摘要：智能自动化设备装置，如装在生产线上的剥线装置。设计一种智能剥带装置，代替人工剥带，解决低效率高成本的人工费等问题。基于智能剥带装置取代人工的需求，根据装置在立式交联VCV生产线中的安装特性，设计了以齿轮、带传动为基础的智能剥带装置，并通过对装置进行分析优化。剥线装置由驱动机构、传动组件以及光电感应识别报警系统组成。包覆无纺布带的交联线芯在生产线中穿过驱动机构，通过光电识别报警系统的原理使传动组件作出相应动作应用于VCV生产线中。驱动机构采用机架、底座、转盘以及卷筒制作；传动组件通过齿轮、带传动实现。上述研究表明，智能剥带装置应用于立式交联生产线中更省时省力，很好地解决了手动剥除保护带效率低，工作环境风险高等问题，实现智能化自动剥除带，提高了生产效率，已投入生产领域使用。

　　关键词：智能剥带装置；驱动机构；光电识别报警系统；VCV生产线

　　0引言

　　智能自动化是经自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期目标的一种技术手段。自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输等方面[1-4]。采用智能自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及危险恶劣的工作环境中解放出来，而且还极大地提高劳动生产率，降低生产成本。因此，自动化是工业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。

　　自动化涉及学科较多、应用广泛的综合性科学技术[5-10]，传感控制单元在自动化检测性能和状态的过程中有着无可替代的作用。光电识别报警系统运用传感器原理通过照射光线到吸收光线的挡光物上[6]，从而判断是否执行工作指令。另随着全球化市场的竞争越来越激烈，机械制造业的研究越受重视，且在电线电缆行业中扮演着重要角色。为提高其核心竞争力，需不断推动高新技术产业以及自动化产业，做到逐步实现数控化、机械化、自动化，并将进一步向安全环保、信息化等方向发展[11-20]。机械设备装置自动化包含了齿轮、带传动等传动机构。齿轮传动具有传动效率高、传动准确、结构紧凑、工作可靠以及使用寿命长等优势[8]；带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振等优势[9]，在自动化设备中应用十分广泛。

　　本文基于实际生产线应用需求，设计了一种智能剥带装置，且采用了光电识别系统原理达到智能化，替代了人工需求。此智能装置主要用于电线电缆VCV或CCV生产线中，能充分发挥装置的作用。

　　1智能剥带装置与工作原理

　　智能剥带装置其结构包含机架80、底座10、转盘20、卷筒30、驱动机构以及传动组件。驱动机构部分包含太阳齿轮41、行星齿轮42、以及驱动电机43形成齿轮传动机构。传动组件部分包含第一皮带轮44、第二皮带轮45以及传动皮带46形成带传动组件。机构组件如图2所示。

　　1.1装置安装

　　底座10固定安装于机架80上，转盘20通道连接柱48可转动地安装于底座10上，卷筒30通过安装轴孔可转动地安装于转盘20上，卷筒30的转动中心线与转盘20的转动中心线错位安装。驱动机构包括太阳齿轮41、行星齿轮42、驱动电机43和传动组件，太阳齿轮41固定安装于底座10上，太阳齿轮41的转动中心线与转盘20的转动中心线共线。行星齿轮42的数量与卷筒30的数量相匹配，行星齿轮42可转动地安装于转盘20的底部且与卷筒30传动连接，以使行星齿轮42与太阳齿轮41相互啮合转动时能够带动卷筒30转动。驱动电机43安装于机架上，传动组件安装于驱动电机43和转盘20之间，以使驱动电机43能够驱动转盘20相对机架80转动。

　　另转盘20上钻有转轴安装的孔，以使行星齿轮42通过转轴与卷筒30传动连接。该剥带装置转轴和行星齿轮42为分体式结构，转轴的底部安装有用于固定行星齿轮42的承固件，转轴与行星齿轮42通过键连接。此外，在卷筒30与行星齿轮42直接安装有磁阻尼器70。

　　另在卷筒30的上方安装设置有支架90，支架90上安装有红外光电开关50和报警装置60（声光报警器），红外光电开关50和报警装置60电性连接且绕线芯a均匀间隔分布。红外光电开关与报警装置能够及时地将存在异物或者修补破损处警示工作人员。

　　1.2工作原理（动力进给）

　　上述的结构中，转盘20、太阳齿轮41和行星齿轮42构成行星齿轮组件。其中，转盘20相当于行星架，动力由驱动机构（传动组件）经转盘20输入，太阳齿轮41固定于底座10不动。传动组件包括第一带轮44、第二带轮45和传动带46，工作时，以驱动电机43为输出轴，将第二带轮45安装于驱动电机43上，通过传动带46与第一带轮44绕设连接。第一带轮44和转盘20之间安装有连接柱48，以使驱动电机43输出动力时带动第一带轮44转动，以致转盘20通过连接柱48随之转动（底座10外边缘设置有缺口22以避让传动带46通过）。使用时，将包覆在线芯a上的保护带b的端头固定在卷筒30上，通过驱动电机43驱动转盘20转动，从而带动卷筒30和行星齿轮42绕线芯a做公转运动。其中，行星齿轮42与太阳齿轮41相互啮合的同时使行星齿轮42在绕线芯a公转运动的过程中能够自转，随着线芯a向上进给，使得剥带装置能够自动剥除包覆在线芯a上的保护带b，并将剥除的保护带b缠绕于卷筒30上，从而有利于降低人工成本且提高加工效率。

　　另本装置卷筒30的数量为两个，当其中一个卷筒30发生故障或者包覆满剥除下来的保护带b时，可使用另一个卷筒30包覆剥除下来的保护带b。装置中卷筒30与行星齿轮42之间的磁阻尼器70能够控制线芯a与卷筒30之间的保护带b的张力。

　　2智能剥带装置机构设计

　　2.1齿轮传动

　　齿轮传动具有传动效率高、传动比准确、结构紧凑、工作可靠等优势。本文剥带装置应用直齿圆柱齿轮传动，通过同步带传动带动齿轮传动形成行星齿轮系传动机构。

　　齿轮副的传动设计选取包括齿轮副参数设计、结构设计以及力学校核等。

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