CN106276409B - 一种空心纤维血液透析膜收丝缓冲装置 - Google Patents

Abstract

一种空心纤维血液透析膜收丝缓冲装置，涉及空心纤维血液透析膜收丝装置技术领域，设有支架，支架上依次设有速度检测辊、浮辊装置、升降辊装置和导向辊，导向辊设在升降辊装置一侧下方，升降辊装置一侧设有张力检测辊。张力传感器和升降伺服电机与控制器相连。本发明结构简单、使用方便，自动化程度高，无需增加人工劳动量，大大降低了生产成本。

Description

一种空心纤维血液透析膜收丝缓冲装置

技术领域

本发明涉及空心纤维血液透析膜收丝装置技术领域，详细讲是一种结构简单、使用方便，避免浪费的空心纤维血液透析膜收丝缓冲的装置。

背景技术

近年来，随着医疗保障体系和透析技术的发展，越来越多的病患可以通过透析治疗来延长生命。但由于生活方式和病理因素导致的肾病患者的数量越来越多，国内透析器的用量逐年激增。如何提高透析器自动化生产的水平，确保产品质量的稳定性，并降低产品的制造成本，成为血液净化行业的重要课题。

现如今，国内血液透析膜的制造企业的自动化水平比较低，收丝工序主要靠人力来完成，且该工序在更换绕丝轮时存在较大的生产浪费。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便，避免浪费的空心纤维血液透析膜收丝缓冲装置。

本发明解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是：

一种空心纤维血液透析膜收丝缓冲装置，设有支架，其特征在于支架上依次设有速度检测辊、浮辊装置、升降辊装置和导向辊，所述的浮辊装置的结构是：支架上设有中心轴，中心轴上设有可绕其转动的浮辊架，浮辊架上设有浮辊，浮辊与中心轴之间的支架上设有双作用气缸，双作用气缸的活塞杆与浮辊与中心轴之间的浮辊架相连；所述的升降辊装置的结构是：支架上相对的设有两副滚珠丝杠，两副滚珠丝杠的两个螺杆两端部分别经轴承、轴承座与支架相连，两副滚珠丝杠的两个螺杆分别经传动装置与升降伺服电机相连，两副滚珠丝杠的两个螺母上设有升降缓冲辊，导向辊设在升降辊装置一侧下方，升降辊装置一侧设有张力检测辊。张力传感器和升降伺服电机与控制器相连。

本发明中所述的浮辊上下两侧的支架上分别设有与其相配合的浮辊缓冲器。

本发明中所说的中心轴上设有摆角检测齿轮；支架上设有编码器，编码器的输入轴上设有与摆角检测齿轮相啮合的编码齿轮。编码器与控制器相连。

本发明中所述的支架上设有与滚珠丝杠的螺杆平行的直线导轨，直线导轨的滑块与滚珠丝杠的螺母相连。

本发明中所述的支架上设有两套升降辊装置，张力检测辊设在两套升降辊装置之间的支架上。

本发明中所述的传动装置是：两副滚珠丝杠的两个螺杆一端分别设有从动锥齿轮，升降伺服电机的输出轴上设有主动锥齿轮，主动锥齿轮和从动锥齿轮间的支架上设有传动杆，传动杆两端分别设有与主动锥齿轮和从动锥齿轮啮合的传动锥齿轮。

本发明中所述的浮辊缓冲器为液压缓冲器。

本发明中所述的速度检测辊和浮辊装置之间的支架设有第一导向辊和第二导向辊，速度检测辊和第一导向辊之间的支架上设有第一张力检测辊。

本发明中所述的浮辊装置和升降辊装置之间设有第三导向辊和第四导向辊。

本发明在使用时，将制得的膜丝束依次绕经速度检测辊、浮辊、升降缓冲辊、张力检测辊和导向辊，工作时，待绕丝轮的圈数达到设定值后，操作工人将膜丝束剪断，并将膜束固定在丝束夹上；此时升降伺服电机工作，带动升降缓冲辊向上运动，对换绕丝轮过程中产生的膜丝起到暂存的作用，张力检测辊上的张力传感器做为控制的主传感器，升降缓冲辊上升，此时膜丝束在升降缓冲辊处的张力开始发生变化，张力检测辊上的张力传感器检测出变化之后，将信号传送至控制器，然后与设定值进行比较，出现的张力偏差经控制器计算后，将信号反馈至升降伺服电机，升降伺服电机通过改变电机转速的输出值来控制升降缓冲辊的移动速度，增加或者减小丝束的张力。浮辊装置是张力微调系统，保持系统张力在升降伺服电机启动和制动阶段维持在一个稳定的范围，控制气缸中的进气压力，浮辊自身的重力、气缸的作用力与膜丝束的张力进行平衡。膜丝束张力减小时，浮辊向上运动，使丝束的张力增大，然后达到平衡；膜丝束张力增大时，浮辊向下运动，使膜丝束的张力减小，然后达到平衡。当更换完绕丝轮后，升降伺服电机控制升降缓冲辊缓慢下降，将其暂存的膜丝收在绕丝轮上。本发明的自动收丝缓冲装置，能够在更换绕丝轮时，自动缓冲一段膜丝束的运行距离，绕丝轮更换完毕后，所缓冲的膜束自动卷绕到下一绕丝轮上，实现了收丝工序的零浪费。本发明结构简单、使用方便，自动化程度高，无需增加人工劳动量，大大降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的A处局部放大图。

图3是本发明面中升降辊装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1-3所示的空心纤维血液透析膜收丝缓冲装置，设有支架8，支架8上从左至右依次设有速度检测辊1、浮辊装置、升降辊装置和导向辊9，所述的浮辊装置的结构是：支架8上设有中心轴30，中心轴30上设有可绕其转动的浮辊架5，中心轴30左侧的浮辊架5上设有与中心轴、速度检测辊平行的浮辊4，中心轴右侧的浮辊架5上设有配重辊31，配重辊31上设有配重块，浮辊4与中心轴30之间的支架上设有双作用气缸15，双作用气缸15的活塞杆与浮辊和中心轴之间的浮辊架5铰接，浮辊4上下两侧的支架上分别设有与其相配合的上浮辊缓冲器3和下浮辊缓冲器，上浮辊缓冲器3和下浮辊缓冲器为液压缓冲器。所述的升降辊装置的结构是：支架上相对的设有两副滚珠丝杠，两副滚珠丝杠的两个螺杆22两端部分别经轴承、轴承座19与支架相连，两副滚珠丝杠的两个螺杆分别经传动装置与带减速器的升降伺服电机相连，从图3中可以看出，所述的传动装置是：两副滚珠丝杠的两个螺杆22下端分别设有从动锥齿轮28，升降伺服电机24的输出轴上设有主动锥齿轮，主动锥齿轮和从动锥齿轮28间的支架上经支撑座27设有可自由转动的传动杆26，传动杆26两端分别设有与主动锥齿轮和从动锥齿轮28啮合的传动锥齿轮25、29。两副滚珠丝杠的两个螺母20上设有升降缓冲辊23，升降缓冲辊23的两端分别经轴承与两个螺母20相连，升降缓冲辊23与中心轴、速度检测辊、浮辊平行，升降伺服电机工作带动两副滚珠丝杠工作、带动升降缓冲辊平稳的上下移动；两副滚珠丝杠处的支架上分别设有与滚珠丝杠的螺杆22平行的直线导轨21，直线导轨21的滑块18与滚珠丝杠的螺母20相连，如图3所示，滚珠丝杠的螺杆22两侧分别设有直线导轨，运行更平稳，防止滚珠丝杠的螺母跟随丝杠转动而发生卡壳，运行更稳定。导向辊9设在升降辊装置右侧下方，导向辊为主动辊；升降辊装置一侧设有张力检测辊，张力检测辊上设有张力传感器。速度检测辊上的速度传感器、张力检测辊上的张力传感器和升降伺服电机与控制器相连，双作用气缸经控制阀与气源相连，控制阀与控制器相连。

本发明进一步改进，所述的中心轴30上设有扇形摆角检测齿轮32；支架上设有编码器33，编码器33的输入轴上设有与摆角检测齿轮32相啮合的编码齿轮。编码器33与控制器相连，可以随时检测浮辊的摆动角度，需要时对控制阀给予控制。所述的支架上左右并列设有两套相互平行的升降辊装置6、7，张力检测辊11设在两套升降辊装置6、7之间的支架下部上，右侧升降辊装置7下部的支架上设有后张力检测辊10，后张力检测辊10上设有张力传感器。根据丝束的性质，丝束的张力允许范围是3~20N±0.3N,将张力检测辊11作为丝束张力检测的主要依据，后张力检测辊10作为张力检测的辅助工具，两者的读数有一定的容差e。根据膜束的性能，将张力检测的设定值为a，并允许有一定的偏差，在缓冲丝束的过程中，张力检测辊和后张力检测辊的张力数值是b和c，当张力数值b与c差值比较大，超过允许的容差e时，通过调整升降缓冲辊的上升或者下降的速度，使丝束张力达到平衡，来保证丝束张力的稳定性。

从图1中可以看出速度检测辊1和浮辊装置之间的支架设有第一导向辊2和第二导向辊16，速度检测辊1和第一导向辊2之间的支架上设有前张力检测辊17。从图1中可以看出，前张力检测辊17设在速度检测辊1和第一导向辊2之间的下方的支架上，第二导向辊16设在第一导向辊和浮辊4之间的下方的支架上；浮辊装置和升降辊装置之间的下方的支架上设有第三导向辊13和第四导向辊12，第三导向辊13设在浮辊4右下方的支架上，第四导向辊12设在第三导向辊右下方的支架上。所述的第一导向辊、第三导向辊为主动辊，或者所有导向辊均为主动辊。支架上设有主动伺服电机，主动伺服电机经传动装置与导向辊、第一导向辊、第二导向辊、第三导向辊和第四导向辊相连、带动起转动，使其成为主动辊。传动装置可以是齿轮传动装置，也可以是皮带传动装置或链条传动装置。

本发明在使用时，将制得的膜丝束依次经过速度检测辊、前张力检测辊、第一导向辊和第二导向辊进入浮辊装置，经浮辊装置的浮辊变向后经第四导向辊变向，在上下方向上先后绕经左侧的升降缓冲辊、张力检测辊、右侧的升降缓冲辊、后张力检测辊和导向辊后与绕丝轮相连，其使用时膜丝束的设置如图1所示，膜丝束所经过的速度检测辊、前张力检测辊、第一导向辊、第二导向辊、浮辊、第四导向辊、两个升降缓冲辊、张力检测辊、后张力检测辊导向辊等对膜丝束均起到改变方向的作用，第三导向辊起到张紧的作用；上述各种辊均是可自由转动的安装在支架上。工作时，待绕丝轮的圈数达到设定值后，操作工人将膜丝束剪断，并将膜束固定在丝束夹上。此时升降伺服电机工作，带动升降缓冲辊向上运动，对换绕丝轮过程中产生的膜丝起到暂存的作用，滚珠丝杠上下两端各有一个位置传感器用于确定升降缓冲辊的极限位置。本发明中的三个张力检测辊（前张力检测辊、张力检测辊和后张力检测辊），每个张力检测辊上均设有张力传感器，前张力检测辊用来测量膜丝束进入缓冲装置后的丝束张力，张力值仅作显示。张力检测辊上的张力传感器做为控制的主传感器，升降缓冲辊上升，此时膜丝束在升降缓冲辊处的张力开始发生变化，张力检测辊上的张力传感器检测出变化之后，将信号传送至控制器，然后与设定值进行比较，出现的张力偏差经控制器计算后，将信号反馈至升降伺服电机，升降伺服电机通过改变电机转速的输出值来控制升降缓冲辊的移动速度，增加或者减小丝束的张力。整个过程属于张力闭环控制，采用PID调节控制的方式。采用PID调节控制的另一个好处是有利于解决系统在启动或者停止阶段，发生系统震荡的问题，有利于增加控制的精度。后张力检测辊上的张力传感器仅作为张力值显示，但与第二个张力值进行比较，超出范围后进行反馈补偿。

浮辊装置是张力微调系统，保持系统张力在升降伺服电机启动和制动阶段维持在一个稳定的范围，控制气缸中的进气压力，配重辊和配重块的重量以及浮辊自身的重力，气缸的作用力与膜丝束的张力进行平衡。膜丝束张力减小时，浮辊向上运动，使丝束的张力增大，然后达到平衡；膜丝束张力增大时，浮辊向下运动，使膜丝束的张力减小，然后达到平衡。当膜丝束张力减小或增大过快时，上浮辊缓冲器或下浮辊缓冲器对浮辊施以缓冲力，待升降伺服电机大范围的调节膜丝束的张力。当更换完绕丝轮后，升降伺服电机控制升降缓冲辊缓慢下降，将其暂存的膜丝收在绕丝轮上。本发明的自动收丝缓冲装置，能够在更换绕丝轮时，自动缓冲一段膜丝束的运行距离，绕丝轮更换完毕后，所缓冲的膜束自动卷绕到下一绕丝轮上，实现了收丝工序的零浪费。本发明结构简单、使用方便，自动化程度高，无需增加人工劳动量，大大降低了生产成本。

Claims (7)

1.一种空心纤维血液透析膜收丝缓冲装置，设有支架，其特征在于支架上依次设有速度检测辊、浮辊装置、升降辊装置和导向辊，所述的浮辊装置的结构是：支架上设有中心轴，中心轴上设有可绕其转动的浮辊架，浮辊架上设有浮辊，浮辊与中心轴之间的支架上设有双作用气缸，双作用气缸的活塞杆与浮辊与中心轴之间的浮辊架相连；所述的升降辊装置的结构是：支架上相对的设有两副滚珠丝杠，两副滚珠丝杠的两个螺杆两端部分别经轴承、轴承座与支架相连，两副滚珠丝杠的两个螺杆分别经传动装置与升降伺服电机相连，两副滚珠丝杠的两个螺母上设有升降缓冲辊，导向辊设在升降辊装置一侧下方，升降辊装置一侧设有张力检测辊；浮辊上下两侧的支架上分别设有与其相配合的上浮辊缓冲器和下浮辊缓冲器，当膜丝束张力减小或增大过快时，上浮辊缓冲器或下浮辊缓冲器对浮辊施以缓冲力，待升降伺服电机大范围的调节膜丝束的张力；所述的中心轴上设有摆角检测齿轮；支架上设有编码器，编码器的输入轴上设有与摆角检测齿轮相啮合的编码齿轮；速度检测辊上的速度传感器、张力检测辊上的张力传感器和升降伺服电机与控制器相连，双作用气缸经控制阀与气源相连，控制阀与控制器相连；编码器与控制器相连，可以随时检测浮辊的摆动角度，对控制阀给予控制。

2.根据权利要求1所述的空心纤维血液透析膜收丝缓冲装置，其特征在于所述的支架上设有与滚珠丝杠的螺杆平行的直线导轨，直线导轨的滑块与滚珠丝杠的螺母相连。

3.根据权利要求2所述的空心纤维血液透析膜收丝缓冲装置，其特征在于所述的支架上设有两套升降辊装置，张力检测辊设在两套升降辊装置之间的支架上。

4.根据权利要求3所述的空心纤维血液透析膜收丝缓冲装置，其特征在于所述的传动装置是：两副滚珠丝杠的两个螺杆一端分别设有从动锥齿轮，升降伺服电机的输出轴上设有主动锥齿轮，主动锥齿轮和从动锥齿轮间的支架上设有传动杆，传动杆两端分别设有与主动锥齿轮和从动锥齿轮啮合的传动锥齿轮。

5.根据权利要求3或4所述的空心纤维血液透析膜收丝缓冲装置，其特征在于所述的浮辊缓冲器为液压缓冲器。

6.根据权利要求5所述的空心纤维血液透析膜收丝缓冲装置，其特征在于所述的速度检测辊和浮辊装置之间的支架设有第一导向辊和第二导向辊，速度检测辊和第一导向辊之间的支架上设有第一张力检测辊。

7.根据权利要求6所述的空心纤维血液透析膜收丝缓冲装置，其特征在于所述的浮辊装置和升降辊装置之间设有第三导向辊和第四导向辊。

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