CN103175496A - 拉丝模内径动态检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在线拉丝模内径的动态测量装置和方法。属于金属制品拉丝设备控制和监测领域。解决了拉丝模内径在线动态检测的问题，更可以监测在设备拉拔运行过程中拉丝模的非常规磨损异变。该拉丝模内径动态测量装置和方法，包括可编程控制器，以及与可编程控制器以现场总线相连的拉丝电机控制回路和送丝电机控制回路及丝线测径仪。该拉丝模内径动态测量方法包括：可编程控制器通过现场总线方式动态读取拉丝电机和送丝电机的转速及拉丝模出口处的丝线直径，按照秒流量相等的拉丝工艺模式，经过计算得到拉丝模内径尺寸并显示。本发明应用于拉丝机设备。

Description

拉丝模内径动态检测装置和方法

技术领域：

本发明属于金属制品行业拉丝设备技术领域，具体涉及拉丝模内径的在线动态测量装置和方法。

背景技术：

在金属制品行业的拉丝机设备运行时，需要用到各种拉丝模，拉丝模的作用就是对金属丝进行截面压缩减径，将粗丝变细，从而制造出合乎规格的金属丝产品。拉丝模的内径随着设备运行生产是在不断地磨损变化的。

目前的拉丝设备尚不具备拉丝模在线动态检测内径的功能。其拉丝模的内径测量通常是在停机状态下由人工手动完成，频次少，误差大，易遗漏，难以及时确切把握拉丝模的磨损状况，从而不能适时更换拉丝模，经常是提前或滞后更换，结果都会带来不同程度的效率降低或材料成本损失。

发明内容：

本发明提供了一种在线动态检测拉丝模内径的装置和方法，可以实时测量拉丝模内径，进而可以随时掌握拉丝模内径的变化状况，便于适时更换拉丝模，进而可以降低成本、控制产品质量、提高生产效率。

为达成上述结果，本发明采用了如下技术方案：

拉丝模内径动态检测装置，包括显示屏，可编程控制器，以及与可编程控制器相连的送丝变频器、拉丝变频器和测径仪；送丝变频器连接有送丝电机，在送丝变频器和送丝电机之间通过送丝电机编码器形成回路；拉丝变频器连接有拉丝电机，在拉丝变频器和拉丝电机之间通过拉丝电机编码器形成回路；可编程控制器通过现场总线与送丝变频器、拉丝变频器和测径仪相连并通讯，读取数据并计算，得到拉丝模内径尺寸。

本发明还提供了一种动态拉丝模内径测量方法，可以在拉丝机运行的状态下，对其拉丝模内径尺寸进行在线检测，便于掌控拉丝模的更换时机。

该拉丝模内径在线检测方法包括以下步骤：

采集送丝电机的转速数据，计算得到送丝卷筒的线速度；采集拉丝电机的转速数据，计算得到拉丝卷筒的线速度；采集测径仪的数据，得到拉丝模的出口线材直径数据；获取上述数据之后，根据秒流量相等的拉丝工艺模式，直接在线获取拉丝模出口线径和拉丝模前后的线速度，进而计算得到拉丝模的入口内的丝线直径，也即拉丝模的内径数据。

关系表达式为：Vn-1*d²n-1＝Vn*d²n，

则： $\mathrm{dn}-1=\mathrm{dn}*\sqrt{\frac{\mathrm{Vn}}{\mathrm{Vn}-1}}$

其中：

Vn：为拉丝模出口速度(也即拉丝卷筒线速度)；

Vn-1：为拉丝模进口速度(也即送丝卷筒线速度)；

dn：为拉丝模出口的线径；

dn-1：为拉丝模入口的线径(也即为拉丝模的内径尺寸)；

且Vn和Vn-1及dn是可编程控制器通过现场总线通讯方式从拉丝变频器和送丝变频器及测径仪中得到的。

与现有技术相比，本发明所提供的动态拉丝模内径测量装置和方法具有如下优点：可编程控制器利用现场总线的通讯方式，在线实时读取拉丝模的进线和出线线速度以及出口丝线直径，经计算后可实时获得拉丝模的内径数据并直观显示。

具体实施方式：

拉丝机设备运行时，两个编码器将控制前后送丝卷筒和拉丝卷筒两个卷筒的电机的实际转速分别反馈到各自的控制变频器中，可编程控制器通过现场总线分别与上述两个变频器相连，由于电机与卷筒间是机械结构相连，且其传动比是固定的数值，这样就可以分别得到前后两个卷筒的转速，与此同时也就分别得到了送丝卷筒和拉丝卷筒两个卷筒的线速度，送丝卷筒的线速度即为拉丝模进线口的进线速度，拉丝卷筒的线速度即为拉丝模出线口处丝线的拉拔速度。此外放置在拉丝模出线口处的测径仪可以得到出线口丝线的直径尺寸，可编程控制器通过现场总线通讯的方式同时读取测径仪的测量结果。在同时获取上述数据后，可编程控制器经过计算即可得出拉丝模进口直径的数值，此即为拉丝模内径尺寸。只要将其传送到显示屏显示即可。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明的实施方案，下面将对方案中需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据此附图获得其它的附图。

它由1、显示屏，2、可编程控制器，3、送丝变频器，4、拉丝变频器，5、送丝电机，6、拉丝电机，7、送丝电机编码器，8、拉丝电机编码器，9、送丝卷筒，10、拉丝卷筒，11、拉丝模，12、测径仪，13、现场总线组成。

其中：拉丝模11放置于送丝卷筒9和拉丝卷筒10之间；测径仪12放置于拉丝卷筒10和拉丝模11之间，且在拉丝模11的出线口之后；送丝变频器3与送丝电机5相连，送丝电机5与编码器7同轴相连，编码器7与送丝变频器3相连，送丝电机5与送丝卷筒9机械相连；拉丝电机控制器4与拉丝电机6相连，拉丝电机6与编码器8同轴相连，编码器8与拉丝变频器4相连，拉丝电机4与拉丝卷筒10机械相连；可编程控制器2与送丝变频器3和拉丝变频器4及测径仪12通过现场总线13相连；可编程控制器2与显示屏1相连。

由于本发明上述拉丝模内径动态检测方法实施例与上述拉丝模内径动态检测装置实施例具有相同的技术特征，所以也能产生相同的技术效果，解决相同的技术问题。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权力要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种在线拉丝模内径动态测量装置和方法，包括可编程控制器，以及与所述可编程控制器相连的拉丝变频器、送丝变频器及测径仪和显示屏。其中所述拉丝变频器连接有拉丝电机，拉丝电机与拉丝卷筒机械相连，在所述拉丝电机和所述拉丝变频器之间通过拉丝电机编码器形成回路；所述送丝变频器连接有送丝电机，送丝电机与送丝卷筒机械相连，在所述送丝变频器和送丝电机之间通过送丝电机编码器形成回路。其特征在于：所述可编程控制器通过现场总线的方式连接到所述拉丝电机控制器和送丝电机控制器以及测径仪。

2.根据权利要求1所述控制装置和方法，其特征在于：拉丝模置于拉丝卷筒和送丝卷筒之间，且拉丝模的入口靠近送丝卷筒，拉丝模的出口靠近拉丝卷筒。

3.根据权利要求1、2所述控制装置和方法，测径仪置于拉丝模和拉丝卷筒之间。

4.根据权利要求1、2和3所述控制装置和方法，其特征在于：可编程控制器通过现场总线的方式与拉丝变频器、送丝变频器及测径仪通讯，实时同步采集数据后进行计算，运算结果发送到显示屏显示。

5.一种在线拉丝模内径动态测量方法，其特征在于：已知拉丝卷筒和送丝卷筒的直径，同时拉丝电机和送丝电机与拉丝卷筒和送丝卷筒之间均是机械连接且具有恒定的传动比，由于：V＝πDn其中V为卷筒的线速度，D为卷筒的直径，n为卷筒的转速，在获得拉丝电机和送丝电机的转速n后，由于其传动比是固定的，则计算后可以得到拉丝卷筒和送丝卷筒的线速度V。

6.根据权利要求5所述的测量方法，为了动态得到拉丝模内径的数值，根据秒流量相等的工艺原理直接在线获取拉丝模出口线径和拉丝模前后的线速度，进而计算得到拉丝模的入口内线径，也即为拉丝模内径数据，

关系表达式为：Vn-1*d²n-1＝Vn*d²n，

则： $\mathrm{dn}-1=\mathrm{dn}*\sqrt{\frac{\mathrm{Vn}}{\mathrm{Vn}-1}}$

其中：

Vn：为拉丝模出口速度(也即拉丝卷筒线速度)；

Vn-1：为拉丝模进口速度(也即送丝卷筒线速度)；

dn：为拉丝模出口的线径；

dn-1：为拉丝模入口内的线径(也即为拉丝模的内径尺寸)；

且Vn和Vn-1及dn是可编程控制器通过现场总线通讯方式从拉丝变频器和送丝变频器及测径仪中得到的。