CN103753805B - 一种大型全功能胶辊缠绕覆面机 - Google Patents

Abstract

本发明具体公开了一种大型全功能胶辊缠绕覆面机，包括工件旋转伺服结构、覆面压胶机构、冷喂料挤出机和智能加热冷却单元；所述的工件旋转伺服结构安装工件并驱动工件做旋转运动，所述的覆面压胶机构、冷喂料挤出机和厚度测量仪均安装在行走方向与工件轴线相平行的轨道行走平台上，该平台能在动力驱动下沿着工件轴线方向做直线往复运动；所述的覆面压胶机构在驱动装置的驱动下，实现接近或远离工件的进给移动，且移动的方向与工件轴线垂直；所述的冷喂料挤出机挤出的胶条进入分段送料筒，所述的智能加热冷却单元通过若干组不同温度的管路连接到分段送料筒的控温分段中。

Description

一种大型全功能胶辊缠绕覆面机

技术领域

本发明涉及一种大型全功能胶辊缠绕覆面机。

背景技术

目前的胶辊缠绕覆面机一般都是针对直径比较小的胶辊进行处理，在专利号为(2013201066990)的专利中公开了一种新型的胶辊缠绕覆面机，该缠绕覆面机的轴向面覆胶装置和端面覆胶装置为两套不同的装置，这样控制起来就会比较复杂；且该专利无法通过改变胶条与覆胶平面的斜度实现对包胶厚度的控制，而且覆胶厚度的测量，采用暂停作业、人工测量的方法，且这种测量方式，测量的效率及精度比较低，如果换作是超大直径的胶辊就更加难以操作了；另外无法实现对胶条温度的智能控制。

发明内容

为了解决现有技术存在的缺点，本发明公开了一种大型全功能胶辊缠绕覆面机，实现了对直径在∮1000mm到2500mm范围、重量在5—50吨、长度不限尺寸的大型造纸、矿山、钢铁等行业的特大胶辊进行缠绕包覆加工的大型全功能胶辊缠绕覆面机。

本发明采用的技术方案如下：

一种大型全功能胶辊缠绕覆面机，包括工件旋转伺服结构、覆面压胶机构、冷喂料挤出机、厚度检测装置和智能加热冷却单元；所述的工件旋转伺服结构安装工件并驱动工件做旋转运动，所述的覆面压胶机构、冷喂料挤出机、厚度检测装置和智能加热冷却单元均安装在行走方向与工件轴线相平行的轨道行走平台上，该平台能在动力驱动下沿着工件轴线方向做直线往复运动；所述的覆面压胶机构在驱动装置的驱动下，实现接近或远离工件的进给移动，进而实现对工件的轴向面和端面覆胶；且覆面压胶机构的移动的方向与工件轴线垂直；所述的冷喂料挤出机挤出的胶条进入分段送料筒，所述的智能加热冷却单元通过若干组不同温度的管路连接到分段送料筒的控温分段中，实现作业过程中胶条成型工艺对温度的不同要求。

在所述的覆面压胶机构的一侧设有厚度检测装置，该装置中通过一个始终紧贴工件表面的滑动轮带动测量基板移动，从而使激光测距仪得出覆胶厚度读数。

所述的厚度检测装置包括一个激光测距仪、滑动轮、测量基板和伸缩杆，所述的测量基板固定在一个底座上，且伸缩杆穿过测量基板的安装底座，所述的底座固定在机体上，伸缩杆的一端安装一个滑动轮，另一端连接激光测距仪，所述的滑动轮是依附在工件表面的，因工件直径变大时，带动后部的测量基板做远离工件轴心的向外运动，从而使激光测量仪得到测量基板相应的移动距离；且激光测距仪的读数与电气控制系统相连，所述的电气控制系统根据激光测距仪测得的厚度值的大小控制角度控制器，再由角度控制器控制主压胶轮控制胶条与胶辊表面的角度，从而实现了包胶厚度的智能控制。

所述的厚度检测装置与厚度显示仪相连，不仅可以显示被测距离的变化量，把测量的数据输出到控制系统与事先设定的数据进行比较，以便使压胶轮再次修正覆夹角，以确保理想的覆胶厚度。

所述的工件旋转伺服结构包括一个机架，所述的机架上设有工件固定装置，所述的工件固定装置包括一个床头和尾座，所述的床头固定在机架上，并设有主轴和夹持工件的卡盘，该主轴与驱动装置连接，可驱动工件旋转，尾座是一个带伸缩顶尖的机械部件，设置在机架表面的轨道上，并可沿着该轨道直线滑动，以适应长度不同的工件，安装笨重工件时，可使用设置于机架上的滚动式承重架顶在胶辊轴下方，辅助举升和定位工件。

所述的覆面压胶机构包括导向轮组、主压胶轮，胶条经过导向轮组到达所述的主压胶轮，所述的主压胶轮与一个连接板相连，所述的连接板与一个传动杆相连，所述的传动杆由角度控制器控制其旋转角度，所述的主压胶轮，能根据胶条的宽度、以及作业中的实际覆胶厚度，自动改变相对于辊芯轴线的角度，使得覆胶厚度随着胶条与工件之间夹角的大小而变化。

所述的智能加热冷却单元包括两套独立的加热、冷却系统，所述的加热系统包括加热水箱，所述的加热水箱与热水管道连接，所述的热水管道通过一个热水循环泵与分水站连接，所述的冷却系统包括制冷压缩机、冷凝器。通过制冷管道连接冷凝器到所述的冷却水箱（内置蒸发器），所述的冷却水箱通过冷却水循环泵与分水站相连。

所述的分水站通过多个回路将热水或冷水连接到分段送料筒中，且各个回路之间相互独立，其温度独立控制。

本发明的整体的工作过程如下：把混炼好的橡胶，经过冷喂料挤出机不断地提供有一定截面、温度和密实度的胶条；且胶条的温度通过智能加热冷却单元实现分段控制；将被缠胶加工的工件放在机身的床头和尾座之间，利用滚动式承重架顶在胶辊轴下方，辅助举升和定位工件，通过床头的驱动装置实现工件沿轴心旋转；同时，覆面压胶机构使冷喂料挤出机挤出的胶条和导向轮进行配合，把胶条挤压到被缠绕的工件上，同时，提供胶条的工作台带动导向轮及主压胶轮沿被缠绕工件轴心线方向移动，使胶条均匀缠绕在胶辊表面。同时厚度检测装置实时检测作业过程中的胶条的厚度，然后将参数反馈至压胶机构，及时调整主压胶轮角度，使覆胶厚度符合设定的工艺要求；且通过一套覆面压胶机构同时实现了端面覆胶、径向面覆胶两个功能。

本发明的有益效果如下：

1.为实现大型胶辊作业有一个合理的布局和结构。

2.为实现多功能缠绕覆胶有一个智能化的机台。

3.通过挤出机、分段送料筒、智能加热冷却单元的配合，能够实现分段调控温度，真正实现了有效控制胶条挤出端的工艺质量，避免了高硬度混炼胶在挤出时的风险，对不同门尼粘度混炼胶的缠绕包覆加工工艺提供了可靠的保障。

4.提供了一个智能化调控角度的主压胶轮，能根据作业中测量出的实际覆胶厚度，自动改变相对于辊芯轴线的角度，使得覆胶厚度一次性达到设定的工艺要求。

5.通过一套覆面压胶机构同时实现了端面覆胶、径向面覆胶两种作业要求。

6.通过厚度检测装置和覆面压胶机构的配合实现了包胶厚度的智能控制。所述的厚度检测装置与厚度显示仪相连，不仅可以显示被测距离的变化量，还可以把实际测量的数据与事先设定的数据进行比较后，反馈到角度控制器以再次修正压胶轮的夹角，以确保理想的覆胶厚度。在提高生产效率的同时，降低了原材料的消耗，减轻了劳动强度，提高了成品率。

附图说明

图1整机的结构图；

图2覆面压胶机构部分的结构图；

图3厚度检测装置的结构图；

图4覆胶装置的工作原理图；

图5端面覆胶时的结构图；

图6加热冷却装置；

图中：1工件旋转伺服结构；1-1工件,1-2机架,1-3尾座,1-4承重架,1-5床头,1-6轴芯；2覆面压胶机构；2-1导向轮组、2-2主压胶轮，2-3角度控制器,2-4传动杆，2-5主压力气缸,2-6测压气缸,2-7连接板；3电气控制系统，3-1操作系统；3-2触摸屏，4分段送料筒；5智能加热冷却单元；5-1加热水箱，5-2热水管道，5-3热水循环管，5-4冷却水箱，5-5制冷管道，5-6冷凝器，5-7冷却水循环泵，5-8制冷压缩机，5-9分水站；6挤出机；6-1胶条；7行走的工作台，7-1主电机；8厚度检测装置，8-1滑动轮，8-2伸缩杆，8-3激光测距仪，8-4测量基板，8-5厚度显示仪。

具体实施方式

如图1所示，本发明整体包括工件旋转伺服结构1、覆面压胶机构2、冷喂料挤出机6、厚度检测装置8和智能加热冷却单元5；所述的工件旋转伺服结构1驱动工件1-1旋转，所述的覆面压胶机构2、冷喂料挤出机6、厚度测量仪8和智能加热冷却单元5均安装在行走方向与工件轴线相平行的且纵向行走的工作台7上，所述的覆面压胶机构2在驱动装置的驱动下，实现其横向移动，且移动的方向与工件轴线方向垂直；所述的冷喂料挤出机6挤出的胶条进入分段送料筒4，所述的分段送料筒4通过管路连接到智能加热冷却单元5中，实现对胶条的加热和冷却；在所述的覆面压胶机构8的一侧还设有厚度检测装置8。

所述的工件旋转伺服结构1包括一个机架1-2，所述的机架1-2上设有安装有工件1-1固定装置，所述的工件固定装置包括一个床头1-5和尾座1-3，所述的床头1-5固定在机架的上，尾座1-3设置在机架的轨道上，所述的尾座沿着轨道滑动，所述的床头夹持工件的一端，并可驱动工件旋转，工件的另一端固定在尾座上，且在机架上安装有滚动式承重架1-4。

床头1-5和尾座1-3的中心线与工件1-1的轴芯在一同一条直线上。

所述的覆面压胶机构2包括导向轮组2-1、主压胶轮2-2，胶条6-1经过导向轮组2-1到达所述的主压胶轮2-2，所述的主压胶轮2-2与一个连接板2-7相连，所述的连接板2-7与一个传动杆2-4相连，所述的传动杆2-4由角度控制器2-3控制其旋转角度，所述的主压胶轮，能根据胶条的宽度、以及作业中的实际覆胶厚度，自动改变相对于辊芯轴线的角度，使得覆胶厚度随着胶条与工件之间夹角的大小而变化，从而通过这一套装置同时实现了端面覆胶、径向面覆胶和平面覆胶。且覆面压胶机构2由主压力气缸2-5、测压气缸2-6驱动其实现横向移动，且移动的方向与工件轴线方向垂直。

所述的厚度检测装置8包括一个激光测距仪8-3、滑动轮8-1、测量基板8-4和伸缩杆8-2，所述的测量基板8-4固定在一个底座上，且伸缩杆8-2穿过测量基板8-4的安装底座，所述的底座固定在机体上，所述的伸缩杆8-2的一端安装一个滑动轮8-1，另一端连接激光测距仪8-3，所述的滑动轮8-1随着工件表面滑动的，因工件直径变化时，带动后部的伸缩杆8-2伸缩，进而激光测距仪8-3随着伸缩杆8-2移动，从而使激光测量仪检测其与测量基板的移动距离；且激光测距仪与电气控制系统3相连，所述的电气控制系统3根据激光测距仪测得的厚度值的大小控制角度控制器，所述的角度控制器控制主压胶轮的角度。

所述的厚度检测装置与厚度显示仪8-5相连，不仅可以显示被测距离的变化量，把测量的数据输出到控制系统与事先设定的数据进行比较，以便使压胶轮再次修正覆夹角，以确保理想的覆胶厚度。

电气控制系统3与一个操作系统3-1相连，且在操作系统3-1上安装有一个触摸屏3-2。

智能加热冷却单元5实现对胶条的冷却、加热；所述的智能加热冷却单元包括两套独立的加热、冷却系统，所述的加热系统包括加热水箱5-1，所述的加热水箱5-1与热水管道5-2连接，所述的热水管道5-2通过一个热水循环泵5-3与分水站5-9连接，所述的冷却系统包括冷却水箱5-4，所述的冷却水箱5-4连接制冷管道5-5，制冷管道5-5连接冷凝器5-6，所述的冷却水箱5-4通过冷却水循环泵5-7与分水站5-9相连。分水站出来的冷却水和热水通过四条管路连接到分段送料筒，实现对胶条的冷却、加热。

冷喂料挤出机挤出的胶条通过覆面压胶机构，使得挤出的胶条6-1到达工件表面并按照设定参数进行缠绕及覆胶作业，其整体的工作原理如下：

由冷喂料挤出机挤出胶条6-1，通过导向托轮组2-1不断地把胶条6-1输送给主压胶轮2-2，主压胶轮2-2先是由机械滑组和主气缸的作用下沿着被覆胶辊18的径向压向辊面；在工件旋转、挤出胶条6-1被连续输送、覆胶装置沿着辊芯的轴向方向移动，就完成了缠绕覆胶的过程。

主压胶轮2-2在角度控制器2-3的控制下、根据胶条6-1的宽度、相对于辊芯轴线转动一定的角度ɑ、覆胶厚度S会随着夹角ɑ的大小而变化。

如图4所示：胶条宽度-W；覆夹角-ɑ；覆胶厚度-S；

当胶条宽度一定时：S↑=ɑ↑﹒W

覆胶厚度S的增减是由覆夹角ɑ的变化决定的，为了实现对覆夹角的简单、灵活、有效地控制，我们采用了调速电动机、位移传感器、运动模块、PLC及触摸屏来完成的，为了方便作业，我们可事先在触摸屏上编制一个表格，计算好不同宽度胶条下，在不同覆夹角时相对应的覆胶厚度，操作人员只需在选定好的覆胶厚度按键上按动选择就可以实现了。

端面覆胶功能的工作原理如下：

调整多功能压胶装置上的主压轮，使它的覆夹角调整到平行于辊芯的端面即转动90°；挤出胶条通过导向托轮组2-1，把胶条输送到主压胶轮2-2上；此时辊芯旋转，由驱动装置带动多功能覆胶装置上的主压胶轮2-2沿辊芯的径向方向移动，就完成了端面覆胶。覆胶的层数及厚度可以调整辊芯的转速或使主压胶轮多次沿径向移动就可以完成。

过去手工端面覆胶的方法是先按照辊芯的端面尺寸剪出一个胶片贴在辊芯端面上，然后人工手持压轮在胶片上排着滚压，把胶片与辊芯间的气泡赶出去，使胶片与辊芯紧紧地贴在一起。此方法一是劳动强度大，质量没保障。

使用机械的方法我们可以利用挤出后带有温度的胶条，通过多功能覆胶装置上的侧压气缸16的压力下连续不断地滚压来完成。我们知道经过挤出机刚刚挤出的胶条它的操作工艺性大大好于冷胶片的操作工艺性，操作后的效果就不言而喻了。

自动检测覆胶厚度装置其工作原理如下：

未硫化前的混炼胶，在挤出缠绕包覆胶辊时，在不同的压力下，由于门尼粘度的不同，它们的压缩变形量是不一样的。例如，在同样一个覆夹角下包覆30度的混炼胶和和包覆80度的混炼胶，它们的覆胶厚度有所不同。为了更加准确地控制大型胶辊覆胶后的厚度，采用了激光测距仪。

它的工作原理是：在覆胶机构到达工作位置时，激光检测仪将覆胶基面的数据记录下来，当橡胶沿着辊面刚好覆完一周时，测量仪就会读出覆胶变化后的真实厚度值。

这种检测仪不仅可以显示被测距离的变化量，而且可以把测量的数据输出到控制系统与事先设定的数据进行比较，以便使压胶轮再次修正覆夹角，以确保理想的覆胶厚度。

使用了这种方法真正解决了大型胶辊控制覆胶厚度的难题。

智能化的加热冷却装置的结构见图6：一套是利用制冷剂压缩机来实现的冷却系统。另一套是利用电加热器、组成的加热系统。其工作原理如下：

本缠绕包覆设备使用的冷喂料挤出机的冷却单元是采用的加热、冷却分别独立的两套系统，就是说当某一段加热时其他各段可以不加热，并且可以同时冷却。它的主要特点是，当挤出高门尼粘度的混炼胶时，吃料段和出料段需加热，而同时螺杆和挤压段需要降温，防止温度过高引起焦烧。出胶段对温度的要求更加严格，温度过高引起焦烧，温度过低影响胶条的外形（像胶条两侧不光滑等）。所以能够分段独立的调整温度，真正实现了有效控制温度的功能，避免了高硬度混炼胶在挤出时的风险，对实现不同门尼粘度混炼胶的缠绕包覆加工工艺提供了可靠的保障。

Claims (8)

1.一种大型全功能胶辊缠绕覆面机，其特征在于：包括工件旋转伺服结构、覆面压胶机构、冷喂料挤出机和智能加热冷却单元；所述的工件旋转伺服结构安装工件并驱动工件做旋转运动，所述的覆面压胶机构、冷喂料挤出机和智能加热冷却单元均安装在行走方向与工件轴线相平行的轨道行走平台上，该平台能在动力驱动下沿着工件轴线方向做直线往复运动；所述的覆面压胶机构在驱动装置的驱动下，实现对工件的轴向面和端面覆胶；所述的冷喂料挤出机挤出的胶条进入分段送料筒，所述的智能加热冷却单元通过若干组不同温度的管路连接到分段送料筒的控温分段中；

所述的智能加热冷却单元包括两套独立的加热、冷却系统，所述的加热系统包括加热水箱，所述的加热水箱与热水管道连接，所述的热水管道通过一个热水循环泵与分水站连接，所述的冷却系统包括冷却水箱，其内设有蒸发器，所述的冷却水箱连接制冷管道，制冷管道连接冷凝器，所述的冷却水箱通过冷却水循环泵与分水站相连；

在所述的覆面压胶机构的一侧还设有厚度检测装置。

2.如权利要求1所述的大型全功能胶辊缠绕覆面机，其特征在于：所述的厚度检测装置包括一个激光测距仪、滑动轮、测量基板和伸缩杆，所述的测量基板固定在一个底座上，且伸缩杆穿过测量基板的安装底座，所述的底座固定在机体上，伸缩杆的一端安装一个滑动轮，另一端连接激光测距仪，所述的滑动轮是依附在工件表面的。

3.如权利要求2所述的大型全功能胶辊缠绕覆面机，其特征在于：所述的激光测距仪与电气控制系统相连，所述的电气控制系统根据激光测距仪测得的厚度值的大小控制角度控制器，再由角度控制器控制主压胶轮控制胶条与胶辊表面的角度，实现了包胶厚度的智能控制。

4.如权利要求1所述的大型全功能胶辊缠绕覆面机，其特征在于：所述的厚度检测装置与厚度显示仪相连。

5.如权利要求1所述的大型全功能胶辊缠绕覆面机，其特征在于：所述的工件旋转伺服结构包括一个机架，所述的机架上设有工件固定装置，所述的工件固定装置包括一个床头和尾座，所述的床头固定在机架上，并设有主轴和夹持工件的卡盘，该主轴与驱动装置连接，驱动工件旋转；所述的尾座是一个带伸缩顶尖的机械部件，设置在机架表面的轨道上，并沿着该轨道直线滑动，以适应长度不同的工件。

6.如权利要求5所述的大型全功能胶辊缠绕覆面机，其特征在于：安装笨重工件时，在胶辊轴下方设有安装在轨道上的滚动式承重架，辅助举升和定位工件。

7.如权利要求1所述的大型全功能胶辊缠绕覆面机，其特征在于：所述的覆面压胶机构包括导向轮组、主压胶轮，胶条经过导向轮组到达所述的主压胶轮，所述的主压胶轮与一个连接板相连，所述的连接板与一个传动杆相连，所述的传动杆由角度控制器控制其旋转角度，所述的主压胶轮，能根据胶条的宽度、以及作业中的实际覆胶厚度，自动改变相对于辊芯轴线的角度，使得覆胶厚度随着胶条与工件之间夹角的大小而变化。

8.如权利要求1所述的大型全功能胶辊缠绕覆面机，其特征在于：所述的分水站通过多个回路将热水或冷水连接到分段送料筒中，且各个回路之间相互独立，其温度独立控制。