一种护舷用超大型胶辊缠绕机的制作方法

1.本发明涉及胶辊制造技术领域，尤其是一种护舷用超大型胶辊缠绕机。


背景技术：

2.护舷是用于减缓船舶与码头或船舶之间停靠冲击力，保护船舶、码头免受损坏的弹性缓冲装置，近年来，因橡胶类护舷弹性好、吸能高、维护方便、使用寿命长、可以减小作用于码头的水平载荷、提高码头的停泊能力和使新建码头轻型化并降低造价等优点被广泛采用，当下，橡胶制品护舷多采用模压成型法生产，存在操作人员劳动强度高，工序繁琐，耗时长等缺点，而且随着海洋经济的发展，海上平台可停靠的船舶吨位越来越大，超大吨位的护舷制品的加工制造成一大问题。在专利号为(201410038604.5)的专利中公开了一种大型全功能胶辊缠绕覆面机，该缠绕机最大包胶直径为2500mm、最大吨位为50吨，适用于大型造纸、矿山、钢铁等行业包胶厚度相对不太厚的胶辊，满足不了部分护舷用胶辊的直径和吨位需求，而且护舷用胶辊单侧覆胶层厚，用胶量大，包胶时间长，胶料从挤出机挤出成型时温度又高，若长时间高温胶料容易产生焦烧；且橡胶护舷形状多样，难以计算辊芯上橡胶的用量；缠绕包出的胶辊端面不平整，难以满足橡胶护舷因需在端面安装相配套的护舷法兰、支架等而对端面平整度要求较高的特殊工艺要求。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种护舷用超大型胶辊缠绕机，实现了对直径在∮500mm到∮3500mm范围，重量在5—70吨、长度尺寸不限的超大型数控胶辊缠绕机，尤其适用于橡胶护舷设备的生产。
4.本发明通过以下技术方案得以实现：
5.本发明为一种护舷用超大型胶辊缠绕机，包括嵌入式可称重床身、伺服行走机构、多功能缠绕覆胶机构、水冷辊装置、水冷辊控温单元、冷喂料挤出机、挤出机温控系统、胶料拖车、辊型修整机构和控制系统；
6.所述嵌入式可称重床身用于安装并驱动工件做旋转运动及对辊芯和缠绕包覆在辊芯上的胶量进行实时称量并反馈到控制系统中；
7.所述的多功能缠绕覆胶机构、水冷辊装置、水冷辊控温单元、冷喂料挤出机、挤出机温控系统和辊型修整机构均安装在所述的伺服行走机构上，随所述伺服行走机构沿着工件的轴线方向做直线往复运动；
8.所述的多功能缠绕覆胶机构装有胶条测温装置、胶条测厚装置、覆胶厚度测量装置、调速装置、平/斜/端一体覆胶结构及安装有工业专用一体工控机的操作系统，可沿与护舷辊芯轴线垂直的方向完成接近或远离辊芯的进给运动，进而完成对辊芯的覆胶作业；
9.所述水冷辊装置及水冷辊控温单元用于对从冷喂料挤出机挤出的胶条进行温度控制，使胶条温度在一定的温度范围内，保证胶条的包胶特性也避免在覆胶层较厚的情况下，胶条长时间处于高温状态导致焦烧；
10.所述辊型修整机构用于对覆胶完成后的胶辊进行修整端面，以保证端面的平整度，以便满足橡胶护舷后续特殊的工艺要求；
11.所述的控制系统控制嵌入式可称重床身、缠绕覆胶机构、水冷辊装置、水冷辊控温单元、冷喂料挤出机、挤出机温控系统和辊型修整机构。
12.进一步的，还包括胶料拖车，所述胶料拖车用于输送混炼好的胶料至缠绕机；整台设备最大限度的节约了人力，实现了护舷生产的高度自动化。
13.进一步的，所述的嵌入式可称重床身包括床头驱动装置、万向联轴器、卡盘、卡盘支架、前后托架、导轨及齿轮齿条传动结构，因加工工件尺寸较大，为了方便操作，整个床身设计为嵌入到地面以下的结构。所述床头驱动用于驱动工件做旋转运动，所述万向联轴器连接所述驱动装置及装夹工件的卡盘装置，因加工工件吨位较大，所采用的卡盘尺寸也较大，利用所述卡盘支架来支撑卡盘；所述前后托架分别用于支撑工件的前后两端，所述前后托架均包括底座、辊架、辊架承重轮、40吨测重传感器及托架驱动装置，所述辊架安装在底座的内侧，辊架上端安装有可调位置的辊架承重轮，用于支撑辊芯的轴头，辊架下端装有40吨测重传感器，用于称量辊芯重量及对用胶量做实时监测，以便实时查看覆胶信息，所述托架驱动装置包括驱动电机、减速机、传动轴及一对齿轮，所述齿轮与安装在嵌入式床身底部的齿条啮合传动，以带动前后托架沿平行于工件轴向方向的导轨作往复运动，以满足不同长部工件的加工需求。
14.进一步的，所述水冷辊装置包括四个水冷辊、托轮组、链轮链条传动结构及水冷辊前后支架，所述水冷辊前后支架用于支撑4个水冷辊的前后两端，四个水冷辊分两排两列通过轴承座与支架相连，四根水冷辊同步旋转并利用所述链轮链条传动结构进行转动，所述链轮链条传动结构包括驱动装置、1个主动链轮、4个从动链轮及3根链条，所述主动链轮通过花键与驱动装置的输出轴相连，主动链轮通过链条带动上排两个水冷辊转动，上排两个链轮又通过链条分别带动下排两个水冷辊转动,所述水冷辊为夹层辊，表层设有水腔，水的供给和排出均在水冷辊的同一侧，该侧轴端装有双通式旋转接头，水经旋转接头供给内孔由金属软管输送至水冷辊水腔，然后再经金属软管流回旋转接头经接头排出孔排出，所述水冷辊的进水口及出水口分别在水冷辊两侧，以保证水能在整个水腔流通，所述托轮组用于胶条的导向、传输，以保证胶条可以以螺旋状经过每一个水冷辊；所述水冷辊控温单元包括板换、制冷单元、冷水循环水泵、热水循环水泵、热水箱、冷水箱和温控系统，用以调控四个水冷辊的温度使得从水冷辊导出的胶条温度在60℃-70℃之间，这样既能保证胶条在一定温度范围可缠绕覆胶，也可避免因覆胶层太厚胶料长时间高温引起焦烧现象，所述板式换热器用于热水和冷水之间的热交换，所述冷水循环泵将冷水箱的中的水抽至板式换热器，然后再回到冷水箱，所述的热水箱加热的热水经所述热水循环泵也进入板式换热器进行热交换，然后再分别进入四个水冷辊的水腔对经过所述水冷辊的胶条进行控温，所述温控系统用于设置和查看每根水冷辊的温度和压力，以保证将经过水冷辊的胶条温度控制在所需温度范围内，在整个系统中，所述冷水箱也是整个系统的补水箱，以保证整个温控系统内的水压平衡。
15.进一步的，所述的辊型修整机构包括支架、丝杠传动装置、连接架、直线导轨、一对齿轮传动结构、齿轮减速机、滑板、热刀装置及曲柄滑块结构连杆，所述连接架的一端安装有丝杠驱动电机、减速机，所述滑板通过直线导轨与所述连接架相连并在丝杠传动装置的
驱动下做进给运动，所述热刀装置安装在所述滑板结构的一端，包括左右旋转架，上下滑座、热刀和热刀座，可根据护舷胶辊辊芯要求左右、上下调整热刀的位置，专业热刀可迅速加热到所需温度对橡胶进行切割，切割后的料边平整、不松散、不易起毛边，切口线融合、清洁无焦痕，满足橡胶护舷后续安装其他护舷零部件的特殊工艺要求；所述支架通过螺纹固定在所述伺服行走机构上，使得所述辊型修整机构可随着小车做往复运动，所述齿轮减速机安装固定在所述支架上，所述齿轮传动结构的从动齿轮通过轴承与支架相连，从动齿轮与所述连接架通过螺纹固定，所述曲柄滑块结构连杆分别与连接架和支架相连形成曲柄滑块结构，这样通过旋转安装在所述齿轮减速机上的手轮可带动连接架及与连接架相连的滑板和热刀旋转，当不用热刀时，所述滑板在所述丝杠传动装置的传动下收回，并通过旋转手轮使所述连接架旋转90℃呈垂直与地面的结构，最大限度的节省占地面积方面，保证安全的同时方便进行覆胶作业。
16.本发明的有益效果是：
17.本发明为一种护舷用超大型胶辊缠绕机，加工工件最大直径为∮3500mm，最大承重为70吨，满足了部分海上平台对大吨位护舷制品的需求；设备提供了一种护舷橡胶缠绕式成型生产系统，同时具有平覆胶、斜覆胶和端面覆胶的全功能机械化包覆功能及可视化闭环操作控制系统，很大程度解放了人力，节约了生产能源，降低了生产成本；可称重床身方便实时监控此类大型护舷橡胶的用胶量，水冷辊装置保证胶条温度在一定温度范围内，既能保证胶料的覆胶特性，也可避免大型护舷橡胶因用胶多、覆胶时间长造成的胶料焦烧现象，保证了产品的物理性能及外表的光洁平整度，提高了产品的质量，可折叠收放式辊型修整机构对缠绕后的胶辊端面进行修正，满足了护舷胶辊的特殊工艺要求，整体最大限度地节约了人力，实现了护舷生产的高度自动化。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本发明的结构示意图；
20.图2是结构主视图；
21.图3是床身示意图；
22.图4是床身托架图；
23.图5是水冷辊结构图；
24.图6是水冷辊装置连接图；
25.图7是水冷辊装置温控图；
26.图8是辊型修整机构结构示意图；
27.图9是辊型修整机构局部剖视图；
28.图中：1.嵌入式可称重床身，1-1.床头驱动装置，1-2.万向联轴器，1-3.卡盘，1-4.卡盘支架，1-4-1.托轮，1-4-2.托轮座，1-4-3.支架，1-5.工件，1-6.前后托架，1-6-1.底座，1-6-2.辊架，1-6-3.辊架承重轮，1-6-4.40吨测重传感器，1-6-5.托架驱动装置，1-7.托架
导轨，1-8.轮齿条传动结构，2.伺服行走机构，3.多功能缠绕覆胶机构，3-1.覆胶装置，3-2.胶条测厚装置，3-3.覆胶厚度测量装置，3-4.操作箱，3-5.调速装置，3-6.胶条测温装置，4.辊型修整机构，4-1.丝杠驱动，4-2.连接架，4-3.曲柄滑块结构连杆，4-4.齿轮减速机，4-5.齿轮传动结构，4-6.滑板，4-7.左右旋转架，4-8.上下滑座，4-9.热刀座，4-10.热刀，4-11.支架，4-12.丝杠，4-13.直线导轨，5.电控柜，6.水冷辊装置，6-1.水冷辊，6-2.旋转接头，6-3.水冷辊支架，6-4.链条a，6-5.主动链轮，6-6.从动链轮，6-7.链条，7.水冷辊控温单元，8.挤出机温控系统，9.冷喂料挤出机，9-1.胶条测温装置，10.胶料拖车，11.地面示意。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.如图1、图2所示，本实施例公开的护舷用超大型胶辊缠绕机包括嵌入式可称重床身1、伺服行走机构2、多功能缠绕覆胶机构3、辊型修整机构4、电控柜5、水冷辊装置6、水冷辊控温单元7、挤出机温控系统8、冷喂料挤出机9和胶料拖车10，因加工工件尺寸较大，所述嵌入式可称重床身1嵌入地面11以下以方便人员操作，用以驱动工件1-5的旋转并实现无级调速，并将测得的用胶量实时反馈到系统中方便人员查看，所述的伺服行走机构2在伺服电机的驱动下，以圆形直线导轨为导向，沿与工件1-5的轴线相平行的方向做往复运动；所述的多功能缠绕覆胶机构3、辊型修整机构4、电控柜5、水冷辊装置6、水冷辊控温单元7、挤出机温控系统8和冷喂料挤出机9均安装在所述伺服行走机构1上并随之一起移动。
31.进一步的，所述多功能缠绕覆胶机构3包括覆胶装置3-1，胶条测厚装置3-2，覆胶厚度测量装置3-3，操作箱3-4，调速装置3-5和胶条测温装置3-6，所述覆胶装置3-1安装在所述多功能缠绕覆胶机构3滑板的一端，包括覆胶轮和控制覆胶轮旋转的伺服驱动结构，可沿与护舷工件1-5轴线垂直的方向完成接近或远离工件的进给运动，以完成对工件1-5的平覆胶、斜覆胶和端面覆胶作业。覆胶厚度测量装置3-3包括激光测厚仪、横向丝杠传动结构和纵向丝杠传动结构，使得测厚仪即可沿平行与工件1-5轴线的方向移动，也可沿垂直与工件1-5轴线的方向移动，以方便对不同尺寸辊芯进行覆胶前覆胶厚多位置尺寸的测量。所述操作箱3-4包括工业专用一体工控机和护舷胶辊专用操作系统，可对整个加工过程进行可视闭环控制和操作；
32.进一步的，所述水冷辊装置6安装在多功能缠绕覆胶机构3和冷喂料挤出机9之间，用于冷却刚从冷喂料挤出机9挤出的胶条使之温度在60-70℃之间，避免出现焦烧现象，胶条在进出水冷辊时均有胶条测温装置9-1和胶条测温装置3-6。
33.进一步的，所述水冷辊控温单元7用于对水冷辊装置6提供的温度进行调控。
34.进一步的，所述挤出机温控系统8和冷喂料挤出机9用于将混炼好的橡胶挤出成型为具有一定形状尺寸的胶条方便覆胶。
35.进一步的，所述辊型修整机构4安装固定在伺服行走机构2一端，用于对覆胶完成后的胶辊进行端包修整，以满足橡胶护舷后续特殊的工艺要求。
36.进一步的，所述胶料拖车10在电机减速机的驱动下，利用伺服行走机构2的圆形导
轮将混炼好的橡胶输送至冷喂料挤出机9，节约了人力，提高了护舷设备生产线的自动化水平。
37.如图3、图4所示，本实施例公开的嵌入式可称重床身1包括床头驱动装置1-1、万向联轴器1-2、卡盘1-3、卡盘支架1-4、前后托架1-6、托架导轨1-7和轮齿条传动结构1-8，所述床头驱动装置1-1安装在地基安装座上，包括伺服电机、和减速机，所述减速机的输出轴通过万向联轴器1-2与大吨位卡盘1-3相连，所述卡盘1-3用于装夹工件1-5并在床头驱动装置1-1的驱动下带动工件1-5旋转并实现无极调速，所述卡盘支架1-4包括支架1-4-3和一对托轮1-4-1、一对托轮座1-4-2，用以支撑大吨位卡盘1-3，所述卡盘支架1-4可沿托架导轨1-7左右(以图3所示的方位为准)移动便以拆装卡盘，所述托轮座1-4-2分别固定在支架1-4-3顶端两侧，用于支撑卡盘托轮1-4-1；所述前后托架1-6包括底座1-6-1，辊架1-6-2，辊架承重轮1-6-3，40吨测重传感器1-6-4和托架驱动装置1-6-5，所述辊架1-6-2安装在底座1-6-1内侧并可沿底座内侧导轨上下移动，辊架1-6-2上端开有多个轮槽用于支撑辊架承重轮1-6-3，可根据工件轴头大小调整辊架承重轮1-6-3位置，所述40吨测重传感器1-6-4安装在辊架1-6-2下端用于测量辊芯重量及所用胶料的重量并反馈到系统中方便操作者查看，所述托架驱动装置1-6-5安装在底座1-6-1外侧并通过齿轮齿条传动结构沿托架导轨1-7作往复运动，以满足不同长部工件的加工需求。
38.如图5、图6、图7所示，本实施例中的水冷辊装置6包括水冷辊6-1，旋转接头6-2，水冷辊支架6-3，链条a6-4，主动链轮6-5，从动链轮6-6和链条6-7，所述水冷辊支架6-3通过螺纹连接固定在伺服行走机构2上，四个水冷辊6-1分两排两列分别通过轴承座与水冷辊支架6-3相连，水冷辊6-1内侧安装有链轮，工作时，安装在水冷辊支架6-3上的伺服驱动装置通过主动链轮6-5和链条a6-4传动带动上排1#水冷辊和2#水冷辊转动，1#水冷辊和2#水冷辊内侧的从动链轮6-6又通过链条6-7带动3#水冷辊和4#水冷辊转动；所述水冷辊6-1表层设有水腔，旋转接头6-2通过螺纹连接均安装在水冷辊6-1内侧用于水的供给和排出。需要说明的是，水冷辊6-1的个数并不限于本实施例中公开的四个，还可以是三个、五个或者六个等，多个水冷辊6-1设置在橡胶条的周围。
39.进一步的，所述水冷辊控温单元7包括4段独立的加热和冷却系统以及温度控制系统，分别对4个水冷辊进行温度调控，所述的加热系统包括热水箱a和热水循环泵，由所述热水箱a加热的热水经热水循环泵进入板式换热器b，然后将从板式换热器b换热出的水进入各个水冷辊，所述的冷却系统包括冷水箱c、制冷单元和冷水循环泵，所述的冷水箱c的水通过冷却水循环泵、制冷单元和电磁阀进入板式换热器b进行热交换，然后在回到冷水箱c，同时，冷水箱c也为整个系统进行补水，以保证整个系统水压的平衡，所述温控系统用于设置和查看每一个水冷辊6-1的温度使得从水冷辊6-1导出的胶条温度在60℃-70℃之间，这样既能保证胶条的覆胶特性，也可避免胶料长时间高温引起焦烧现象，提高产品的质量，保证产品的物理性能。
40.如图8、图9所示，所述辊型修整机构4包括丝杠驱动4-1、连接架4-2、曲柄滑块结构连杆4-3、齿轮减速机4-4、齿轮传动结构4-5、滑板4-6、左右旋转架4-7、上下滑座4-8、热刀座4-9、热刀4-10、支架4-11、丝杠4-12和直线导轨4-13，所述丝杠驱动4-1通过螺纹固定在连接架4-2的一端，并通过丝杠4-12传动带动滑板沿直线导轨4-13移动，所述左右旋转架4-7安装在滑板4-6的一端，可左右旋转一定的角度以调整热刀4-10的位置，所述上下滑座4-8
安装在左右旋转架4-7的滑槽内并可上下滑动以调整热刀4-10的中心高，所述支架4-11用于安装固定热刀4-10；所述支架4-11一端通过螺纹固定在伺服行走机构2上，另一端安装有齿轮减速机4-4及齿轮传动结构4-5，所述齿轮传动结构4-5的从动齿轮轴通过轴承与支架4-11相连并通过螺纹与连接架4-2相连，所述曲柄滑下滑动，这样连接架4-2、曲柄滑块结构连杆4-3与支架4-11形成曲柄滑块结构，当转动齿轮减速机4-4的手轮时，可使得连接架4-2及安装在连接架4-2上的热刀装置旋转一定的角度，使用辊型修整机构4时，通过左右旋转架4-7和上下滑座4-8调整好热刀的位置，通过丝杠驱动4-1推动热刀做往复运动，完成对覆胶后胶辊端面的修正，不使用辊型修整机构4时，通过旋转手轮使所述连接架旋转90℃呈垂直与地面的结构，最大限度的节省占地面积，保证安全的同时方便进行覆胶作业。
41.本发明的工作原理如下：
42.混炼好的橡胶由胶料拖车运送至冷喂料挤出机挤出成型为具有一定温度、宽度和厚度的胶条，然后胶条经过测温装置测温后进入水冷辊装置中的1#冷却辊，由托轮进行导向使胶条顺时针缠绕1#冷却辊上约4圈，然后经过1#冷却辊尾部的托轮进入2#冷却辊逆时针缠绕约4圈，然后在2#冷却辊头部进入3#冷却辊顺时针缠绕约4圈，再经3#冷却辊尾部导入4#冷却辊逆时针缠绕4圈，最后从4#冷却辊头部进入缠绕系统，这样螺旋缠绕以最大限度的增加胶条在冷却辊上的冷却时间从而达到更好的温控效果，水冷辊控温单元为整个水冷辊装置提供温度调控，每根水冷辊的温度及压力都可在控温单元的操作系统上设置和查看，胶条出入水冷辊装置时也均有温度检测装置，以便设置和查看温度以保证胶条温度在60-70℃之间，方便覆胶的同时也避免胶条长时间高温造成焦烧而影响护舷胶辊的性能；胶条进入多功能缠绕机构后经导胶轮组、调速装置、胶条测厚装置进入平、斜、端全功能覆胶结构，然后由覆胶结构将胶条挤压并缠绕在由嵌入式可称重床身驱动做旋转运动的工件上，覆胶时，因护舷胶辊辊芯多为锥形最后需缠绕覆胶至圆柱形，斜覆胶时利用伺服行走机构及机械臂的行程相配合进行逐层补偿，最后达到所需的覆胶要求。在整个覆胶过程中，嵌入式可称重床身对用胶量做实时监控并将数值传送到系统中共操作者查看，胶条测厚装置及覆胶厚度测量装置将测得的胶条厚度，覆胶前、覆胶后厚度也传入操作系统与理论数据做对比，并根据对比结果调整伺服电机的速度使数理论数值与实际值一致，达到了闭环控制的目的。覆胶完成后，根据护舷胶辊特色的工艺要求，由辊型修整机构对护舷胶辊两边端面进行整形，从而完成整个针对大尺寸大吨位护舷胶辊的自动化覆胶、整形作业。
43.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。