全自动隔离剂定量涂抹装置及其控制方法与流程

[0001]
本发明涉及线缆加工技术领域，尤其涉及硅橡胶线缆的生产过程中，一种全自动隔离剂定量涂抹装置及其控制方法。


背景技术：

[0002]
电线电缆简称为线缆，是一种用于传输电(磁)能、信息以及实现电磁转换的线材产品。其中有几种线缆在生产过程中需要附着滑石粉，如硅橡胶线缆，由于硅橡胶比较黏，因此在收线包装前必须在线缆的表面附着滑石粉作为隔离物质，从而在线缆之间起到隔离作用，避免线缆相互粘黏。所有附着隔离材料的工艺过程中，都要求隔离层连续均匀。
[0003]
目前，常用的隔离材料有粉状的滑石粉以及液态的隔离剂。现有的隔离材料在实际加工过程中存在以下问题：
[0004]
一、粉状的滑石粉存在污染空气环境的问题，且对生产车间的粉尘防爆燃等级要求较高；
[0005]
二、传统的液态隔离剂虽然没有滑石粉的问题，但其涂抹工艺在生产过程中受线缆传送速度变化、线径变化的影响比较大，容易发生涂抹不均、涂抹过度或涂抹不足的问题，即无法精确控制隔离剂的用量，且隔离剂的用量较大。
[0006]
因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本发明所要研究解决的课题。


技术实现要素：

[0007]
本发明的目的是提供一种全自动隔离剂定量涂抹装置及其控制方法。
[0008]
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0009]
一种全自动隔离剂定量涂抹装置，所述装置包括涂抹单元、隔离剂的定量供给单元、加热干燥单元、测速单元以及测线径单元；其中，
[0010]
所述涂抹单元包括一盒体，该盒体中定位有一涂抹内芯，该涂抹内芯贴合于所述线缆的表面，构成当线缆穿过涂抹单元时，所述涂抹内芯中存储的隔离剂被涂敷于线缆表面；
[0011]
所述定量供给单元包括储料罐、定量泵、中间缓冲罐以及比例节流阀；
[0012]
所述储料罐通过一出料管路连通所述中间缓冲罐，所述定量泵串接于所述出料管路上；所述中间缓冲罐通过一供料管路连通于所述涂抹单元的涂抹内芯，所述比例节流阀串接于所述供料管路上；
[0013]
所述加热干燥单元具有一加热内腔，所述线缆经所述涂抹单元涂敷隔离剂之后进入加热干燥单元，在所述加热内腔中进行表面隔离剂的干燥；
[0014]
所述测速单元以及所述测线径单元均位于所述加热干燥单元的后侧，两者沿前后方向同直线设置；其中，所述测速单元用于对线缆的传送速度进行实时检测，所述测线径单元用于对线缆的直径进行实时监测；
[0015]
所述装置还包括一控制单元，该控制单元电性连接所述定量供给单元中的所述定
量泵以及所述比例节流阀，同时电性连接所述加热干燥单元、所述测速单元以及所述测线径单元。
[0016]
上述技术方案中的有关内容解释如下：
[0017]
1.上述方案中，所述定量泵通过调节其启动周期对进入中间缓冲罐的隔离剂进行定量调节；所述比例节流阀通过实时调节其开度大小对流入涂抹内芯的隔离剂进行实时调节。
[0018]
2.上述方案中，所述加热干燥单元具体可通过电加热的方式，并通过热风对线缆表面的隔离剂进行干燥。加热干燥单元可以是现有技术，由于并非本案发明点，故不作赘述。
[0019]
3.上述方案中，所述测速单元可选用计米器等常规测速设备。测速单元可以是现有技术，由于并非本案发明点，故不作赘述。
[0020]
4.上述方案中，所述测线径单元可选用测径仪等常规测径设备。测线径单元可以是现有技术，由于并非本案发明点，故不作赘述。
[0021]
5.上述方案中，所述控制单元根据测速单元反馈的线缆传送速度以及测线径单元反馈的线缆径向数值分别对所述定量泵的启动周期、所述比例节流阀的开度以及所述加热内腔的加热功率进行调节。该控制单元可以是pc，也可以是plc等。
[0022]
6.上述方案中，所述涂抹单元的盒体由上壳体和下壳体转动连接组成，构成盒体具有打开和关闭两个状态；进而方便涂抹之初对线缆表面进行包裹贴附，同时方便长时间工作后对涂抹内芯进行换新。
[0023]
其中所述上壳体和所述下壳体中均定位有所述涂抹内芯，且在关闭状态下，上壳体与下壳体中的涂抹内芯相对设置；
[0024]
在所述关闭状态下，所述上壳体与所述下壳体之间界定形成有一穿线孔，该穿线孔的轴向沿前后方向水平设置。
[0025]
还可设有一扭簧，该扭簧作用于上壳体与下壳体的转动处，用于保持盒体关闭状态的稳定性。
[0026]
7.上述方案中，所述涂抹单元的涂抹内芯为海绵或毛毡，或者其它已知的多孔材料，不仅能够吸附和存储隔离剂，同时能够将隔离剂缓施涂抹在线缆的表面上，进而可配合中间缓冲罐实现进一步缓存隔离剂，即实现隔离剂的二级缓冲。
[0027]
具体的，在上方的中间缓冲罐断流时，涂抹内芯可释放其吸附的隔离剂；当上方的中间缓冲罐流量过盈时，涂抹内芯则吸附过量的隔离剂。
[0028]
所述涂抹内芯吸附隔离剂的饱和度升高时，通过线缆带走的隔离剂会增多；吸附隔离剂的饱和度降低时，通过线缆带走的隔离剂会降低。如此保持动态平衡，保证隔离剂不断流，并且线缆上隔离剂的附着量十分均匀。
[0029]
8.上述方案中，所述定量供给单元还包括一窥视器，该窥视器竖直设置，并串接于所述中间缓冲罐与所述比例节流阀之间的供料管路中；
[0030]
所述窥视器由透明材质构成，或包含一透明视窗。
[0031]
其功能类似医疗器械中输液袋的滴斗，作用是便于操作人员观察供料管路中隔离剂的实时滴速及液位，了解隔离剂的供料情况。
[0032]
为达到上述目的，本发明于方法层面采用的技术方案是：
[0033]
一种全自动隔离剂定量涂抹装置的控制方法，用于控制所述定量涂抹装置；
[0034]
所述控制方法包含以下步骤：
[0035]
步骤一、工作准备；向定量供给单元的储料罐中加入足量的隔离剂；向涂抹单元的涂抹内芯中添加隔离剂，保证线缆的表面一开始就有隔离剂附着；将线缆放入涂抹单元中，并使涂抹内芯贴敷包裹于线缆表面，然后牵引线缆穿过测速单元以及测线径单元；
[0036]
此时由于线缆尚处于静止状态，因此测速单元检测到的线缆速度信号v＝0，比例节流阀的开度大小信号c＝v
×
d
×
k1
×
δ＝0；当满足f(t)＝v
×
d
×
t
×
δ时定量泵启动，此时定量泵的启动周期t＝∞；加热干燥单元功率大小信号w＝v
×
d
×
k2
×
δ＝0，所以各部件都处于停止状态；其中：
[0037]
t为时间；
[0038]
v为所述测速单元检测到的线缆速度信号；
[0039]
d为所述测线径单元检测到的线缆外径信号；
[0040]
δ为线缆表面需要附着隔离剂的厚度参数；
[0041]
v为定量泵的单次供应量，该值为一固定的设定值；
[0042]
k1、k2均为调试系数，在设备调试时进行设置；
[0043]
步骤二，开启工作；此时所述测速单元检测到的线缆速度信号v＞0，所述测线径单元检测到的线缆外径信号d＞0；所述控制单元接收到所述测速单元检测到的线缆速度信号v和所述测线径单元检测到的线缆外径信号d之后，根据步骤一中的计算方法分别算得定量泵的启动周期t、比例节流阀的开度大小信号c以及加热干燥单元的功率大小信号w，然后分别输出控制信号至定量泵、比例节流阀以及加热干燥单元；
[0044]
所述定量泵得到信号后开始运行，将储料罐中的隔离剂经由出料管路送至中间缓冲罐内；所述比例节流阀接收到信号后开启相应的开度，隔离剂由于重力作用从中间缓冲罐经由比例节流阀流入涂抹单元的涂抹内芯中，并涂敷于线缆表面形成隔离剂涂层；
[0045]
附着于线缆表面的液态隔离剂通过加热干燥单元加热固化，加热干燥单元的功率w大小与线缆的速度v和线径d的乘积正相关，且动态自动调节。
[0046]
上述技术方案中的有关内容解释如下：
[0047]
1.上述方案中，所述定量泵瞬时输送的隔离剂流量大于通过所述比例节流阀的隔离剂流量；
[0048]
所述定量泵运行至累计流量达到一设定量后自动停止，所述中间缓冲罐临时存储多余的隔离剂，并通过重力作用缓慢释放至所述涂抹单元，并可在定量泵下次启动前全部释放完；所述比例节流阀的开度大小与线缆的速度和线径的乘积正相关，并且动态自动调节。
[0049]
2.上述方案中，所述涂抹内芯由吸附液体能力强的材料制成，进一步缓存隔离剂；上方断流时，释放吸附的隔离剂；上方流量过盈时，吸附过量的隔离剂。
[0050]
3.上述方案中，步骤三、于隔离剂的涂抹加工过程中，当满足且f(t)＝v
×
d
×
t
×
δ时，所述定量泵再次启动，并重新计时。
[0051]
本发明的工作原理及优点如下：
[0052]
本发明一种全自动隔离剂定量涂抹装置及其控制方法，其中涂抹装置包括向线缆表面均匀涂抹隔离剂的涂抹单元、向涂抹单元定量供给隔离剂的定量供给单元、检测线缆速度的测速单元、检测线缆外径的测线径单元、收集线缆运行数据并控制定量供给单元合理运作的控制单元、对涂抹在线缆上的隔离剂进行烘干固化处理的干燥处理单元。
[0053]
相比现有技术而言，本发明可根据线缆的传送速度及线径变化数据，实时控制定量泵的启动周期以及比例节流阀的开度大小，通过对隔离剂供给量的二级控制对隔离剂的总体供应进行调节，能够实现隔离剂用量的精确供给，使隔离剂总量大幅减少，为生产者节约大量相关成本；其中涂抹单元的涂抹内芯具有根据自身吸收隔离剂的饱和度来自动调节线缆带走隔离剂的量，配合中间缓冲罐可实现隔离剂的二级缓冲，保证隔离剂不断流，实现线缆表面均匀超薄附着隔离剂。
附图说明
[0054]
附图1为本发明实施例的结构示意图；
[0055]
附图2为本发明实施例涂抹单元关闭状态的示意图；
[0056]
附图3为本发明实施例涂抹单元打开状态的示意图。
[0057]
以上附图中：1.涂抹单元；2.定量供给单元；3.加热干燥单元；4.测速单元；5.测线径单元；6.线缆；7.盒体；7a.上壳体；7b.下壳体；8.涂抹内芯；9.涂层；10.储料罐；11.定量泵；12.中间缓冲罐；13.比例节流阀；14.出料管路；15.供料管路；16.穿线孔；17.扭簧；18.窥视器；19.控制单元。
具体实施方式
[0058]
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
[0059]
实施例：以下将以图式及详细叙述对本案进行清楚说明，任何本领域技术人员在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。
[0060]
本文的用语只为描述特定实施例，而无意为本案的限制。单数形式如“一”、“这”、“此”、“本”以及“该”，如本文所用，同样也包含复数形式。
[0061]
关于本文中所使用的“连接”或“定位”，均可指二或多个组件或装置相互直接作实体接触，或是相互间接作实体接触，亦可指二或多个组件或装置相互操作或动作。
[0062]
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
[0063]
关于本文中所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在本案内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本案的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本案描述上额外的引导。
[0064]
关于本文中所使用的“前”、“后”、“上”、“下”等，均为方向性用词，在本案中仅为说明各结构之间位置关系，并非用以限定本案保护方案及实际实施时的具体方向。
[0065]
参见附图1～3所示，一种全自动隔离剂定量涂抹装置，所述装置包括涂抹单元1、隔离剂的定量供给单元2、加热干燥单元3、测速单元4以及测线径单元5，所述线缆6从前向后传送。
[0066]
其中，所述涂抹单元1包括一盒体7，该盒体7中定位有一涂抹内芯8，该涂抹内芯8贴合于所述线缆6的表面，构成当线缆6穿过涂抹单元1时，所述涂抹内芯8中存储的隔离剂被涂敷于线缆6表面形成涂层9。
[0067]
所述定量供给单元2包括储料罐10、定量泵11、中间缓冲罐12以及比例节流阀13。所述储料罐10通过一出料管路14连通所述中间缓冲罐12，所述定量泵11串接于所述出料管路14上。定量泵11通过调节其启动周期对进入中间缓冲罐12的隔离剂进行定量调节。所述中间缓冲罐12位于所述涂抹单元1的上方，通过一供料管路15连通于所述涂抹单元1的涂抹内芯8，所述比例节流阀13串接于所述供料管路15上，比例节流阀13通过实时调节其开度大小对流入涂抹内芯8的隔离剂进行实时调节。
[0068]
优选的，所述涂抹单元1的盒体7由上壳体7a和下壳体7b转动连接组成，构成盒体7具有打开和关闭两个状态，进而方便涂抹之初对线缆6表面进行包裹贴附，同时方便长时间工作后对涂抹内芯8进行换新。
[0069]
其中所述上壳体7a和所述下壳体7b中均定位有所述涂抹内芯8，且在关闭状态下，上壳体7a与下壳体7b中的涂抹内芯8相对设置。在所述关闭状态下，所述上壳体7a与所述下壳体7b之间界定形成有一穿线孔16，该穿线孔16的轴向沿前后方向水平设置。还设有一扭簧17，该扭簧17作用于上壳体7a与下壳体7b的转动处，用于保持盒体7关闭状态的稳定性。借此，盒体7可为涂抹内芯8提供支撑及预紧力。
[0070]
优选的，所述涂抹单元1的涂抹内芯8为海绵或毛毡，或者其它已知的多孔材料。借此设计，不仅能够吸附和存储隔离剂，同时能够将隔离剂缓施涂抹在线缆6的表面上，进而可配合中间缓冲罐12实现进一步缓存隔离剂，即实现隔离剂的二级缓冲。
[0071]
具体的，在上方的中间缓冲罐12断流时，涂抹内芯8可释放其吸附的隔离剂；当上方的中间缓冲罐12流量过盈时，涂抹内芯则吸附过量的隔离剂。所述涂抹内芯8吸附隔离剂的饱和度升高时，通过线缆6带走的隔离剂会增多；吸附隔离剂的饱和度降低时，通过线缆6带走的隔离剂会降低。如此保持动态平衡，保证隔离剂不断流，并且线缆6上隔离剂的附着量十分均匀，即使附着量极其微小的情况下。
[0072]
优选的，所述定量供给单元2还包括一窥视器18，该窥视器18竖直设置，并串接于所述中间缓冲罐12与所述比例节流阀13之间的供料管路15中；所述窥视器18由透明材质构成，或包含一透明视窗，其功能类似医疗器械中输液袋的滴斗，作用是便于操作人员观察供料管路15中隔离剂的实时滴速及液位，了解隔离剂的供料情况。
[0073]
其中，所述加热干燥单元3具有一加热内腔，所述线缆6经所述涂抹单元1涂敷隔离剂之后进入加热干燥单元3，在所述加热内腔中进行表面隔离剂的干燥。具体可通过电加热的方式，并通过热风对线缆6表面的隔离剂涂层9进行干燥。加热干燥单元3可以是现有技术，由于并非本案发明点，故不作赘述。
[0074]
其中，所述测速单元4以及所述测线径单元5均位于所述加热干燥单元3的后侧，两者沿前后方向同直线设置，且前后次序不做要求。其中，所述测速单元4用于对线缆6的传送速度进行实时检测，具体可选用计米器等常规测速设备。测速单元4可以是现有技术，由于并非本案发明点，故不作赘述。所述测线径单元5用于对线缆6的直径进行实时监测，具体可选用测径仪等常规测径设备。测线径单元5可以是现有技术，由于并非本案发明点，故不作赘述。
[0075]
其中，所述装置还包括一控制单元19，该控制单元19电性连接所述定量供给单元2中的所述定量泵11以及所述比例节流阀13，同时电性连接所述加热干燥单元3、所述测速单元4以及所述测线径单元5。
[0076]
控制单元19根据测速单元4反馈的线缆传送速度以及测线径单元5反馈的线缆径向数值分别对所述定量泵11的启动周期、所述比例节流阀13的开度以及所述加热内腔的加热功率进行调节。控制单元19可以是pc，也可以是plc等。
[0077]
所述控制单元19收集线缆速度大小信号、外径大小信号，结合设置的参数，通过自动运算，向定量泵11、比例节流阀13以及干燥处理单元3发送控制信号。当速度、外径加大时，所述定量泵11在所述控制单元19的控制下，减小两次启动之间的间隔时间，所述比例节流阀13在所述控制单元19的控制下，加大开度大小，加大隔离剂滴速，所述干燥处理单元3加大干燥功率；反之，速度、外径减小时，所述定量泵11增大两次启动之间的间隔时间，所述比例节流阀13减小开度大小，所述干燥处理单元3减小干燥功率。
[0078]
所述定量供给单元2向所述涂抹单元1定量供给隔离剂，所述定量泵11从所述储料罐10中间歇性抽取定量的隔离剂，即，每次启动后累计抽取流量达到一设定值时自动停机，等待控制单元19再次发出启动信号后启动，累计流量达到设定值时，再次自动停机，如此循环动作。从所述定量泵11得到所述控制单元19的启动信号后启动，到下一次得到启动信号，这个时间段称为一个“定量泵的启动周期”。
[0079]
决定隔离剂流速的不仅是所述定量泵11，主要是通过所述比例节流阀13的开度大小，靠隔离剂的自重流入涂抹单元1。在一个定量泵11的启动周期内，可要求所述中间缓冲罐12中的隔离剂全部经过所述比例节流阀13流入所述涂抹单元1，即定量泵11再次启动前，中间缓冲罐12可处于清空状态。
[0080]
现在就本发明一种全自动隔离剂定量涂抹装置的控制方法说明如下：
[0081]
所述控制方法包含以下步骤：
[0082]
步骤一、工作准备；向定量供给单元2的储料罐10中加入足量的隔离剂；向涂抹单元1的涂抹内芯8中添加隔离剂，保证线缆6的表面一开始就有隔离剂附着；将线缆6放入涂抹单元1中，并使涂抹内芯8贴敷包裹于线缆6表面，然后牵引线缆6，再穿过测速单元4以及测线径单元5。
[0083]
此时由于线缆6尚处于静止状态，因此测速单元4检测到的线缆速度信号v＝0，比例节流阀13的开度大小信号c＝v
×
d
×
k1
×
δ＝0；
[0084]
当满足且f(t)＝v
×
d
×
t
×
δ时定量泵启动，此时定量泵的启动周期t＝∞；
[0085]
加热干燥单元3功率大小信号w＝v
×
d
×
k2
×
δ＝0，所以各部件都处于停止状态；其中：
[0086]
t为时间；
[0087]
v为所述测速单元检测到的线缆速度信号；
[0088]
d为所述测线径单元检测到的线缆外径信号；
[0089]
δ为线缆6表面需要附着隔离剂的涂层9厚度参数，可在工作前可根据工艺要求设置；
[0090]
v为定量泵的单次供应量，该值为一固定的设定值，可根据工艺需要人为设定；
[0091]
k1、k2均为调试系数，在设备调试时进行设置；
[0092]
步骤二，开启工作；此时所述测速单元4检测到的线缆速度信号v＞0，所述测线径单元5检测到的线缆外径信号d＞0；所述控制单元19接收到所述测速单元4检测到的线缆速度信号v和所述测线径单元5检测到的线缆外径信号d之后，根据步骤一中的计算方法分别算得定量泵11的启动周期t、比例节流阀13的开度大小信号c以及加热干燥单元3的功率大小信号w，然后分别输出控制信号至定量泵11、比例节流阀13以及加热干燥单元3。
[0093]
所述定量泵11得到信号后开始运行，将储料罐10中的隔离剂经由出料管路14送至中间缓冲罐12内；所述比例节流阀13接收到信号后开启相应的开度，隔离剂由于重力作用从中间缓冲罐12通过供料管路15经由比例节流阀13流入涂抹单元1的涂抹内芯8中，并涂敷于线缆6表面形成隔离剂涂层9；
[0094]
附着于线缆6表面的液态隔离剂通过加热干燥单元3加热固化，加热干燥单元3的功率w大小与线缆的速度v和线径d的乘积正相关，且动态自动调节。
[0095]
步骤三、于隔离剂的涂抹加工过程中，当满足且f(t)＝v
×
d
×
t
×
δ时，所述定量泵再次启动，并重新计时(t归零)。
[0096]
其中，所述定量泵11瞬时输送的隔离剂流量大于通过所述比例节流阀13的隔离剂流量；所述定量泵11运行至累计流量达到一设定量后自动停止，所述中间缓冲罐12临时存储多余的隔离剂，并通过重力作用缓慢释放至所述涂抹单元1，并可在定量泵11下次启动前全部释放完；所述比例节流阀13的开度大小与线缆6的速度和线径的乘积正相关，并且动态自动调节。
[0097]
借此设计，可根据线缆6的传送速度及线径变化数据，实时控制定量泵11的启动周期以及比例节流阀13的开度大小，通过对隔离剂供给量的二级控制对隔离剂的总体供应进行调节，能够实现隔离剂用量的精确供给，使隔离剂总量大幅减少，为生产者节约大量相关成本。
[0098]
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。