全自動膠帶纏繞裝置及其工藝的製作方法
2023-09-22 17:25:55 1
本發明屬於膠帶纏繞設備領域，具體涉及一種全自動膠帶纏繞裝置及其工藝。
背景技術：
隨著汽車整車成本的不斷壓縮，質量要求的不斷提高，汽車線束作為汽車零部件之一，其降低生產成本和提高產品質量的要求亦日趨強烈。纏繞膠帶是汽車線束生產中較為重要的一道工序，其效率和品質較大程度的影響了線束製造成本。
市場中的膠帶纏繞設備正是應用於此。
膠帶纏繞機構作為各類膠帶自動纏繞設備中的關鍵部件，主要用於在目標對象上纏繞膠帶，目標對象可以是導線、塑料管、膠皮管、金屬管等，膠帶一般是指表面附有膠粘劑、具有一定粘力的帶狀包紮材料，可以是pvc、布基、絨毛等不同材質。在目前市場中已有的膠帶纏繞設備中，其膠帶纏繞機構在纏繞起始點無法自動粘合目標對象，需要手工預先纏繞粘合，同時在纏繞結束點亦無法自動切斷膠帶並粘合，需要手工切斷和粘合。在線束產品生產中，以上問題嚴重影響生產效率，亦無法保證產品質量的穩定性，使得汽車線束的生產過程嚴重滯後於整車生產的自動化程度。
技術實現要素：
本發明的目的在於解決上述問題，並提供了一種具有膠帶纏繞起始點自動粘合和膠帶纏繞結束點自動切斷並粘合的全自動膠帶纏繞裝置。
本發明採用如下技術方案實現，但需要指出的是下述技術方案中的技術特徵在沒有相互衝突的情況下，均可進行組合，不構成限定。
全自動膠帶纏繞裝置，包括機架、旋轉體、卡槽、第一彈片和第二彈片；所述的旋轉體安裝於機架上，並可周向旋轉；旋轉體上徑向開設有抵達其旋轉中心的槽孔；旋轉體上安裝有一端開口的非封閉型卡槽，且卡槽的開口位置與旋轉體開口位置重合，形成一條供被纏繞體進入旋轉體的旋轉中心的通道；卡槽上還開設有一條供膠帶進入的縫隙；所述的第一彈片的自由端位於卡槽內部，且與卡槽配合形成一個與旋轉體旋轉中心重合的夾持空間，第一彈片的彈力方向為使所述的夾持空間縮小的方向；所述的第二彈片一端固定於卡槽的開口端，用於對被纏繞體在從開口進入卡槽內部的過程中，通過第二彈片的自由端施加使被纏繞體緊貼另一物體表面的壓力。
作為優選，所述的卡槽呈u型，底部開設有供膠帶進入的縫隙；所述的第二彈片呈條狀，且一端固定於卡槽開口的一側，並橫跨u型開口；所述的第一彈片一端鉸接於卡槽開口的另一側，其自由端上表面呈開口朝下的拋物線形；
進一步的，所述的旋轉體的一側設有安裝膠帶卷的芯軸，卡槽的底部縫隙附近固定有用於引導膠帶卷上的膠帶進入該縫隙的導向軸。
作為優選，在膠帶纏繞完畢退出卡槽之後的路徑上，還設置有切刀臂和切刀，切刀臂的運動方向為由膠帶的基材面一側向膠面一側移動，切刀的刀口朝向與切刀臂的運動方向一致。
進一步的，切刀臂上還固定有第三彈片，第三彈片的彈性部分位於切刀和被纏繞體的之間，用於在切刀臂移動過程中，將一端被切斷但尚未粘合於被纏繞體上的膠帶段壓合至被纏繞體表面。
更進一步的，所述的第三彈片的自由端終點位於纏繞體上膠帶脫離點之外。
進一步的，所述的切刀臂為擺臂，且一端鉸接與機架上。
作為優選，彈片為可回彈的結構件，採用彈性材料製成並圍繞其固定端彎曲回彈，或者採用剛性材料製成並通過外部彈簧驅動使其繞軸旋轉回彈。
作為優選，所述的旋轉體安裝於機架的軸孔中，與軸孔同心配合，其形狀為非封閉型的圓盤，通過減速電機驅動旋轉，或者手工驅動旋轉。
本發明的另一目的在於提供一種使用上述任一裝置的全自動膠帶纏繞工藝，實現了整個纏繞過程的全自動化，提高生產效率和生產質量。該工藝的步驟如下：將膠帶卷上的膠帶解開，並通過卡槽底部的縫隙使其穿過卡槽且其末端伸出卡槽的開口端；將被纏繞體通過旋轉體及卡槽上開設的通道，置於旋轉體的旋轉中心處，且在進入卡槽的過程中通過第一彈片和第二彈片的彈力使預先放置的膠帶粘合於被纏繞體表面；驅動旋轉體旋轉，將膠帶不斷地纏繞在被纏繞體上；纏繞完成後，將被纏繞體原路退出卡槽和旋轉體，並切斷膠帶，完成纏繞過程。
採用以上技術方案的有益效果：在膠帶纏繞機構中，由於本發明解決了起始點無法自動纏繞膠帶和結束點無法自動切斷膠帶的問題，同時研究了一種全自動纏繞膠帶的工藝方法，使得纏繞膠帶的全過程實現了自動化生產，有效的提高了生產效率，降低了人工作業引起的不良率。本發明當前已經應用於汽車線束加工行業和家電線束加工行業的機器人全自動膠帶纏繞設備中，生產現場運行穩定，線束的起始點纏繞和結束點切斷並粘合效果良好，完全符合線束生產工藝的品質要求。本發明在提高產品質量的同時降低了生產成本，有效的推動了線束製造企業的自動化升級改造，顯著提高了汽車線束和家電線束生產領域的整體製造水平。本發明的其他具體技術效果將通過具體實施方式進行說明。
附圖說明
圖1為本發明全自動膠帶纏繞裝置的一種基本結構正面示意圖；
圖2為本發明中全自動膠帶纏繞裝置的另一種優選結構正面示意圖；
圖3為本發明中全自動膠帶纏繞裝置的另一種優選結構反面示意圖；
圖4為膠帶纏繞過程中第1個狀態的示意圖；
圖5為膠帶纏繞過程中第2個狀態的示意圖；
圖6為膠帶纏繞過程中第3個狀態的示意圖；
圖7為圖6的放大示意圖；
圖8為膠帶纏繞過程中第4個狀態的示意圖；
圖9為圖8的放大示意圖；
圖10為膠帶纏繞過程中第5個狀態的示意圖；
圖11為圖10的放大示意圖；
圖12為膠帶纏繞過程中第6個狀態的示意圖；
圖13為圖12的放大示意圖；
圖14為膠帶纏繞過程中第7個狀態的示意圖；
圖15為圖14的放大示意圖；
圖16為膠帶纏繞過程中第8個狀態的示意圖；
圖17為膠帶纏繞過程中第9個狀態的示意圖；
圖18為圖17的放大示意圖；
圖19為膠帶纏繞過程中第10個狀態的示意圖；
圖20為圖19的放大示意圖；
圖21為膠帶纏繞過程中第11個狀態的示意圖。
圖中附圖標記：切刀擺臂1、支座2、第三彈片3、刀片4、被纏繞體5、第二彈片6、卡槽7、膠帶卷8、膠帶9、導向軸10、旋轉體11、第一彈片12、機架13。
圖中：箭頭方向表示相應部件的的運動方向或作用力方向。為了清楚展示膠帶在整個工藝不同階段的形態，部分圖中將被纏繞體與卡槽之間留出空隙。但該處僅為了使本領域技術人員能夠更清楚了解本發明的原理，實際使用過程中兩者是緊密貼合的。
具體實施方式
下面通過附圖對本發明做進一步闡述，使本領域技術人員能夠更好地了解本發明的實質。下述技術方案中各技術特徵若不存在衝突，均可進行相互組合，不構成對本發明的限制。
如圖1所示，為本發明全自動膠帶纏繞裝置的一種基本構造。裝置包括機架13、旋轉體11、卡槽7、第一彈片12和第二彈片6。機架13作為整個裝置的結構支撐，旋轉體11安裝於機架13上，並可周向旋轉。機架13可採用金屬殼體，也可以為其他材質製成，通過緊固件安裝於膠帶纏繞設備中，機架13上有一個軸孔和一個芯軸，軸孔上安裝有旋轉體11。當然機架13也可以採用其他變形，比如僅僅是一條支撐軸，旋轉體11直接連接在該軸體上。
被纏繞體5為纏繞對象，其可以是導線、塑料管、膠皮管、金屬管等，通常被固定在夾具上或者人工手持。被纏繞體5在需要纏繞作業時，預先進入旋轉體11的旋轉中心處，在纏繞作業結束，退出旋轉體11。旋轉體11通常採用形狀為非封閉型的圓盤，通過減速電機驅動旋轉，或者手工驅動旋轉，以被纏繞體5為中心旋轉。當然圓盤也可以替換成其他形狀，但由於被纏繞體要進入其旋轉中心，因此旋轉體11上徑向需要開設有抵達其旋轉中心的槽孔。旋轉體11底部的旋轉也可以通過平面軸承等方式來實現。旋轉體11上表面安裝有一端開口的非封閉型卡槽7，且卡槽7的開口位置與旋轉體11開口位置重合，形成一條供被纏繞體5進入旋轉體11的旋轉中心的通道。卡槽7上還開設有一條供膠帶9穿過的縫隙。
本發明中的第一彈片12、第二彈片6、第三彈片3均為可回彈的結構件，採用彈性材料製成並圍繞其固定端彎曲回彈，或者採用剛性材料製成，一端通過軸鉸接固定，並通過外部彈簧驅動使其繞軸旋轉回彈。
第一彈片12主要作用於膠帶9，在被纏繞體5進入卡槽7的過程中，提供對膠帶9的壓力，使得膠帶9實時貼合被纏繞體5。其次，在被纏繞體5進行纏繞作業時，第一彈片12亦可提供一定的壓力，作用膠帶9之上，使纏繞在被纏繞體5的膠帶更加貼合。具體設置方式為：第一彈片12的自由端(即能夠受到外部擠壓力時發生位移的一端)位於卡槽7內部，上表面在前述的被纏繞體5進入旋轉中心的通道上。且第一彈片12與卡槽7配合形成一個與旋轉體11旋轉中心重合的夾持空間，第一彈片12的彈力方向為使所述的夾持空間縮小的方向。此時，若被纏繞體5進入該夾持空間後，可在第一彈片12的作用力下使被纏繞體外表面與彈片以及卡槽緊密貼合，使膠帶纏繞過程中粘合更為牢固。
第二彈片6主要作用於被纏繞體5，在被纏繞體5進入卡槽7的過程中，使得被纏繞體5壓向膠帶9。其次，在被纏繞體5退出卡槽7的過程中，作用膠帶9之上，使得膠帶9被約束在第一彈片12之上，且保持膠帶9的膠面朝上，以準備下一次作業。具體設置方式為：第二彈片6一端固定於卡槽7的開口端，被纏繞體在從開口進入卡槽7內部的過程中，第二彈片6的自由端由於彈性形變，施加向下的壓力，使被纏繞體緊貼第一彈片12上端，將預先鋪設於表面的膠帶粘合到被纏繞體上。當然，在卡槽7的進口處下方不一定與第一彈片12的上表面配合，也可以直接將膠帶鋪設於卡槽7表面或者其他部件表面，被纏繞體壓緊該表面進入卡槽內部，實現膠帶的初始纏繞。
卡槽7、第一彈片12和第二彈片6的形狀可以進行調整，只要能夠實現膠帶的粘合即可。但圖1中展示了一種較優的方式：卡槽7呈u型，底部開設有供膠帶進入的縫隙；第二彈片6呈條狀，且一端固定於卡槽7開口的一側，橫跨並基本覆蓋u型開口；第一彈片12一端鉸接於卡槽7開口的另一側，其自由端上表面呈開口朝下的拋物線。第一彈片12左側的斜面延伸至第二彈片6的下方，右側斜面與卡槽7的底部和右上方形成一個夾持空間，且該空間略小於被纏繞體，使其在纏繞時一直處於受壓狀態。
用於纏繞的膠帶可以採用膠帶卷8解開的形式，膠帶卷8為膠帶9的繞製品，可圍繞旋轉體11的芯軸自由旋轉。膠帶9一般是指表面附有膠粘劑、具有一定粘力的帶狀包紮材料，即膠帶卷8被解開後的形態，其材質可以是pvc、布基、絨毛等。如圖1所示，旋轉體11上布置有兩個芯軸，芯軸上分別安裝有膠帶卷8、導向軸10。旋轉體11中心開口處安裝有卡槽7。導向軸10可由低摩擦係數的材料製成，可圍繞旋轉體11的芯軸自由旋轉，其主要用於膠帶9的導向。當然，如果膠帶卷8的位置放置合理，也可以不需要導向軸10。
基於裝置的全自動膠帶纏繞工藝，步驟如下：將膠帶卷上的膠帶解開，並通過卡槽7底部的縫隙使其穿過卡槽7且其末端伸出卡槽7的開口端；將被纏繞體5通過旋轉體11及卡槽7上開設的通道，置於旋轉體11的旋轉中心處，且在進入卡槽7的過程中通過第一彈片12和第二彈片6的彈力使預先放置的膠帶粘合於被纏繞體5表面；驅動旋轉體11旋轉，將膠帶不斷地纏繞在被纏繞體5上；纏繞完成後，將被纏繞體5原路退出卡槽7和旋轉體11，並切斷膠帶，完成纏繞過程。上述工藝中，膠帶末端伸出卡槽7的開口端後，能夠在後續被纏繞體5進入卡槽7的過程中，使這一段伸出膠帶保持膠面朝外的形式，旋轉體11旋轉後，保證起始點的可靠粘結。
如圖2所示，考慮到膠帶纏繞完成後的自動切斷問題，可以在膠帶纏繞完畢退出卡槽7之後的路徑上，設置有切刀臂1和切刀4。該圖中示出的切刀臂1為擺臂，一端鉸接與機架13上，這樣能夠便於機器的操作。但也可以不採用擺臂，而直接使切刀4與拉出的膠帶垂直的方向上下移動。切刀臂1的運動方向需要保持由膠帶的基材面(膠帶基材上沒有塗覆膠的一側表面)一側向膠面一側移動，當切刀4的刀口朝向與切刀臂1的運動方向一致時，可以切斷膠帶。切刀4可以採用帶中心孔的圓型或者多邊形的刀片，其中心孔與切刀擺臂1的芯軸同軸配合安裝，通過高速電機驅動旋轉，快速切割膠帶9。
另外，在纏繞作業結束後，被纏繞體5退出卡槽7，膠帶9被切刀4切斷，被纏繞體5上會留有一小段一端被切斷但尚未粘合於被纏繞體5上的膠帶段。為了粘合這段膠帶，可以進一步在切刀臂1上固定有第三彈片3。第三彈片3可以通過支座安裝，支座2通過緊固件安裝於切刀擺臂1之上，其上有一個芯軸，第三彈片3通過緊固件安裝在芯軸上。第三彈片3的彈性部分長度和位置需要進行調整，一般需要將其彈性部分位置設於切刀4和被纏繞體5的之間，用於在切刀臂1移動過程中，將一端被切斷但尚未粘合於被纏繞體5上的膠帶段壓合至被纏繞體表面。較為優選的一種方式是，第三彈片3的自由端(未被固定的一端)終點位於被纏繞體5上膠帶脫離點之外，由此第三彈片3的橫掃範圍能夠覆蓋整條未粘合的膠帶。但需要指出的是，該設置第三彈片進行補充粘合的方式較為適用於被纏繞體固定於夾具上，且由機械裝置自動控制的情況，人工手持狀態下較難把控其拉出的距離。
本發明的工作過程如下：
如圖4所示，當被纏繞體5進入卡槽7開口時，第二彈片6被被纏繞體5擠壓，產生對被纏繞體5的反作用力，從而壓緊被纏繞體5在膠帶9的膠面上，同時第一彈片12亦被被纏繞體5擠壓，產生對對被纏繞體5的反作用力，使得膠帶9的膠面緊貼著被纏繞體5。
如圖5所示，當被纏繞體5進入開槽7中間位置時，第一彈片12被被纏繞體5繼續被擠壓，產生對被纏繞體5更大的反作用力，膠帶9的膠面更加緊密的貼合被纏繞體5，此時膠帶9包裹住被纏繞體5的約四分之一的圓周面。當前被纏繞體5已經脫離第二彈片6，第二彈片6彈回到初始位置。
如圖6所示，當被纏繞體5進入到卡槽7底部時，即旋轉體11的旋轉中心處，第一彈片12繼續受到被纏繞體5的擠壓，保持對被纏繞體5的反作用力，保持壓合膠帶9在被纏繞體5上。如圖7所示，為膠帶9當前狀態的局部放大圖，此時膠帶9包裹住被纏繞體5的約二分之一的圓周面。
如圖8所示，當旋轉體11被驅動旋轉時，膠帶9開始包裹被纏繞體5。如圖9所示，為膠帶9當前狀態的局部放大圖，此時膠帶9包裹住被纏繞體5的圓周仍約二分之一。
如圖10所示，旋轉體11繼續旋轉，膠帶9繼續包裹被纏繞體5。如圖11所示，為膠帶9當前狀態的局部放大圖，此時膠帶9包裹住被纏繞體5的圓周面增大為約四分之三。
如圖12所示，旋轉體11繼續旋轉，膠帶9完全包裹住被纏繞體5的整個圓周面。如圖13所示，為膠帶9當前狀態的局部放大圖，此時膠帶9完全包裹被纏繞體5的圓周面之後，膠帶9的膠面與膠面對粘在一起，從而保證了膠帶9在起始點可靠的纏繞在被纏繞體5上，之後便可進行連續纏繞作業了。
如圖14所示，為連續纏繞作業的狀態。如圖15所示，膠帶9已穩定可靠的粘合在被纏繞體5之上。
如圖16所示，當纏繞作業結束後，被纏繞體5退出卡槽7開口時，第二彈片6壓在膠帶9之上，產生對膠帶9的反作用力。
如圖17所示，被纏繞體5退出卡槽7之後，到達距離卡槽7開口指定距離處，切刀擺臂1在外力驅動下向膠帶9位置擺動，切刀4切斷膠帶9。如圖18所示，為膠帶9當前狀態的局部放大圖，此時膠帶9已被切斷，切刀4左側的被纏繞體5上留有一小段未被粘合的膠帶9。
如圖19所示，切刀4右側的膠帶9，在第二彈片6的反作用力下，回到並被約束在第一彈片12的平面上，以為下一次起始點纏繞膠帶作好準備。如圖20所示，為膠帶9當前狀態的局部放大圖，此時第三彈片3被被纏繞體5擠壓，產生對被纏繞體5的反作用力，使得未被粘合的膠帶9壓合在被纏繞體5上。至此，本次膠帶纏繞作業全部完成，切刀擺臂1退回到初始位置，第三彈片3回彈到初始位置，為下一次纏繞作業作好準備，即如圖-20所示。
以上所述的實施例只是本發明的一種較佳的方案，然其並非用以限制本發明。有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，還可以做出各種變化和變型。因此凡採取等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發明的保護範圍內。