專利名稱：自動程控玻璃鋼纏繞機的制作方法
技術領域：
自動程控玻璃鋼纏繞機技術領域[0001]本實用新型涉及一種自動程控玻璃鋼纏繞機，是玻璃鋼儲罐和玻璃鋼管道生產的主要設備，集自動化控制技術、運動控制技術、傳感器技術、人機可視化技術與一體，屬于玻璃鋼纏繞機領域。
背景技術：
[0002]玻璃鋼纏繞機是玻璃鋼儲罐和玻璃鋼管道的主要生產設備，該設備的性能直接影響玻璃鋼纏繞的效果和效率。現(xiàn)有玻璃鋼纏繞機采用傳統(tǒng)的電氣控制與自動化技術實現(xiàn)設備的控制，存在明顯的缺點:控制方案和算法落后、定位精度低、抗干擾能力差、設備暫停搭接效果差、操作復雜且生產過程中需要大量人力配合，效率非常低下；同時，由于設備性能有限，玻璃鋼制品實際纏繞效果無法保證。發(fā)明內容[0003]為了解決上述問題，本實用新型設計了一種自動程控玻璃鋼纏繞機，該纏繞機采用先進控制算法，并集自動化技術、運動控制技術、傳感器技術、人機可視化技術與一體，大大簡化了操作流程，實現(xiàn)了玻璃鋼儲罐和管道生產過程中的精確、高效、人性化控制，克服了傳統(tǒng)纏繞機存在的諸多問題，有效的提升了玻璃鋼纏繞制品的質量和產量。[0004]本實用新型的設計方案如下:[0005]自動程控玻璃鋼纏繞機主要由以下幾部分組成，主要包括:[0006]1、自動控制系統(tǒng)和人機接口界面；[0007]2、主軸系統(tǒng)，由主軸、車頭箱、車尾架、主軸驅動系統(tǒng)、地軌系統(tǒng)組成；[0008]3、工作平臺，由工作平臺基座、工作小車組成；[0009]自動控制系統(tǒng)主要接受來自人機接口界面的工藝參數(shù)設定，自動控制該纏繞機整機的運行，并將整機的運行狀態(tài)和信息及時反饋至人機界面；[0010]主軸系統(tǒng)的主軸由變頻器驅動，工作小車的運行則由伺服驅動器驅動伺服電機實現(xiàn)，并按照自動控制系統(tǒng)的指令進行旋轉和往復跟隨運行。[0011]所述主軸系統(tǒng)的主軸由變頻器驅動，并按照設定的速度進行旋轉。[0012]所述主軸系統(tǒng)的主軸設有脈沖測速裝置即編碼器。[0013]主軸系統(tǒng)，一端設有車頭箱，另一端設有車尾架，中間安裝有驅動主軸，生產時將芯模安裝于主軸之上，跟隨主軸一同旋轉。主軸電機由主軸變頻器驅動，運行范圍為(T50Hz，配合車頭箱的減速裝置，實現(xiàn)主軸運行速度的有效、精確控制。[0014]工作平臺，與主軸系統(tǒng)平行安裝，由工作平臺基座和工作小車驅動系統(tǒng)組成。工作平臺基座兩側安裝有導軌，工作小車安裝在工作平臺之上，由伺服電機經由減速機驅動運行，傳動方式采用齒輪齒條方式，結構簡單，運行穩(wěn)定。工作小車上設有導絲頭，在玻璃鋼纏繞過程中起到有效的導向和張力預緊作用。[0015]自動控制系統(tǒng)的核心采用可編程控制器，簡稱PLC，PLC集成RJ45以太網(wǎng)接口，可以非常簡單的實現(xiàn)與人機接口界面的數(shù)據(jù)交互，人機界面界面友好，操作簡單。生產過程中，人機界面下發(fā)工藝要求數(shù)據(jù)至PLC，PLC根據(jù)要求，按照我們獨立研發(fā)的控制算法，控制地軌主軸的運行速度，同時通過脈沖和方向信號，控制伺服驅動器運行，并驅動伺服電機按照特定參數(shù)往復運行。[0016]玻璃鋼纏繞過程包含環(huán)向纏繞(內環(huán)纏繞和外環(huán)纏繞)和交叉纏繞。[0017]環(huán)向纏繞即紗片沿芯模圓周方向纏繞，纏繞時，芯模繞自身軸線作勻速轉動，導絲頭在平行于軸線方向的筒身區(qū)間運動。芯模每轉一周，導絲頭移動一個紗片寬度，按此循環(huán)，直至紗片布滿芯軸筒身表面為止。環(huán)向纏繞的特點是:纏繞只能在筒身進行，不能纏繞封頭。相鄰紗片之間相接而不相交，纏繞角度為1° -10°之間。[0018]交叉纏繞即芯模繞自身軸線勻速運動，導絲頭按一定的速度比沿著軸線方向往復運動，從而在芯模的筒身和封頭上實現(xiàn)交叉纏繞。交叉纏繞的特點是:每條纖維都對應于極孔圓周上的一個切點，相同方向相鄰紗片之間相接而不相交，不同方向的纖維相交，從而在纖維均勻纏繞芯模表面時構成了雙層交叉纏繞，纏繞角度為10° -35°。[0019]本實用新型的優(yōu)點在于:[0020]1、自動程控玻璃鋼纏繞機結構簡單，人機界面友好，操作簡單，工藝參數(shù)只需簡單設置即可實現(xiàn)；[0021]2、、自動程控玻璃鋼纏繞機控制系統(tǒng)采用角度和位置隨動控制方案，并裝載了我們獨立研發(fā)的控制程序，該控制程序算法先進。工作平臺小車由伺服驅動器驅動伺服電機來拖動運行，伺服驅動器接受來自自動控制系統(tǒng)的指令信號，并按照人機界面的工藝設定往復運動，控制精度高，響應速度快，且運行平穩(wěn)無抖動。通過先進控制算法，保證工作小車運行過程中不斷跟隨主軸的運行狀態(tài)，實時調整自身運行速度，從而保證工藝要求的紗寬、纏繞角度、交叉角度等參數(shù)的精度要求。工作小車運行過程中在機頭機尾能夠平滑、迅速的換向，并同時保證滿足工藝要求的機頭、機尾偏移角度，換向時無明顯遲滯或抖動；[0022]3、自動程控玻璃鋼纏繞機研發(fā)過程中充分考慮了纏繞機的實際現(xiàn)場應用，提供了諸多人性化的解決方案。在使用設備進行纏繞的過程中，可實時調整生產工藝參數(shù)，如:紗寬、機頭角度、機尾角度、機頭機尾位移補償量、主軸運行速度等，通過獨有的控制算法，系統(tǒng)會在一定時間內自動修正運行參數(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)再次精確跟隨，從而提高了設備操作的靈活性，并極大地提高了纏繞的效率和實際纏繞效果；[0023]4、自動程控玻璃鋼纏繞機設計安裝過程中充分考慮EMC (電磁兼容性)要求，極大地提高了整機的抗干擾能力和無故障運行時間，維護簡單。[0024]
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明
[0025]圖1為本實用新型實施例的結構示意圖；[0026]圖中:[0027]1-車頭箱[0028]2-芯模[0029]3-車尾架[0030]4- 工作平臺基座[0031]5-主軸電機[0032]6-主軸[0033]7-工作小車[0034]8-導絲頭[0035]9-工作小車伺服電機[0036]10-地軌具體實施方式
[0037]以下對本實用新型的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。[0038]實施例1[0039]如圖所示，自動程控玻璃鋼纏繞機，由自動控制系統(tǒng)和人機接口界面、主軸系統(tǒng)、工作平臺組成。[0040]其中主軸系統(tǒng)由車頭箱1、車尾架3、主軸驅動系統(tǒng)(主軸電機5、主軸6)、以及地軌10組成。車頭箱I和車尾架3安裝于主軸6的兩側，生產時將芯模2安裝于主軸6上，隨主軸6同步旋轉，地軌10是整個主軸系統(tǒng)的基準。主軸電機5由變頻器控制，經車頭箱I的傳動機構進行減速和扭矩放大，驅動主軸6平穩(wěn)、勻速旋轉。車頭箱I位置安裝有脈沖測速裝置-編碼器，實現(xiàn)主軸6運行頻率和角度的反饋。[0041]工作平臺系統(tǒng)由工作平臺基座4、工作小車驅動系統(tǒng)(工作小車7、工作小車伺服電機9)組成。工作平臺系統(tǒng)平行于主軸系統(tǒng)安裝。工作小車7上設有導絲頭8，纏繞過程中負責完成紗線導向和張力預緊工作。工作小車7由工作小車伺服電機9驅動，經過減速機減速和扭矩放大，通過齒輪齒條傳動機構帶動工作小車7平穩(wěn)運行。[0042]自動控制系統(tǒng)核心為可編程控制器，內部裝載獨立研發(fā)的自動程控玻璃鋼纏繞機程序，該程序采用獨特的先進控制算法。[0043]人機接口界面是人機數(shù)據(jù)交互的接口，采用可視化界面，界面友好，操作簡單，操作人員只需簡單的設定即可將纏繞工藝參數(shù)下發(fā)至可編程控制器。并通過以太網(wǎng)通訊方式，讀取來自可編程控制器的纏繞狀態(tài)和數(shù)據(jù)反饋。通訊穩(wěn)定，設置簡單。[0044]纏繞開始時，可編程控制器接受來自人機接口界面的工藝設定，按照獨有的控制算法，控制系統(tǒng)輸出。運行中，可編程控制器根據(jù)主軸系統(tǒng)車頭箱I的脈沖反饋信號，自動計算主軸6的運行頻率和角度。然后根據(jù)主軸6的運行角度和頻率，實時計算為工作小車7的運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)無縫對接?？删幊炭刂破魍ㄟ^計算所得脈沖和方向信號控制工作平臺系統(tǒng)伺服驅動器的運行，然后由伺服驅動器控制工作小車伺服電機9的往復運行，工作小車7往復運行中的運行速度、定位數(shù)據(jù)、換向、等待及跟隨控制，均由可編程控制器自動計算。[0045]纏繞過程，只需操作人員點擊自動開始，控制系統(tǒng)會按照預定工藝要求，自動完成內環(huán)纏繞、交叉纏繞、外環(huán)纏繞過程，并實時顯示運行狀態(tài)，如:纏繞速度、剩余層數(shù)等數(shù)據(jù)，方便操作人員掌控纏繞狀態(tài)。[0046]纏繞中，操 作人員可實時調整工藝參數(shù)，如:交叉角度、層數(shù)、機頭機尾角度等，可編程控制器根據(jù)參數(shù)變化，通過先進控制算法，自動計算修正數(shù)據(jù)，實現(xiàn)設備再次精確的角度和位置跟隨。[0047]整個纏繞過程，可有效減少人工參與，提高了纏繞機的自動化水平和生產效率，同時，由于人工成分的減少，纏繞效果也更加穩(wěn)定可靠。[0048]最后應當說明的是:以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，但對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.自動程控玻璃鋼纏繞機，其特征在于:主要包含以下幾部分: 自動控制系統(tǒng)和人機接口界面； 主軸系統(tǒng)，由主軸、車頭箱、車尾架、主軸驅動系統(tǒng)、地軌系統(tǒng)組成； 工作平臺，由工作臺基座、工作小車組成； 自動控制系統(tǒng)主要接受來自人機接口界面的工藝參數(shù)設定，自動控制該纏繞機整機的運行，并將整機的運行狀態(tài)和信息及時反饋至人機界面； 主軸系統(tǒng)的主軸由變頻器驅動，工作小車的運行則由伺服驅動器驅動伺服電機實現(xiàn)，并按照自動控制系統(tǒng)的指令進行旋轉和往復跟隨運行。
2.根據(jù)權利要求1的自動程控玻璃鋼纏繞機,其特征在于:所述主軸系統(tǒng)的主軸由變頻器驅動，并按照設定的速度進行旋轉。
3.根據(jù)權利要求2的自動程控玻璃鋼纏繞機，其特征在于:所述主軸系統(tǒng)的主軸安裝有芯模，并跟隨主軸一同旋轉。
4.根據(jù)權利要求2的自動程控玻璃鋼纏繞機，其特征在于:所述主軸系統(tǒng)的主軸設有脈沖測速裝置即編碼器。
5.根據(jù)權利要求1的自動程控玻璃鋼纏繞機，其特征在于:所述工作平臺的工作小車由伺服驅動器驅動，所述伺服驅動器接受來自所述自動控制系統(tǒng)的指令信號，并按照人機界面的工藝設定往復運動。
6.根據(jù)權利要求5的自動程控玻璃鋼纏繞機，其特征在于:所述工作平臺的工作小車上設有導絲頭。
7.根據(jù)權利要 求1的自動程控玻璃鋼纏繞機，其特征在于:所述自動控制系統(tǒng)設有可編程控制器，集成RJ45以太網(wǎng)接口。
專利摘要本實用新型公開了一種自動程控玻璃鋼纏繞機，由自動化控制系統(tǒng)和人機接口界面、主軸系統(tǒng)、工作平臺組成，采用了先進的控制方案和算法。只需在人機界面進行簡單工藝參數(shù)設置，自動化控制系統(tǒng)會通過獨有控制算法，控制主軸系統(tǒng)和工作平臺的運行，并根據(jù)數(shù)據(jù)反饋，實時調整運行狀態(tài)，保證紗寬、角度、定位等參數(shù)的工藝要求，自動完成環(huán)向纏繞、交叉纏繞等工藝過程。本實用新型的優(yōu)點在于操作簡單，界面直觀；自動化程度和定位精度高；工藝參數(shù)調整后能自動修正跟隨數(shù)據(jù)，保證纏繞效果，操作更加人性化；先進的控制方案充分考慮EMC要求，使整機抗干擾能力和無故障運行時間大大提高。
文檔編號B29C53/56GK203077610SQ20132000815
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月8日 優(yōu)先權日2013年1月8日
發(fā)明者溫凱斌 申請人:溫凱斌