，且通过U形开槽板(1008)，置于毛刷(1009)上；

所述直流电机(1003)用于驱动所述主动轮(1002)；

所述被动轮(1005)用于通过弹簧(1004)夹紧胶带；

所述角度调节支架(1102)一端固定于旋转轴(1101)上，用于调节胶带卷的角度。

7.根据权利要求3所述的一种线束自动缠绕胶带装置，其特征在于，所述开口式旋转机构(303)包括外环轮(501)、内环轮(502)、开口轮(503)、第一啮合处(504)、第二啮合处(505)、偏心轮(506)、步进电机(507)、同步带组(508)、及同步轮(509)；

所述同步带组(508)共包括两条同步带；

所述同步带组(508)的同步带上设有齿形，所述开口轮(503)外圈上也设有齿形，同步带组(508)中两条同步带的齿形与开口轮(503)外圈齿形啮合，啮合处分别为第一啮合处(504)和第二啮合处(505)；

所述同步带组(508)通过多组偏心轮(506)张紧；

所述步进电机(507)连接同步轮(509)；

多个内环轮(502)设于开口轮(503)内表面，多个外环轮(501)设于开口轮(503)外表面，所述内环轮(502)和外环轮(501)用于将开口轮(503)夹紧。

8.根据权利要求3所述的一种线束自动缠绕胶带装置，其特征在于，共包括两个理线/夹线机构(304)，所述理线/夹线机构(304)包括理线组件(601)和夹线组件(602)，所述理线组件(601)用于缠绕过程中矫正线束(6)的形状；所述夹线组件(602)用于固定线束(6)。

9.根据权利要求8所述的一种线束自动缠绕胶带装置，其特征在于，所述理线/夹线机构(304)包括第一气缸(701)、线性导轨(702)、理线块(703)及夹线块(704)；

所述第一气缸(701)用于驱动理线块(703)及夹线块(704)在线性导轨(702)上移动。

10.根据权利要求3所述的一种线束自动缠绕胶带装置，其特征在于，所述切断机构(305)包括切刀(1201)、齿轮齿条(1202)及第二气缸(1203)；

所述第二气缸(1203)用于驱动齿轮齿条(1202)及切刀(1201)以切断胶带。

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