本發(fā)明涉及化工非標(biāo)設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種螺旋半管自動繞制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前在我國化工、醫(yī)藥和食品行業(yè)中，有許多設(shè)備采用半管夾套進行換熱。如用于化工生產(chǎn)的流化床、制藥行業(yè)的不銹鋼發(fā)酵罐、制酒業(yè)的啤酒罐等設(shè)備的換熱裝置均采用在罐體外殼上螺旋盤繞連續(xù)的半管，通過與筒體焊接形成一個通道，媒介在通道內(nèi)與設(shè)備內(nèi)物料進行熱交換，采用半管式夾套結(jié)構(gòu)具有可提高換熱設(shè)備的容量、避免物料熱交換時產(chǎn)生污染的優(yōu)點，同時還能夠增加設(shè)備的強度和剛度。在半管式夾套換熱器制造工藝方面，早期是通過機械加工的方法將無縫鋼管一剖為二，制成長度1.5m～2.0m的半管管段，然后在壓力機上壓制成需要的彎曲半徑，再按劃線逐根組對在筒體上，這種方法效率低，管段之間的連接存在大量焊接接頭，而這些接頭往往是換熱器泄漏失效的主要原因。近年來，在半管的制造工藝方面有了很大的進步，出現(xiàn)各種結(jié)構(gòu)的半管成型機，能夠?qū)⒊删淼膸钿摪逋ㄟ^數(shù)對軋滾，自動滾壓出具有一定直徑的環(huán)狀半管，大大提高了半管制作的效率，同時管段間的焊接接頭數(shù)量也大大減少，具有較高的使用價值。但對于螺旋半管換熱器的制造工藝來說，半管成型機僅解決了半管的制作問題，目前在設(shè)備筒體上進行半管繞制時還是采用人工劃線、人工在設(shè)備筒體上調(diào)整半管安裝的螺距，同時半管成型機需要頻繁人工移動，這種操作方法也存在勞動強度大、繞制的半管螺距不勻、效率低等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種螺旋半管自動繞制系統(tǒng)，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，能夠提供一種螺旋半管自動繞制的裝置，且在螺旋半管繞制過程中，螺旋半管的螺距可控，使得螺旋半管的繞制更為簡單準(zhǔn)確，在一定程度上減少傳統(tǒng)繞制中造成的人為誤差，大大減少了勞動力，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計合理簡單，操作方便，便于監(jiān)控控制，省時省力，高效率，在批量生產(chǎn)時其效果更佳，經(jīng)濟實用，具有很好的使用價值。

2.技術(shù)方案

為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的一種螺旋半管自動繞制系統(tǒng)，包括半管成型機、滾輪架、半管成型機行走機構(gòu)和控制系統(tǒng)，半管成型機通過第一電機驅(qū)動，半管成型機包括機架、鋼帶導(dǎo)入裝置和由相互配合的凹輪和凸輪組合的半管成型裝置，半管成型裝置中的至少一個凹輪與第一電機連接，鋼帶導(dǎo)入裝置包括卷筒狀鋼帶支撐桿和安裝在機架上至少兩排導(dǎo)向輪，所述的滾輪架包括主動滾輪架和至少一個從動滾輪架，主動滾輪架和從動滾輪架的兩端均設(shè)置有U型輪托，輪托上對稱的安裝有2個滾輪，主動滾輪架的底座上安裝有第二電機，第二電機通過減速機與主動滾輪架上的滾輪傳動連接，所述的半管成型機行走機構(gòu)包括床身、螺旋絲桿和托板，床身的一端設(shè)置有第三電機，第三電機通過聯(lián)軸器與螺旋絲桿連接，床身上設(shè)置有軌道，托板套設(shè)在螺旋絲桿上，且托板的底部與軌道相配合使用，螺旋絲桿固定在床身的支座上，所述的半管成型機在水平方向可旋轉(zhuǎn)的設(shè)置在托板上。

作為本發(fā)明的更進一步改進，所述的控制系統(tǒng)包括輸入模塊、運算模塊和輸出模塊并依次相連，控制系統(tǒng)通過導(dǎo)線分別與第一電機、第二電機和第三電機電連接。

作為本發(fā)明的更進一步改進，所述的半管成型裝置的凹輪和凸輪分別通過凹輪傳動軸、凸輪傳動軸固定在機架上，且凹輪和凸輪的大小可更換，凹輪和凸輪的位置可移動。

作為本發(fā)明的更進一步改進，所述的托板頂部設(shè)置有卡槽，半管成型機的底部設(shè)置有與卡槽相配合使用的卡板，卡板可在卡槽內(nèi)左右旋轉(zhuǎn)，且托板的一處設(shè)置有固定卡板位置的緊固螺栓。

作為本發(fā)明的更進一步改進，所述的滾輪架上放置有筒體，筒體在主動滾輪的帶動下沿自身軸線旋轉(zhuǎn)。

作為本發(fā)明的更進一步改進，所述的半管成型機行走機構(gòu)的安裝方向與筒體的軸線平行。

作為本發(fā)明的更進一步改進，所述的第二電機為恒轉(zhuǎn)矩特性交流力矩電機，第三電機為直線步進電機。

3.有益效果

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果：

(1)本發(fā)明的一種螺旋半管自動繞制系統(tǒng)，將半管成型機、滾輪架、半管成型機行走機構(gòu)和控制系統(tǒng)構(gòu)成一個整體，將筒體放置在滾輪架上，通過第二電機帶動筒體繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，同時利用半管成型機在半管成型機行走機構(gòu)上行走來配合完成螺旋半管的自動繞制，且在繞制過程中，螺旋半管的螺距可通過半管成型機在托板上的傾斜角度進行控制，使得螺旋半管的繞制更為簡單準(zhǔn)確，在一定程度上也減少了傳統(tǒng)繞制中產(chǎn)生的人為誤差，大大減少了勞動力。

(2)本發(fā)明的一種螺旋半管自動繞制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括輸入模塊、運算模塊和輸出模塊并依次相連，在運行過程中，通過輸入模塊輸入筒體的直徑D、半管螺距L等參數(shù)，運算模塊可根據(jù)輸入模塊的輸入數(shù)據(jù)進行計算，進而由輸出模塊控制第一電機、第二電機及第三電機轉(zhuǎn)速的比例關(guān)系，使得整個系統(tǒng)的運行速度可通過控制系統(tǒng)進行控制，以便隨時調(diào)整整個系統(tǒng)的生產(chǎn)效率，可控性強。

(3)本發(fā)明的一種螺旋半管自動繞制系統(tǒng)，半管成型裝置的凹輪和凸輪的大小可更換，凹輪和凸輪的位置可移動，可隨時調(diào)整螺旋半管的彎曲半徑以及半管的規(guī)格，操作方便。

(4)本發(fā)明的一種螺旋半管自動繞制系統(tǒng)，半管成型機在水平方向可旋轉(zhuǎn)的設(shè)置在托板上，便于調(diào)節(jié)半管成型機的放置角度。

(5)本發(fā)明的一種螺旋半管自動繞制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理簡單，操作方便，便于監(jiān)控控制，省時省力，高效率，在批量生產(chǎn)時其效果更佳，經(jīng)濟實用，具有很好的使用價值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種螺旋半管自動繞制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種螺旋半管自動繞制系統(tǒng)半管成型機繞制局部俯視圖；

圖3為本發(fā)明的一種螺旋半管自動繞制系統(tǒng)半管成型機繞制側(cè)視圖；

圖4為本發(fā)明的一種螺旋半管自動繞制系統(tǒng)卡板和卡槽連接示意圖；

圖5為本發(fā)明的一種螺旋半管自動繞制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的電路模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

示意圖中的標(biāo)號說明：

1、半管成型機；11、第一電機；12、卡板；2、滾輪架；21、主動滾輪架；22、從動滾輪架；23、輪托；24、滾輪；25、第二電機；26、減速機；3、半管成型機行走機構(gòu)；31、床身；32、絲桿；33、托板；331、卡槽；34、第三電機；4、控制系統(tǒng)；5、筒體。

具體實施方式

為進一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作詳細描述。

實施例1

如圖1～圖5所示，本實施例中的一種螺旋半管自動繞制系統(tǒng)，包括半管成型機1、滾輪架2、半管成型機行走機構(gòu)3和控制系統(tǒng)4，半管成型機1通過第一電機11驅(qū)動，半管成型機1包括機架、鋼帶導(dǎo)入裝置和由相互配合的凹輪和凸輪組合的半管成型裝置，半管成型裝置的凹輪和凸輪分別通過凹輪傳動軸、凸輪傳動軸固定在機架上，且凹輪和凸輪的大小可更換，凹輪和凸輪的位置可移動，可隨時調(diào)整螺旋半管的彎曲半徑以及半管的規(guī)格，操作方便，半管成型裝置中的至少一個凹輪與第一電機連接，鋼帶導(dǎo)入裝置包括卷筒狀鋼帶支撐桿和安裝在機架上至少兩排導(dǎo)向輪，所述的滾輪架2包括主動滾輪架21和至少一個從動滾輪架22，主動滾輪架21和從動滾輪架22的兩端均設(shè)置有U型輪托23，輪托23上對稱的安裝有2個滾輪24，主動滾輪架21的底座上安裝有第二電機25，所述的第二電機25為恒轉(zhuǎn)矩特性交流力矩電機，第二電機25通過減速機26與主動滾輪架21上的滾輪24傳動連接，滾輪架2上放置有筒體5，筒體5在主動滾輪24的帶動下沿自身軸線旋轉(zhuǎn)，所述的半管成型機行走機構(gòu)3包括床身31、螺旋絲桿32和托板33，床身31的一端設(shè)置有第三電機34，第三電機34為直線步進電機，第三電機34通過聯(lián)軸器與螺旋絲桿32連接，床身31上設(shè)置有軌道，托板33套設(shè)在螺旋絲桿32上，且托板33的底部與軌道相配合使用，螺旋絲桿32固定在床身31的支座上，半管成型機行走機構(gòu)3的安裝方向與筒體5的軸線平行，所述的半管成型機1在水平方向可旋轉(zhuǎn)的設(shè)置在托板33上，托板33頂部設(shè)置有卡槽331，卡槽331的開口處設(shè)置有第一凸臺，半管成型機1的底部設(shè)置有與卡槽331相配合使用的卡板12，卡板12為工字型結(jié)構(gòu)，卡板12包括上板、支柱和下板，上板為T字型結(jié)構(gòu)，上板下部連接柱的外螺紋與支柱上部內(nèi)部的內(nèi)螺紋螺紋連接，以便達到卡板12的可拆卸，便于系統(tǒng)的組裝和運輸，卡板12的下板卡設(shè)在卡槽331內(nèi)部并與卡槽331相配合，且卡槽331的第一凸臺卡設(shè)在卡板12的支柱處，使得卡板12可在卡槽331內(nèi)左右旋轉(zhuǎn)，且托板33的一處設(shè)置有固定卡板12位置的緊固螺栓，緊固螺栓從托板33下部穿設(shè)過卡槽331與卡板12的下板相抵，以達到在緊固螺栓緊固時固定住卡板12的位置，避免卡板12的滑動，這樣便于調(diào)節(jié)半管成型機1的放置角度α，所述的控制系統(tǒng)4包括輸入模塊、運算模塊和輸出模塊并依次相連，在運行過程中，通過輸入模塊輸入筒體5的直徑D、半管螺距L等參數(shù)，運算模塊可根據(jù)輸入模塊的輸入數(shù)據(jù)進行計算，進而由輸出模塊控制第一電機11、第二電機25及第三電機34轉(zhuǎn)速的比例關(guān)系，使得整個系統(tǒng)的運行速度可通過控制系統(tǒng)4進行控制，以便隨時調(diào)整整個系統(tǒng)的生產(chǎn)效率，可控性強，控制系統(tǒng)4通過導(dǎo)線分別與第一電機11、第二電機25和第三電機34電連接，控制系統(tǒng)4具有調(diào)式模式和連鎖模式兩種控制模式，在調(diào)式模式下，第一電機11、第二電機25和第三電機34能互不干擾的獨立運行，以方便各部件狀態(tài)的調(diào)整，連鎖模式下，通過輸入模塊輸入筒體5的直徑D、半管螺距L等參數(shù)，運算模塊可根據(jù)輸入模塊的輸入數(shù)據(jù)進行計算，進而由輸出模塊控制第一電機11、第二電機25及第三電機34轉(zhuǎn)速的比例關(guān)系，比例關(guān)系如下：

(1)筒體5在第二電機25的帶動下旋轉(zhuǎn)一周時，第三電機34驅(qū)動半管成型機1沿軌道行走一個螺距L：

(2)筒體5在第二電機25的帶動下旋轉(zhuǎn)時，其外表面的切線速度等于半管成型機1的

出料速度：

n₁ω₁＝n₂ω₂

以上兩公式中符號：

D—筒體5外直徑，米；

L—螺旋半管螺距，米；

n₁、n₂、n₃—分別為第一電機11、第二電機25、第三電機34的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分鐘；

ω₁—半管出料速度與第一電機11轉(zhuǎn)速之間的折算系數(shù)，米；

ω₂—筒體5旋轉(zhuǎn)時外表面切線速度與第二電機25轉(zhuǎn)速之間的折算系數(shù)，米；

ω₃—半管成型機1沿軌道平移速度與第三電機34轉(zhuǎn)速之間的折算系數(shù)，米。

以上系數(shù)ω₁、ω₂、ω₃由相應(yīng)部件的結(jié)構(gòu)尺寸、傳動比等因素決定，可以在調(diào)式模式下通過實測的方式獲得。

由以上兩公式得出第一電機11、第二電機25、第三電機34轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系：

在各部件的運行速度符合上述比例關(guān)系的情況下，裝置的整體運行速度可以通過控制系統(tǒng)4進行控制，以便調(diào)整裝置的生產(chǎn)效率。

本發(fā)明將半管成型機1、滾輪架2、半管成型機行走機構(gòu)3和控制系統(tǒng)4構(gòu)成一個整體，將筒體5放置在滾輪架2上，通過第二電機25帶動筒體5繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，同時利用半管成型機1在半管成型機行走機構(gòu)3上行走來配合完成螺旋半管的自動繞制，且在繞制過程中，螺旋半管的螺距可通過半管成型機1在托板33上的傾斜角度進行控制，使得螺旋半管的繞制更為簡單準(zhǔn)確，在一定程度上也減少了傳統(tǒng)繞制中產(chǎn)生的人為誤差，大大減少了勞動力，本發(fā)明的一種螺旋半管自動繞制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理簡單，操作方便，便于監(jiān)控控制，省時省力，高效率，在批量生產(chǎn)時其效果更佳，經(jīng)濟實用，具有很好的使用價值。

采用本實施例的螺旋半管自動繞制系統(tǒng)進行螺旋半管自動繞制的過程如下，具體步驟為：

步驟1、安裝并固定主動滾輪架21和從動滾輪架22，使得兩者的標(biāo)高一致，間距大于螺旋半管在筒體5上的繞制長度；

步驟2、步驟1完成后，將檢驗合格的筒體5放置在滾輪架2上，并用記號筆畫出半管纏繞的起始和結(jié)束位置，如果筒體5剛性較弱，則應(yīng)在筒體5內(nèi)部采取設(shè)置米字支撐進行加強；

步驟3、步驟2完成后，安裝半管成型機1及半管成型機行走機構(gòu)3，半管成型機行走機構(gòu)3的軌道與筒體5的軸線平行，半管成型機1出料口應(yīng)盡量貼近筒體5；

步驟4、步驟3完成后，根據(jù)筒體的直徑D和半管螺距L，來調(diào)整半管成型機1的水平出料角度α：

其中：D—筒體5外直徑，米；L—螺旋半管螺距，米；

步驟5、將控制系統(tǒng)4置于調(diào)試模式，將成卷的鋼帶裝入半管成型機1，并將鋼帶引入半管成型機1的半管成型裝置，啟動第一電機1-1，鋼帶經(jīng)過半管成型裝置，由出料口輸出環(huán)狀半管，反復(fù)調(diào)整最后一組凹輪和凸輪的位置，使軋制的環(huán)狀半管彎曲半徑與筒體5的外壁相吻合；

步驟6、將控制系統(tǒng)4置于調(diào)試模式，把滾壓成型后的半管引入到筒體5外半管纏繞的起始位置，然后將半管前端與筒體焊接一段約200mm長進行固定；

步驟7、操作控制系統(tǒng)4置于連鎖模式，輸入筒體5直徑D、半管螺距L，第一電機11、第二電機25和第三電機34連鎖同時啟動，滾壓成型的半管按規(guī)定的半管螺距L均勻的纏繞在筒體5外壁表面，電焊工每隔500mm點焊一處；

步驟8、半管纏繞至結(jié)束位置時停止系統(tǒng)運行，用火焰切割或等離子切割設(shè)備將多余的半管切除；

步驟9、調(diào)整半管與筒體5局部不吻合之處，焊接半管與筒體5之間的角焊縫，即可完成螺旋半管的繞制。

使用本系統(tǒng)在設(shè)備筒體5外壁上進行半管繞制，半管可按一定的螺距均勻排列，可大大降低人工勞動強度，提高生產(chǎn)效率，在批量生產(chǎn)時其效果更佳。

以上示意性的對本發(fā)明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實施方式之一，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。