本发明涉及缠绕胶管联动生产设备技术领域，具体来说，是指一种全自动智能钢丝缠绕设备。
背景技术：
高压钢丝缠绕胶管的结构主要由内胶层、中胶层、钢丝缠绕层以及外胶层组成。内胶层具有使输送介质承受压力，保护钢丝不受侵蚀的作用，外胶层保护钢丝不受损伤，钢丝缠绕层则是骨架材料起增强作用。高压钢丝缠绕胶管主要用于矿井液压支架、油田开发，适宜于工程建筑、起重运输、冶金锻压、矿山设备、船舶、注塑机械、农业机械、各种机床以及各工业部门机械化、自动化液压系统中输送具有一定压力和温度的石油基及水基液体等。
传统的钢丝缠绕机是通过旋转盘上安装的多个钢丝骨架对胶管进行钢丝缠绕的，每一个钢丝骨架对胶管进行单股钢丝的缠绕，在成型过程中，单股钢丝直接缠绕在胶管的内胶层上，这种成型方式由于钢丝骨架随着旋转盘不稳定的转速旋转时，使钢丝骨架的放线速度也不稳定，从而导致单股钢丝的张力不可控的问题，因此十分容易出现胶管内胶层上缠绕的钢丝出现不均匀的现象，并且预被缠绕的钢丝也可能由于钢丝骨架不稳定的放线速度而出现崩断的现象，从而使得钢丝缠绕的质量降低。另外，由于钢丝是直接缠绕在胶管内胶层上作为增强层，还容易出现部分缠绕的钢丝直径大于胶管增强层直径而使钢丝无法紧贴内胶层的问题，进而降低了胶管的生产质量，最终导致所生产的胶管出现规格不稳、长度缩短、头部缩口及松散等缺陷。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种全自动智能钢丝缠绕设备，以解决现有钢丝缠绕机对预缠绕在管坯上的钢丝张力不可控而影响高压钢丝缠绕胶管生产质量的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
提供一种全自动智能钢丝缠绕设备，包括至少一台对管坯进行钢丝缠绕的钢丝预成型机以及带动管坯直线运动的牵引机，所述钢丝预成型机上设置具有若干缠绕轮的公转盘，在公转盘上设置具有可调节钢丝拉直程度的预成型装置，钢丝通过牵引机带动管坯作直线运动并结合公转盘与缠绕轮的旋转运动同行程、等圈径的缠绕在管坯上。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述预成型装置包括能够轴向移动并相互套接的外调节套、外成型圈以及内成型圈，外调节套、外成型圈以及内成型圈之间均通过锁紧螺母锁紧，在外成型圈的自由端设有与所述缠绕轮个数相等的钢丝孔。
进一步，所述预成型装置的输出端同轴设置有外口型旋转模，外口型旋转模包括具有双列调心球轴承的轴承座、支架法兰以及内轴承座，具有双列调心球轴承的轴承座与支架法兰均安装在内轴承座上，外口型旋转模通过支架法兰与所述公转盘相连接。
进一步，所述公转盘上还分别设有外口型支撑架与预成型支撑架，外口型旋转模通过支架法兰与外口型支撑架相连接，预成型装置通过法兰与预成型支撑架相连接，并且预成型装置与外口型旋转模的中心均与公转盘的中心同轴设置，在预成型支撑架上连接有设置于预成型装置上的缠绕伞，在外口型支撑架上设有与缠绕轮个数相等的张力盘。
进一步，沿所述公转盘的周向设置有若干缠绕轮托架，每个缠绕轮托架上安装有若干缠绕轮，每个缠绕轮上的钢丝经过张力盘并连入缠绕伞中，缠绕伞内的钢丝依次经过外调节套的端部、钢丝孔以及内成型圈的端部向预成型装置与外口型旋转模之间的管坯缠绕。
进一步，所述缠绕轮具有缠绕轮芯轴，在缠绕轮芯轴上设有多个摩擦块组合体，每个摩擦块组合体包括隔离套、摩擦块、弹簧、顶丝以及轴承，隔离套与轴承均设置于缠绕轮芯轴的表面，摩擦块安装在隔离套上，弹簧与顶丝安装在轴承内，隔离套通过顶丝调整弹簧对摩擦块的压力调节对缠绕轮芯轴的摩擦力，摩擦块组合体对称分布于缠绕轮芯轴的两侧。
进一步，所述牵引机包括两端具有导向托辊的机箱以及设置于机箱上相互平行的两链轮组，两链轮组之间的间隙与两导向托辊共线，链轮组包括主动链轮、从动链轮、橡胶履带以及弹性挤压机构，主动链轮通过依次连接的电机、减速器以及联轴器驱动，橡胶履带通过主动链轮与从动链轮的配合运转，弹性挤压机构在动力装置的驱动下带动链轮组沿排列方向移动。
进一步，所述动力装置包括导向轴、加载轴、滑动连接在加载轴上的托架套以及驱动托架套移动的伺服气缸，导向轴与加载轴设置于弹性挤压机构的底部，并且导向轴与加载轴的长度方向垂直于管坯的运动方向，托架套与弹性挤压机构固定连接，伺服气缸固定于机箱上，并且伺服气缸的活塞杆与托架套固定连接。
进一步，所述弹性挤压机构包括与托架套固定连接的框体、设置于框体与橡胶履带之间的抵板以及若干伸缩杆，伸缩杆包括套管以及滑动穿设在套管内的芯轴，套管位于框体与抵板之间并与抵板固定连接，芯轴位于框体内并与框体远离抵板的侧壁固定连接，在套管上套设有第一压缩弹簧，在芯轴上套设有第二压缩弹簧，框体上还设置有用于测量抵板与框体之间压力的电子测力器。
进一步，还包括中胶缠绕机与plc集中控制系统，所述plc集中控制系统分别连接一个中胶缠绕机、四个钢丝预成型机以及一个牵引机，在中胶缠绕机上设有对中胶片余量进行监控的红外线监控器，在钢丝预成型机上安装有温度传感器与张力测力器，红外线监控器、温度传感器、张力测力器以及电子测力器分别与plc集中控制系统相连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)本发明在公转盘上设置了外调节套、外成型圈以及内成型圈，并通过外调节套、外成型圈以及内成型圈的轴向移动任意调整钢丝的拉直程度，以实现预缠绕钢丝稳定的张力，从而使缠绕在管坯上的钢丝的圈径与行程一致，能够保证误差控制在±8％以内，完全满足了标准误差控制在±15％的要求，有效解决了传统设备所生产的产品易出现规格不稳、长度缩短、头部缩口及松散等缺陷。
(2)本发明在预成型装置的输出口增设了外口型旋转模，并在外口型旋转模上加装了双列调心球轴承，当公转盘旋转时通过外口型支撑架带动外口型旋转模同步旋转，其不平稳的旋转力引起管坯位置的震荡变化通过双列调心球轴承自动调节，完全消除了外口型旋转模与缠绕伞之间的相对位移，避免了钢丝被磨损的危害。
(3)本发明在缠绕轮的缠绕轮芯轴上设置对称分布的双磨擦块组合体，能够使缠绕轮的放线速度、转动轨迹保持稳定，从而使钢丝的张力更加稳定，进一步提高了高压钢丝缠绕胶管的生产质量，并且使摩擦块组合体的使用寿命相对于传统钢丝缠绕机的使用寿命提高了至少4倍。
(4)传统钢丝缠绕的牵引夹持力大小是通过手轮、丝杠掌控的，在生产过程中如果夹持力过小会引起牵引打滑；夹持力过大会夹伤管坯，并且夹持力大小不可控制。本发明通过控制伺服气缸的气压来控制夹持力，确保夹持力的大小可任意调节并保持恒定，避免了因夹持力不当而出现的各种缠绕质量问题，夹持力的大小还可以通过电子测力器显示并进行智能控制，保证了产品的生产质量，提高了产品的生产效率。
(5)本发明采用plc集中控制系统使一个中胶缠绕机、四个钢丝预成型机以及一个牵引机实现稳定的联控，从而使预成型装置的转速、速比、牵引机的牵引行程可以任意选择与组合，满足对每层钢丝不同技术参数的要求，实现每盘缠绕角度达到理想的55.73度。此外，采用红外线监控器对中胶片即将用完时提前预警、温度传感器采集缠绕作业时的温度信息、张力测力器测量缠绕钢丝的张力值、电子测力器测量牵引机对管坯的夹持力大小，能够使本发明实现异常故障预警、故障提示、自动报警、自动平稳停机、自动记录的功能，完全改变了传统钢丝缠绕设备依靠经验的操控摸式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是钢丝预成型机的结构示意图；
图2是预成型装置与外口型旋转模的结构示意图；
图3是摩擦块组合体的结构示意图；
图4是本发明的钢丝缠绕设备的整体结构示意图；
图5是牵引机的主视图；
图6是牵引机的侧视图；
图7是牵引机的俯视图；
图8是弹性挤压机构的结构示意图；
图中，1—钢丝预成型机；10—公转盘；11—缠绕轮托架；12—缠绕轮；13—张力盘；14—预成型装置；141—外调节套；142—外成型圈；143—内成型圈；144—锁紧螺母；145—钢丝孔；15—外口型旋转模；151—轴承座；152—双列调心球轴承；153—支架法兰；154—内轴承座；16—缠绕轮芯轴；161—隔离套；162—摩擦块；163—弹簧；164—顶丝；165—轴承；17—外口型支撑架；18—预成型支撑架；19—缠绕伞；2—牵引机；21—机箱；22—导向托辊；231—电机；232—减速器；233—联轴器；241—导向轴；242—加载轴；251—主动链轮；252—从动链轮；253—橡胶履带；254—弹性挤压机构；2541—框体；2542—抵板；2543—芯轴；2544—套管；2545—第二压缩弹簧；2546—第一压缩弹簧；26—托架套；27—伺服气缸；28—电子测力器；3—中胶缠绕机；4—管坯；5—钢丝。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全面的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1：
一种全自动智能钢丝缠绕设备，如图4所示，包括一个中胶缠绕机3、四个钢丝预成型机1、一个牵引机2以及plc集中控制系统，plc集中控制系统分别与中胶缠绕机3、钢丝预成型机1以及牵引机2连接以进行集中控制。经过多道工序处理好的管坯4通过中胶缠绕机3在牵引机2的牵引下依次输入四个钢丝预成型机1中进行钢丝5的缠绕。在中胶缠绕机3上设有红外线监控器，以对中胶片的余量进行预警，并采用光电控制方法使中胶片即将用完时自动平稳的停止中胶缠绕机3的运行。从中胶缠绕机3上的导辊架输出的管坯4能够方便的调整到钢丝预成型机1上公转盘10的中心，以便于钢丝预成型机1对管坯4进行钢丝5的连续缠绕。
如图1、图2所示，钢丝预成型机1上设有公转盘10，沿公转盘10的周向设有12个缠绕轮托架11，每个缠绕轮托架11上安装有3个缠绕轮12，在公转盘10上设有预成型装置14，预成型装置14包括能够轴向移动并相互套接的外调节套141、外成型圈142以及内成型圈143，外调节套141、外成型圈142以及内成型圈143之间均通过锁紧螺母144锁紧以实现轴向移动调节的功能。在外成型圈142的自由端设有36个钢丝孔145。在预成型装置14的输出端还设有外口型旋转模15，外口型旋转模15包括具有双列调心球轴承152的轴承座151、支架法兰153以及内轴承座154。预成型装置14与外口型旋转模15的中心均与公转盘10的中心共线，以便于管坯4的运行。
如图1、图2所示，在公转盘10上还分别设有外口型支撑架17与预成型支撑架18，外口型旋转模15通过支架法兰153与外口型支撑架17相连接，预成型装置14通过法兰与预成型支撑架18相连接，在预成型支撑架18上连接有设置于预成型装置14上的缠绕伞19，在外口型支撑架17上设有36个张力盘13。每个缠绕轮12上的钢丝5经过张力盘13并连入缠绕伞19中，缠绕伞19内的钢丝5依次经过外调节套141的端部、钢丝孔145以及内成型圈143的端部向预成型装置14与外口型旋转模15之间的管坯4缠绕。
钢丝5的一端缠绕在缠绕轮12上，另一端缠绕在管坯4上，在牵引机2带动下轴向移动的管坯4在公转盘10的公转与缠绕轮12的自转合成运动中完成钢丝5的缠绕。在缠绕过程中，通过plc集中控制系统预先设定公转盘10的转速与牵引机2的牵引力，并预先设置好外调节套141、外成型圈142以及内成型圈143的相对轴向位置，使钢丝5达到所要求的张力值，这样在缠绕钢丝5时，由于其张力值稳定，能够保证所缠绕的钢丝5的圈径一致，并且管坯4的轴向移动速度一致，能够保证所缠绕的钢丝5的行程一致，从而满足了钢丝5对管坯4缠绕时的张力值、直径以及螺距一致性的要求，使高压钢丝缠绕胶管的生产质量得到了有效的保证。另外，当公转盘10旋转时通过外口型支撑架17带动外口型旋转模15同步旋转，其不平稳的旋转力引起管坯4位置的震荡变化通过双列调心球轴承152自动调节，完全消除了外口型旋转模15与缠绕伞19之间的相对位移，避免了钢丝5被磨损的危害，并且预成型装置14与外口型旋转模15之间的距离有利于进一步限定所缠绕钢丝5的行程，从而进一步保证钢丝5行程的一致性。
在钢丝预成型机1上还安装有分别与plc集中控制系统相连接的温度传感器与张力测力器。按工艺技术条件，冷冻温度需要控制在-35℃±5℃,设置温度传感器以采集缠绕作业时的温度信息，能够实现自动预警、故障提示、自动记录等功能，完全由触摸屏数字化显示，提高了生产效率。在生产过程中，缺丝、断丝、张力不均是不允许出现的缺陷，设置张力测力器能够感知出现缺丝、断丝、张力不均的情况，并提供信号及数据显示，以便于生产人员的监控。
实施例2：
作为优选的，为更好地实现本发明，在上述实施例的基础上进一步优化，特别采用下述设置结构：
如图3所示，缠绕轮12具有缠绕轮芯轴16，在缠绕轮芯轴16上设有多个摩擦块组合体，每个摩擦块组合体包括隔离套161、摩擦块162、弹簧163、顶丝164以及轴承165，隔离套161与轴承165均设置于缠绕轮芯轴16的表面，摩擦块162安装在隔离套161上，弹簧164与顶丝165安装在轴承165内，隔离套161通过顶丝165调整弹簧164对摩擦块162的压力调节对缠绕轮芯轴16的摩擦力，摩擦块组合体对称分布于缠绕轮芯轴16的两侧。
作业前，预先设定顶丝165的安装高度以确定弹簧164的压缩力，使隔离套161对缠绕轮芯轴16产生的摩擦力控制在6-13n，能够保证缠绕轮12运动的平稳性、灵活性以及摩擦力的均匀性，从而完成钢丝5对管坯4的缠绕工作。本发明在缠绕轮12的缠绕轮芯轴16上设置对称分布的双磨擦块组合体，能够使缠绕轮12的放线速度、转动轨迹保持稳定，从而使钢丝5的张力更加稳定，进一步提高了高压钢丝缠绕胶管的生产质量，并且使摩擦块组合体的使用寿命相对于传统钢丝缠绕机的使用寿命提高了至少4倍。
实施例3：
作为优选的，为更好地实现本发明，在上述实施例的基础上进一步优化，特别采用下述设置结构：
如图5至图8所示，牵引机2包括两端具有导向托辊22的机箱21以及设置于机箱21上相互平行的两链轮组，两链轮组之间的间隙与两导向托辊22共线，链轮组包括主动链轮251、从动链轮252、橡胶履带253以及弹性挤压机构254，主动链轮251通过依次连接的电机231、减速器232以及联轴器233驱动，其中，减速器232为双输出轴减速器，并分别连接两个联轴器233，两个联轴器233分别与两个链轮组的主动链轮251相连接，以驱动两个链轮组同时工作。橡胶履带253通过主动链轮251与从动链轮252的配合运转，弹性挤压机构254在动力装置的驱动下带动两链轮组沿排列方向相对移动，从而实现对管坯4夹持力的可调节功能。
如图5至图8所示，动力装置包括导向轴241、加载轴242、滑动连接在加载轴242上的托架套26以及驱动托架套26移动的伺服气缸27，导向轴241与加载轴242设置于弹性挤压机构254的底部，并且导向轴241与加载轴242的长度方向垂直于管坯4的运动方向，托架套26与弹性挤压机构254固定连接，伺服气缸27固定于机箱21上，并且伺服气缸27的活塞杆与托架套26固定连接。托架套26与伺服气缸27均为两个，分别对应于两链轮组，plc集中控制系统控制两伺服气缸27的活塞杆分别带动两托架套26相对移动，使托架套26带动弹性挤压机构254移动。
如图5至图8所示，弹性挤压机构254包括与托架套26固定连接的框体2541、设置于框体2541与橡胶履带253之间的抵板2542以及若干伸缩杆，伸缩杆包括套管2544以及滑动穿设在套管2544内的芯轴2543，套管2544位于框体2541与抵板2542之间并与抵板2542固定连接，芯轴2543位于框体2541内并与框体2541远离抵板2542的侧壁固定连接，在套管2544上套设有第一压缩弹簧2546，在芯轴2543上套设有第二压缩弹簧2545。两橡胶履带253通过伺服气缸27、第一压缩弹簧2546以及第二压缩弹簧2545的共同作用调整与管坯4之间摩擦力，保证了橡胶履带253对管坯4稳定的摩擦力。
工作时，管坯4从左端的导向托辊22进入两橡胶履带253之间的间隙中，依靠两橡胶履带253与管坯4之间的摩擦力前进，通过右端的导向托辊22之后，完成钢丝缠绕工序。
框体2541上还设置有用于测量抵板2542与框体2541之间压力的电子测力器28，电子测力器28与plc集中控制系统相连接。摩擦力的大小可以由电子测力器28显示并进行智能控制，保证管坯4的顺利运行。根据摩擦力的大小，可以控制伺服气缸27的气压在0.5-0.7mpa之间自动调整，从而使管坯4通过两橡胶履带253之间的间隙时既不打滑，又不拉伤管坯4，保证了产品的生产质量，提高了产品的生产效率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。