CN103499944B - 合股机运行的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种合股机运行的控制方法，所述合股机依次包括：放线机构、张力调节机构、牵引机构、排线机构、收卷机构和PLC控制器，PLC控制器实时采集n个张力调节机构中位移传感器的数值，根据位移传感器的数值增大或减少，控制信号给与其对应的放线电机使该放线电机的转速降低或增大，直至位移传感器的数为最初采集值；收线电机实时转速＝（实时合股长度－排线轴实时位置）÷单圈收线长度；排线电机实时转速＝排线轴实时位移量÷丝杆机械螺距。与现有技术相比，本发明的优点在于：采用本发明提供的控制方法，合股机在运行过程中，不仅能保持各合股的丝线张力始终恒定，还能保证排线机构及收卷机构能协调稳定工作，自动化智能程度较高。

Description

合股机运行的控制方法

技术领域

本发明涉及一种合股机运行的控制方法。

背景技术

钢丝编织胶管由胶料和合股钢丝组成，其质量除胶料配方外，最主要取决于合股钢丝的质量。合股钢丝一般需要经过合股后才能编织，而合股机能将多股金属丝的合并的一种设备，钢丝合股的质量直接影响胶管的品质。

常见的合股机一般包括放线机构、排线机构及收卷机构，放线机构能将多根金属丝输出，排线机构能将张力相同的金属丝合成一股，收卷机构能将合股后的金属丝缠绕到卷线筒上。为确保金属丝张力前后相同，往往还需要增设张力调节机构。目前，放线机构基本上采用被动放卷，即排线机构中的电机来提供动力，放线机构上中放线辊没有外驱动源。这类的申请文件可以参考专利号为201020178475.7的中国实用新型专利《一种钢丝合股机放线装置》(授权公告号为CN201843005U)。这种结构的合股机，为保持张力恒定的恒线速度收卷，尤其是在起始和终止阶段，其合股速度只能最大只能维持200～300米/分，因在启动和停车时均有较大的冲击现象，而且合股速度超过一定数值后，放线速度太快，会引起金属丝传动速度前后不一致，这样排线机构会有金属丝堆积，难以迅速消化，从而导致影响整个合股进程。

为此，本案申请人于2012年5月18日申请了一款合股机，中国专利的申请号为20121015839.X，该专利公开的合股机合股效率高、合股质量好、启动停车冲击小。但是该专利没有给出合股机运行时的控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种合股机运行的控制方法，该控制方法是运行在申请号为20121015839.X的中国专利公开的合股机上，通过该控制方法，合股机在运行过程中，能保持各合股的丝线张力始终恒定，还能保证排线机构及收卷机构能协调稳定工作。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：合股机运行的控制方法，所述合股机依次包括：放线机构、张力调节机构、牵引机构、排线机构、收卷机构和PLC控制器；

放线机构包括n个放线辊及分别驱动前述n个放线辊轴的n个放线电机，n个放线电机采用变频电机；

牵引机构包括牵引盘及驱动牵引盘的牵引电机，牵引电机采用伺服电机；

收卷机构包括收卷辊轴和用于驱动收卷辊轴旋转的收线电机，收线电机采用伺服电机；

排线机构包括排线电机、与排线电机输出端连接的丝杆、与丝杆配合连接的滑块，滑块上设置有能卷绕并固定待卷丝线的排线轴；排线电机也采用伺服电机；

从牵引盘穿出的待卷丝线进入排线机构后，由排线机构输出进入收卷机构的收卷辊轴；

n个放线电机、牵引电机、收线电机和排线电机均与PLC控制器连接；

n个放线辊轴分别对应有一个张力调节机构，每个张力调节机构均包括：

固定架，垂直方向上具有竖直导轨；

固定转轮，设于前述固定架的上端部；

位移块，上下能滑动地设于前述的竖直导轨上；

调节转轮，设于前述的位移块上；

位移传感器，与PLC控制器连接，能将信号发送到所述的PLC控制器并由PLC控制器来发送指令给n个放线电机以控制放线电机转速，设于前述的固定架底端并拉线端设于前述的位移块上；以及

配重块，设于前述的位移块上并位于调节轮下方；

其特征在于：

PLC控制器通过以下方式控制合股机的运行：

合股机电源启动前，将卷绕在n个放线辊轴上的待卷丝线的自由端依次穿过张力调节机构的固定转轮和调节转轮后进行合并，合并后绕过牵引盘，穿过排线机构最后在收卷辊轴上进行固定；

根据待卷丝线的实际情况及最终收卷辊轴的需要设待卷丝线在合股运行过程中的张力，该张力由操作人员设定，并通过调整位移块在固定架上的位置确定；

合股机电源启动后，PLC控制器始终输出一个恒定的牵引转速给牵引电机，使牵引盘按照PLC控制器给出的恒定牵引转速进行转动，PLC控制器输出一个初始放线速度给n个放线电机，初始放线速度低于或等于牵引转速；

合股机运行过程中，n个放线电机的实时转速控制方式为：

PLC控制器实时采集n个张力调节机构中位移传感器的数值，当某一个位移传感器的数值增大时，对应相应张力调节机构中位移块上移，PLC控制器输出控制信号给与其对应的放线电机使该放线电机的转速降低，直至位移传感器的数为最初采集值；当某一个位移传感器的数值减少时，对应相应张力调节机构中位移块下降，PLC控制器输出控制信号给与其对应的放线电机使该放线电机的转速增大，直至位移传感器的数为最初采集值；

合股机运行过程中，收线电机的实时转速控制方式为：

PLC控制器实时采集排线轴的实时位置，同时实时采集牵引盘实际放出的待卷丝线长度；

PLC控制器根据以下公式输出收线电机的实时转速给收线电机：

收线电机实时转速＝（实时合股长度－排线轴实时位置）÷单圈收线长度L

其中，实时合股长度=牵引盘实际放出的待卷丝线长度，由PLC控制器实时采集；排线轴实时位置由PLC控制器实时采集；

单圈收线长度其中D＝实时盘径＝收卷辊轴直径+2×待卷丝线直径×层数；层数的初始值为零，排线轴每转向一次层数增加一层；P＝螺距＝待卷丝线直径×合股股数n；

合股机运行过程中，排线电机的实时转速控制方式为：

PLC控制器实时采集排线轴的实时位置；

PLC控制器根据以下公式输出排线电机的实时转速给排线电机：

排线电机实时转速＝排线轴实时位移量÷丝杆机械螺距

其中，排线轴实时位移量＝收线电机实时转速×螺距，螺距＝P＝待卷丝线直径×合股股数n；丝杆机械螺距由具体丝杆元件的实际尺寸决定，对于已知尺寸的丝杆元件来说，其机械螺距是一已知的固定值；

另外，PLC控制器根据实时采集的排线轴的实时位置，当待卷丝线卷绕到收卷辊轴的端部时，输出控制信号给排线电机使排线电机停机，然后再反相转动，反相转动的速度还是由“排线电机实时转速＝排线轴实时位移量÷丝杆机械螺距”这一规则给定。

作为改进，所述排线轴边安装有第一编码器，该第一编码器与PLC控制器连接，PLC控制器根据第一编码器输出的数值，就能确定排线轴的实时位置；牵引盘边安装有第二编码器，该第二编码器也与PLC控制器连接，PLC控制器根据第二编码器输出的数值，然后根据牵引盘的直径，就能确定牵引盘实际放出的待卷丝线长度。

与现有技术相比，本发明的优点在于：采用本发明提供的控制方法，合股机在运行过程中，不仅能保持各合股的丝线张力始终恒定，还能保证排线机构及收卷机构能协调稳定工作，自动化智能程度较高。

附图说明

图1为本发明实施例中合股机的立体结构示意图；

图2为图1的后视图。

图3为收卷机构和排线机构的组合放大图。

图4为排线机构的放大图。

图5为张力调节装置的放大图。

图6为本发明控制部分原理框图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本实施例中提供了一种合股机运行的控制方法，先对合股机的结构进行详细描述如下：

如图1和图2所示，本实施例中的合股机依次包括安装架1a、放线机构1、张力调节装置2、牵引机构3、排线机构4、收卷机构5及控制器100(见图6所示)。

放线机构1和张力调节装置2均设于安装架1a上，放线机构1包括支架14、设于支架14上的n个放线辊轴12及及分别驱动前述n个放线辊轴的n个放线电机11，每个放线电机11的动力输出端与各自对应的放线辊轴12连接。n个放线电机均与PLC控制器100连接。

牵引机构3包括支座31、能转动地设于支座31上的牵引盘32及用于驱动牵引盘32的牵引电机33。靠近每个放线辊轴12均设有一导向辊13，安装架1a一侧靠近张力调节机构出线口也设有多个导向辊11a。

支座31上有气缸36、定辊34和调节辊35，定辊34和调节辊35围绕牵引盘32圆周布置，气缸36通过一曲柄37与调节辊35连接而使调节辊35相对牵引盘32的圆心能作径向来回移动，并且，气缸36的动力输出信号与控制器100连接。

结合图3和图4所示，排线机构4包括排线电机47、第一轴承座49、丝杆48及滑块41。排线电机47与PLC控制器100连接；丝杆48转动地设于第一轴承座49上，丝杆48动力输入端与排线电机47的动力输出端连接，滑块41上端部转动地设有竖直导向辊43、排线轴46及与排线轴46并列设置的压紧辊45，下端部具有与丝杆48配合能来回移动的螺母部，排线轴46与定辊34平行设置并与压紧辊45配合能供合股金属丝输出，而竖直导向辊43与排线轴46设置方向垂直并位于排线轴46前方。排线轴46的外端面具有供金属丝限位的过线槽461，压紧辊45外端面与排线轴46外端面转动接触。

进一步，滑块41包括下端块411、平整板42及竖直板44，平整板42设于下端块411的上端面，而螺母部成型于下端块411上，排线轴46和压紧辊45前后能调节地设于竖直板44上，竖直导向辊43设于平整板42前端部，竖直板44能前后调节地设于平整板42后端部。

结合图3所示，收卷机构5包括收卷辊轴101、用于驱动收卷辊轴旋转的收线电机51、变速箱54、传动带57及从动轴56，收线电机51与PLC控制器100连接，具有与丝杆48平行的动力输出端，该动力输出端具有一主动轮52，变速箱54动力输入端具有一从动轮53，动力输出端具有一主动轴58，传动带57绕制于主动轮52和从动轮53外周，从动轴56能转动地设于一第二轴承座55上且与丝杆48平行，该从动轴56与主动轴58之间形成有收卷辊轴101设置的间隙，从动轴后端设有一推进气缸59，推进气缸59工作，能将收卷辊轴101压紧。

排线电机47靠近收线电机51设置，防护罩2a盖设于排线电机47和收线电机51外端面，并且，该防护罩2a具有一操作面，该操作面上具有与PLC控制器100连接的显示器21a及控制按钮22a。

n个放线辊轴分别对应有一个张力调节机构，如图5所示，每个张力调节装置2均包括固定架21、固定转轮22、位移块26、调节转轮23、位移传感器25及配重块24，固定架21设于安装架1a上并垂直方向上具有竖直导轨，固定转轮22设于固定架21的上端部，位移块26上下能滑动地设于竖直导轨上，调节转轮23设于位移块26上，位移传感器25能将信号发送到控制器100并由控制器100来发送指令给放线电机11以控制放线电机转速，位移传感器25设于固定架21底端并拉线端251设于位移块26上，配重块24设于位移块26上并位于调节轮23下方。

结合图6所示，n个放线电机11采用变频电机，排线电机47、收线电机51及牵引电机33均为伺服电机。

从牵引盘穿出的待卷丝线进入排线机构后，由排线机构输出进入收卷机构的收卷辊轴。

PLC控制器通过以下方式控制合股机的运行：

合股机电源启动前，将卷绕在n个放线辊轴上的待卷丝线的自由端依次穿过张力调节机构的固定转轮和调节转轮后进行合并，合并后绕过牵引盘，穿过排线机构的排线轴最后在收卷辊轴上进行固定；

根据待卷丝线的实际情况及最终收卷辊轴的需要设待卷丝线在合股运行过程中的张力，该张力由操作人员设定，并通过调整位移块在固定架上的位置确定；

合股机电源启动后，PLC控制器始终输出一个恒定的牵引转速给牵引电机，使牵引盘按照PLC控制器给出的恒定牵引转速进行转动，PLC控制器输出一个初始放线速度给n个放线电机，初始放线速度低于或等于牵引转速；

合股机运行过程中，n个放线电机的实时转速控制方式为：

PLC控制器实时采集n个张力调节机构中位移传感器的数值，当某一个位移传感器的数值增大时，对应相应张力调节机构中位移块上移，PLC控制器输出控制信号给与其对应的放线电机使该放线电机的转速降低，直至位移传感器的数为最初采集值；当某一个位移传感器的数值减少时，对应相应张力调节机构中位移块下降，PLC控制器输出控制信号给与其对应的放线电机使该放线电机的转速增大，直至位移传感器的数为最初采集值；

合股机运行过程中，收线电机的实时转速控制方式为：

PLC控制器实时采集排线轴的实时位置，同时实时采集牵引盘实际放出的待卷丝线长度；

PLC控制器根据以下公式输出收线电机的实时转速给收线电机：

收线电机实时转速＝（实时合股长度－排线轴实时位置）÷单圈收线长度L

其中，实时合股长度=牵引盘实际放出的待卷丝线长度，由PLC控制器实时采集；排线轴实时位置由PLC控制器实时采集；

单圈收线长度其中D＝实时盘径＝收卷辊轴直径+2×待卷丝线直径×层数；层数的初始值为零，排线轴每转向一次层数增加一层；P＝螺距＝待卷丝线直径×合股股数n；

合股机运行过程中，排线电机的实时转速控制方式为：

PLC控制器实时采集排线轴的实时位置；

PLC控制器根据以下公式输出排线电机的实时转速给排线电机：

排线电机实时转速＝排线轴实时位移量÷丝杆机械螺距

其中，排线轴实时位移量＝收线电机实时转速×螺距，螺距＝P＝待卷丝线直径×合股股数n；丝杆机械螺距由具体丝杆元件的实际尺寸决定，对于已知尺寸的丝杆元件来说，其机械螺距是一已知的固定值；

另外，PLC控制器根据实时采集的排线轴的实时位置，当待卷丝线卷绕到收卷辊轴的端部时，输出控制信号给排线电机使排线电机停机，然后再反相转动，反相转动的速度还是由“排线电机实时转速＝排线轴实时位移量÷丝杆机械螺距”这一规则给定。

另外，所述排线轴边安装有第一编码器102，该第一编码器102与PLC控制器100连接，PLC控制器根据第一编码器102输出的数值，就能确定排线轴的实时位置；牵引盘边安装有第二编码器103，该第二编码器也与PLC控制器连接，PLC控制器根据第二编码器输出的数值，然后根据牵引盘的直径，就能确定牵引盘实际放出的待卷丝线长度。

Claims (2)

1.一种合股机运行的控制方法，所述合股机依次包括：放线机构、张力调节机构、牵引机构、排线机构、收卷机构和PLC控制器；

放线机构包括n个放线辊轴及分别驱动前述n个放线辊轴的n个放线电机，n个放线电机采用变频电机；

牵引机构包括牵引盘及驱动牵引盘的牵引电机，牵引电机采用伺服电机；

收卷机构包括收卷辊轴和用于驱动收卷辊轴旋转的收线电机，收线电机采用伺服电机；

排线机构包括排线电机、与排线电机输出端连接的丝杆、与丝杆配合连接的滑块，滑块上设置有能卷绕并固定待卷丝线的排线轴；排线电机也采用伺服电机；

从牵引盘穿出的待卷丝线进入排线机构后，由排线机构输出进入收卷机构的收卷辊轴；

n个放线电机、牵引电机、收线电机和排线电机均与PLC控制器连接；

n个放线辊轴分别对应有一个张力调节机构，每个张力调节机构均包括：

固定架，垂直方向上具有竖直导轨；

固定转轮，设于前述固定架的上端部；

位移块，上下能滑动地设于前述的竖直导轨上；

调节转轮，设于前述的位移块上；

位移传感器，与PLC控制器连接，能将信号发送到所述的PLC控制器并由PLC控制器来发送指令给n个放线电机以控制放线电机转速，设于前述的固定架底端，位移传感器的拉线端设于前述的位移块上；以及

配重块，设于前述的位移块上并位于调节轮下方；

其特征在于：

PLC控制器通过以下方式控制合股机的运行：

合股机电源启动前，将卷绕在n个放线辊轴上的待卷丝线的自由端依次穿过张力调节机构的固定转轮和调节转轮后进行合并，合并后绕过牵引盘，穿过排线机构最后在收卷辊轴上进行固定；

根据待卷丝线的实际情况及最终收卷辊轴的需要设待卷丝线在合股运行过程中的张力，该张力由操作人员设定，并通过调整位移块在固定架上的位置确定；

合股机电源启动后，PLC控制器始终输出一个恒定的牵引转速给牵引电机，使牵引盘按照PLC控制器给出的恒定牵引转速进行转动，PLC控制器输出一个初始放线速度给n个放线电机，初始放线速度低于或等于牵引转速；

合股机运行过程中，n个放线电机的实时转速控制方式为：

PLC控制器实时采集n个张力调节机构中位移传感器的数值，当某一个位移传感器的数值增大时，对应张力调节机构中位移块上移，PLC控制器输出控制信号给与其对应的放线电机使该放线电机的转速降低，直至位移传感器的数为最初采集值；当某一个位移传感器的数值减少时，对应相应张力调节机构中位移块下降，PLC控制器输出控制信号给与其对应的放线电机使该放线电机的转速增大，直至位移传感器的数为最初采集值；

合股机运行过程中，收线电机的实时转速控制方式为：

PLC控制器实时采集排线轴的实时位置，同时实时采集牵引盘实际放出的待卷丝线长度；

PLC控制器根据以下公式输出收线电机的实时转速给收线电机：

收线电机实时转速＝(实时合股长度－排线轴实时位置)÷单圈收线长度L

其中，实时合股长度＝牵引盘实际放出的待卷丝线长度，由PLC控制器实时采集；排线轴实时位置由PLC控制器实时采集；

单圈收线长度其中D＝实时盘径＝收卷辊轴直径+2×待卷丝线直径×层数；层数的初始值为零，排线轴每转向一次层数增加一层；P＝螺距＝待卷丝线直径×合股股数n；

合股机运行过程中，排线电机的实时转速控制方式为：

PLC控制器实时采集排线轴的实时位置；

PLC控制器根据以下公式输出排线电机的实时转速给排线电机：

排线电机实时转速＝排线轴实时位移量÷丝杆机械螺距

其中，排线轴实时位移量＝收线电机实时转速×螺距，螺距＝P＝待卷丝线直径×合股股数n；丝杆机械螺距由具体丝杆元件的实际尺寸决定，对于已知尺寸的丝杆元件来说，其机械螺距是一已知的固定值；

另外，PLC控制器根据实时采集的排线轴的实时位置，当待卷丝线卷绕到收卷辊轴的端部时，输出控制信号给排线电机使排线电机停机，然后再反相转动，反相转动的速度还是由“排线电机实时转速＝排线轴实时位移量÷丝杆机械螺距”这一规则给定。

2.根据权利要求1所述的合股机运行的控制方法，其特征在于：所述排线轴边安装有第一编码器，该第一编码器与PLC控制器连接，牵引盘边安装有第二编码器，该第二编码器也与PLC控制器连接。