多支点交替支撑的弯管防腐带料缠绕包机器人的制作方法

本发明涉及包装机械的技术领域，具体涉及一种多支点交替支撑的弯管防腐带料缠绕包机器人。

背景技术：

缠绕包装机是近年来相关机械厂商为制造行业而设计研究并大力发展制造的一种工业包装机械，主要应用于环体、管材等的外包装，能对管材起到良好的保护。佛山市虞氏科技有限公司的虞尚平发明了一种不锈钢管自动缠绕包装机构（公开号为 CN106347758A），多用于不锈钢管的水平自动缠绕包装。浙江天雁控股有限公司的邬官军和邬官江发明的塑料管材缠绕膜自动缠绕包装机构（公开号为CN204489237U），包括牵引机构、输送机座和包装机构等，它可以根据实际情况来调整挡圈的间距,适用于不同宽度缠绕膜以及调整缠绕膜在塑料管材上的缠绕情况。上述这两种缠绕包装机都是针对直管进行设计的，对于弯曲的管道来说这两种技术方案均不能用，因此目前的弯管防腐缠绕包装主要采用人工作业模式，还没有机械化的设备来完成相关的缠绕包装作业。

另外弯管在绕包时仅仅支撑管的两端是不能控制弯管的状态的，这样的支撑弯管中部由于重力的问题还会产生扭转和翻身的运动，因此在解决自动绕包的问题的同时，弯管的支撑问题也需要同时解决。这样才能实现机械化、自动化的绕包。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出一种多支点交替支撑的弯管防腐带料缠绕包机器人。

本发明的技术方案是：一种多支点交替支撑的弯管防腐带料缠绕包机器人，包括多支点支撑装置和弯管防腐带料绕包及烘烤机，其特征是：

所述的弯管防腐带料绕包及烘烤机，包括门字形状的支撑架体、安装在支撑架体上的绕包及烘烤一体化装置，其特征是：所述的支撑架体包括两侧的支腿和上部的横梁，在横梁上部设有与横梁平行布置的上轨道、驱动齿条甲，支腿的下端设有行走轮，行走轮行走在下面的轨道上，在轨道的侧面设有齿条，在支腿侧部设有行走驱动电机及齿轮，该齿轮与上述齿条啮合驱动行走轮转动，

所述的绕包及烘烤一体装置包括上部的悬挂升降架体、中部的水平转盘、转盘下的竖向环形架、竖向环形架的一个侧面为绕包装置、竖向环形架的另一个侧面为烘烤装置；

所述的悬挂升降架体包括通过竖向轨道、竖向滑套套装在一起的上架体和下架体，其中上架体的上端通过横向滑套套装在上轨道上，在上架体的上部设有横向运动驱动齿轮与驱动齿条甲啮合传动实现整个悬挂升降架体的横向水平移动；在上架体的下部正中和下架体的上部正中之间通过伸缩驱动部件连接来驱动整个悬挂升降架体的竖向伸缩；

所述的横向转盘包括内圈和外圈，内圈和外圈之间为转动配合并设有竖向限位结构，内圈与所述的下架体的下端固定连接，外圈下部与所述的竖向环形架之间通过斜撑杆固定连接，外圈的外圆柱面为外齿轮，内圈的上部横向延伸出一电机托盘并安装有转盘驱动电机，该电机输出端通过齿轮与外圈的外齿轮啮合传动驱动外圈及其下部的竖向环形架的扭转；

所述的绕包装置包括：

与竖向环形架侧面通过支腿连接并与竖向环形架内孔同心布置的导电环、直径略小于导电环的绕包环体；

竖向环形架的中部孔近绕包环体的一侧面设有若干个圆周分布的支撑转动辊，绕包环体的内孔圆柱面支撑在该若干个支撑转动辊上；

绕包环体的外侧平面设有与其中心线平行布置的带料安装辊、延伸向外部的导电环并与导电环搭接的电刷、用于加热带料的电加热器，电刷上的电线与电加热器连接供电；绕包环体的外圆柱面设有凹陷的环形的皮带槽，所述的竖向环形架的外沿设有绕包驱动电机，该绕包驱动电机通过皮带轮、与皮带槽匹配安装的皮带带动绕包环体转动；

所述的烘烤装置包括：与竖向环形架内孔同心布置的烘烤环体，该烘烤环体与竖向环形架之间通过若干个支撑转动辊安装，在烘烤环体的外圆柱面为环形的皮带槽，所述的竖向环形架的外沿设有烘烤驱动电机，该烘烤驱动电机通过皮带轮、皮带带动烘烤环体转动，在烘烤环体上安装有N个指向其中心的燃气喷火装置，N≥3；燃气喷火装置通过管路连接气源及控制阀门；

所述的多支点支撑装置位于门字形状的支撑架体的内部，多支点支撑装置包括底部的基座、位于基座两侧的两个纵梁、两端支撑在纵梁上的若干个平行排列的升降支撑机构，

该升降支撑机构包括两端的液压缸和连接在液压缸活塞杆上端之间的水平托辊，所述的纵梁与轨道平行布置，所述的液压缸的缸体下端固定连接在纵梁上。

优选的，所述的竖向环形架的两侧面设有若个围绕绕包环体和烘烤环体布置的横向定位轮支架，该横向定位轮支架的端部安装有伸入皮带槽内的两个定位轮，该两个定位轮分别与皮带槽的两侧面相贴合。

优选的，所述的绕包环体的一侧还设有两个带料导入辊，所述的带料安装辊靠近绕包环体的一端设有与带料安装辊一体的摩擦辊，在绕包环体上设有呈拱形的与该摩擦辊相贴合的摩擦带，该摩擦带两端通过可调螺杆安装在绕包环体的侧面。

优选的，所述的电加热器包括上、下两层，上下两层之间设有带料通过的缝隙，上、下两层内部均设有与电线连接的电发热器，上、下两层通过调节螺栓连接可实现缝隙的大小调整，上层通过螺栓安装在竖向环形架的侧面上。

优选的，所述的燃气喷火装置包括与烘烤环体通过径向的滑动副连接的支撑柱、通过球面副与支撑柱内端连接的摆动杆，在摆动杆上固定连接喷火嘴。

优选的，所述的滑动副包括位于烘烤环体的上的滑套的内圆柱面和装在该滑套内的支撑柱的外圆柱面，滑套上设有穿过滑套的定位顶丝甲；所述的球面副包括支撑柱内端的球形碗和摆动杆上的匹配的球头，在球形碗上设有穿过球形碗的定位顶丝乙。

优选的，所述的绕包驱动电机和烘烤驱动电机对称的分布在竖向环形架的两个肩部。

优选的，所述的伸缩驱动部件为蜗轮蜗杆驱动的丝杠螺母机构，蜗轮蜗杆驱动装置固定连接在下架体上，蜗轮蜗杆驱动装置的输出为螺母，丝杆上端固定连接在上架体上，丝杆的下段穿过该螺母。

优选的，所述的外圈内圆柱面与内圈的外圆柱面之间为转动配合面，在外圈内圆柱面上设有横截面为半圆形的外滚动槽，内圈的外圆柱面上设有横截面为半圆形的内滚动槽，外滚动槽与内滚动槽对接后形成成横截面为圆形的环状滚动槽，在该滚动槽内设有直径匹配的球形滚子，内滚动槽、外滚动槽、球形滚子形成所述的竖向限位机构。

优选的，该机还设有控制装置，控制装置设有弯管参数的设定模块，以及电机驱动模块，电机驱动模块用于控制前面所述的各个电动机的转动。

本发明的技术效果

该多支点交替支撑的弯管防腐带料缠绕包机器人，采用多支点交替支撑装置，多个托辊交替对弯管进行支撑，这样能够避免弯管由于重力产生的扭转和翻身的问题，始终使弯管处于一个稳定的支撑状态，这样利于弯管防腐带料绕包及烘烤机的绕包的准确性，采用弯管防腐带料绕包及烘烤机可以实现横向移动、竖向伸缩、和竖向扭动三个方位的调节，从而能够使下面的竖向环形架体始终与被绕包的弯管的横截面重合，这样绕包及烘烤一体装置的中心线与弯管的中心线始终相切，能够保证弯管绕包的带料在弯管表面均匀缠绕，不漏缠，从而实现弯管缠绕的机械化、自动化，提升工作效率和降低劳动强度。

附图说明

图1为多支点交替支撑的弯管防腐带料缠绕包机器人立体结构示意图；

图2为图1中的多支点支撑装置的立体结构示意图；

图3为弯管防腐带料绕包及烘烤机在轨道上的立体结构示意图；

图4为弯管防腐带料绕包及烘烤机的绕包装置一侧的立体结构示意图；

图5为图4的局部放大示意图；

图6为弯管防腐带料绕包及烘烤机烘烤装置一侧的立体结构示意图之二；

图7为图6的局部放大示意图；

图8为弯管防腐带料绕包及烘烤机主视结构示意图；

图9为图8的A-A剖面结构示意图；

图10为图9的A部放大示意图；

图11为图9的B部放大示意图；

图12为图9的C部放大示意图；

图13为图9的D部放大示意图；

图14为图8的B-B截面结构放大示意图；

图中101. 弯管防腐带料绕包及烘烤机、102. 多支点支撑装置、201.基座、202.纵梁、203.液压缸、204.托辊；

1.支撑架的支腿、2.支撑架的横梁、3.驱动齿条甲、4.上导轨、5.悬挂升降架体的上架体、6.横向运动驱动齿轮的驱动电机、7.伸缩驱动部件、8. 悬挂升降架体的下架体、9.横向转盘、10.竖向环形架、11.烘烤驱动电机、12.电刷、13.导电环、14.绕包环体、15.带料安装辊、16.支撑转动辊、17.绕包驱动电机、18.皮带轮及皮带、19.带料导入辊、20.摩擦辊、21.摩擦带、22.可调螺杆、23.电加热器、24.调节螺栓、25.电线、26.横向定位支架、27.定位轮、28.皮带槽、29.烘烤环体、30.燃气喷火装置、31.管路、32.滑套、33.支撑柱、34.定位顶丝甲、35.定位顶丝乙、36.转盘驱动电机、37.转盘驱动齿轮、38.斜撑杆、39.丝杆、40.横向驱动齿轮、41.横向滑套、42.摆动杆、43.电机托盘、44.支腿、45.喷火嘴、46.行走轮、47.导轨、48.驱动电机及齿轮、49.齿条。其中501.竖向滑套、801.竖向导杆、701.蜗杆、702.蜗轮、703.丝杆螺母、704.键。

具体实施方式

实施例一：参见图1-14，图中一种多支点交替支撑的弯管防腐带料缠绕包机器人，包括多支点支撑装置和弯管防腐带料绕包及烘烤机，其特征是：

所述的弯管防腐带料绕包及烘烤机，包括门字形状的支撑架体、安装在支撑架体上的绕包及烘烤一体化装置，其特征是：所述的支撑架体包括两侧的支腿和上部的横梁，在横梁上部设有与横梁平行布置的上轨道、驱动齿条甲，支腿的下端设有行走轮，行走轮行走在下面的轨道上，在轨道的侧面设有齿条，在支腿侧部设有行走驱动电机及齿轮，该齿轮与上述齿条啮合驱动行走轮转动，

所述的绕包及烘烤一体装置包括上部的悬挂升降架体、中部的水平转盘、转盘下的竖向环形架、竖向环形架的一个侧面为绕包装置、竖向环形架的另一个侧面为烘烤装置；

所述的悬挂升降架体包括通过竖向导轨、竖向滑套套装在一起的上架体和下架体，其中上架体的上端通过横向滑套套装在上导轨上，在上架体的上部设有横向运动驱动齿轮与驱动齿条甲啮合传动实现整个悬挂升降架体的横向水平移动；在上架体的下部正中和下架体的上部正中之间通过伸缩驱动部件连接来驱动整个悬挂升降架体的竖向伸缩；

所述的横向转盘包括内圈和外圈，内圈和外圈之间为转动配合并设有竖向限位结构，内圈与所述的下架体的下端固定连接，外圈下部与所述的竖向环形架之间通过斜撑杆固定连接，外圈的外圆柱面为外齿轮，内圈的上部横向延伸出一电机托盘并安装有转盘驱动电机，该电机输出端通过齿轮与外圈的外齿轮啮合传动驱动外圈及其下部的竖向环形架的扭转；

所述的绕包装置包括：与竖向环形架侧面通过支腿连接并与竖向环形架内孔同心布置的导电环、直径略小于导电环的绕包环体；

竖向环形架的中部孔近绕包环体的一侧面设有若干个圆周分布的支撑转动辊，绕包环体的内孔圆柱面支撑在该若干个支撑转动辊上；

绕包环体的外侧平面设有与其中心线平行布置的带料安装辊、延伸向外部的导电环并与导电环搭接的电刷、用于加热带料的电加热器，电刷上的电线与电加热器连接供电；绕包环体的外圆柱面设有凹陷的环形的皮带槽，所述的竖向环形架的外沿设有绕包驱动电机，该绕包驱动电机通过皮带轮、与皮带槽匹配安装的皮带带动绕包环体在若干个支撑转动辊上转动；

所述的烘烤装置包括：与竖向环形架内孔同心布置的烘烤环体，该烘烤环体与竖向环形架之间通过若干个支撑转动辊安装，在烘烤环体的外圆柱面为环形的皮带槽，所述的竖向环形架的外沿设有烘烤驱动电机，该烘烤驱动电机通过皮带轮、皮带带动烘烤环体转动，在烘烤环体上安装有N个指向其中心的燃气喷火装置，N≥3，本实施例中N=4；燃气喷火装置通过管路连接气源及控制阀门。

所述的多支点支撑装置位于门字形状的支撑架体的内部，多支点支撑装置包括底部的基座、位于基座两侧的两个纵梁、两端支撑在纵梁上的若干个平行排列的升降支撑机构，

该升降支撑机构包括两端的液压缸和连接在液压缸活塞杆上端之间的水平托辊，所述的纵梁与轨道平行布置，所述的液压缸的缸体下端固定连接在纵梁上。

所述的竖向环形架的两侧面设有若个围绕绕包环体和烘烤环体布置的横向定位轮支架，该横向定位轮支架的端部安装有伸入皮带槽内的两个定位轮，该两个定位轮分别与皮带槽的两侧面相贴合。用于定位绕包环体和烘干环体，避免它们沿轴向活动。

所述的绕包环体的一侧还设有两个带料导入辊，用于将带料导入到加热器，所述的带料安装辊靠近绕包环体的一端设有与带料安装辊一体的摩擦辊，在绕包环体上设有呈拱形的与该摩擦辊相贴合的摩擦带，摩擦辊和摩擦带用于给带料安装辊提供一个反向的摩擦力，这样带料在放卷的过程中保持一定的张力，避免带料放卷过快，造成乱卷的问题，该摩擦带两端通过可调螺杆安装在绕包环体的侧面，可调螺杆能够调整摩擦带与摩擦辊之间的摩擦力，从而控制放卷的张力大小。

所述的电加热器包括上、下两层，上、下两层之间设有带料通过的缝隙，上、下两层内部均设有与电线连接的电发热器，上、下两层通过调节螺栓连接可实现缝隙的大小调整，该缝隙大小能够控制带料的预加热的程度，上层通过螺栓安装在竖向环形架的侧面上。

所述的燃气喷火装置包括与烘烤环体通过径向的滑动副连接的支撑柱、通过球面副与支撑柱内端连接的摆动杆，在摆动杆上固定连接喷火嘴，通过该滑动副能够调整喷火头距离中心的距离，也就是工作时距离弯管表面的刚刚缠绕上的带料的距离，再结合球面副调整摆动杆的角度，基本上能够实现各个角度的喷火方向，同时还能进一步的调整火头距离带料的距离，灵活性高，适应性强。

所述的滑动副包括位于烘烤环体的上的滑套的内圆柱面和装在该滑套内的支撑柱的外圆柱面，滑套上设有穿过滑套的定位顶丝甲；所述的球面副包括支撑柱内端的球形碗和摆动杆上的匹配的球头，在球形碗上设有穿过球形碗的定位顶丝乙。定位顶丝甲和定位顶丝乙用于锁定调整合适后的喷火嘴的位置。

所述的绕包驱动电机和烘烤驱动电机对称的分布在竖向环形架的两个肩部，能够平衡竖向环形架两肩部的负重，利于稳定运行。

所述的伸缩驱动部件为蜗轮蜗杆驱动的丝杠螺母机构，蜗轮蜗杆驱动装置固定连接在下架体上，蜗轮蜗杆驱动装置的输出为螺母，丝杆上端固定连接在上架体上，丝杆的下段穿过该螺母， 螺母位于蜗轮内部通过键连接传动。

所述的外圈内圆柱面与内圈的外圆柱面之间为转动配合面，在外圈内圆柱面上设有横截面为半圆形的外滚动槽，内圈的外圆柱面上设有横截面为半圆形的内滚动槽，外滚动槽与内滚动槽对接后形成成横截面为圆形的环状滚动槽，在该滚动槽内设有直径匹配的球形滚子，内滚动槽、外滚动槽、球形滚子形成所述的竖向限位机构。

该机还设有控制装置，控制装置设有弯管参数的设定模块，以及电机驱动模块，电机驱动模块用于控制前面所述的各个电动机的转动，

使用过程：

使用时，先将待绕包弯管置于下面的多支点支撑装置上，弯管下面至少有4根托辊对弯管进行支撑，特别是弯管的中部至少有2根托辊进行支撑，当然支撑的托辊越多越好，这样在绕包过程中弯管活动的几率就更低，便于后面绕包工作。

行走轮带动整个弯管防腐带料绕包及烘烤机沿轨道行走，当绕包及烘烤一体化装置运动过程中遇到那个升降支撑机构阻挡时，那个升降支撑机构两端的液压缸收缩，将其托辊下落到不干涉的位置，这样弯管防腐带料绕包及烘烤机可以继续行走，其行走过后，下落的升降支撑机构重新升起恢复到原来位置，这样不断的交替切换支撑结构，直到竖向环形架、绕包环体、烘烤环体到达弯管的端部；然后通过悬挂升降架体的横向运动和竖向运动、横向转盘的扭动，使绕包环体与待绕包弯管的端部横截面对齐。

然后将绕包用的带料安装在带料安装辊上，带料的端部拉出来后先经带料导入辊后穿过加热器，将带料的端部人工绕包一圈使其固定在待绕包弯管的端部表面上，完成带料的认头的工作。

将该弯管的形状数据输入到控制装置中去，控制装置根据待绕包弯管的形状数据驱动各个电机转动开始对弯管进行绕包和绕包后的烘烤。

绕包环体在绕包电机的带动下不停的旋转，使带料绕弯管放卷并缠绕在弯管表面，在绕包的同时，整个系统的支架位于下面的导轨上，在行走轮的带动下往后移动，本实施例中行走轮本身不带动力，是通过支腿侧部的驱动电机及齿轮和轨道侧面的齿条进行驱动行走；上部升降悬挂架体在横梁上左右移动，竖向环形架在横向转盘的驱动下扭动，三个动作的配合来保证，绕包环体始终与弯管的横截面处于同一平面内，这样就能保证带料在弯管表面均匀缠绕，不漏缠。控制装置通过控制三个电机的各自的转动来协调配合动作。同时，当绕包及烘烤一体化装置运动过程中遇到那个升降支撑机构阻挡时，那个升降支撑机构两端的液压缸收缩，将其托辊下落到不干涉的位置，这样弯管防腐带料绕包及烘烤机可以继续行走，其行走过后，下落的升降支撑机构重新升起恢复到原来位置，这样不断的交替切换支撑结构，能够在包装弯管的支撑稳定的前提下不影响绕包及烘烤一体化装置的行进和运动。

绕包后的弯管进入到烘烤环体内，烘烤驱动电机带动烘烤环体往复转动，其往复转动的角度为360/N，在本实施例中为90°，这样多个喷火嘴就能覆盖弯管的一周，实现对绕包后的带料的全面烘烤。烘烤电机的正反转也有控制装置进行控制。