带离合伸缩轴的铜带自动缠绕、换盘工艺及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种可实现铜带自动缠绕及换盘的装置，本发明的工艺利用带电磁离合器的伸缩轴实现铜带缠绕的旋转运动、往返直线运动以及实现缠绕后绕线盘的脱离运动，再通过滚珠丝杠导轨移动另一绕线盘进行下一个绕线，再通过机械手取下绕好的铜带绕线盘，换上新的绕线盘，实现铜带的自动缠绕及换盘。本发明提供的自动缠绕换盘装置，包括两套绕线机构、一根伸缩轴、一个电磁离合器以及一个滚珠丝杠直线模组。本发明具有结构简单、动作可靠、生产自动化程度高等显著特点。
【专利说明】带离合伸缩轴的铜带自动缠绕、换盘工艺及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种铜带或铜线的自动缠绕及换盘的装置，也可以用于其他材料的带 或线的自动缠绕及换盘，属于收放线相关机械装备的【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 自2004年以来，我国的铜带材料的生产与消费量在各个国家中已连续8年位居世 界第1位。当前我国对铜带产品的精度、质量及生产效率要求越来越高，迫切要求开发卷得 整齐、且生产自动化程度高的缠绕机。铜带缠绕机的功能和技术水平，对缠绕产品的质量和 工作性能起着决定作用。因而人们在着力于研究缠绕工艺的同时，对铜带缠绕工艺装备的 设计研制也是赋予了高度重视。
[0003] 国外缠绕机技术的起步早于中国二十多年，在这二十多年时间里，国外的缠绕机 技术度过了从手工到半自动化期，已经逐步由半自动化向全自动化转变。近年来，特别是在 技术水平比较高的国家，由于机械电子工业的飞速发展，小型及微型线圈已经进入到各个 领域，在轻工业、日用品工业部门，对它们的需要量正在与日俱增。各类绕线机也应运而生， 品种繁多，有的绕制平行线圈，有的绕制环状扇状线圈也有的绕制马鞍形及异形线圈等等。
[0004] 但在缠绕的自动化程度上，特别是在铜带的缠绕上，现有的设计仍有较多需改进 的地方。特别是在铜带刚开始缠绕时，铜带不易缠在绕线盘上，因此，很多设计采用停机，采 用手动方式进行缠绕以压住铜带后，再开机进行绕线；再就是绕线盘绕满后，如何自动换一 个新的绕线盘继续进行绕线也存在一些问题。因此，对铜带自动缠绕及换盘的工艺及结构 进行改进和创新，期望提高铜带缠绕的自动化水平，提升铜带的缠绕效率。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种能够对铜带或铜线进行自动缠绕，并能自动换盘的工艺 及装置，以提高铜带或铜线的收放线效率，特别是配合铜带或铜线的压延成形工序，以提升 整个生产线的生产效率。
[0006] 为实现本发明的目的，本发明所述的带离合伸缩轴的铜带自动缠绕、换盘工艺具 体为：绕线开始，伸缩轴处于伸长的极限位置，绕线换盘组件的挡盘与绕线盘空开一段距 离，铜带进入挡盘和绕线盘之间的空间，伸缩轴回退，使得挡盘与绕线盘一起压住铜带，即 完成铜带的卡线及压线运动；然后再进行缠绕运动，缠绕刚开始时，确保铜带头部是在挡盘 和绕线盘的夹紧状态下进行缠绕，当缠绕一定圈数后，才在挡盘和绕线盘分开状态下进行 缠绕,缠绕运动是以一定速度的旋转及伸缩运动复合而成的；换盘运动是通过电磁离合器 脱开绕线盘部分，绕线盘通过滚珠丝杠直线模组移动到固定位置，与此同时，下一绕线盘移 动到上一绕线盘位置，继续进行铜带缠绕，接着由机械手取下绕好的铜带绕线盘，装上空的 铜带绕线盘，如此反复进行自动缠绕及换盘。
[0007] 上述带离合伸缩轴的铜带自动缠绕、换盘工艺及装置，包括机架、电机、第一伺服 电机、第一伺服电机、绕线换盘组件、电磁离合器、伸缩轴组件和滚珠丝杠导轨，其特征在于 所述机架一端设有与机架垂直的滚珠丝杠导轨，滚珠丝杠导轨一端设有第一伺服电机，滚 珠丝杠导轨上设有两组绕线换盘组件，绕线换盘组件通过电磁离合器与伸缩轴组件连接， 伸缩轴组件另一端连接有电机。
[0008] 所述伸缩轴组件包括前半轴、后半轴和滚珠丝杠驱动组件，两个半轴之间设有套 筒，后半轴的后段安装电磁离合器，套筒通过滑动轴承安装在机架的支架上，前半轴后端通 过键与套筒连接，套筒内装有推力轴承、滚动轴承和内部轴套，推力轴承后端套有轴套，轴 套与电磁离合器相连接。
[0009] 伸缩轴通过丝杠可带动前半轴往返运动，可使伸缩轴与电磁离合器接合和脱离， 当伸缩轴与离合器接合后，伸缩轴可以带动绕线盘左右移动，使铜带均匀缠绕在绕线盘上。
[0010] 所述绕线换盘组件包括绕线盘、长轴、挡盘、拉杆、弹簧、电磁离合器、支撑板，绕线 盘通过螺母固定在一根长轴末端，长轴通过两个滑动轴承固定在支撑板上，挡盘通过拉杆 及弹簧固定在支撑板上，弹簧松弛状态下，挡板与绕线盘之间有一定间距，弹簧能压缩的距 离与间距之和略大于绕线盘缠绕的间距，长轴的另一端连接离合器，支撑板安装在机架上。 两个绕线盘相隔一定距离装在滚珠丝杠导轨上。绕线盘部分通过挡盘与弹簧及绕线盘的综 合作用，可实现绕线刚开始缠绕时的卡线。
[0011] 所述滚珠丝杠驱动组件包括滚珠丝杠、丝杠螺母和第二伺服电机，滚珠丝杠安装 于套筒正下方，与套筒平行，滚珠丝杠上装有丝杠螺母，丝杠螺母与套筒底部通过螺母连接 在一起，滚珠丝杠两端架在支架上，滚珠丝杠前端与第二伺服电机连接，依靠电机使滚珠丝 杠进行正反转动。
[0012] 本发明的有效效益是：本发明提出了一种利用带电磁离合器的伸缩轴来完成绕线 的直线运动以及换盘动作，利用带弹簧的挡板及绕线盘来完成卡线压线的动作。相应机构 完成的动作能实现铜带的自动缠绕与换盘，提升了铜带绕线的自动化水平，能显著提高生 产效率。在相应的结构设计中，电磁离合器及直线模组简化了换盘的动作，伸缩杆的结构采 用套装方式，简化了相应的机械结构，并能可靠地实现绕线所需的直线与旋转的联合动作。 特别是伸缩杆在绕线开始时，可有效控制绕线盘与挡板的间距，可让铜带进入间距后，再通 过伸缩杆的运动，将绕线盘与挡板贴合，并通过弹簧的作用压紧，极大程度地简化了铜带初 始缠绕的卡线与压线动作。因此，本发明具有结构简单、动作可靠、生产自动化程度高等显 著特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1为本发明的主视图。
[0014] 图2为本发明的左视图。
[0015] 图3为本发明的俯视图。
[0016] 图4为本发明绕线盘组件的结构示意图。
[0017] 图5为本发明伸缩轴组件的结构示意图。
[0018] 1.机架，2.绕线换盘组件，3.电磁离合器，4.伸缩轴组件，5.滚珠丝杠驱动组 件，6.电机，7.第一伺服电机，8.滚珠丝杠导轨，9.螺母，10.平键，11.绕线盘，12.挡盘， 13.螺栓，14.弹簧，15.滑动轴承，16.长轴，17.滑动轴承，18.支撑板，19.丝杠滚动轴承， 20.内部轴套，21.后半轴，22.轴套，23.推力轴承，24.套筒滑动轴承，25.支架，26.滚动轴 承，27.套筒，28.长键，29.前半轴轴承，30.前半轴，31.第二伺服电机，32.螺栓，33.丝杠 滚动轴承，34.丝杠螺母，35.滚珠丝杠。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0020] 如图所示，本发明所述的带离合伸缩轴的铜带自动缠绕、换盘工艺具体为：绕线 开始，伸缩轴处于伸长的极限位置，绕线换盘组件2的挡盘12与绕线盘11空开一段距离， 铜带进入挡盘12和绕线盘之间的空间，伸缩轴回退，使得挡盘与绕线盘一起压住铜带，即 完成铜带的卡线及压线运动；然后再进行缠绕运动，缠绕刚开始时，确保铜带头部是在挡盘 12和绕线盘11的夹紧状态下进行缠绕，当缠绕一定圈数后，才在挡盘12和绕线盘11分开 状态下进行缠绕，缠绕运动是以一定速度的旋转及伸缩运动复合而成的；换盘运动是通过 电磁离合器3脱开绕线盘11部分，绕线盘11通过滚珠丝杠导轨8移动到固定位置，与此同 时，下一绕线盘移动到上一绕线盘位置，继续进行铜带缠绕，接着由机械手取下绕好的铜带 绕线盘，装上空的铜带绕线盘，如此反复进行自动缠绕及换盘。
[0021] 上述带离合伸缩轴的铜带自动缠绕、换盘工艺及装置，包括机架1、电机6、第一伺 服电机7、第二伺服电机31、绕线换盘组件2、电磁离合器3、伸缩轴组件4和滚珠丝杠导轨 8,所述机架1 一端设有与机架1垂直的滚珠丝杠导轨8,滚珠丝杠导轨8-端设有第一伺服 电机7,滚珠丝杠导轨8上设有两组绕线换盘组件2,绕线换盘组件2通过电磁离合器3与 伸缩轴组件4连接，伸缩轴组件4另一端连接有电机6。
[0022] 伸缩轴组件4包括前半轴30、后半轴21和滚珠丝杠驱动组件5,两个半轴之间设 有套筒27,后半轴21的后段安装电磁离合器3,套筒27通过套筒滑动轴承24安装在机架 的支架25上，前半轴30后端通过长键28与套筒27连接，套筒27内装有推力轴承23、滚动 轴承26和内部轴套20,推力轴承23后端套有轴套22,轴套22与电磁离合器3相连接。
[0023] 所述绕线换盘组件2包括绕线盘11、长轴16、挡盘12、螺栓13、弹簧14、电磁离合 器3、支撑板18。绕线盘11通过螺母13固定在一根长轴16末端，长轴16通过两个滑动轴 承15、滑动轴承17固定在支撑板18上，挡盘12通过螺栓13及弹簧14固定在支撑板18 上，弹簧14松弛状态下，挡盘12与绕线盘11之间有一定间距，弹簧14能压缩的距离与间 距之和略大于绕线盘11缠绕的间距，长轴16的另一端连接离合器3,支撑板18安装在机架 1上。两个绕线盘相隔一定距离装在滚珠丝杠导轨8上。绕线盘11部分通过挡盘12与弹 簧14及绕线盘11的综合作用，可实现绕线刚开始缠绕时的卡线。
[0024] 滚珠丝杠驱动组件5包括滚珠丝杠35、丝杠螺母34和第二伺服电机31，滚珠丝杠 35安装于套筒27正下方，与套筒27平行，滚珠丝杠35上装有丝杠螺母34,丝杠螺母34与 套筒27底部通过螺母32连接在一起，滚珠丝杠35两端架在支架25上，滚珠丝杠35前端 与第二伺服电机31连接，依靠电机使滚珠丝杠35进行正反转动。
[0025] 本发明所述的铜带自动缠绕及换盘装置的工作原理具本说明如下。
[0026] 本发明以一个三相异步电机6和两个伺服电机作为动力源(第二电机31用于驱动 伸缩轴下方的滚珠丝杠35,第一电机7用于驱动直线导轨8)，主轴的转动由三相异步电机6 通过小齿轮与大齿轮的啮合带动，绕线盘和伸缩轴左右的往复运动是通过两个伺服电机驱 动。
[0027] 绕线开始，伸缩轴处于伸长的极限位置，绕线换盘组件2的挡盘12与绕线盘11空 开一段距离，铜带进入挡盘和绕线盘之间的空间，伸缩轴回退，使得挡盘与绕线盘一起压住 铜带，即完成铜带的卡线及压线运动，铜带缠绕的旋转运动，由伸缩轴旋转运动通过电磁离 合器接合带动。
[0028] 绕线盘11通过螺母9固定一根长轴16末端，绕线盘11与长轴16通过平键10固 定，长轴16通过两个滑动轴承15和滑动轴承17固定在支撑板18上，滑动轴承15、滑动轴 承17与轴的配合应为间隙配合，可使长轴16进行灵活的横向运动并无卡滞现象，因为铜带 十分易断，绕线盘11的瞬间卡顿，可能会使铜带的受力不均而折断，也有可能引起铜带的 变形等。绕线盘11两端有一定的长度，如要均匀的将铜带缠绕到绕线盘11上，绕线盘11就 要有两个运动，进行运动分解，首先要有匀速的旋转运动，从而使铜带平稳的缠绕到绕线盘 11上，其次还要有一个匀速的左右往复运动，但是这个匀速很难实现，左右两端在变换方向 时有一个加速度，所以此处只要求有个平稳的左右运动，从而保证铜带能够均匀的缠绕到 绕线盘11上，也要保证铜带在缠绕时不会受力不均匀而产生变形而破坏了铜带的质量。在 绕线盘11右处有一个挡盘12,挡盘通过螺栓13固定在支撑板18上，在固定挡盘12的螺栓 13上装有弹簧14。挡盘可以在离合器3分离时给予到一定的阻推力，挡盘主要是为了在离 合器没有完全分离时起到一个推力，在最后绕线即将完成时刻，伸缩轴的后半轴30将缓慢 回缩，但同时绕线盘11的绕线工作也还没有结束，没有挡盘12的保护，铜带最后一部分将 不能完整缠绕到绕线盘11上。挡盘12对绕线盘也有一定的保护作用，从而可以使离合器 进行安全的完全分离。这个绕线部分通过支撑板18通过四颗螺钉固定在滚珠丝杠导轨8 上，通过直线导轨的运动带动绕线部分进行换盘。
[0029] 电机带动齿轮之后，经齿轮传动带动前半轴30旋转，通过装配在支架25上的前半 轴轴承29,能够正常的旋转，后半轴21段有一个长键槽，键槽装有一个长键28,伸缩轴后半 轴21的旋转运动就通过这个长键28带动，前半轴30与后半轴21的内部配合采用过渡配 合，后半轴的内孔和前半轴的轴面在加工中经过精加工，从而使后半轴进行前后滑动时无 卡滞现象发生，后半轴旋转速度与前半轴的旋转速度同步，当电机6运动时，经过齿轮组带 动前半轴30运动，小轴旋转，后半轴21右侧与键28相配合，通过键的作用力，带动后半轴 21进行同步的旋转运动，使两根配合轴能够进行同步的旋转，这样就能够实现整个伸缩轴 的旋转运动。在后半轴上套有一个控制套筒27,套筒内部装有一个推力轴承23和一个滚动 轴承26和一个内部轴套20 (主要用于抵住推力轴承和滚动轴承)，推力轴承23的前端套有 轴套22,轴套22又与电磁离合器3的末端相接处，主要用于产生推力。
[0030] 在套筒27的正下方，装有一根与其平行的滚珠丝杠35。滚珠丝杠35由第二伺服 电机31通过齿轮驱动，在滚珠丝杠35上装有一个丝杠螺母34,丝杠螺母34与套筒27底部 通过两颗丝杠螺栓32连接，从而给套筒27提供了伸缩的推力。滚珠丝杠35的两端通过丝 杠滚动轴承19、丝杠滚动轴承33固定在两块支撑板上，滚珠丝杠35的前端装有齿轮，滚珠 丝杠35的旋转动力由第二伺服电机31通过齿轮传递，从而使丝杠进行快速的正反转。在 滚珠丝杠35上装配有一个特殊的丝杠螺母34。丝杠螺母34通过两颗螺栓32与套筒27的 末端进行固定，使丝杠螺母34运动时可以同时带通套筒27进行横向运动。套筒27利用一 个滑动轴承24固定得到一个支撑。套筒27的内部装有一个滚动轴承26,使其套筒27内部 的后半轴21的转动不会受到套筒27左右移动的干扰，滚动轴承26也提供了给套筒一个支 撑点。套筒27内部还装有一个单向推力轴承23。在推力轴承23的前端还套有一个加厚的 轴套22。推力轴承23通过前端的轴套22进行力的传递，将滚珠丝杠35提供的推力传递到 电磁离合器3尾部，从而推动整个后半轴21前进。当两片电磁离合器靠近并接处后，离合 器断电，从而使电磁离合器处于接合状态，离合器可以带动绕线盘11旋转。当滚珠丝杠35 进行反转时，滚珠丝杠35传递给套筒27 -个拉力，套筒27在安装时，先在后半轴21上装 上滚动轴承26,再套上套筒27,通过套筒27内部下凹处固定滚动轴承26。在后半轴21回 缩过程中，也通过卡在滚动轴承26处下凸的筒壁与滚动轴承26产生的作用力使后半轴21 进行回缩。此时给电磁离合器3通电，电磁离合器3就处与分离状态并受到拉力，从而两片 电磁离合器完全分离，安装在后半轴21上的离合器跟随后半轴21 -起回缩，从而完成分离 动作。如果此时，保持电磁离合器3的断电状态，使电磁离合器3处于接合状态，两片电磁 离合器完全紧密连接在一起，后半轴21的伸缩就可以带动绕线盘11进行平稳的横向运动， 可以使铜带均匀缠绕在绕线盘11上。
[0031] 上所述仅为本发明的一个实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明所属技 术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种修改或补充，或等同替换和改进等，均应 包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 带离合伸缩轴的铜带自动缠绕、换盘工艺，其特征在于：绕线开始，伸缩轴处于伸长 的极限位置，绕线换盘组件的挡盘与绕线盘空开一段距离，铜带进入挡盘和绕线盘之间的 空间，伸缩轴回退，使得挡盘与绕线盘一起压住铜带，即完成铜带的卡线及压线运动；然后 再进行缠绕运动，缠绕刚开始时，确保铜带头部是在挡盘和绕线盘的夹紧状态下进行缠绕， 当缠绕一定圈数后，才在挡盘和绕线盘分开状态下进行缠绕，缠绕运动是以一定速度的旋 转及伸缩运动复合而成的；换盘运动是通过电磁离合器脱开绕线盘部分，绕线盘通过滚珠 丝杠直线模组移动到固定位置，与此同时，下一绕线盘移动到上一绕线盘位置，继续进行铜 带缠绕，接着由机械手取下绕好的铜带绕线盘，装上空的铜带绕线盘，如此反复进行自动缠 绕及换盘。
2. 如权利要求1所述带离合伸缩轴的铜带自动缠绕、换盘工艺及装置，包括机架、电 机、第一伺服电机、第二伺服电机、绕线换盘组件、电磁离合器、伸缩轴组件和滚珠丝杠导 轨，其特征在于所述机架一端设有与机架垂直的滚珠丝杠导轨，滚珠丝杠导轨一端设有第 一伺服电机，滚珠丝杠导轨上设有两组绕线换盘组件，绕线换盘组件通过电磁离合器与伸 缩轴组件连接，伸缩轴组件另一端连接有电机，所述伸缩轴组件包括前半轴、后半轴和滚珠 丝杠驱动组件，两个半轴之间设有套筒，后半轴的后段安装电磁离合器，套筒通过滑动轴承 安装在设于机架的支架上，前半轴后端通过键与套筒连接，套筒内装有推力轴承、深沟球滚 珠轴承和内部轴套，推力轴承后端套有内部轴套，内部轴套与电磁离合器相连接。
3. 如权利要求2所述的带离合伸缩轴的铜带自动缠绕、换盘装置，其特征在于所述绕 线换盘组件包括绕线盘、长轴、挡盘、电磁离合器和支撑板，绕线盘通过螺母固定在一根长 轴末端，长轴通过两个滑动轴承固定在支撑板上，挡盘通过拉杆及弹簧固定在支撑板上，弹 簧松弛状态下，挡板与绕线盘之间有一定间距，弹簧能压缩的距离与间距之和略大于绕线 盘缠绕的间距，长轴的另一端连接离合器，支撑板安装在机架上。
4. 如权利要求2所述的带离合伸缩轴的铜带自动缠绕、换盘装置，其特征在于所述滚 珠丝杠驱动组件包括滚珠丝杠、丝杠螺母和第二伺服电机，滚珠丝杠安装于套筒正下方，与 套筒平行，滚珠丝杠上装有丝杠螺母，丝杠螺母与套筒底部通过螺母连接在一起，滚珠丝杠 两端架在支架上，滚珠丝杠前端与第二伺服电机连接，依靠电机使滚珠丝杠进行正反转动。
【文档编号】B65H67/044GK104058294SQ201410286655
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月25日 优先权日:2014年6月25日
【发明者】黄风立, 张礼兵, 左春柽, 钟美鹏, 沈剑英, 娄勇坚, 吴婷 申请人:嘉兴学院