汽車電路是汽車的重要組成部分，汽車電路中的功能和信號的傳遞是通過汽車線束橋梁連接的。汽車線束固定在整個車身上，線束的損壞直接影響汽車電路的性能。汽車低壓線束技術(shù)條件(QC/T29106-2004)標(biāo)準(zhǔn)中的4.11~4.15條規(guī)定:汽車線束應(yīng)具有耐高低溫、耐溫、耐濕循環(huán)、耐振動、耐煙霧、耐工業(yè)溶劑等性能。因此，線束的外部保護(hù)起著至關(guān)重要的作用。合理的線束外部保護(hù)材料和包裝方法不僅能保證線束質(zhì)量，還能降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。
電子谷的汽車線束波紋管由聚丙烯(尼龍6)、聚乙烯(聚乙烯)、聚丙烯(聚丙烯)等材料加熱擠壓而成，廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備、汽車等行業(yè)，起到保護(hù)線束的作用。波紋管的工作溫度一般為–40℃~+130℃，短時間內(nèi)可達(dá)+140℃。內(nèi)外均為波形，具有柔韌性好、抗扭性好、抗油性好等特點。
為了保護(hù)汽車線束的波紋管，日本汽車通常在切割后的波紋管兩端增加保護(hù)套，德國汽車通常要求切割位置在波峰中央。
目前，一些中小企業(yè)采用半自動方法切割德國汽車線束波紋管，即用固定標(biāo)尺確定波紋管的長度，用專用模具初步確定波紋管的軸向位置，手動輔助波紋管的軸向定位和夾緊，確保位置基本不變。這種方法需要長時間的初步調(diào)整和大量的廢物。由于需要人工移動波紋管，工人勞動強(qiáng)度大，工作效率低，廢品率高，生產(chǎn)安全得不到保證。少數(shù)企業(yè)使用德國生產(chǎn)的全自動汽車線束波紋管切割設(shè)備，切割效率高，廢品率低，但設(shè)備價格高。因此，迫切需要開發(fā)一種國產(chǎn)全自動汽車線束波紋管切割設(shè)備，以達(dá)到切割效率高、廢品率低、實現(xiàn)自動生產(chǎn)、減少材料浪費、降低企業(yè)勞動力成本、提高企業(yè)效率和效率。
1汽車線束波紋管自動加工系統(tǒng)的開發(fā)。
1.1汽車線束波紋管自動加工系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)。
汽車線束波紋管全自動切割裝置包括進(jìn)料裝置、自動進(jìn)料裝置、自動切割裝置和自動排料裝置。自動切割裝置是核心設(shè)備。
自動切割裝置的主要技術(shù)內(nèi)容包括波紋管切割位置的正確定位技術(shù)理論研究、波紋管自動輸送、波紋管切割位置的正確定位、波紋管切割、波紋管加工自動計數(shù)等機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計、算法實現(xiàn)和自動控制。
(1)波紋管精確輸送技術(shù)的理論研究包括理論研究方法的選擇、正確定位技術(shù)的理論分析、正確定位算法的實現(xiàn)。
(2)波紋管自動輸送裝置包括波紋管輸送裝置、定位裝置、夾緊裝置等。
(3)波紋管切割位置的正確定位技術(shù)包括波紋管位置動態(tài)控制技術(shù)的研究、波紋管位置動態(tài)控制部件的選擇、波紋管位置動態(tài)控制系統(tǒng)的設(shè)計。
1.2汽車線束波紋管自動裝載裝置的開發(fā)。
汽車線束波紋管裝載裝置:底板下部四角設(shè)有支撐座，可隨時調(diào)節(jié)其高度和水平。底板中間連接有空心長方體，長方體每側(cè)表面安裝2臺電機(jī)，電機(jī)連接蝸輪減速器，減速器輸出連接旋轉(zhuǎn)筒，將出廠的成捆汽車線束波紋管套在旋轉(zhuǎn)筒上，然后軸向固定。其中減速器選擇蝸輪減速器，選擇匹配的交流電機(jī)。
1.3汽車線束波紋管自動進(jìn)料裝置的開發(fā)。
汽車線束用波紋管送料裝置:通過槽輪機(jī)構(gòu)調(diào)整均勻松開的波紋管的運動方向，使其能夠依靠自動切割裝置水平拉動，不卡死。送料裝置的柱子上下有光電開關(guān)，用于檢測送料裝置輸送波紋管的輸入輸出速度，保證合理的速度運輸。其基本結(jié)構(gòu)是方形底架上中部設(shè)有柱子，柱子上設(shè)有梁，柱子底部和梁上設(shè)有導(dǎo)向輪，柱子上均勻設(shè)有安裝光電開關(guān)的螺紋孔，用于等距安裝幾個接近開關(guān)，根據(jù)管道的線速限定區(qū)域檢測波紋管移動的速度，使管道的輸送速度與波紋管切割機(jī)牽引管道的速度相協(xié)調(diào)，避免管道損壞或斷裂，避免管道輸送速度過快，波紋管切割機(jī)牽引速度過慢，導(dǎo)致管道堆積。
動作順序:將波紋管捆綁在旋轉(zhuǎn)筒上→將波紋管引向槽輪機(jī)構(gòu)→繞過槽輪機(jī)構(gòu)到波紋管自動切割裝置。
1.4汽車線束波紋管自動切割裝置的開發(fā)。
1.4.1動作順序。
波紋管夾緊→波紋管輸送→波紋管隨輸送裝置移動到刀具切割位置→機(jī)械定位裝置定位調(diào)整→位置傳感器檢測刀具切割位置是否為峰值→刀具切割對準(zhǔn)峰值，刀具切割對準(zhǔn)峰值，刀具切割對準(zhǔn)峰值
1.4.2波紋管夾緊和牽引機(jī)構(gòu)。
波紋管介紹:采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動齒形帶牽引波紋管。對于不同直徑的波紋管，采用調(diào)整齒形帶輪間距的方法。波紋管介紹后，以一定速度運行，移動到指定位置后，停止運動。
1.4.3定位和切割結(jié)構(gòu)。
定位傳感器檢測波紋管的波峰谷位置。如果定位傳感器沒有對中波紋管的波峰位置，定位傳感器和刀具切割裝置會小幅度(一個周期內(nèi))隨動，與波紋管的波峰谷位置對中后，定位傳感器和刀具位置不會固定。其基本實現(xiàn)方式是:定位傳感器和刀具切割裝置的相對位置不變，切割波紋管的長度或直徑發(fā)生變化時，通過控制程序自動調(diào)整定位傳感器和刀具切割裝置的正確性。如果位置不正確，進(jìn)給電機(jī)移動，調(diào)整切割位置；首先滿足切割到峰值的要求，然后滿足切割長度的要求。對于波紋管的準(zhǔn)確定位，采用機(jī)械結(jié)構(gòu)定位和檢測元件檢測相結(jié)合的方法。對于波紋管峰值位置的在線識別，采用先檢測后跟蹤、卡爾曼算法和開發(fā)程序相結(jié)合，解決特征檢測的可靠性。對于波紋管峰值位置的閉環(huán)控制算法，采用光電編碼器(初步定位和自動定位)作為自動定位(自動定位)。
1.5汽車線束波紋管自動排放裝置的開發(fā)。
波紋管自動排放裝置包括輸送裝置、抓取裝置和裝箱平臺。輸送裝置包括輸送機(jī)架和輸送機(jī)構(gòu)，抓取裝置包括抓取機(jī)構(gòu)和機(jī)械臂，裝箱平臺包括裝箱基礎(chǔ)和裝箱支架。使用時，切斷的波紋管通過縱向滾輪滑動到輸送帶的橡膠隔板中間，通過輸送帶將波紋管輸送到抓取機(jī)構(gòu)下方，機(jī)械臂中的提升電機(jī)驅(qū)動絲杠旋轉(zhuǎn)，提升機(jī)構(gòu)向下運行抓取范圍內(nèi)，抓取驅(qū)動電機(jī)運行，抓取驅(qū)動電機(jī)通過傳動裝置旋轉(zhuǎn)，提升機(jī)構(gòu)向上運行，旋轉(zhuǎn)底座旋轉(zhuǎn)到裝箱托盤上方，將專用束管箱放在裝箱托架上。它不損壞波紋管，適應(yīng)不同長度波紋管裝箱的要求，速度和效率穩(wěn)定。圖5是汽車線束波紋管自動排放裝置。
針對波紋管的精確定位，提出了機(jī)械結(jié)構(gòu)定位與檢測元件檢測相結(jié)合的方法。針對波紋管峰值位置的在線識別，建議采用先檢測后跟蹤、卡爾曼跟蹤算法和開發(fā)程序相結(jié)合，以解決特性檢測的可靠性。針對波紋管峰值位置的閉環(huán)控制算法，采用光電編碼器(初步定位)和激光位移傳感器(精確定位)作為測試元件，采用伺服控制器位置閉環(huán)控制，確保切割峰值。
(2)開發(fā)的汽車線束波紋管切割機(jī)自動控制系統(tǒng)具有進(jìn)料自動化、切割自動化、快速無損輸送、自動檢測、精確定位等功能。采用高精度可編程控制器控制，操作簡單；采用步進(jìn)電機(jī)雙動力進(jìn)料；激光位移傳感器對射檢測快速準(zhǔn)確。