CN102411379B - 一种精确控制拉链长度的装置和控制方法 - Google Patents

Abstract

一种精确控制拉链长度的装置，包括主轴，主轴上设有转盘，转盘上设有角度补偿传感器、计数传感器；设有控制单元，连接角度补偿传感器和计数传感器，并向啮合元件进给装置发出控制信号；计数传感器向控制单元提供啮合元件进齿数或空进齿数的信号，控制单元根据计数传感器提供的信号，并计算出补偿角；角度补偿传感器根据补偿角向控制单元发出信号；控制单元接根据计数传感器及角度补偿传感器的信号，向向啮合元件进给装置发出进齿或空进齿的控制信号。由于控制器同时采集技术传感器和角度补偿传感器的信号，实现了双信号采集，能补偿一个稳定的时间差，在不同速度下，准确地控制了机器由收到信号到运动完成的过程，确保齿数的准确。

Description

一种精确控制拉链长度的装置和控制方法

技术领域

本发明涉及一种精确控制拉链长度的装置，以及涉及一种精确控制拉链长度的方法。

背景技术

现在国内外的拉链机对于拉链齿数的计算和控制上，一般采用每转一周检测传感器输出一个信号给电气控制系统来记录和计算齿数，在达到预设的齿数（链长）时电气控制系统就发出信号使打牙部分机器停止打牙，以达到每条链条的齿数一致的效果。电气控制系统就发出信号直到打牙部分机器动作的完成需要一段时间，这段时间可视作恒定，称作T。要确保齿数正确，必须在停止打牙前T时发出信号（由于电子电路的传输速度极快可忽略）。我们将提前发信号与计数原点的夹角叫做补偿角度β。现有的拉链机的补偿角度β需要人手设定的一个定值。但实际过程中，由于拉链机的转速在800～1500转/min的高速运动，并因生产需要要经常调整转速，再加上电压不稳定等因素影响，使得人工调整的单一补偿角度β无法满足要求，经常出现因转速低小齿，转速高多齿使拉链报废的现象。严重影响拉链的质量，使合格率大大降低，自动化程度大打折扣。

发明内容

本发明的第一个目的是为了解决人工调整补偿角度β引起的多齿或少齿的问题，而提出的一种精确控制拉链长度的装置。

为了达到发明目的，本发明包括的技术方案如下：

一种精确控制拉链长度的装置，其特征在于，包括主轴，所述主轴上设有转盘，转盘上设有角度补偿传感器、计数传感器；设有控制单元，连接所述的角度补偿传感器和计数传感器，并向啮合元件进给装置发出控制信号；

所述计数传感器向所述控制单元提供啮合元件进齿数或空进齿数的信号，所述控制单元根据所述计数传感器提供的啮合元件进齿数或空进齿数的信号，计算出所述主轴与所述转盘的角速度，并计算出补偿角；所述角度补偿传感器根据所述补偿角向所述控制单元发出信号；所述控制单元接根据所述计数传感器及角度补偿传感器的信号，向向啮合元件进给装置发出进齿或空进齿的控制信号。

本发明的第二个目的是为了实现精确控制拉链长度而提出的一种新的控制方法。

为了实现这一目的，本发明包括的技术方案如下：

一种精确控制拉链长度的方法，至少包含如下几个步骤：

第一步，所述计数传感器向所述控制器提供啮合元件进齿数或空进齿数的信息，所述角度补偿传感器向所述控制器提供角度补偿信息；

第二步，所述控制单元根据一定时长内，所述计数传感器向所述控制单元提供啮合元件进齿数或空进齿数的信号，计算出所述主轴与所述转盘的角速度，并计算出补偿角；所述角度补偿传感器根据所述补偿角向所述控制单元发出信号；

第三步，所述控制单元根据接收到的计数传感器以及角度补偿传感器信号，向所述啮合元件进给装置发出控制信号；

第四步，所述啮合元件进给装置根据接收到的所述控制单元的控制信息，做出进齿或空进齿的动作。

由于控制单元根据不同的转速可准确地计算出补偿角度β，当齿数达到预设值时，控制单元提前在补偿角度β位置发出信号，使机器部分执行停止打齿动作，确保齿数正确。同时，由于控制器同时采集技术传感器和角度补偿传感器的信号，实现了双信号采集，能补偿一个稳定的时间差，在不同速度下，准确地控制了机器由收到信号到运动完成的过程，确保齿数的准确。

附图说明

图1本发明提供的一种只在四个象限点提供角速度补偿的精确控制拉链长度的装置；

图2本发明提供的一种沿圆周方向连续布置的精确控制拉链长度的装置；

图3本发明提供的一种精确控制拉链长度的方法示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种精确控制拉链长度的装置，包括主轴1，主轴1上设有转盘2，转盘2上设有角度补偿传感器4、计数传感器3；设有控制单元5，连接角度补偿传感器4和计数传感器3，并向啮合元件进给装置6发出控制信号；

计数传感器3向控制单元5提供啮合元件进齿数或空进齿数的信号，控制单元5根据计数传感器3提供的啮合元件进齿数或空进齿数的信号，计算出主轴1与转盘2的角速度，并计算出补偿角；角度补偿传感器4根据补偿角向控制单元5发出信号；控制单元5接根据计数传感器3及角度补偿传感器4的信号，向向啮合元件进给装置6发出进齿或空进齿的控制信号。

一条拉链包括布带，植入布带的啮合元件，拉头，上止、下止，插销。根据实际情况，一条拉链可能包括其中的多个或全部部件。以布带上，两个啮合元件之间的距离作为齿间距。以具有上止、下止、拉头以及啮合元件的拉链为例。那么，由于对于同一型号的拉链，其上止和下止的长度是固定的。因此，拉链的长度主要由植入布带中的多个啮合元件构成的齿间距来决定的。在规模化生产中，布带很长，拉链的长度就会转化为啮合元件的个数进行计算。如100个啮合元件长度；然后，会有一定长度的布带不植入啮合元件，用于最后成品的截断。在实际生产中，不植入啮合元件的布带长度也以虚化的不植入啮合元件齿间距来计算，如10个啮合元件长度。因此，如果以110个齿间距的长度来作为一条拉链的长度，那么其中100个齿间距正常植入啮合元件，10个齿间距做不植入处理，也即空进齿。以此作为一个循环，在长布带上进行规模化的生产。

在本发明专利中，计数传感器3用来计算植入布带的啮合元件的数量，或用来计算空进齿的数量，计数传感器3的另一个重要作用是，向控制单元5提供主轴1和转盘2的角速度信息，其具体是这样实现的：在一定的时长内，如1分钟，计数传感器3记录到进齿或空进齿数量。控制单元5可以这个信息算出主轴1和转盘2的频率，在有需要的情况，还可以进一步换算成主轴1和转盘2的角速度。由于主轴1和转盘2是固定连接，因此其角速度是一致的。

控制单元5根据得到的频率，结合啮合元件进给装置6动作所需要的时间，可以计算出补偿角。

角度补偿传感器4用于精确定位由控制单元5确定的补偿角度β，并向控制单元5发出信号，如果控制单元5从计数传感器3接收的进齿数或空进齿数，达到设定的要求，且角度补偿传感器4也达到设定的补偿角β，则会向啮合元件控制装置6发出控制信号，啮合元件进给装置6则做出相应的空进齿或进齿的动作。

在此种情况下，控制单元5可以根据计数传感器3提供的计数信息，并进而算出主轴1及安装在主轴1上的转盘2的频率信息，从而可以实现动态的确定补偿角β，从而实现精确的控制。

另一种方案是通过变频器向控制单元提供主轴1频率的信息。

如图2所示，转盘2为非磁性材料构成，计数传感器3包括安装在转盘2上的计数磁粒组32和计数磁粒组32上方的用于检测计数磁粒组32极性变化的霍尔传感器31；最佳情况下，一组为三粒，并以S极和N极交替出现的方式进行排列，沿转盘2的圆周布置。

以转盘2转动一圈，啮合元件植入布带一个齿为例。则在转盘2上安装一组计数磁粒组32。在转盘2转动一周的过程中，布带会被移动一个齿间距的距离；啮合元件进给装置6做一次进齿或空进齿的动作；同时，计数磁粒组32刚好会被计数霍尔传感器31检测到一次。

角度补偿传感器4包括角度补偿霍尔传感器41及沿转盘2圆周均匀布置的角度补偿磁粒42。角度补偿磁粒42可以是连续并排的进行布置，如图2所示；也可以以一定的角度零散均匀布置，如分别布置某一个圆上的四个象限点上，如图1所示，其中，四个象限点是指一个圆上，两条互相垂直的直径与圆周的四个交点，称为四个象限点。

计数传感器3的计数霍尔传感器31与角度补偿传感器4中的角度补偿霍尔传感器41，沿转盘2半径方向并排布置，角度补偿传感器4发出信号的点称为起点，计数传感器中计数磁粒组32的点称为终点，起点到终点之间转动的角度称为补偿角β。通过获取补偿角度β，通过控制单元5运算，提前向啮合元件进给装置6提前发出控制信息，使得啮合元件进给装置6实现精确的进给或不进给。

计数传感器3中的计数磁粒组中的磁粒，角度补偿传感器4中的角度补偿磁粒中的磁粒，均可制成柱形磁粒。

沿着转盘2半径方向，计数传感器3布置在内侧，角度补偿传感器4布置在内侧。

变频器的主要作用是向控制单元5提供主轴2的角速度信息，用于确定在某一确定转速情况下，角度补偿传感器4的补偿角β的大小。

依然以110个齿间距的拉链为例。变频器首先会得出主轴2的角速度，并将它转化为角度补偿传感器4的补偿角β的度数。在前面的100个齿间距中，计数传感器3通过计数霍尔传感器31以及计数磁粒组32的配合，进行进给啮合元件数量的计算，并在这个时间段内，啮合元件进给装置6持续进给。在啮合元件进给装置6完成第100个啮合元件进给之后，在执行下一个进给前的β角度，角度补偿传感器4发出停止进给的信号。控制单元5通过综合计数传感器3，角度补偿传感器4及变频器的信息之后，综合判断出达到停止进给的条件，就向啮合元件进给装置6发出停止进给的信号。由于角度补偿传感器4会提前β角度向控制单元5发送停止进给的信号，且电信号的传输速度相对于及机器的运行速度非常的快，因此可认为其信号传输不花费时间。因此控制单元5会提前β角度的时间，向啮合元件进给装置6发出控制信号，从而实现准确的控制。

在空进齿的10个齿间距中，其实现过程与进给啮合元件过程是一致的。其在第8个空进齿完成后，角度补偿传感器4提前β角度向控制单元5发出进齿信号，控制单元5通过综合判断后，向啮合元件进给装置6发出控制信号，从而实现啮合元件的进齿动作。如此完成了一个循环。在实际生产过程中，布带很长，远远超过了一条拉链的长度。因此可以通过不断的循环，实现拉链的批量生产。

在实际生产中，一台拉链机会进行双边生产，用于形成拉链的两条布带。因此，控制单元5会向两个啮合元件进给装置6发出控制信号，两个信号的差距为所述角度补偿传感器4提供的补偿角相差180°。

在角度补偿传感器4磁粒的布置过程中，其应该以S极和N极交替出现的方式进行布置。且其圆周方向布置的磁粒越多，则角度补偿传感器4的补偿角β就越准确。

控制单元可以选择具有逻辑运算能力的PLC。

如图3所示，一种精确控制拉链长度的方法，至少包含如下几个步骤：

第一步，计数传感器3向控制单元5提供啮合元件进齿数或空进齿数的信息；

第二步，控制单元5根据转盘2的转动频率或角速度，计算出补偿角；角度补偿传感器4根据补偿角向控制单元5发出信号；

第三步，控制单元5根据接收到的计数传感器3以及角度补偿传感器4信号，向所述啮合元件进给装置6发出控制信号；

第四步，啮合元件进给装置6根据接收到的控制单元5的控制信息，做出进齿或空进齿的动作。

进一步的，当控制单元5判断计数传感器3记录的进齿数/空进齿数达到设定的值时，会根据设定的补偿角，采集角度补偿传感器4的信号；当达到补偿角时，向啮合元件进给装置5发出空进齿/进齿的控制信号。

进一步的，转盘的转动频率或角速度由变频器提供，或由控制单元5根据单位时间内计数传感器3的计数信息算出。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (6)

1.一种精确控制拉链长度的装置，其特征在于，包括主轴，所述主轴上设有转盘，转盘上设有角度补偿传感器、计数传感器；设有控制单元，连接所述角度补偿传感器和计数传感器，并向啮合元件进给装置发出控制信号；

所述计数传感器向所述控制单元提供啮合元件进齿数或空进齿数的信号，所述控制单元根据所述转盘的转动频率或角速度，计算出补偿角；所述角度补偿传感器根据所述补偿角向所述控制单元发出信号；所述控制单元接根据所述计数传感器及角度补偿传感器的信号，向啮合元件进给装置发出进齿或空进齿的控制信号；

所述转盘的转动频率或角速度由变频器提供，或由所述控制单元根据单位时间内所述计数传感器的计数信息算出。

2.根据权利要求1所述的一种精确控制拉链长度的装置，其特征在于，所述计数传感器包括计数磁粒组和计数霍尔传感器；所述计数磁粒组设于转盘上，所述计数霍尔传感器与计数磁粒组对应，以用于检测计数磁粒组的极性变化。

3.根据权利要求2所述的一种精确控制拉链长度的装置，其特征在于，所述计数磁粒组三个磁粒为一组，并以S极和N极交替出现的方式进行排列，沿所述转盘的圆周设置。

4.根据权利要求1所述的一种精确控制拉链长度的装置，其特征在于，所述角度补偿传感器包括沿转盘圆周均匀布置的角度补偿磁粒和用于检测所述角度补偿磁粒极性变化的角度补偿霍尔传感器。

5.根据权利要求1所述的一种精确控制拉链长度的装置，其特征在于，所述控制单元向两个啮合元件进给装置发出控制信号，两个信号的差距为所述角度补偿传感器提供的补偿角相差180°。

6.一种根据权利要求1所述装置的精确控制拉链长度的方法，其特征在于，至少包含如下几个步骤：

第一步，所述计数传感器向所述控制单元提供啮合元件进齿数或空进齿数的信息；

第二步，所述控制单元根据转盘的转动频率或角速度，计算出补偿角；所述角度补偿传感器根据所述补偿角向所述控制单元发出信号；

第三步，所述控制单元根据接收到的计数传感器以及角度补偿传感器信号，向所述啮合元件进给装置发出控制信号；

第四步，所述啮合元件进给装置根据接收到的所述控制单元的控制信息，做出进齿或空进齿的动作；

所述转盘的转动频率或角速度由变频器提供，或由所述控制单元根据单位时间内所述计数传感器的计数信息算出。

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