CN1075908A - 一种管、线材压出生产线 - Google Patents

Abstract

本发明一种管、线材生产线属于成型材料的生 产，它是一种软芯生产胶管、塑料管的自动化生产线， 在整条生产线上，设计了四个闭环控制系统，包括胶 管外径测量与控制，挤出机机头压力测量与控制，卷 曲与自动排摆，导出与张力控制，以及冷却水水温与 控制，它具有管材自动测量，自动调节以保证所生产 的产品在合格范围之内。

Description

本发明属成型材料的生产，尤其涉及橡胶管、塑料管以及线材的压出生产系统。

随着国民经济的发展，工业上对各种胶管的需求量越来越大。但由于我国胶管工业水平十分落后，所以无论是产品质量还是产量都远远不能满足要求。目前，我国胶管的生产只相当于发达国家五六十年代的水平，多数工厂仍然采用旧的硬芯法生产工艺。这种生产方式存在着很多缺点。主要是：1.只能靠手工操作，不但劳动强度大，生产效率低，而且产品的质量难以保证。2.生产长度只有2米，最长不超过10米。短胶管的切割损耗很大，一般利用率仅为70%左右，浪费非常惊人。3.在生产过程中，需要频繁调机，不但调机时间长，而且浪费原料，因此造成很大的能源及原材料的浪费。

七十年代初，国外就开始研究胶管的连续生产，而软芯法生产工艺则真正为胶管生产的连续化开辟了新路。这种生产方法不但适于生产大长度胶管（＞300m），生产效率高，产品质量好，而且便于生产的自动化。但是国外的生产线价格昂贵，同时对各种条件要求严格，不适合国内推广。

本发明的目的在于提供一种适于我国国情的软芯法胶管自动化压出生产线。在整条生产线上，设计了四个闭环控制系统，包括胶管外径测量与控制、挤出机机头压力测量与控制、导出与卷曲的张力控制以及冷却水水温测量与控制。这四个闭环系统在置于主控制台上的中央处理机的监控下协同工作，实现了整条生产线的高度自动化，且便于推广应用，具有很好的经济效益前景。

本发明主要特征如下：

本发明的压出生产线，包括导出机、张力调节器、前后牵引机、冷喂料挤出机、冷却水装置、涂隔离剂装置、卷曲装置。

在导出机后及卷曲机前，分别设置了张力调节器，由张力调节器测得胶管张力并给出控制信号来控制导出机及卷曲机的转速，以保证软芯和钧刚在端出和卷曲的过程中保持恒张力状态。在挤出机的前后分别设置了两台牵引机-前牵引机和后牵引机。它们在激光测径仪的控制下同步运行，并且它们之间的速度关系可以根据生产工艺的需要而任意调节。激光测径仪置于挤出机的机头附近，以便于尽快测量压出胶管的外径并根据规定的控制方式给出控制信号。在挤出机的机头上设有压力传感器，对机头压力进行在线测量，特别是利用该信号对挤出机的螺杆转速进行控制，以保证机头压力恒定。冷却水装置采用了制冷机加循环水的工作方式。在冷却水装置后，设置了涂隔离剂装置。生产线上的所有变速系统均采用了“交流电机+变频器”调速方式。

附图说明：

图1  为胶管自动生产线示意图;

图2  为工艺流程图。

[1]导出机、[2]张力调节器A、[3]前牵引机、[4]主控制台、[5]挤出机、[6]激光测径仪、[7]冷却水装置、[8]后牵引机、[9]涂隔离剂装置、[10]张力调节器B、[11]卷曲枢及自动排摆。

结合附图进一步详细描述本发明技术方案：

由导出机[1]导出软芯，软芯的导出速度是由张力调节器A控制的，张力调节器A[2]将测量到的张力值与标准张力值进行比较，比较后的结果经过专用电路处理给出控制信号，该控制信号直接输入到导出机变频器的控制端，使变频器改变频率以改变导出机中交流电机的转速，达到控制导出机转速的目的，保证张力恒定。

软芯由经张力调节器A[2]控制的导出机导出后，经过前牵引机[3]进入挤出机的T型机头，出来后软芯被包上一层胶料，形成胶管。出胶量的多少直接影响胶管粗细，为使挤出机的出胶量保持稳定不变，在机头设有压力闭环控制，通过压力传感器测量到机头压力，通过专用计算机计算给出控制量，控制挤出机螺杆转速，以保证机头恒定压力，从而保证了出胶量稳定不变。

胶管从挤出机出来后经过激光测径仪[6]，该激光测径仪[6]可以对胶管进行在线非接触测量，并通过数码管直接显示所测量到的直径值，内部专用计算机可以把测量值与标准值进行比较得到PID控制信号，该信号可以控制牵引机改变胶管前进速度，速度变大，胶管直径减小，速度变小，胶管直径增大。

胶管经过激光测径仪[6]后进入冷却水装置[7]进行冷却，该冷却水装置[7]采用了制冷机加循环水方式，由温度传感器对水温进行测量，当水温超上限时控制器将打开制冷机使水降温，保证温度偏差不超过±2℃。

通过冷却后胶管被后牵引机[9]牵引，前后放置两台牵引机是避免由于拉伸而造成变形。前后牵引机是在激光测径仪[6]的控制下同步运行的，并且相互之间有制约，前牵引速度略小于后牵引速度，后牵引不启动，前牵引不可启动。在牵引机中使用的是交流电机加变频调速系统，该系统采用了微机控制正弦波脉宽调制和大功率晶体管逆变技术，它与激光测径仪[6]构成控制闭环确保了胶管均为合格产品。

由后牵引机[8]牵引出的胶管通过涂隔离剂装置[9]，被涂上一层隔离剂，本装置采用喷淋方式，并装有压缩空气吹干装置，通过调整压缩空气的风量，来调整涂在胶管上隔离层的厚度。

经过隔离剂装置[9]后的胶管经过张力调节器B[10]后被卷曲机[11]收集，收集的快慢（也就是卷曲机转速）是由张力调节器控制，其原理与前面张力调节器和导出机的关系相同。

本产线设有主控制台[4]，在主控制台[4]上可以对所有的设备进行操作控制，并显示生产线的各种工作参数，记录仪可以自动记下生产过程中挤出机机头压力以及胶管外径的变化情况，中央处理机对各个分系统的工作情况进行实时监控，保证整条生产线协调运行。同时各部分装置都具有分别操作控制的功能。

该生产线的优点：

1.由于采用本发明生产线，由硬芯变为软芯，大大提高了工作效率，降低了劳动强度。

2.设计了张力调节器分别控制导出和卷曲，形成闭环控制，保证了生产过程中胶管恒定张力，确保生产过程的稳定。

3.增加了机头压力控制确保了出胶量恒定，为由牵引机控制胶管直径打下了良好的基础。

4.激光测径仪放置在机头附近，可以尽快地在线测量压出的胶管外径，测量结果经过内部专用计算机处理后可以控制前、后牵引速度，这样反馈信息快，控制过程灵敏，控制效果最佳，保证了胶管质量。如果生产控制在下偏差下进行，使产品即能保证为合格，又可大量节约原材料。

5.冷却水采用制冷机加循环水方式，能自动控制水的温度，保证了对胶管的有效冷却，并且大大节约了用水。

6.设置前后两台牵引机，同步变化保证在牵引机速度变化的情况下，胶管不会受拉力影响的变化。

7.各个部分互相配合，使整条生产线具有较高的自动化成度。有效的控制了产品的质量，提高了劳动生产率，给国民经济带来了较大的经济效益。

实施例1：

1.所述激光测径仪是由激光器发出光束通过普通聚焦透镜变成平行光，这束平行光被一片半透半反镜分为两束，一束扫描被测物得到门信号，另一束扫描光栅得到光栅信号，用门信号检出光栅个数就得到了物体的直径值。技术参数见表1。

表1 QHJ－50C型激光测径仪技术参数

项    目	指      标
		测量范围分  辨  率准  确  度扫描频率数字显示频率控制方式输出信号	0.1－50mm0.01mm＜0.02mm200次／S2－10次／SPID0－100CV

2.所述的张力调节器是采用磁敏元件感应磁钢旋转角度的变化反应线材悬垂的情况，通过计算机PID运算控制电机的转速来实现张力的调节。其中磁敏元件采用的是G910603-67型号的霍尔元件，磁钢采用的是高15mm，半径5mm的圆柱体磁钢。

3.所述的导出及卷曲装置，前后牵引机都采用的是交流电机加变频器系统，该系统采用了微机控制正弦波脉宽调制和大功率晶体管逆变技术。其中导出及卷曲装置的交流电机是0.75千瓦，变频器型号SVS152。牵引机的主要技术参数如表2。

表2 牵引机主要技术参数

项目	指标
		带宽牵引长度工作速度速度稳定性功率皮带间隙	95mm600mm0-35m/mm＜10-32.2KW0-150mm

4.所述冷却水装置长4米，冷却范围在15℃，±2℃。

Claims (5)

1、一种管线材压出生产线，包括导出机[1]，张力调节器[2][10]，前后牵引机[3][8]、挤出机[5]、冷却装置[7]、涂隔离剂装置[9]、卷曲装置[11]、激光测径仪[6]，其特征在于：

(1)在导出机[1]后及在卷曲机[11]前分别设置了张力调节器[2][10]，

(2)在挤出机[5]的前后分别设置了两台牵引机-前牵引机[3]后牵引机[8]，

(3)激光测径仪[6]安装置于挤出机[5]后，

(4)在激光测径仪[6]后设置了具有水温测量与控制的冷却水装置[7]，

(5)具有风吹干的隔离剂装置[9]安装在冷却水装置[7]后，

(6)生产线上的所有变速系统均采用了“交流电机＋变频器”调速方式。

2、根据权利1所说的生产线其特征在于所说的牵引机（包括前牵引机和后牵引机）使用交流电机和变频调速系统，其中变频调速系统的控制信号是由激光测径仪根据测量到的管直径与标准值的偏差计算后给出的。

3、根据权利1所说的生产线其特征在于所说的激光测径仪是由两束平行光同时被扫描被测物和标准尺光栅，由专用程序计算机处理得到被测物直径，并且通过数码管显示出来。同时还得到有关测量与标准值之差的PID控制信号，该信号直接送给牵引机中的变频器。

4、根据权利1所说的生产线其特征在于所说的冷却水装置采用制冷机加循环水的工作方式，靠温度传感器测量水温用控制器控制制冷机以达到水温在±2℃范围之内。

5、根据权利1所说的生产线，其特征在于所说的张力调节器是采用磁敏元件感应磁钢旋转的角度反应线材悬浮的情况，通过专用计算机PID计算给出控制信号。

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