一种空心纤维膜直线式收丝方法及装置与流程

本发明涉及空心纤维血液透析膜制备领域，详细讲是一种减少膜丝的浪费，降低生产成本，自动化程度高的的直线式空心纤维膜收丝方法及装置。

背景技术：

我们知道，血液透析是急慢性肾功能衰竭患者肾脏替代治疗方式之一。它通过将体内血液引流至体外，经一个由无数根空心纤维组成的透析器中，血液与含机体浓度相似的电解质溶液（透析液）在一根根空心纤维内外，通过弥散/对流进行物质交换，清除体内的代谢废物、维持电解质和酸碱平衡；同时清除体内过多的水分，并将经过净化的血液回输。

空心纤维膜是透析器的关键组成部位。目前，空心血液透析膜制造企业的自动化水平比较低，收丝装置采用多边形绕丝轮式收丝装置或旋转直梁纱框式收丝装置进行收丝；收丝工序需要定时更换绕丝轮或直梁纱框，不仅费时费力，而且存在较大的浪费。多边形绕丝轮式收丝装置或旋转直梁纱框式收丝装置收集的空心纤维膜的膜丝存在局部曲率过大，生产透析器时需要切除或费时费力的拉直，造成严重的浪费。

技术实现要素：

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种减少膜丝的浪费，降低生产成本，自动化程度高的空心纤维膜直线式收丝方法及装置。

本发明解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是：

一种空心纤维膜直线式收丝方法，其特征在于包括如下步骤：

a、将纺丝设备制备出的膜丝输入膜丝缓存装置进行缓存；

b、将经膜丝缓存装置缓冲后的膜丝呈直线状拉至膜丝存储槽内；

c、当进入膜丝存储槽内的膜丝长度达到设定长度时，在膜丝存储槽的膜丝进入端剪断膜丝；

d、拉住被剪断的膜丝存储槽外的膜丝的一端，将膜丝呈直线状拉至膜丝存储槽内；

e、重复步骤c和步骤d，直至膜丝存储槽内装满空心纤维膜的膜丝；更换膜丝存储槽后继续收取膜丝。

本发明中所述的膜丝缓存装置的结构是可以暂时缓冲存储膜丝，当需要时可快速释放出存储的膜丝装置。在更换膜丝存储槽及剪断膜丝等操作而不能持续收取膜丝时，对放肆设备持续不断制备出的膜丝起到缓存的作用。

一种空心纤维膜直线式收丝装置，其特征在于包括膜丝缓存装置和直线收集装置；所述的膜丝缓存装置的结构为：设有安装架，安装架上部设有主动牵引辊和主动伺服电机，主动伺服电机与主动牵引辊相连，主动牵引辊右侧的安装架上设有至少一个弹簧导杆缓存装置，弹簧导杆缓存装置是在安装架上竖直设有两根导向滑杆，每根导向滑杆上设有一个可沿其自由滑动的导向滑块，导向滑杆上导向滑块上侧和/或下侧与安装架间设有缓冲弹簧，两个导向滑块上设有与主动牵引辊平行的浮动辊，浮动辊右侧的安装架上部设有导向辊；最右侧的弹簧导杆缓存装置右侧的安装架上设有主动牵引导向辊和牵引伺服电机，牵引伺服电机与主动牵引导向辊相连；直线收集装置设在主动牵引导向辊右侧，其包括收集台、膜丝存储槽和存储槽换位气缸，收集台上设有与主动牵引辊平行的存储槽导向滑道，存储槽导向滑道前部上设有膜丝存储槽，存储槽导向滑道后部上设有可沿其滑动的预设膜丝存储槽，存储槽换位气缸设在存储槽导向滑道后侧的收集台上，存储槽换位气缸的活塞杆前端与预设膜丝存储槽相对，预设膜丝存储槽后侧的收集台上设有支撑架，支撑架上部设有向前伸出的支撑臂，支撑臂上设有与膜丝存储槽平行的夹头导轨，夹头导轨上设有可沿其滑动的膜丝夹头，设有用于驱动膜丝夹头在夹头导轨上移动的夹头驱动装置，夹头驱动装置与膜丝夹头相连，膜丝存储槽左侧的收集台上设有用于将膜丝剪断的膜丝剪切装置，膜丝剪切装置左侧的收集台上设有固定夹头；膜丝存储槽右侧的收集台上设有位置传感器。

本发明中设有膜丝存储槽更换装置，所述的膜丝存储槽更换装置为机械手。与控制器相连，夹头为可控夹头

本发明中所述的主动牵引辊右侧的安装架上设有两个弹簧导杆缓存装置。可以缓冲较多的膜丝，为其它装置的动作提供充足的时间。

本发明中所述的导向滑杆上端和/或下两端分别设有弹簧安装座，缓冲弹簧与导向滑块和弹簧安装座固定连接。

本发明中所述的导向滑杆上端和下两端分别设有弹簧安装座，导向滑块上侧和下侧的导向滑杆上分别设有缓冲弹簧。可以降低膜丝缓存装置在储丝、放丝等动作转换时的瞬间波动，防止导向滑块与上端或下端的安装架碰撞

本发明中所述的最右侧的导向辊上设有张力传感器。张力传感器检测膜丝的张力，用于控制收丝速度。

本发明中所述的主动牵引辊、导向辊和主动牵引导向辊均经转动轴、轴承与安装架相连；所述的浮动辊经转轴和轴承与导向滑块相连。

本发明中所述的存储槽导向滑道是在收集台上设有两个相互平行的滑道座，滑道座上侧为托持平面，托持平面上设有的导向滑槽；所述的膜丝存储槽是设有长条状槽体，槽体上设有上方敞口的膜丝槽，槽体底面为与托持平面相配合的滑动平面，滑动平面上设有与导向滑槽相互配合的导向滑块。

本发明中所述的夹头导轨为滚珠丝杠，膜丝夹头固定安装在滚珠丝杠的螺母上；所述的夹头驱动装置为与滚珠丝杠的丝杆相连的夹头伺服电机。

本发明中所述的膜丝夹头是设有连接座，连接座上设有倒T形导向滑道，倒T形导向滑道中部的竖直滑道上设有纵向滑块，纵向滑块上铰接有两个夹持摆臂，倒T形导向滑道下部的水平滑道、竖直滑道两侧分别设有横向滑块，两个夹持摆臂分别与两个横向滑块铰接，两个横向滑块上分别设有竖直向下的夹臂。两个夹臂的相对侧设有夹头。

本发明中所说的膜丝剪切装置是在收集台上设有剪切座40，剪切座上设有固定刀座，固定刀座上竖直设有固定刀，固定刀前侧的剪切座上设有剪切滑轨41，剪切滑轨41上设有滑动座，滑动座上设有与固定刀（刀刃）相对的移动剪切刀；剪切座上设有剪切气缸，剪切气缸的活塞杆与滑动座相连。剪切气缸驱动滑动座带动移动剪切刀在剪切滑轨上移动，完成移动剪切刀与固定刀的闭合剪切和打开动作。

本发明在工作时，纺丝设备制备出的膜丝经膜丝缓存装置的主动牵引辊进入弹簧导杆缓存装置，依次绕过浮动辊、导向辊后经主动牵引导向辊进入直线收集装置内，直线收集装置的固定夹头夹持住膜丝、其右侧留有一段膜丝头，夹头驱动装置带动膜丝夹头左移至固定夹头右侧，膜丝夹头闭合、将膜丝夹住，固定夹头打开（释放膜丝），夹头驱动装置带动膜丝夹头右移、位置传感器检测到膜丝夹头后停止，固定夹头闭合、将膜丝夹住，膜丝剪切装置工作、将膜丝剪断，膜丝被剪断的同时膜丝夹头打开、释放膜丝，膜丝自由下落至膜丝存储槽内；从夹头驱动装置带动膜丝夹头左移至固定夹头右侧，膜丝夹头闭合、将膜丝夹住起反复重复上述的收丝操作，将纺丝设备制备出的膜丝收集到膜丝存储槽内；当一个膜丝存储槽收集满时，移动膜丝存储槽、将期内的膜丝放置在膜丝收集容器内；在移动已经收集满膜丝的膜丝存储槽的过程中，存储槽换位气缸工作、将预设膜丝存储槽推至膜丝存储槽位置处，继续收丝，当膜丝存储槽将膜丝放入膜丝收集容器内后，将空的膜丝存储槽放置在预设膜丝存储槽的位置上，成为预设膜丝存储槽；如此循环工作，完成直线收丝工作。膜丝夹头夹着膜丝向右移动的速度大于纺丝设备的出丝速度，膜丝拉动浮动辊克服缓冲弹簧弹力在导向滑杆上移动（上移），当在膜丝夹头停止或向左移动的过程中，纺丝设备不间断制出的膜丝会由于浮动辊在缓冲弹簧弹力作用下有反向移动（下移）而存储在膜丝缓存装置内，待膜丝夹头夹住膜丝向右快速拉动时释放。本发明结构简单，成本低廉，可根据后续所需的膜丝长度进行定长剪切，可有效减少膜丝的浪费，降低生产成本，自动化程度高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是本发明中膜丝存储槽、预设膜丝存储槽与存储槽导向滑道、存储槽换位气缸间的结构关系示意图。

图4是本发明中膜丝夹头和固定夹头的一种结构示意图。

图5是本发明中膜丝剪切装置的结构示意图。

图6是图5的右视图。

具体实施方式

一种空心纤维膜直线式收丝方法，其特征在于包括如下步骤：

a、将纺丝设备制备出的膜丝输入膜丝缓存装置进行缓存；

b、将经膜丝缓存装置缓冲后的膜丝呈直线状拉至膜丝存储槽内；

c、当进入膜丝存储槽内的膜丝长度达到设定长度时，在膜丝存储槽的膜丝进入端剪断膜丝；

d、拉住被剪断的膜丝存储槽外的膜丝一端，将膜丝呈直线状拉至膜丝存储槽内；

e、重复步骤c和步骤d，直至膜丝存储槽内装满空心纤维膜的膜丝；更换膜丝存储槽后继续收取膜丝。

本发明中所述的膜丝缓存装置的结构是可以暂时缓冲存储膜丝，当需要时可快速释放出存储的膜丝装置。在更换膜丝存储槽及剪断膜丝等操作而不能持续收取膜丝时，对纺丝设备持续不断制备出的膜丝起到缓存的作用。膜丝缓存装置具体为：设有安装架，安装架上部设有主动牵引辊和主动伺服电机，主动伺服电机经减速器与主动牵引辊相连，用于驱动主动牵引辊转动；主动牵引辊右侧的安装架上设有至少一个弹簧导杆缓存装置，弹簧导杆缓存装置是在安装架前部和后部上竖直设有两根导向滑杆，每根导向滑杆上设有一个可沿其自由滑动的导向滑块，导向滑杆上导向滑块上侧和/或下侧与安装架间设有缓冲弹簧，两个导向滑块上设有与主动牵引辊平行的浮动辊，浮动辊右侧的安装架上部设有导向辊；最右侧的弹簧导杆缓存装置右侧的安装架中部上设有与主动牵引辊平行的主动牵引导向辊和牵引伺服电机，牵引伺服电机经减速器与主动牵引导向辊相连，用于驱动主动牵引导向辊转动。

一种用于完成上述收丝方法的空心纤维膜直线式收丝装置，包括膜丝缓存装置和直线收集装置；所述的膜丝缓存装置的结构为：设有安装架1，安装架1上部设有主动牵引辊2和主动伺服电机8，主动伺服电机8经减速器与主动牵引辊2相连，用于驱动主动牵引辊2转动，主动牵引辊2右侧的安装架1上设有至少一个弹簧导杆缓存装置，弹簧导杆缓存装置是在安装架1的前后方向（前部和后部）上竖直设有两根相互平行的导向滑杆10，每根导向滑杆10上设有一个可沿其自由滑动的导向滑块12，导向滑杆10上导向滑块12上侧和/或下侧与安装架间设有缓冲弹簧3，不对缓冲弹簧3施加外力时，两个导向滑块在缓冲弹簧作用力下处于同一水平面，两个导向滑块12上设有与主动牵引辊2平行的浮动辊11，浮动辊11右侧的安装架1上部设有与其平行的导向辊20；从图1和图2中可以看出，所述的主动牵引辊2右侧的安装架上设有两个弹簧导杆缓存装置；可以缓冲较多的膜丝，为其它装置的动作提供充足的时间。所述的导向滑杆10上端和下两端分别设有与安装架固定连接的弹簧安装座4，导向滑块12上侧和下侧的导向滑杆10上分别设有缓冲弹簧，缓冲弹簧3与导向滑块12和弹簧安装座4固定连接；可以降低膜丝缓存装置在储丝、放丝等动作转换时的瞬间波动，防止导向滑块与上端或下端的安装架碰撞。安装架最右侧的弹簧导杆缓存装置的导向辊5上设有张力传感器6；张力传感器6检测膜丝的张力，用于为控制收丝速度提供膜丝的张力数据。安装架1最右侧的弹簧导杆缓存装置右侧的安装架中部上设有与主动牵引辊平行的主动牵引导向辊7和牵引伺服电机13，牵引伺服电机13经减速器与主动牵引导向辊13相连，用于驱动主动牵引导向辊7转动。

直线收集装置设在主动牵引导向辊7右侧，其包括收集台21、膜丝存储槽19和存储槽换位气缸22，收集台上设有与主动牵引辊平行的存储槽导向滑道17，存储槽导向滑道17前部上设有与主动牵引导向辊轴向垂直的、与其下侧相对的水平的膜丝存储槽19，膜丝存储槽19的左端位于主动牵引导向辊7的水平出丝方向上, 膜丝存储槽19为左右贯通的长条状槽体。存储槽导向滑道17后部上设有可沿其纵向滑动的预设膜丝存储槽23，存储槽换位气缸22设在存储槽导向滑道17后侧的收集台21上，存储槽换位气缸22的活塞杆前端与预设膜丝存储槽23相对，存储槽换位气缸22工作，可以将预设膜丝存储槽23推至膜丝存储槽19的位置，从图1、图2中可以看出，收集台上左右两侧平行设有两个存储槽导向滑道，两个存储槽换位气缸与预设膜丝存储槽配合工作，膜丝存储槽和预设膜丝存储槽的放置及移动更平稳。预设膜丝存储槽后侧的收集台上设有支撑架，支撑架上部设有向前伸出、前部位于膜丝存储槽上方的支撑臂24，支撑臂24上设有与膜丝存储槽平行的夹头导轨18，夹头导轨18上设有可沿其滑动的膜丝夹头15，设有用于驱动膜丝夹头15在夹头导轨上移动的夹头驱动装置，夹头驱动装置与膜丝夹头15相连、用于驱动膜丝夹头在夹头导轨上左右移动。膜丝存储槽19左侧的收集台21上、与膜丝存储槽19左端口相对处设有用于将膜丝剪断的膜丝剪切装置16，膜丝剪切装置16左侧的收集台上设有固定夹头14；膜丝存储槽19右侧的收集台上设有用于检测膜丝夹头位置的位置传感器26。所述的主动牵引辊、导向辊和主动牵引导向辊均经转动轴、轴承与安装架相连；所述的浮动辊经转轴和轴承与导向滑块相连。

本发明中所述的存储槽导向滑道17是在收集台21上设有两个相互平行的滑道座，滑道座上侧为托持平面，托持平面上设有与主动牵引辊平行的的导向滑槽31；所述的膜丝存储槽19是设有长条状槽体，槽体上设有上方敞口、左右贯通的膜丝槽，槽体底面为与托持平面相配合的滑动平面，滑动平面上设有与导向滑槽31相互配合的导向滑块32，导向滑块32在导向滑槽31内沿其纵向自由滑动，导向滑槽起导向作用；所述的预设膜丝存储槽的结构与膜丝存储槽的结构相同。所述的夹头导轨18为滚珠丝杠，膜丝夹头15固定安装在滚珠丝杠的螺母上；所述的夹头驱动装置为与滚珠丝杠的丝杆相连的夹头伺服电机30。

本发明中所述的膜丝夹头15是设有连接座33，连接座33上设有倒T形导向滑道34，倒T形导向滑道34中部的竖直滑道上设有纵向滑块35，纵向滑块35上铰接有两个夹持摆臂36，倒T形导向滑道34下部的水平滑道上、竖直滑道两侧分别设有横向滑块37，两个夹持摆臂36分别与两个横向滑块37铰接，两个横向滑块37上分别设有竖直向下的夹臂38。两个夹臂38的相对侧设有夹头。倒T形导向滑道34上方的连接座上设有夹紧气缸39，夹紧气缸39的活塞杆与纵向滑块相连。固定夹头的结构可以与膜丝夹头相同，也可以是其他形式的可控夹头。

本发明中所说的膜丝剪切装置是在收集台上设有剪切座40，剪切座40上设有固定刀座41，固定刀座41上竖直设有固定刀42，固定刀42前侧的剪切座40上设有剪切滑轨43，剪切滑轨43上设有滑动座44，滑动座44上设有与固定刀（刀刃）相对的移动剪切刀45；剪切座40上设有剪切气缸46，剪切气缸46的活塞杆经传动杆与滑动座44相连。剪切气缸46驱动滑动座44带动移动剪切刀45在剪切滑轨上移动，完成移动剪切刀45与固定刀42的闭合剪切和打开动作。

本发明进一步改进，设有膜丝存储槽更换装置，所述的膜丝存储槽更换装置为设置于直线收集装置右侧的机械手25。

本发明中所述的存储槽换位气缸、夹紧气缸和剪切气缸等全部气缸与气源相连；所述的主动伺服电机、牵引伺服电机、存储槽换位气缸、夹头驱动装置、夹头伺服电机、夹紧气缸、位置传感器、机械手的动力装置等所有可控部件的控制部与控制器相连，控制器接收数据并控制各可控部件自动运行工作。

本发明在工作时，纺丝设备制备出的膜丝经膜丝缓存装置的主动牵引辊进入弹簧导杆缓存装置，依次绕过浮动辊、导向辊后经主动牵引导向辊牵引导向进入直线收集装置内；膜丝从纺丝设备中制出后依次绕经主动牵引辊上侧、浮动辊下侧、导向辊上侧和主动牵引导向辊下侧；主动牵引辊和主动牵引导向辊为膜丝提供牵引动力。直线收集装置的固定夹头夹持住膜丝、其右侧留有一段膜丝头；夹头驱动装置带动膜丝夹头在夹头导轨上左移至固定夹头右侧、与固定夹头右侧的膜丝头相对应，膜丝夹头闭合、将膜丝夹住，固定夹头打开、释放膜丝，夹头驱动装置带动膜丝夹头右移，此时主动牵引导向辊转动，为膜丝提供出丝拉力；膜丝夹头右移至位置传感器检测到膜丝夹头后停止，主动牵引导向辊停止转动，固定夹头闭合、将膜丝夹住，膜丝剪切装置工作（固定刀和移动剪切刀闭合）、将膜丝剪断，膜丝被剪断的同时膜丝夹头打开、释放膜丝，膜丝自由下落至膜丝存储槽内；膜丝剪切装置打开（固定刀和移动剪切刀分开），夹头驱动装置带动膜丝夹头左移、从膜丝剪切装置的剪切刀（固定刀和移动剪切刀）间经过，膜丝夹头左移至固定夹头右侧，膜丝夹头闭合、将膜丝夹住然后反复重复上述的收丝操作，将纺丝设备制备出的膜丝收集到膜丝存储槽内；当一个膜丝存储槽收集满时，移动膜丝存储槽、将期内的膜丝放置在膜丝收集容器内；在移动已经收集满膜丝的膜丝存储槽的过程中，存储槽换位气缸工作、将预设膜丝存储槽推至膜丝存储槽位置处，继续收丝，当膜丝存储槽将膜丝放入膜丝收集容器内后，将空的膜丝存储槽放置在预设膜丝存储槽的位置上，成为预设膜丝存储槽；如此循环工作，完成直线收丝工作。膜丝夹头夹着膜丝向右移动的速度大于纺丝设备的出丝速度，膜丝拉动浮动辊克服缓冲弹簧弹力在导向滑杆上移动（上移），当在膜丝夹头停止或向左移动的过程中，纺丝设备不间断制出的膜丝会由于浮动辊在缓冲弹簧弹力作用下有反向移动（下移）而存储在膜丝缓存装置内，待膜丝夹头夹住膜丝向右快速拉动时释放。张力传感器检测膜丝的张力，将膜丝张力反馈给控制器，控制器根据膜丝张计算出浮动辊的位置，从而控制收丝速度、保证膜丝缓存装置的正常工作。膜丝存储槽更换装置是为了提升自动化程度，自动完成膜丝存储槽收集满膜丝后的膜丝向在膜丝收集容器内放置和膜丝存储槽的更换操作。本发明结构简单，成本低廉，可根据后续所需的膜丝长度进行定长剪切，膜丝在收集过程中无弯曲和损耗，可有效减少膜丝的浪费，降低生产成本，自动化程度高。