一种间歇性力调节进料机构及实现方法

技术领域

本发明属于自动化生产领域，针对各类旋转进料的工况，提出一种间歇性力调节进料机构及实现方法，本发明能够调节了胶带等缠绕物对被包裹线束的作用力,保证线束不被缠绕物扭曲变形以及缠绕物自身形变导致使用寿命降低。

背景技术

随着我国经济持续高速增长，内需进一步扩大，市场对线束有着巨大的刚性需求，线束行业发展速度明显加快。

线束是指由铜材冲制而成的接触件端子(连接器)与电线电缆压接后，外面再塑压绝缘体或外加金属壳体等，以线束捆扎形成连接电路的组件。为了便于安装、维修,确保电气设备能在最恶劣的条件下工作,各电气设备所用的不同规格、不同颜色的电线通过合理的安排,将其合为一体,并用绝缘材料把电线捆扎成束,这样既完整,又可靠。就汽车行业而言，随着汽车功能的增加，电子控制技术的普遍应用，再加上人们对汽车的安全性、舒适性和经济性的要求越来越高，汽车上的电器配置、功能也越来越多，电气件越来越多，连接各个电器件的线束也越来越复杂，而且汽车线束也就变得越粗越重。

汽车的整车线束主要包括驾驶室线束总成、地板线束总成、左右车门线束总成、顶棚线束总成、底盘线束、蓄电池线束、发动机线束、ABS和AMT等相关功能线束，每个线束有着不同的功能。线束的划分与整车的结构及装配工艺有一定关系，只要符合线束结构简单、拆装方便、布局美观和固定保护良好等要求即可。对于不同的车型，由于配置不同，电器件也会有相应的增减，在线束设计中通过更改线束或设计相关附加线束，整车线束的品类不会有很大变动。

汽车线束内的电线常用规格有标称截面积0.5、0.75、1.0、1.5、2.0、2.5、4.0、6.0等平方毫米的电线，各自都有允许负载电流值，配用于不同功率用电设备的导线。汽车线束设计长度也需要合理，过长不仅会造成材料的浪费，而且会占据过多的空间。堆积在一起的线束既影响美观，也很容易在车辆行驶中与周围零部件发生摩擦导致线束磨损，出现短路或断路的电器故障。过短，则导致装配困难或无法装配，因此线束的长度设计应考虑实际布线路径，比实际长度稍有富余即可，以保证线束实际装配的可靠性。

线束用机织线或塑料粘带包裹，出于安全、加工和维修方便，机织线包裹已经淘汰，现在是用粘性塑料胶带包裹。线束与线束之间、线束与电气件之间的连接，采用联插件或线耳。联插件用塑料制成，分有插头和插座。线束与线束之间用联插件相接，线束与电气件之间的连接用联插件或线耳。

目前，国内外线束包扎自动化设备没有有效的可调节力的结构调节进料时的作用力，使得线束成品的质量不高，生产效率不高。为了适应国内外日益竞争激烈的劳动力市场，这里提出一种具备可调节力功能的进料机构，调节了胶带等缠绕物对被包裹线束的作用力,保证线束不被缠绕物扭曲变形以及缠绕物自身形变导致使用寿命降低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种间歇性力调节进料机构及使用方法。本发明针对各类旋转进料的工况，能够适应不同的进给速度以及调节不同的进给力，而且能够减少缠绕物对被包裹物的作用力,被包裹物不被物料扭曲变形以及物料自身形变,从而提升进料工况的工作性能,具有很好的推广应用价值。

一种间歇性力调节进料机构，包括传动结构、力调节机构和进料角度自调节机构，具体包括弧形齿驱动块(1)、U型滑块(2)、固定底座(3)、导向滚轮(4)、滚轮定位轴(5)、主动滚轮(6)以及中心轴(7)、主动轮(8)、同步带(9)、导轮(10)、导向轴轮(11)、曲型转向轴(12)、转向轴底座(13)；

所述的力调节机构中包括U型滑块(2)、固定底座(3)、导向滚轮(4)、滚轮定位轴(5)、主动滚轮(6)以及中心轴(7)；固定底座(3)上表面左右两侧设置有通槽(15)，U型滑块(2)两端固定设置有滑动块，滑动块的底端设置有与通槽(15)相匹配的导柱(16)，且该导柱(16)的底部设置有螺纹，滑动块的导柱(16)能够沿通槽(15)进行滑动调节，当调节到适当位置时，通过导柱(16)的底部螺纹对当前位置进行固定；U型滑块(2)两端的上表面设置有螺纹孔，同时滑动块也设置有螺纹通孔，两侧的两根滚轮定位轴(5)先通过滑动块的螺纹通孔，后与U型滑块(2)两端的螺纹孔进行螺纹联接；导向滚轮(4)与与滚轮定位轴(5)实现同轴联接；主动导轮6的中心轴(7)与主动滚轮(6)的同轴固定联接，中心轴(7)与固定底座(3)通过轴承实现同轴联接；

所述的传动机构包括弧形齿驱动块(1)、主动轮(8)、同步带(9)、导轮(10)；弧形齿驱动块(1)固定在壳体表面、旋转体的一侧且其固定位置与旋转体同轴心；固定底座(3)靠近旋转体的底部设置有圆弧形凸起(14)，能够与旋转体的边契合，通过螺钉将固定底座(3)与旋转体固定；固定底座(3)下方表面设置有三个定位轴，其分布情况为中间的定位轴沿固定底座中心轴分布，左右两侧定位轴偏离中心轴指定距离，导轮(10)通过轴承与左右两侧定位轴同轴联接，主动轮(8)通过轴承与中间定位轴同轴联接；同步带(9)绕在左右两侧导轮上，相对于导轮(10)，同步带(9)的光滑面朝向导轮(10)而带有齿形的一面朝向外侧，主动轮(8)在同步带(9)外侧并压紧同步带(9)；

所述的进料角度自调节机构包括导向轴轮(11)、曲型转向轴(12)、转向轴底座(13)；曲型转向轴(12)一端与导向轴轮(11)同轴联接，形成第一个旋转自由度；曲型转向轴(12)的另一端通过轴承与转向轴底座(13)的通孔形成同轴联接，转向轴底座(13)固定在旋转体的侧面，曲型转向轴(12)绕转向轴底座(13)旋转，形成第二个旋转自由度机构，从而使得进料角度自调节机构形成一个两自由度旋转机构。

进一步的，所述的弧形齿驱动块(1)为圆弧形，在旋转体带动整体机构做圆周运动的过程中间歇性地摩擦弧形齿驱动块(1)，获得间歇性地解卷力，解卷力能够将部分物料拉出作为储备为非摩擦期提供一定的物料，而被包裹物和机构之间的缠绕物仍旧保持紧绷状态，从而机构能够周期性获得解卷力；

设机构随旋转体的旋转周期为T，机构与弧形驱动块的摩擦时间为T'，摩擦获得的解卷力为f，而力调节机构能够调整f的大小，则机构旋转一个周期所得的平均解卷力为：

进一步的，进料角度自调节机构中，缠绕物从安装的固定位置开始，从力调节机构的第一个导向滚轮(4)外侧绕向主动滚轮(6)的内侧，再从主动滚轮(6)的内侧绕向第二个导向滚轮(4)的外侧，再通过进料角度自调节机构的导向轴轮(11)缠绕在电线上；力调节机构与传动机构可固定在旋转体的边缘处且在物料下方进料位置，而进料角度自调节机构可放置在力调节机构与物料出料的位置。

一种间歇性力调节进料机构的实现方法，具体如下：

在电机驱动旋转体的过程中，带动固定在旋转体侧面的进料角度自调节机构转动；在进料角度自调节机构转动转动过程中，传动机构上的同步带(9)间歇性地摩擦固定在壳体上的弧形齿驱动块(1)，弧形齿驱动块(1)与同步带(9)通过啮合摩擦带动同步带(9)运动，由导轮(10)传递，主动轮(8)与同步带(9)啮合实现转动；通过传动机构将摩擦力转换为进料角度自调节机构工作所需的动力，从而设备不需要额外增加动力源输入，简化整体结构以及电路结构；同步带为柔性材料，很大程度上降低了在摩擦过程中的冲击碰撞，并通过齿形啮合增加摩擦力；

在力调节机构中，主动滚轮(6)与传动机构的主动轮(8)固定连接，通过中心轴(7)将传动机构实现的动力输入传递到主动滚轮(6)上，U型滑块(2)通过两端下表面设置的导柱沿直槽口自由移动，从而实现调节导柱与主动滚轮(6)形成的张角大小，胶带以曲型的方式绕在导柱与主动滚轮(6)之间，张角大小的不同决定胶带与主动滚轮(6)形成不同大小的包络面，从而改变对胶带的拉力调节效果；

在进料角度自调节机构中，曲型转向轴(12)能够绕转向轴底座(13)旋转，在进料过程中，由于线束的直径或胶带的直径不同，胶带的进给方向不同，曲型转向轴(12)能够根据进给方向的不同自动调节到最佳的角度，导向轴轮(11)由润滑材料组成，其表面结构能够减小胶带摩擦；既能减少胶带绕导向轴轮(11)产生的阻力，又能够改变进给方向角，从而灵活地为线束提供胶带等物料。

本发明的有益说明如下：

(1)进料角度自调节机构能够根据胶带等进给方向不同自动调节到最佳角度，实现线束恒定的进给量；

(2)力调节机构能够根据不同线束及胶带等的特性调节解卷力以及缠绕的力度，在线束过程中避免胶带等过度变形减少使用寿命，以及保护线束不过度扭曲；

(3)传动机构将摩擦力转换为进料角度自调节机构工作所需的动力，不需要额外增加动力源输入，简化整体结构以及电路结构；

(4)传动机构中同步带为柔性材料，降低摩擦过程中的冲击碰撞，并通过齿形啮合增加摩擦力。

因此，间歇性力调节进料机构能够改善进料过程中的受力，提升线束效果，提高其使用寿命，能够在汽车线束行业进行批量化推广应用。

附图说明

图1为力调节机构示意图

图2为传动机构示意图

图3为进料角度自调节机构

图4为力可调节结构对进料缠绕方法说明

图5为间歇性解卷力示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

一种间歇性力调节进料机构，包括弧形齿驱动块1、U型滑块2、固定底座3、导向滚轮4、滚轮定位轴5、主动滚轮6以及中心轴7、主动轮8、同步带9、导轮10、导向轴轮11、曲型转向轴12、转向轴底座13。根据整体结构中功能不同，可将其划分为传动结构、力调节机构和进料角度自调节机构三个子结构。

参考图1在力调节机构中包括U型滑块2、固定底座3、导向滚轮4、滚轮定位轴5、主动滚轮6以及中心轴7。固定底座3上表面左右两侧设置有通槽15，U型滑块2两端固定设置有滑动块，滑动块的底端设置有与通槽15相匹配的导柱16，且该导柱16的底部设置有螺纹，滑动块的导柱16能够沿通槽15进行滑动调节，当调节到适当位置时，通过导柱16的底部螺纹对当前位置进行固定。U型滑块2两端的上表面设置有螺纹孔，同时滑动块也设置有螺纹通孔，

两侧的两根滚轮定位轴5先通过滑动块的螺纹通孔，后与U型滑块2两端的螺纹孔进行螺纹联接；导向滚轮4与与滚轮定位轴5实现同轴联接；主动导轮6的中心轴7与主动滚轮6的同轴固定联接，中心轴7与固定底座3通过轴承实现同轴联接。

参考图2，在传动机构中包括弧形齿驱动块1、主动轮8、同步带9、导轮10。弧形齿驱动块1固定在壳体表面、旋转体的一侧且其固定位置与旋转体同轴心。固定底座3靠近旋转体的底部设置有圆弧形凸起14，能够与旋转体的边契合，通过螺钉将固定底座3与旋转体固定。固定底座3下方表面设置有三个定位轴，其分布情况为中间的定位轴沿固定底座中心轴分布，左右两侧定位轴偏离中心轴一定距离，导轮10通过轴承与左右两侧定位轴同轴联接，主动轮8通过轴承与中间定位轴同轴联接。同步带9绕在左右两侧导轮上，相对于导轮10，同步带9的光滑面朝向导轮10而带有齿形的一面朝向外侧，主动轮8在同步带9外侧并压紧同步带9。

参考图3，由于弧形齿驱动块1为圆弧形，在旋转体带动整体机构做圆周运动的过程中间歇性地摩擦弧形驱动块1，获得间歇性地解卷力，解卷力能够将部分物料拉出作为储备为非摩擦期提供一定的物料，而被包裹物和机构之间的缠绕物仍旧保持紧绷状态，从而机构能够周期性获得解卷力。

设机构随旋转体的旋转周期为T，机构与弧形驱动块的摩擦时间为T'，摩擦获得的解卷力为f，而力调节机构能够调整f的大小，则机构旋转一个周期所得的平均解卷力为：

参考图4，在进料角度自调节机构中包括导向轴轮11、曲型转向轴12、转向轴底座13；曲型转向轴12一端与导向轴轮11同轴联接，形成第一个旋转自由度；曲型转向轴12的另一端通过轴承与转向轴底座13的通孔形成同轴联接，转向轴底座13固定在旋转体的侧面，曲型转向轴12绕转向轴底座13旋转，形成第二个旋转自由度机构，从而使得进料角度自调节机构形成一个两自由度旋转机构。

参考图5，在可调节力功能的进料机构中，胶带等缠绕物从安装的固定位置开始，从力调节机构的第一个导向滚轮4外侧绕向主动滚轮6的内侧，再从主动滚轮6的内侧绕向第二个导向滚轮4的外侧，再通过进料角度自调节机构的导向轴轮11缠绕在电线上。力调节机构与传动机构可固定在旋转体的边缘处且在物料下方进料位置，而进料角度自调节机构可放置在力调节机构与物料出料的位置。

为使图无歧义，下面开始补充说明。

在电机驱动旋转体的过程中，带动固定在旋转体侧面的进料角度自调节机构转动。在转动过程中，传动机构上的同步带9间歇性地摩擦固定在壳体上的弧形齿驱动块1，弧形齿驱动块1与同步带9通过啮合摩擦带动同步带9运动，由导轮10传递，主动轮8与同步带9啮合实现转动。通过传动机构将摩擦力转换为进料角度自调节机构工作所需的动力，从而设备不需要额外增加动力源输入，简化整体结构以及电路结构。同步带为柔性材料，很大程度上降低了在摩擦过程中的冲击碰撞，并通过齿形啮合增加摩擦力。

在力调节机构中，主动滚轮6与传动机构的主动轮8固定连接，通过中心轴7将传动机构实现的动力输入传递到主动滚轮6上，U型滑块2通过两端下表面设置的导柱沿直槽口自由移动，从而实现调节导柱与主动滚轮6形成的张角大小，胶带以曲型的方式绕在导柱与主动滚轮6之间，张角大小的不同决定胶带与主动滚轮6形成不同大小的包络面，从而改变对胶带的拉力调节效果。

在进料角度自调节机构中，曲型转向轴12可以绕转向轴底座13旋转，在进料过程中，由于线束的直径或胶带的直径不同，胶带的进给方向不同，曲型转向轴12可以根据进给方向的不同自动调节到最佳的角度，导向轴轮11由润滑材料组成，其表面结构能够减小胶带摩擦；既能减少胶带绕导向轴轮11产生的阻力，又能够改变进给方向角，从而灵活地为线束提供胶带等物料。