本發(fā)明涉及機(jī)械裝備制造領(lǐng)域，具體涉及一種智能裹布專機(jī)。

背景技術(shù)：

通過裹布的方式將布料進(jìn)行存放，可以有效減少布料的占用空間，是目前廣泛采用的存放手段。傳統(tǒng)的裹布方式需要工作人員利用毛刷手工將膠液涂抹到布料上，而后利用筒型工件進(jìn)行手工纏繞完成裹布。手工涂抹膠液難以保證所涂抹膠液的均勻性，容易產(chǎn)生視覺疲勞，且手工纏繞裹布工作單人難以完成，需要多人協(xié)作配合，這會(huì)影響裹布效果，增加生產(chǎn)成本。當(dāng)對裹布位置區(qū)域要求較為嚴(yán)格時(shí)，手工纏繞裹布誤差較大，很難保證布料完全纏繞在相應(yīng)位置，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)布料超出或者沒達(dá)到規(guī)定位置，致使裹布結(jié)果不能達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，手工纏繞裹布需要人工測量裹布厚度，由于裹布過程人工施加壓力存在較大波動(dòng)，這對裹布厚度的控制會(huì)產(chǎn)生較大影響，難以保持精度。此外手工纏繞裹布容易導(dǎo)致膠液的四處滴落，破壞企業(yè)車間的衛(wèi)生環(huán)境，影響工人的工作環(huán)境，給工業(yè)生產(chǎn)帶來不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種自動(dòng)上料、自動(dòng)涂膠、能夠在線監(jiān)測裹布厚度且實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的智能裹布專機(jī)。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明包括機(jī)架、設(shè)置在機(jī)架中部的絲杠一、電機(jī)、上料機(jī)構(gòu)、用于閉環(huán)控制張力的控制裝置、涂膠機(jī)構(gòu)、用于實(shí)時(shí)在線監(jiān)測裹布直徑的監(jiān)測裝置、設(shè)置在機(jī)架上與氣缸輸出端連接的切斷刀、收料機(jī)構(gòu)、用于調(diào)控電機(jī)與收料機(jī)構(gòu)的控制模塊及人機(jī)交互面板；所述上料機(jī)構(gòu)、控制裝置、切斷刀、涂膠機(jī)構(gòu)、監(jiān)測裝置從左至右依次設(shè)置在擺動(dòng)板上并隨擺動(dòng)板移動(dòng)，所述擺動(dòng)板設(shè)置在機(jī)架的絲杠一上；布料依次經(jīng)過上料機(jī)構(gòu)、控制裝置、切斷刀、涂膠機(jī)構(gòu)和監(jiān)測裝置設(shè)置在機(jī)架的收料機(jī)構(gòu)上；所述上料機(jī)構(gòu)包括上料軸以及與上料軸末端連接的電機(jī)一，所述上料軸為充入氣體的氣脹軸；所述上料軸由外皮、隔層、填充介質(zhì)、軸芯、氣嘴以及膨脹袋構(gòu)成，所述外皮同軸設(shè)置在軸芯外層，所述隔層分別設(shè)置在外皮里層與軸芯外層，所述外皮與軸芯之間形成空腔，所述膨脹袋平行并排設(shè)置在空腔腔體內(nèi)，所述膨脹袋端部設(shè)有氣嘴，所述膨脹袋與空腔之間設(shè)有填充介質(zhì)。

所述控制裝置包括設(shè)置在側(cè)板上的磁粉制動(dòng)器、導(dǎo)向輪、氣缸一、磁尺傳感器、張力檢測輥和張力傳感器；所述張力傳感器與磁尺傳感器對稱設(shè)置在張力檢測輥兩端，所述張力檢測輥下端設(shè)有與之配合的導(dǎo)向輥，所述導(dǎo)向輪設(shè)置在張力檢測輥前端，所述磁尺傳感器與氣缸一輸出端連接，所述磁粉制動(dòng)器與上料機(jī)構(gòu)的電機(jī)一連接。

所述涂膠機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在機(jī)架上的豎板、涂膠輥、膠盒、氣缸推動(dòng)平臺、氣缸三、上濾膠輥以及下濾膠輥，所述膠盒設(shè)置在擺動(dòng)板上并安裝在氣缸推動(dòng)平臺的正下方，所述涂膠輥通過支架設(shè)置在膠盒內(nèi)，所述上、下濾膠輥通過支架固定在氣缸推動(dòng)平臺上，所述氣缸推動(dòng)平臺與氣缸三連接，所述氣缸三設(shè)置在豎板上；所述上濾膠輥設(shè)置在膠盒外，所述下濾膠輥設(shè)置在膠盒內(nèi)。

所述監(jiān)測裝置包括橫板、電機(jī)二、絲杠二、氣缸四、固定板、用于監(jiān)測裹布厚度的限位傳感器、阻尼器、仿型壓輥、滑動(dòng)板以及壓輥架；所述橫板設(shè)置在切斷刀與主軸之間，所述電機(jī)二設(shè)置在橫板上，所述電機(jī)二輸出端與絲杠二連接；所述滑動(dòng)板設(shè)置在絲杠二上，并與絲杠二軸向垂直；所述固定板設(shè)置在滑動(dòng)板左下方；所述氣缸四沿豎直方向設(shè)置在滑動(dòng)板上方，并與壓輥架連接，所述阻尼器通過滑動(dòng)板設(shè)置在壓輥架下方，所述仿型壓輥設(shè)置在阻尼器上，所述限位傳感器設(shè)置在固定板上。

所述收料機(jī)構(gòu)包括主軸、頂尖和尾座，所述主軸、頂尖和尾座設(shè)置在機(jī)架一端，所述主軸一端通過軸承設(shè)置在支座上，主軸另一端與頂尖接觸，所述頂尖設(shè)置在尾座上。

所述控制模塊包括用于張力自適應(yīng)控制的pmac多軸運(yùn)動(dòng)控制器、主軸控制的plc可編程邏輯控制器以及用于在線測量交互的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，所述pmac多軸運(yùn)動(dòng)控制器、plc和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)設(shè)置在電器柜內(nèi)。

所述膠盒底部橫截面呈弧形，且其底部與涂膠輥相切；所述上、下濾膠輥平行并排設(shè)置，且其軸心處于同一直線上；所述上、下濾膠輥與涂膠輥平行并排設(shè)置在氣缸推動(dòng)平臺上。

所述擺動(dòng)板運(yùn)動(dòng)的前后兩個(gè)方向上分別設(shè)有行程開關(guān)。

本發(fā)明的積極效果如下：本發(fā)明利用氣脹軸充氣固定布卷，這就避免了布卷與上料軸之間相對轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使布料不至于被過度拉伸，本發(fā)明中的膠體介質(zhì)能夠有效的緩沖布料裝夾以及整機(jī)運(yùn)行過程中的張力，進(jìn)而減小運(yùn)行過程中力的波動(dòng)情況，便于裹布；本發(fā)明利用張力控制裝置將傳感器傳輸過來的測量值與預(yù)定張力比較，由pmac多軸運(yùn)動(dòng)控制器協(xié)調(diào)主軸與磁粉制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)張力的調(diào)節(jié)，通過氣缸一建立預(yù)定張力，磁尺傳感器測量氣缸一伸縮量并傳輸給控制裝置，構(gòu)成反饋式控制，實(shí)現(xiàn)張力動(dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)節(jié)；本發(fā)明通過涂膠輥將布料壓入半圓膠盒浸透膠液，利用上濾膠輥和下濾膠輥之間縫隙濾下布料上多余膠液，不僅能夠節(jié)約膠液也能使膠液涂抹均勻；本發(fā)明通過限位傳感器測量已裹布厚度，并將輸出信號發(fā)給控制裝置，進(jìn)而完成裹布狀態(tài)監(jiān)測；本發(fā)明通過pmac多軸運(yùn)動(dòng)控制器、plc和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)建立人機(jī)交互系統(tǒng)，實(shí)時(shí)反饋信息于人機(jī)交互面板中，方便觀察、控制裹布過程；本發(fā)明控制模塊通過上料機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)配合仿型壓輥動(dòng)作，保證布料在上布過程中的運(yùn)行方向，并且能動(dòng)態(tài)調(diào)整布條姿態(tài)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)糾偏。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明裹布原理示意圖；

圖3為本發(fā)明磁粉制動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明涂膠輥結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明仿型壓輥結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明上料軸結(jié)構(gòu)示意圖；

在圖中：1-1機(jī)架、1-2主軸、1-3頂尖、1-4尾座、1-5豎板、1-6橫版、1-7人機(jī)交互面板、1-8導(dǎo)向輪、1-9絲杠一、1-10切斷刀、1-11側(cè)板、1-12上料軸、1-13擺動(dòng)板、1-14電器柜、2-1外皮、2-2隔層2-2、2-3填充介質(zhì)、2-4軸芯、2-5氣嘴、2-6膨脹袋、3-1磁粉制動(dòng)器、3-2氣缸一、3-3磁尺傳感器、3-4張力檢測輥、3-5張力傳感器、4-1涂膠輥、4-2膠盒、4-3氣缸推動(dòng)平臺、4-4氣缸三、4-5上濾膠輥、4-6下濾膠輥、5-1電機(jī)二、5-2絲杠二、5-3氣缸四、5-4固定板、5-5限位傳感器、5-6阻尼器、5-7仿型壓輥、5-8、滑動(dòng)板、5-9、壓輥架，a為布料。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1、2、3、4、5、6所示，本發(fā)明包括機(jī)架1-1、設(shè)置在機(jī)架1-1中部的絲杠一1-9、電機(jī)、上料機(jī)構(gòu)、用于閉環(huán)控制張力的控制裝置、涂膠機(jī)構(gòu)、用于實(shí)時(shí)在線監(jiān)測裹布直徑的監(jiān)測裝置、設(shè)置在機(jī)架1-1上與氣缸輸出端連接的切斷刀1-10、收料機(jī)構(gòu)、用于調(diào)控電機(jī)與收料機(jī)構(gòu)的控制模塊及人機(jī)交互面板1-7；所述上料機(jī)構(gòu)、控制裝置、切斷刀1-10、涂膠機(jī)構(gòu)、監(jiān)測裝置從左至右依次設(shè)置在擺動(dòng)板1-13上并隨擺動(dòng)板1-13移動(dòng)，所述擺動(dòng)板1-13設(shè)置在機(jī)架1-1的絲杠一1-9上；布料依次經(jīng)過上料機(jī)構(gòu)、控制裝置、切斷刀1-10、涂膠機(jī)構(gòu)和監(jiān)測裝置設(shè)置在機(jī)架1-1的收料機(jī)構(gòu)上；所述上料機(jī)構(gòu)包括上料軸1-12以及與上料軸1-12末端連接的電機(jī)一，所述上料軸1-12為充入氣體的氣脹軸；所述上料軸1-12由外皮2-1、隔層2-2、填充介質(zhì)2-3、軸芯2-4、氣嘴2-5以及膨脹袋2-6構(gòu)成，所述外皮2-1同軸設(shè)置在軸芯2-4外層，所述隔層2-2分別設(shè)置在外皮2-1里層與軸芯2-4外層，所述外皮2-1與軸芯2-4之間形成空腔，所述膨脹袋2-6平行并排設(shè)置在空腔腔體內(nèi)，所述膨脹袋2-6端部設(shè)有氣嘴2-5，所述膨脹袋2-6與空腔之間設(shè)有填充介質(zhì)2-3。

通過氣嘴2-5給上料軸1-12充氣，氣體充入相連通的膨脹袋2-6內(nèi)，膨脹袋2-6膨脹使空腔達(dá)到飽和，所述填充介質(zhì)2-3為膠體，用于補(bǔ)充空腔內(nèi)的間隙，進(jìn)而緩沖軸芯2-4與外皮2-1之間的沖擊，當(dāng)布卷通過電機(jī)一裝至上料軸1-12后，通過氣嘴2-5給上料軸1-12充氣，進(jìn)而將布卷固定。所述控制裝置包括設(shè)置在側(cè)板1-11上的磁粉制動(dòng)器3-1、導(dǎo)向輪1-8、氣缸一3-2、磁尺傳感器3-3、張力檢測輥3-4和張力傳感器3-5；所述張力傳感器3-5與磁尺傳感器3-3對稱設(shè)置在張力檢測輥3-4兩端，所述張力檢測輥3-4下端設(shè)有與之配合的導(dǎo)向輥，所述導(dǎo)向輪1-8設(shè)置在張力檢測輥3-4前端，所述磁尺傳感器3-3與氣缸一3-2輸出端連接，所述磁粉制動(dòng)器3-1與上料機(jī)構(gòu)的電機(jī)一連接。張力傳感器3-5用來檢測實(shí)際張力，將測量值傳輸給系統(tǒng)控制裝置；控制裝置根據(jù)張力傳感器3-5傳輸過來的測量值與給定張力相比較，由pmac多軸運(yùn)動(dòng)控制器協(xié)調(diào)主軸1-2與磁粉制動(dòng)器3-1實(shí)現(xiàn)張力的調(diào)節(jié)；氣缸一3-2用來設(shè)置給定張力，磁尺傳感器3-3測量氣缸一3-2伸縮量并傳輸給控制裝置，構(gòu)成反饋式控制，實(shí)現(xiàn)張力動(dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)節(jié)。

所述涂膠機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在機(jī)架1-1上的豎板1-5、涂膠輥4-1、膠盒4-2、氣缸推動(dòng)平臺4-3、氣缸三4-4、上濾膠輥4-5以及下濾膠輥4-6，所述膠盒4-2設(shè)置在擺動(dòng)板1-13上并安裝在氣缸推動(dòng)平臺4-3的正下方，所述涂膠輥4-1通過支架設(shè)置在膠盒4-2內(nèi)，所述上、下濾膠輥4-5、4-6通過支架固定在氣缸推動(dòng)平臺4-3上，所述氣缸推動(dòng)平臺4-3與氣缸三4-4連接，所述氣缸三4-4設(shè)置在豎板1-5上；所述上濾膠輥4-5設(shè)置在膠盒4-2外，所述下濾膠輥4-6設(shè)置在膠盒4-2內(nèi)。氣缸三4-4由控制裝置控制伸縮，帶動(dòng)氣缸推動(dòng)平臺4-3上下運(yùn)動(dòng)，布料經(jīng)過涂膠輥4-1下方后從上濾膠輥4-5和下濾膠輥4-6中間穿過，涂膠輥4-1將布料壓入膠盒4-2浸透膠液，利用上濾膠輥4-5和下濾膠輥4-6之間縫隙濾下布料上多余膠液。

所述監(jiān)測裝置包括橫板1-6、電機(jī)二5-1、絲杠二5-2、氣缸四5-3、固定板5-4、用于監(jiān)測裹布厚度的限位傳感器5-5、阻尼器5-6、仿型壓輥5-7、滑動(dòng)板5-8以及壓輥架5-9；所述橫板1-6設(shè)置在切斷刀1-10與主軸1-2之間，所述電機(jī)二5-1設(shè)置在橫板1-6上，所述電機(jī)二5-1輸出端與絲杠二5-2連接；所述滑動(dòng)板5-8設(shè)置在絲杠二5-2上，并與絲杠二5-2軸向垂直；所述固定板5-4設(shè)置在滑動(dòng)板5-8左下方；所述氣缸四5-3沿豎直方向設(shè)置在滑動(dòng)板5-8上方，并與壓輥架5-9連接，所述阻尼器5-6通過滑動(dòng)板5-8設(shè)置在壓輥架5-9下方，所述仿型壓輥5-7設(shè)置在阻尼器5-6上，所述限位傳感器5-5設(shè)置在固定板5-4上。氣缸四5-3帶動(dòng)壓輥架5-9實(shí)現(xiàn)仿型壓輥5-7上下移動(dòng)，阻尼器5-6保證仿型壓輥5-7將布料與筒狀工件緊密貼合，限位傳感器5-5用于測量已裹布厚度，當(dāng)達(dá)到厚度要求時(shí)發(fā)出信號給控制裝置。

所述收料機(jī)構(gòu)包括主軸1-2、頂尖1-3和尾座1-4，所述主軸1-2、頂尖1-3和尾座1-4設(shè)置在機(jī)架1-1一端，所述主軸1-2一端通過軸承設(shè)置在支座上，主軸1-2另一端與頂尖1-3接觸，所述頂尖1-3設(shè)置在尾座1-4上。

所述控制模塊包括用于張力自適應(yīng)控制的pmac多軸運(yùn)動(dòng)控制器、主軸控制的plc可編程邏輯控制器以及用于在線測量交互的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，所述pmac多軸運(yùn)動(dòng)控制器、plc和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)設(shè)置在電器柜1-14內(nèi)。所述pmac多軸運(yùn)動(dòng)控制器主要實(shí)現(xiàn)各電機(jī)與主軸1-2的運(yùn)動(dòng)控制；plc控制磁粉制動(dòng)器3-1、涂膠機(jī)構(gòu)與切斷刀1-10的運(yùn)動(dòng)，采集張力傳感器3-5與限位傳感器5-5實(shí)時(shí)信息；工控機(jī)協(xié)調(diào)pmac多軸運(yùn)動(dòng)控制器與plc控制系統(tǒng)的工作，并建立人機(jī)交互系統(tǒng)，實(shí)時(shí)反饋信息于人機(jī)交互面板1-7中。

所述膠盒4-2底部橫截面呈弧形，且其底部與涂膠輥4-1相切；所述上、下濾膠輥4-5、4-6平行并排設(shè)置，且其軸心處于同一直線上；所述上、下濾膠輥4-5、4-6與涂膠輥4-1平行并排設(shè)置在氣缸推動(dòng)平臺4-3上。所述擺動(dòng)板1-13運(yùn)動(dòng)的前后兩個(gè)方向上分別設(shè)有行程開關(guān)。

為了保證過渡區(qū)域的裹布質(zhì)量，本發(fā)明控制裝置通過上料機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)、涂膠機(jī)構(gòu)的移動(dòng)、主軸1-2旋轉(zhuǎn)，配合仿型壓輥5-7動(dòng)作，保證布料在上布過程中的運(yùn)行方向，始終與工件垂直，動(dòng)態(tài)調(diào)整布條姿態(tài)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)糾偏。

為了防止擺動(dòng)板1-13移動(dòng)超過其極限，本發(fā)明在擺動(dòng)板1-13運(yùn)動(dòng)的正負(fù)兩個(gè)方向上設(shè)有兩個(gè)行程開關(guān)，用于對擺動(dòng)板1-13的位置進(jìn)行極限控制，當(dāng)擺動(dòng)板1-13運(yùn)動(dòng)到行程開關(guān)所處位置時(shí)，行程開關(guān)生成到位信號并傳輸給控制模塊，控制模塊接收到到位信號，通過pmac多軸運(yùn)動(dòng)控制器控制擺動(dòng)板1-13的移動(dòng)。

為了實(shí)時(shí)觀察裹布過程各數(shù)據(jù)情況，人機(jī)交互面板1-7可實(shí)時(shí)顯示膠液剩余量、張力測量值與裹布區(qū)裹布直徑；plc可編程邏輯控制器與pmac多軸運(yùn)動(dòng)器控制各輸入輸出點(diǎn)的狀態(tài)并實(shí)時(shí)顯示。

如圖2所示，將筒型工件裝卡在主軸1-2上，仿型壓輥5-7下降至工件處，與工件緊密貼合，隨工件旋轉(zhuǎn)，并保證一定的預(yù)緊力；在涂膠機(jī)構(gòu)的膠盒4-2內(nèi)裝入所需膠液后，操作人員進(jìn)行手動(dòng)上布將布料卷軸安裝在上料機(jī)構(gòu)的上料軸1-12并充氣固定，將布料依次通過張力閉環(huán)控制裝置、切斷刀1-10、涂膠機(jī)構(gòu)、裹布及裹布直徑實(shí)時(shí)在線監(jiān)測裝置；仿型壓輥5-7隨主軸1-2轉(zhuǎn)動(dòng)一周，將膠均勻涂抹在工件上，觀察玻璃布是否與工件緊密貼合；上述步驟確認(rèn)后，氣缸四5-3將仿型壓輥5-7壓附于工件上，工件主軸1-2開始運(yùn)行，裹布機(jī)整體系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)；裹布直徑實(shí)時(shí)在線監(jiān)測裝置在裹布機(jī)運(yùn)行過程中對裹布直徑進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，并顯示于人機(jī)交互面板1-7上，直到裹布直徑達(dá)到要求；確認(rèn)裹布直徑達(dá)到尺寸要求后，工件主軸停止運(yùn)行；切刀切1-10斷布料，而后主軸1-2自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)一周以保證布料均與工件緊密貼合；仿型壓輥5-7上升，返回原位，重復(fù)以上步驟。

以上所述實(shí)施方式僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，而并非本發(fā)明可行實(shí)施的窮舉。對于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明原理和精神的前提下對其所作出的任何顯而易見的改動(dòng)，都應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。