CN101063879A - 卷取或开卷的数控方法及其所用装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卷取或开卷的数控方法及其所用装置，属于机械设备领域，特征为数控方法采用如下步骤：(1)输入运行数据；(2)工控微计算机根据公式(见右式)计算电动机的转速n_e、转矩M_e，进而控制电动机动作，当工控微计算机检测到i值大于n，自动控制电动机停止工作；(3)电动机驱动卷筒动作；其装置包括卷筒、减速装置、电动机，其特征在于：增设工控微计算机，电动机采用开关磁阻调速电动机，电动机分别接工控微计算机和减速装置，减速装置的输出端与卷筒固定连接。本发明通过设置开关磁阻调速电动机的工作参数，使电动机能根据所加工产品、工艺要求和产品材料的不同，按照所需的转速、转矩驱动卷筒实现卷取或开卷，结构简单，性能优良。

Description

卷取或开卷的数控方法及其所用装置

技术领域

本发明提供一种卷取或开卷的数控方法及其所用装置，属于机械工业设备领域。

背景技术

卷取、开卷设备因需要线速和张力可控，而多由直流电机或液压泵带动。因直流电机存在机械换向问题，液压传动效率低、多污染环境，这使卷取、开卷的线速和张力控制成为难题。近期用变频调速控制的卷取、开卷设备正在发展中，但其存在低速时发热、力矩小、调速范围窄，能耗大，效率低，控制方式复杂，运行可靠性低等缺点。目前使用的卷取、开卷设备常通过离合器和制动器辅助控制，进行转速、转矩的调节，耗能高且易损。卷取、开卷装置需要转速、转矩精确可控，这成为本领域难以解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够克服上述缺陷、实现微机智能数控卷筒的转速和转矩、保持设定的恒张力和恒线速的卷取或开卷的数控方法及其所用装置。其技术方案为：

一种卷取或开卷的数控方法，其特征在于采用如下步骤：①输入运行数据；②工控微计算机根据公式 $i=\frac{\mathrm{Se}}{i_M}+i_0,$ i≤n、 $D_i=\left\{\begin{array}{c}d+(2i-1)h,Q=1\\ D-(2i-1)h,Q=0\end{array}\right.,$ $M=T\frac{D_i}{2i_M\mathrm{\η}},$ $n_e=i_M\frac{60v}{\mathrm{\π}{D}_i},$ ${\mathrm{\ω}}_e=\frac{\mathrm{\π}{n}_e}{30},$ $M_e-M=J\frac{d{\mathrm{\ω}}_e}{\mathrm{dt}}$ 计算所需的开关磁阻调速电动机的转速n_e、转矩M_e，进而控制开关磁阻调速电动机动作，当工控微计算机检测到i值大于n，自动控制开关磁阻调速电动机停止工作；③开关磁阻调速电动机驱动卷筒动作。

所述的卷取或开卷的数控方法，步骤1中输入的运行数据包括张力T、线速度v、识别码Q、卷料厚度h、卷料层数n、卷料当前层i₀、卷芯外径d或卷料外径D和开关磁阻调速电动机反馈的转数Se，其中在卷取时识别码为Q＝1，在开卷时识别码为Q＝0。

所述的卷取或开卷的数控方法，步骤2的公式中涉及到的T为张力、v为线速度、J为转动惯量、i为第i层、D_i为卷料第i层外径、i₀为卷料当前层、i_M为传动比、η为传动效率、n_e为开关磁阻调速电动机转速(r/min)、ω_e为开关磁阻调速电动机角速度、M为张力负载转矩、M_e为开关磁阻调速电动机转矩，其中在卷取时张力负载转矩为正值，开卷时张力负载转矩为负值。

为实现发明目的，实施本发明方法采用的卷取或开卷装置，包括卷筒、减速装置、电动机，其特征在于：增设工控微计算机，电动机采用开关磁阻调速电动机，电动机分别接工控微计算机和减速装置，减速装置的输出端与卷筒固定连接。

所述的卷取或开卷装置，减速装置包括主动齿轮、从动齿轮和减速器，其中电动机的输出端连接减速器的输入端，减速器的输出端与主动齿轮固定连接，主动齿轮和从动齿轮啮合，从动齿轮与卷筒固定连接。

所述的卷取或开卷装置，减速装置包括主动轮和从动轮，其中电动机的输出端连接主动轮，从动轮的输出端与卷筒固定连接。

所述的卷取或开卷装置，主动轮和从动轮是皮带轮或链轮或齿轮的一种。

所述的卷取或开卷装置，减速装置包括主动轮、从动轮和减速器，其中电动机的输出端连接主动轮，从动轮的输出端连接减速器的输入端，减速器的输出端与卷筒固定连接。

所述的卷取或开卷装置，主动轮和从动轮是皮带轮或链轮的一种。

其工作原理为：工作时根据卷取材料所要求的张力、线速度，在工控微计算机上输入张力T、线速度v、识别码Q(卷取时Q为1，开卷时Q为0)、卷料厚度h、卷料层数n、卷料当前层i₀的工作参数值，Q＝1输入卷芯外径d，Q＝0输入卷料外径D，工控微计算机按公式计算出所需的转速n_e、转矩M_e(其中传动比i_M、传动效率η、转动惯量J均为随装置设定值)，进而电动机动作，电动机经减速装置驱动卷筒动作，从而实现卷取或开卷，当工控微计算机检测到i值大于n时，就会自动控制开关磁阻调速电动机停止工作，完成一个卷取或开卷的工作周期。

本发明与现有技术相比，通过设置开关磁阻调速电动机驱动卷筒，提供卷取或开卷动力，由工控微计算机通过计算公式，以设定的张力和线速计算出所需转速、转矩，控制开关磁阻调速电动机的转矩、转速，进而数控卷筒的转速、转矩，实现卷取或开卷装置数字化无级调控，达到卷取或开卷运动能按照所加工产品、工艺要求和产品材料的不同而变化的目的。并且本发明不用离合器和制动器，结构简单，可靠性高，稳定性高，使用寿命长，还具有起动性能好，对电网无冲击，低速运行不发热，效率高，节能；清洁，安装和维修方便，参数在线设定与编辑，文字提示人机界面，操作直观等优点。本发明可用于纸、塑料、金属、纤维等线状、带状、面状材料的卷取和开卷，可用于造纸、印刷、包装、化工纺织、板材加工业和机械设备行业的卷取机、卷板机、卷膜机、卷带机、卷线机、卷绕机、缠绕机、牵引机、张力机、开卷机等设备。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例2的结构示意图。

具体实施方式

1、电动机  2、减速器  3、主动齿轮  4、从动齿轮  5、卷芯  6、卷料  7、卷筒8、轴承  9、机架  10、工控微计算机  11、主动轮  12、从动轮

下面结合附图对本发明做进一步说明：

实施例1中：电动机1采用开关磁阻调速电动机，其输出轴连接减速器2，减速器2连接主动齿轮3，主动齿轮3与从动齿轮4啮合传动，从动齿轮4连接卷筒7，卷筒7经轴承8固定安装在机架9上，卷芯5安装在卷筒7的一端，进而实现卷取或开卷。

开始工作时，先输入卷取的识别码Q值为1，根据卷取材料所要求的张力、线速度，在工控微计算机10上输入张力T、线速度v和卷料厚度h、卷芯外径d、目标卷料层数n、卷料当前层i₀值，工控微计算机10根据公式 $i=\frac{\mathrm{Se}}{i_M}+i_0,$ i≤n、D_i＝d+(2i-1)h、 $M=T\frac{D_i}{2i_M\mathrm{\η}},$ $n_e=i_M\frac{60v}{\mathrm{\π}{D}_i},$ ${\mathrm{\ω}}_e=\frac{\mathrm{\π}{n}_e}{30},$ $M_e-M=J\frac{d{\mathrm{\ω}}_e}{\mathrm{dt}}$ 把计算值信号输出给电动机1，电动机1运动，并依次通过减速器2、主动齿轮3与从动齿轮4将动力传输给卷筒7，使卷筒7以工控微计算机10所计算的转矩M_e、转速n_e转动，进而实现卷取。当工控微计算机10检测到i值大于n时，就会自动控制开关磁阻调速电动机1停止工作，完成一个卷取工作周期。工作过程中输入数据、计算数据及参数变化曲线均可经工控微计算机10的屏幕显示。

如果是开卷，其工作原理基本同卷取，只是开卷的识别码Q值为0，在工控微计算机10上输入的是卷料外径D，其余同上。

实施例2基本同实施例1，只是减速装置包括皮带传动的主动轮11、从动轮12和减速器2，其中电动机1采用开关磁阻调速电动机，其输出端连接主动轮11，从动轮12的输出端连接减速器2的输入端，减速器2的输出端与卷筒7固定连接，卷芯5安装在卷筒7上，进而实现卷取或开卷。工作原理及操作步骤同实施例1。

当需要多个卷取和开卷装置组合在一起时，各张力和装置的计算公式可输入同一台工控微计算机，由工控微计算机控制多个开关磁阻调速电动机的转速和转矩。

当卷取的转速较高如转速＞100r/min时，可用开关磁阻调速电动机直接驱动。

当需要关闭电源后常式制动时，可增加常式制动器。

Claims (9)

1、一种卷取或开卷的数控方法，其特征在于采用如下步骤：①输入运行数据；②、工控微计算机(10)根据公式 $i=\frac{\mathrm{Se}}{i_M}+i_0,$ i≤n、 $D_i=\left\{\begin{array}{c}d+(2i-1)h,Q=1\\ D-(2i-1)h,Q=0\end{array}\right.,$ $M=T\frac{D_i}{{2i}_M\mathrm{\η}},$ $n_e=i_M\frac{60v}{{\mathrm{\πD}}_i},$ ${\mathrm{\ω}}_e=\frac{{\mathrm{\πn}}_e}{30},$ $M_e-M=J\frac{{\mathrm{d\ω}}_e}{\mathrm{dt}}$ 计算所需的开关磁阻调速电动机(1)的转速n_e、转矩M_e，进而控制开关磁阻调速电动机(1)动作，当工控微计算机(10)检测到i值大于n，自动控制开关磁阻调速电动机(1)停止工作；③开关磁阻调速电动机(1)驱动卷筒(7)动作。

2、根据权利要求1所述的卷取或开卷的数控方法，其特征在于：步骤1中输入的运行数据包括张力T、线速度v、识别码Q、卷料厚度h、卷料层数n、卷料当前层i₀、卷芯外径d或卷料外径D和开关磁阻调速电动机(1)反馈的转数Se，其中在卷取时识别码为Q＝1，在开卷时识别码为Q＝0。

3、根据权利要求1所述的卷取或开卷的数控方法，其特征在于：步骤2的公式中涉及到的T为张力、v为线速度、J为转动惯量、i为第i层、D_i为卷料第i层外径、i₀为卷料当前层、i_M为传动比、η为传动效率、n_e为开关磁阻调速电动机(1)的转速(r/min)、ω_e为开关磁阻调速电动机(1)的角速度、M为张力负载转矩、M_e为开关磁阻调速电动机(1)的转矩，其中在卷取时张力负载转矩为正值，开卷时张力负载转矩为负值。

4、一种实施如权利要求1所述方法采用的卷取或开卷装置，包括卷筒(7)、减速装置、电动机(1)，其特征在于：增设工控微计算机(10)，电动机(1)采用开关磁阻调速电动机，电动机(1)分别接工控微计算机(10)和减速装置，减速装置的输出端与卷筒(7)固定连接。

5、根据权利要求4所述的卷取或开卷装置，其特征在于：减速装置包括主动齿轮(3)、从动齿轮(4)和减速器(2)，其中电动机(1)的输出端连接减速器(2)的输入端，减速器(2)的输出端与主动齿轮(3)固定连接，主动齿轮(3)和从动齿轮(4)啮合，从动齿轮(4)与卷筒(7)固定连接。

6、根据权利要求4所述的卷取或开卷装置，其特征在于：减速装置包括主动轮(11)和从动轮(12)，其中电动机(1)的输出端连接主动轮(11)，从动轮(12)的输出端与卷筒(7)固定连接。

7、根据权利要求6所述的卷取或开卷装置，其特征在于：主动轮(11)和从动轮(12)是皮带轮或链轮或齿轮的一种。

8、根据权利要求4所述的卷取或开卷装置，其特征在于：减速装置包括主动轮(11)、从动轮(12)和减速器(2)，其中电动机(1)的输出端连接主动轮(11)，从动轮(12)的输出端连接减速器(2)的输入端，减速器(2)的输出端与卷筒(7)固定连接。

9、根据权利要求8所述的卷取或开卷装置，其特征在于：主动轮(11)和从动轮(12)是皮带轮或链轮的一种。

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