CN109989139B - 新型玻璃纤维成型卷绕设备 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种新型玻璃纤维成型卷绕设备，使用本设备生产的玻璃纤维合股纱原丝饼具有张力均匀、集束性好、毛羽量少、分束率高等诸多优点，合股后的成品粗纱比目前市场上绝大多数产品质量等级高出许多。同时，由于原丝饼质量的改善，提高了后道工序的生产效率和成品率，为企业节约生产成本。自动上车装置和自动卸筒装置可以提高劳动效率，节约人力资源。本发明提供一种结构合理、操作方便，能够有效提升产品质量的玻璃纤维成型卷绕设备。
Description
技术领域
本发明涉及无机非金属材料生产设备领域，具体为一种新型玻璃纤维成型卷绕设备，该设备用于玻璃纤维合股纱的生产。
背景技术
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，通常用作复合材料中的增强材料、电绝缘材料和绝热保温材料，广泛应用于电路基板等国民经济领域。其工艺流程是块状原料进厂，经过破碎、粉碎、筛分成合格粉料，气力输送至大料仓，而后经称量、混合制成配合料，气力输送到窑头料仓，经螺旋投料机将配合料投入单元熔窑中熔化成玻璃液。熔融好的玻璃液经单元熔窑熔化部流出后即进入主通路(或称澄清均化或调节通路)进行进一步澄清均化和温度调理，然后经过过渡通路(或称分配通路)和作业通路(或称成型通路)，流至流液槽内，由多排多孔铂金漏板流出，形成纤维。再经冷却器冷却、单丝涂油器涂覆浸润剂后被高速旋转的卷绕设备拉制卷绕成原丝饼或直接无捻粗纱纱筒。
在整个拉丝到最后成品的过程中，原丝饼的成型过程是至关重要的，而影响原丝饼质量的关键因素就是卷绕设备的位置布局、卷绕速度、排布方式等一系列设计。
目前国内外使用的丝饼卷绕设备均为：卷绕头高速旋转牵引的同时保持相对位置不变，编排机构在旋转的同时进行轴向往复运动，并且随着原丝饼的逐渐增大而进行横移回退运动，直至卷绕结束后自动更换卷绕头，重新开始卷绕下一个原丝饼；针对每一个原丝饼，上述编排机构一般由中心轴和两根直径约5mm的特殊形状的细铜棒（或其他材质）组成。
虽然玻璃纤维生产者通过调整原材料、相对位置、设备参数等方法能够提升合股纱的产品质量，但是因为受制于卷绕设备的设计，目前市场上最高等级的合股纱产品仍无法满足下游客户日益增长的质量需求，因此急需一种系统性的工艺设计突破。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种新型玻璃纤维成型卷绕设备，其技术方案为：
包括主框架（1）以及安装在主框架上的主轴、卷绕头（5）、编排机构（6）、换筒机构、自动上车装置（4）、自动卸筒装置（3）、强制分束器（8）、水雾润滑系统、油雾润滑系统、电气控制柜（9）、驱动电机、气缸及丝杠，所述主框架（1）内部安装主轴和驱动电机；
所述的换筒机构包括旋转盘（2）和推丝装置（7），旋转盘（2）安装在主框架（1）的正面中部位置偏一侧，两个主轴位于主框架内并对称安装在旋转盘上，两个卷绕头（5）位于主框架外并与主轴同轴直连，所述推丝装置（7）平行于编排机构的斜上方，一端固定在主框架（1）上，且在强制分束器(8)的下方，推丝装置包括安装在主框架内的推出气缸I、滑动杆、固定在滑动杆外端的推丝杆，滑动杆位于框架内的末端与推出气缸I滑块连接，可以实现推出与收回动作；
所述自动卸筒装置（3）安装在主框架（1）上，位于旋转盘（2）的下方，自动卸筒装置包括抱紧气缸（3-1）、推出气缸滑动块（3-2）、推出气缸II（3-3）、固定环（3-4）、抱合钳（3-5）和滑动杆（3-6），推出气缸II（3-3）的一端上部固定固定环（3-4），推出气缸II固定在主框架上，固定环固定在推出气缸II前端，位于主框架面板内侧，滑动杆（3-6）末端与推出气缸滑动块（3-2）相连，抱紧气缸（3-1）安装在滑动杆末端，抱合钳（3-5）安装在滑动杆前端；
所述自动上车装置（4）安装在主框架（1）的正面最下部位，自动上车装置包括驱动电机、橡胶对辊，对辊驱动电机的轴端与橡胶对辊连接；
所述编排机构（6）安装在主框架（1）上与卷绕头（5）平行且位于卷绕头侧上方,编排机构由若干排线器组成，排线器包括旋转轴（6-1）、固定架（6-2）和排线钢丝（6-3），编排机构驱动电机轴端与旋转轴（6-1）连接，旋转轴上安装若干组固定架（6-2），每组固定架两两相对与旋转轴垂直，且交错分布，每组固定架上设有排线钢丝（6-3）且两两对称，一组排线钢丝的一端固定在一端固定架的首部，另一端固定在相对固定架的尾部，一组排线钢丝的一端固定在一端固定架的尾部，另一端固定在相对固定架的中部；
所述强制分束器（8）安装在主框架上部，位于编排机构的上方，强制分束器包括滑轨（8-1）、滑动支架（8-2）、双向气缸和分束板（8-3），滑动支架（8-2）的两端设有滑轨（8-1），滑轨竖直固定在墙上，滑轨为内凹型，滑动支架通过双向气缸在滑轨上滑动，滑动支架的一侧等距离分布若干分束板（8-3），分束板与滑轨垂直；
所述电气控制柜（9）安装在主框架（1）的背面或独立安装，通过电缆线与主框架内各电气设备连接；
所述驱动电机包括两个主轴驱动电机、旋转盘驱动电机、编排机构驱动电机、对辊驱动电机及往复电机和横移电机，主轴与主轴驱动电机采用内嵌式或者外挂式直连，旋转盘驱动电机通过减速机与旋转盘连接，编排机构驱动电机轴端与旋转轴连接，往复电机与往复丝杠连接，往复丝杠通过拨片控制卷绕头做轴向往复运动，横移电机与横移丝杠连接，横移丝杠控制编排机构做垂直于轴向的水平横移运动。
进一步地，所述卷绕头的直径为200-400mm，长度为600-1700mm，卷绕头外有一层平行于卷绕头方向的涨块（5-1），卷绕头高速旋转时涨块在离心力的作用下实现涨紧或者气涨式涨紧。
进一步地，所述分束板安装在滑动支架远离卷绕头的一侧。
进一步地，所述排线钢丝为四根或者四根以上的双数铜棒。
本发明的有益效果为：本发明为一种新型玻璃纤维成型卷绕设备，使用本设备生产的玻璃纤维合股纱原丝饼具有张力均匀、集束性好、毛羽量少、分束率高等诸多优点，合股后的成品粗纱比目前市场上绝大多数产品质量等级高出许多。同时，由于原丝饼质量的改善，提高了后道工序的生产效率和成品率，为企业节约生产成本。自动上车装置和自动卸筒装置可以提高劳动效率，节约人力资源。本发明提供一种结构合理、操作方便，能够有效提升产品质量的玻璃纤维成型卷绕设备。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明排线器结构示意图；
图3为本发明强制分束器结构示意图；
图4为本发明卷绕头结构示意图；
图5为本发明涨块—卷绕头连接截面图；
图6为本发明自动卸筒装置结构示意图；
如图所示，1主框架，2旋转盘，3自动卸筒装置，4自动上车装置，5卷绕头，6编排机构，7推丝装置，8强制分束器，9电气控制柜，3-1抱紧气缸，3-2推出气缸滑动块，3-3推出气缸II，3-4固定环，3-5抱合钳，3-6滑动杆，5-1涨块，6-1旋转轴，6-2固定架，6-3排线钢丝，8-1滑轨，8-2滑动支架，8-3分束板。
具体实施方式
如图所示，本发明为一种新型玻璃纤维成型卷绕设备，包括主框架1以及安装在主框架1上的主轴、卷绕头5、编排机构6、换筒机构、自动上车装置4、自动卸筒装置3、强制分束器8、水雾润滑系统、油雾润滑系统、电气控制柜9、驱动电机、气缸及丝杠，所述换筒机构包括旋转盘2和推丝装置7；所述的旋转盘2安装在主框架1的正面中部位置偏一侧，两个主轴位于主框架内并对称安装在旋转盘2上，两个卷绕头5位于主框架1外并与主轴直连，编排机构6安装在主框架上与卷绕头5平行且位于卷绕头侧上方，电气控制柜9安装在主框架1的背面或独立安装，通过电缆线与主框架内各电气设备连接；所述各电气设备为各驱动电机、丝杠和气缸。
推丝装置7平行于编排机构的斜上方，一端固定在主框架1上，且在强制分束器的下方，推丝装置包括安装在主框架内的推出气缸、滑动杆、固定在滑动杆外端的推丝杆，滑动杆位于框架内的末端与推出气缸滑块连接，可以实现推出与收回动作；当设备正常运行时，推丝杆位于收回状态，当缠绕头绕满时，强制分束器的分束板上滑至上限位，然后推丝杆将纱线推出，旋转盘旋转180°，更换备用卷绕头后，推丝杆收回，新的卷绕头开始卷绕，强制分束器的分束板下滑至下限位，直至卷绕头绕满，如此反复。
所述驱动电机包括两个主轴驱动电机、旋转盘驱动电机、编排机构驱动电机、对辊驱动电机及往复电机和横移电机，主轴与主轴驱动电机采用内嵌式或者外挂式直连，旋转盘驱动电机与旋转盘2连接，编排机构驱动电机与旋转轴6-1连接，往复电机与往复丝杠连接，往复丝杠通过拨片控制卷绕头做轴向往复运动，横移电机与横移丝杠连接，横移丝杠控制编排机构做垂直于轴向的水平横移运动。
自动卸筒装置3安装在主框架1上，位于旋转盘2的下方，自动卸筒装置包括抱紧气缸3-1、推出气缸滑动块3-2、推出气缸II3-3、固定环3-4、抱合钳3-5和滑动杆3-6，推出气缸II3-3的一端上部固定固定环3-4，推出气缸II固定在主框架上，固定环固定在推出气缸II前端，隐藏于主框架面板内侧，滑动杆3-6末端与推出气缸滑动块3-2相连，抱紧气缸3-1安装在滑动杆末端，抱合钳3-5安装在滑动杆前端；卷绕头绕满后，旋转盘将满筒卷绕头旋转至备用位，人工按钮控制抱紧气缸执行抱紧工作，传动给抱合钳，抱合钳抱紧卷绕头根部，然后人工按钮控制推出气缸将滑动杆推出，抱合钳将绕在卷绕头上的原丝饼依次推出，动作完成后，推出气缸收回原味，抱紧气缸松开至待机位置。
所述自动上车装置4安装在主框架1的正面最下部位，自动上车装置包括驱动电机、橡胶对辊，在停机重新上车时，可将纱线放入两对辊中间，代替手工牵引；
强制分束器8安装在主框架1上，位于编排机构6的上方。强制分束器包括滑轨8-1、滑动支架8-2、双向气缸和分束板8-3，滑动支架8-2的两端设有滑轨8-1，滑轨竖直固定在墙上，滑轨为内凹型，滑动支架通过双向气缸在滑轨上滑动，滑动支架的一侧等距离分布若干分束板8-3，分束板与滑轨垂直，分束板安装在滑动支架远离卷绕头的一侧。
设备主轴和卷绕头5在运行时可以在主轴驱动电机的驱动下进行高速旋转，转速为0-6000转/分钟；同时在往复电机和丝杠的作用下在平行于轴向的轨道上进行往复运动，往复运动的行程范围为0-400mm。
主轴驱动电机与主轴的连接方式为直连，可以外挂，也可以内嵌于主轴上。
卷绕头5的直径为200-400mm，长度为600-1700mm，卷绕头外有一层平行于卷绕头方向的涨块5-1，卷绕头高速旋转时涨块在离心力的作用下实现涨紧，或使用压缩空气通过组件及弹簧把涨块顶紧，卷绕头停止转动时涨块处于自然松动状态。
编排机构6由编排机构驱动电机、旋转轴和若干组排线器组成，传统的拉丝机以及目前市场上的所有拉丝机，每组排线器都是由两根排线钢丝组成，两根排线钢丝相互对称，一般是由5mm直径的黄铜棒制成。本发明的每组排线器由4根或4根以上的排线钢丝组成，其中每两根对称排列，可以是5mm左右直径的黄铜棒或其他材质的棒材制成。其好处为：排线器自身不往复，配合拉丝机卷绕头的往复运动，可以使多分束产品的分束率接近100%（目前分束产品的分束率一般在80%左右，而且分束越多则分束率越低。）本发明每组排线器由4根或4根以上的特定形状的铜棒或其它材质的棒材对称排列构成，设备运行时，编排机构可以做垂直于轴向的水平横移，横移行程范围为0-260mm，行程可根据需要通过电气控制柜9进行设定，同时编排机构可以以与主轴转速成比例的转速进行旋转，且该比例可以通过控制柜进行设定，设定范围为1-10，设定精度为1×10-8，此比例的更改会影响原丝饼中纱线的排布方式。
自动卸筒装置3安装在主框架1上，位于旋转盘2的下方，当卷绕头上的原丝饼卷绕完成后，自动卸筒装置通过平行于卷绕头的往复运动，从内而外将原丝饼依次推出，从而减小操作者的劳动强度、提高该操作步骤的安全性。
自动上车装置4安装在主框架1的最下方，主要由对辊驱动电机、对拉胶辊和辅助卷入部分组成，对辊驱动电机的轴端与橡胶对辊连接； 当设备准备启动前，辅助卷入部分将丝束全部送入两个对拉胶辊之间，对辊驱动电机驱动胶辊转动实现向下的匀速牵引，当卷绕头将丝束卷绕后，自动上车装置4动作完成。此装置代替人工操作，可以节省劳动力，提高效率。
所述的强制分束器8安装在主框架1上或其它辅助位置上，位于编排机构6的上方，强制分束器8上安装滑动支架8-2，滑动支架8-2在双向气缸的作用下可以沿着滑轨8-1方向上下移动，分束板8-3垂直在滑动支架的一侧，目前普遍使用的拉丝机强制分束器的滑轨需要做往复运动，只能在滑动支架中点放置单条滑轨，这样最大的问题就是滑动支架和卷绕头不能完全平行，导致最内侧和最外侧的原丝饼工艺线不一致，而本发明中如图三所示的四个分束板，代表同时生产4个原丝饼，该强制分束器与常规设备的主要区别是：在设备正常运转时，强制分束器无往复运动，可以安装两条固定不动的滑轨，解决内外丝饼工艺线的差异，提高产品一致性。
所述水雾润滑系统为6kg以下空心锥形或扇形喷雾，为设备附件与纱线接触的位置喷水，起到清洁和润滑的作用。
所述油雾润滑系统为干箱式油雾润滑，主要为高低速旋转部件或轴承提供润滑。
本发明的工作过程：
以图中四分拉8分束设备举例说明：
1、设备处于停机状态时，各部件均处于静止状态，强制分束器的分束板位于上限位，推丝杆位于推出状态，排线器轴横移位于远离卷绕头一端，自动卸筒装置位于退回状态，自动卸筒装置中的抱合钳处于松开状态。
2、准备开机时，操作人员按动自动上车装置，将四股8分束纱线分别放入四个分束板（每个分束板有8个孔）中，并向外侧绕过推丝杆全部放进橡胶对辊，由橡胶对辊向下匀速牵引，待上方工作准备妥当后，操作人员启动卷绕头，经过卷绕头的纱线被高速旋转的卷绕头切断并开始卷绕，自动上车装置随之停止。
3、然后推丝装置退回，纱线向里进入各自卷绕位置，随后编排装置启动旋转并向近机头方向横移至设定位置，开始编排纱线在卷绕头上的卷绕，接着强制分束器分束板滑至下限位，设备正常运转，运转过程中，随着纱卷外径逐渐增大，编排机构根据设定行程匀速向远离卷绕头方向横移。
4、设定满卷时间完成时，强制分束器分束板上滑至上限位，编排机构横移退回至远离卷绕头一端，推丝杆将所有纱线推出，在卷绕头端头卷绕，同时备用卷绕头开始启动并迅速达到设定转速，然后旋转盘旋转180°，将满卷头与备用卷绕头互换位置，达到指定位置后，当前运行卷绕头切断纱线并将纱线进行卷绕，然后重复第3条动作。
5、满卷头由人工控制卸筒，人工控制自动卸筒装置抱紧并将四个满卷原丝饼逐一推出，然后自动卸筒装置回待机位，卷绕头进入备用状态。
6、纱线因摩擦或其他等诸多原因造成断丝时，需要重新操作，断丝时人工控制设备处于停机状态。
本实施例所采用的驱动电机如下：
① 对辊驱动电机：采用西门子-1FL606X-1AC61-0AX1伺服电机；
② 编排机构驱动电机：采用伦茨_MDEMAXX080-12三相异步电动机；
③ 横移电机：采用西门子_1FL6042-1AF61-0AA1伺服电机；
④ 旋转盘驱动电机：采用西门子_1FL6062-1AC61-0AA1伺服电机；
⑤ 往复电机：采用西门子-1FL606X-1AC61-0AX1伺服电机；
⑥ 主轴驱动电机：采用三相变频电机，功率：7.5Kw，
电源：三相 380V 50Hz，
额定电流：13A，
空载电流：<3.3A，
极数：4极，
额定转速：4500rpm。
本发明的玻璃纤维成型卷绕设备结构合理、操作方便，使用本设备生产的玻璃纤维合股纱原丝饼具有张力均匀、集束性好、毛羽量少、分束率高等诸多优点，合股后的成品粗纱比目前市场上绝大多数产品质量等级高出许多。同时，由于原丝饼质量的改善，提高了后道工序的生产效率和成品率，为企业节约生产成本。自动上车装置和自动卸筒装置可以提高劳动效率，节约人力资源。
以上所述是对本发明的优选实施方式，应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和增加，这些改进和增加也视为对本发明的保护。
Claims (4)
1.新型玻璃纤维成型卷绕设备，其特征在于，包括主框架（1）以及安装在主框架上的主轴、卷绕头（5）、编排机构（6）、换筒机构、自动上车装置（4）、自动卸筒装置（3）、强制分束器（8）、水雾润滑系统、油雾润滑系统、电气控制柜（9）、驱动电机、气缸及丝杠，所述主框架（1）内部安装主轴和驱动电机；
所述的换筒机构包括旋转盘（2）和推丝装置（7），旋转盘（2）安装在主框架（1）的正面中部位置偏一侧，两个主轴位于主框架内并对称安装在旋转盘上，两个卷绕头（5）位于主框架外并与主轴同轴直连，所述推丝装置（7）平行于编排机构的斜上方，一端固定在主框架（1）上，且在强制分束器(8)的下方，推丝装置包括安装在主框架内的推出气缸I、滑动杆、固定在滑动杆外端的推丝杆，滑动杆位于框架内的末端与推出气缸I滑块连接，可以实现推出与收回动作；
所述自动卸筒装置（3）安装在主框架（1）上，位于旋转盘（2）的下方，自动卸筒装置包括抱紧气缸（3-1）、推出气缸滑动块（3-2）、推出气缸II（3-3）、固定环（3-4）、抱合钳（3-5）和滑动杆（3-6），推出气缸II（3-3）的一端上部固定固定环（3-4），推出气缸II固定在主框架上，固定环固定在推出气缸II前端，位于主框架面板内侧，滑动杆（3-6）末端与推出气缸滑动块（3-2）相连，抱紧气缸（3-1）安装在滑动杆末端，抱合钳（3-5）安装在滑动杆前端；
所述自动上车装置（4）安装在主框架（1）的正面最下部位，自动上车装置包括对辊驱动电机、橡胶对辊，对辊驱动电机的轴端与橡胶对辊连接；
所述编排机构（6）安装在主框架（1）上与卷绕头（5）平行且位于卷绕头侧上方,编排机构由若干排线器组成，排线器包括旋转轴（6-1）、固定架（6-2）和排线钢丝（6-3），编排机构驱动电机轴端与旋转轴（6-1）连接，旋转轴上安装若干组固定架（6-2），每组固定架两两相对与旋转轴垂直，且交错分布，每组固定架上设有排线钢丝（6-3）且两两对称，一组排线钢丝的一端固定在一端固定架的首部，另一端固定在相对固定架的尾部，一组排线钢丝的一端固定在一端固定架的尾部，另一端固定在相对固定架的中部；
所述强制分束器（8）安装在主框架上部，位于编排机构的上方，强制分束器包括滑轨（8-1）、滑动支架（8-2）、双向气缸和分束板（8-3），滑动支架（8-2）的两端设有滑轨（8-1），滑轨竖直固定在墙上，滑轨为内凹型，滑动支架通过双向气缸在滑轨上滑动，滑动支架的一侧等距离分布若干分束板（8-3），分束板与滑轨垂直；
所述电气控制柜（9）安装在主框架（1）的背面或独立安装，通过电缆线与主框架内各电气设备连接；
所述驱动电机包括两个主轴驱动电机、旋转盘驱动电机、编排机构驱动电机、对辊驱动电机及往复电机和横移电机，主轴与主轴驱动电机采用内嵌式或者外挂式直连，旋转盘驱动电机通过减速机与旋转盘连接，编排机构驱动电机轴端与旋转轴连接，往复电机与往复丝杠连接，往复丝杠通过拨片控制卷绕头做轴向往复运动，横移电机与横移丝杠连接，横移丝杠控制编排机构做垂直于轴向的水平横移运动。
2.如权利要求1所述的新型玻璃纤维成型卷绕设备，其特征在于，所述卷绕头的直径为200-400mm，长度为600-1700mm，卷绕头外有一层平行于卷绕头方向的涨块（5-1），卷绕头高速旋转时涨块在离心力的作用下实现涨紧。
3.如权利要求1所述的新型玻璃纤维成型卷绕设备，其特征在于，所述分束板安装在滑动支架远离卷绕头的一侧。
4.如权利要求1所述的新型玻璃纤维成型卷绕设备，其特征在于，所述排线钢丝为四根以上的双数铜棒。
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