一種智能裹布專機的制作方法

本發明涉及機械裝備制造領域，具體涉及一種智能裹布專機。

背景技術：

通過裹布的方式將布料進行存放，可以有效減少布料的占用空間，是目前廣泛采用的存放手段。傳統的裹布方式需要工作人員利用毛刷手工將膠液涂抹到布料上，而后利用筒型工件進行手工纏繞完成裹布。手工涂抹膠液難以保證所涂抹膠液的均勻性，容易產生視覺疲勞，且手工纏繞裹布工作單人難以完成，需要多人協作配合，這會影響裹布效果，增加生產成本。當對裹布位置區域要求較為嚴格時，手工纏繞裹布誤差較大，很難保證布料完全纏繞在相應位置，經常會出現布料超出或者沒達到規定位置，致使裹布結果不能達到規定標準。同時，手工纏繞裹布需要人工測量裹布厚度，由于裹布過程人工施加壓力存在較大波動，這對裹布厚度的控制會產生較大影響，難以保持精度。此外手工纏繞裹布容易導致膠液的四處滴落，破壞企業車間的衛生環境，影響工人的工作環境，給工業生產帶來不便。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種自動上料、自動涂膠、能夠在線監測裹布厚度且實現閉環控制的智能裹布專機。

為解決以上技術問題，本發明采用如下技術方案：

本發明包括機架、設置在機架中部的絲杠一、電機、上料機構、用于閉環控制張力的控制裝置、涂膠機構、用于實時在線監測裹布直徑的監測裝置、設置在機架上與氣缸輸出端連接的切斷刀、收料機構、用于調控電機與收料機構的控制模塊及人機交互面板；所述上料機構、控制裝置、切斷刀、涂膠機構、監測裝置從左至右依次設置在擺動板上并隨擺動板移動，所述擺動板設置在機架的絲杠一上；布料依次經過上料機構、控制裝置、切斷刀、涂膠機構和監測裝置設置在機架的收料機構上；所述上料機構包括上料軸以及與上料軸末端連接的電機一，所述上料軸為充入氣體的氣脹軸；所述上料軸由外皮、隔層、填充介質、軸芯、氣嘴以及膨脹袋構成，所述外皮同軸設置在軸芯外層，所述隔層分別設置在外皮里層與軸芯外層，所述外皮與軸芯之間形成空腔，所述膨脹袋平行并排設置在空腔腔體內，所述膨脹袋端部設有氣嘴，所述膨脹袋與空腔之間設有填充介質。

所述控制裝置包括設置在側板上的磁粉制動器、導向輪、氣缸一、磁尺傳感器、張力檢測輥和張力傳感器；所述張力傳感器與磁尺傳感器對稱設置在張力檢測輥兩端，所述張力檢測輥下端設有與之配合的導向輥，所述導向輪設置在張力檢測輥前端，所述磁尺傳感器與氣缸一輸出端連接，所述磁粉制動器與上料機構的電機一連接。

所述涂膠機構包括設置在機架上的豎板、涂膠輥、膠盒、氣缸推動平臺、氣缸三、上濾膠輥以及下濾膠輥，所述膠盒設置在擺動板上并安裝在氣缸推動平臺的正下方，所述涂膠輥通過支架設置在膠盒內，所述上、下濾膠輥通過支架固定在氣缸推動平臺上，所述氣缸推動平臺與氣缸三連接，所述氣缸三設置在豎板上；所述上濾膠輥設置在膠盒外，所述下濾膠輥設置在膠盒內。

所述監測裝置包括橫板、電機二、絲杠二、氣缸四、固定板、用于監測裹布厚度的限位傳感器、阻尼器、仿型壓輥、滑動板以及壓輥架；所述橫板設置在切斷刀與主軸之間，所述電機二設置在橫板上，所述電機二輸出端與絲杠二連接；所述滑動板設置在絲杠二上，并與絲杠二軸向垂直；所述固定板設置在滑動板左下方；所述氣缸四沿豎直方向設置在滑動板上方，并與壓輥架連接，所述阻尼器通過滑動板設置在壓輥架下方，所述仿型壓輥設置在阻尼器上，所述限位傳感器設置在固定板上。

所述收料機構包括主軸、頂尖和尾座，所述主軸、頂尖和尾座設置在機架一端，所述主軸一端通過軸承設置在支座上，主軸另一端與頂尖接觸，所述頂尖設置在尾座上。

所述控制模塊包括用于張力自適應控制的pmac多軸運動控制器、主軸控制的plc可編程邏輯控制器以及用于在線測量交互的工業控制計算機，所述pmac多軸運動控制器、plc和工業控制計算機設置在電器柜內。

所述膠盒底部橫截面呈弧形，且其底部與涂膠輥相切；所述上、下濾膠輥平行并排設置，且其軸心處于同一直線上；所述上、下濾膠輥與涂膠輥平行并排設置在氣缸推動平臺上。

所述擺動板運動的前后兩個方向上分別設有行程開關。

本發明的積極效果如下：本發明利用氣脹軸充氣固定布卷，這就避免了布卷與上料軸之間相對轉動，從而使布料不至于被過度拉伸，本發明中的膠體介質能夠有效的緩沖布料裝夾以及整機運行過程中的張力，進而減小運行過程中力的波動情況，便于裹布；本發明利用張力控制裝置將傳感器傳輸過來的測量值與預定張力比較，由pmac多軸運動控制器協調主軸與磁粉制動器實現張力的調節，通過氣缸一建立預定張力，磁尺傳感器測量氣缸一伸縮量并傳輸給控制裝置，構成反饋式控制，實現張力動態自適應調節；本發明通過涂膠輥將布料壓入半圓膠盒浸透膠液，利用上濾膠輥和下濾膠輥之間縫隙濾下布料上多余膠液，不僅能夠節約膠液也能使膠液涂抹均勻；本發明通過限位傳感器測量已裹布厚度，并將輸出信號發給控制裝置，進而完成裹布狀態監測；本發明通過pmac多軸運動控制器、plc和工業控制計算機建立人機交互系統，實時反饋信息于人機交互面板中，方便觀察、控制裹布過程；本發明控制模塊通過上料機構的旋轉和移動配合仿型壓輥動作，保證布料在上布過程中的運行方向，并且能動態調整布條姿態實現自動糾偏。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖；

圖2為本發明裹布原理示意圖；

圖3為本發明磁粉制動器結構示意圖；

圖4為本發明涂膠輥結構示意圖；

圖5為本發明仿型壓輥結構示意圖；

圖6為本發明上料軸結構示意圖；

在圖中：1-1機架、1-2主軸、1-3頂尖、1-4尾座、1-5豎板、1-6橫版、1-7人機交互面板、1-8導向輪、1-9絲杠一、1-10切斷刀、1-11側板、1-12上料軸、1-13擺動板、1-14電器柜、2-1外皮、2-2隔層2-2、2-3填充介質、2-4軸芯、2-5氣嘴、2-6膨脹袋、3-1磁粉制動器、3-2氣缸一、3-3磁尺傳感器、3-4張力檢測輥、3-5張力傳感器、4-1涂膠輥、4-2膠盒、4-3氣缸推動平臺、4-4氣缸三、4-5上濾膠輥、4-6下濾膠輥、5-1電機二、5-2絲杠二、5-3氣缸四、5-4固定板、5-5限位傳感器、5-6阻尼器、5-7仿型壓輥、5-8、滑動板、5-9、壓輥架，a為布料。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實例對本發明進行詳細說明。

如圖1、2、3、4、5、6所示，本發明包括機架1-1、設置在機架1-1中部的絲杠一1-9、電機、上料機構、用于閉環控制張力的控制裝置、涂膠機構、用于實時在線監測裹布直徑的監測裝置、設置在機架1-1上與氣缸輸出端連接的切斷刀1-10、收料機構、用于調控電機與收料機構的控制模塊及人機交互面板1-7；所述上料機構、控制裝置、切斷刀1-10、涂膠機構、監測裝置從左至右依次設置在擺動板1-13上并隨擺動板1-13移動，所述擺動板1-13設置在機架1-1的絲杠一1-9上；布料依次經過上料機構、控制裝置、切斷刀1-10、涂膠機構和監測裝置設置在機架1-1的收料機構上；所述上料機構包括上料軸1-12以及與上料軸1-12末端連接的電機一，所述上料軸1-12為充入氣體的氣脹軸；所述上料軸1-12由外皮2-1、隔層2-2、填充介質2-3、軸芯2-4、氣嘴2-5以及膨脹袋2-6構成，所述外皮2-1同軸設置在軸芯2-4外層，所述隔層2-2分別設置在外皮2-1里層與軸芯2-4外層，所述外皮2-1與軸芯2-4之間形成空腔，所述膨脹袋2-6平行并排設置在空腔腔體內，所述膨脹袋2-6端部設有氣嘴2-5，所述膨脹袋2-6與空腔之間設有填充介質2-3。

通過氣嘴2-5給上料軸1-12充氣，氣體充入相連通的膨脹袋2-6內，膨脹袋2-6膨脹使空腔達到飽和，所述填充介質2-3為膠體，用于補充空腔內的間隙，進而緩沖軸芯2-4與外皮2-1之間的沖擊，當布卷通過電機一裝至上料軸1-12后，通過氣嘴2-5給上料軸1-12充氣，進而將布卷固定。所述控制裝置包括設置在側板1-11上的磁粉制動器3-1、導向輪1-8、氣缸一3-2、磁尺傳感器3-3、張力檢測輥3-4和張力傳感器3-5；所述張力傳感器3-5與磁尺傳感器3-3對稱設置在張力檢測輥3-4兩端，所述張力檢測輥3-4下端設有與之配合的導向輥，所述導向輪1-8設置在張力檢測輥3-4前端，所述磁尺傳感器3-3與氣缸一3-2輸出端連接，所述磁粉制動器3-1與上料機構的電機一連接。張力傳感器3-5用來檢測實際張力，將測量值傳輸給系統控制裝置；控制裝置根據張力傳感器3-5傳輸過來的測量值與給定張力相比較，由pmac多軸運動控制器協調主軸1-2與磁粉制動器3-1實現張力的調節；氣缸一3-2用來設置給定張力，磁尺傳感器3-3測量氣缸一3-2伸縮量并傳輸給控制裝置，構成反饋式控制，實現張力動態自適應調節。

所述涂膠機構包括設置在機架1-1上的豎板1-5、涂膠輥4-1、膠盒4-2、氣缸推動平臺4-3、氣缸三4-4、上濾膠輥4-5以及下濾膠輥4-6，所述膠盒4-2設置在擺動板1-13上并安裝在氣缸推動平臺4-3的正下方，所述涂膠輥4-1通過支架設置在膠盒4-2內，所述上、下濾膠輥4-5、4-6通過支架固定在氣缸推動平臺4-3上，所述氣缸推動平臺4-3與氣缸三4-4連接，所述氣缸三4-4設置在豎板1-5上；所述上濾膠輥4-5設置在膠盒4-2外，所述下濾膠輥4-6設置在膠盒4-2內。氣缸三4-4由控制裝置控制伸縮，帶動氣缸推動平臺4-3上下運動，布料經過涂膠輥4-1下方后從上濾膠輥4-5和下濾膠輥4-6中間穿過，涂膠輥4-1將布料壓入膠盒4-2浸透膠液，利用上濾膠輥4-5和下濾膠輥4-6之間縫隙濾下布料上多余膠液。

所述監測裝置包括橫板1-6、電機二5-1、絲杠二5-2、氣缸四5-3、固定板5-4、用于監測裹布厚度的限位傳感器5-5、阻尼器5-6、仿型壓輥5-7、滑動板5-8以及壓輥架5-9；所述橫板1-6設置在切斷刀1-10與主軸1-2之間，所述電機二5-1設置在橫板1-6上，所述電機二5-1輸出端與絲杠二5-2連接；所述滑動板5-8設置在絲杠二5-2上，并與絲杠二5-2軸向垂直；所述固定板5-4設置在滑動板5-8左下方；所述氣缸四5-3沿豎直方向設置在滑動板5-8上方，并與壓輥架5-9連接，所述阻尼器5-6通過滑動板5-8設置在壓輥架5-9下方，所述仿型壓輥5-7設置在阻尼器5-6上，所述限位傳感器5-5設置在固定板5-4上。氣缸四5-3帶動壓輥架5-9實現仿型壓輥5-7上下移動，阻尼器5-6保證仿型壓輥5-7將布料與筒狀工件緊密貼合，限位傳感器5-5用于測量已裹布厚度，當達到厚度要求時發出信號給控制裝置。

所述收料機構包括主軸1-2、頂尖1-3和尾座1-4，所述主軸1-2、頂尖1-3和尾座1-4設置在機架1-1一端，所述主軸1-2一端通過軸承設置在支座上，主軸1-2另一端與頂尖1-3接觸，所述頂尖1-3設置在尾座1-4上。

所述控制模塊包括用于張力自適應控制的pmac多軸運動控制器、主軸控制的plc可編程邏輯控制器以及用于在線測量交互的工業控制計算機，所述pmac多軸運動控制器、plc和工業控制計算機設置在電器柜1-14內。所述pmac多軸運動控制器主要實現各電機與主軸1-2的運動控制；plc控制磁粉制動器3-1、涂膠機構與切斷刀1-10的運動，采集張力傳感器3-5與限位傳感器5-5實時信息；工控機協調pmac多軸運動控制器與plc控制系統的工作，并建立人機交互系統，實時反饋信息于人機交互面板1-7中。

所述膠盒4-2底部橫截面呈弧形，且其底部與涂膠輥4-1相切；所述上、下濾膠輥4-5、4-6平行并排設置，且其軸心處于同一直線上；所述上、下濾膠輥4-5、4-6與涂膠輥4-1平行并排設置在氣缸推動平臺4-3上。所述擺動板1-13運動的前后兩個方向上分別設有行程開關。

為了保證過渡區域的裹布質量，本發明控制裝置通過上料機構的旋轉和移動、涂膠機構的移動、主軸1-2旋轉，配合仿型壓輥5-7動作，保證布料在上布過程中的運行方向，始終與工件垂直，動態調整布條姿態實現自動糾偏。

為了防止擺動板1-13移動超過其極限，本發明在擺動板1-13運動的正負兩個方向上設有兩個行程開關，用于對擺動板1-13的位置進行極限控制，當擺動板1-13運動到行程開關所處位置時，行程開關生成到位信號并傳輸給控制模塊，控制模塊接收到到位信號，通過pmac多軸運動控制器控制擺動板1-13的移動。

為了實時觀察裹布過程各數據情況，人機交互面板1-7可實時顯示膠液剩余量、張力測量值與裹布區裹布直徑；plc可編程邏輯控制器與pmac多軸運動器控制各輸入輸出點的狀態并實時顯示。

如圖2所示，將筒型工件裝卡在主軸1-2上，仿型壓輥5-7下降至工件處，與工件緊密貼合，隨工件旋轉，并保證一定的預緊力；在涂膠機構的膠盒4-2內裝入所需膠液后，操作人員進行手動上布將布料卷軸安裝在上料機構的上料軸1-12并充氣固定，將布料依次通過張力閉環控制裝置、切斷刀1-10、涂膠機構、裹布及裹布直徑實時在線監測裝置；仿型壓輥5-7隨主軸1-2轉動一周，將膠均勻涂抹在工件上，觀察玻璃布是否與工件緊密貼合；上述步驟確認后，氣缸四5-3將仿型壓輥5-7壓附于工件上，工件主軸1-2開始運行，裹布機整體系統進入自動運行狀態；裹布直徑實時在線監測裝置在裹布機運行過程中對裹布直徑進行實時在線監測，并顯示于人機交互面板1-7上，直到裹布直徑達到要求；確認裹布直徑達到尺寸要求后，工件主軸停止運行；切刀切1-10斷布料，而后主軸1-2自動運轉一周以保證布料均與工件緊密貼合；仿型壓輥5-7上升，返回原位，重復以上步驟。

以上所述實施方式僅為本發明的優選實施例，而并非本發明可行實施的窮舉。對于本領域一般技術人員而言，在不背離本發明原理和精神的前提下對其所作出的任何顯而易見的改動，都應當被認為包含在本發明的權利要求保護范圍之內。