CN102442773A - 一种用于玻璃纤维原丝成形的设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于玻璃纤维原丝成形的设备，该设备是一种将玻璃溶液拉制成纤维并按一定规律绕制成纤维卷的机械设备，其结构主要包括转盘，主轴系统，往复机构，编排机构，自动卸筒装置和机架。转盘通过特制回转轴承与机架固定，转盘下部设置驱动电机，经过皮带传动副与回转轴联接，带动转盘翻转。转盘上对称分布两个拉丝机头，每个机头由主轴驱动电机、联轴器、机头主轴和安装在轴上的机头组成，机头主轴上设置了两组特殊的滚轮装置，机头往复直线运动是该机型的显著特点。此玻璃纤维原丝成形设备具有传动效率高、磨损小，拉制的玻璃纤维纱外观形状稳定，易退解，后道工序络制时废品少，成丝率高等特点。

Description

一种用于玻璃纤维原丝成形的设备

技术领域

        本发明涉及玻璃纤维原丝成形的设备，并且尤其是涉及一种用在玻璃纤维高质量、高品质的玻璃纤维原丝成形的设备。是一种将玻璃溶液拉制成纤维并按一定规律绕制成纤维卷的机械设备。 

背景技术

在玻璃纤维原丝成形中，生产玻璃纤维用的配合料投入窑炉高温融化后，玻璃液由主通路流到各分配通路，经过铂铑合金漏嘴后，涂敷不同种类的浸润剂，并集成一束或数束，由高速玻璃纤维原丝成形设备卷绕成适合各种制品加工要求的玻璃纤维原丝。 

高温粘性的玻璃液呈滴状从漏嘴流出以后，被拉丝机以一定的恒线速度牵引并固化成一定直径的连续玻璃纤维，拉丝机就是为玻璃纤维成型提供所需牵引力的特种机械设备。 

随着各种新技术的应用，国内外市场对玻璃纤维产品质量有了更高要求。只有不断提升拉丝机的整体性能，才能提高产品质量。 

目前所用玻璃纤维成型拉丝机，主要包含转盘，转盘安装在机座的轴承座上，轴承座里的凹槽里注满润滑脂，链条传动副带动转盘与机座滑动摩擦翻转。转盘对称分布两个拉丝机头，转子和定子安装在机头内部。拉丝机头的上方设有玻璃纤维编排器和挡丝机构，做旋转和往复直线运动的编排器带动玻璃纤维缠绕在高速旋转的机头上。当编排带动玻璃纤维按照一定规律排布时，玻璃纤维与排线之间产生相对位移，引起玻璃纤维原丝张力不均匀，直接影响玻璃纤维绕制质量，成品外观变形，造成纱团不易退解；玻璃纤维与排线滑动摩擦，排线表面很容易被高速的玻璃纤维磨损出凹槽，凹槽对玻璃纤维的伤害很大，造成玻璃纤维开裂、起毛，甚至断裂，引起设备频繁停机，降低生产效率，增加工人劳动强度，提高生产成本。 

拉丝机的动作过程主要靠工业用计算机或者PLC来控制，而拉丝机的动作完成都是基于对运动控制系统的赋值以及编程来实现的。拉丝机的运动过程是由机械元件和若干电子装置来完成，即使是一个很小的功能变化或是有额外的功能需求都要意味着更换元件、采用新的结构、配置、参数设置以及编程，同时用于原元件更换的库存量也将会增加。 

  

发明概述

本发明提供一种玻璃纤维原丝成形设备，这种设备包括一个转盘，该转盘能够自动翻转换头，换向时机头定位准确，转盘由回转支承固定在机架上，轴承的预紧力可调节，能承受轴向力，径向力和倾翻力矩，翻转时，磨损小，精度高。

本发明还涉及一种机头，其部件主要包括电机、联轴器、主轴、机头等。以往机头在主轴内部安装转子和定子，支撑主轴的轴承使用油雾润滑，而现在采用电机与主轴直联结构，主轴轴承使用油雾润滑。 

本发明设计的机头工作时做旋转和往复直线两种复合运动，此运动方式大大减少了原机型拉制玻璃纤维时张力不均匀现象，玻璃纤维在机头上的缠绕无位移偏移，提高了玻璃纤维丝饼成型率，此机头绕制的玻璃纤维纱团具有易退解，成品率高等特性。 

本发明还涉及一种往复驱动机构和支撑滚轮。其中支撑滚轮分别安装在回转轴承和转盘从动同步带轮上，用于支撑机头主轴，提供机头往复运动轨道，往复驱动机构通过拨叉与机头啮合，驱动机头往复运动。往复驱动机构选用滚珠丝杠和直线滑轨，避免了反向空程和爬行现象。 

本发明还涉及一种编排装置，在机头拉制玻璃纤维原丝时，编排旋转，编排上的排线把玻璃纤维原丝按照一定规律的排布方式绕制在机头上。 

本发明还涉及一种挡丝机构，在转盘翻转换头时，挡丝杆推出原丝，机头开始翻转，机头到达工艺位置后，玻璃纤维原丝自动上车，挡丝杆回缩复位。 

本发明还涉及一种自动卸筒装置，本装置通过两个气缸的伸缩，执行机械爪的开闭，经链条传动副带动机械爪沿机头往复伸缩，从而把玻璃纤维纱团依次抱出，达到卸筒功能。 

本发明还涉及一种专门用于拉丝机的电气控制系统，在电控制系统方面采用西门子公司的SIMOTION系统来实现对运动过程的控制。本发明首次将世界最先进的西门子SIMOTION运动控制系统引入玻璃纤维成型拉丝机制造领域，从而改变传统的拉丝机动作过程靠工业用计算机或者PLC控制的局面，对拉丝机制造领域是一次重大的革新！从而保证拉丝机运行更加可靠，减少设备故障率，提高玻璃纤维的成丝率，更好地保证玻璃纤维的产品质量，同时满足不同品种玻璃纤维的要求，在更换产品时只需要通过按键操作来完成，而无须改变任何机械元件。采用SIMOTION控制系统目的是为实现各种运动控制任务提供一种简单、灵活的控制系统。SIMOTION上的本地I/O以及PROFIBUS DP所连接的分布式I/O均可被用做过程信号的接口，SIMOTION控制器还能够实现输入/输出信号的处理以及对伺服驱动动作的控制。 

本发明还改变以往传统拉丝机采用的端子接线方式，而采用魏德米勒插接件来完成线路对接。避免了线路接线时可能发生的线号接错现象，对接线路只需要完成插接件的对接即可，便于设备的安装与调试。同时动力线和信号线相对分开，避免了动力线对信号线的干扰，避免设备的误动作。 

以下结合附图对本发明作进一步说明： 

附图简述

图一、图二是一个现有技术玻璃纤维拉丝设备的示意图。

           翻滚轮（03）通过滑动轴承安装在机架（01）上，翻滚轮（03）在链条传动副带动下翻转。玻璃纤维正常绕制时，编排器（04）做旋转和往复直线复合运动，带动玻璃纤维绕制在高速旋转的机头（02）上，玻璃纤维绕制满筒后，挡丝机构（05）的挡丝杆伸出，把玻璃纤维原丝推到机头（02）卷丝环，机头（02）卷丝环卷丝一段时间后翻滚轮（03）开始翻转换头，通过卷丝环上车后挡丝杆回缩，下一个机头（02）开始绕制玻璃纤维。人工卸下满筒的丝饼。 

图三、图四是一个按照本发明实施的玻璃纤维拉丝设备的示意图。 

     转盘（08）通过回转支承安装在机架（06）上，转盘（08）在皮带传动副带动下翻转。纤维正常绕制时，编排器（09）只做旋转运动和横向移动，带动玻璃纤维绕制在机头（07）上，机架上的往复运动机构（10）通过拨叉与机头主轴连接，机头的驱动电机和往复运动机构（10）共同驱动机头做高速旋转和往复直线复合运动，玻璃纤维绕制满筒后，挡丝机构（11）的挡丝杆伸出把玻璃纤维原丝推到机头卷丝环，机头卷丝环卷丝一段时间后转盘（08）开始翻转换头，通过卷丝环上车后挡丝杆回缩，下一个机头开始绕制玻璃纤维。自动卸筒装置卸下满筒的丝饼。 

图五是一个按照本发明实施的机架示意图。 

     基板（13）安装在焊接机架（15）上，外饰面板（14）可自由拆卸，美观大方。 

图六是一个按照本发明实施的主轴系统示意图。 

        主轴驱动电机（20）通过联轴器（21）与主轴（22）直联，机头（23）安装在主轴（22）前端。 

图七、图八是一个按照本发明实施的转盘翻转换头示意图。 

     为了达到连续作业目的，本机型具有自动换头功能：当工作机头（23）所缠绕的玻璃纤维达到要求后，控制系统发出指令，翻转电机（19）通过皮带传动副（18）驱动翻滚轮（16）翻转，翻滚轮（16）在翻转过程中，转盘（15）自动找正，达到工艺位置，通过定位块定位，翻滚轮锁定，控制系统发出指令，工作位机头开始工作。 

图九、图十是一个按照本发明实施的机头往复机构示意图。 

     图九中，固定座（27）把往复运动机构的伺服电机（25）固定在特制轴承座（28）上，特制轴承座（28）和往复机构支撑架（29）联结，伺服电机（25）与滚珠丝杠螺母副（30）通过梅花型联轴器（26）连接。伺服电机（25）驱动滚珠丝杠螺母副（30）带动直线滑轨联结座（32）沿直线滑轨（31）往复运动，而直线滑轨联结座（32）与拨叉（33）紧密联结，伺服电机的正反转运动，通过滚珠丝杠副和直线滑轨把旋转运动变成了往复直线运动，这样，当机头（23）到达工艺位置时，控制系统发出指令，伺服电机开始正反转，拨叉（33）开始带动机头（23）做往复直线运动。 

     图十中，滑轨支撑杆（35）固定滑轨（34）于机架上，滑轨（34）对不工作的机头起着轴向限位作用，玻璃纤维原丝满筒后，转盘自动翻转换头，拨叉（33）与直线滑轨联结座（32）脱离，沿着滑轨（34）运动，当机头（23）到达工艺位置时，另一拨叉（33）又与直线滑轨联结座（32）啮合，机头开始往复直线运动。 

图十一是一个按照本发明实施的支撑滚轮示意图。 

     当机头主轴（22）往复运动时，支撑轮（37）同步转动，支撑轮（37）安装在保持架（38）上，由销轴（39）联结，销轴（39）与支撑轮（37）由滚针轴承（41）相连，从而达到转动目的，轴承润滑用的润滑脂由O型密封圈（40）密封在轴承室内。 

图十二、图十三是一个按照本发明实施的编排机构示意图。 

由于机头往复式拉丝机机头具有往复运动功能，因此编排机构所完成的主要工艺动作为横移轴（52）的横向移动和排线轴（49）的旋转。整个编排机构采用悬挂结构通过螺钉紧固于侧机架相应位置，机构紧凑。横移机构以伺服电机（63）为动力，采用同步带（44）和滚珠丝杠（62）结合的传动系统，电机与带轮之间的连接使用涨套，安装调整简便；以接近开关（60）作为感应器发送控制信号，配合直线导轨（54）使整个横移传动部分具有传动平稳、控制精确、调整方便的特点，横移动作完全满足排线工艺要求。排线轴旋转的动力采用伺服电机（59），电机采用直联方式，通过连接套（57）与横移轴（52）定位连接，通过涨套式联轴器（58）与传动轴（56）联接。排线轴（49）以插接方式与传动轴（56）形成键连接，当电机转动时通过传动轴（56）带动排线轴（49）旋转。在外部保持架（47）的作用下，排线轴（49）旋转稳定，径向和轴向跳动均控制在工艺要求范围内，并有效避免了采用锥套连接时发生排线轴（49）疲劳破坏的可能。保持架前部设有可翻转的盖板（51）和（50）锁紧装置可快速更换排线轴（49），锁紧可靠，有效提高劳动生产率。由于拉丝机工作环境高温高湿，又伴有腐蚀性液体，所以在横移轴（52）的外部轴端设有可靠的密封装置（48），在横移轴（52）穿过面板的部位也做了防水装置（46），避免了腐蚀性液体通过横移轴（52）的各接口渗漏到设备内部的可能。横移轴（52）通过横移轴座（53）和直线导轨（54）连接在弯板（43）上横移机构也布置在弯板（43）上，弯板（43）通过压板（42）连接在悬挂基板（71）上，整个编排部分可以根据生产工艺的要求相对于机头通过调整螺钉（45）上下调整高度。基板上设置了辅助标尺（61），使调整更方便。 

图十四、图十五是一个按照本发明实施的挡丝机构示意图。 

挡丝机构需要完成挡丝杆（69）的往复运动。我们采用有滑动导轨的无杆气缸（65）作为动力和导向部件。挡丝杆（69）用螺钉紧固在挡丝轴（67）上，挡丝轴通过连接座（70）与气缸滑块连接，气缸则通过固定座（64）（66）直接固定在机架上。在挡丝轴（67）穿过面板的部位，设计了密封装置（68），其内部有耐磨材料骨架和密封件，不仅密封可靠，而且摩擦阻力小具有辅助导向的作用。当气缸（65）带动挡丝杆（69）往复运动时，动作灵敏、平稳。挡丝杆（69）采用复合材料制作，机械性能优越，完全可以满足使用要求。当一面磨损后还可以调换另一面使用，可节约生产物资、降低生产成本。由于采用了无杆气缸，使得装配尺寸大大减小，节省了装配空间。 

图十六、图十七是一种按照本发明实施的自动卸筒装置示意图。 

玻璃纤维原丝满筒后，机头翻转换位，将需要卸筒的机头转换到合理位置，按下机械爪（74）闭合开关，由内、外杆组成的推杆（78），各带动一个机械爪（74）由打开状态闭合，接着按下卸筒开关，电机（72）通过链条传动副（73）带动推杆（78）沿导轨（80）移动，运行一段合理距离后，电机停止运转，卸下一个丝饼，依此类推，逐个卸下丝饼。丝饼卸完后按下气缸开关，机械爪打开，再次按下卸筒开关，推杆回复到初始位置，完成一个卸筒循环。 

  

Claims (5)

1.一种用于玻璃纤维原丝成形的设备，该设备是一种将玻璃溶液拉制成纤维并按一定规律绕制成纤维卷的机械设备，该设备主要包括如下几部分：

⑴  机架（06），其包括焊接机身（15），基板（13），外饰面板（14）；

⑵一个转盘（15），其包括翻滚轮（16），回转轴（17），皮带传动副（18），翻转电机（19）等；

⑶   两个主轴系统，其包括电机（20）、联轴器（21）、主轴（22）和安装在轴上的机头（23）等组成；

⑷  机头往复机构（10），其包括电机（25）、联轴器（26）、滚珠丝杆螺母副（30）、直线滑轨（31）、直线滑轨联结座（32）、拨叉（33）、滑轨（34）、滑轨支撑杆（35）和支撑滚轮（36）等；

⑸ 编排器（09），其包括电机（63）、联轴器（58）、滚珠丝杆螺母副（62）、直线滑轨（54），排线轴（49）等；

⑹挡丝机构（11），其包括无杆气缸（65），挡丝杆（69），挡丝轴（67）等；

⑺自动卸筒装置，其包括电机（72）、链轮传动副（73）、气缸（76）、推杆（78）、机械爪（74）、导轨（80）等；

⑻水路系统，水路由内、外水管等组成。

2.根据权利要求1所述的转盘，其特征在于：转盘通过一个特制回转支承安装在机架上，回转轴上安装有大直径同步带轮，使用皮带传动副带动转盘翻转。

3.根据权利要求1所述的转盘，其特征在于：通过电气控制，实现了自动换筒，在翻转过程中，能够自动翻转找正，准确到达工艺位置。

4.根据权利要求4所述的大直径同步带轮，其特征在于：该带轮摒弃了传统平键固定方式，采用新型涨紧套紧固在翻滚轴上，装拆方便，易于维护。

5.根据权利要求1所述的机头，其特征在于：采用电机与驱动主轴直联，两个机头由独立的伺服电机驱动。

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