CN115071115B - 缠绕型金属橡胶毛坯定螺距拉伸及定缠绕角度的控制装备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新型多孔金属材料加工技术领域，具体涉及一种缠绕型金属橡胶毛坯定螺距拉伸及定缠绕角度的控制装备，包括用于提供金属螺旋卷的金属螺旋卷送丝架，所述金属螺旋卷送丝架的后侧安装有用于实现金属螺旋卷的定螺距拉伸及控制毛坯制备缠绕角度的控制装置，所述控制装置的后侧安装有用于将金属螺旋卷缠绕形成毛坯的金属螺旋卷缠绕机。该装备解决了金属橡胶毛坯制备过程一致性差的问题，实现金属橡胶毛坯制备过程中的定螺距拉伸及缠绕角度的精准控制，保证了金属橡胶毛坯制备的一致性和均匀性。

Description

缠绕型金属橡胶毛坯定螺距拉伸及定缠绕角度的控制装备

技术领域

本发明涉及新型多孔金属材料加工技术领域，具体涉及一种缠绕型金属橡胶毛坯定螺距拉伸及定缠绕角度的控制装备。

背景技术

金属橡胶是一种由金属丝制成螺旋卷并进行冷冲压成形的高弹性多孔材料，由于金属橡胶具有大阻尼、可靠性高、环境适应性强、抗疲劳、以及生物相容性等优势，因此，广泛应用于密封、隔振、过滤、降噪等方面。金属橡胶是一种非常适用于航空、航天、国防、交通运输等恶劣苛刻环境的新型高弹性、大阻尼材料。

金属橡胶制备工艺流程包括以下内容：1、金属丝的材质及直径的选择；2、金属螺旋卷的制备；3、金属橡胶毛坯制备；4、金属橡胶冲压成型；5、金属橡胶后处理。因为金属橡胶复杂的制作工艺流程，导致产品的一致性较差，严重影响了金属橡胶应用和发展。要实现金属橡胶产品性能一致性，首先急需解决金属橡胶毛坯制备过程的规范化与一致性。

金属橡胶毛坯一致性主要受制备过程中金属螺旋卷的定螺距拉伸及缠绕角度控制的影响。因此，需要一种实现金属螺旋卷的定螺距拉伸及缠绕角度精准控制的装备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种缠绕型金属橡胶毛坯定螺距拉伸及定缠绕角度的控制装备，该装备解决了金属橡胶毛坯制备过程一致性差的问题，实现金属橡胶毛坯制备过程中的定螺距拉伸及缠绕角度的精准控制，保证了金属橡胶毛坯制备的一致性和均匀性。

本发明的技术方案在于：一种缠绕型金属橡胶毛坯定螺距拉伸及定缠绕角度的控制装备，包括用于提供金属螺旋卷的金属螺旋卷送丝架，所述金属螺旋卷送丝架的后侧安装有用于实现金属螺旋卷的定螺距拉伸及控制毛坯制备缠绕角度的控制装置，所述控制装置的后侧安装有用于将金属螺旋卷缠绕形成毛坯的金属螺旋卷缠绕机。

进一步地，所述控制装置包括座板，所述座板上设置有由驱动机构驱动实现横向移动的控制器，所述控制器上端面自前向后依次设置进丝导轮组、拉伸轮组、送丝导轮组，控制器的一侧设置有螺距采集器，控制器的后侧设置有缠绕角度采集器，所述控制器内还设置有控制系统。

进一步地，所述进丝导轮组由一对进丝导轮组成，所述拉伸轮组由阻尼拉伸轮和辅助拉伸轮组成，所述阻尼拉伸轮的直径大于辅助拉伸轮，所述送丝导轮组由一对送丝导轮组成，所述进丝导轮组、拉伸轮组及送丝导轮组的轮组中心线与金属螺旋卷的轴线始终垂直。

进一步地，所述驱动机构包括横向设置的丝杆，所述丝杆的两端部分别与座板转动连接并由伺服电机驱动，所述控制器的下部经螺母座与丝杆相螺接，控制器下侧的前后部分别与座板滑动配合。

进一步地，所述座板的前后部分别横向设置有导轨，所述控制器下侧的前后部分别经滑块与导轨滑动配合。

进一步地，所述控制系统包括由螺距控制模块、控制交互面板及缠绕控制模块组成；所述螺距控制模块控制和管理阻尼轮伺服电机、螺距采集器以及螺距计算芯片；所述缠绕控制模块控制和管理驱动机构、缠绕角度采集器以及角度计算处理芯片。

进一步地，所述控制器的台面与金属螺旋卷缠绕机的芯轴轴线在同一水平线上。

进一步地，所述螺距采集器和缠绕角度采集器均由工业CCD相机和图像处理芯片组成。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

1）相较于传统的手工制备金属橡胶毛坯的过程，该装备解决了金属橡胶毛坯制备过程一致性差的问题，实现金属橡胶毛坯制备过程中的定螺距拉伸及缠绕角度的精准控制，保证了金属橡胶毛坯制备的一致性和均匀性，并提升金属橡胶毛坯制备效率和金属橡胶制品的良品率，极大提升了金属橡胶的使用与推广。

2）相较于现有的金属橡胶制备机器而言，增加了视觉检测技术和智能控制技术，能够实现金属橡胶毛坯制备过程中的精度控制，实现金属螺旋卷的定螺距拉伸和金属橡胶毛坯的缠绕角度的精确控制，进而提升了金属橡胶制品的精度、良品率和使用寿命。

3）由于基于视觉检测的金属螺旋卷的定螺距拉伸及金属橡胶毛坯缠绕角度控制的智能控制能够实现对于金属橡胶螺旋卷的螺距进行精确的控制，为金属橡胶制备过程提供更多的制备工艺方案：如可以任意调整控制局部金属螺旋卷螺距的大小，和任意调整控制局部金属橡胶毛坯缠绕角度的大小，从而为金属橡胶毛坯制备提供新思路。

附图说明

图1为本发明的金属橡胶毛坯制备系统示意图；

图2为本发明的金属橡胶定螺距及缠绕角度拉伸装置结构图；

图3为本发明的金属橡胶定螺距拉伸及缠绕角度控制装置左视图；

图4为本发明的金属橡胶定螺距拉伸及缠绕角度控制装置局部俯视图；

图5为本发明的金属橡胶定螺距拉伸及缠绕角度控制装置后视图；

图6为本发明的控制系统组成示意图；

图7为本发明的定螺距控制实现流程图；

图8为本发明的缠绕角度控制流程图；

图中：1-金属螺旋卷送丝架 2-控制装置 3-金属螺旋卷缠绕机 4-阻尼拉伸轮 5-进丝导轮组 5-2右侧进丝导轮 6-辅助拉伸轮 7-送丝导轮组 7-2右侧送丝导轮 8-滑轨9-丝杆 10-螺距采集器 11-缠绕角度采集器 12-金属螺旋卷 13-丝杆伺服电机 14-控制器 15-控制交互面板 16-座板 17-滑块 18-凸台。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更浅显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本发明并不限于此。

参考图1至图8

一种缠绕型金属橡胶毛坯定螺距拉伸及定缠绕角度的控制装备，包括用于提供金属螺旋卷12的金属螺旋卷送丝架1，所述金属螺旋卷送丝架的后侧安装有用于实现金属螺旋卷的定螺距拉伸及控制毛坯制备缠绕角度的控制装置2，所述控制装置的后侧安装有用于将金属螺旋卷缠绕形成毛坯的金属螺旋卷缠绕机3。

本实施例中，所述控制装置包括座板16，所述座板上设置有由驱动机构驱动实现横向移动的控制器14，所述控制器上端面自前向后依次设置进丝导轮组5、拉伸轮组、送丝导轮组7，控制器的一侧设置有螺距采集器10，控制器的后侧设置有缠绕角度采集器11，所述控制器内还设置有控制系统。

本实施例中，所述控制器的台面与金属螺旋卷缠绕机的芯轴轴线在同一水平线上，为实现缠绕角度控制提供位置条件。

本实施例中，所述进丝导轮组由一对进丝导轮组成，所述拉伸轮组由位于左侧的阻尼拉伸轮4和位于右侧的辅助拉伸轮6组成，所述阻尼拉伸轮的直径大于辅助拉伸轮，所述送丝导轮组由一对送丝导轮组成，金属螺旋卷12安装在进丝导轮组5、拉伸轮组、送丝导轮组7三个轮组中的轮子接触间隙之间。所述进丝导轮组、拉伸轮组及送丝导轮组的轮组中心线与金属螺旋卷的轴线始终垂直。且位于右侧的进丝导轮、辅助拉伸轮6、送丝导轮的轮心为共线关系。

本实施例中，所述驱动机构包括横向设置的丝杆9，所述丝杆的两端部分别与座板转动连接并由伺服电机13驱动，所述伺服电机13安装位置在丝杆9的左侧，所述控制器的下部经螺母座与丝杆相螺接，所述座板的前后部分别横向设置有导轨8，所述控制器下侧的前后部分别经滑块17与导轨滑动配合。从而通过伺服电机驱动丝杆带动控制器实现移动。

本实施例中，所述控制系统包括由螺距控制模块、控制交互面板15及缠绕控制模块组成；所述螺距控制模块控制和管理阻尼轮伺服电机（位于控制器内部，图上未显示）、螺距采集器10以及螺距计算芯片；所述缠绕控制模块控制和管理驱动机构的伺服电机13、缠绕角度采集器11以及角度计算处理芯片，所述控制交互面板15安装在控制器的14左侧，通过控制交互面板15将目标螺距和缠绕角度输入系统。

本实施例中，所述螺距采集器10是由工业CCD相机和图像处理芯片组成，安装在控制14的右侧的凸台18上，并要求工业CCD相机的镜头轴线与控制器14的台面处于同一水平面，为金属螺旋卷螺距监控提供位置条件。

本实施例中，所述缠绕角度采集器11也是由工业CCD相机和图像处理芯片组成，安装在控制器14的后侧（靠近金属螺旋卷缠绕机3的一侧），并要求工业CCD相机水平安装，镜头朝上并且轴线与控制器14上方轮组的公共切线方向垂直。

金属橡胶毛坯制备过程：

将金属螺旋卷放置于金属螺旋卷送丝架1中，再送往用于金属橡胶毛坯定螺距拉伸及缠绕角度精准控制的控制装置2中，进行定螺距的拉伸，之后在送往金属螺旋卷缠绕机3的过程中对缠绕角度进行控制，最终在金属螺旋卷缠绕机3上完成金属橡胶毛坯制备。

金属橡胶毛坯定螺距拉伸及缠绕角度控制的智能控制：

金属橡胶螺旋卷经过进丝轮组5的矫正，再送往阻尼拉伸轮4与辅助拉伸轮6之间进行定螺距拉伸，完成定螺距的拉伸之后经过螺距采集器10的实时监控调节，再到送丝导轮组7。最后经过缠绕角度采集器11的实时监控调节，再送往金属螺旋卷缠绕机3。

实现定螺距的控制：

由于阻尼拉伸轮4和辅助拉伸轮6之间存在速度差，金属橡胶螺旋卷在经过阻尼拉伸轮4和辅助拉伸轮6的拉伸后，可以实现金属橡胶螺旋卷的螺距拉伸。之后螺距采集器10采用工业CCD相机将螺距的图像信号转化成数字信号，并在图像处理芯片中进行螺距的图像处理及数据采集，最后将螺距数据传输给螺距计算处理芯片与预设的目标螺距进行比较，判断是否符合螺距的拉伸的要求。符合要求则不进行调控继续拉伸下一个螺距；如果不符合要求，螺距计算处理芯片根据螺距偏差值对阻尼拉伸轮4的轮速进行计算修正，并将修正值传输到阻尼轮伺服电机。从而实现对阻尼轮拉伸轮4的轮速与辅助轮拉伸轮6的轮速差进行调整，进而实现螺旋卷螺距的调整，具体控制流程如附图7所示。

控制器14的移动速度与螺旋卷缠绕角度的关系如式（1）

              （1）

可化简为：

            （2）

式中：为智能控制系统14移动速度，为螺旋卷在缠绕机芯轴上的速度，为芯轴的直径，为缠绕角度，为电机转速。其中为定值，根据与之间的关系便可以得到，因此可以通过调整来调整的大小。

实现毛坯缠绕角度控制：

根据控制器14移动速度与金属橡胶毛坯制备缠绕角度的关系，可以通过控制器14的移动速度来实现金属橡胶毛坯制备缠绕角度的控制，其具体控制过程如下：

金属螺旋卷离开送丝导轮组7后，缠绕角度采集器11采用工业CCD相机将螺距的图像信号转化成数字信号，并在图像处理芯片中对缠绕角度进行图像处理并进行数据采集，之后将缠绕角度数据传输给角度处理芯片与预设的目标缠绕角度进行比较，判断是否符合毛坯缠绕角度的要求，符合要求则金属螺旋卷继续缠绕在金属螺旋卷缠绕机3的芯轴上，直到最终完成毛坯的制备；如果不符合要求，角度计算处理芯片根据缠绕角度的偏差值对控制器14移动速度进行计算修正，并将修正值传输到丝杆伺服电机13。从而实现对控制器14移动速度的调整，进而实现毛坯缠绕角度的调整，具体控制流程如附图8所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的缠绕型金属橡胶毛坯定螺距拉伸及定缠绕角度的控制装备并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种缠绕型金属橡胶毛坯定螺距拉伸及定缠绕角度的控制装备，其特征在于，包括用于提供金属螺旋卷的金属螺旋卷送丝架，所述金属螺旋卷送丝架的后侧安装有用于实现金属螺旋卷的定螺距拉伸及控制毛坯制备缠绕角度的控制装置，所述控制装置的后侧安装有用于将金属螺旋卷缠绕形成毛坯的金属螺旋卷缠绕机；所述控制装置包括座板，所述座板上设置有由驱动机构驱动实现横向移动的控制器，所述控制器上端面自前向后依次设置进丝导轮组、拉伸轮组、送丝导轮组，控制器的一侧设置有螺距采集器，控制器的后侧设置有缠绕角度采集器，所述控制器内还设置有控制系统。

2.根据权利要求1所述的缠绕型金属橡胶毛坯定螺距拉伸及定缠绕角度的控制装备，其特征在于，所述进丝导轮组由一对进丝导轮组成，所述拉伸轮组由阻尼拉伸轮和辅助拉伸轮组成，所述阻尼拉伸轮的直径大于辅助拉伸轮，所述送丝导轮组由一对送丝导轮组成，所述进丝导轮组、拉伸轮组及送丝导轮组的轮组中心线与金属螺旋卷的轴线始终垂直。

3.根据权利要求1或2所述的缠绕型金属橡胶毛坯定螺距拉伸及定缠绕角度的控制装备，其特征在于，所述驱动机构包括横向设置的丝杆，所述丝杆的两端部分别与座板转动连接并由伺服电机驱动，所述控制器的下部经螺母座与丝杆相螺接，控制器下侧的前后部分别与座板滑动配合。

4.根据权利要求3所述的缠绕型金属橡胶毛坯定螺距拉伸及定缠绕角度的控制装备，其特征在于，所述座板的前后部分别横向设置有导轨，所述控制器下侧的前后部分别经滑块与导轨滑动配合。

5.根据权利要求1、2或4所述的缠绕型金属橡胶毛坯定螺距拉伸及定缠绕角度的控制装备，其特征在于，所述控制系统包括由螺距控制模块、控制交互面板及缠绕控制模块组成；所述螺距控制模块控制和管理阻尼轮伺服电机、螺距采集器以及螺距计算芯片；所述缠绕控制模块控制和管理驱动机构、缠绕角度采集器以及角度计算处理芯片。

6.根据权利要求1所述的缠绕型金属橡胶毛坯定螺距拉伸及定缠绕角度的控制装备，其特征在于，所述控制器的台面与金属螺旋卷缠绕机的芯轴轴线在同一水平线上。

7.根据权利要求1、2或4所述的缠绕型金属橡胶毛坯定螺距拉伸及定缠绕角度的控制装备，其特征在于，所述螺距采集器和缠绕角度采集器均由工业CCD相机和图像处理芯片组成。

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