专利名称：自动程控玻璃钢缠绕机的制作方法
技术领域：
自动程控玻璃钢缠绕机技术领域[0001]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：
[0002]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[0003]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。[0004]本实用新型的设计方案如下:[0005]自动程控玻璃钢缠绕机主要由以下几部分组成，主要包括:[0006]1、自动控制系统和人机接口界面；[0007]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；[0008]3、工作平台，由工作平台基座、工作小车组成；[0009]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；[0010]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。[0011]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。[0012]所述主轴系统的主轴设有脉冲测速装置即编码器。[0013]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(T50Hz，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。[0014]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。[0015]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。[0016]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。[0017]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。[0018]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°。[0019]本实用新型的优点在于:[0020]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；[0021]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；[0022]3、自动程控玻璃钢缠绕机研发过程中充分考虑了缠绕机的实际现场应用，提供了诸多人性化的解决方案。在使用设备进行缠绕的过程中，可实时调整生产工艺参数，如:纱宽、机头角度、机尾角度、机头机尾位移补偿量、主轴运行速度等，通过独有的控制算法，系统会在一定时间内自动修正运行参数，实现系统再次精确跟随，从而提高了设备操作的灵活性，并极大地提高了缠绕的效率和实际缠绕效果；[0023]4、自动程控玻璃钢缠绕机设计安装过程中充分考虑EMC (电磁兼容性)要求，极大地提高了整机的抗干扰能力和无故障运行时间，维护简单。[0024]
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明
[0025]图1为本实用新型实施例的结构示意图；[0026]图中:[0027]1-车头箱[0028]2-芯模[0029]3-车尾架[0030]4- 工作平台基座[0031]5-主轴电机[0032]6-主轴[0033]7-工作小车[0034]8-导丝头[0035]9-工作小车伺服电机[0036]10-地轨具体实施方式
[0037]以下对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。[0038]实施例1[0039]如图所示，自动程控玻璃钢缠绕机，由自动控制系统和人机接口界面、主轴系统、工作平台组成。[0040]其中主轴系统由车头箱1、车尾架3、主轴驱动系统(主轴电机5、主轴6)、以及地轨10组成。车头箱I和车尾架3安装于主轴6的两侧，生产时将芯模2安装于主轴6上，随主轴6同步旋转，地轨10是整个主轴系统的基准。主轴电机5由变频器控制，经车头箱I的传动机构进行减速和扭矩放大，驱动主轴6平稳、匀速旋转。车头箱I位置安装有脉冲测速装置-编码器，实现主轴6运行频率和角度的反馈。[0041]工作平台系统由工作平台基座4、工作小车驱动系统(工作小车7、工作小车伺服电机9)组成。工作平台系统平行于主轴系统安装。工作小车7上设有导丝头8，缠绕过程中负责完成纱线导向和张力预紧工作。工作小车7由工作小车伺服电机9驱动，经过减速机减速和扭矩放大，通过齿轮齿条传动机构带动工作小车7平稳运行。[0042]自动控制系统核心为可编程控制器，内部装载独立研发的自动程控玻璃钢缠绕机程序，该程序采用独特的先进控制算法。[0043]人机接口界面是人机数据交互的接口，采用可视化界面，界面友好，操作简单，操作人员只需简单的设定即可将缠绕工艺参数下发至可编程控制器。并通过以太网通讯方式，读取来自可编程控制器的缠绕状态和数据反馈。通讯稳定，设置简单。[0044]缠绕开始时，可编程控制器接受来自人机接口界面的工艺设定，按照独有的控制算法，控制系统输出。运行中，可编程控制器根据主轴系统车头箱I的脉冲反馈信号，自动计算主轴6的运行频率和角度。然后根据主轴6的运行角度和频率，实时计算为工作小车7的运行数据，实现无缝对接。可编程控制器通过计算所得脉冲和方向信号控制工作平台系统伺服驱动器的运行，然后由伺服驱动器控制工作小车伺服电机9的往复运行，工作小车7往复运行中的运行速度、定位数据、换向、等待及跟随控制，均由可编程控制器自动计算。[0045]缠绕过程，只需操作人员点击自动开始，控制系统会按照预定工艺要求，自动完成内环缠绕、交叉缠绕、外环缠绕过程，并实时显示运行状态，如:缠绕速度、剩余层数等数据，方便操作人员掌控缠绕状态。[0046]缠绕中，操 作人员可实时调整工艺参数，如:交叉角度、层数、机头机尾角度等，可编程控制器根据参数变化，通过先进控制算法，自动计算修正数据，实现设备再次精确的角度和位置跟随。[0047]整个缠绕过程，可有效减少人工参与，提高了缠绕机的自动化水平和生产效率，同时，由于人工成分的减少，缠绕效果也更加稳定可靠。[0048]最后应当说明的是:以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，但对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.自动程控玻璃钢缠绕机，其特征在于:主要包含以下几部分: 自动控制系统和人机接口界面； 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； 工作平台，由工作台基座、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。
2.根据权利要求1的自动程控玻璃钢缠绕机,其特征在于: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。
3.根据权利要求2的自动程控玻璃钢缠绕机，其特征在于:所述主轴系统的主轴安装有芯模，并跟随主轴一同旋转。
4.根据权利要求2的自动程控玻璃钢缠绕机，其特征在于:所述主轴系统的主轴设有脉冲测速装置即编码器。
5.根据权利要求1的自动程控玻璃钢缠绕机，其特征在于:所述工作平台的工作小车由伺服驱动器驱动，所述伺服驱动器接受来自所述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。
6.根据权利要求5的自动程控玻璃钢缠绕机，其特征在于:所述工作平台的工作小车上设有导丝头。
7.根据权利要 求1的自动程控玻璃钢缠绕机，其特征在于:所述自动控制系统设有可编程控制器，集成RJ45以太网接口。
专利摘要本实用新型公开了一种自动程控玻璃钢缠绕机，由自动化控制系统和人机接口界面、主轴系统、工作平台组成，采用了先进的控制方案和算法。只需在人机界面进行简单工艺参数设置，自动化控制系统会通过独有控制算法，控制主轴系统和工作平台的运行，并根据数据反馈，实时调整运行状态，保证纱宽、角度、定位等参数的工艺要求，自动完成环向缠绕、交叉缠绕等工艺过程。本实用新型的优点在于操作简单，界面直观；自动化程度和定位精度高；工艺参数调整后能自动修正跟随数据，保证缠绕效果，操作更加人性化；先进的控制方案充分考虑EMC要求，使整机抗干扰能力和无故障运行时间大大提高。
文档编号B29C53/56GK203077610SQ20132000815
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月8日 优先权日2013年1月8日
发明者温凯斌 申请人:温凯斌