CN113335997A - 一种用于多层定量环的自动绕制装置及快速绕制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于多层定量环的自动绕制装置及快速绕制方法，包括底座、丝杆驱动模块、主轴驱动模块、绕制模块和主轴，所述主轴一端贯穿支撑轴承座并固定于主轴驱动模块，所述绕制模块贯穿于主轴的另一端并架设在主轴上；所述底座包括底角和底座平板，所述丝杆驱动模块、主轴驱动模块均设置在底座平板上，所述支撑轴承座通过螺丝固定在底座上。本发明的技术方案能够使用时间继电器控制整个装置，进一步提高自动化程度，且能够进行多层绕制，批量效率更高，外形不松散，更加美观，大大提高了一致性。

Description

一种用于多层定量环的自动绕制装置及快速绕制方法

技术领域

本发明属于定量环缠绕领域，具体涉及一种用于多层定量环的自动绕制装置及快速绕制方法。

背景技术

目前国产气相色谱仪发展迅速，逐渐开始与国外各大进口气相色谱同台竞争。对于气相色谱这类机电一体化，软硬件紧密结合的产品，实现零部件标准化，自动化加工，通用化对于降低仪器整机成本的越来越显得必要。

气相色谱仪针对气体样品或者液体样品间接进样分析要想实现自动化，无论进口的还是国产的色谱仪器，无论是采用切换阀直接进样，还是通过热解析仪器，顶空进样器转换阀进样是最通用的办法。使用阀控制气体样品进样，就必须采用合适体积的定量环。通常气相色谱分析根据样品组分含量不同，浓度大小不同，检测器不同，色谱柱容量不同，绝大部分定量环的体积在0.05mL到5mL间。

定量环一般受到切换阀接口尺寸规格的限制以及死体积等因素限制，采用小口径英制1/16英寸外径管较多，受到管线强度影响，管壁厚无法太薄，内径通常为1mm。对于部分大体积进样定量环，也有少量仪器采用外径3mm内径2mm的公制管制造的。对于最常用的小体积0.XmL的色谱定量环制造，由于采用外径英制1/16英寸不锈钢管绕制长度较短，可以直接手工绕制成环状即可。而对于大体积定量环常用1～5mL容积，所需的管线长度都在1m以上。若是在阀箱使用的定量环，多是手工绕制成一定外观尺寸的弹簧状才能便于安装。手工缠绕必须掌握一定技能，尤其有是在弹簧状高度与直径有一定限制情况下，需要多层绕制的定量环手工绕制更加艰难。每个定量环外观之间存在一定差异，直径与高度难以一致，经常发生松散情况，因此定量环部件批量化、标准化制造受到一定影响。为此，需要一种能够非常简便标准化操作的定量环绕制制造工具。

在专利公开号为CN110589606A的专利中公开了一种用于色谱仪的定量环的缠绕设备，包括箱体，所述箱体的前端转动连接有能卷绕定量环的卷筒，且卷筒连接有安装在箱体内控制卷筒定量转动的动力机构，所述卷筒周向上开设有沿着轴向方向向前贯穿的捆扎槽，且捆扎槽的前端开设有向前贯穿的插接固定定量环端部的插槽。使用时，将定量环用的钢管弯折经捆扎槽插入插槽，这样限制定量环的端部不滑脱，进行固定，导向轮支撑钢管，通过控制器控制电机转动，电机带动卷筒转动，从而卷绕钢管，卷绕成定量环，这里，电机转动圈数一定，从而使卷绕的长度一定，相对于人工卷绕，长度把握更好，同时，效率更高。通过捆扎槽，方便进行捆扎，避免定量环松散，提高了工作效率。

上述专利中仍会存在在无法进行多层绕制的问题，在需要进行多层绕制的场合中其工作效率也不高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种用于多层定量环的自动绕制装置及快速绕制方法，能够使用时间继电器控制整个装置，进一步提高自动化程度，且能够进行多层绕制，批量效率更高，外形美观不松散，弹簧形状直径与高度尺寸能在一定范围为定制，大大提高成品的一致性。

本发明的技术方案如下所示：

一种用于多层定量环的自动绕制装置，包括底座、丝杆驱动模块、主轴驱动模块、绕制模块和主轴。所述主轴一端贯穿支撑轴承座并固定于主轴驱动模块，所述绕制模块贯穿于主轴的另一端并架设在主轴上；所述底座包括底角和底座平板，所述丝杆驱动模块、主轴驱动模块均设置在底座平板上，所述支撑轴承座通过螺丝固定在底座平板上。

优选的，所述丝杆驱动模块包括丝杆驱动电动机，所述丝杆驱动电动机连接至丝杆驱动电动机主动齿轮，所述丝杆驱动电动机主动齿轮啮合至丝杆驱动从动齿轮，并由丝杆驱动从动齿轮连接至管线偏移驱动丝杆的一端，所述管线偏移驱动丝杆的另一端连接管线偏移车及管线捋直装置。

优选的，所述管线偏移驱动丝杆俩端头部均设置有丝杠轴承座，所述管线偏移车及管线捋直装置和丝杆驱动电动机之间还设置有管线偏移车行程定位开关。

优选的，所述主轴驱动模块包括主轴驱动电动机，所述主轴驱动电动机连接至主轴驱动电动机主动齿轮，所述主轴驱动电动机主动齿轮啮合至主轴减速从动齿轮，并由主轴减速从动齿轮连接至主轴。

优选的，所述绕制模块包括后弹簧挡片、压紧弹簧、前弹簧挡片、定量环和定量环起始端固定夹具，所述压紧弹簧设置于后弹簧挡片和前弹簧挡片之间，所述前弹簧挡片右侧设置有定量环的绕制区域，用于绕制定量环。

优选的，所述后弹簧挡片的左侧设置有套设于主轴上的主轴端部螺帽，所述定量环的右侧设置有主轴套环，所述定量环起始端固定夹具放置在主轴套环顶部，用于固定定量环的起始端。

本发明还提供了一种用于多层定量环的自动快速绕制方法，包括以下步骤：

S1：准备制造定量环的材料，根据所需体积计算定量环的材料长度，并进行切割打磨，初步的进行顺直以利于后续进行绕制；

S2：利用丝杆驱动电动机对管线偏移车槽孔位置进行调整，保证其与主轴套环侧面在一个平面；

S3：确定定量环起始端保留长度并做记号，将定量环起始端管线插入管线偏移车及管线捋直装置，穿出后将起始端插入定量环起始端固定夹具，确保做好记号位置与主轴相切，拧紧定量环起始端固定夹具，确保定量环绕制过程中管线起始端不发生滑动；

S4：开启启动开关，丝杆驱动电动延时器同步开启，延时期间丝杆驱动电动机处于停止状态。主轴电机通过减速齿轮缓慢旋转，主轴匀速转动将捋直后不锈钢管适中绷紧状态缓慢缠绕主轴完成第一圈绕制，此时延时器延时时间到，丝杆驱动电动机启动，丝杠开始转动，使得管线偏移车同步缓慢向下一圈绕制方向移动管子直径长度距离。管线偏移车在后第一圈绕制完成后开始随丝杆转动向另一端偏移；

S5：丝杠转动驱动电机转速预先调整至主轴匀速转动一周，丝杠转动一定圈数，使得管线偏移车同步向轴向匀速移动管子直径相等的距离；

S6：依照上述过程进行不断缠绕直至管线偏移车行碰到行程定位开关后，即可完成第一层绕制；

S7：当管线偏移车行碰到行程定位开关即触发延时器，主轴驱动电机继续转动，开始绕制第二层。当第二层起始第一圈绕制完毕后延时器延时结束，丝杆驱动电机反向转动，管线管线偏移车在丝杆反向转动情况下而反向移动，直至第二层管线绕制到完成；关闭电源；

S8：如需绕制二层以上定量环，重新开机，重复上述步骤，继续增加后续层数绕制，由丝杆驱动电动机开关的单双层选择控制绕制的最终层数。

优选的，所述制造定量环的材料采用的外径1/16英寸外径不锈钢管，所述不锈钢管为直管或整卷盘管，需预先进行初步捶打将明显弯折波浪形处变得基本平整，并根据所需材料长度截断多余部分，对截断头部进行切割或打磨。

优选的，所述步骤S6中的行程定位开关用于控制管线偏移车最大移动距离——等于预先设定的定量环弹簧高度，所述行程定位开关的底座设置有腰孔，由固定螺丝预先根据定量环高度确定并拧紧在底座上。

优选的，根据预先需要绕制的层数确定丝杆驱动电动机开关的位置，包括单层绕制和双层绕制。丝杆驱动电动机开关处于单层绕制位置时，当管线偏移车行碰到行程定位开关后，单层绕制完成，绕制装置整个停止绕制。丝杆驱动电动机开关处于双层绕制时，管线偏移车行碰到行程定位开关即切换移动反向，线偏移车在丝杆反向转动情况下继续反向移动，直至第二层管线绕制完成。

如需要两层以上更多层，重复进行上述操作继续绕制即可。

本发明的技术效果为：

本发明提供的技术方案能够解决人工制造弹簧形状定量环卷绕过程中管线由于不易捋直，出现弹簧匝间不紧密、直径与高度控制不够严格、成品定量环外观不一致且比较松散的问题。使用时间继电器控制整个装置，可进一步提高自动化程度，且能够进行多层绕制，批量制造效率更高，外形紧凑美观，大大提高了一致性。

附图说明

图1为批量自动绕制装置的结构示意图。

附图标记：1、底脚；2、底座平板；3、丝杆驱动电动机；4、丝杆驱动电动机主动齿轮；5、主轴端部螺帽；6、后弹簧挡片；7、压紧弹簧；8、前弹簧挡片；9、定量环；10、定量环起始端固定夹具；11、主轴套环；12、主轴；13、支撑轴承座；14、主轴减速从动齿轮；15、管线偏移车行程定位开关；16、螺丝；17、主轴驱动电动机主动齿轮；18、主轴驱动电动机；19、丝杠轴承座；20、丝杆驱动从动齿轮；21、管线偏移驱动丝杆；22、管线偏移车及管线捋直装置。

具体实施方式

下面将结合说明书附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1所示，本发明提供了一种用于多层定量环的自动绕制装置，包括底座、丝杆驱动模块、主轴驱动模块、绕制模块和主轴12，主轴12一端贯穿支撑轴承座13并固定于主轴驱动模块，绕制模块贯穿于主轴12的另一端并架设在主轴12上，底座包括底角1和底座平板2，丝杆驱动模块、主轴驱动模块均设置在底座平板2上，支撑轴承座13通过螺丝16固定在底座平板2上。

其中，丝杆驱动模块包括丝杆驱动电动机3，丝杆驱动电动机3连接至丝杆驱动电动机主动齿轮4，丝杆驱动电动机主动齿轮4啮合至丝杆驱动从动齿轮20，并由丝杆驱动从动齿轮20连接至管线偏移驱动丝杆21的一端，管线偏移驱动丝杆的另一端连接管线偏移车及管线捋直装置22。当丝杆电机驱动齿轮传动，驱动丝杆旋转一周，管线偏移车在螺纹旋转的作用下同步移动定量环管线的直径长度。

作为本发明的一种实施方式，管线偏移驱动丝杆21两个端部均设置有丝杠轴承座19，管线偏移车及管线捋直装置22和丝杆驱动电动机3之间还设置有管线偏移车行程定位开关15，连接至管线偏移驱动丝杆21。

其中，主轴驱动模块包括主轴驱动电动机18，主轴驱动电动机18连接至主轴驱动电动机主动齿轮17，主轴驱动电动机主动齿轮17啮合至主轴减速从动齿轮14，并由主轴减速从动齿轮14连接至主轴12。

其中，绕制模块包括后弹簧挡片6、压紧弹簧7、前弹簧挡片8、定量环9和定量环起始端固定夹具10，压紧弹簧7设置于后弹簧挡片6和前弹簧挡片8之间，前弹簧挡片8右侧设置有定量环的绕制区域，用于绕制定量环9。

作为本发明的一种实施方式，所述后弹簧挡片6的左侧设置有套设于主轴上的主轴端部螺帽5，所述定量环9的右侧设置有主轴套环11，定量环起始端固定夹具10放置在主轴套环11顶部，用于固定定量环起始端。

其中，本发明还提供了一种用于多层定量环的自动快速绕制方法，包括以下步骤：

1、将制造定量环用的外径1/16英寸外径不锈钢管准备好，可以使用直管或者是整卷盘管，根据内径计算出所需体积需要的长度，预先裁剪好略长一些长度切割。头部切割或者锉刀打磨平整，不能歪斜。使用橡皮锤在木板上进行反复捶打，使得明显弯折波浪形变得初步平直。

2、确定管线偏移车加紧管线槽孔位置与主轴套环侧面在一个平面。假如不在一个平面，开启丝杆驱动电动机移动管线偏移车到指定位置。

3、确定定量环起始端管线保留长度，记号笔做好记号。将定量环起始端插入管线偏移车及管线捋直装置，起始端插入定量环起始端固定夹具，确保做好记号位置与主轴相切，夹具螺丝上紧不能松动。

4、将捋直装置压紧螺丝上紧。

5、开启启动开关，主轴电机通过减速齿轮缓慢旋转，此时管线偏移车延时器也同时启动。第一圈绕制完成后延时时间到，丝杆驱动电动机立即启转，管线偏移车在丝杆的驱动下带着管线缓慢向另一端偏移。捋直装置的夹具紧紧夹住管线进行捋直，顺便产生一定摩擦力，以便绕制过程中管线始终保持一定的张力。

主轴匀速转动将捋直后不锈钢管在绷紧状态下缓慢缠下第一圈，此时管线偏移车在丝杠驱动下，缓慢向下一圈方向移动管子直径长度距离。

6、丝杠转动驱动电机转速预先调整至主轴匀速转动一周，确保丝杠同时转动一定圈数，使得管线偏移车同步匀速移动管子直径长度距离。

7、如此不断缠绕，定量环在压缩弹簧持续施加一定推力至前弹簧挡片，持续提供一定压力，使得定量环绕制过程中每一圈都处于压紧状态。

8、管线偏移车最大移动距离也就是设定定量环弹簧高度尺寸受到管线偏移车行程定位开关控制。管线偏移车行程定位开关底座有腰孔，由固定螺丝预先根据定量环高度确定拧紧在底座上。

9、当主轴缠绕管线成压缩弹簧装到指定高度后，此时管线偏移车行碰到程定位开关，延时器同时开启计时，丝杆驱动电机停转进行延时，时间等于第二层第一圈已经全部绕制完毕时间。延时器延时结束丝杆驱动电机立即反向转动，管线偏移车反向同步移动。

10、此时压缩弹簧也处于接近压缩极限状态，主轴电机继续驱动主轴旋转继续紧密缠绕第二层起始圈，只是绕制螺旋旋进的方向相反。

11、假如只需要绕制一层，预先将丝杆驱动电动机开关放置在单层位置即可，管线偏移车行碰到程定位开关即断电停止。假如需要绕制两层，预先将丝杆驱动电动机开关放置在双层位置即可，管线偏移车行碰到程定位开关即触发延时器，主轴驱动电机继续转动，绕制完第二层的第一圈后，延时完毕丝杆反向转动。

12、管线偏移车在丝杆反向转动情况下继续反向移动。直至第二层管线绕制到完成，按停止按钮，整机断电。

13、假如需要绕制第三层或者更多层，重新开机，重复上述步骤即可。

14、停机后拧松将定量环起始端从定量环起始端固定夹具拆除，管线捋直装置螺丝松开，拆卸主轴端部螺帽、后弹簧挡片、压紧弹簧、前弹簧挡片，松开定量环起始端固定夹具，即可退出定量环。根据管线尾端长度记号截断多余的管线。

15、重复上述步骤，可以继续重复下一个定量制造。

通过上述方法结合装置能够解决人工绕制中出现的管线由于不易捋直，定量环成品外观不紧密现象、高度控制不够严格和比较松散的问题。在提供的装置中能够使用时间继电器控制整个装置，可进一步提高自动化程度，且能够进行多层绕制，批量效率更高，弹簧形状直径与高度可控，外形不松散，更加美观，大大提高了产品的一致性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于多层定量环的自动绕制装置，其特征在于，包括底座（1）、丝杆驱动模块、主轴驱动模块、绕制模块和主轴（12），所述主轴（12）一端贯穿支撑轴承座（13）并固定于主轴驱动模块，所述绕制模块贯穿于主轴（12）的另一端并架设在主轴（12）上；所述底座包括底角（1）和底座平板（2），所述丝杆驱动模块、主轴驱动模块均设置在底座平板（2）上，所述支撑轴承座（13）通过螺丝（16）固定在底座平板（2）上。

2.根据权利要求1所述的用于多层定量环的自动绕制装置，其特征在于，所述丝杆驱动模块包括丝杆驱动电动机（3），所述丝杆驱动电动机（3）连接至丝杆驱动电动机主动齿轮（4），所述丝杆驱动电动机主动齿轮（4）啮合至丝杆驱动从动齿轮（20），并由丝杆驱动从动齿轮（20）连接至管线偏移驱动丝杆（21）的一端，所述管线偏移驱动丝杆（21）的另一端连接管线偏移车及管线捋直装置（22）。

3.根据权利要求2所述的用于多层定量环的自动绕制装置，其特征在于，所述管线偏移驱动丝杆（21）俩端头部均设置有丝杠轴承座（19），所述管线偏移车及管线捋直装置（22）和丝杆驱动电动机（3）之间还设置有管线偏移车行程定位开关（15）。

4.根据权利要求1所述的用于多层定量环的自动绕制装置，其特征在于，所述主轴驱动模块包括主轴驱动电动机（18），所述主轴驱动电动机（18）连接至主轴驱动电动机主动齿轮（17），所述主轴驱动电动机主动齿轮（17）啮合至主轴减速从动齿轮（14），并由主轴减速从动齿轮（14）连接至主轴（12）。

5.根据权利要求1所述的用于多层定量环的自动绕制装置，其特征在于，所述绕制模块包括后弹簧挡片（6）、压紧弹簧（7）、前弹簧挡片（8）、定量环（9）和定量环起始端固定夹具（10），所述压紧弹簧（7）设置于后弹簧挡片（6）和前弹簧挡片（8）之间，所述前弹簧挡片（8）右侧设置有定量环的绕制区域，用于绕制定量环（9）。

6.根据权利要求5所述的用于多层定量环的自动绕制装置，其特征在于，所述后弹簧挡片（6）的左侧设置有套设于主轴（12）上的主轴端部螺帽（5），所述定量环（9）的右侧设置有主轴套环，所述定量环起始端固定夹具放置在主轴套环（11）顶部，用于固定定量环起始端。

7.一种用于多层定量环的自动快速绕制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：准备制造定量环的材料，根据所需体积计算定量环的材料长度，并进行切割打磨；

S2：利用丝杆驱动机构对管线偏移车槽孔位置进行调整，保证其与主轴套环侧面在一个平面；

S3：确定定量环绕制起始端保留长度并做记号，将定量环起始端先插入管线偏移车及管线捋直装置，穿出后将管线起始端插入定量环起始端固定夹具孔内，确保制起始端记号位置与主轴相切并紧靠主轴套环边缘；

上紧起始端固定夹具螺丝，使得管线绕制过程中无法松动；

S4：开启启动开关，丝杆驱动电动延时器同步开启，主轴电机通过减速齿轮缓慢旋转；

主轴匀速转动将捋直后的不锈钢管绷紧状态缓慢缠绕第一圈，此时延时器延时时间到，丝杆驱动电动机启动，管线偏移车在丝杠驱动下开始缓慢移动，缓慢向下一圈方向移动管子直径相等的长度距离；

S5：丝杠驱动机构驱动电机的转速预先调整至当主轴匀速转动一周，丝杠转动一定圈数，使得管线偏移车同步匀速移动管子直径相等的长度距离；

S6：依照上述过程进行不断缠绕直至管线偏移车碰到行程定位开关后，完成第一层绕制；

S7：当管线偏移车行碰到行程定位开关即触发延时器，此时主轴驱动电机继续转动，开始绕制第二层；

当第二层起始第一圈绕制完毕后延时器延时结束，丝杆驱动电机反向转动，管线偏移车在丝杆反向转动情况下反向移动，直至第二层管线绕制到完成；

S8：重新开机，重复上述步骤，继续增加后续层数绕制，由丝杆驱动电动机开关的单双层选择控制绕制的最终层数。

8.根据权利要求7所述的用于多层定量环的自动快速绕制方法，其特征在于，所述制造定量环的材料采用的外径1/16英寸外径不锈钢管，所述不锈钢管为直管或整卷盘管，切割打磨过程中需先进行捶打将明显弯折波浪形变得初步平整，并根据所需材料长度截断多余部分，对头部进行切割或打磨。

9.根据权利要求7所述的用于多层定量环的自动快速绕制方法，其特征在于，所述步骤S6中的行程定位开关用于控制管线偏移车最大移动距离，所述行程定位开关的底座设置有腰孔，由固定螺丝预先根据定量环成品高度确定并拧紧在底座上。

10.根据权利要求7所述的用于多层定量环的自动快速绕制方法，其特征在于，根据预先需要绕制的层数确定丝杆驱动电动机开关的位置，包括单层绕制和双层绕制，其中丝杆驱动电动机开关处于单层绕制位置时，当管线偏移车行碰到行程定位开关后，单层绕制完成，绕制装置停止绕制；丝杆驱动电动机开关处于双层绕制时，管线偏移车行碰到行程定位开关即转向反向，线偏移车在丝杆反向转动情况下继续反向移动，直至第二层管线绕制完成。

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