CN101863398A - 一种多头收线机的排线机构及数控排线方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多头收线机排线技术领域，尤其涉及一种多头收线机的排线机构及数控排线方法；所述一种多头收线机的排线机构包括机架，PLC控制器，丝杆驱动装置，排线导轮，换向导轮，以及排线导轮驱动装置；排线导轮驱动装置连接各个排线导轮；丝杆驱动装置包括丝杆、丝杆母、接近开关、两个丝杆轴承座、两个同步皮带轮，一根同步皮带以及恒速电机，丝杆母与排线导轮驱动装置连接，PLC控制器连接接近开关和恒速电机，PLC控制器设有正转监测计时器、反转监测计时器，以及毫秒级的换向定时器和加减速定时器。本发明不但能减少线与线之间的干扰和生产事故，提高排线质量和成品线材质量，而且结构简化，易于操作，可降低制造成本和维修成本。

Description

一种多头收线机的排线机构及数控排线方法

技术领域：

本发明涉及多头收线机排线技术领域，尤其涉及一种多头收线机的排线机构及数控排线方法。

背景技术：

多头收线机被广泛应用于漆包机，退火镀锡机等线材生产设备，其特点是多个收线电机共用一个排线机构，所以相对较简单且效率较高。如图1所示，为现有的多头收线机排线机构位置的结构示意图，通常多头收线机的收线电机对称分布在机器的左右两侧，每一侧在较厚的平面钢板上的水平方向分布有多个收线电机，垂直方向分布有一层或两层。每一层的待收卷线材由多头收线机一端的换向导轮斜拉进入对应的排线导轮2，排线导轮2推动线材分层收卷在收线盘3上。当需要配置的收线电机数量固定时，垂直方向只有一层时收线机的长度将增加一倍，所以两层收线电机被广泛采用。目前，国内外市场上的多头收线机的排线机构还主要采用齿轮齿条结构，控制方法还主要是靠机械调整的行程开关。

现有的两层收线电机对应有两根横向排线杆和两排收线电机控制器，每一层的待收卷线材由多头收线机的一端斜拉到排线导轮，这就带来以下难以解决的矛盾：1)从换向导轮斜拉多根线材到多个排线导轮时，线材密度较大，除斜拉线材会部分挡住控制面板外，断线时还可能发生断头绞在其它线材上等各种意想不到的情况，特别在生产速度较高时相互之间的干扰更加严重；2)上层收线电机对下层收线电机有干扰，当上层收线盘上的线材断线时，若断头未及时固定好，断头将滑向下层，接触运行在下层横向排线杆附近的线材或运行中的下层收线盘时，容易被夹带卷入造成事故；3)任一收线盘上的线材断线时，若收线电机未及时关闭，因失去线材张力对其转速的限制，收线电机转速将加快，断头的旋转半径将加大，从而击打到上下左右的收线盘，造成大量成品线材损伤；4)收线盘直径不同时应当调节排线导轮的位置使之尽量靠近收线盘，现有结构或无调节功能，或需要对对应每个收线电机的排线摆杆进行调节；5)上下两层收线电机之间还有一根横向排线杆和一排收线电机控制器，所以需要较大间距，导致上下两层不能同时位于较好的操作高度，要么上层太高造成下线时工人用不上力，要么下层太矮造成工人需过分弯腰才能操作；6)上下两层都要有横向排线杆，要求排线机构为复杂的立体结构；7)安装收线电机的收线机侧板是采用较厚的平面钢板制成，因为横向排线杆和排线导轮占有一定空间，使排线范围不能靠近侧板，所以收线盘在收线电机旋转轴上的安装位置不能紧靠收线电机端板，使收线电机旋转轴的悬臂加长，对其刚性带来不利影响。另外，传统的齿轮齿条结构的缺点有：1)磨损后会加大换向间隙，造成换向时停顿时间过长，影响排线质量；2)每根排线轴杆由各自的齿轮齿条副驱动，若各齿轮齿条副一致性不好或安装时实际咬合半径不同，会造成各排线轴杆运动速度或行程不一致，使得各收线盘的排线不一致，并无法调整；3)每个齿轮齿条副的齿轮动力需要来自同一个电机，而这些齿轮齿条副有分布在较大的立体空间内，所以需要较复杂的传动机构。

另一方面，传统的排线控制方法是机械调整的行程开关，其缺点是：1)手动调整行程开关位置时较难掌握调整尺度；2)行程开关在大量重复的机械动作下易损坏，且触发位置的重复精度不高；3)调整机构较复杂，不但提高了制造成本，还提高了维修成本。

在多头收线机的排线过程中，最容易出现的问题是排线杆没能做到平行移动，造成一端的排线行程大，另一段的排线行程小，使多个收线盘的排线行程不能达到最佳。

另一方面，在排线的往复运动过程中，换向时要经历减速、停止和减速的过程，这三个过程多少要占用一定时间。线材收卷的速度是不变的，换向时多占用的时间必然使对应两端所卷绕的线材多于匀速运动的中段。差别不大时线材可小范围滑动乃保持排线平整，差别较大时则会造成两端堆高，破坏排线的平整性。因为惯性的原因，排线速度越快换向时冲击力越大，对于自重较大的多头收线机排线导轮驱动装置，该现象尤其突出。传统排线机构在换向时没有精密的加减速控制。使用继电器直接换向时换向时间短，但排线速度高时会有较大冲击，且要求较大电机才能承受如此大的冲击力。使用变频器换向时，由于变频器减速要时间，直流制动要时间，加速要时间，克服负荷阻力和惯性达到同步速度更要时间，所以其换向时间较长，经过测试换向时间大约是0.3～0.5秒。换向时间长的结果是两端单位距离内停留的时间加长，堆积的线材变多。排线速度快的结果是收线盘中段单位距离的停留时间缩短，堆积的线材变少。两者对收卷质量分布的影响都是加大两端与中段的差距，所以排线速度越快越难使排线平整。排线速度决定了线材绕在收线盘上的节距，在同样的收卷转速下，排线速度越快节距越大，排线速度越慢节距越小。在生产线速度不变的情况下，收线盘转速随着卷径逐步变大而减慢，所以在排线速度不变的情况下排线节距是从底盘到满盘逐渐变大的。为了使线材从收线盘放出时不产生夹线或垮线的问题，通常要求排线节距在一定范围内，特别是底盘排线节距不能太小，否则容易产生夹线问题。在排线速度不变的情况下，排线速度必须快到保证底盘节距不小到造成夹线的程度，因此在生产线速度较快时就容易出现排线不平整的问题，严重限制了生产效率。解决此问题除进一步缩短换向时间外，还可以根据收线盘转速改变排线速度，即保持节距不变，控制排线速度从底盘到满盘逐渐减慢的恒节距排线，虽然在底盘有较大的质量分布不匀，但随着卷径加大排线速度减慢后质量分布不均匀度逐渐减小，可大大减轻两端堆高造成排线不平整的问题。

另一方面，由于收线盘侧壁刚性问题，随着收线盘收卷的线材重量增加，在收线张力的作用下收线盘侧壁会有不同程度的胀开，导致排线距离向两个侧壁延伸，通常需要人工不断调宽排线距离才能保证排线平整。人工调整的频率不能太高，且实际生产中经常出现未及时调整带来的质量问题，需要自动调整来减轻工人负担并改善质量。

本发明人在申请号为200720061037.0，名称为“多头收料机的排料机构”，以及申请号为200710032602.5，名称为“一种数控排线装置及其排线方法”的中国专利中提出了一种以滚珠丝杆为基础的排线机构，以及以编码器为基础的数控方法，并取得了较大进步。而“多头收料机的排料机构”(200720061037.0)虽然解决了以上问题，但它未能实现左右两侧分别控制，且多个直线轴承安装时的同轴度和平行度不易保证，需要进一步改进。而“一种数控排线装置及其排线方法”(200710032602.5)虽然解决了以上问题，但它对编码器和PLC的硬件要求较高，否则编码器发给PLC的脉冲信号可能丢失，PLC中记录的排线位置会出现偏差，造成排线范围整体漂移。

发明内容：

本发明的其中一个目的在于针对现有技术的不足，提供一种能减少排线干扰和生产事故，提高排线质量和成品线材质量，简化结构，易于操作，降低制造成本和维修成本的多头收线机的排线机构；

本发明的另一个目的在于针对现有技术的不足，提供一种可提高排线质量和成品线材质量的多头收线机的数控排线方法。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种多头收线机的排线机构，它包括机架和PLC控制器，所述机架设有最少一层水平排列的多个收线盘，每个收线盘由一个收线电机驱动连接，还包括丝杆驱动装置，与收线盘数量相同的排线导轮，与生产头数相同的换向导轮，以及用于驱动排线导轮沿平行于收线盘轴线方向作往复直线运动的排线导轮驱动装置，所述排线导轮驱动装置包括横向排线杆；收线盘通过锥形顶砧和锥形螺母同轴安装于收线电机的输出轴，每个换向导轮对应设在收线盘的上方，每个收线盘的侧方对应设有一个双轴承无侧摆的排线导轮；所述横向排线杆连接各个排线导轮；所述丝杆驱动装置包括丝杆、丝杆母、接近开关、两个丝杆轴承座、两个同步皮带轮，一根同步皮带以及恒速电机，两个丝杆轴承座及恒速电机装设于机架，丝杆的两端分别轴设于两个丝杆轴承座，丝杆与丝杆母螺纹连接，丝杆母与排线导轮驱动装置连接，恒速电机通过两个同步皮带轮和一根同步皮带驱动连接丝杆的一端，接近开关装设在闭合临界点；所述PLC控制器连接接近开关和恒速电机，PLC控制器设有正转监测计时器、反转监测计时器，以及毫秒级的换向定时器和加减速定时器。

进一步的，所述排线导轮驱动装置还包括排线横梁、排线轴杆，以及排线轴杆轴承座，所述横向排线杆通过排线轴杆连接排线横梁，排线轴杆通过排线轴杆轴承座安装连接于机架，所述丝杆母与排线横梁连接。

进一步的，所述闭合临界点是指闭合区与断开区的交界点；丝杆母在闭合临界点靠近同步皮带轮一侧时为闭合区，丝杆母在闭合区时接近开关保持闭合；丝杆母在闭合临界点远离同步皮带轮一侧时为断开区，丝杆母在断开区时接近开关保持断开。

进一步的，所述恒速电机为步进电机或同步电机；恒速电机为步进电机时设置有步进驱动器作为电机控制器来控制电机运行速度和方向；恒速电机为同步电机时设置有伺服控制器或变频器作为电机控制器来控制电机运行速度和方向，或者仅设置有继电器来控制电机运行方向。

进一步的，所述机架设有凸台，收线电机装设于该凸台。

进一步的，所述锥形螺母前端设有与收线电机的输出轴外圆配合的内孔。

进一步的，所述一种多头收线机的排线机构还包括挡线装置，挡线装置位于排线导轮的侧方，且挡线装置与收线盘位于排线导轮的不同侧。

一种多头收线机的数控排线方法，它包括以下步骤：

步骤A，设定PLC控制器的参数，包括排线起始距离、排线行程、排线增量、停机

位置、排线速度、超速比例、换向速度和最大换向时间，其中：

排线起始距离表示由接近开关的闭合临界点到排线起始点的距离，排线起始点必须位于闭合区内，排线起始距离必须大于零且小于闭合区长度；

排线行程表示由排线起始点到排线终点的距离；排线终点必须位于断开区之内，排线行程减排线起始距离之差必须大于零且小于断开区长度；闭合区长度与断开区长度之和为排线最大行程；

排线增量表示在调整好排线起始距离和排线行程，使收线盘底盘排线效果达到要求后，随着线材在收线盘内越装越多，收线盘侧板涨开时根据涨开的程度输入的增量，排线增量同时影响排线起始点和排线终点的位置；

停机位置表示停止排线时横向排线杆停止的位置，编制程序时可指定该位置是位于闭合区或断开区，输入的停机位置的数值表示停机位置离闭合临界点的距离；

排线速度表示正常工作时排线导轮驱动装置的直线运动速度，其中，排线速度＝丝杆节距×排线脉冲频率/脉冲传动比；其中，所述丝杆节距表示丝杆旋转一周时丝杆母直线运动的距离，脉冲输出频率表示PLC控制器的高速脉冲输出口输出脉冲的频率，脉冲传动比表示使恒速电机每秒旋转一周需要的脉冲频率；

超速比例表示原方向减速停止后，反方向加速时达到的超速速度与排线速度之百分比，超速比例不得小于100％；

换向速度表示启动、停止或换向时，每一步加速或减速的幅度；加减速定时器的设定时长即每一步加速或减速的时间间隔，根据PLC控制器特性固定在比较短的时长；加减速定时器的设定时长固定时，换向速度的大小即代表了加减速的加速度大小；

最大换向时间表示同步电机由正转改反转或由反转改正转可能需要的最长时间，最大换向时间包括减速、停止和加速所占用的多于绝对匀速运动所需的时间，排线速度越快则换向时间越长，针对最大排线速度设定的最大换向时间可用于判断设备故障，避免出现小故障时导致撞击的大事故；

步骤B，当PLC控制器接收到开始排线指令时，在排线开始前，PLC控制器检测接近开关，如果接近开关闭合，说明丝杆母位于闭合区，PLC控制器通过方向输出口输出正转指令，使丝杆母向闭合临界点方向运动；如果接近开关断开，说明丝杆母位于断开区，PLC控制器通过方向输出口输出反转指令，使丝杆母向闭合临界点方向运动，使加速状态置位，同时启动加减速定时器；

步骤C，若加减速定时器计时到达，且加速状态已置位，运行状态未置位，说明排线刚启动，刚进入该状态时先做以下计算：

排线脉冲频率＝排线速度×脉冲传动比/丝杆节距；

超速脉冲频率＝超速速度×脉冲传动比/丝杆节距；

加减速脉冲级差＝换向速度×脉冲传动比/丝杆节距；

若PLC控制器的方向输出口为正转，则计算：

正转监测时长＝闭合区长度/排线速度+最大换向时间；

使运行状态置位；

正转换向时长＝(排线行程-起始排线距离+排线增量)/排线速度；

启动正转监测计时器进行正转监测时长的计时，并启动接近开关下降沿的监测，设定换向定时器时长为正转换向时长但不启动换向定时器；

若PLC控制器的方向输出口为反转，则计算：

反转监测时长＝断开区长度/排线速度+最大换向时间；

使运行状态置位；

反转换向时长＝(起始排线距离+排线增量)/排线速度；

启动反转监测计时器进行反转监测时长的计时，启动接近开关上升沿的监测，设定换向定时器时长为反转换向时长但不启动换向定时器；

然后按以下方式控制加速过程：

若输出脉冲频率＜超速脉冲频率，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率+加减速脉冲级差，

加速状态保持置位，再次启动加减速定时器；

若输出脉冲频率＞＝超速脉冲频率，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率-加减速脉冲级差，

加速状态取消置位，使减匀状态置位，再次启动加减速定时器；

步骤D，若加减速定时器计时到达，且加速状态已置位，运行状态已置位，说明排线在执行正常的换向加速过程，刚进入该状态时先做以下计算：

排线脉冲频率＝排线速度×脉冲传动比/丝杆节距；

超速脉冲频率＝超速速度×脉冲传动比/丝杆节距；

加减速脉冲级差＝换向速度×脉冲传动比/丝杆节距；

若PLC控制器的方向输出口为正转，则计算：

正转监测时长＝(起始排线距离+排线增量)/排线速度+最大换向时间；

正转换向时长＝(排线行程-起始排线距离+排线增量)/排线速度；

启动正转监测计时器进行正转监测时长的计时，并启动接近开关下降沿的监测，设定换向定时器时长为正转换向时长但不启动换向定时器；

若PLC控制器的方向输出口为反转，且未接收到停止排线指令，则计算：

反转监测时长＝(排线行程-起始排线距离+排线增量)/排线速度+最大换向时间；

反转换向时长＝(起始排线距离+排线增量)/排线速度；

启动反转监测计时器进行反转监测时长的计时，启动接近开关上升沿的监测，设定换向定时器时长为反转换向时长但不启动换向定时器；

若PLC控制器的方向输出口为反转，且已接收到停止排线指令，则计算：

反转监测时长＝(排线行程-起始排线距离+排线增量)/排线速度+最大换向时间；

反转换向时长＝停机位置/排线速度；

启动反转监测计时器进行反转监测时长的计时，启动接近开关上升沿的监测，设定换向定时器时长为反转换向时长但不启动换向定时器，同时运行状态取消置位；

然后按以下方式控制加速过程：

若输出脉冲频率＜超速脉冲频率，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率+加减速脉冲级差，

加速状态保持置位，再次启动加减速定时器；

若输出脉冲频率＞＝超速脉冲频率，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率-加减速脉冲级差，

加速状态取消置位，使减匀状态置位，再次启动加减速定时器；

步骤E，若加减速定时器计时到达，且减匀状态已置位；

若输出脉冲频率＞排线脉冲频率，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率-加减速脉冲级差，

减匀状态保持置位，再次启动加减速定时器；

若输出脉冲频率＜＝排线脉冲频率，则：

输出脉冲频率＝排线脉冲频率，

减匀状态取消置位，使匀速状态置位，并关闭加减速定时器；

步骤F，若接近开关下降沿的监测已启动，且正转监测计时器计时未到达，若PLC控制器检测到接近开关由闭合状态变为断开状态的下降沿，即到达闭合临界点，立即启动换向定时器；

若接近开关下降沿的监测已启动，且正转监测计时器计时到达后乃未检测到接近开关的下降沿，说明出现了故障，立即输出故障报警，不启动换向定时器，令输出脉冲频率＝0，停止脉冲输出口的脉冲输出以停止排线；

步骤G，若接近开关上升沿的监测已启动，且反转监测计时器计时未到达，若PLC控制器检测到接近开关由闭合状态变为断开状态的上升沿，即到达闭合临界点，立即启动换向定时器；

若接近开关上升沿的监测已启动，且反转监测计时器计时到达后乃未检测到接近开关的上升沿，说明出现了故障，立即输出故障报警，不启动换向定时器，令输出脉冲频率＝0，停止脉冲输出口的脉冲输出以停止排线；

步骤H，若换向定时器及时到达，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率-加减速脉冲级差，

关闭换向定时器，取消匀速状态置位，使减速状态置位，并启动加减速定时器；

步骤I，若加减速定时器计时到达，且减速状态已置位；

若输出脉冲频率＞加减速脉冲级差，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率-加减速脉冲级差，

减速状态保持置位，再次启动加减速定时器；

若输出脉冲频率＜＝加减速脉冲级差，则进行以下判断：

若PLC控制器的方向输出口为正转，且接近开关处于断开状态，则：输出脉冲频率＝输出脉冲频率+加减速脉冲级差，

将方向输出口改为反转，减速状态取消置位，使加速状态置位，再次启动加减速定时器；

若PLC控制器的方向输出口为反转，且接近开关处于闭合状态，且运行状态已置位，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率+加减速脉冲级差，

将方向输出口改为正转，减速状态取消置位，使加速状态置位，再次启动加减速定时器；

若PLC控制器的方向输出口为反转，且接近开关处于闭合状态，且运行状态未置位，表示应该停止排线，则：

输出脉冲频率＝0，

减速状态取消置位，关闭加减速定时器；

若PLC控制器的方向输出口为正转，且接近开关处于闭合状态，或PLC控制器的方向输出口为反转，且接近开关处于断开状态，说明出现了故障，则立即输出故障报警，并：

输出脉冲频率＝0，

减速状态取消置位，关闭加减速定时器。

进一步的，排线速度可按固定节距的方式进行自动调整，具体为：首先，自动获取每个收线盘已收卷线材的重量，计算出最小实际重量；其次，设定输入收线盘底径、满径和满盘重量；然后，根据最小实际重量、收线盘底径、满径和满盘重量计算最小实际卷径，最小实际卷径＝SQRT((满径×满径-底径×底径)×最小实际重量/满盘重量+底径×底径)，其中SQRT表示平方根计算；生产线速度通常是固定不变的，则收线盘最快实际转速＝生产线速度/最小实际卷径/3.14；那么，按最小实际重量在设定节距条件下计算出控制排线速度＝最小实际转速×设定节距；若按此计算的同步电机驱动频率发生了改变，则在允许改变同步电机驱动频率时对电机控制器发出修改指令。

进-步的，根据特定生产状况获得收线盘胀开规律后，可通过设定胀开起始重量、胀开中段重量、胀开中段排线增量、胀开满盘重量和胀开满盘排线增量，根据平均实际重量自动计算实际排线增量；计算方法是：若平均实际重量小于胀开起始重量，实际排线增量＝0；若平均实际重量大于胀开起始重量，小于胀开中段重量，实际排线增量＝胀开中段排线增量×(平均实际重量-胀开起始重量)/(胀开中段重量-胀开起始重量)；若平均实际重量大于胀开中段重量，小于胀开满盘重量，实际排线增量＝(胀开满盘排线增量-胀开中段排线增量)×(平均实际重量-胀开中段重量)/(胀开满盘重量-胀开中段重量)+胀开中段排线增量；在自动计算排线增量状态下，禁止手动输入排线增量，设定好以上参数后可自动按折线调节排线增量。

本发明有益效果为：

本发明所述的一种多头收线机的排线机构，它包括机架和PLC控制器，所述机架设有最少一层水平排列的多个收线盘，每个收线盘由一个收线电机驱动连接，其特征在于：还包括丝杆驱动装置，与收线盘数量相同的排线导轮，与生产头数相同的换向导轮，以及用于驱动排线导轮沿平行于收线盘轴线方向作往复直线运动的排线导轮驱动装置，所述排线导轮驱动装置包括横向排线杆；收线盘通过锥形顶砧和锥形螺母同轴安装于收线电机的输出轴，每个换向导轮对应设在收线盘的上方，每个收线盘的侧方对应设有一个双轴承无侧摆的排线导轮；所述横向排线杆连接各个排线导轮；所述丝杆驱动装置包括丝杆、丝杆母、接近开关、两个丝杆轴承座、两个同步皮带轮，一根同步皮带以及恒速电机，两个丝杆轴承座及恒速电机装设于机架，丝杆的两端分别轴设于两个丝杆轴承座，丝杆与丝杆母螺纹连接，丝杆母与排线导轮驱动装置连接，恒速电机通过两个同步皮带轮和一根同步皮带驱动连接丝杆的一端，接近开关装设在闭合临界点；所述PLC控制器连接接近开关和恒速电机，PLC控制器设有正转监测计时器、反转监测计时器，以及毫秒级的换向定时器和加减速定时器。采用上述结构的多头收线机的排线机构，由于每个换向导轮对应设在收线盘的上方，每个收线盘的侧方对应设有一个双轴承无侧摆的排线导轮，多根线材可从不同的换向导轮经排线导轮进入相应的收线盘，如此便可有效减少线与线之间的干扰的问题，而在PLC控制器的控制下，丝杆母带动排线导轮驱动装置动作，排线导轮驱动装置可基本保证平行移动，从而使线材经多个排线导轮按同样的排线行程收卷到多个收线盘上。所有排线导轮均设置有两个轴承，可保证排线导轮在侧向力的作用下不会出现偏摆，有效准确地将排线导轮驱动装置的动作传递到线材上。收线盘通过锥形顶砧和锥形螺母同轴安装于收线电机的输出轴，保证收线盘旋转时无跳动，线材可一直收卷到侧板根部。因此，本发明所述的一种多头收线机的排线机构，不但能减少线与线之间的干扰和生产事故，提高排线质量和成品线材质量，而且结构简化，易于操作，可降低制造成本和维修成本。

本发明所述的一种多头收线机的数控排线方法，即为上述一种多头收线机的排线机构工作时所采用的数控排线方法，其利用PLC控制器根据丝杆母与接近开关的位置关系，控制换向定时器和恒速电机工作，由于恒速电机驱动的丝杆母在反转触发上升沿或正转触发下降沿前后的匀速运行区间均已达到恒定的排线转速，以及恒速电机的稳速精度通常可达到±0.5％，所以依靠排线速度的稳定性，以换向定时器控制的排线行程精度也可达到±0.5％，可基本满足排线行程的精度要求；当需要执行换向时，启动加减速定时器进行减速、加速和减匀过程，加减速定时器按数微秒的加减速时间间隔循环触发，随着加减速定时器触发的节拍，运行速度每次增加或减少一个换向速度的幅度，加减速定时器的加减速时间间隔固定，换向速度较小时换向时间长冲击小，换向速度较大时换向时间短冲击大；经过试验，在较快的排线速度下，在换向冲击不明显时，换向时间也不会超过0.2秒，可基本满足使用要求；固定节距的变速排线控制方法可有效减轻收线盘两端的堆积现象，尤其适用于收线盘转速较快且排线节距较大的情况。排线增量随盘重自动调整的程序还可大大减轻操作工的操作压力，有效地保证排线质量。所以，本发明所述的一种多头收线机的数控排线方法可大大提高排线质量和成品线材质量。

附图说明：

图1为现有的多头收线机排线机构位置的结构示意图；

图2为本发明实施例一所述多头收线机的排线机构的正面结构示意图；

图3为本发明实施例一所述多头收线机的排线机构的侧面结构示意图；

图4为本发明实施例一排线导轮驱动装置和丝杆驱动装置的连接示意图；

图5为图4的A向示意图；

图6为本发明实施例二排线导轮驱动装置和丝杆驱动装置的连接示意图；

图7为图6的B向示意图；

图8为本发明实施例三的U形挡线槽和挡线板安装示意图；

图中标号为：

1——换向导轮，10——机架，101——凸台，

2——排线导轮，201——上层挡线杆，202——中层挡线杆，

203——下层挡线杆，3——收线盘，

40——横向排线杆，41——排线横梁，42——排线轴杆，

43——排线轴杆轴承座，50——丝杆，51——丝杆母，

52——接近开关，53——杆轴承座，54——同步皮带轮，

55——同步皮带，56——恒速电机，60——闭合临界点，

70——U形挡线槽，71——挡线板，

8——收线电机，9——毛毡夹。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

实施例一，如图2至5所示，一种多头收线机的排线机构，它包括机架10和PLC控制器，所述机架10设有最少一层水平排列的多个收线盘3，每个收线盘3由一个收线电机8驱动连接，还包括丝杆驱动装置，与收线盘3数量相同的排线导轮2，与生产头数相同的换向导轮1，以及用于驱动排线导轮2沿平行于收线盘3轴线方向作往复直线运动的排线导轮驱动装置；收线盘3通过锥形顶砧和锥形螺母同轴安装于收线电机8的输出轴，每个换向导轮1对应设在收线盘3的上方，每个收线盘3的侧方对应设有一个双轴承无侧摆的排线导轮2，所述横向排线杆40连接各个排线导轮2；所述排线导轮驱动装置连接各个排线导轮2；所述丝杆驱动装置包括丝杆50、丝杆母51、接近开关52、两个丝杆轴承座53、两个同步皮带轮54，一根同步皮带55以及恒速电机56，两个丝杆轴承座53及恒速电机56装设于机架10，丝杆50的两端分别轴设于两个丝杆轴承座53，丝杆50与丝杆母51螺纹连接，丝杆母51与排线导轮驱动装置连接，恒速电机56通过两个同步皮带轮54和一根同步皮带55驱动连接丝杆50的一端，接近开关52装设在闭合临界点60；所述PLC控制器连接接近开关52和恒速电机56，PLC控制器设有正转监测计时器、反转监测计时器，以及毫秒级的换向定时器和加减速定时器。

作为优选实施方式，所述排线导轮驱动装置还包括排线横梁41、排线轴杆42，以及排线轴杆轴承座43，所述横向排线杆40通过排线轴杆42连接排线横梁41，排线轴杆42通过排线轴杆轴承座43安装连接于机架10，所述横向排线杆40连接各个排线导轮2，所述丝杆母51与排线横梁41连接。在横向排线杆40和排线轴杆42之间采用卡槽连接。排线轴杆42端部铣扁，并在轴心处钻有螺丝孔。横向排线杆40对应位置开有宽度不同的台阶长槽，靠排线轴杆42一侧的长槽宽度和深度与排线轴杆42端部铣扁部分配合，另一侧宽度略大于旋入螺丝孔的螺栓直径，长槽的长度应当足够使横向排线杆40沿长槽移动以适应不同收线盘3对排线导轮2位置的要求。将横向排线杆40的长槽与多根排线轴杆42端部铣扁处对接，从横向排线杆40的另一侧长槽插入螺栓旋入排线轴杆42轴心处的螺丝孔，水平移动横向排线杆40使安装在横向排线杆40上的排线导轮2离收线盘3的距离适宜，旋紧螺栓后即可使横向排线杆40紧密连接。当所用收线盘3直径变化时，松开横向排线杆40与各排线轴杆42之间的数个连接螺栓，水平移动横向排线杆40，使排线导轮2与收线盘3的距离最佳后锁紧数个连接螺栓。如此，不仅实现了排线导轮2离收线盘3距离的调节，还可使数十个排线导轮2一次调整到位。

作为优选实施方式，所述一种多头收线机的排线机构的丝杆驱动装置可以不通过同步皮带55和同步皮带轮54来连接恒速电机56的输出轴和丝杆50，替代的连接方式是：在丝杆50端部位于丝杆轴承座53的轴承相应位置处铣一个穿过轴心的深槽，恒速电机56的输出轴端部双面铣扁与深槽配合，将恒速电机56与丝杆50同轴安装，双面铣扁的恒速电机56的输出轴在深槽内驱动丝杆50旋转，套在深槽处的丝杆50轴外圆的轴承内圏可防止深槽受力后张开变形。

作为优选实施方式，闭合临界点60是指闭合区与断开区的交界点；丝杆母51在闭合临界点60靠近同步皮带轮54一侧时为闭合区，丝杆母51在闭合区时接近开关52保持闭合；丝杆母51在闭合临界点60远离同步皮带轮54一侧时为断开区，丝杆母51在断开区时接近开关52保持断开。作为另一优选实施方式，闭合区也可以设置在闭合临界点60远离同步皮带轮54一侧，即：丝杆50正转时丝杆母51前部靠近接近开关52使接近开关52闭合的位置是闭合临界点60，丝杆50继续正转使丝杆母51撞到远离同步皮带轮54的丝杆轴承座53的位置是闭合区顶端，闭合临界点60和闭合区顶端之间是闭合区，丝杆母51在闭合区之内接近开关52均保持闭合；在闭合临界点60与靠近同步皮带轮54的丝杆轴承座53之间是断开区，丝杆母51在断开区之内接近开关52保持断开。

作为优选实施方式，若将该丝杆50排线机构应用于拉丝机等单头排线场合，丝杆母51推动的是单根排线轴杆42；若需要实现双锥排线，闭合区长度必须大于锥面轴向长度；若丝杆母51厚度不能满足闭合区长度的要求，可另设延长感应板使之超过丝杆母51厚度，延长感应板设置在丝杆母51靠近闭合区一则，能在丝杆母51到达接近开关52前到达接近开关52，但随丝杆母51在全部可运动范围内运动时不可与丝杆轴承座53等部件碰撞。

作为优选实施方式，本实施例中所述机架10的左右两侧均设有上下两层水平排列的多个收线盘3。当然，除了设置成两层的层数外，机架10的左右两侧均可设置成单层或多于两层的层数；也可仅在机架10的左侧或右侧设置最少一层水平排列的多个收线盘3，具体根据实际产品而定。

恒速电机56可以是步进电机，也可以是同步电机；恒速电机56为步进电机时设置有步进驱动器作为电机控制器来控制电机运行速度和方向；恒速电机56为同步电机时设置有伺服控制器或变频器作为电机控制器来控制电机运行速度和方向，还可不设置电机控制器仅设置继电器来控制电机运行方向。其中，作为优选实施方式，步进电机和步进驱动器的控制效果好，且成本较低，可作为首选。作为另一种优选实施方式，同步电机和伺服控制器的控制效果与前者相近，但成本很高，可作为次选。作为另一种优选实施方式，同步电机和变频器可用两种控制方式，采用脉冲控制方式时控制效果比步进电机略差，且成本略高，可作为次选；采用通讯控制方式时换向时间太长，不建议使用。作为另一种优选实施方式，用继电器控制同步电机时，成本最低，且换向时间较短，但换向冲击较大，不能调节排线速度，可用于排线导轮驱动装置质量惯性较小且不需要调节排线速度的场合，如拉丝机等单头排线。

作为优选实施方式，所述机架10设有凸台101，收线电机8装设于该凸台101。安装收线电机8的收线机侧板采用较薄的折弯钢板制成，同样的钢板折弯后刚度将大大提高，收线电机8安装在折弯成凸台101的5毫米厚钢板上刚度不会降低，但折弯的凸台101可缩短收线电机8的悬臂，使收线电机8的输出轴的受力状态改善，特别在收线盘3出现偏心负荷时收线电机8的输出轴的摆动幅度不会被过长的悬臂放大。以两层收线盘3为例，所述收线盘3由收线电机8带动，上层的收线电机8安装在上层的凸台101上，下层的收线电机8安装在下层的电机凸台101上，横向排线杆40需要的活动空间由凸台101提供，收线盘3在收线电机8的输出轴上的位置尽量靠近收线电机8的轴承，减小收线电机8的输出轴的悬臂长度。

作为优选实施方式，所述锥形螺母前端必须有一定长度的与收线电机8的输出轴外圆配合的内孔，使锥形螺母的锥面和锥形顶砧的锥面一样与收线电机8的输出轴同轴，以克服螺母间隙较大对同轴性带来的影响。

本发明所述一种多头收线机的排线机构还包括挡线装置，挡线装置位于排线导轮2的侧方，且挡线装置与收线盘3分别位于排线导轮2的不同侧。作为优选实施方式，如图2所示，所述挡线装置可以是挡线杆，包括上层挡线杆201、中层挡线杆202和下层挡线杆203，所述上层挡线杆201、中层挡线杆202和下层挡线杆203均位于排线导轮2的侧方，且均与收线盘3位于排线导轮2的不同侧；所述上层挡线杆201位于上层收线盘3的侧上方，中层挡线杆202位于上下两层收线盘3之间，下层挡线杆203位于下层收线盘3的侧下方。采用上层挡线杆201、中层挡线杆202和下层挡线杆203的三根挡线杆的组合结构，可使任意一个收线电机8上的收线盘3断线时，断头在接触某挡线杆时其旋转半径被限制在该挡线杆限定的范围内，离开挡线杆时断头旋转半径逐渐扩大，但不久又被下一根挡线杆限制住。所以，即使断线后未及时关闭收线电机8，断头的旋转半径也被限制在较小范围内，不会打伤其它收线电机8上的成品线材。所述上中下挡线杆设置在以排线导轮2为中线的收线盘3的反面，上挡线杆高于上收线盘3，中挡线杆位于上下收线盘3之间，下挡线杆低于下收线盘3，挡线杆对操作空间的影响较小，能挡住任一收线盘3带断头旋转时的断头，使之不打伤其它收线盘3上的线材，但可能打伤经上层收线盘3侧面到下层收线盘3的被收卷线材。

作为优选实施方式，所述一种多头收线机的排线机构的换向导轮1下部可以设置毛毡夹9、猪尾圏或挡线杆。所述线材经过换向导轮1后进入毛毡夹9、猪尾圏或挡线杆，当线材断头时毛毡夹9、猪尾圏或挡线杆可消除断头运动惯性，使之垂直向下进入排线导轮2，不发生横向运动伤及旁边的线材。

本实施例一中，对应收线盘3所收卷线材经由位于对应排线导轮2上部一定距离的对应换向导轮1进入该排线导轮2，上下两排收线盘3的排线导轮2均连接在同一根横向排线杆40上，横向排线杆40带动排线导轮2作平行于收线盘3轴线的直线运动；横向排线杆40通过两根以上排线轴杆42与排线横梁41连接，其中两根排线轴杆42由四个直线轴承支撑在机架10上，使横向排线杆40和排线轴杆42和排线横梁41连接成的整体可在机架10上作平行与收线盘3轴线的直线运动；排线横梁41再与丝杆母51连接，丝杆母51在丝杆50旋转时可作平行于排线轴杆42的直线运动；丝杆50由两个丝杆轴承座53支撑在机架10上，并穿过其中一个丝杆轴承座53与该丝杆轴承座53外侧的恒速电机56连接；丝杆母51靠近电机一侧的丝杆轴承座53的侧面安装有接近开关52，丝杆母51离该丝杆轴承座53最多一个丝杆母51厚度时接近开关52闭合，闭合状态一直保持到丝杆母51远离该丝杆轴承座53最多一个丝杆母51厚度后时结束；接近开关52也可安装在丝杆母51远离电机一侧的丝杆轴承座53的侧面；恒速电机56可由工频电源直接驱动，也可由电机控制器变频驱动。所述多头收线机左右两侧的横向排线杆40可与同一套排线轴杆42和排线横梁41连接，也可以与各自对应的排线轴杆42和排线横梁41连接构成两套独立的排线机构。

采用上述结构的多头收线机的排线机构，由于每个换向导轮1对应设在收线盘3的上方，每个收线盘3的侧方对应设有一个双轴承无侧摆的排线导轮2，多根线材可从不同的换向导轮1经排线导轮2进入相应的收线盘3，如此便可有效减少线与线之间的干扰的问题，而在PLC控制器的控制下，丝杆母51带动排线导轮驱动装置动作，排线导轮驱动装置在四个轴承座的限制下可基本保证平行移动，从而使线材经多个排线导轮2按同样的排线行程收卷到多个收线盘3上，所有排线导轮2都设置有两个轴承与轴芯连接，保证排线导轮2在侧向力的作用下不会出现偏摆，有效地将排线导轮驱动装置的动作传递到线材上。收线盘3通过锥形顶砧和锥形螺母同轴安装在收线电机8的输出轴上，保证收线盘3旋转时无跳动，线材可一直收卷到侧板根部。因此，本发明所述的一种多头收线机的排线机构，不但能减少线与线之间的干扰和生产事故，提高排线质量和成品线材质量，而且结构简化，易于操作，可降低制造成本和维修成本。

上述多头收线机的排线机构的控制过程是：

步骤A，设定PLC控制器的参数，包括排线起始距离、排线行程、排线增量、停机位置、排线速度、超速比例、换向速度和最大换向时间，其中：

排线起始距离表示由接近开关52的闭合临界点60到排线起始点的距离，排线起始点必须位于闭合区内，排线起始距离必须大于零且小于闭合区长度；

排线行程表示由排线起始点到排线终点的距离；排线终点必须位于断开区之内，排线行程减排线起始距离之差必须大于零且小于断开区长度；闭合区长度与断开区长度之和为排线最大行程；

排线增量表示在调整好排线起始距离和排线行程，使收线盘底盘排线效果达到要求后，随着线材在收线盘3内越装越多，收线盘侧板涨开时根据涨开的程度输入的增量，排线增量同时影响排线起始点和排线终点的位置；

停机位置表示停止排线时横向排线杆40停止的位置，编制程序时可指定该位置是位于闭合区或断开区，输入的停机位置的数值表示停机位置离闭合临界点60的距离；

排线速度表示正常工作时排线导轮驱动装置的直线运动速度，其中，

排线速度＝丝杆节距×排线脉冲频率/脉冲传动比；其中，所述丝杆节距表示丝杆旋转一周时丝杆母51直线运动的距离，脉冲输出频率表示PLC控制器的高速脉冲输出口输出脉冲的频率，脉冲传动比表示使恒速电机56每秒旋转一周需要的脉冲频率；

超速比例表示原方向减速停止后，反方向加速时达到的超速速度与排线速度之百分比，超速比例不得小于100％；

换向速度表示启动、停止或换向时，每一步加速或减速的幅度；加减速定时器的设定时长即每一步加速或减速的时间间隔，根据PLC控制器特性固定在比较短的时长；加减速定时器的设定时长固定时，换向速度的大小即代表了加减速的加速度大小；

最大换向时间表示同步电机由正转改反转或由反转改正转可能需要的最长时间，最大换向时间包括减速、停止和加速所占用的多于绝对匀速运动所需的时间，排线速度越快则换向时间越长，针对最大排线速度设定的最大换向时间可用于判断设备故障，避免出现小故障时导致撞击的大事故；

步骤B，当PLC控制器接收到开始排线指令时，在排线开始前，PLC控制器检测接近开关52，如果接近开关52闭合，说明丝杆母51位于闭合区，PLC控制器通过方向输出口输出正转指令，使丝杆母51向闭合临界点60方向运动；如果接近开关52断开，说明丝杆母51位于断开区，PLC控制器通过方向输出口输出反转指令，使丝杆母51向闭合临界点60方向运动，使加速状态置位，同时启动加减速定时器；

步骤C，若加减速定时器计时到达，且加速状态已置位，运行状态未置位，说明排线刚启动，刚进入该状态时先做以下计算：

排线脉冲频率＝排线速度×脉冲传动比/丝杆节距；

超速脉冲频率＝超速速度×脉冲传动比/丝杆节距；

加减速脉冲级差＝换向速度×脉冲传动比/丝杆节距；

若PLC控制器的方向输出口为正转，则计算：

正转监测时长＝闭合区长度/排线速度+最大换向时间；

使运行状态置位；

正转换向时长＝(排线行程-起始排线距离+排线增量)/排线速度；

启动正转监测计时器进行正转监测时长的计时，并启动接近开关52下降沿的监测，设定换向定时器时长为正转换向时长但不启动换向定时器；

若PLC控制器的方向输出口为反转，则计算：

反转监测时长＝断开区长度/排线速度+最大换向时间；

使运行状态置位；

反转换向时长＝(起始排线距离+排线增量)/排线速度；

启动反转监测计时器进行反转监测时长的计时，启动接近开关52上升沿的监测，设定换向定时器时长为反转换向时长但不启动换向定时器；

然后按以下方式控制加速过程：

若输出脉冲频率＜超速脉冲频率，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率+加减速脉冲级差，

加速状态保持置位，再次启动加减速定时器；

若输出脉冲频率＞＝超速脉冲频率，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率-加减速脉冲级差，

加速状态取消置位，使减匀状态置位，再次启动加减速定时器；

步骤D，若加减速定时器计时到达，且加速状态已置位，运行状态已置位，说明排线在执行正常的换向加速过程，刚进入该状态时先做以下计算：

排线脉冲频率＝排线速度×脉冲传动比/丝杆节距；

超速脉冲频率＝超速速度×脉冲传动比/丝杆节距；

加减速脉冲级差＝换向速度×脉冲传动比/丝杆节距；

若PLC控制器的方向输出口为正转，则计算：

正转监测时长＝(起始排线距离+排线增量)/排线速度+最大换向时间；

正转换向时长＝(排线行程-起始排线距离+排线增量)/排线速度；

启动正转监测计时器进行正转监测时长的计时，并启动接近开关52下降沿的监测，设定换向定时器时长为正转换向时长但不启动换向定时器；

若PLC控制器的方向输出口为反转，且未接收到停止排线指令，则计算：

反转监测时长＝(排线行程-起始排线距离+排线增量)/排线速度+最大换向时间；

反转换向时长＝(起始排线距离+排线增量)/排线速度；

启动反转监测计时器进行反转监测时长的计时，启动接近开关52上升沿的监测，设定换向定时器时长为反转换向时长但不启动换向定时器；

若PLC控制器的方向输出口为反转，且已接收到停止排线指令，则计算：

反转监测时长＝(排线行程-起始排线距离+排线增量)/排线速度+最大换向时间；

反转换向时长＝停机位置/排线速度；

启动反转监测计时器进行反转监测时长的计时，启动接近开关52上升沿的监测，设定换向定时器时长为反转换向时长但不启动换向定时器，同时运行状态取消置位；

然后按以下方式控制加速过程：

若输出脉冲频率＜超速脉冲频率，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率+加减速脉冲级差，

加速状态保持置位，再次启动加减速定时器；

若输出脉冲频率＞＝超速脉冲频率，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率-加减速脉冲级差，

加速状态取消置位，使减匀状态置位，再次启动加减速定时器；

步骤E，若加减速定时器计时到达，且减匀状态已置位；

若输出脉冲频率＞排线脉冲频率，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率-加减速脉冲级差，

减匀状态保持置位，再次启动加减速定时器；

若输出脉冲频率＜＝排线脉冲频率，则：

输出脉冲频率＝排线脉冲频率，

减匀状态取消置位，使匀速状态置位，并关闭加减速定时器；

步骤F，若接近开关52下降沿的监测已启动，且正转监测计时器计时未到达，若PLC控制器检测到接近开关52由闭合状态变为断开状态的下降沿，即到达闭合临界点60，立即启动换向定时器；

若接近开关52下降沿的监测已启动，且正转监测计时器计时到达后乃未检测到接近开关52的下降沿，说明出现了故障，立即输出故障报警，不启动换向定时器，令输出脉冲频率＝0，停止脉冲输出口的脉冲输出以停止排线；

步骤G，若接近开关52上升沿的监测已启动，且反转监测计时器计时未到达，若PLC控制器检测到接近开关由闭合状态变为断开状态的上升沿，即到达闭合临界点60，立即启动换向定时器；

若接近开关52上升沿的监测已启动，且反转监测计时器计时到达后乃未检测到接近开关52的上升沿，说明出现了故障，立即输出故障报警，不启动换向定时器，令输出脉冲频率＝0，停止脉冲输出口的脉冲输出以停止排线；

步骤H，若换向定时器及时到达，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率-加减速脉冲级差，

关闭换向定时器，取消匀速状态置位，使减速状态置位，并启动加减速定时器；

步骤I，若加减速定时器计时到达，且减速状态已置位；

若输出脉冲频率＞加减速脉冲级差，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率-加减速脉冲级差，

减速状态保持置位，再次启动加减速定时器；

若输出脉冲频率＜＝加减速脉冲级差，则进行以下判断：

若PLC控制器的方向输出口为正转，且接近开关52处于断开状态，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率+加减速脉冲级差，

将方向输出口改为反转，减速状态取消置位，使加速状态置位，再次启动加减速定时器；

若PLC控制器的方向输出口为反转，且接近开关52处于闭合状态，且运行状态已置位，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率+加减速脉冲级差，

将方向输出口改为正转，减速状态取消置位，使加速状态置位，再次启动加减速定时器；

若PLC控制器的方向输出口为反转，且接近开关52处于闭合状态，且运行状态未置位，表示应该停止排线，则：

输出脉冲频率＝0，

减速状态取消置位，关闭加减速定时器；

若PLC控制器的方向输出口为正转，且接近开关52处于闭合状态，或PLC控制器的方向输出口为反转，且接近开关52处于断开状态，说明出现了故障，则立即输出故障报警，并：

输出脉冲频率＝0，

减速状态取消置位，关闭加减速定时器。

实施例二，如图6和图7所示，与实施例一的不同之处在于，所述一种多头收线机的排线机构，为了更好地保证横向排线杆40平行移动，可采用同一个恒速电机56通过三角形分布的皮带轮驱动两套丝杆驱动装置，两套丝杆驱动装置的丝杆母51在两个点与排线导轮驱动装置连接。丝杆母51与排线导轮驱动装置连接有两个点且分开一定距离后，可以更有效地限制排线导轮驱动装置运动时的偏摆，保证其平行移动。但如此将使结构更为复杂，正常情况下不必采用。图6中所示，丝杆母51位于闭合区顶端。

实施例三，如图8所示，与实施例一的不同之处在于，所述挡线装置为挡线板71。由于挡线杆只能防止打伤其它收线电机8上的成品线材，对从换向导轮1下来路过断线收线盘3附近到其他收线盘3的运行中线材保护不够，还是会发生打断的现象，因此本实施例三采用U形挡线槽70和挡线板71的结构代替挡线杆的结构。图8所示为两层收线盘3的结构，其U形挡线槽70和挡线板71不仅不会打伤其它收线盘3上的成品线材，还不会打断在附近运行的到其他收线盘3的线材。所述U形挡线槽70的三侧边安装在每个上层收线盘3的左、右、下三侧，其中下侧对应排线导轮2杆处开有缺口给排线导轮2杆留出移动范围，在该收线盘3线材断线后，随收线盘3旋转的断头被U形挡线槽70挡住，不能打到左、右、下三侧的其它收线盘3和经过的运行中的线材。所述挡线板71安装在下层每个收线盘3之间，可保证下层收线盘3断线时断头不打到旁边的收线盘3和经过的运行中线材，上侧有安装在上层收线盘3的U形挡线槽70也避免上互相干扰。设置挡线板71对操作空间的影响较大。

实施例四，一种多头收线机的数控排线方法，在设有电机控制器时，PLC控制器的高速脉冲输出口接电机控制器的脉冲输入口来传递速度信息，PLC控制器的方向输出口接电机控制器的方向输入口来传递方向信息。该多头收线机的数控排线方法包括以下步骤：

步骤A，设定PLC控制器的参数，包括排线起始距离、排线行程、排线增量、停机位置、排线速度、超速比例、换向速度和最大换向时间，其中，

排线起始距离表示由接近开关52的闭合临界点60到排线起始点的距离，排线起始点必须位于闭合区内，排线起始距离必须大于零且小于闭合区长度；例如：排线起始距离＝16.00毫米；

排线行程表示由排线起始点到排线终点的距离；排线终点必须位于断开区之内，排线行程减排线起始距离之差必须大于零且小于断开区长度；闭合区长度与断开区长度之和为排线最大行程；例如：排线行程＝90.00毫米，闭合区长度＝18.00毫米，断开区长度＝145.00毫米，排线最大行程＝163.00毫米；

排线增量表示在调整好排线起始距离和排线行程，使收线盘底盘排线效果达到要求后，随着线材在收线盘3内越装越多，收线盘侧板涨开时根据涨开的程度输入的增量，排线增量同时影响排线起始点和排线终点的位置；例如：排线增量＝0.5毫米；

停机位置表示停止排线时横向排线杆40停止的位置，编制程序时可指定该位置是位于闭合区或断开区，输入的停机位置的数值表示停机位置离闭合临界点60的距离；例如：软件指定停机位置位于闭合区，停机位置＝闭合区长度＝18.00毫米；

排线速度表示正常工作时排线导轮驱动装置的直线运动速度，其中，排线速度＝丝杆节距×排线脉冲频率/脉冲传动比；其中，所述丝杆节距

表示丝杆旋转一周时丝杆母51直线运动的距离，脉冲输出频率表示PLC控制器的高速脉冲输出口输出脉冲的频率，脉冲传动比表示使恒速电机56每秒旋转一周需要的脉冲频率；例如：排线速度＝6毫米/秒；丝杆节距＝5.00毫米；排线脉冲频率＝6000Hz；脉冲传动比＝5000Hz/转；超速比例表示原方向减速停止后，反方向加速时达到的超速速度与线速度之百分比，超速比例不得小于100％；例如：超速比例＝200％，超速速度＝排线速度×超速比例＝6×200％＝12毫米/秒；

换向速度表示启动、停止或换向时，每一步加速或减速的幅度；加减速定时器的设定时长即每一步加速或减速的时间间隔，根据PLC控制器特性固定在比较短的时长；加减速定时器的设定时长固定时，换向速度的大小即代表了加减速的加速度大小；例如：换向速度＝0.5毫米/秒，加减速定时器的设定时长＝5毫秒；

最大换向时间表示同步电机由正转改反转或由反转改正转可能需要的最长时间，最大换向时间包括减速、停止和加速所占用的多于绝对匀速运动所需的时间，排线速度越快则换向时间越长，针对最大排线速度设定的最大换向时间可用于判断设备故障，避免出现小故障时导致撞击的大事故；例如：最大换向时间＝2.0秒；

步骤B，当PLC控制器接收到开始排线指令时，在排线开始前，PLC控制器检测接近开关52，如果接近开关52闭合，说明丝杆母51位于闭合区，PLC控制器通过方向输出口输出正转指令，使丝杆母51向闭合临界点60方向运动；如果接近开关52断开，说明丝杆母51位于断开区，PLC控制器通过方向输出口输出反转指令，使丝杆母51向闭合临界点60方向运动，使加速状态置位，同时启动加减速定时器；例如：前次停机时是自动停止的，滑块位于排线起始点，开机时接近开关52是处于闭合状态的，开机后PLC通过方向输出口输出正转指令，使加速状态置位，同时启动加减速定时器。

步骤C，若加减速定时器计时到达，且加速状态已置位，运行状态未置位，说明排线刚启动，刚进入该状态时先做以下计算：

排线脉冲频率＝排线速度×脉冲传动比/丝杆节距；

超速脉冲频率＝超速速度×脉冲传动比/丝杆节距；

加减速脉冲级差＝换向速度×脉冲传动比/丝杆节距；

例如：排线脉冲频率＝6×5000/5＝6000Hz；

超速脉冲频率＝12×5000/5＝12000Hz；

加减速脉冲级差＝0.5×5000/5＝500Hz；

若PLC控制器的方向输出口为正转，计算：

正转监测时长＝闭合区长度/排线速度+最大换向时间；

使运行状态置位；

正转换向时长＝(排线行程-起始排线距离+排线增量)/排线速度；

启动正转监测计时器进行正转监测时长的计时，并启动接近开关52下降沿的监测，设定换向定时器时长为正转换向时长但不启动换向定时器；

例如：PLC控制器的方向输出口为正转，

正转监测时长＝18/6+2＝5.0秒；

使运行状态置位；

正转换向时长＝(90-16+0.5)/6＝12.416秒＝12416毫秒；

启动正转监测计时器进行5.0秒的计时，并启动接近开关52下降沿的监测，设定换向定时器时长为12416毫秒，但不启动换向定时器；

若PLC控制器的方向输出口为反转，计算：

反转监测时长＝断开区长度/排线速度+最大换向时间；

使运行状态置位；

反转换向时长＝(起始排线距离+排线增量)/排线速度；

启动反转监测计时器进行反转监测时长的计时，启动接近开关52上升沿的监测，设定换向定时器时长为反转换向时长但不启动换向定时器；

例如：PLC控制器的方向输出口为反转，

反转监测时长＝145/6+2＝26.1秒；

使运行状态置位；

反转换向时长＝(16+0.5)/6＝2.75秒＝2750毫秒；

启动反转监测计时器进行26.1秒的计时，并启动接近开关52上升沿的监测，设定换向定时器时长为2750毫秒，但不启动换向定时器；

然后按以下方式控制加速过程：

若输出脉冲频率＜超速脉冲频率，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率+加减速脉冲级差，

加速状态保持置位，再次启动加减速定时器；

例如：输出脉冲频率＝2000Hz＜超速脉冲频率，

输出脉冲频率＝2000+500＝2500Hz，

加速状态保持置位，再次启动加减速定时器；

若输出脉冲频率＞＝超速脉冲频率，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率-加减速脉冲级差，

加速状态取消置位，使减匀状态置位，再次启动加减速定时器；

例如：输出脉冲频率＝12000Hz＝超速脉冲频率，

输出脉冲频率＝12000-500＝11500Hz，

加速状态取消置位，使减匀状态置位，再次启动加减速定时器；

步骤D，若加减速定时器计时到达，且加速状态已置位，运行状态已置位，说明排线在执行正常的换向加速过程，刚进入该状态时先做以下计算：

排线脉冲频率＝排线速度×脉冲传动比/丝杆节距；

超速脉冲频率＝超速速度×脉冲传动比/丝杆节距；

加减速脉冲级差＝换向速度×脉冲传动比/丝杆节距；

例如：排线脉冲频率＝6×5000/5＝6000Hz；

超速脉冲频率＝12×5000/5＝12000Hz；

加减速脉冲级差＝0.5×5000/5＝500Hz；

若PLC控制器的方向输出口为正转，计算：

正转监测时长＝(起始排线距离+排线增量)/排线速度+最大换向时间；

正转换向时长＝(排线行程-起始排线距离+排线增量)/排线速度；

启动正转监测计时器进行正转监测时长的计时，并启动接近开关52下降沿的监测，设定换向定时器时长为正转换向时长但不启动换向定时器；

例如：PLC控制器的方向输出口为正转，

正转监测时长＝(16+0.5)/6+2＝4.7秒；

正转换向时长＝(90-16+0.5)/6＝12.416秒＝12416毫秒；

启动正转监测计时器进行4.7秒的计时，并启动接近开关52下降沿的

监测，设定换向定时器时长为12416毫秒，但不启动换向定时器；

若PLC控制器的方向输出口为反转，且未接收到停止排线指令，计算：

反转监测时长＝(排线行程-起始排线距离+排线增量)/排线速度+最大换向时间；

反转换向时长＝(起始排线距离+排线增量)/排线速度；

启动反转监测计时器进行反转监测时长的计时，启动接近开关52上升沿的监测，设定换向定时器时长为反转换向时长但不启动换向定时器；

例如：PLC控制器的方向输出口为反转，且未接收到停止排线指令，

反转监测时长＝(90-16+0.5)/6+2＝14.4秒；

反转换向时长＝(16+0.5)/6＝2.75秒＝2750毫秒；

启动反转监测计时器进行14.4秒的计时，并启动接近开关52上升沿的监测，设定换向定时器时长为2750毫秒，但不启动换向定时器；

若PLC控制器的方向输出口为反转，且已接收到停止排线指令，计算：

反转监测时长＝(排线行程-起始排线距离+排线增量)/排线速度+最大换向时间；

反转换向时长＝停机位置/排线速度；

启动反转监测计时器进行反转监测时长的计时，启动接近开关52上升沿的监测，设定换向定时器时长为反转换向时长但不启动换向定时器，同时运行状态取消置位；

例如：PLC控制器的方向输出口为反转，且已接收到停止排线指令，

反转监测时长＝(90-16+0.5)/6+2＝14.4秒；

反转换向时长＝18/6＝3秒＝3000毫秒；

启动反转监测计时器进行14.4秒的计时，并启动接近开关52上升沿的监测，设定换向定时器时长为3000毫秒，但不启动换向定时器，同时运行状态取消置位；

然后按以下方式控制加速过程：

若输出脉冲频率＜超速脉冲频率，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率+加减速脉冲级差，

加速状态保持置位，再次启动加减速定时器；

例如：输出脉冲频率＝2000Hz＜超速脉冲频率，

输出脉冲频率＝2000+500＝2500Hz，

加速状态保持置位，再次启动加减速定时器；

若输出脉冲频率＞＝超速脉冲频率，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率-加减速脉冲级差，

加速状态取消置位，使减匀状态置位，再次启动加减速定时器；

例如：输出脉冲频率＝12000Hz＝超速脉冲频率，

输出脉冲频率＝12000-500＝11500Hz，

加速状态取消置位，使减匀状态置位，再次启动加减速定时器；

步骤E，若加减速定时器计时到达，且减匀状态已置位；

若输出脉冲频率＞排线脉冲频率，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率-加减速脉冲级差，

减匀状态保持置位，再次启动加减速定时器；

例如：输出脉冲频率＝7000Hz＞排线脉冲频率，

输出脉冲频率＝7000+500＝6500Hz，

减匀状态保持置位，再次启动加减速定时器；

若输出脉冲频率＜＝排线脉冲频率，则：

输出脉冲频率＝排线脉冲频率，

减匀状态取消置位，使匀速状态置位，并关闭加减速定时器；

例如：输出脉冲频率＝6000Hz＝排线脉冲频率，

输出脉冲频率＝6000Hz，

减匀状态取消置位，使匀速状态置位，并关闭加减速定时器；

步骤F，若接近开关52下降沿的监测已启动，且正转监测计时器计时未到达，若PLC控制器检测到接近开关52由闭合状态变为断开状态的下降沿，即到达闭合临界点60，立即启动换向定时器；

例如：PLC控制器检测到接近开关52的下降沿，立即启动换向定时器；

若接近开关52下降沿的监测已启动，且正转监测计时器计时到达后乃未检测到接近开关52的下降沿，说明出现了故障，立即输出故障报警，不启动换向定时器，令输出脉冲频率＝0，停止脉冲输出口的脉冲输出以停止排线；

例如：正转监测计时器计时到达，且PLC控制器未检测到接近开关52的下降沿，说明出现了故障，立即输出故障报警，不启动换向定时器，令输出脉冲频率＝0，停止脉冲输出口的脉冲输出以停止排线；

步骤G，若接近开关52上升沿的监测已启动，且反转监测计时器计时未到达，若PLC控制器检测到接近开关52由闭合状态变为断开状态的上升沿，即到达闭合临界点60，立即启动换向定时器；

例如：PLC控制器检测到接近开关52的上升沿，立即启动换向定时器；

若接近开关52上升沿的监测已启动，且反转监测计时器计时到达后乃未检测到接近开关52的上升沿，说明出现了故障，立即输出故障报警，不启动换向定时器，令输出脉冲频率＝0，停止脉冲输出口的脉冲输出以停止排线；

例如：反转监测计时器计时到达，且PLC控制器未检测到接近开关52的上升沿，说明出现了故障，立即输出故障报警，不启动换向定时器，令输出脉冲频率＝0，停止脉冲输出口的脉冲输出以停止排线；

步骤H，若换向定时器计时到达，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率-加减速脉冲级差，

关闭换向定时器，取消匀速状态置位，使减速状态置位，并启动加减速定时器；

例如：换向定时器计时到达，此时输出脉冲频率＝排线脉冲频率＝6000Hz，则令输出脉冲频率＝6000-500＝5500Hz，关闭换向定时器，取消匀速状态置位，使减速状态置位，并启动加减速定时器；

步骤I，若加减速定时器计时到达，且减速状态已置位；

若输出脉冲频率＞加减速脉冲级差，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率-加减速脉冲级差，

减速状态保持置位，再次启动加减速定时器；

例如：输出脉冲频率＝3000＞加减速脉冲级差，则：

输出脉冲频率＝3000-500＝2500Hz，

减速状态保持置位，再次启动加减速定时器；

若输出脉冲频率＜＝加减速脉冲级差，则进行以下判断：

若PLC控制器的方向输出口为正转，且接近开关52处于断开状态，

则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率+加减速脉冲级差，

将方向输出口改为反转，减速状态取消置位，使加速状态置位，再次启动加减速定时器；

例如：输出脉冲频率＝500＜＝加减速脉冲级差，

且PLC控制器的方向输出口为正转，且接近开关52处于断开状态，则：

输出脉冲频率＝500+500＝1000Hz，

将方向输出口改为反转，减速状态取消置位，使加速状态置位，再次启动加减速定时器；

若PLC控制器的方向输出口为反转，且接近开关52处于闭合状态，且运行状态已置位，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率+加减速脉冲级差，

将方向输出口改为正转，减速状态取消置位，使加速状态置位，再次启动加减速定时器；

例如：输出脉冲频率＝500＜＝加减速脉冲级差，

且PLC控制器的方向输出口为反转，且接近开关52处于闭合状态，且运行状态已置位，则：

输出脉冲频率＝500+500＝1000Hz，

将方向输出口改为正转，减速状态取消置位，使加速状态置位，再次启动加减速定时器；

若PLC控制器的方向输出口为反转，且接近开关52处于闭合状态，且运行状态未置位，表示应该停止排线，则：

输出脉冲频率＝0Hz，

减速状态取消置位，关闭加减速定时器；

例如：输出脉冲频率＝500＜＝加减速脉冲级差，

且PLC控制器的方向输出口为反转，且接近开关52处于闭合状态，

且运行状态未置位，表示应该停止排线，则：

输出脉冲频率＝0Hz，

减速状态取消置位，关闭加减速定时器；

若PLC控制器的方向输出口为正转，且接近开关52处于闭合状态，或PLC控制器的方向输出口为反转，且接近开关52处于断开状态，说明出现了故障，则立即输出故障报警，并：

输出脉冲频率＝0，

减速状态取消置位，关闭加减速定时器；

例如：输出脉冲频率＝500＜＝加减速脉冲级差，

PLC控制器的方向输出口为正转，且接近开关52处于闭合状态，或PLC控制器的方向输出口为反转，且接近开关52处于断开状态，说明出现了故障，则立即输出故障报警，并：

输出脉冲频率＝0Hz，

减速状态取消置位，关闭加减速定时器。

进一步的，排线速度可按固定节距的方式进行自动调整。首先，自动获取每个收线盘3已收卷线材的重量，计算出最小实际重量。其次，设定输入收线盘底径、满径和满盘重量。然后，根据最小实际重量、收线盘底径、满径和满盘重量计算最小实际卷径＝SQRT((满径×满径-底径×底径)×最小实际重量/满盘重量+底径×底径)，其中SQRT表示平方根计算；生产线速度通常是固定不变的，则收线盘3最快实际转速＝生产线速度/最小实际卷径/3.14。那么，按最小实际重量在设定节距条件下计算出控制排线速度＝最小实际转速×设定节距。若按此计算的同步电机驱动频率发生了改变，则可按前述方式在允许改变同步电机驱动频率时对电机控制器发出修改指令。例如：假定收线盘底径＝66毫米，满径＝113毫米，满盘重量＝4050克，生产线速度＝400000毫米/分，设定节距＝0.2毫米；开始时最小实际重量＝0克，最小实际卷径＝收线盘底径＝66毫米，最快实际转速＝400000/66/3.14＝1930转/分，则排线速度＝1930×0.2＝386毫米/分；若收卷到最小实际重量＝2000克，最小实际卷径＝SQRT((113×113-66×66)×2000/4050+66×66)＝92.25毫米，最快实际转速＝400000/92.25/3.14＝1380转/分，则排线速度＝1380×0.2＝276毫米/分：若收卷到最小实际重量＝2000克，最小实际卷径＝满径＝113毫米，最快实际转速＝400000/113/3.14＝1127转/分，则排线速度＝1127×0.2＝225毫米/分。

进一步的，根据特定生产状况获得收线盘3胀开规律后，可通过设定胀开起始重量、胀开中段重量、胀开中段排线增量、胀开满盘重量和胀开满盘排线增量，根据平均实际重量自动计算实际排线增量。计算方法是：若平均实际重量小于胀开起始重量，实际排线增量＝0；若平均实际重量大于胀开起始重量，小于胀开中段重量，实际排线增量＝胀开中段排线增量×(平均实际重量-胀开起始重量)/(胀开中段重量-胀开起始重量)；若平均实际重量大于胀开中段重量，小于胀开满盘重量，实际排线增量＝(胀开满盘排线增量-胀开中段排线增量)×(平均实际重量-胀开中段重量)/(胀开满盘重量-胀开中段重量)+胀开中段排线增量；在自动计算排线增量状态下，禁止手动输入排线增量，设定好以上参数后可自动按折线调节排线增量。例如：假定胀开起始重量＝1000克，胀开中段重量＝3000克，胀开中段排线增量＝0.5毫米，胀开满盘重量＝4050克，胀开满盘排线增量＝1.8毫米；若平均实际重量＜1000克，实际排线增量＝0；若平均实际重量＝2000克，实际排线增量＝0.5×(2000-1000)/(3000-1000)＝0.25毫米；若平均实际重量＝3500克，实际排线增量＝(1.8-0.5)×(3500-3000)/(4050-3000)+0.5＝1.114毫米。

实施例五，对于电机控制器为变频器时，除可使用脉冲给定频率外，还可使用通讯给定频率，PLC控制器通过485通讯接口与变频器连接用于设定和修改变频器的设定频率，PLC控制器的正转输出口接变频器的正转端子，PLC控制器的反转输出口接变频器的反转端子，此时，数控排线方法包括以下步骤：

步骤A，设定PLC控制器的参数，包括排线起始距离、排线行程、排线增量、停机位置、排线速度和最大换向时间，其中，

排线起始距离表示由接近开关52的闭合临界点60到排线起始点的距离，排线起始点必须位于闭合区内，排线起始距离必须大于零且小于闭合区长度；例如：排线起始距离＝16.00毫米；

排线行程表示由排线起始点到排线终点的距离；排线终点必须位于断开区之内，排线行程减排线起始距离之差必须大于零且小于断开区长度；例如：排线行程＝90.00毫米；

排线增量表示在调整好排线起始距离和排线行程，使收线盘底盘排线效果达到要求后，随着线材在收线盘3内越装越多，收线盘侧板涨开时根据涨开的程度输入排线增量，排线增量同时影响排线起始点和排线终点的位置；例如：排线增量＝0.5毫米；

停机位置表示停止排线时排线杆停止的位置，编制程序时可指定该位置是位于闭合区或断开区，输入的停机位置的数值表示停机位置离闭合临界点60的距离；例如：软件指定停机位置位于闭合区，停机位置为18.00毫米；

排线速度表示正常工作时排线导轮2排线的排线速度，其中，排线速度＝丝杆节距×同步电机额定转速×同步电机驱动频率/同步电机额定输入频率；其中，所述丝杆节距表示丝杆50的节距，同步电机额定转速表示恒速电机56的额定转速，同步电机驱动频率表示恒速电机56的驱动频率，同步电机额定输入频率表示恒速电机56的额定输入频率；例如：排线速度＝360毫米/分；丝杆节距＝5.00毫米；同步电机额定转速＝60转/分；同步电机额定输入频率＝50.00Hz；同步电机驱动频率＝60.00Hz；最大换向时间表示恒速电机56由正转改反转或由反转改正转可能需要的最长时间，最大换向时间包括减速、停止和加速所占用的多于绝对匀速运动所需的时间，排线速度越快则换向时间越长，针对最大排线速度设定的最大换向时间可用于判断设备故障，避免出现小故障时导致撞击的大事故；例如：最大换向时间＝2.0秒；

步骤B，当PLC控制器接收到开始排线指令后，在排线开始前，PLC控制器检测接近开关52，如果接近开关52闭合，说明丝杆母51位于闭合区，恒速电机56先正转使丝杆母51向闭合临界点60方向运动；如果接近开关52断开，说明丝杆母51位于断开区，恒速电机56先反转使丝杆母51向闭合临界点60方向运动；操作触摸屏时开始排线指令发送给PLC控制器，触摸屏上设定好配方后按下开机按钮，开机后按预设步骤启动排线。例如：前次停机时是自动停止的，滑块位于排线起始点，开机时接近开关52是处于闭合状态的，开机后先启动恒速电机56正转运行。

步骤C，恒速电机56正转时，若PLC控制器检测到接近开关52由闭合状态变为断开状态的下降沿，即到达闭合临界点60，PLC控制器立即计算丝杆母51到达排线终点执行正转改反转换向所需的时间：断开区运行时间＝(排线行程-排线起始距离+排线增量)/排线速度；例如：断开区运行时间＝(90.00-16.00+0.5)/360＝74.5/360分＝74.5/6秒＝74500/6毫秒＝12416毫秒；

计算出正转改反转时间后，PLC控制器立即启动正转改反转计时器，设定断开区运行时间的计时，当正转改反转计时器到达设定的断开区运行时间后，PLC控制器发出正转改反转的换向指令；例如：正转改反转计时器计时达到12416时发出正转改反转的换向指令；

步骤D：恒速电机56反转时，若PLC控制器检测到接近开关52由断开状态变为闭合状态的上升沿，即到达闭合临界点60，PLC控制器立即计算丝杆母51到达排线起始点执行反转改正转换向所需的时间：闭合区运行时间＝(排线起始距离+排线增量)/排线速度；例如：闭合区运行时间＝(16.00+0.5)/360＝16.5/360分＝16.5/6秒＝16500/6毫秒＝2750毫秒；

计算出反转改正转时间后，PLC控制器立即启动反转改正转计时器，设定闭合区运行时间的计时，当反转改正转计时器到达设定的闭合区运行时间后，PLC控制器发出反转改正转的换向指令；例如：反转改正转计时器计时达到2750时发出反转改正转的换向指令；

步骤E，当恒速电机56接收到PLC控制器发出的停止排线指令时，立即计算停机闭合区运行时间＝停机位置/排线速度，但不立即停止排线，一直等到下一次需要启动反转改正转计时器时，不启动反转改正转计时器，启动停机计时器，设定停机闭合区运行时间的计时，当停机计时器到达设定的停机闭合区运行时间后，在PLC控制器控制下恒速电机56停止反转运行；例如：停机闭合区运行时间＝18.00/360分＝18.00/6秒＝18000/6毫秒＝3000毫秒，得到停机指令后，当丝杆母51反转到达闭合临界点60时，不启动反转改正转计时器，启动停机计时器，设定3000毫秒计时，计时到达时停止反转运行。

进一步的，排线速度可按固定节距的方式进行自动调整。首先，自动获取每个收线盘3已收卷线材的重量，计算出最小实际重量。其次，设定输入收线盘底径、满径和满盘重量。然后，根据最小实际重量、收线盘底径、满径和满盘重量计算最小实际卷径＝SQRT((满径×满径-底径×底径)×最小实际重量/满盘重量+底径×底径)，其中SQRT表示平方根计算；生产线速度通常是固定不变的，则收线盘3最快实际转速＝生产线速度/最小实际卷径/3.14。那么，按最小实际重量在设定节距条件下计算出控制排线速度＝最小实际转速×设定节距。若按此计算的同步电机驱动频率发生了改变，则可按前述方式在允许改变同步电机驱动频率时对电机控制器发出修改指令。例如：假定收线盘底径＝66毫米，满径＝113毫米，满盘重量＝4050克，生产线速度＝400000毫米/分，设定节距＝0.2毫米；开始时最小实际重量＝0克，最小实际卷径＝收线盘底径＝66毫米，最快实际转速＝400000/66/3.14＝1930转/分，则排线速度＝1930×0.2＝386毫米/分；若收卷到最小实际重量＝2000克，最小实际卷径＝SQRT((113×113-66×66)×2000/4050+66×66)＝92.25毫米，最快实际转速＝400000/92.25/3.14＝1380转/分，则排线速度＝1380×0.2＝276毫米/分；若收卷到最小实际重量＝2000克，最小实际卷径＝满径＝113毫米，最快实际转速＝400000/113/3.14＝1127转/分，则排线速度＝1127×0.2＝225毫米/分。

进-步的，根据特定生产状况获得收线盘3胀开规律后，可通过设定胀开起始重量、胀开中段重量、胀开中段排线增量、胀开满盘重量和胀开满盘排线增量，根据平均实际重量自动计算实际排线增量。计算方法是：若平均实际重量小于胀开起始重量，实际排线增量＝0；若平均实际重量大于胀开起始重量，小于胀开中段重量，实际排线增量＝胀开中段排线增量×(平均实际重量-胀开起始重量)/(胀开中段重量-胀开起始重量)；若平均实际重量大于胀开中段重量，小于胀开满盘重量，实际排线增量＝(胀开满盘排线增量-胀开中段排线增量)×(平均实际重量-胀开中段重量)/(胀开满盘重量-胀开中段重量)+胀开中段排线增量；在自动计算排线增量状态下，禁止手动输入排线增量，设定好以上参数后可自动按折线调节排线增量。例如：假定胀开起始重量＝1000克，胀开中段重量＝3000克，胀开中段排线增量＝0.5毫米，胀开满盘重量＝4050克，胀开满盘排线增量＝1.8毫米；若平均实际重量＜1000克，实际排线增量＝0；若平均实际重量＝2000克，实际排线增量＝0.5×(2000-1000)/(3000-1000)＝0.25毫米；若平均实际重量＝3500克，实际排线增量＝(1.8-0.5)×(3500-3000)/(4050-3000)+0.5＝1.114毫米。

实施例六，对于无电机控制器时的情况，PLC的正转输出口接正转继电器使电机正转，PLC的反转输出口接反转继电器使电机反转，无电机控制器时排线速度取决于同步电机额定转速和丝杆节距，是不能调节的，此时，数控排线方法包括以下步骤：例如：设排线速度固定为6毫米/秒；

步骤A，设定PLC控制器的参数，包括排线起始距离、排线行程、排线增量、停机位置和最大换向时间，其中，

排线起始距离表示由接近开关52的闭合临界点60到排线起始点的距离，排线起始点必须位于闭合区内，排线起始距离必须大于零且小于闭合区长度；例如：排线起始距离＝16.00毫米；

排线行程表示由排线起始点到排线终点的距离；排线终点必须位于断开区之内，排线行程减排线起始距离之差必须大于零且小于断开区长度；例如：排线行程＝90.00毫米；

排线增量表示在调整好排线起始距离和排线行程，使收线盘底盘排线效果达到要求后，随着线材在收线盘3内越装越多，收线盘侧板涨开时根据涨开的程度输入的增量，排线增量同时影响排线起始点和排线终点的位置；例如：排线增量＝0.5毫米；

停机位置表示停止排线时横向排线杆40停止的位置，编制程序时可指定该位置是位于闭合区或断开区，输入的停机位置的数值表示停机位置离闭合临界点60的距离；例如：软件指定停机位置位于闭合区，停机位置为18.00毫米；

最大换向时间表示同步电机由正转改反转或由反转改正转可能需要的最长时间，最大换向时间包括减速、停止和加速所占用的多于绝对匀速运动所需的时间，排线速度越快则换向时间越长，针对最大排线速度设定的最大换向时间可用于判断设备故障，避免出现小故障时导致撞击的大事故；例如：最大换向时间＝2.0秒；

步骤B，当PLC控制器接收到开始排线指令时，在排线开始前，PLC控制器检测接近开关52，如果接近开关52闭合，说明丝杆母51位于闭合区，PLC控制器使正转输出口闭合，通过正转继电器使电机正转，使丝杆母51向闭合临界点60方向运动；如果接近开关52断开，说明丝杆母51位于断开区，PLC控制器使反转输出口闭合，通过反转继电器使电机反转，使丝杆母51向闭合临界点60方向运动；例如：前次停机时是自动停止的，滑块位于排线起始点，开机时接近开关52是处于闭合状态的，开机后PLC控制器使正转输出口闭合，通过正转继电器使电机正转。

步骤C，正转输出口闭合时，若PLC控制器检测到接近开关52由闭合状态变为断开状态的下降沿，即到达闭合临界点60，PLC控制器立即计算丝杆母51到达排线终点所需的断开区运行时间：断开区运行时间＝(排线行程-排线起始距离+排线增量)/排线速度；

计算出断开区运行时间后，PLC控制器立即启动换向定时器，设定断开区运行时间的计时，当换向定时器计时到达时使正转输出口断开，同时使反转输出口闭合；例如：断开区运行时间＝(90.00-16.00+0.5)/6＝74.5/6秒＝74500/6毫秒＝12416毫秒；启动换向定时器，设定12416毫秒计时，当换向定时器计时到达时使正转输出口断开，同时使反转输出口闭合；

步骤D：当PLC控制器未接收到停止排线指令，且反转输出口闭合时，若PLC控制器检测到接近开关52由断开状态变为闭合状态的上升沿，即到达闭合临界点60，PLC控制器立即计算丝杆母51到达排线起始点所需的闭合区运行时间：闭合区运行时间＝(排线起始距离+排线增量)/排线速度；

计算出闭合区运行时间后，PLC控制器立即启动换向定时器，设定闭合区运行时间的计时，当换向定时器计时到达时使反转输出口断开，同时使正转输出口闭合；例如：闭合区运行时间＝(16.00+0.5)/6＝16.5/6秒＝16500/6毫秒＝2750毫秒；启动换向定时器，设定2750毫秒计时，当换向定时器计时到达时使反转输出口断开，同时使正转输出口闭合；

步骤E，当PLC控制器接收到停止排线指令，且反转输出口闭合时，若PLC控制器检测到接近开关52由断开状态变为闭合状态的上升沿，即到达闭合临界点60，PLC控制器立即计算丝杆母51到达排线起始点所需的闭合区停机时间：闭合区停机时间＝停机位置/排线速度；

计算出闭合区停机时间后，PLC控制器立即启动换向定时器，设定闭合区停机时间的计时，当换向定时器计时到达时使反转输出口断开，同时使正转输出口保持断开；；例如：闭合区运行时间＝18.00/6秒＝18000/6毫秒＝3000毫秒；启动换向定时器，设定3000毫秒计时，当换向定时器计时到达时使反转输出口断开，同时使正转输出口保持断开。

本发明所述的一种多头收线机的数控排线方法与申请号为200710032602.5，名称为“一种数控排线装置及其排线方法”的中国专利相比，省掉了原来作为核心的编码器，且只有一个接近开关52作为信息来源，一台恒速电机56作为执行机构，一台PLC控制器作为控制单元，就可完成同样的数控排线功能。本发明所述的一种多头收线机的数控排线方法，即为上述一种多头收线机的排线机构工作时所采用的数控排线方法，其利用PLC控制器根据丝杆母51与接近开关52的位置关系，控制换向定时器和恒速电机56工作，使丝杆母51带动排线导轮驱动装置动作，从而使线材经排线导轮2收卷到收线盘3上；若将此数控排线方法应用于如拉丝机等单头排线的场合同样也是适用的，结合申请号为200910214467.5，名称为“一种数控拉丝机及其数控方法”的中国专利，可以实现单锥或双锥排线。本发明所述的一种多头收线机的数控排线方法可大大提高排线质量。

以上所述仅是本发明的较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (10)

1.一种多头收线机的排线机构，它包括机架和PLC控制器，所述机架设有最少一层水平排列的多个收线盘，每个收线盘由一个收线电机驱动连接，其特征在于：还包括丝杆驱动装置，与收线盘数量相同的排线导轮，与生产头数相同的换向导轮，以及用于驱动排线导轮沿平行于收线盘轴线方向作往复直线运动的排线导轮驱动装置，所述排线导轮驱动装置包括横向排线杆；收线盘通过锥形顶砧和锥形螺母同轴安装于收线电机的输出轴，每个换向导轮对应设在收线盘的上方，每个收线盘的侧方对应设有一个双轴承无侧摆的排线导轮；所述横向排线杆连接各个排线导轮；所述丝杆驱动装置包括丝杆、丝杆母、接近开关、两个丝杆轴承座、两个同步皮带轮，一根同步皮带以及恒速电机，两个丝杆轴承座及恒速电机装设于机架，丝杆的两端分别轴设于两个丝杆轴承座，丝杆与丝杆母螺纹连接，丝杆母与排线导轮驱动装置连接，恒速电机通过两个同步皮带轮和一根同步皮带驱动连接丝杆的一端，接近开关装设在闭合临界点；所述PLC控制器连接接近开关和恒速电机，PLC控制器设有正转监测计时器、反转监测计时器，以及毫秒级的换向定时器和加减速定时器。

2.根据权利要求1所述的一种多头收线机的排线机构，其特征在于：所述排线导轮驱动装置还包括排线横梁、排线轴杆，以及排线轴杆轴承座，所述横向排线杆通过排线轴杆连接排线横梁，排线轴杆通过排线轴杆轴承座安装连接于机架，所述丝杆母与排线横梁连接。

3.根据权利要求1所述的一种多头收线机的排线机构，其特征在于：所述闭合临界点是指闭合区与断开区的交界点；丝杆母在闭合临界点靠近同步皮带轮一侧时为闭合区，丝杆母在闭合区时接近开关保持闭合；丝杆母在闭合临界点远离同步皮带轮一侧时为断开区，丝杆母在断开区时接近开关保持断开。

4.根据权利要求1所述的一种多头收线机的排线机构，其特征在于：所述恒速电机为步进电机或同步电机；恒速电机为步进电机时设置有步进驱动器作为电机控制器来控制电机运行速度和方向；恒速电机为同步电机时设置有伺服控制器或变频器作为电机控制器来控制电机运行速度和方向，或者仅设置有继电器来控制电机运行方向。

5.根据权利要求1所述的一种多头收线机的排线机构，其特征在于：所述机架设有凸台，收线电机装设于该凸台。

6.根据权利要求1所述的一种多头收线机的排线机构，其特征在于：所述锥形螺母前端设有与收线电机的输出轴外圆配合的内孔。

7.根据权利要求1所述的一种多头收线机的排线机构，其特征在于：所述一种多头收线机的排线机构还包括挡线装置，挡线装置位于排线导轮的侧方，且挡线装置与收线盘位于排线导轮的不同侧。

8.一种多头收线机的数控排线方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤A，设定PLC控制器的参数，包括排线起始距离、排线行程、排线增量、停机位置、排线速度、超速比例、换向速度和最大换向时间，其中：

排线起始距离表示由接近开关的闭合临界点到排线起始点的距离，排线起始点必须位于闭合区内，排线起始距离必须大于零且小于闭合区长度；

排线行程表示由排线起始点到排线终点的距离；排线终点必须位于断开区之内，排线行程减排线起始距离之差必须大于零且小于断开区长度；闭合区长度与断开区长度之和为排线最大行程；

排线增量表示在调整好排线起始距离和排线行程，使收线盘底盘排线效果达到要求后，随着线材在收线盘内越装越多，收线盘侧板涨开时根据涨开的程度输入的增量，排线增量同时影响排线起始点和排线终点位置；

停机位置表示停止排线时横向排线杆停止的位置，编制程序时可指定该位置是位于闭合区或断开区，输入的停机位置的数值表示停机位置离闭合临界点的距离；

排线速度表示正常工作时排线导轮驱动装置的直线运动速度，其中，排线速度＝丝杆节距×排线脉冲频率/脉冲传动比；其中，所述丝杆节距表示丝杆旋转一周时丝杆母直线运动的距离，脉冲输出频率表示PLC控制器的高速脉冲输出口输出脉冲的频率，脉冲传动比表示使恒速电机每秒旋转一周需要的脉冲频率；

超速比例表示原方向减速停止后，反方向加速时达到的超速速度与排线速度之百分比，超速比例不得小于100％；

换向速度表示启动、停止或换向时，每一步加速或减速的幅度；加减速定时器的设定时长即每一步加速或减速的时间间隔，根据PLC控制器特性固定在比较短的时长；加减速定时器的设定时长固定时，换向速度的大小即代表了加减速的加速度大小；

最大换向时间表示同步电机由正转改反转或由反转改正转可能需要的最长时间，最大换向时间包括减速、停止和加速所占用的多于绝对匀速运动所需的时间，排线速度越快则换向时间越长，针对最大排线速度设定的最大换向时间可用于判断设备故障，避免出现小故障时导致撞击的大事故；

步骤B，当PLC控制器接收到开始排线指令时，在排线开始前，PLC控制器检测接近开关，如果接近开关闭合，说明丝杆母位于闭合区，PLC控制器通过方向输出口输出正转指令，使丝杆母向闭合临界点方向运动；如果接近开关断开，说明丝杆母位于断开区，PLC控制器通过方向输出口输出反转指令，使丝杆母向闭合临界点方向运动，使加速状态置位，同时启动加减速定时器；

步骤C，若加减速定时器计时到达，且加速状态已置位，运行状态未置位，说明排线刚启动，刚进入该状态时先做以下计算：

排线脉冲频率＝排线速度×脉冲传动比/丝杆节距；

超速脉冲频率＝超速速度×脉冲传动比/丝杆节距；

加减速脉冲级差＝换向速度×脉冲传动比/丝杆节距；

若PLC控制器的方向输出口为正转，则计算：

正转监测时长＝闭合区长度/排线速度+最大换向时间；

使运行状态置位；

正转换向时长＝(排线行程-起始排线距离+排线增量)/排线速度；

启动正转监测计时器进行正转监测时长的计时，并启动接近开关下降沿的监测，设定换向定时器时长为正转换向时长但不启动换向定时器；

若PLC控制器的方向输出口为反转，则计算：

反转监测时长＝断开区长度/排线速度+最大换向时间；

使运行状态置位；

反转换向时长＝(起始排线距离+排线增量)/排线速度；

启动反转监测计时器进行反转监测时长的计时，启动接近开关上升沿的监测，设定换向定时器时长为反转换向时长但不启动换向定时器；

然后按以下方式控制加速过程：

若输出脉冲频率＜超速脉冲频率，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率+加减速脉冲级差，

加速状态保持置位，再次启动加减速定时器；

若输出脉冲频率＞＝超速脉冲频率，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率-加减速脉冲级差，

加速状态取消置位，使减匀状态置位，再次启动加减速定时器；

步骤D，若加减速定时器计时到达，且加速状态已置位，运行状态已置位，说明排线在执行正常的换向加速过程，刚进入该状态时先做以下计算：

排线脉冲频率＝排线速度×脉冲传动比/丝杆节距；

超速脉冲频率＝超速速度×脉冲传动比/丝杆节距；

加减速脉冲级差＝换向速度×脉冲传动比/丝杆节距；

若PLC控制器的方向输出口为正转，则计算：

正转监测时长＝(起始排线距离+排线增量)/排线速度+最大换向时间；

正转换向时长＝(排线行程-起始排线距离+排线增量)/排线速度；

启动正转监测计时器进行正转监测时长的计时，并启动接近开关下降沿的监测，设定换向定时器时长为正转换向时长但不启动换向定时器；

若PLC控制器的方向输出口为反转，且未接收到停止排线指令，则计算：

反转监测时长＝(排线行程-起始排线距离+排线增量)/排线速度+最大换向时间；

反转换向时长＝(起始排线距离+排线增量)/排线速度；

启动反转监测计时器进行反转监测时长的计时，启动接近开关上升沿的监测，设定换向定时器时长为反转换向时长但不启动换向定时器；

若PLC控制器的方向输出口为反转，且已接收到停止排线指令，则计算：

反转监测时长＝(排线行程-起始排线距离+排线增量)/排线速度+最大换向时间；

反转换向时长＝停机位置/排线速度；

启动反转监测计时器进行反转监测时长的计时，启动接近开关上升沿的监测，设定换向定时器时长为反转换向时长但不启动换向定时器，同时运行状态取消置位；

然后按以下方式控制加速过程：

若输出脉冲频率＜超速脉冲频率，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率+加减速脉冲级差，

加速状态保持置位，再次启动加减速定时器；

若输出脉冲频率＞＝超速脉冲频率，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率-加减速脉冲级差，

加速状态取消置位，使减匀状态置位，再次启动加减速定时器；

步骤E，若加减速定时器计时到达，且减匀状态已置位；

若输出脉冲频率＞排线脉冲频率，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率-加减速脉冲级差，

减匀状态保持置位，再次启动加减速定时器；

若输出脉冲频率＜＝排线脉冲频率，则：

输出脉冲频率＝排线脉冲频率，

减匀状态取消置位，使匀速状态置位，并关闭加减速定时器；

步骤F，若接近开关下降沿的监测已启动，且正转监测计时器计时未到达，若PLC控制器检测到接近开关由闭合状态变为断开状态的下降沿，即到达闭合临界点，立即启动换向定时器；

若接近开关下降沿的监测已启动，且正转监测计时器计时到达后乃未检测到接近开关的下降沿，说明出现了故障，立即输出故障报警，不启动换向定时器，令输出脉冲频率＝0，停止脉冲输出口的脉冲输出以停止排线；

步骤G，若接近开关上升沿的监测已启动，且反转监测计时器计时未到达，若PLC控制器检测到接近开关由闭合状态变为断开状态的上升沿，即到达闭合临界点，立即启动换向定时器；

若接近开关上升沿的监测已启动，且反转监测计时器计时到达后乃未检测到接近开关的上升沿，说明出现了故障，立即输出故障报警，不启动换向定时器，令输出脉冲频率＝0，停止脉冲输出口的脉冲输出以停止排线；

步骤H，若换向定时器及时到达，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率-加减速脉冲级差，

关闭换向定时器，取消匀速状态置位，使减速状态置位，并启动加减速定时器；

步骤I，若加减速定时器计时到达，且减速状态已置位；

若输出脉冲频率＞加减速脉冲级差，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率-加减速脉冲级差，

减速状态保持置位，再次启动加减速定时器；

若输出脉冲频率＜＝加减速脉冲级差，则进行以下判断：

若PLC控制器的方向输出口为正转，且接近开关处于断开状态，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率+加减速脉冲级差，

将方向输出口改为反转，减速状态取消置位，使加速状态置位，再次启动加减速定时器；

若PLC控制器的方向输出口为反转，且接近开关处于闭合状态，且运行状态已置位，则：

输出脉冲频率＝输出脉冲频率+加减速脉冲级差，

将方向输出口改为正转，减速状态取消置位，使加速状态置位，再次启动加减速定时器；

若PLC控制器的方向输出口为反转，且接近开关处于闭合状态，且运行状态未置位，表示应该停止排线，则：

输出脉冲频率＝0，

减速状态取消置位，关闭加减速定时器；

若PLC控制器的方向输出口为正转，且接近开关处于闭合状态，或PLC控制器的方向输出口为反转，且接近开关处于断开状态，说明出现了故障，则立即输出故障报警，并：

输出脉冲频率＝0，

减速状态取消置位，关闭加减速定时器。

9.根据权利要求8所述的一种多头收线机的数控排线方法，其特征在于：

排线速度可按固定节距的方式进行自动调整，具体为：首先，自动获取每个收线盘已收卷线材的重量，计算出最小实际重量；其次，设定输入收线盘底径、满径和满盘重量；然后，根据最小实际重量、收线盘底径、满径和满盘重量计算最小实际卷径，最小实际卷径＝SQRT((满径×满径-底径×底径)×最小实际重量/满盘重量+底径×底径)，其中SQRT表示平方根计算；生产线速度通常是固定不变的，则收线盘最快实际转速＝生产线速度/最小实际卷径/3.14；那么，按最小实际重量在设定节距条件下计算出控制排线速度＝最小实际转速×设定节距；若按此计算的同步电机驱动频率发生了改变，则在允许改变同步电机驱动频率时对电机控制器发出修改指令。

10.根据权利要求8所述的一种多头收线机的数控排线方法，其特征在于：

根据特定生产状况获得收线盘胀开规律后，可通过设定胀开起始重量、胀开中段重量、胀开中段排线增量、胀开满盘重量和胀开满盘排线增量，根据平均实际重量自动计算实际排线增量；计算方法是：若平均实际重量小于胀开起始重量，实际排线增量＝0；若平均实际重量大于胀开起始重量，小于胀开中段重量，实际排线增量＝胀开中段排线增量×(平均实际重量-胀开起始重量)/(胀开中段重量-胀开起始重量)；若平均实际重量大于胀开中段重量，小于胀开满盘重量，实际排线增量＝(胀开满盘排线增量-胀开中段排线增量)×(平均实际重量-胀开中段重量)/(胀开满盘重量-胀开中段重量)+胀开中段排线增量；在自动计算排线增量状态下，禁止手动输入排线增量，设定好以上参数后可自动按折线调节排线增量。

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