專利名稱：纖維纏繞機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種新型纖維纏繞機(jī)－微機(jī)控制纏繞機(jī)，特別適宜工業(yè)應(yīng)用纏制高強(qiáng)度高精度玻璃鋼管、罐及其它回轉(zhuǎn)體制品。
玻璃纖維增強(qiáng)塑料(俗稱玻璃鋼)管道及容器，因具有輕質(zhì)高強(qiáng)而腐蝕、隔熱、流力特性好、安裝維修方便等優(yōu)點(diǎn)，在石油、化工、建筑、環(huán)保、采礦、電力等工業(yè)部分得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
生產(chǎn)玻璃鋼管的方法，目前有手糊法、卷制法、離心法、纏繞法。因纏繞法成型機(jī)械化程度高及生產(chǎn)效率較高，制品的耐壓力性能及滲漏壓力較高。國內(nèi)外絕大都采用此法。采用此法的成型設(shè)備纖維纏繞機(jī)，國內(nèi)大多仍采用傳統(tǒng)的機(jī)械式纏繞機(jī)，即全部由機(jī)械的方式控制纏繞規(guī)律，因此，該類型機(jī)存在缺點(diǎn)當(dāng)需更換產(chǎn)品的規(guī)格時(shí)，如直徑或管長更改時(shí)，均需對(duì)機(jī)器進(jìn)行調(diào)整，既費(fèi)時(shí)又麻煩，且難以滿足生產(chǎn)高強(qiáng)度、排線精度高的要求。而美國維納期(VENUS)公司相似微機(jī)控制纏繞機(jī)，雖控制操作容易且功能多，但其價(jià)高達(dá)上百萬美元。
本實(shí)用新型的目的為了解決上述存在的問題提供一種新型纏繞機(jī)－微機(jī)控制纏繞機(jī)。該機(jī)對(duì)主軸回轉(zhuǎn)、小車往復(fù)、絲咀的伸臂進(jìn)行位置伺服控制。且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、價(jià)格遠(yuǎn)低于國外同類產(chǎn)品。
本實(shí)用新型的纏繞機(jī)主要由左右立栓(1，58)，四壁面固接軌道(7.35)，并與立栓(1，58)頂端相固接的橫梁6，由滾輪39支承在橫梁6上的小車10，及位于小車下部伸臂裝置，安于地面的支座2，傳動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)組成。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的組成結(jié)構(gòu)及功能。


圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)布置主視圖圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)布置附視圖圖3是小車結(jié)構(gòu)圖圖4是本纏繞機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖圖5是本纏繞機(jī)的控制系統(tǒng)組成框圖圖6是主軸控制原理框圖圖7是小車及伸臂系統(tǒng)控制原理圖圖8是本纏繞機(jī)流程圖參照
圖1、圖2、圖3、圖4，以型鋼為骨架，外封鋼板的立栓1，其中部焊接床頭箱4，其底板與地面相固接，頂端聯(lián)接板2與橫梁6左端相固接，并固定直流伺服電機(jī)16，減速箱17。
橫梁6由底板8上焊接二個(gè)有間距并凹口相對(duì)的槽鋼36，槽鋼36的頂端及兩側(cè)分別焊有矩形截面的條形軌道7與35。
以型鋼為骨架，外封鋼板的小車10，頂部的矩形框架的頂板9上的開孔穿過撥銷20。兩端的四內(nèi)壁分別由螺栓固接8個(gè)滑輪支座38，短軸40的兩端與支承38的內(nèi)孔相配，中段與滾輪39的內(nèi)孔相配，一端以開口銷37限位；滾輪39的外圓與軌道7與35相對(duì)；小車的中部焊有固定電機(jī)34的支承板45及固定支承座46的支承47，小車下端固定垂直安裝板48，安裝板48的一側(cè)安裝收線裝置49，支承輥50及由浸膠槽52、浸膠輥53，電加熱管54、夾套55組成的浸膠裝置。
伸臂裝置直流伺服電機(jī)34的出軸端部固接齒輪33，與齒輪33相嚙合的齒輪32及與伸臂桿29開設(shè)的齒條相嚙合的齒輪30，固定在伸臂桿29頂端的繞絲頭57，固定在小車正面的支承56及固定在支承板47上支承座46組成。
小車傳動(dòng)系統(tǒng)由直流伺服電機(jī)16，減速箱17，與減速箱輸出軸相固接的齒形鏈鏈輪18及兩端安置在橫梁6兩側(cè)的孔槽內(nèi)、由并由螺釘16固聯(lián)在橫梁上的固定板上的鏈輪軸11，與鏈輪相嚙合的齒形鏈鏈條19，固在鏈條19上的撥銷20組成。
主軸傳動(dòng)系統(tǒng)由直流伺服電機(jī)21，減速箱22，兩端固接齒輪24與25的軸23；兩端分別空套齒輪26、28，中部有撥塊27，外端安有聯(lián)軸套7的花鍵軸57組成。
參照?qǐng)D5控制系統(tǒng)的裝置，安裝在控制臺(tái)14內(nèi)，其由STD總線工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的模塊組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，PWM伺服單元直流伺服電機(jī)是系統(tǒng)的放大、執(zhí)行元件；測(cè)速發(fā)電機(jī)、光電編碼器是系統(tǒng)的速度和位置檢測(cè)元件。
Z80ACPU板負(fù)責(zé)完成纏繞機(jī)運(yùn)動(dòng)規(guī)律計(jì)算，位置調(diào)節(jié)，信號(hào)的輸入和輸出等項(xiàng)工作；存儲(chǔ)器板安裝64KRAM或ROM且安置控制軟件及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)，D／A板輸出信號(hào)為0～±10VDC，主軸電機(jī)給定信號(hào)VQ，小車電機(jī)給定信號(hào)為VZ，伸臂電機(jī)給定信號(hào)為VY，其輸出規(guī)律為VQ＝VQ(t)VZ＝C1Z(Q)±△VZ(Q)VY＝C2Y(Q)±△VY(Q)其中Z(Q)，Y(Q)分別為與主軸轉(zhuǎn)角有關(guān)的小車移動(dòng)距離及伸臂距離的函數(shù)，C1C2是一個(gè)與電機(jī)額定轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)比等有關(guān)的常量?！鱒Z(Q)，△VY(Q)是由位置算法確定的動(dòng)態(tài)調(diào)整量。由光電編碼器，脈沖計(jì)數(shù)板和有關(guān)位置算法軟件組成系統(tǒng)的位置負(fù)反饋環(huán)節(jié)。開關(guān)輸入板用來檢測(cè)纏繞機(jī)的各種信號(hào)，如啟動(dòng)、運(yùn)行、點(diǎn)動(dòng)等信號(hào)，開關(guān)量輸出板向操作者報(bào)告系統(tǒng)有關(guān)信息。
參照?qǐng)D6，主軸控制方式是速度閉環(huán)系統(tǒng)，光電編碼器的脈沖信號(hào)代表了芯模(主軸)的轉(zhuǎn)角。設(shè)主軸系統(tǒng)的傳動(dòng)比為1Q，編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為NQ，兩個(gè)脈沖間隔之間的主軸轉(zhuǎn)角Qpd則有Qpd＝360°／NQ.1Q參照?qǐng)D7，小車及伸臂運(yùn)動(dòng)是一個(gè)半閉環(huán)的位置負(fù)反饋系統(tǒng)。小車及伸臂電機(jī)的光電編碼器的脈沖數(shù)代表小車及伸臂運(yùn)動(dòng)的距離。設(shè)電機(jī)到小車的傳動(dòng)比為1Z，小車編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為NZ，鏈輪節(jié)圓半徑D，兩個(gè)脈沖間隔之間小車距離為Zpd，則有Zpd＝D／QZ·1Z同理可算出伸臂的Ypd。
由計(jì)算機(jī)控制使主軸編碼器每N個(gè)脈沖產(chǎn)生一次中斷，即一個(gè)采樣周期(約8ms)，在每一個(gè)采樣周期內(nèi)，計(jì)算機(jī)按規(guī)律計(jì)算C1Z(Q)和C2Z(Q)同時(shí)計(jì)算機(jī)又檢測(cè)小車與伸臂編碼器的脈沖，并與理論脈沖數(shù)進(jìn)行比較，根據(jù)位置調(diào)節(jié)算法確定±△V，保證纏繞機(jī)精確地按纏繞規(guī)律運(yùn)行。
參照?qǐng)D8本纏繞機(jī)的主控程序流程圖，各硬件依據(jù)此程序所給信號(hào)以控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)作高精度的運(yùn)行。
該總控程序包括的各功能模塊及功能有1，初始引導(dǎo)程序模塊(1)建立常數(shù)區(qū)及其標(biāo)志單元的初始狀態(tài)(2)清工作單元和各寄存器
(3)CTC和PIO的初始化(4)取纏繞層數(shù)和單程數(shù)值到相應(yīng)的工作單元(5)判斷繞絲頭是否在對(duì)應(yīng)的原點(diǎn)，若不在則走到相應(yīng)原點(diǎn)(6)檢查各種信號(hào)是否復(fù)位(7)等待起動(dòng)信號(hào)，一旦接收到起動(dòng)信號(hào)，立即進(jìn)入主纏繞循環(huán)運(yùn)行。
2、中斷服務(wù)程序模塊總控程序以中斷方式工作，每個(gè)步長中斷一次，一旦有中斷，就進(jìn)入該中斷服務(wù)程序運(yùn)行。
該服務(wù)程序是求每個(gè)步長內(nèi)繞絲頭在Z軸和Y軸上的實(shí)際位置并存入相應(yīng)的存貯單元，供其它程序模塊調(diào)用。
3、調(diào)整模塊將饒絲頭當(dāng)前的實(shí)際位置與理論位置進(jìn)行比較，求出調(diào)整量加到下一個(gè)步長上，從而實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償和調(diào)整的目的。
4、故障查詢程序模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)纏繞過程中的所有斷紗故障和控制操作故障的查詢，將查詢結(jié)果存入相應(yīng)單元，供其主程序調(diào)用纏繞機(jī)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程是當(dāng)操作者通過計(jì)算機(jī)鍵盤輸入所需纏繞，產(chǎn)品的纏繞參數(shù)時(shí)如芯模直徑D2、制品直徑D2長度L。
寬度B，纏繞角2，繞絲頭到芯模表面距離，層數(shù)N后，計(jì)算機(jī)即通過圖8的程序計(jì)算并發(fā)出信號(hào)到有關(guān)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)直流伺服電機(jī)16(參照?qǐng)D3)通過減速箱17，帶動(dòng)鏈輪18轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過齒形鏈條19帶動(dòng)撥銷20，由撥銷的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)直流伺服電機(jī)21，通過減速箱22帶動(dòng)軸23使齒輪24轉(zhuǎn)動(dòng)，若撥塊27與齒輪26相嚙合則通過齒輪26的轉(zhuǎn)動(dòng)，使軸57轉(zhuǎn)動(dòng)通過聯(lián)軸套7，使制品的芯模轉(zhuǎn)動(dòng)。直流伺服電機(jī)34通過齒輪33、32、30，帶動(dòng)伸臂桿29作伸臂運(yùn)動(dòng)。這樣主軸的回轉(zhuǎn)、小車的往復(fù)，絲咀的伸臂，完全由直流伺服電機(jī)控制，而直流伺服電機(jī)，嚴(yán)格按照計(jì)算機(jī)給出的信號(hào)而運(yùn)行。以保證纖維以高精度纏繞在芯模表面，當(dāng)產(chǎn)品規(guī)格如直徑及長度變化時(shí)，無需對(duì)機(jī)器進(jìn)行麻煩的調(diào)整工作，機(jī)器立即能安照所需的纏繞線型進(jìn)行纏制。
應(yīng)用本實(shí)用新型控制硬件，還可以對(duì)現(xiàn)有機(jī)械式纏繞機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，使纏繞機(jī)的生產(chǎn)效益及生產(chǎn)質(zhì)量有很大的提高。
權(quán)利要求1.一種新型的纖維纏繞機(jī)，由床頭箱、小車、尾座、機(jī)械傳動(dòng)部分組成，其特征是a.以型鋼為骨架，外封鋼板的立栓1及58，其中部焊接床頭箱4，底板與地面相固接，頂端聯(lián)接板2與橫梁6左端相固接，并固定直流伺服電機(jī)16和減速箱17；b.橫梁6由底板8上接二個(gè)有間距并凹口相對(duì)的槽鋼36，槽鋼36的頂端及兩側(cè)分別焊有矩形截面的條形軌道7與35；c.以型鋼為骨架、外封鋼板的小車10，頂部的矩形框架頂板9上開孔穿過撥銷20，兩端的四內(nèi)壁分別由螺栓固接8個(gè)滑輪支座38；短軸40的兩端與支承38的內(nèi)孔相配，中段與滾輪39的內(nèi)孔相配，一端以開口銷37限位；滾輪39的外圓與軌道7與35相對(duì)；小車的中部焊有固定電機(jī)34的支承板45及固定支承座46的支承板47，小車下端固定垂直安裝板48，安裝板48的一側(cè)安裝收線裝置49，支承輥50及由浸膠槽52、浸膠輥53、電加熱管54、夾套55組成的浸膠裝置；d.與直流伺服電機(jī)34的出軸端部相固接的齒輪33，與齒輪的33相嚙合齒輪32，與伸臂桿29開設(shè)的齒條相嚙合的齒輪30，固定在伸臂桿29頂端的繞絲頭57，固定在小車正面的支承56及固定在支承板47上的支承座46組成伸臂裝置；e.由直流伺服電機(jī)16，減速箱17與減速箱輸出軸相固接的齒形輪鏈鏈輪18及兩端安置在橫梁6兩側(cè)的孔槽內(nèi)，并由螺釘16固聯(lián)在橫梁固定板上的鏈輪軸11，與鏈輪18相嚙合的齒形鏈鏈條19。固接在鏈條19上的撥銷20組成小車傳動(dòng)裝置；f.由直流伺服電機(jī)21，減速箱22，兩端固接齒輪24與25的軸23，兩端分別空套齒輪26、28，中部有撥塊27，外端安有聯(lián)軸套7的花鍵軸57組成主軸傳動(dòng)裝置；g.由STD總線工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其相應(yīng)的模塊組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；由PWM伺服單元，直流伺服電機(jī)組成系統(tǒng)的放大，執(zhí)行元件；由測(cè)速發(fā)電機(jī)、光電編碼器組成系統(tǒng)速度和位置檢測(cè)元件。
專利摘要一種新型纖維纏繞機(jī)——微機(jī)控制纏繞機(jī)，突破了傳統(tǒng)機(jī)械式纏繞機(jī)的控制方式，可用于纏制各類高強(qiáng)、耐滲漏的玻璃鋼管道和容器，及其他回轉(zhuǎn)體制品。該機(jī)具有二立柱支承于立柱頂端的橫梁，位于橫梁四壁的軌道，小車，伸臂及機(jī)械傳動(dòng)裝置，三臺(tái)直流伺服電機(jī)及STD工業(yè)計(jì)算機(jī)，能對(duì)主軸回轉(zhuǎn)，小車往復(fù)及絲嘴伸臂三坐標(biāo)進(jìn)行位置伺服控制，實(shí)現(xiàn)排線精度高的纏繞，及方便地進(jìn)行產(chǎn)品規(guī)格的變更。
文檔編號(hào)F16L9/16GK2141859SQ9223451
公開日1993年9月8日 申請(qǐng)日期1992年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月29日
發(fā)明者吳耀楚, 劉士華, 丁金平, 盛亞仙, 劉弟楷 申請(qǐng)人:武漢工業(yè)大學(xué)