包扎膠帶或料帶的多自由度自適應供料機構及其使用方法
【專利摘要】本發明公開了一種包扎膠帶或料帶的多自由度自適應供料機構及使用方法。本發明包括動平衡機構、偏心搖把底座、偏心搖把、旋轉機構、料帶、料盤底座、料盤、料盤撐塊I、料盤撐塊II、料盤軸、旋轉體底座；動平衡機構包括動平衡塊、動平衡塊固定機構、旋轉體；動平衡塊固定在動平衡塊固定機構上，旋轉體鑲嵌在旋轉體底座內；偏心搖把的一端設置在偏心搖把底座的通孔內，偏心搖把底座固定在旋轉體的側面，該側面同時固定有動平衡塊固定機構；旋轉機構包括導向軸套和導向軸，導向軸設置在導向軸套內。本發明能夠自適應地調節包膠機供料的進給量、進給速度、進給角度，并保持良好的力學特征。
【專利說明】
包扎膠帶或料帶的多自由度自適應供料機構及其使用方法
技術領域
[0001]本發明屬于機電自動化領域，針對各類線束包膠機，具體的提出一種包扎膠帶或料帶的多自由度自適應供料機構及其使用方法，能夠自動適應角度和速度等運動學特征，并保證良好的力學特性。
【背景技術】
[0002]線束是多種機電設備的網絡主體。特別地，汽車線束作為一種零部件商品，具有百億美元年產值。是一個分布廣泛的工業
[0003]就汽車行業而言，沒有線束也就不存在汽車電路。線束是指由銅材沖制而成的接觸件端子(連接器)與電線電纜壓接后，外面再塑壓絕緣體或外加金屬殼體等，以線束捆扎形成連接電路的組件。線束產業鏈包括電線電纜、連接器、加工設備、線束制造和下游應用產業，線束應用非常廣泛，可用在汽車、家用電器、計算機和通訊設備、各種電子儀器儀表等方面，車身線束連接整個車身。
[0004]汽車線束內的電線常用規格有標稱截面積0.5、0.75、1.0、1.5、2.0、2.5、4.0、6.0等平方毫米的電線，它們各自都有允許負載電流值，配用于不同功率用電設備的導線。以整車線束為例，0.5規格線適用于儀表燈、指示燈、門燈、頂燈等;0.75規格線適用于牌照燈，前后小燈、制動燈等；1.0規格線適用于轉向燈、霧燈等；1.5規格線適用于前大燈、喇叭等;主電源線例如發電機電樞線、搭鐵線等要求2.5至4平方毫米電線。這只是指一般汽車而言，關鍵要看負載的最大電流值，例如蓄電池的搭鐵線、正極電源線則是專門的汽車電線單獨使用，它們的線徑都比較大，起碼有十幾平方毫米以上，這些〃巨無霸〃電線就不會編入主線束內。線束廠的技術員根據線束圖做成線束排線板后，工人就按照排線板的規定來截線排線了。
[0005]整車主線束一般分成發動機(點火、電噴、發電、起動)、儀表、照明、空調、輔助電器等部分，有主線束及分支線束。一條整車主線束有多條分支線束，就好像樹桿與樹枝一樣。整車主線束往往以儀表板為核心部分，前后延伸。由于長度關系或裝配方便等原因，一些汽車的線束分成車頭線束(包括儀表、發動機、前燈光總成、空調、蓄電池)、車尾線束(尾燈總成、牌照燈、行李箱燈)、篷頂線束(車門、頂燈、音響喇叭)等。線束上各端頭都會打上標志數字和字母，以標明導線的連接對象，操作者看到標志能正確連接到對應的電線和電氣裝置上，這在修理或更換線束時特別有用。同時，電線的顏色分為單色線和雙色線，顏色的用途也有規定，一般是車廠自訂的標準。我國行業標準只是規定主色，例如規定單黑色專用于搭鐵線，紅單色用于電源線，不可混淆。
[0006]線束用機織線或塑料粘帶包裹，出于安全、加工和維修方便，機織線包裹已經淘汰，現在是用粘性塑料膠帶包裹。線束與線束之間、線束與電氣件之間的連接，采用聯插件或線耳。聯插件用塑料制成，分有插頭和插座。線束與線束之間用聯插件相接，線束與電氣件之間的連接用聯插件或線耳。
[0007]目前，國內外線束包扎仍然采用人工方式進行包扎，包扎方式落后，生產效率低。為了適應國內外日益競爭激烈的勞動力市場，自動包膠機的需要逐步產生。但是，由于此類機器仍缺乏自適應性較好的供料機構，此類設備沒有大規模推廣。為此，這里提出一種具有自適應性的供料機構，提升包膠機的使用性能。

【發明內容】

[0008]本發明發目的是針對現有技術的不足，提成一種包扎膠帶或料帶的多自由度自適應供料機構及其使用方法。現有工業線束生產中需要對散線進行捆綁、包扎、固定等，此類工序自動化的關鍵技術之一是自適應供料機構技術，本發明提出一類針對各類包膠機的自適應供料機構，該機構具有多種旋轉機構，能夠自動地適應角度、速度的變化，也具備良好的力學特征，具有很好的推廣應用價值。
[0009]—種包扎膠帶或料帶的多自由度自適應供料機構，包括動平衡機構、偏心搖把底座、偏心搖把、旋轉機構、料帶、料盤底座、料盤、料盤撐塊1、料盤撐塊11、料盤軸、旋轉體底座；
[0010]動平衡機構包括動平衡塊、動平衡塊固定機構、旋轉體;動平衡塊固定在動平衡塊固定機構上，動平衡塊固定機構固定在旋轉體的一個側面;旋轉體鑲嵌在旋轉體底座內，且旋轉體能夠繞旋轉體底座旋轉，即旋轉體和偏心搖把底座能夠相對軸向轉動，從而形成第一個旋轉自由度機構；
[0011 ]偏心搖把的一端設置在偏心搖把底座的通孔內，偏心搖把底座固定在旋轉體的側面，該側面同時固定有動平衡塊固定機構，偏心搖把繞偏心搖把底座旋轉，形成第二個旋轉自由度機構；
[0012]旋轉機構包括導向軸套和導向軸，導向軸設置在導向軸套內，且導向軸與偏心搖把的另一端相連接，從而允許導向軸套、導向軸和偏心搖把形成第三個旋轉自由度機構；
[0013]料帶繞過導向軸套后能夠改變方向；料盤中間的內孔由料盤撐塊1、料盤撐塊II共同撐開，形成第一徑向自由度機構;料盤撐塊I和料盤撐塊II組成一個軸套與料盤軸相互配合，進而保證料盤與料盤軸的相對旋轉，形成第四旋轉自由度機構。
[0014]所述的料盤撐塊I和料盤撐塊II為半圓環形，兩個料盤撐塊之間內置彈性部件向外撐開，形成第一徑向自由度機構，從而與料盤組合成一個具有徑向預緊力的整體。
[0015]所述的彈性部件為橡膠或者彈簧。
[0016]所述的旋轉體為環形，且開有一個與中間通孔連通的U型開口 ；旋轉體的U型開口內包含被包扎物體，從而產生旋轉體對該被包扎物體的相對旋轉運動。
[0017]所述的第二個旋轉自由度機構的作用是在偏心搖把受到切向力的時候，能夠繞偏心搖把底座旋轉，從而抵消來自導向軸套的切向力;所述的切向力來自于料帶的方向改變，與方向角有較大的關系。
[0018]所述的第三個旋轉自由度機構能夠產生導向軸套與導向軸的相對旋轉;導向軸與偏心搖把不產生旋轉;導向軸套能夠自由旋轉，從而減少導向軸套對料帶的阻力，保障料帶能夠順暢地改變方向。
[0019]所述的第四旋轉自由度機構的作用是允許料盤繞料盤軸自由轉動，從而減少供料過程的阻力。
[0020]所述的彈性部件的拆卸力F大于料盤撐塊I和料盤撐塊II之間的預緊力，從而保證快速安裝料盤和拆卸料盤。
[0021]所述的料帶繞過導向軸套的過程中，偏心搖把能夠自適應地產生偏轉角度Θ，從而消除對偏心搖把底座的軸心所產生的旋轉扭矩T;同時料盤的旋轉速度ω 1、導向軸套的旋轉速度ω 2以及旋轉體的旋轉速度ω 3之間能夠自適應地產生合適的比例系數，適應料盤外徑R的變化，保障供料過程的良好動力學和靜力學特性。
[0022]—種包扎膠帶或料帶的多自由度自適應供料機構的使用方法，具體步驟如下:
[0023]步驟1.將旋轉體底座安裝在固定位置，或者由夾具、機械手或者人手把持；
[0024]步驟2.將料盤套在料盤撐塊I和料盤撐塊II形成的環形外壁上，形成一體；
[0025]步驟3.從料盤拉出料帶繞過導向軸套直至旋轉體的中心，與被包扎物體貼和并粘接；
[0026]步驟4.啟動機器使得旋轉體繞旋轉體底座產生相對旋轉，激活第一旋轉自由度的持續性的相對運動;在此主動運動作用下，料帶產生拉力，需要給出一定的進給量，才能適應包扎過程對料帶的需求；因為存在第二、第三、第四等旋轉自由度，料帶能夠持續地從料盤中拉扯出來，所以料帶能夠被動地、自適應地為包扎過程供料，并具有良好的力學特性和偏轉角度適應性，保持合適的供料角度和速度，保證料帶進給的柔順性，不重疊、不翻轉、不卡死。
[0027]本發明的有益說明如下:
[0028]第一旋轉自由度機構保證旋轉體對被包裹物體的相對旋轉運動；
[0029]第二旋轉自由度機構保證自適應角度抵消來自導向軸套的切向力；
[0030]第三旋轉自由度機構可大幅度地減少導向軸套對料帶的阻力；
[0031]第四旋轉自由度機構保證料盤繞料盤軸自由轉動并自適應供料；
[0032]第一徑向自由度機構保證上下料盤便捷；
[0033]此外，采用了動平衡機構平衡料盤離心力擾動。
[0034]因此本發明能夠自適應地調節包膠機供料的進給量、進給速度、進給角度，并保持良好的力學特征。
【附圖說明】
[0035]圖1一種包扎膠帶或料帶的多自由度自適應供料機構的原理圖；
[0036]圖2多個旋轉自由度協調工作達到自適應供料的目的；
[0037]圖3具有自適應特性的旋轉機構示意圖。
[0038]圖中:動平衡塊1、動平衡塊固定機構2、旋轉體3、偏心搖把底座4、偏心搖把5、導向軸套6、導向軸7、料帶8、料盤底座9、料盤1、料盤撐塊I 11、料盤撐塊1112、料盤軸13、旋轉體底座14。
【具體實施方式】
[0039]如圖1?3圖所示，一種包扎膠帶或料帶的多自由度自適應供料機構，包括動平衡機構、偏心搖把底座4、偏心搖把5、旋轉機構、料帶8、料盤底座9、料盤1、料盤撐塊I 11、料盤撐塊II 12、料盤軸13、旋轉體底座14。
[0040]動平衡機構包括動平衡塊1、動平衡塊固定機構2、旋轉體3;動平衡塊I固定在動平衡塊固定機構2上，動平衡塊固定機構2固定在旋轉體3的一個側面，組成一個動平衡機構。旋轉體3鑲嵌在旋轉體底座14內，僅允許相對軸向轉動，形成第一個旋轉自由度機構。
[0041 ]偏心搖把5的一端設置在偏心搖把底座4的通孔內，偏心搖把底座4固定在旋轉體3的側面，該側面同時固定有動平衡塊固定機構2，偏心搖把5繞偏心搖把底座4旋轉，形成第二個旋轉自由度機構。
[0042]旋轉機構包括導向軸套6和導向軸7，導向軸7設置在導向軸套6內，且導向軸7與偏心搖把5的另一端相連接，從而允許導向軸套6、導向軸7和偏心搖把5形成第三個旋轉自由度機構。
[0043]料帶8繞導向軸套6后，可以改變方向。料盤10內孔由料盤撐塊I11、料盤撐塊II12共同撐開，具體的:料盤撐塊I 11和料盤撐塊II 12之間內置彈性部件向外撐開，形成第一徑向自由度機構，從而與料盤10組合成一個具有徑向預緊力的整體。料盤撐塊I 11和料盤撐塊II 12組成一個軸套與料盤軸13相互配合，進而保證料盤10與料盤軸13的相對旋轉，形成第四旋轉自由度機構。
[0044]如圖2所示，對幾個旋轉自由度機構的作用做進一步說明。幾個旋轉自由度的共同作用是保證料盤持續地、無障礙地、自適應性地為包扎過程提供膠帶或其他帶狀物料。其中，第一個旋轉自由度機構的作用是令旋轉體3繞旋轉體底座4旋轉，并可控。若旋轉體3開口內包含被包扎物體，則產生旋轉體3對該物體的相對旋轉運動。第二個旋轉自由度機構的作用是在偏心搖把5受到切向力的時候，能夠繞偏心搖把底座4旋轉，從而抵消來自導向軸套6的切向力，事實上，該切向力來自于料帶8的方向改變，與方向角有較大的關系。第三個旋轉自由度機構可以產生導向軸套6與導向軸7的相對旋轉。導向軸7固定在偏心搖把5上，通常不產生旋轉。因為導向軸套6能夠自由旋轉，大幅度地減少導向軸套6對料帶8的阻力，保障料帶8能夠順暢地改變方向。第四旋轉自由度機構的作用是允許料盤10繞料盤軸13自由轉動，大幅度地減少供料過程的阻力。
[0045]如圖3所示，所謂具有自適應的供料機構，一方面指膠帶繞過導向軸套6的過程中，偏心搖把5能夠自適應地產生偏轉角度Θ，從而消除對偏心搖把底座4的軸心所產生的旋轉扭矩T，改善膠帶受力狀況，適應包扎參數的變化(如:密繞、稀疏繞)；另一方面指料盤10的旋轉速度ω 1、導向軸套6的旋轉速度ω 2、以及旋轉體3的旋轉速度ω 3之間能夠自適應地產生合適的比例系數，適應料盤外徑R的變化，保障供料過程的良好動力學和靜力學特性。
[0046]另外，第一徑向自由度機構也是提升機器供料效率的因素之一。料盤10使用完畢后需要更換，為了保證快速安裝料盤和拆卸料盤，料盤撐塊I 11和料盤撐塊II 12之間的彈性部件起到了調節作用，即:拆卸力F大于料盤撐塊I 11和料盤撐塊II 12之間的預緊力，SP可拆卸或安裝料盤10，從而提升效率。
[0047]在四個自由旋轉機構的作用下，料盤10的旋轉會對旋轉體底座4產生離心力交變載荷Fl，產生較大振幅的震動。動平衡塊I的作用是產生一個反作用離心力F2。兩個離心力相互抵消，保證旋轉體達到動平衡狀態，確保包扎過程的一致性、平穩性。
[0048]—種包扎膠帶或料帶的多自由度自適應供料機構的使用方法，具體如下:
[0049]步驟1.將旋轉體底座4安裝在固定位置，或者由夾具、機械手或者人手把持。
[0050]步驟2.將料盤10套在料盤撐塊I11和料盤撐塊II 12形成的環形外壁上，形成一體。
[0051]步驟3.從料盤10拉出料帶8繞過導向軸套6直至旋轉體3的中心，與被包扎物體貼和并粘接。
[0052]步驟4.啟動機器使得旋轉體3繞旋轉體底座4產生相對旋轉，激活第一旋轉自由度的持續性的相對運動。在此主動運動作用下，料帶8產生拉力，需要給出一定的進給量，才能適應包扎過程對料帶8的需求。因為存在第二、第三、第四等旋轉自由度，料帶8能夠持續地從料盤中拉扯出來，所以，料帶8能夠被動地、自適應地為包扎過程供料，并具有良好的力學特性和偏轉角度適應性，保持合適的供料角度和速度，保證料帶8進給的柔順性，不重疊、不翻轉、不卡死。
【主權項】
1.包扎膠帶或料帶的多自由度自適應供料機構，其特征在于包括動平衡機構、偏心搖把底座(4)、偏心搖把(5)、旋轉機構、料帶(8)、料盤底座(9)、料盤(10)、料盤撐塊I (11)、料盤撐塊11(12)、料盤軸(13)、旋轉體底座(14); 動平衡機構包括動平衡塊(I)、動平衡塊固定機構(2)、旋轉體(3);動平衡塊(I)固定在動平衡塊固定機構(2)上，動平衡塊固定機構(2)固定在旋轉體(3)的一個側面;旋轉體(3)鑲嵌在旋轉體底座(I4)內，且旋轉體(3)能夠繞旋轉體底座(14)旋轉，即旋轉體(3)和偏心搖把底座(4)能夠相對軸向轉動，從而形成第一個旋轉自由度機構； 偏心搖把(5)的一端設置在偏心搖把底座(4)的通孔內，偏心搖把底座(4)固定在旋轉體(3)的側面，該側面同時固定有動平衡塊固定機構(2)，偏心搖把(5)繞偏心搖把底座(4)旋轉，形成第二個旋轉自由度機構； 旋轉機構包括導向軸套(6)和導向軸(7)，導向軸(7)設置在導向軸套(6)內，且導向軸(7)與偏心搖把(5)的另一端相連接，從而允許導向軸套(6)、導向軸(7)和偏心搖把(5)形成第三個旋轉自由度機構； 料帶(8)繞過導向軸套(6)后能夠改變方向；料盤(I O)中間的內孔由料盤撐塊I (11)、料盤撐塊11(12)共同撐開，形成第一徑向自由度機構;料盤撐塊I(Il)和料盤撐塊11(12)組成一個軸套與料盤軸(13)相互配合，進而保證料盤(10)與料盤軸(13)的相對旋轉，形成第四旋轉自由度機構。2.根據權利要求1所述的包扎膠帶或料帶的多自由度自適應供料機構，其特征在于料盤撐塊I(Il)和料盤撐塊11(12)為半圓環形，兩個料盤撐塊之間內置彈性部件向外撐開，形成第一徑向自由度機構，從而與料盤(10)組合成一個具有徑向預緊力的整體。3.根據權利要求1所述的包扎膠帶或料帶的多自由度自適應供料機構，其特征在于所述的彈性部件為橡膠或者彈簧。4.根據權利要求1所述的包扎膠帶或料帶的多自由度自適應供料機構，其特征在于所述的旋轉體(3)為環形，且開有一個與中間通孔連通的U型開口 ；旋轉體(3)的U型開口內包含被包扎物體，從而產生旋轉體(3)對該被包扎物體的相對旋轉運動。5.根據權利要求1所述的包扎膠帶或料帶的多自由度自適應供料機構，其特征在于所述的第二個旋轉自由度機構的作用是在偏心搖把(5)受到切向力的時候，能夠繞偏心搖把底座(4)旋轉，從而抵消來自導向軸套(6)的切向力;所述的切向力來自于料帶(8)的方向改變，與方向角有較大的關系。6.根據權利要求1所述的包扎膠帶或料帶的多自由度自適應供料機構，其特征在于所述的第三個旋轉自由度機構能夠產生導向軸套(6)與導向軸(7)的相對旋轉;導向軸(7)與偏心搖把(5)不產生旋轉；導向軸套(6)能夠自由旋轉，從而減少導向軸套(6)對料帶(8)的阻力，保障料帶(8)能夠順暢地改變方向。7.根據權利要求1所述的包扎膠帶或料帶的多自由度自適應供料機構，其特征在于所述的第四旋轉自由度機構的作用是允許料盤(10)繞料盤軸(13)自由轉動，從而減少供料過程的阻力。8.根據權利要求1所述的包扎膠帶或料帶的多自由度自適應供料機構，其特征在于彈性部件的拆卸力F大于料盤撐塊I(Il)和料盤撐塊11(12)之間的預緊力，從而保證快速安裝料盤和拆卸料盤。9.根據權利要求1所述的包扎膠帶或料帶的多自由度自適應供料機構，其特征在于料帶繞過導向軸套(6)的過程中，偏心搖把(5)能夠自適應地產生偏轉角度Θ，從而消除對偏心搖把底座(4)的軸心所產生的旋轉扭矩T;同時料盤(1)的旋轉速度ω 1、導向軸套(6)的旋轉速度ω 2以及旋轉體(3)的旋轉速度ω 3之間能夠自適應地產生合適的比例系數，適應料盤外徑R的變化，保障供料過程的良好動力學和靜力學特性。10.根據權利要求1所述的包扎膠帶或料帶的多自由度自適應供料機構的使用方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟1.將旋轉體底座(4)安裝在固定位置，或者由夾具、機械手或者人手把持； 步驟2.將料盤(10)套在料盤撐塊I(Il)和料盤撐塊11(12)形成的環形外壁上，形成一體； 步驟3.從料盤(I O)拉出料帶(8)繞過導向軸套(6)直至旋轉體(3)的中心，與被包扎物體貼和并粘接； 步驟4.啟動機器使得旋轉體(3)繞旋轉體底座(4)產生相對旋轉，激活第一旋轉自由度的持續性的相對運動;在此主動運動作用下，料帶(8)產生拉力，需要給出一定的進給量，才能適應包扎過程對料帶(8)的需求；因為存在第二、第三、第四等旋轉自由度，料帶(8)能夠持續地從料盤中拉扯出來，所以料帶(8)能夠被動地、自適應地為包扎過程供料，并具有良好的力學特性和偏轉角度適應性，保持合適的供料角度和速度，保證料帶(8)進給的柔順性，不重疊、不翻轉、不卡死。
【文檔編號】H01R43/20GK105825962SQ201610244564
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月19日
【發明人】朱凌, 劉光宇
【申請人】朱凌