[实用新型]自动程控玻璃钢缠绕机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种自动程控玻璃钢缠绕机，是玻璃钢储罐和玻璃钢管道生产的主要设备，集自动化控制技术、运动控制技术、传感器技术、人机可视化技术与一体，属于玻璃钢缠绕机领域。 

背景技术

玻璃钢缠绕机是玻璃钢储罐和玻璃钢管道的主要生产设备，该设备的性能直接影响玻璃钢缠绕的效果和效率。现有玻璃钢缠绕机采用传统的电气控制与自动化技术实现设备的控制，存在明显的缺点：控制方案和算法落后、定位精度低、抗干扰能力差、设备暂停搭接效果差、操作复杂且生产过程中需要大量人力配合，效率非常低下；同时，由于设备性能有限，玻璃钢制品实际缠绕效果无法保证。 

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型设计了一种自动程控玻璃钢缠绕机，该缠绕机采用先进控制算法，并集自动化技术、运动控制技术、传感器技术、人机可视化技术与一体，大大简化了操作流程，实现了玻璃钢储罐和管道生产过程中的精确、高效、人性化控制，克服了传统缠绕机存在的诸多问题，有效的提升了玻璃钢缠绕制品的质量和产量。 

本实用新型的设计方案如下： 

自动程控玻璃钢缠绕机主要由以下几部分组成，主要包括：

1、  自动控制系统和人机接口界面；

2、  主轴系统，由主轴、车头箱、车尾架、主轴驱动系统、地轨系统组成；

3、  工作平台，由工作平台基座、工作小车组成；

自动控制系统主要接受来自人机接口界面的工艺参数设定，自动控制该缠绕机整机的运行，并将整机的运行状态和信息及时反馈至人机界面；

主轴系统的主轴由变频器驱动，工作小车的运行则由伺服驱动器驱动伺服电机实现，并按照自动控制系统的指令进行旋转和往复跟随运行。

所述主轴系统的主轴由变频器驱动，并按照设定的速度进行旋转。

所述主轴系统的主轴设有脉冲测速装置即编码器。

主轴系统，一端设有车头箱，另一端设有车尾架，中间安装有驱动主轴，生产时将芯模安装于主轴之上，跟随主轴一同旋转。主轴电机由主轴变频器驱动，运行范围为0~50Hz，配合车头箱的减速装置，实现主轴运行速度的有效、精确控制。 

工作平台，与主轴系统平行安装，由工作平台基座和工作小车驱动系统组成。工作平台基座两侧安装有导轨，工作小车安装在工作平台之上，由伺服电机经由减速机驱动运行，传动方式采用齿轮齿条方式，结构简单，运行稳定。工作小车上设有导丝头，在玻璃钢缠绕过程中起到有效的导向和张力预紧作用。 

    自动控制系统的核心采用可编程控制器，简称PLC， PLC集成RJ45以太网接口，可以非常简单的实现与人机接口界面的数据交互，人机界面界面友好，操作简单。生产过程中，人机界面下发工艺要求数据至PLC，PLC根据要求，按照我们独立研发的控制算法，控制地轨主轴的运行速度，同时通过脉冲和方向信号，控制伺服驱动器运行，并驱动伺服电机按照特定参数往复运行。 

玻璃钢缠绕过程包含环向缠绕(内环缠绕和外环缠绕)和交叉缠绕。 

环向缠绕即纱片沿芯模圆周方向缠绕，缠绕时，芯模绕自身轴线作匀速转动，导丝头在平行于轴线方向的筒身区间运动。芯模每转一周，导丝头移动一个纱片宽度，按此循环，直至纱片布满芯轴筒身表面为止。环向缠绕的特点是：缠绕只能在筒身进行，不能缠绕封头。相邻纱片之间相接而不相交，缠绕角度为1°-10°之间。 

交叉缠绕即芯模绕自身轴线匀速运动，导丝头按一定的速度比沿着轴线方向往复运动，从而在芯模的筒身和封头上实现交叉缠绕。交叉缠绕的特点是：每条纤维都对应于极孔圆周上的一个切点，相同方向相邻纱片之间相接而不相交，不同方向的纤维相交，从而在纤维均匀缠绕芯模表面时构成了双层交叉缠绕，缠绕角度为10°-35°。 

本实用新型的优点在于： 

1、自动程控玻璃钢缠绕机结构简单，人机界面友好，操作简单，工艺参数只需简单设置即可实现；

2、、自动程控玻璃钢缠绕机控制系统采用角度和位置随动控制方案，并装载了我们独立研发的控制程序，该控制程序算法先进。工作平台小车由伺服驱动器驱动伺服电机来拖动运行，伺服驱动器接受来自自动控制系统的指令信号，并按照人机界面的工艺设定往复运动，控制精度高，响应速度快，且运行平稳无抖动。通过先进控制算法，保证工作小车运行过程中不断跟随主轴的运行状态，实时调整自身运行速度，从而保证工艺要求的纱宽、缠绕角度、交叉角度等参数的精度要求。工作小车运行过程中在机头机尾能够平滑、迅速的换向，并同时保证满足工艺要求的机头、机尾偏移角度，换向时无明显迟滞或抖动；