一种高速复合材料管道连续生产线

技术领域

本申请涉及管材生产技术领域，具体公开了一种高速复合材料管道连续生产线。

背景技术

高速全称纤维增强复合材料管道是使用高强玻璃纤维通过绕线机对管道经纬向连续布置并编织缠绕成型，具体结构分为内衬结构层、过度层纬向布置、外衬结构层，三层通过胶液浸润后成为一体。具备高强度、高抗冲、耐腐蚀、重量轻、韧性强、易施工、维修方便、综合造价低、使用寿命长、安全性高等优点。

专利公开号为CN106378924B的中国发明专利公开了一种纤维增强内衬复合管的制造方法，以内衬管作为内部支撑体，将纤维增强材料同步缠绕在内衬管外形成增强层；在内衬管外表面形成增强层的同时，将防护装饰材料同步缠绕在增强层外形成防护装饰层，使内衬管被加工成复合管道；对复合管道进行后处理，以便制成符合要求的纤维增强内衬复合管。

同样，专利公开号为CN112829335A的中国发明专利公开了一种高速复合材料管道连续生产线，包括主机装置、覆膜轴向纱盘装置、薄膜限位板装置一及模具，模具远离主机装置的一端设置有两组支撑装置一，支撑装置一远离主机装置的一端设置有轴向供纱装置，覆膜轴向纱盘装置的两侧及两组支撑装置一中间的两侧共设置有四组环向供纱装置一，轴向供纱装置远离主机装置的一端设置有环向供纱装置二及薄膜限位板装置二，薄膜限位板装置二的顶端设置有表面封膜装置，环向供纱装置二远离轴向供纱装置的一端设置有加热固化装置、冷却装置、支撑装置二、旋转牵引机、自动切割装置及自动下线装置。

即在现有的产生模式中，高速全称纤维增强复合材料管道通常采用如下步骤进行批量化的生产：生产模具和内衬管在旋转牵引机的带动下旋转并沿轴向移动，同时多组高强玻璃纤维在多个绕线机的作用下沿着内衬管的表面编制缠绕，管道在编制缠绕后依次进行淋凃胶粘液、烘干固化、冷却成型和切割等工艺，以形成一定规格的高速全称纤维增强复合材料管道产品。

在此生产过程中，由于经过冷却后的管道仍然受到旋转牵引机的带动旋转沿轴向移动，所以在对管道进行切割时，需要切割机保持与管道的同步轴向运动才能形成平整的切割端面，并且高速全称纤维增强复合材料管道在产生过程中需要进行等长、等距的切割，即切割机并不是时刻保持切割状态，在切割机未对管道进行切割时，切割机需要与管道相互脱离以避免切割机对管道表面造成损伤，在专利公开号为CN112829335A的中国发明专利中，通过两个滚珠丝杠副分别调节切割机沿管道轴向运动和切割机与管道接触，虽然能够达到切割的效果，但是该方式对两个滚珠丝杠副及其驱动机构、控制系统的精度要求较高，控制复杂，设备成本较高，稳定性较低，设备维护费用较高，并且在切割的过程中并未对切割时产生的碎屑进行处理，对于大口径的管道，一次切割即会产生大量的粉末碎屑，如果不及时对碎屑进行处理，碎屑将影响到滚珠丝杠副以及生产线中其他零部件的正常运作，从而降低了管道成品质量，此因此，发明人有鉴于此，提供了一种高速复合材料管道连续生产线，以便解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于解决传统的高速全称纤维增强复合材料管道的生产过程中，由于需要通过两个滚珠丝杠副分别调节切割机沿管道轴向运动和切割机与管道接触，导致生产成本和维护成本增高的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案提供一种高速复合材料管道连续生产线，包括依次设置的旋转牵引机、若干绕线机、涂胶机、加热固化装置、冷却装置和切割机，其特征在于：还包括用于调节切割机位置的调节机构；

所述调节机构包括动力件、由动力件驱动的滚珠丝杠副和由滚珠丝杠副带动移动的滑座，所述滑座内设有容腔，容腔内竖向滑动连接有用于安装切割机的安装座，容腔内转动连接有转轴，转轴上设有顶升凸轮，所述顶升凸轮具有连续过渡的外轮面和内轮面，还包括由动力件驱动转动的调节轴，调节轴表面沿轴线方向均匀设有若干卡条，转轴一端穿出滑座设有与卡条啮合的调节齿轮，所述调节齿轮与所述转轴之间设置内接棘轮机构传动连接。

本基础方案的原理及效果在于：

1、在本发明中，通过顶升凸轮转动使得安装座分别与顶升凸轮的外轮面和内轮面接触，当安装座与顶升凸轮的外轮面接触时，安装座被顶升凸轮顶起，使得切割机能够与管道接触进而进行切割，而当安装座与顶升凸轮的内轮面接触时，安装座在自身重力的作用下下降，使得切割机断开与管道的接触，不干涉管道生产过程中正常的转动和轴向移动，避免了切割机破坏管道的表面。

2、本发明中调节齿轮与转轴之间设置内接棘轮机构传动连接，使得调节齿轮正向转动时可以带动转轴进行转动，而调节齿轮反向转动时转轴保持不动，满足了管道切割过程中使用场景的需要。

3、在本发明中，动力件通过驱动滚珠螺母丝杠副的同时，还带动调节轴进行转动，滚珠螺母丝杠副使得滑座进行滑动，即可带动切割机进行滑动，同时调节轴上的卡条与调节齿轮啮合，带动转轴转动，进而带动顶升凸轮转动，使得安装座上升和下降，即可使得切割机靠近管道或者远离管道。

4、与现有技术相比，本发明采用统一的动力件同时控制切割机的轴向运动以及切割机与管道接触，控制调节更加的方便快捷，安装维护成本更低，并且切割机的升降由纯机械结构的顶升凸轮驱动，结构强度以及稳定性更有保障，进一步降低了维护的时间和成本，提高了生产效率。

进一步，所述安装座包括与容腔滑动连接的底座、设在底座顶部的防护箱、回收箱和收集箱，所述切割机包括安装在防护箱顶部的驱动电机和由驱动电机驱动的切割片，回收箱顶部设有位于切割片下方的回收漏斗，回收箱内设有与回收漏斗连通的风腔，所述防护箱内转动连接有主轴，主轴一端伸入风腔内设有风轮，所述回收漏斗内设有过滤网板，回收漏斗侧壁与收集箱之间设有导料管道，导料管道与回收漏斗连接处与过滤网板位于同一水平线上。切割机在使用的过程中，需要驱动电机带动切割片高速的转动，通过设置主轴，在驱动电机带动切割片高速转动的同时还带动主轴高速转动，以带动风腔内的风轮高速转动，使得风腔内与外界产生压力差，在回收漏斗端部产生吸力，进而使得回收漏斗外的空气流入风腔，空气带动切割过程中产生的碎屑一起进入回收漏斗，并经过过滤网板的过滤，使得碎屑保留在过滤网板上，即可实现对碎屑的回收以及碎屑与空气的分离，避免了碎屑影响到滚珠丝杠副以及生产线中其他零部件的正常运作。

进一步，所述主轴固接有位于防护箱内的沟槽凸轮，沟槽凸轮表面设有沿主轴轴向位置变化且光滑过渡的沟槽，沟槽凸轮上方设有与防护箱滑动连接的导杆，导杆端部伸入回收漏斗内并设有可沿过滤网板表面推动的推动头，导杆固接有连接杆，连接杆的底部滑动连接在沟槽内。在主轴带动风轮转动的同时，还将带动沟槽凸轮转动，而沟槽凸轮与连接杆之间的配合使得沟槽凸轮在转动时可以带动连接杆进行轴向的往复运动，进而带动导杆进行轴向的往复运动，带动推动头在过滤网板表面往复运动，能够及时的将过滤网板上的碎屑推入导料管道内，并经过导料管道进入收集箱集中收集，防止碎屑堵塞过滤网板而影响风轮产生的吸力。

进一步，所述连接杆的底部固接有滚珠，所述滚珠与所述沟槽滑动连接。通过滚珠使连接杆与沟槽配合，降低了连接杆与沟槽之间的接触面积，进而降低了连接杆与沟槽之间的摩擦力，降低了连接杆与沟槽工作过程中的损耗以及产生的热量。

进一步，所述回收漏斗侧壁设有导向框架，所述推动头与所述导向框架滑动连接。导向框架可以对推动头的往复运动起到支撑、限位和导向的作用，同时提高回收漏斗的密封性能，避免碎屑泄露。

进一步，所述推动头的底部设有可在过滤网板表面刷动的若干刷齿。刷齿在推动头的带动下沿过滤网板的表面刷动，进一步防止碎屑堵塞过滤网板。

进一步，所述底座与所述容腔底部之间设有复位组件。复位组件可以提高底座的复位效果，底座自身重力以及复位组件同时配合使底座复位，能够及时的对底座位置进行调节。

进一步，所述复位组件包括与底座底部固接有固定套、与容腔底部固接并与固定套滑动连接的固定轴和设在底座与容腔底部之间的复位弹簧。固定套和固定轴可以对底座的滑动起到限位的作用，防止底座的位置发生偏移，提高切割的精准性，复位弹簧便于辅助底座及时的复位。

进一步，所述驱动电机为双轴电机，双轴电机的一个输出轴与切割片连接，双轴电机的另一个输出轴与主轴之间带传动连接。采用双轴电机，可以有效的降低驱动电机端部至切割片之间的距离，降低切割片的跳动，提高切割片工作过程中的稳定性。

进一步，所述转轴和顶升凸轮分别为两个且对称设在容腔内，两个转轴之间设有同步带机构传动连接。采用两个转轴和顶升凸轮，使底座达到受力平衡，进一步提高稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本申请实施例提出的一种高速复合材料管道连续生产线中的调节机构轴侧图；

图2示出了本申请实施例提出的一种高速复合材料管道连续生产线中的内接棘轮机构示意图；

图3示出了本申请实施例提出的一种高速复合材料管道连续生产线中的容腔内部示意图；

图4示出了本申请实施例提出的一种高速复合材料管道连续生产线中的防护箱内部示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

说明书附图中的附图标记包括：工作台1、动力电机2、丝杠3、支撑轨道4、调节轴5、卡条6、滑座7、调节齿轮8、导向套筒9、底座10、防护箱11、驱动电机12、切割片13、管道14、转轴15、棘轮16、转轮17、棘爪18、顶升凸轮19、固定套20、固定轴21、复位弹簧22、回收漏斗23、主轴24、沟槽凸轮25、导杆26、沟槽27、连接杆28、滚珠29、回收箱30、风轮31、推动头32、导向框架33、导料管道34、收集箱35。

一种高速全称纤维增强复合材料管道14生产线，包括依次设置的旋转牵引机、至少两个绕线机、涂胶机、加热固化装置、冷却装置和切割机，其中，旋转牵引机带动生产模具和内衬管旋转并沿轴向进行移动，在移动的同时，多组高强玻璃纤维在多个绕线机的作用下沿着内衬管的表面编制缠绕，然后涂胶机、加热固化装置、冷却装置分别对缠绕成型的管道14进行淋凃胶粘液、烘干固化、冷却成型等工艺流程，本实施例中的旋转牵引机、绕线机、涂胶机、加热固化装置、冷却装置均有成熟的现有资料配套使用，如公开号为CN106378924B、CN112829335A等所示，此处不做过多赘述，而本实施例中的切割机由如图1所示的调节机构进行驱动控制，具体如下：

调节机构包括轴向调节组件和纵向调节组件，其中，轴向调节组件包括动力电机2、滚珠丝杠副和滑座7，动力电机2、滚珠丝杠副均安装在工作台1或者生产线的地面，动力电机2作为动力件驱动滚珠丝杠副中的丝杠3转动，滑座7与滚珠丝杠副中的螺母座连接，当丝杠3转动时，滑座7沿着丝杆的轴向进行滑动，在工作台1或者生产线的地面，对称设置两个分别位于丝杠3两侧的支撑轨道4，滑座7的底部对称设置两个分别位于丝杠3两侧的导向套筒9，导向套筒9与支撑轨道4滑动连接，通过支撑轨道4对滑座7进行支撑，同时对滑座7的滑动起到限位和导向的作用，管道14在旋转牵引机的带动旋转并沿轴向进行移动，丝杠3带动滑座7保持与管道14同步的轴向运动，并且滑座7的滑动距离大于管道14旋转一圈时所进行的轴向距离。

纵向调节组件包括调节轴5和顶升凸轮19，其中，调节轴5与丝杠3平行设置并且调节轴5与动力电机2的输出轴之间通过同步带机构进行传动连接，即两个同步带轮分别与动力电机2的输出轴、调节轴5连接，然后两个同步带轮之间通过同步带进行驱动，使得电机的输出轴可以带动调节轴5同步转动，调节轴5的侧面轴向设置若干个卡条6，卡条6与调节轴5的横截面形成完整的齿轮形状，在滑座7的侧壁转动连接有一个调节齿轮8，调节齿轮8与卡条6啮合，使得调节轴5转动的同时，能够带动调节齿轮8转动，卡条6的长度大于滑座7的轴向移动距离，以防止卡条6与调节齿轮8之间发生脱离，并且调节齿轮8的齿数大于卡条6的数量，以达到减速传动的效果。

如图2和图3所示：滑座7内设有容腔，容腔内竖向滑动连接有用于安装切割机的安装座，在安装座与容腔的内底面之间转动连接有两个转轴15，两个转轴15在容腔内对称设置并且与调节轴5平行，两个顶升凸轮19分别设置在两个转轴15上，两个转轴15之间也通过同步带机构进行传动连接，保证两个转轴15运动的同步性，其中，调节齿轮8与其中一个转轴15通过内接棘轮机构进行传动连接，具体如图2所示，调节齿轮8同轴连接一个转轮17，而转轴15上设置一个棘轮16，棘轮16的内壁均匀设有若干棘齿，转轮17上设有与棘齿配合的棘爪18，棘爪18与转轮17中心处设有弹性连接件，使得当调节齿轮8正向转动时可以带动转轴15进行转动，而当调节齿轮8反向转动时转轴15保持不动。

如图3所示，顶升凸轮19具有连续过渡的外轮面和内轮面，顶升机构在转轴15的带动下转动，当安装座与顶升凸轮19的外轮面接触时，安装座被顶升凸轮19顶起，使得切割机能够与管道14接触进而进行切割，而当安装座与顶升凸轮19的内轮面接触时，安装座在自身重力的作用下下降，使得切割机断开与管道14的接触，不干涉管道14生产过程中正常的转动和轴向移动，避免了切割机破坏管道14的表面，当滑座7进行一个周期的距离滑动时，顶升凸轮19与安装座的接触点由内轮面、外轮面、内轮面完成一个周期的变化，即设置卡条6、调节齿轮8的数量，使得滑座7完成一个周期的运动时，顶升凸轮19转动一圈，并且顶升凸轮19的外轮面与安装座接触时间的周期与管道14旋转一圈所需时间的周期相同，在实际切割的过程中，滑座7、顶升凸轮19位于初始位置，安装座与顶升凸轮19的内轮面接触，处于较低位置状态，切割机不与管道14接触，动力电机2带动丝杠3、调节轴5、调节齿轮8正向转动，调节齿轮8通过内接棘轮机构带动转轴15正向运动，使的顶升凸轮19正向转动，将安装座顶起并保持在最高位置，此时切割机与管道14接触可对管道14进行切割，在管道14旋转一周后即完成对管道14的切割，此时顶升凸轮19由外轮面与安装座接触过渡为内轮面与安装座接触，在过渡的过程中，滑座7还是保持正向的移动，使得切割机与管道14之间留有缓冲距离，避免该过程中切割机损伤管道14表面，而当切割完成并且顶升凸轮19完全过渡后，滑座7、顶升凸轮19回到初始位置，安装座与顶升凸轮19的内轮面接触，处于较低位置状态，动力电机2驱动丝杠3、调节轴5、调节齿轮8反向转动，使得滑座7复位至初始位置，此过程中，由于内接棘轮机构的设置，虽然调节齿轮8转动，但是调节轴5与顶升凸轮19均保持不动，即切割机始终处于最低位置，不干涉管道14生产过程中正常的转动和轴向移动，避免了切割机破坏管道14的表面。

为了提高安装座的复位性能，在安装与容腔底部之间设置多个复位组件，复位组件包括与安装座底部固接有固定套20、与容腔底部固接并与固定套20滑动连接的固定轴21和设在安装与容腔底部之间的复位弹簧22，复位弹簧22套设在固定套20和固定轴21的表面，降低安装需求空间。

如图1、图3和图4所示，安装座包括与容腔滑动连接的底座10、设在底座10顶部的防护箱11、回收箱30和收集箱35，切割机包括安装在防护箱11顶部的驱动电机12和由驱动电机12驱动的切割片13，驱动电机12采用双轴电机，回收箱30顶部设有位于切割片13下方的回收漏斗23，回收箱30内设有与回收漏斗23连通的风腔，风腔侧壁设置有出风口，防护箱11内转动连接有主轴24，主轴24由驱动电机12带动转动，具体的，双轴电机的一个输出轴与切割片13连接，双轴电机的另一个输出轴与主轴24之间带传动连接，主轴24一端伸入风腔内设有风轮31，回收漏斗23内设有过滤网板，回收漏斗23侧壁与收集箱35之间设有倾斜的导料管道34，导料管道34与回收漏斗23连接的位置位于最高点，且导料管道34与回收漏斗23连接处与过滤网板位于同一水平线上。

如图4所示，主轴24固接有位于防护箱11内的沟槽凸轮25，沟槽凸轮25表面设有沿主轴24轴向位置变化且光滑过渡的沟槽27，沟槽凸轮25上方设有与防护箱11滑动连接的导杆26，导杆26端部伸入回收漏斗23内并设有可沿过滤网板表面推动的推动头32，导杆26固接有连接杆28，连接杆28的底部固接有滚珠29，滚珠29与沟槽27滑动连接，回收漏斗23侧壁设有导向框架33，推动头32与导向框架33滑动连接，推动头32的底部设有可在过滤网板表面刷动的若干刷齿，图4为便于展示内部结构，对回收箱30、回收漏斗23以及导向框架33部分侧面进行了剖视处理，应当理解，回收箱30、回收漏斗23以及导向框架33为完整的结构形状。

在本实施例中，驱动电机12带动切割片13高速旋转的同时，还可以带动主轴24高速的转动，不仅可以通过风轮31高速转动产生吸力吸收切割过程中产生的碎屑，而且可以通过沟槽凸轮25、连接杆28和导杆26的配合使推动头32在过滤网板表面往复运动，将过滤网板上的碎屑推入导料管道34内，防止碎屑堵塞过滤网板；而且采用双轴电机，能够满足同时驱动切割片13和主轴24转动的需要，可以有效的降低驱动电机12端部至切割片13之间的距离，降低切割片13的跳动，提高切割片13工作过程中的稳定性。

与现有技术相比，本发明采用统一的动力件同时控制切割机的轴向运动以及切割机与管道14接触，控制调节更加的方便快捷，安装维护成本更低，并且切割机的升降由纯机械结构的顶升凸轮19驱动，结构强度以及稳定性更有保障，进一步降低了维护的时间和成本，提高了生产效率；而且可以在切割的同时对切割过程中产生的碎屑进行及时的收集处理，避免了碎屑影响到滚珠丝杠副以及生产线中其他零部件的正常运作。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。