CN106623547B - 一种螺旋半管自动绕制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋半管自动绕制系统，属于化工非标设备制造技术领域。本发明包括半管成型机、滚轮架和半管成型机行走机构，滚轮架包括主动滚轮架和至少一个从动滚轮架，主动滚轮架上的第二电机通过减速机与主动滚轮架上的滚轮传动连接，半管成型机行走机构的床身端部的第三电机通过联轴器与螺旋丝杆连接，托板套设在丝杆上，托板上固定有半管成型机。本发明能够提供的螺旋半管自动绕制的装置，且在螺旋半管绕制过程中，螺旋半管的螺距可控，使得螺旋半管的绕制更为简单准确，在一定程度上减少传统绕制中造成的人为误差，大大减少劳动力，该系统结构设计合理简单，操作方便，便于监控控制，省时省力，高效率，经济实用，具有很好的使用价值。

Description

一种螺旋半管自动绕制系统

技术领域

本发明涉及化工非标设备制造技术领域，更具体地说，涉及一种螺旋半管自动绕制系统。

背景技术

目前在我国化工、医药和食品行业中，有许多设备采用半管夹套进行换热。如用于化工生产的流化床、制药行业的不锈钢发酵罐、制酒业的啤酒罐等设备的换热装置均采用在罐体外壳上螺旋盘绕连续的半管，通过与筒体焊接形成一个通道，媒介在通道内与设备内物料进行热交换，采用半管式夹套结构具有可提高换热设备的容量、避免物料热交换时产生污染的优点，同时还能够增加设备的强度和刚度。在半管式夹套换热器制造工艺方面，早期是通过机械加工的方法将无缝钢管一剖为二，制成长度1.5m～2.0m的半管管段，然后在压力机上压制成需要的弯曲半径，再按划线逐根组对在筒体上，这种方法效率低，管段之间的连接存在大量焊接接头，而这些接头往往是换热器泄漏失效的主要原因。近年来，在半管的制造工艺方面有了很大的进步，出现各种结构的半管成型机，能够将成卷的带状钢板通过数对轧滚，自动滚压出具有一定直径的环状半管，大大提高了半管制作的效率，同时管段间的焊接接头数量也大大减少，具有较高的使用价值。但对于螺旋半管换热器的制造工艺来说，半管成型机仅解决了半管的制作问题，目前在设备筒体上进行半管绕制时还是采用人工划线、人工在设备筒体上调整半管安装的螺距，同时半管成型机需要频繁人工移动，这种操作方法也存在劳动强度大、绕制的半管螺距不匀、效率低等问题。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种螺旋半管自动绕制系统，采用本发明的技术方案，能够提供一种螺旋半管自动绕制的装置，且在螺旋半管绕制过程中，螺旋半管的螺距可控，使得螺旋半管的绕制更为简单准确，在一定程度上减少传统绕制中造成的人为误差，大大减少了劳动力，该系统结构设计合理简单，操作方便，便于监控控制，省时省力，高效率，在批量生产时其效果更佳，经济实用，具有很好的使用价值。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种螺旋半管自动绕制系统，包括半管成型机、滚轮架、半管成型机行走机构和控制系统，半管成型机通过第一电机驱动，半管成型机包括机架、钢带导入装置和由相互配合的凹轮和凸轮组合的半管成型装置，半管成型装置中的至少一个凹轮与第一电机连接，钢带导入装置包括卷筒状钢带支撑杆和安装在机架上至少两排导向轮，所述的滚轮架包括主动滚轮架和至少一个从动滚轮架，主动滚轮架和从动滚轮架的两端均设置有U型轮托，轮托上对称的安装有2个滚轮，主动滚轮架的底座上安装有第二电机，第二电机通过减速机与主动滚轮架上的滚轮传动连接，所述的半管成型机行走机构包括床身、螺旋丝杆和托板，床身的一端设置有第三电机，第三电机通过联轴器与螺旋丝杆连接，床身上设置有轨道，托板套设在螺旋丝杆上，且托板的底部与轨道相配合使用，螺旋丝杆固定在床身的支座上，所述的半管成型机在水平方向可旋转的设置在托板上。

作为本发明的更进一步改进，所述的控制系统包括输入模块、运算模块和输出模块并依次相连，控制系统通过导线分别与第一电机、第二电机和第三电机电连接。

作为本发明的更进一步改进，所述的半管成型装置的凹轮和凸轮分别通过凹轮传动轴、凸轮传动轴固定在机架上，且凹轮和凸轮的大小可更换，凹轮和凸轮的位置可移动。

作为本发明的更进一步改进，所述的托板顶部设置有卡槽，半管成型机的底部设置有与卡槽相配合使用的卡板，卡板可在卡槽内左右旋转，且托板的一处设置有固定卡板位置的紧固螺栓。

作为本发明的更进一步改进，所述的滚轮架上放置有筒体，筒体在主动滚轮的带动下沿自身轴线旋转。

作为本发明的更进一步改进，所述的半管成型机行走机构的安装方向与筒体的轴线平行。

作为本发明的更进一步改进，所述的第二电机为恒转矩特性交流力矩电机，第三电机为直线步进电机。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种螺旋半管自动绕制系统，将半管成型机、滚轮架、半管成型机行走机构和控制系统构成一个整体，将筒体放置在滚轮架上，通过第二电机带动筒体绕自身轴线旋转，同时利用半管成型机在半管成型机行走机构上行走来配合完成螺旋半管的自动绕制，且在绕制过程中，螺旋半管的螺距可通过半管成型机在托板上的倾斜角度进行控制，使得螺旋半管的绕制更为简单准确，在一定程度上也减少了传统绕制中产生的人为误差，大大减少了劳动力。

(2)本发明的一种螺旋半管自动绕制系统，控制系统包括输入模块、运算模块和输出模块并依次相连，在运行过程中，通过输入模块输入筒体的直径D、半管螺距L等参数，运算模块可根据输入模块的输入数据进行计算，进而由输出模块控制第一电机、第二电机及第三电机转速的比例关系，使得整个系统的运行速度可通过控制系统进行控制，以便随时调整整个系统的生产效率，可控性强。

(3)本发明的一种螺旋半管自动绕制系统，半管成型装置的凹轮和凸轮的大小可更换，凹轮和凸轮的位置可移动，可随时调整螺旋半管的弯曲半径以及半管的规格，操作方便。

(4)本发明的一种螺旋半管自动绕制系统，半管成型机在水平方向可旋转的设置在托板上，便于调节半管成型机的放置角度。

(5)本发明的一种螺旋半管自动绕制系统，结构设计合理简单，操作方便，便于监控控制，省时省力，高效率，在批量生产时其效果更佳，经济实用，具有很好的使用价值。

附图说明

图1为本发明的一种螺旋半管自动绕制系统的结构示意图；

图2为本发明的一种螺旋半管自动绕制系统半管成型机绕制局部俯视图；

图3为本发明的一种螺旋半管自动绕制系统半管成型机绕制侧视图；

图4为本发明的一种螺旋半管自动绕制系统卡板和卡槽连接示意图；

图5为本发明的一种螺旋半管自动绕制系统控制系统的电路模块结构示意图。

示意图中的标号说明：

1、半管成型机；11、第一电机；12、卡板；2、滚轮架；21、主动滚轮架；22、从动滚轮架；23、轮托；24、滚轮；25、第二电机；26、减速机；3、半管成型机行走机构；31、床身；32、丝杆；33、托板；331、卡槽；34、第三电机；4、控制系统；5、筒体。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。

实施例1

如图1～图5所示，本实施例中的一种螺旋半管自动绕制系统，包括半管成型机1、滚轮架2、半管成型机行走机构3和控制系统4，半管成型机1通过第一电机11驱动，半管成型机1包括机架、钢带导入装置和由相互配合的凹轮和凸轮组合的半管成型装置，半管成型装置的凹轮和凸轮分别通过凹轮传动轴、凸轮传动轴固定在机架上，且凹轮和凸轮的大小可更换，凹轮和凸轮的位置可移动，可随时调整螺旋半管的弯曲半径以及半管的规格，操作方便，半管成型装置中的至少一个凹轮与第一电机连接，钢带导入装置包括卷筒状钢带支撑杆和安装在机架上至少两排导向轮，所述的滚轮架2包括主动滚轮架21和至少一个从动滚轮架22，主动滚轮架21和从动滚轮架22的两端均设置有U型轮托23，轮托23上对称的安装有2个滚轮24，主动滚轮架21的底座上安装有第二电机25，所述的第二电机25为恒转矩特性交流力矩电机，第二电机25通过减速机26与主动滚轮架21上的滚轮24传动连接，滚轮架2上放置有筒体5，筒体5在主动滚轮24的带动下沿自身轴线旋转，所述的半管成型机行走机构3包括床身31、螺旋丝杆32和托板33，床身31的一端设置有第三电机34，第三电机34为直线步进电机，第三电机34通过联轴器与螺旋丝杆32连接，床身31上设置有轨道，托板33套设在螺旋丝杆32上，且托板33的底部与轨道相配合使用，螺旋丝杆32固定在床身31的支座上，半管成型机行走机构3的安装方向与筒体5的轴线平行，所述的半管成型机1在水平方向可旋转的设置在托板33上，托板33顶部设置有卡槽331，卡槽331的开口处设置有第一凸台，半管成型机1的底部设置有与卡槽331相配合使用的卡板12，卡板12为工字型结构，卡板12包括上板、支柱和下板，上板为T字型结构，上板下部连接柱的外螺纹与支柱上部内部的内螺纹螺纹连接，以便达到卡板12的可拆卸，便于系统的组装和运输，卡板12的下板卡设在卡槽331内部并与卡槽331相配合，且卡槽331的第一凸台卡设在卡板12的支柱处，使得卡板12可在卡槽331内左右旋转，且托板33的一处设置有固定卡板12位置的紧固螺栓，紧固螺栓从托板33下部穿设过卡槽331与卡板12的下板相抵，以达到在紧固螺栓紧固时固定住卡板12的位置，避免卡板12的滑动，这样便于调节半管成型机1的放置角度α，所述的控制系统4包括输入模块、运算模块和输出模块并依次相连，在运行过程中，通过输入模块输入筒体5的直径D、半管螺距L等参数，运算模块可根据输入模块的输入数据进行计算，进而由输出模块控制第一电机11、第二电机25及第三电机34转速的比例关系，使得整个系统的运行速度可通过控制系统4进行控制，以便随时调整整个系统的生产效率，可控性强，控制系统4通过导线分别与第一电机11、第二电机25和第三电机34电连接，控制系统4具有调式模式和连锁模式两种控制模式，在调式模式下，第一电机11、第二电机25和第三电机34能互不干扰的独立运行，以方便各部件状态的调整，连锁模式下，通过输入模块输入筒体5的直径D、半管螺距L等参数，运算模块可根据输入模块的输入数据进行计算，进而由输出模块控制第一电机11、第二电机25及第三电机34转速的比例关系，比例关系如下：

(1)筒体5在第二电机25的带动下旋转一周时，第三电机34驱动半管成型机1沿轨道行走一个螺距L：

(2)筒体5在第二电机25的带动下旋转时，其外表面的切线速度等于半管成型机1的

出料速度：

n₁ω₁＝n₂ω₂

以上两公式中符号：

D—筒体5外直径，米；

L—螺旋半管螺距，米；

n₁、n₂、n³—分别为第一电机11、第二电机25、第三电机34的转速，转/分钟；

ω₁—半管出料速度与第一电机11转速之间的折算系数，米；

ω₂—筒体5旋转时外表面切线速度与第二电机25转速之间的折算系数，米；

ω₃—半管成型机1沿轨道平移速度与第三电机34转速之间的折算系数，米。

以上系数ω₁、ω₂、ω₃由相应部件的结构尺寸、传动比等因素决定，可以在调式模式下通过实测的方式获得。

由以上两公式得出第一电机11、第二电机25、第三电机34转速之间的关系：

在各部件的运行速度符合上述比例关系的情况下，装置的整体运行速度可以通过控制系统4进行控制，以便调整装置的生产效率。

本发明将半管成型机1、滚轮架2、半管成型机行走机构3和控制系统4构成一个整体，将筒体5放置在滚轮架2上，通过第二电机25带动筒体5绕自身轴线旋转，同时利用半管成型机1在半管成型机行走机构3上行走来配合完成螺旋半管的自动绕制，且在绕制过程中，螺旋半管的螺距可通过半管成型机1在托板33上的倾斜角度进行控制，使得螺旋半管的绕制更为简单准确，在一定程度上也减少了传统绕制中产生的人为误差，大大减少了劳动力，本发明的一种螺旋半管自动绕制系统，结构设计合理简单，操作方便，便于监控控制，省时省力，高效率，在批量生产时其效果更佳，经济实用，具有很好的使用价值。

采用本实施例的螺旋半管自动绕制系统进行螺旋半管自动绕制的过程如下，具体步骤为：

步骤1、安装并固定主动滚轮架21和从动滚轮架22，使得两者的标高一致，间距大于螺旋半管在筒体5上的绕制长度；

步骤2、步骤1完成后，将检验合格的筒体5放置在滚轮架2上，并用记号笔画出半管缠绕的起始和结束位置，如果筒体5刚性较弱，则应在筒体5内部采取设置米字支撑进行加强；

步骤3、步骤2完成后，安装半管成型机1及半管成型机行走机构3，半管成型机行走机构3的轨道与筒体5的轴线平行，半管成型机1出料口应尽量贴近筒体5；

步骤4、步骤3完成后，根据筒体的直径D和半管螺距L，来调整半管成型机1的水平出料角度α：

其中：D—筒体5外直径，米；L—螺旋半管螺距，米；

步骤5、将控制系统4置于调试模式，将成卷的钢带装入半管成型机1，并将钢带引入半管成型机1的半管成型装置，启动第一电机11，钢带经过半管成型装置，由出料口输出环状半管，反复调整最后一组凹轮和凸轮的位置，使轧制的环状半管弯曲半径与筒体5的外壁相吻合；

步骤6、将控制系统4置于调试模式，把滚压成型后的半管引入到筒体5外半管缠绕的起始位置，然后将半管前端与筒体焊接一段约200mm长进行固定；

步骤7、操作控制系统4置于连锁模式，输入筒体5直径D、半管螺距L，第一电机11、第二电机25和第三电机34连锁同时启动，滚压成型的半管按规定的半管螺距L均匀的缠绕在筒体5外壁表面，电焊工每隔500mm点焊一处；

步骤8、半管缠绕至结束位置时停止系统运行，用火焰切割或等离子切割设备将多余的半管切除；

步骤9、调整半管与筒体5局部不吻合之处，焊接半管与筒体5之间的角焊缝，即可完成螺旋半管的绕制。

使用本系统在设备筒体5外壁上进行半管绕制，半管可按一定的螺距均匀排列，可大大降低人工劳动强度，提高生产效率，在批量生产时其效果更佳。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种螺旋半管自动绕制系统，包括半管成型机(1)，半管成型机(1)通过第一电机(11)驱动，半管成型机(1)包括机架、钢带导入装置和由相互配合的凹轮和凸轮组合的半管成型装置，半管成型装置中的至少一个凹轮与第一电机连接，钢带导入装置包括卷筒状钢带支撑杆和安装在机架上至少两排导向轮，其特征在于：还包括滚轮架(2)、半管成型机行走机构(3)和控制系统(4)，所述的滚轮架(2)包括主动滚轮架(21)和至少一个从动滚轮架(22)，主动滚轮架(21)和从动滚轮架(22)的两端均设置有U型轮托(23)，轮托(23)上对称的安装有2个滚轮(24)，主动滚轮架(21)的底座上安装有第二电机(25)，第二电机(25)通过减速机(26)与主动滚轮架(21)上的滚轮(24)传动连接，所述的半管成型机行走机构(3)包括床身(31)、螺旋丝杆(32)和托板(33)，床身(31)的一端设置有第三电机(34)，第三电机(34)通过联轴器与螺旋丝杆(32)连接，床身(31)上设置有轨道，托板(33)套设在螺旋丝杆(32)上，且托板(33)的底部与轨道相配合使用，螺旋丝杆(32)固定在床身(31)的支座上，所述的半管成型机(1)在水平方向可旋转的设置在托板(33)上。

2.根据权利要求1所述的一种螺旋半管自动绕制系统，其特征在于：所述的控制系统(4)包括输入模块、运算模块和输出模块并依次相连，控制系统(4)通过导线分别与第一电机(11)、第二电机(25)和第三电机(34)电连接。

3.根据权利要求2所述的一种螺旋半管自动绕制系统，其特征在于：所述的半管成型装置的凹轮和凸轮分别通过凹轮传动轴、凸轮传动轴固定在机架上，且凹轮和凸轮的大小可更换，凹轮和凸轮的位置可移动。

4.根据权利要求3所述的一种螺旋半管自动绕制系统，其特征在于：所述的托板(33)顶部设置有卡槽(331)，半管成型机(1)的底部设置有与卡槽(331)相配合使用的卡板(12)，卡板(12)可在卡槽(331)内左右旋转，且托板(33)的一处设置有固定卡板(12)位置的紧固螺栓。

5.根据权利要求4所述的一种螺旋半管自动绕制系统，其特征在于：所述的滚轮架(2)上放置有筒体(5)，筒体(5)在主动滚轮(24)的带动下沿自身轴线旋转。

6.根据权利要求5所述的一种螺旋半管自动绕制系统，其特征在于：所述的半管成型机行走机构(3)的安装方向与筒体(5)的轴线平行。

7.根据权利要求6所述的一种螺旋半管自动绕制系统，其特征在于：所述的第二电机(25)为恒转矩特性交流力矩电机，第三电机(34)为直线步进电机。