一种液体循环管焊丝一体缠绕装置及缠绕方法与流程

本发明涉及管路安装技术领域，具体涉及一种液体循环管焊丝一体缠绕装置及缠绕方法。

背景技术：

着我国自动化深入发展，绕管技术也在很多领域得到应用。在家电行业，液体加热机如饮水机、咖啡机等，其中加热单元通常由加热棒及沿加热棒轴向螺旋缠绕的液体循环管路组成。而上述加热单元就运用了绕管技术，为了达到较好的加热效果，液体循环管路需要和加热棒紧密贴合，为了准确集成到终端产品中，对循环管路入口、出口及与加热棒相对位置及角度均有要求，且为保证液体流动顺畅，在缠绕过程中，不能将液体循环管挤瘪。

现有常用的方式是先进行液体循环管绕管，然后进行焊接，将液体循环管固定在加热棒上，但是后续焊接会造成液体循环管与加热棒的相对位置发生变化，固定不够牢靠，先缠绕后焊接的方式，工序时间长，固定质量不好，接触面无法完全贴合，影响解热效果，产生多余的能耗。

技术实现要素：

技术目的：针对现有液体循环管先缠绕后安装，工序时间长，易产生错位影响传热等不足，本发明公开了一种能够同步进行液体循环管和焊丝缠绕，接触面贴合度好，节省加工工序的液体循环管焊丝一体缠绕装置及缠绕方法。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：

一种液体循环管焊丝一体缠绕装置，包括工作台，工作台上设置用于固定加热棒的加热棒固定机构，用于带动加热棒沿轴线方向转动的主缠绕伺服电机，主缠绕伺服电机的驱动轴与加热棒固定机构连接，主缠绕伺服电机的驱动轴上设置用于夹装液体循环管的夹紧机构；沿加热棒固定机构的长度方向，平行设置有用于输送焊丝的同步送丝机构，所述同步送丝机构底部设置底座，同步送丝机构与底座沿加热棒固定机构的长度方向滑动连接。

优选地，本发明的加热棒固定机构包括顶杆和沿加热棒的长度方向顺序设置的固定支承组件和活动支承组件，顶杆一端与活动支承组件固定连接，另一端与固定支承组件滑动连接，加热棒固定在顶杆的端部和主缠绕伺服电机的驱动轴之间，夹紧机构套接在驱动轴上。

优选地，本发明的工作台上还设置加热棒保护机构，加热棒保护机构包括随动伺服电机、滑动底座和保护管，保护管套接在顶杆外圈，保护管外侧与固定支承组件之间滑动连接，保护管远离固定支承组件的一端通过连接块与滑动底座固定连接；滑动底座的底部沿加热棒的长度方向与工作台滑动连接，工作台设置与滑动底座对应的滑轨，随动伺服电机固定在工作台上，随动伺服电机的驱动端与滑动底座连接。

优选地，本发明的滑动底座上设置用于液体循环管缠绕导向的导向卡槽，导向卡槽的引导方向与加热棒的长度方向垂直。

优选地，本发明的固定支承组件和活动支承组件均包括轴承座，轴承座内设置滚动轴承，其中活动支承组件的轴承座沿加热棒的长度方向与工作台滑动连接。

优选地，本发明的工作台上还设置用于弯折焊丝的折钩机构，以及用于缠绕完毕后剪断焊丝的剪丝机构。

优选地，本发明的同步送丝机构上设置用于带动焊丝供给嘴沿竖向升降的升降气缸。

一种基于上述液体循环管焊丝一体缠绕装置的缠绕方法，包括步骤：

s01、首先将加热棒固定在加热棒固定机构上，加热棒被压紧在顶杆与主缠绕伺服电机的驱动轴之间，保护管在随动伺服电机的带动下，穿过固定支承组件后，外套在加热棒外圈；同时折钩机构将焊丝折成“u钩”形状，升降气缸带动焊丝供给嘴上升，使折弯后的焊丝端部贴在加热棒的下端；

s02、然后装入液体循环管，液体循环管的一端穿过导向卡槽后，被夹紧机构固定，焊丝弯折部分位于液体循环管和加热棒之间，主缠绕伺服电机带动驱动轴沿缠绕方向转动90度，夹紧机构带动液体循环管绕加热棒转动，同时将焊丝的端部压紧在两者之间；

s03、接着随动伺服电机带动滑动底座向加热棒的缠绕末端移动距离l，同步送丝机构同样向加热棒的缠绕末端移动距离l；

s04、启动主缠绕伺服电机，加热棒保护机构和同步送丝机构在启动的同时，向加热棒的缠绕末端同步匀速移动，在达到加热棒的缠绕末端停止运动；

s05、剪丝机构将焊丝剪断，同步送丝机构返回初始位置，主缠绕伺服电机转动到设定角度时，将当前位置设为0度，重复步骤s01~s04，进行下一加热棒缠绕。

优选地，在步骤s03中，距离l依据缠绕的间距进行选取，l为在导向卡槽位置液体循环管缠绕倾斜角度对应的边长。

优选地，在步骤s04中，主缠绕伺服电机转动至设定角度后，反转进行应力释放；主缠绕伺服电机的转动角度w依据液体循环管的缠绕圈数n选取，360n＜w＜1.05*360n。

有益效果：本发明所提供的一种液体循环管焊丝一体缠绕装置及缠绕方法具有如下有益效果：

1、本发明通过伺服电机使得液体循环管和焊丝同步缠绕在加热棒上，在缠绕完成后，只需融化焊丝即可完成液体循环管的固定，液体循环管与加热棒之间不会发生错位，焊接效果好，使液体循环管和加热棒的表面完全贴合，提升传热效率，避免造成多余的能源损耗。

2、本发明在主缠绕伺服的驱动轴上设置夹紧机构，在进行液体循环管缠绕时，将液体循环管的端部固定紧，防止在缠绕过程中发生串动，影响缠绕准确度。

3、本发明在工作台上设置加热棒保护机构，在缠绕过程中，保护管套在加热棒的外圈，并且随着缠绕进程，保护管随着滑动底座移动，将需要缠绕的加热棒露出，可以有效防止在缠绕过程中，造成加热棒变形。

4、本发明在滑动底座上设置导向卡槽，液体循环管一端被夹紧机构固定，另一端被卡在导向卡槽内，通过导向卡槽限制液体循环管的缠绕方向，并且导向卡槽随着滑动底座同步移动，保证液体循环管缠绕的间距相等，提升缠绕质量。

5、本发明工作台上设置用于弯折焊丝的折钩机构，在缠绕前先将焊丝折成u钩形状，使焊丝能够紧贴加热棒的外圈，并通过控制主缠绕伺服电机带动驱动轴沿缠绕方向转动90度，使液体循环管将焊丝压紧，防止在缠绕过程中，焊丝发生窜动。

6、本发明在将焊丝压紧后，随动伺服电机带动滑动底座向加热棒的缠绕末端移动距离l，同步送丝机构同样向加热棒的缠绕末端移动距离l，预先调整好缠绕角度和方向，降低缠绕应力，同时防止缠绕不均。

7、本发明主缠绕伺服电机转动总角度略大于缠绕圈数的总角度，然后翻转转进行应力释放，将缠绕定型后取下进行焊接，能够防止应力变形，保证缠绕质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。

图1为本发明缠绕装置的整体结构图；

图2为本发明缠绕装置的主视图；

图3为本发明同步送丝机构的结构图；

图4为本发明沿图2中a-a的剖视图；

图5为本发明折钩机构的结构图；

图6为本发明缠绕后加热棒的放大图；

其中，1-工作台、2-加热棒、3-加热棒固定机构、4-主缠绕伺服电机、5-驱动轴、6-液体循环管、7-夹紧机构、8-同步送丝机构、9-底座、10-顶杆、11-固定支承组件、12-活动支承组件、13-加热棒保护机构、14-随动伺服电机、15-滑动底座、16-保护管、17-连接块、18-导向卡槽、19-折钩机构、20-剪丝机构、21-升降气缸、22-焊丝供给嘴、23-支撑竖板、24-旋转气缸、25-送丝伺服电机、26-轴承座。

具体实施方式

下面通过一较佳实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1、图2所示为本发明所提供的一种液体循环管焊丝一体缠绕装置，包括工作台1，工作台1上设置用于固定加热棒2的加热棒固定机构3，用于带动加热棒2沿轴线方向转动的主缠绕伺服电机4，主缠绕伺服电机4的驱动轴5与加热棒固定机构3连接，主缠绕伺服电机4的驱动轴5上设置用于夹装液体循环管6的夹紧机构7；沿加热棒固定机构3的长度方向，平行设置有用于输送焊丝的同步送丝机构8，所述同步送丝机构8底部设置底座9，同步送丝机构8与底座9沿加热棒固定机构3的长度方向滑动连接。

本发明的加热棒固定机构3包括顶杆10和沿加热棒的长度方向顺序设置的固定支承组件11和活动支承组件12，顶杆10一端与活动支承组件12固定连接，另一端与固定支承组件11滑动连接，加热棒2固定在顶杆10的端部和主缠绕伺服电机4的驱动轴5之间，夹紧机构7套接在驱动轴5上。

本发明的工作台1上还设置用于防止加热棒2在缠绕过程中产生形变的加热棒保护机构13，加热棒保护机构13包括随动伺服电机14、滑动底座15和保护管16，保护管16套接在顶杆10外圈，保护管16外侧与固定支承组件11之间滑动连接，如图4所示，保护管16套在顶杆10的外圈，保护管16远离固定支承组件11的一端通过连接块17与滑动底座15固定连接；滑动底座15的底部沿加热棒2的长度方向与工作台1滑动连接，工作台1设置与滑动底座15对应的滑轨，随动伺服电机14固定在工作台1上，随动伺服电机14的驱动端与滑动底座15连接，滑动底座15上设置用于液体循环管6缠绕导向的导向卡槽18，导向卡槽18的引导方向与加热棒2的长度方向垂直。

本发明的固定支承组件11和活动支承组件12均包括轴承座26，轴承座26内设置滚动轴承，其中活动支承组件12的轴承座沿加热棒2的长度方向与工作台1滑动连接，在进行加热棒2的固定时，活动支承组件12带动顶杆10移动，将加热棒2顶紧在其与主缠绕伺服电机4的驱动轴5之间，可以在加热棒2的两端设置直径小于加热棒直径的同心圆柱，在顶杆10的端部和驱动轴5的端部设置与同心圆柱相匹配的开孔，便于对接和连接。

如图3所示，本发明的同步送丝机构8设有用于输送焊丝的焊丝供给嘴22，用于带动焊丝供给嘴22上下移动的升降组件，用于带动同步送丝机构在底座9上滑动的送丝伺服电机25，升降组件包括固定在底座9上的支撑竖板23和升降气缸21，升降气缸21的驱动端竖直向下与焊丝供给嘴22连接，用于带动焊丝供给嘴22升降，调整焊丝的位置。

如图1、图5所示，本发明在工作台1上还设置用于还设置用于弯折焊丝的折钩机构19，折钩结构19包括两个垂直设置的旋转气缸24，旋转气缸24的端部设置对应的夹头，将焊丝深入夹头内部，进行焊丝的弯折；所述折后机构在进行缠绕前先将焊丝弯折，便于后续将焊丝贴紧加热棒的表面。

工作台1上还设置用于缠绕完毕后剪断焊丝的剪丝机构20。

基于上述的一种液体循环管焊丝一体缠绕装置的缠绕方法，包括步骤：

s01、首先将加热棒固定在加热棒固定机构上，加热棒被压紧在顶杆与主缠绕伺服电机的驱动轴之间，保护管在随动伺服电机的带动下，穿过固定支承组件后，外套在加热棒外圈；同时折钩机构将焊丝折成“u钩”形状，升降气缸带动焊丝供给嘴上升，使折弯后的焊丝端部贴在加热棒的下端；

s02、然后装入液体循环管，液体循环管的一端穿过导向卡槽后，被夹紧机构固定，焊丝弯折部分位于液体循环管和加热棒之间，主缠绕伺服电机带动驱动轴沿缠绕方向转动90度，夹紧机构带动液体循环管绕加热棒转动，同时将焊丝的端部压紧在两者之间；

s03、接着随动伺服电机带动滑动底座向加热棒的缠绕末端移动距离l，同步送丝机构同样向加热棒的缠绕末端移动距离l；

s04、启动主缠绕伺服电机，加热棒保护机构和同步送丝机构在启动的同时，向加热棒的缠绕末端同步匀速移动，在达到加热棒的缠绕末端停止运动；

s05、剪丝机构将焊丝剪断，同步送丝机构返回初始位置，主缠绕伺服电机转动到设定角度时，将当前位置设为0度，重复步骤s01~s04，进行下一加热棒缠绕。

步骤s03中，距离l依据缠绕的间距进行选取，l为在导向卡槽位置液体循环管缠绕倾斜角度对应的边长。

在步骤s04中，主缠绕伺服电机转动至设定角度后，反转进行应力释放；主缠绕伺服电机的转动角度w依据液体循环管的缠绕圈数n选取，360n＜w＜1.05*360n，缠绕后的加热棒如图6所示。

下面提供一具体实施例：使用埃斯顿机器人放入加热棒2，同时折钩机构19将焊丝折成“u钩”形状；

同步送丝机构8通过升降气缸21将焊丝供给嘴22移动至加热棒绕丝起始点处下方，使焊丝贴住加热棒下端；

主轴缠绕伺服电机4带动驱动轴5沿缠绕方向旋转90°，将由夹紧机构7固定端部的液体循环管6，同时压住焊丝；

滑动底座15和同步送丝机构9同时向加热棒绕管和绕丝末端移动l，l=5mm,调整焊丝和液体循环管6的倾斜方向与缠绕需求的角度一致；

主缠绕伺服电机4开始转动，随动伺服电机14以及送丝伺服电机25采用与主缠绕伺服电机相匹配的加速度、减速度，加加速度，三台伺服电机开始同步运行；

对于需要缠绕10圈的情形，缠绕圈数的总角度为3600°，主缠绕伺服电机旋转至3800°时，同步运行结束，随动伺服电机14以及送丝伺服电机25停止移动；

开始应力释放，主缠绕伺服电机反转至3770°进行第一次应力释放；然后主缠绕伺服电机正转至3850°；主轴缠绕伺服反转至3835°，应力释放结束；

主缠绕伺服电机旋转至最终角度3920°，同时将焊丝固定在加热棒末端；剪刀将焊丝剪断后，同步送丝机构8返回初始位置；主缠绕伺服电机旋转至3635°，折出加热棒末端液体管伸出角度（产品要求液体管首末端伸出段互成90°+/-10°夹角，同时液体管首末端伸出段与加热管轴向互成90°+/-10°夹角）；主缠绕伺服电机旋转至3600°后，将主缠绕伺服电机当前位置设置为0°；使用埃斯顿机器人将缠绕完成后的成品取出，放入成品输送带，进行后续的焊接，然后重新放入新的加热棒，再次重复上述缠绕步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。