CN203919691U - 一种橡胶气囊缠绕装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种橡胶气囊缠绕装置。两个平行的同步转动辊通机械传动连接主轴电机，同步转动辊的一侧，设有小车轨道，小车轨道上设有运动平台和小车电机，运动平台上设有伸臂电机、缠绕头、伸臂，同步转动辊的外侧设有位置检测装置；小车、伸臂电机背侧均设有编码器，编码器和位置检测装置电性连接MC403运动控制器，MC403运动控制器电性连接驱动器，驱动器电性连接电机。本实用新型可代替传统的人工加工方式，实现多种规格和型号的橡胶气囊高效，高质量的缠绕加工，橡胶气囊缠绕装置采用编码器作为高精度的位置检测装置，采用直连橡胶内衬的方式装配位置检测装置，使橡胶内衬反馈数据更准确，进而保证了系统有极高的缠绕精度。
Description
技术领域：
本实用新型涉及橡胶气囊制造设备领域，具体地说是一种橡胶气囊缠绕装置。
背景技术：
橡胶气囊是一种具有可逆性形变的高弹性聚合物材料，具有优良的绝缘性，隔水性，可塑性和较强的形变恢复能力，使用方便，使用后方便拆除，并且在适当处理后还具有耐油，耐酸，耐碱，耐寒，耐压，耐磨等优点，被广泛应用于医疗，运输，建筑，船舶下水等领域。缠绕机是生产橡胶气囊的核心设备，目前，国内多采用手动方式完成气囊的缠绕成型加工，这种加工方式生产效率低，缠绕质量不高，劳动强度还特别大，加工范围小，无法满足橡胶行业日益增长的市场需求。
实用新型内容：
本实用新型旨在克服目前手工进行橡胶气囊缠绕造成的工作效率低、缠绕成品质量低，缠绕工艺单一和生产产品规格单一的问题，提供了一种新型自动化橡胶气囊缠绕装置。
本实用新型的技术方案是：一种橡胶气囊缠绕装置，包括同步转动辊，两个平行的同步转动辊通过同步传动连接，其中一个同步转动辊的一侧机械传动连接主轴电机，在一个同步转动辊的一侧，设有与同步转动辊平行的小车轨道，小车轨道上设有运动平台，运动平台固定连接小车电机，小车电机与小车轨道之间通过齿轮齿条传动连接，运动平台上设有伸臂电机，小车轨道与一个同步转动辊之间，靠近同步转动辊一侧设有缠绕头，缠绕头固定连接伸臂，伸臂与伸臂电机输出轴通过曲柄滑块机构连接，在两同步转动辊的共同中心线上，同步转动辊的外侧设有位置检测装置；
主轴电机通过外部位置检测装置定位，伸臂电机背侧设有伸臂编码器，小车电机背侧设有小车编码器，小车编码器电性连接MC403运动控制器的编码器信号输入接口A， MC403运动控制器的模拟量输出接口A电性连接小车驱动器，小车驱动器电性连接小车电机；位置检测装置电性连接MC403运动控制器的编码器信号输入接口B， MC403运动控制器的模拟量输出接口B电性连接主轴驱动器，主轴驱动器电性连接主轴电机；伸臂编码器电性连接MC403运动控制器的编码器信号输入接口C， MC403运动控制器的模拟量输出接口C电性连接伸臂驱动器，伸臂驱动器电性连接伸臂电机，MC403运动控制器的数字量输入端子电性连接操作按钮；
上位机11通过MODBUS-RTU通讯协议与MC403运动控制器26通讯，MC403运动控制器接线部位的相应位置分别贴有小车控制段、主轴控制段和伸臂控制段字样的标志。
本实用新型具有如下有益效果：本实用新型提供了一种橡胶气囊自动缠绕装置，可代替传统的人工加工方式，实现多种规格和型号的橡胶气囊高效，高质量的缠绕加工，橡胶气囊缠绕装置采用编码器作为高精度的位置检测装置，采用直连橡胶内衬的方式装配位置检测装置，使橡胶内衬反馈数据更准确，进而保证了系统有极高的缠绕精度，本实用新型可根据产品的具体要求设计不同的缠绕工艺，实现多种方式的缠绕加工，设计的控制系统可控制小车实现定缠绕角或变缠绕角缠绕加工。
附图说明：
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的控制系统示意图；
图3是本实用新型定缠绕角加工方式示意图；
图4是本实用新型变缠绕角的加工方式示意图。
图中1-同步转动辊，2-位置检测装置，3-主轴电机，4-小车轨道，5-缠绕头，6-伸臂，7-运动平台，8-伸臂电机，9-小车电机，10-伸臂驱动器，11-上位机，12-操作按钮，13-数字量输入端子，14-小车控制段，15-主轴控制段，16-伸臂控制段，17-模拟量输出接口A，18-编码器信号输入接口A，19-模拟量输出接口B，20-编码器信号输入接口B，21-模拟量输出接口C，22-编码器信号输入接口C，23-小车驱动器，24-主轴驱动器，25-小车编码器，26- MC403运动控制器，27-伸臂编码器。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
由图1结合图2～4所示，一种橡胶气囊缠绕装置，包括同步转动辊1，两个平行的同步转动辊1通过同步传动连接，其中一个同步转动辊1的一侧机械传动连接主轴电机3，在一个同步转动辊1的一侧，设有与同步转动辊1平行的小车轨道4，小车轨道4上设有运动平台7，运动平台7固定连接小车电机9，小车电机9与小车轨道4之间通过齿轮齿条传动连接，运动平台7上设有伸臂电机8，小车轨道4与一个同步转动辊1之间，靠近同步转动辊1一侧设有缠绕头5，缠绕头5固定连接伸臂6，伸臂6与伸臂电机8输出轴通过曲柄滑块机构连接，在两同步转动辊1的共同中心线上，同步转动辊1的外侧设有位置检测装置2；
工作时，同步转动辊1通过主轴电机3连接的减速机带动旋转，与橡胶内衬直连的位置检测装置2完成精确定位，小车电机8带动运动平台7沿小车轨道4做跟踪主轴的定缠绕角或变缠绕角运动，在两侧非柱形段，伸臂6做跟随主轴的伸缩运动。
主轴电机3背侧设有主轴编码器26，伸臂电机8背侧设有伸臂编码器27，小车电机9背侧设有小车编码器25，小车编码器25电性连接MC403运动控制器26的编码器信号输入接口A18， MC403运动控制器26的模拟量输出接口A17电性连接小车驱动器23，小车驱动器23电性连接小车电机9；位置检测装置2电性连接MC403运动控制器26的编码器信号输入接口B20， MC403运动控制器26的模拟量输出接口B19电性连接主轴驱动器24，主轴驱动器24电性连接主轴电机3；伸臂编码器27电性连接MC403运动控制器26的编码器信号输入接口C22， MC403运动控制器26的模拟量输出接口C21电性连接伸臂驱动器10，伸臂驱动器10电性连接伸臂电机8，MC403运动控制器26的数字量输入端子13电性连接操作按钮12；
上位机11通过MODBUS-RTU通讯协议与MC403运动控制器26通讯，MC403运动控制器26接线部位的相应位置分别贴有小车控制段14、主轴控制段15和伸臂控制段16字样的标志。
工作时，上位机11选择缠绕工艺和加工方式，并通过MODBUS-RTU通讯协议将设置好的数据下载到MC403运动控制器26内，操作台按钮2输入数字信号命令给数字量输入端子3，数字量输入端子3将控制命令通过MC403内部处理和计算，将需要发送的模拟量通过模拟量输出接口A17、模拟量输出接口B19、模拟量输出接口C21，分别输出给小车驱动器23的CN1接口、主轴驱动器24的CN1接口、伸臂驱动器10的CN1接口，小车电机9通过小车驱动器23驱动，主轴电机3通过主轴驱动器24驱动，伸臂电机8通过伸臂驱动器10驱动，小车电机9和伸臂电机8带动编码器运动，分别将实时运动参数通过编码器输入接口A18和编码器输入接口C22返回到MC403运动控制器26内，完成高精度的闭环控制。主轴电机3通过位置检测装置2定位并将其实时数据通过编码器输入接口B20返回至MC403运动控制器26内，完成高精度的闭环控制。
工作时可通过需求选择定缠绕角或变缠绕角的加工方式。
定缠绕角加工方式为如图3所示的几个阶段，第一阶段采用较窄橡胶做缠绕材料，从气囊最左端缠绕到最右端，第二阶段采用比第一阶段宽的橡胶做缠绕材料，从气囊最左端右侧的一个起始点开始缠绕加工，一直加工到对称于起始点的右端位置。第三阶段类似第二阶段，缠绕起始点向右移动，并采用宽于第二阶段的橡胶进行缠绕。这种加工方式通过MC403嵌入式运动控制器内的运动指令MOVELINK来实现。
MOVELINK (distance, link dist, link acc, link dec, link axis, link start)。
distance为主轴反馈的位置，link dist为小车轴移动的距离，link acc为小车运行在橡胶内衬非柱段的加速距离，link dec为小车运行在橡胶内衬非柱段的减速距离，link axis为主轴的轴号，link start表示主轴在这个位置时，小车开始做跟踪主轴的运动。
变缠绕角的加工方式如图4所示的几个阶段，第一段采用较宽的橡胶作为缠绕材料进行单切点或多切点的等速比缠绕加工，第二三阶段采用较窄的橡胶作为缠绕材料，实用变缠绕角方式进行缠绕加工。这种加工方式通过MC403嵌入式运动控制器内的运动指令CONNECT来实现。
CONNECT（ratio，driving_axis）
Ratio为计算的速比，driving_axis表示小车轴的轴号。其中ratio通过加工产品的参数计算得出，具体计算如下：
(1)
其中D为两侧非柱形段的大端直径与气囊厚度的和，d为两侧非柱形段的小端直径与气囊厚度的和，和是对应直径处的缠绕角，
由锥形段橡胶内衬几何关系可知：
(2)
其中为锥形段橡胶内衬某位置的直径，为两侧非柱形段的橡胶内衬长度，为处的长度。
由公式(1)和公式(2)可得到在处的缠绕角为：
(3)
设橡胶内衬的转速为N，则在位置处的小车运动速度为：
(4)
由以上公式最终可得速比：
(5)
其中和分别为小车和主轴的减速比。
小车以ratio=k的速比，做跟随主轴的直线运动即完成两侧非柱段的等厚度变缠绕角缠绕。
工作时，控制系统是以MC403为控制核心、安川伺服驱动器和伺服电机为驱动执行元件的三自由度缠绕控制系统。缠绕工艺可编辑成文本文档的形式，方便工艺的读写和修改，整个系统具有高度的开放性和易用性。高性能的嵌入式运动控制器的应用更使整个系统具有高度的可靠性，其高速性大大提高了橡胶气囊缠绕机的生产效率。
本实用新型不局限与上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种橡胶气囊缠绕装置，包括同步转动辊(1)，其特征在于：两个平行的同步转动辊(1)通过同步传动连接，其中一个同步转动辊(1)的一侧机械传动连接主轴电机(3)，在一个同步转动辊(1)的一侧，设有与同步转动辊(1)平行的小车轨道(4)，小车轨道(4)上设有运动平台(7)，运动平台(7)固定连接小车电机(9)，小车电机(9)与小车轨道(4)之间通过齿轮齿条传动连接，运动平台(7)上设有伸臂电机(8)，小车轨道(4)与一个同步转动辊(1)之间，靠近同步转动辊(1)一侧设有缠绕头(5)，缠绕头(5)固定连接伸臂(6)，伸臂(6)与伸臂电机(8)输出轴通过曲柄滑块机构连接，在两同步转动辊(1)的共同中心线上，同步转动辊(1)的外侧设有位置检测装置(2)；
主轴电机(3)通过外部位置检测装置(2)定位，伸臂电机(8)背侧设有伸臂编码器(27)，小车电机(9)背侧设有小车编码器(25)，小车编码器(25)电性连接MC403运动控制器(26)的编码器信号输入接口A(18)， MC403运动控制器(26)的模拟量输出接口A(17)电性连接小车驱动器(23)，小车驱动器(23)电性连接小车电机(9)；位置检测装置(2)电性连接MC403运动控制器(26)的编码器信号输入接口C(22)， MC403运动控制器(26)的模拟量输出接口B(19)电性连接主轴驱动器(24)，主轴驱动器(24)电性连接主轴电机(3)；伸臂编码器(27)电性连接MC403运动控制器(26)的编码器信号输入接口C(22)， MC403运动控制器(26)的模拟量输出接口C(21)电性连接伸臂驱动器(10)，伸臂驱动器(10)电性连接伸臂电机(8)，MC403运动控制器(26)的数字量输入端子(13)电性连接操作按钮(12)；
上位机(11)通过MODBUS-RTU通讯协议与MC403运动控制器(26)通讯，MC403运动控制器(26)接线部位的相应位置分别贴有小车控制段(14)、主轴控制段(15)和伸臂控制段(16)字样的标志。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105904742A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-08-31 | 大连理工大学 | 一种全复合材料壳体的缠绕成型方法 |
| CN109664555A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-04-23 | 中国石油集团东北炼化工程有限公司 | 一种大直径密闭气袋的制作方法 |
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