CN102642746B - 一种缠丝机接丝应力保持装置的工作方法 - Google Patents

一种缠丝机接丝应力保持装置的工作方法 Download PDF

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一种缠丝机接丝应力保持装置及其工作方法。涉及该种缠丝设备中接丝时应力保持的新型设计技术。提供了一种缠丝机接丝应力保持装置；能确保接丝操作时，丝上的应力恒定，使得在生产过程中能可靠接丝，适应预制管连续生产保证钢丝的应力要求。所述缠丝机包括控制器、管芯驱动装置、应力监测装置、应力轮装置、丝筒一和丝筒二，所述应力轮装置包括直流电机和应力轮，还包括应力保持装置，应力保持装置包括机架、起吊装置、吊绳、配重块、滑轮和用于钳夹所述丝的丝身的夹丝装置；起吊装置固定连接在所述机架顶部；吊绳的近端固定连接在所述起吊装置上、再通过滑轮活动悬吊连接配重块、再连接设在机架顶端的滑轮、其远端固定连接所述夹丝装置。

Description

一种缠丝机接丝应力保持装置的工作方法
技术领域
本发明涉及生产大型预应力钢筋混凝土管的缠丝设备，尤其涉及该种缠丝设备中接丝时应力保持的新型设计技术。
背景技术
对于埋设在地下的大型承压输水管，需要在其外部缠绕钢丝，以增加其强度。在进行缠绕时，要确保缠绕的钢丝具有均匀的张力才能保证缠绕加工的质量。国内、国外对此采用了例如差速法、卧式单向、双向缠丝法等等。都存在一些问题。为此，本申请人拥有的专利号为：ZL201120100045.8，名称为“缠丝机的压紧防松装置”的专利技术，提供了一种可自动压紧钢丝的装置，在断丝或生产停止时，能自动压紧钢丝，保持钢丝上的张力，以防止钢丝松垮、散乱的缠丝机的防松装置。这种技术方案存在的问题是，解决了在绕丝滚筒前钢丝断丝或暂停生产时，导至钢丝散乱，重新穿绕的不足。但当缠绕中途，绕丝筒本身的丝不够，进行接丝时，不能提供此时绕丝筒后接丝时的应力保持，而现有技术是停机、再采用一个夹丝的夹子夹住钢丝进行接丝。而此时，丝在具有应力的情况下缠绕在管芯上，管芯处于旋转驱动的工作台上，工作台与工作台驱动机构之间难免会出现传动间隙，以及制动装置的反映迟滞，在应力变化时（如应力减小），缠绕在管芯上的丝会出现松动，产生“溜丝”现象；同时应力的突变，会造成应力轮机构中电机出现“飞车”现象，导致断丝；最终导致出现废品，而大尺寸管的成本非常昂贵，出现废品会形成巨大的经济损失。
本申请人在2008.11.7.曾向国家局递交了申请号“200820161044.2”、名称“缠丝机的控制装置”的专利申请，该案原本的出发点是：不但可以在进给时进行缠丝，还可以在返程时进行缠丝。其技术方案：包括控制器、水泥管回转驱动装置、测力装置、对丝产生一设定拉力的应力装置（应力装置为直流电机）。控制器中设有指令应力装置改变应力，保证导丝小车在回程和进给过程中作用在所述丝上的应力基本一致的调节电路。该案根据导丝小车运行方向（即排线方向）的不同，通过控制器来调整作用在丝上的应力。给定应力由PLC根据相关装置的运行状态作相应的调整，调整后的数据由数字调节器进行处理。由测力装置测定钢丝实际应力后反馈给高速的数字调节器，数字调节器根据调整后的应力和实际的应力的比对结果来控制调速器，由调速器控制作为应力装置的直流电机，既可以保证单向运行时调整微小的应力变化，以保证实际应力与设定应力一致；最关键的是进给、返程时，作用在丝上的应力一定不一致，该案产业化后，很好地调整在进给、返程时作用于丝上的应力，使得应力一致。换句话说，该案同样能在停机再运行（同向运动）时，实现对应力装置输出应力的改变。
发明内容
本发明针对以上问题，提供了一种缠丝机接丝应力保持装置；能确保接丝操作时，丝上的应力恒定，使得在生产过程中能可靠接丝，适应预制管连续生产保证钢丝的应力要求。
本发明的技术方案是：所述缠丝机包括控制器、管芯驱动装置、应力监测装置、应力轮装置、丝筒一和丝筒二，所述应力轮装置包括直流电机和应力轮，还包括应力保持装置，所述应力保持装置包括机架、起吊装置、吊绳、配重块、滑轮和用于钳夹所述丝的丝身的夹丝装置；所述起吊装置固定连接在所述机架顶部；所述吊绳的近端固定连接在所述起吊装置上、再通过滑轮活动悬吊连接所述配重块、再连接设在所述机架顶端的滑轮、其远端固定连接所述夹丝装置。
所述接丝应力保持装置设在所述应力轮与丝筒之间。
所述夹丝装置包括底板、转板、转销和卡销；所述底板的端头设有用于连接所述吊绳的挂孔，所述转销和卡销平行地分别固定连接在所述底板上，所述转板上设有转销孔和卡销槽，所述转板通过所述转销孔活动连接所述转销，且转板与所述底板之间留有用于容纳所述丝身的间隙；所述卡销槽用于连接所述卡销。
所述转板朝向所述底板的表面为斜面，使得所述底板与所述转板之间的间隙为斜楔、且按丝的进入方向为前大后小。
所述转销上设有弹簧和螺母，所述转销的外端头设有螺纹；所述弹簧设在所述转板转销孔的外孔口，所述螺母设在所述弹簧外端、并连接所述转销外端头的螺纹。
所述夹丝装置包括夹丝座和U型卡，所述U型卡的两端头分别设有螺纹；所述夹丝座呈板状，所述夹丝座的两板面上分别设有连接耳；所述U型卡从所述板状夹丝座的侧面伸入、并连接所述夹丝座两板面上的连接耳。
本发明的工作方法：在所述丝筒一上的丝即将耗尽时，停止所述管芯驱动装置，并制动，此时已缠绕在管芯上丝的应力F为所述直流电机反向阻力F0和所述丝筒一反向拉力F1之和，然后，按以下步骤操作：
1）、利用所述夹丝装置紧固地夹住所述丝一的丝身；
2）、启动所述起吊装置，使所述配重块离地；此时，加载在丝一上朝向丝筒一的拉力增加，增加量为配重块的重量；在配重块离地的同时，所述控制器根据所述应力监测装置的数据调整应力轮上直流电机的反向阻力F0，维持管芯上丝的应力F不变；
3）、从丝筒一上撤出丝一，与丝筒二上的丝二对接；
4）、对接后，控制器指令丝筒二反向转动、将外端头连接了丝一的丝二绕紧于丝筒二筒身上；此时，丝二上应力在增加，增加量为丝筒二反向转动后形成的反向拉力F2；在此同时，所述控制器根据所述应力监测装置的数据调整应力轮上直流电机的反向阻力F0，维持管芯上丝的应力F不变；
5）、启动所述起吊装置，使所述配重块着地；此时，加载在丝二上朝向丝筒二的拉力降低，降低量为配重块的重量；在配重块着地的同时，所述控制器根据所述应力监测装置的数据调整应力轮上直流电机的反向阻力F0，维持管芯上丝的应力F不变；
6）、将所述夹丝装置从所述丝一的丝身上松开，启动所述管芯驱动装置，继续生产，接丝完毕。
由于实际加工时，丝的长度难以与管芯缠绕长度相吻合；需要在线接丝，而在线接丝难免会影响管芯上已经缠绕的丝的应力变化，并且一旦出现应力变化，会造成产品报废、直流电机飞车等弊端。本发明根据此现状，在多个丝筒之间设置了接丝应力保持装置，在一个丝筒上丝即将用尽时，夹住该丝筒上的丝接近尾部的位置，并利用本申请人所拥有的应力控制技术，调整丝上的总体应力维持在一个恒定的值。这样就能实现在线保持应力地接丝。本发明解决了现有技术中本领域技术人员一直想解决，而难以解决的技术难题。能够高可靠性、低劳动强度下实现接丝操作。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，
图2是本发明中应力保持装置的结构示意图，
图3是本发明应力保持装置中接丝装置一的结构示意图，
图4是图3中A-A剖视图，
图5是图3中B-B剖视图，
图6是本发明应力保持装置中接丝装置二的结构示意图，
图7是图6的左视图，
图8是本发明工作状态一的示意图，
图9是本发明工作状态二的示意图；
图中线箭头表示运动方向，实心线箭头表示作用力；
图中1是管芯，2是绕丝升降架，21是出丝轮，3是应力监测装置，4是应力轮，41是应力轮入口导向轮组，5是应力保持装置，6是丝筒一，61是丝一，7是丝筒二，71是丝二；
51是夹丝装置，52是滑轮一，53是滑轮二，54是滑轮三，55是起吊装置，56是机架，57是吊绳，58是配重块；
510是底板，5100是吊绳连接孔，5101是卡销，5102是转销，511是转板，5110是间隙，5111是卡销槽，5112是工作面，5113是弹簧；
519是夹丝座，5191是丝槽，5192是连接耳，518是U型卡。
具体实施方式
本发明如图1、2所示：所述缠丝机包括控制器、管芯驱动装置、应力监测装置3、应力轮装置、丝筒一6和丝筒二7，所述应力轮装置包括直流电机和应力轮4，还包括应力保持装置5，所述应力保持装置5包括机架56、起吊装置55、吊绳57、配重块58、滑轮（包括滑轮一52、滑轮二53、滑轮三54）和用于钳夹所述丝的丝身的夹丝装置51；所述起吊装置55固定连接在所述机架56顶部；所述吊绳57的近端固定连接在所述起吊装置55上、再通过滑轮（该滑轮是配重块悬吊滑轮，设置在配重块的顶面上；也可以采用摩擦阻力小的吊耳）活动悬吊连接所述配重块58、再连接设在所述机架56顶端的滑轮、其远端固定连接所述夹丝装置51。在此需要说明的是：采用滑轮一52、滑轮二53、滑轮三54是为了确保吊绳57与机架56无接触；实现该目的可以有多种实施方式，此处不一一赘述。
所述接丝应力保持装置5设在所述应力轮4与丝筒（处于工作状态的丝筒）之间。
夹丝装置有多种实施方式，
第一种如图3、4、5所示：所述夹丝装置51包括底板510、转板511、转销5102和卡销5101；所述底板的端头设有用于连接所述吊绳57的挂孔5100，所述转销5102和卡销5101平行地分别固定连接在所述底板510上，所述转板511上设有转销孔和卡销槽5111，所述转板511通过所述转销孔活动连接所述转销5102，且转板511与所述底板510之间留有用于容纳所述丝身的间隙5110；所述卡销槽5111用于连接所述卡销5101。
所述转板511朝向所述底板510的表面（即工作面5112）为斜面，使得所述底板510与所述转板511之间的间隙为斜楔、且按丝的进入方向为前大后小。更便于在两平面间将丝“卡合”、固定，反向旋转转板后，又能轻松地使丝与底板、转板分离。
所述转销5102上设有弹簧5113和螺母，所述转销5102的外端头设有螺纹；所述弹簧5113设在所述转板511转销孔的外孔口，所述螺母设在所述弹簧5113外端、并连接所述转销外端头的螺纹。
当然，在卡销5101端头也可以设置螺母，用于紧固转板511与底板510之间的丝。
第二种如图6、7所示：所述夹丝装置包括夹丝座519和U型卡518，所述U型卡518的两端头分别设有螺纹；所述夹丝座519呈板状，所述夹丝座519的两板面上分别设有连接耳5192；所述U型卡518从所述板状夹丝座的侧面伸入、并连接所述夹丝座两板面上的连接耳5192。在夹丝座519的侧面（朝向U型卡518的面）上开设丝槽5191能更好地固定丝。
本发明的工作方法
首先要按图1说明一下缠丝的大致过程，丝离开丝筒后，通过应力轮入口导向轮组41（有将钢丝调直、整理的作用）进入应力轮4，在应力轮4上绕设几圈，再通过导向轮向上运行，通过悬吊形式的应力监测装置3进入绕丝升降架2，出丝轮21可在绕丝升降架2上做升降运动，以实现在管芯1上按一定螺距绕丝。
如图8、9所示：在所述丝筒一6上的丝一61即将耗尽时，停止所述管芯驱动装置，并制动，此时已缠绕在管芯1上丝（丝一）的应力F为所述直流电机（应力轮4的反向力是通过直流电机实现的）反向阻力F0和所述丝筒一反向拉力F1之和，然后，按以下步骤操作：
1）、利用所述夹丝装置51紧固地夹住所述丝一61的丝身；
2）、启动所述起吊装置55，使所述配重块58离地；此时，加载在丝一61上朝向丝筒一6的拉力增加，增加量为配重块58的重量；在配重块58离地的同时，所述控制器根据所述应力监测装置的数据调整应力轮4上直流电机的反向阻力F0，维持管芯1上丝的应力F不变；接丝应力保持装置中的配重装置离地后，使待接钢丝产生与丝筒同一方向的力，且同时消除机械静停的齿轮间隙与制动不够灵敏的滞后间隙；应力调整机构会自动调整力的均衡，丝的应力得以保持。
3）、从丝筒一6上撤出丝一61，与丝筒二7上的丝二71对接；
4）、对接后，控制器指令丝筒二7反向转动、将外端头连接了丝一61的丝二71绕紧于丝筒二7筒身上；此时，丝二71上应力在增加，增加量为丝筒二7反向转动后形成的反向拉力F2；在此同时，所述控制器根据所述应力监测装置的数据调整应力轮上直流电机的反向阻力F0，维持管芯1上丝的应力F不变；
5）、启动所述起吊装置55，使所述配重块58着地；此时，加载在丝二71上朝向丝筒二7的拉力降低，降低量为配重块58的重量；在配重块58着地的同时，所述控制器根据所述应力监测装置的数据调整应力轮4上直流电机的反向阻力F0，维持管芯1上丝的应力F不变；
6）、将所述夹丝装置51从所述丝一61（因为固定夹紧点仍是上一筒的丝）的丝身上松开，启动所述管芯驱动装置，继续生产，接丝完毕。 

Claims (6)

1.一种缠丝机接丝应力保持装置的工作方法，所述缠丝机包括控制器、管芯驱动装置、应力监测装置、应力轮装置、丝筒一和丝筒二，所述应力轮装置包括直流电机和应力轮，还包括应力保持装置，所述应力保持装置包括机架、起吊装置、吊绳、配重块、滑轮和用于钳夹所述丝的丝身的夹丝装置；所述起吊装置固定连接在所述机架顶部；所述吊绳的近端固定连接在所述起吊装置上、再通过滑轮活动悬吊连接所述配重块、再连接设在所述机架顶端的滑轮、所述吊绳的远端固定连接所述夹丝装置；
在所述丝筒一上的丝即将耗尽时，停止所述管芯驱动装置，并制动，此时已缠绕在管芯上丝的应力F为所述直流电机反向阻力F0和所述丝筒一反向拉力F1之和，其特征在于，然后，按以下步骤操作：
1）、利用所述夹丝装置紧固地夹住所述丝筒一上丝一的丝身；
2）、启动所述起吊装置，使所述配重块离地；此时，加载在丝一上朝向丝筒一的拉力增加，增加量为配重块的重量；在配重块离地的同时，所述控制器根据所述应力监测装置的数据调整应力轮上直流电机的反向阻力F0，维持管芯上丝的应力F不变；
3）、从丝筒一上撤出丝一，与丝筒二上的丝二对接；
4）、对接后，控制器指令丝筒二反向转动、将外端头连接了丝一的丝二绕紧于丝筒二筒身上；此时，丝二上应力在增加，增加量为丝筒二反向转动后形成的反向拉力F2；在此同时，所述控制器根据所述应力监测装置的数据调整应力轮上直流电机的反向阻力F0，维持管芯上丝的应力F不变；
5）、启动所述起吊装置，使所述配重块着地；此时，加载在丝二上朝向丝筒二的拉力降低，降低量为配重块的重量；在配重块着地的同时，所述控制器根据所述应力监测装置的数据调整应力轮上直流电机的反向阻力F0，维持管芯上丝的应力F不变；
6）、将所述夹丝装置从所述丝一的丝身上松开，启动所述管芯驱动装置，继续生产，接丝完毕。
2.根据权利要求1所述一种缠丝机接丝应力保持装置的工作方法，其特征在于，所述接丝应力保持装置设在所述应力轮与丝筒之间。
3.根据权利要求1所述一种缠丝机接丝应力保持装置的工作方法，其特征在于，所述夹丝装置包括底板、转板、转销和卡销；所述底板的端头设有用于连接所述吊绳的挂孔，所述转销和卡销平行地分别固定连接在所述底板上，所述转板上设有转销孔和卡销槽，所述转板通过所述转销孔活动连接所述转销，且转板与所述底板之间留有用于容纳所述丝身的间隙；所述卡销槽用于连接所述卡销。
4.根据权利要求3所述一种缠丝机接丝应力保持装置的工作方法，其特征在于，所述转板朝向所述底板的表面为斜面，使得所述底板与所述转板之间的间隙为斜楔、且按丝的进入方向为前大后小。
5.根据权利要求3所述一种缠丝机接丝应力保持装置的工作方法，其特征在于，所述转销上设有弹簧和螺母，所述转销的外端头设有螺纹；所述弹簧设在所述转板转销孔的外孔口，所述螺母设在所述弹簧外端、并连接所述转销外端头的螺纹。
6.根据权利要求1所述一种缠丝机接丝应力保持装置的工作方法，其特征在于，所述夹丝装置包括夹丝座和U型卡，所述U型卡的两端头分别设有螺纹；所述夹丝座呈板状，所述夹丝座的两板面上分别设有连接耳；所述U型卡从所述板状夹丝座的侧面伸入、并连接所述夹丝座两板面上的连接耳。
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