CN101209787A - 一种密封毛条卷绕装置及卷绕方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种密封毛条的卷绕装置及卷绕方法，包括机械结构和控制方法二个部分；所述的卷绕方法包括等螺距卷绕及变动程卷绕，可形成密封毛条卷绕时毛体部分向下，底板依次叠压式的卷绕；所述的机械结构部分包括机架和其上的工作台板、安装在工作台板上的卷取机构、往复横动机构和曲柄滑块机构；所述的控制方法为PLC控制变频器、伺服驱动器和步进电机驱动器。本发明卷绕装置只需改变程序就可满足卷装的卷绕参数变化要求，并且运行平稳，噪声低，操作方便，是一台智能高效的自动卷绕装置。

Description

一种密封毛条卷绕装置及卷绕方法

技术领域

本发明涉及密封毛条卷绕技术，具体涉及一种将由焊接装置把无规聚丙烯制成的底板与硅化丙纶丝及聚丙稀胶片焊接在一起而合成的密封毛条卷绕成所规定的卷装的卷绕技术，本发明还涉及一和基于所述方法的密封毛条卷绕机。国际专利分类号拟为Int.C1⁷ G01M1/04。

背景技术

密封毛条是由优质无规聚丙烯为原料制成底板，与硅化丙纶丝及聚丙稀胶片合成。它是建筑门窗的配套产品，安装部位一般在窗扇上、框扇的四周围或密封桥(档风块)上，增强框与扇之间的密封，具有良好的防尘防风、隔音保温等性能，被广泛用于建筑、汽车、船舶等门窗的密封。它的截面为非圆不规则形状，且底板是塑料，为面型高分子较硬，毛丝部分是线型高分子柔软体，这就决定了它的卷绕不能等同于纱线或电缆的卷绕，而是卷绕时毛体部分向下，密封毛条底板依次叠压式的卷绕(参见图1)，因此卷绕纱线或电缆的设备不适合于卷绕密封毛条。

目前，国内密封毛条生产厂家的毛条卷绕基本采用手工式自制的半自动卷绕机，而且占用大量的人员，效率低。而国外的密封毛条卷绕机都是一整套设备，目前进口设备需整套引进，即从密封毛条生产到卷绕，价格昂贵，一般的中小型企业都无力购买。而手工卷绕存在以下缺点：

1)手工操作，要保持用力轻微与均匀，速度不能快，因此效率低。

2)采用人工卷绕，卷装不均匀，准确度低。

3)手工操作要求高，以及靠人计数，劳动强度大，也增加了管理与培训的难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种卷绕密封毛条的技术。该技术可以提高密封毛条卷绕的工作效率，节省人力，降低卷绕成本。

本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种基于上述方法的密封毛条卷绕机，可实现等螺距、变动程卷绕。

本发明解决所述技术方案是：设计一密封毛条卷绕装置，包括机械结构的设计和控制方法两个部分；所述的机械结构部分包括往复横动机构的设计、卷取机构的设计、曲柄滑块机构的设计、机架的设计；控制方法包括PLC控制方法。

机架和其上的工作台板、安装在工作台板上的卷取机构、往复横动机构、曲柄滑块机构。所述的卷取机构包括电机30、一对主动同步带轮29和从动同步带轮12、传动轴10、一对主动同步带轮11和从动同步带轮16、一对主动同步带轮21和从动同步带轮18、固定轴15、滑动轴22、筒管夹头17、筒管13、固定套19、弹簧20。电机30放在工作台面31的下面，其轴上用键连接主动同步带轮29，在工作台面32上用轴承座支撑起传动轴10，其左右两端和中间分别用键连接主动同步带轮11、主动同步带轮21和从动同步带轮12，在工作台面33上用轴承座支撑起固定轴15，其左右两端分别用键连接从动同步带轮16和筒管夹头17，在工作台面34上用轴承座支撑起固定套19，滑动轴22用键连接空套在其中，滑动轴22的左端用键连接筒管夹头17，弹簧20空套在滑动轴22上，两个筒管夹头17将筒管13夹紧，靠摩擦力带动筒管13转动。所述的往复横动机构包括伺服电机4、主轴1、一对主动同步带轮3和从动同步带轮2、拨叉5、滑块6、寻轨7、蜗轮8、蜗杆9、步进电机28、导条器14。伺服电机4放在工作台面31的下面，其轴上用键连接主动同步带轮3，主轴1穿过工作台面31，其上端用键连接从动同步带轮2，主动同步带轮3和从动同步带轮2用同步带连接在一起，拨叉5一端固接在同步带上，另一端叉入到滑块6内，在工作台面31上用轴承座支撑起导轨7，其上左端用键连接蜗轮8，中间用键连接滑块6，且滑块6可在导轨7上自由滑动，导条器14固接在滑块6上，可随滑块6往复运动，步进电机28放在工作台面31的下面，其在工作台面31上面的轴端和蜗杆9销在一起，蜗杆9和蜗轮8啮合在一起。所述的曲柄滑块机构包括滑块23、滑轨24、连杆25、曲柄26、支架27。在工作台面34上面固接着支架27，曲柄26用销轴连接在支架27上，并可绕其转动，连杆25和曲柄26用销轴连接在一起，滑块23和连杆25用销轴连接在一起，且嵌入在滑动轴22中，并且滑动轴22可随滑块23在滑轨24中往复滑动。

筒子回转运动的表面线速度，为卷取速度。毛条往复运动的线速度，为导条速度。毛条单位时间内的卷绕长度，为卷绕速度。本发明卷绕装置采用锭子传动，筒子夹头直接由变速电机驱动，卷绕过程中，电动机的转速随着卷绕直径的增大而自动降低，以保持恒定的卷绕速度。电动机调速采用张力控制方式，即利用密封毛条张力在卷绕中应保持不变的要求，将张力量转变为电信号，通过比较和反馈系统，控制电动机的转速。当导条速度随着筒管的转速成正比变化时，可形成等螺距卷绕。

一种密封毛条卷绕装置的卷绕方法是：将焊接好由导出辊导出的密封毛条穿过压力传感器和导条器14，在筒管13上卷绕一圈。开始卷绕时，压力传感器实时检测密封毛条张力，将其反馈给PLC，PLC控制变频器，使电机30的转速随着卷绕直径的增大而自动降低，使密封毛条实现恒张力卷绕。改变PLC程序中的参数，可改变卷绕的动程，亦可改变卷绕螺距。

本装置的发明解决了国内密封毛条生产厂家手工卷绕占用大量的人员、效率低的状况，亦解决了整套引进国外的密封毛条设备价格昂贵的问题，降低了成本，提高了劳动生产率和卷绕的准确性，达到了设计要求，在国内卷绕机研究领域占有一席之地，填补了国内卷绕机领域的一大空白。

附图说明

图1为密封毛条卷绕断面示意图；

图2为本发明密封毛条卷绕装置一种实施例的主视示意图；

图3为本发明密封毛条卷绕装置一种实施例的侧视示意图；

图4为本发明密封毛条卷绕装置一种实施例的往复横动结构示意图；

图5为本发明密封毛条卷绕装置一种实施例的曲柄滑块结构示意图；

图6为本发明密封毛条卷绕装置一种实施例的PLC端子接线示意图；

图7为本发明密封毛条卷绕装置一种实施例的程序控制框图；

图8为本发明密封毛条卷绕装置一种实施例的程序流程图；

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明。

本发明密封毛条卷绕装置(以下简称卷绕装置)分为机械结构部分和控制部分，总的功能要求是：即使筒管卷绕直径的逐层变化，但密封毛条的卷绕线速度不变，并且能够实现恒张力卷绕、变动程卷绕、等螺距卷绕的功能。本发明卷绕装置机械部分的功能要求是：动程为150-200mm可调节，卷绕速度为8-9m/min可调节，要求密封毛条恒张力卷绕。

本发明卷绕装置的机械结构部分总体可以分为往复横动传动部分和卷取传动部分这两条传动路线。往复横动传动是由伺服电机4带动主动同步带轮3，通过同步齿形带带动从动同步带轮2，从动同步带轮2通过键固定在主轴1上，拨叉5一端固接在同步齿形带上，另一端叉入到滑块6内，这样伺服电机4转动就可通过同步齿形带和拨叉5带动滑块6在导轨7上运动，当步进电机28转动，则可使销在其轴上的蜗杆9转动，蜗杆9和蜗轮8啮合，带动蜗轮8转动，蜗轮8通过键固定在导轨7上，带动导轨7转动，导轨7中间用键连接滑块6，带动滑块6转动，滑块6上固接导条器14，则导条器14在滑块6的带动下，既可往复运动完成导条，又可随着卷绕直径的增大而升高，实现智能卷绕。卷取传动是由电机30带动主动同步带轮29，通过同步齿形带带动从动同步带轮12，从动同步带轮12通过键固定在传动轴10上，从而使传动轴10和用键固接在其左右两端的主动同步带轮11、21转动，主动同步带轮11、21分别通过同步齿形带带动从动同步带轮16、18转动，从动同步带轮16通过键固定在固定轴15的左端，固定轴15的右端通过键连接着筒管夹头17，从而使固定轴15和筒管夹头17转动，从动同步带轮18通过键固定在固定套19的左端，固定套19中套着滑动轴22并用键连接，从而带动固定套19和滑动轴22转动，滑动轴22左端用键连接着筒管夹头17，从而使筒管夹头17转动，左右两端的筒管夹头靠摩擦力带动筒管13转动，使密封毛条卷绕到筒管13上。尽管是两条传动路线，但两者并非完全独立，两条路线通过密封毛条的卷绕彼此牵连。密封毛条卷绕时，电机30在传感器和PLC的作用下会随着卷绕直径的增大降低转速，保持密封毛条恒张力卷绕，即实现卷绕的线速度恒定不变。

启动伺服电机4可使导条器14在同步齿形带的带动下在导轨7上运动，当达到程序设定的时间，伺服电机4的转动方向改变，从而使导条器14向相反的方向运动，实现导条器14的往复运动。改变程序中设定的时间参数，即可改变密封毛条卷绕的动程。

本发明卷绕装置还为拆卸筒管方便设计了一曲柄滑块机构。顺时针转动曲柄26，滑块23可在连杆25的带动下向右移动，逆时针转动曲柄26，滑块23可在连杆25的带动下向左移动，滑块23嵌入在滑动轴22中，这样滑动轴22可在滑块23的带动下往复运动，实现筒管的拆卸。

本发明卷绕装置要实现的卷绕方式为等螺距卷绕，只要使导条速度和筒管的卷绕速度成正比即可实现。

本发明卷绕装置的往复横动部件都安装在工作台面31上，伺服电机4、步进电机28安排在工作台面31之下，卷取部件分别安装在工作台面32、33、34上，电机30安排在工作台面31之下。工作台面31、32、33、34固定安放在卷绕台架35上。卷绕台架35可由角铁焊接而成。为了卷绕台架35的美观，在卷绕台架35的四周边可安装上挡板。

发明卷绕装置的控制部分主要为PLC编程控制。PLC采用DVP-20EX型，变频器采用VFD-B型，交流伺服驱动器采用ED20B-CB751C1型，步进电机驱动器采用BQS-021型。变频器控制电机30，交流伺服驱动器控制伺服电机4，步进电机驱动器控制步进电机28，变频器、交流伺服驱动器与PLC之间通过RS-485接口进行通讯控制。变频器、交流伺服驱动器、步进电机驱动器工作由PLC程序设定，控制方式均由PLC程序完成。所用零部件均为市购产品。

本发明所述的PLC程序设计如下：首先由所要达到的控制要求，定义：X0-启动；X1-停止；X2-复位；Y0-伺服电机反转；Y1-伺服电机正转；Y2-电机；Y3-步进电机正转；Y4-步进电机反转(参见图6)。然后根据密封毛条小型卷绕装置的控制要求写出控制框图(参见图7)和流程图(参见图8)并进行编程控制。根据所述的卷绕原理、控制框图和流程图，本领域的技术人员不难写出具体程序。

本发明卷绕装置的工作原理是：将焊接好由导出辊导出的密封毛条穿过压力传感器和导条器14，在筒管13上卷绕一圈。开始卷绕时，压力传感器实时检测密封毛条张力，将其反馈给PLC，PLC控制变频器，使电机30的转速随着卷绕直径的增大而自动降低，使密封毛条实现恒张力卷绕。改变PLC程序中的参数，可改变卷绕的动程，亦可改变卷绕螺距。

本发明卷绕装置为首次提出，实验结果表明该卷绕装置的张力波动在允许范围内，满足了工艺要求，实现了自动控制，达到设计总体要求。只需改变程序就可满足卷装的卷绕参数变化要求，是一台智能高效的自动卷绕装置。该装置运行平稳，噪声低，操作方便，可满足不同用户需求，具有广泛的应用前景。

本发明的相关参数为：卷绕直径φ为150-350mm；动程s为100-200mm；筒管卷绕螺距h为3-8mm；卷绕速度v为10-100m/min。

Claims (4)

1.一种密封毛条卷绕装置，包括机械结构和控制方法；

所述的机械结构部分包括机架和其上的工作台板、安装在工作台板上的卷取机构、往复横动机构、曲柄滑块机构；结构设计为电机30放在工作台面31的下面，其轴上用键连接主动同步带轮29，在工作台面32上用轴承座支撑起传动轴10，其左右两端和中间分别用键连接主动同步带轮11、主动同步带轮21和从动同步带轮12，在工作台面33上用轴承座支撑起固定轴15，其左右两端分别用键连接从动同步带轮16和筒管夹头17，在工作台面34上用轴承座支撑起固定套19，滑动轴22用键连接空套在其中，滑动轴22的左端用键连接筒管夹头17，弹簧20空套在滑动轴22上，两个筒管夹头17将筒管13夹紧，靠摩擦力带动筒管13转动；伺服电机4放在工作台面31的下面，其轴上用键连接主动同步带轮3，主轴1穿过工作台面31，其上端用键连接从动同步带轮2，主动同步带轮3和从动同步带轮2用同步带连接在一起，拨叉5一端固接在同步带上，另一端叉入到滑块6内，在工作台面31上用轴承座支撑起导轨7，其上左端用键连接蜗轮8，中间用键连接滑块6，且滑块6可在导轨7上自由滑动，导条器14固接在滑块6上，可随滑块6往复运动，步进电机28放在工作台面31的下面，其在工作台面31上面的轴端和蜗杆9销在一起，蜗杆9和蜗轮8啮合在一起；在工作台面34上面固接着支架27，曲柄26用销轴连接在支架27上，并可绕其转动，连杆25和曲柄26用销轴连接在一起，滑块23和连杆25用销轴连接在一起，且嵌入在滑动轴22中，并且滑动轴22可随滑块23在滑轨24中往复滑动；

所述的控制部分由PLC及其编程控制的交流伺服驱动器、变频器、步进电机驱动器组成；

将焊接好由导出辊导出的密封毛条穿过压力传感器和导条器14，在筒管13上卷绕一圈；开始卷绕时，压力传感器实时检测密封毛条张力，将其反馈给PLC，PLC控制变频器，使电机30的转速随着卷绕直径的增大而自动降低，使密封毛条实现恒张力卷绕；改变PLC程序中的参数，可改变卷绕的动程，亦可改变卷绕螺距。

2.一种用于卷绕密封毛条的卷绕方法，包括等螺距卷绕及变动程卷绕；

筒子回转运动的表面线速度，为卷取速度；毛条往复运动的线速度，为导条速度；毛条单位时间内的卷绕长度，为卷绕速度；本发明卷绕装置采用锭子传动，筒子夹头直接由变速电机驱动，卷绕过程中，电动机的转速随着卷绕直径的增大而自动降低，以保持恒定的卷绕速度；电动机调速采用张力控制方式，即利用密封毛条张力在卷绕中应保持不变的要求，将张力量转变为电信号，通过比较和反馈系统，控制电动机的转速；当导条速度随着筒管的转速成正比变化时，可形成等螺距卷绕。

3.根据权利要求1所述的卷绕装置，其特征在于导条过程中导条的线速度不变，其张力也不变。

4.根据权利要求2所述的卷绕装置，其特征在于改变控制参数，即可实现等螺距卷绕、变动程卷绕、直边卷绕。

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