CN105548596B - 一种绞线机断线检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绞线机断线检测系统及检测方法，属于电缆制造领域。包括绞线机和绞线机控制系统，所述的绞线机机身主轴的垂直面分别设置有一圈预扭支架和两圈支架，每一个支架顶端设置有导轮，每一个预扭支架上设置有导轮；线缆线芯通过支架上的导轮顶端和预扭支架上的导轮靠近机身主轴端后与绞线盘连接；每一个预扭支架导轮的一侧设置有旋转编码器，所述的旋转编码器与PLC1连接，PLC1与绞线机控制系统的PLC连接；旋转编码器对所在的导轮信号进行检测。绞线机还包括牵引线所在导轮上设置的旋转编码器，所述的牵引线所在导轮的旋转编码器与绞线机控制系统的PLC连接。它具有检测无盲区、精度高、效率快的优点。

Description

一种绞线机断线检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及电缆制造领域，更具体地说，涉及一种绞线机断线检测系统及检测方法。

背景技术

绞线机是一种能广泛应用于各类软/硬导体线的绞合机械设备，使多根单支导体扭成一股，达到线材的工艺要求。绞线机按照绞线方式一般可以分为单绞机、对绞机、高速绞线机、退扭机、笼式绞线机、框式绞线机、管式绞线机及盘式绞线机等。

目前电工专用产品设备，绞线机(主要框式)对绞线电线在绞制过程中断线检测均是采用每个线盘是否转动来判断。在与线盘同步转动涨力盘上安装一块采样圆盘，周边是齿轮或是圆孔，圆盘旁设有传感器，传感器正对齿轮或圆盘的圆孔处，传感器采集到圆盘转动的变化信号，来判断线盘是否转动，即线盘停止转动表示线盘断线，通过断线控制器立即报警，绞线机立即停车。这种断线检测对于线盘是满盘还是接近空盘无法检测，无法检测每个线盘出线速度。所以，对于检测线盘有个死区(满盘和接近空盘)，无法在线盘断线时立即检测并报警停车。

中国专利申请，申请号201110029141.2，公开日2011年5月25日，公开了自供电式框绞机断线停车装置，发明公开了一种自供电式框绞机断线停车装置，包括多个传感器、信号处理模块、无线发射从机、无线接收主机和自供电电源。本发明的优点是，利用框绞机在绞线作业时，绞线带动放线盘旋转，而该直流测速发电机受放线盘驱动发电，并通过充电电路给蓄电池充电，从而为传感器、信号处理模块以及无线发射从机供电，因此相较于现有的需要拆开框绞机加装导电滑环进行供电方式而言，本发明不用改动框绞机的任何机械结构，改装简单。由于依旧属于盘式检测，在检测时有盲区，检测精度低。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的检测有盲区、检测精度低的问题，本发明提供了一种绞线机断线检测系统及检测方法，它具有检测无盲区、精度高、效率快的优点。

2.技术方案

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种绞线机断线检测系统，包括绞线机和绞线机控制系统，所述的绞线机机身主轴的垂直面分别设置有一圈预扭支架和两圈支架，预扭支架和支架均匀分布于所在平面，所述的预扭支架设置于两侧支架中央，两侧支架高度相同，每一个支架顶端设置有导轮，每一个预扭支架上设置有导轮，预扭支架上的导轮高度低于支架顶端导轮高度；线缆线芯通过支架上的导轮顶端和预扭支架上的导轮靠近机身主轴端后与绞线盘连接；

每一个预扭支架导轮的一侧设置有旋转编码器，所述的旋转编码器与PLC1连接，PLC1与绞线机控制系统的PLC连接；旋转编码器对所在的导轮信号进行检测。

绞线机还包括牵引线所在导轮上设置的旋转编码器，所述的牵引线所在导轮的旋转编码器与绞线机控制系统的PLC连接。

更进一步的，所述的预扭支架上设置有滑块，滑块与导轮固定连接，滑块沿预扭支架上下滑动，滑块通过紧固螺丝与预扭支架紧固。滑块使得预扭支架的导轮可以沿支架上下滑动，调节导轮的高度，调整导轮压紧线缆线芯的力度。

更进一步的，所述的预扭支架和支架底部设置有通孔，旋转编码器的编码器信号线通过通孔与外部系统连接。

更进一步的，所述的旋转编码器(5)上设置有无线模块，PLC1与PLC设置有无线模块，旋转编码器通过无线模块与PLC1和PLC连接。无线模块控制方便，安装简单，效率高。

更进一步的，所述的PLC设置有触摸屏。

更进一步的，所述的旋转编码器与外部系统之间设置有集电环。

一种绞线机断线检测方法，其步骤如下：

(A)检测系统初始化，设定线速度基准值X，牵引线所在旋转编码器检测牵引线(8)的速度脉冲，输入PLC中，经PLC运算，输出模拟信号，模拟信号再经集电环传送到机身PLC1，经PLC1程序运算得出牵引基准同步信号线速度；

(B)通过一个预扭支架的旋转编码器对1条线缆线芯的速度信号进行检测，信号输入进入PLC1中，PLC1进行运算后获得所在线缆线芯的线速度；

(C)将步骤(A)和步骤(B)中获得的牵引基准同步信号线速度与线缆线芯的线速度在PLC1中进行比较；

a、当线缆线芯的线速度≤X％牵引基准同步信号线速度时，判断此线缆线芯断线，输出报警停车信号，控制绞线机停止运行；

b、当线缆线芯的线速度＞X％牵引基准同步信号线速度时，继续对所在的线速度的检测；

(D)所有的线缆线芯进行步骤(B)和(C)的检测；

(E)当有任意一根线缆线芯的线速度≤X％牵引基准同步信号线速度时，系统输出报警停车信号，绞线机停止运行。

更进一步的，所述的X值为85-98。

更进一步的，所述的线缆线芯(4)线速度计算式如下：

V＝N×d×π

更进一步的，所述的旋转编码器为线速度检测器，直接检测线速度后输入PLC1进行线速度比较。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本发明通过在主轴支撑侧预扭导轮上安装转速编码器，采集脉冲信号到可编程控制器，克服了线盘式检测系统每个线盘出现速度不一样导致的检测不准确和死去的情况，本发明的检测系统和检测方法，只要有某一线丝出现异常线速度，即可判定断线，第一时间报警停车，缩短了断丝行程，提高了断丝修复效率，提高了绞线机生产效益；

(2)本发明采用滑块控制预扭支架导轮的高度，使得绞线压紧，运行时候不发生打滑，检测速度更加精确，可调的滑块设计，使得运行时候调整更加方便，检测更加有针对性；

(3)本发明使用无线模块进行旋转编码器的信号传递，传递方便，安装简单，使用效率高；

(4)本系统的检测方法，通过各个线缆线芯与牵引线线速度的比较，判断线芯是否断线，判断迅速，误差小，误差可以进行调节和优化，结构简单，成本低，易于推广。

附图说明

图1为本发明的绞线机整体结构示意图；

图2为预扭支架侧面结构示意图；

图3为绞线机断线控制电路系统示意图；

图4为绞线机断线控制电路电气原理图；

图5为绞线机断线检测方法流程图。

图中标号说明：

1、预扭支架；2、支架；3、导轮；4、线缆线芯；5、旋转编码器；6、编码器信号线；7、滑块；8、牵引线；9、触摸屏；10、集电环。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。

实施例1

如图1、2所示，本发明的一种绞线机断线检测系统，包括绞线机和绞线机控制系统，绞线机通过所在主轴一周将若干跟线缆线芯4进行相绞，主轴一周均匀分布有所在线芯的绞线设备，所述的绞线机机身主轴的垂直面分别设置有一圈预扭支架1和两圈支架2，预扭支架1和支架2均匀分布于所在平面，所述的预扭支架1设置于两侧支架2中央，两侧支架2高度相同，每一个支架2顶端设置有导轮3，每一个预扭支架1上设置有导轮3，预扭支架1上的导轮3高度低于支架2顶端导轮3高度；线缆线芯4通过支架2上的导轮3顶端和预扭支架1上的导轮3靠近机身主轴端后与绞线盘连接；所述的预扭支架1上设置有滑块7，滑块7与导轮3固定连接，滑块7沿预扭支架1上下滑动，滑块7通过紧固螺丝与预扭支架1紧固。预扭支架1上的导轮对线缆线芯4进行压紧，滑块7控制预扭支架导轮3的高度，使得线缆线芯4压紧，运行时候不发生打滑，检测速度更加精确，可调的滑块设计，使得运行时候调整更加方便，检测更加有针对性；所述的旋转编码器5与外部系统之间设置有集电环10。

每一个预扭支架1导轮3的一侧设置有旋转编码器5，所述的旋转编码器5与PLC1连接，PLC1与绞线机控制系统的PLC连接；绞线机还设置有牵引线8，牵引线8作为线缆线芯4的标准线进行比较和牵引。牵引线8所在导轮上设置的旋转编码器5，所述的牵引线8所在导轮的旋转编码器5与绞线机控制系统的PLC连接。绞线机牵引速度也是由旋转编码器采集脉冲信号，输入到绞线机操纵台PLC，经PLC程序运算，输出I1(4-20MA)模拟信号。I1模拟信号再经集电环传送到机身PLC1,经PLC1程序运算得出牵引速度瞬时值，作为基准同步线速度，每个线丝的线速度与之相比较。

所述的预扭支架1和支架2底部设置有通孔，旋转编码器5的编码器信号线6通过通孔与外部系统连接。连接至控制系统的PLC上对信号进行处理。

如图3、4所示，绞线机断线控制部分由旋转编码器和高速PLC1组成，DC24V供电，两路供电为L+与M，牵引同步基准信号I1与M，断线报警输出信号Y1与M，需要4路集电环连接到绞线机操纵台。所述的PLC设置有触摸屏9，方便对PLC进行设置和控制。

在绞线机机身主轴支撑侧预扭导轮上安装转速编码器TRD，1-n个，测得绞线机运行中每个线丝导轮的旋转脉冲，将脉冲信号输入到高速PLC1输入接口X0-Xn，PLC1经过程序运算得出每个线丝的瞬时线速度，再与来自绞线机牵引速度I1，即基准同步速度相比较，I1经PLC程序转换为速度量。误差达到X就判定有断线，PLC1输出开关信号Y1，绞线机操纵台立即停车报警。

如图5所示，一种绞线机断线检测方法，其步骤如下：

(A)检测系统初始化，设定线速度基准值X，牵引线8所在旋转编码器5检测牵引线8的速度脉冲，输入PLC中，经PLC运算，输出模拟信号，模拟信号再经集电环传送到机身PLC1，经PLC1程序运算得出牵引基准同步信号线速度；

(B)通过一个预扭支架1的旋转编码器5对1条线缆线芯4的速度信号进行检测，信号输入进入PLC1中，PLC1进行运算后获得所在线缆线芯4的线速度；

(C)将步骤(A)和步骤(B)中获得的牵引基准同步信号线速度与线缆线芯4的线速度在PLC1中进行比较；

a、当线缆线芯4的线速度≤98％牵引基准同步信号线速度时，X值为98，判断此线缆线芯4断线，输出报警停车信号，控制绞线机停止运行；

b、当线缆线芯4的线速度＞98％牵引基准同步信号线速度时，继续对所在的线速度的检测；

(D)所有的线缆线芯4进行步骤(B)和(C)的检测；

(E)当有任意一根线缆线芯4的线速度≤98％牵引基准同步信号线速度时，系统输出报警停车信号，绞线机停止运行。

脉冲量PLC有专用应用指令SPD，脉冲速度检测，使用指令进行编程，所述的线缆线芯4线速度计算式如下：

V＝N×d×π

本检测系统是检测线盘在绞线时瞬时线速度，通过在主轴支撑侧预扭导轮上安装转速编码器，采集脉冲信号到可编程控制器，由可编程控制器对线盘的线丝速度实时监控。每段绞体上的每个线盘出线速度都是一样的，不管机器运行快慢。再与来自绞线机牵引速度，即基准同步速度相比较。只要有某一线丝出现异常线速度，误差X可通过可编程控制器设定，即可判定断线，第一时间报警停车，缩短了断丝行程，提高了断丝修复效率，提高了绞线机生产效益。

实施例2

本发明的一种绞线机断线检测系统，包括绞线机和绞线机控制系统，绞线机通过所在主轴一周将若干跟线缆线芯4进行相绞，主轴一周均匀分布有所在线芯的绞线设备，所述的绞线机机身主轴的垂直面分别设置有一圈预扭支架1和两圈支架2，预扭支架1和支架2均匀分布于所在平面，所述的预扭支架1设置于两侧支架2中央，两侧支架2高度相同，每一个支架2顶端设置有导轮3，每一个预扭支架1上设置有导轮3，预扭支架1上的导轮3高度低于支架2顶端导轮3高度；线缆线芯4通过支架2上的导轮3顶端和预扭支架1上的导轮3靠近机身主轴端后与绞线盘连接；所述的预扭支架1上设置有滑块7，滑块7与导轮3固定连接，滑块7沿预扭支架1上下滑动，滑块7通过紧固螺丝与预扭支架1紧固。预扭支架1上的导轮对线缆线芯4进行压紧，滑块7控制预扭支架导轮3的高度，使得线缆线芯4压紧，运行时候不发生打滑，检测速度更加精确，可调的滑块设计，使得运行时候调整更加方便，检测更加有针对性；所述的旋转编码器5与外部系统之间设置有集电环10。

每一个预扭支架1导轮3的一侧设置有旋转编码器5，所述的旋转编码器5为线速度检测器，直接检测线速度后输入PLC1进行线速度比较。所述的旋转编码器5与PLC1连接，PLC1与绞线机控制系统的PLC连接；绞线机还设置有牵引线8，牵引线8作为线缆线芯4的标准线进行比较和牵引。牵引线8所在导轮上设置的旋转编码器5，所述的牵引线8所在导轮的旋转编码器5与绞线机控制系统的PLC连接。绞线机牵引速度也是由旋转编码器线速度，传送到机身PLC1，经PLC1程序运算得出牵引速度瞬时值，作为基准同步线速度，与每个线丝的线速度与之相比较。

所述的旋转编码器5上设置有无线模块，PLC1与PLC设置有无线模块，旋转编码器5通过无线模块与PLC1和PLC连接。旋转编码器5上的信号通过无线模块传输至PLC中，方便快捷，维修简单。旋转编码器5可以为内置电源的编码器，模块化进行检测，替换方便，维修简单。

在绞线机机身主轴支撑侧预扭导轮上安装转速编码器TRD，1-n个，测得绞线机运行中每个线丝导轮的瞬时线速度，再与来自绞线机牵引速度I1，即基准同步速度相比较。误差达到X就判定有断线，PLC1输出开关信号Y1，绞线机操纵台立即停车报警。

如图5所示，一种绞线机断线检测方法，其步骤如下：

(A)检测系统初始化，设定线速度基准值X，牵引线8所在旋转编码器5检测牵引线8的线速度，再经集电环传送到机身PLC1，经PLC1程序运算得出牵引基准同步信号线速度；

(B)通过一个预扭支架1的旋转编码器5对1条线缆线芯4的速度信号进行检测，信号输入进入PLC1中，PLC1获得所在线缆线芯4的线速度；

(C)在PLC1中将步骤(A)和步骤(B)中获得的牵引基准同步信号线速度与线缆线芯4的线速度在PLC1中进行比较；

a、当线缆线芯4的线速度≤85％牵引基准同步信号线速度时，X值为85，判断此线缆线芯4断线，输出报警停车信号，控制绞线机停止运行；

b、当线缆线芯4的线速度＞85％牵引基准同步信号线速度时，继续对所在的线速度的检测；

(D)所有的线缆线芯4进行步骤(B)和(C)的检测；

(E)当有任意一根线缆线芯4的线速度≤85％牵引基准同步信号线速度时，系统输出报警停车信号，绞线机停止运行。

所述的线缆线芯4线速度计算式如下：

V＝N×d×π

本检测系统是检测线盘在绞线时瞬时线速度，通过在主轴支撑侧预扭导轮上安装线速度传感器，采集线速度信号可编程控制器，由可编程控制器对线盘的线丝速度实时监控。每段绞体上的每个线盘出线速度都是一样的，不管机器运行快慢。再与来自绞线机牵引速度，即基准同步速度相比较。只要有某一线丝出现异常线速度，达到误差X可通过可编程控制器设定，即可判定断线，第一时间报警停车，缩短了断丝行程，提高了断丝修复效率，提高了绞线机生产效益。

以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。此外，“包括”一词不排除其他元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (7)

1.一种绞线机断线检测系统，包括绞线机和绞线机控制系统，其特征在于：所述的绞线机机身主轴的垂直面分别设置有一圈预扭支架(1)和两圈支架(2)，预扭支架(1)和支架(2)均匀分布于所在平面，所述的预扭支架(1)设置于两侧支架(2)中央，两侧支架(2)高度相同，每一个支架(2)顶端设置有导轮(3)，每一个预扭支架(1)上设置有导轮(3)，预扭支架(1)上的导轮(3)高度低于支架(2)顶端导轮(3)高度；线缆线芯(4)通过支架(2)上的导轮(3)顶端和预扭支架(1)上的导轮(3)靠近机身主轴端后与绞线盘连接；

每一个预扭支架(1)导轮(3)的一侧设置有旋转编码器(5)，所述的旋转编码器(5)与PLC1连接，PLC1与绞线机控制系统的PLC连接；

绞线机还包括牵引线(8)所在导轮上设置的旋转编码器(5)，所述的牵引线(8)所在导轮的旋转编码器(5)与绞线机控制系统的PLC连接；

所述的预扭支架(1)上设置有滑块(7)，滑块(7)与导轮(3)固定连接，滑块(7)沿预扭支架(1)上下滑动，滑块(7)通过紧固螺丝与预扭支架(1)紧固；所述的预扭支架(1)和支架(2)底部设置有通孔，旋转编码器(5)的编码器信号线(6)通过通孔与外部系统连接；

所述的PLC设置有触摸屏(9)。

2.根据权利要求1所述的一种绞线机断线检测系统，其特征在于：所述的旋转编码器(5)上设置有无线模块，PLC1与PLC设置有无线模块，旋转编码器(5)通过无线模块与PLC1和PLC连接。

3.根据权利要求1所述的一种绞线机断线检测系统，其特征在于：所述的旋转编码器(5)与外部系统之间设置有集电环(10)。

4.一种绞线机断线检测方法，其步骤如下：

(A)检测系统初始化，设定线速度基准值X，牵引线(8)所在旋转编码器(5)检测牵引线(8)的速度脉冲，输入PLC中，经PLC运算，输出模拟信号，模拟信号再经集电环传送到机身PLC1，经PLC1程序运算得出牵引基准同步信号线速度；

(B)通过一个预扭支架(1)的旋转编码器(5)对1条线缆线芯(4)的速度信号进行检测，信号输入进入PLC1中，PLC1进行运算后获得所在线缆线芯(4)的线速度；

(C)将步骤(A)和步骤(B)中获得的牵引基准同步信号线速度与线缆线芯(4)的线速度在PLC1中进行比较；

a、当线缆线芯(4)的线速度≤X％牵引基准同步信号线速度时，判断此线缆线芯(4)断线，输出报警停车信号，控制绞线机停止运行；

b、当线缆线芯(4)的线速度＞X％牵引基准同步信号线速度时，继续对所在的线速度的检测；

(D)所有的线缆线芯(4)进行步骤(B)和(C)的检测；

(E)当有任意一根线缆线芯(4)的线速度≤X％牵引基准同步信号线速度时，系统输出报警停车信号，绞线机停止运行。

5.根据权利要求4所述的一种绞线机断线检测方法，其特征在于：所述的X值为85-98。

6.根据权利要求4所述的一种绞线机断线检测方法，其特征在于：所述的线缆线芯(4)线速度计算式如下：

V＝N×d×π

其中，V为线缆速度、N为导轮转速，单位为转/s、d为导轮直径、n为旋转编码器转一圈产生的脉冲数、t为脉冲检测时间，单位为ms、D₀为t时间检测脉冲个数。

7.根据权利要求4所述的一种绞线机断线检测方法，其特征在于：所述的旋转编码器(5)为线速度检测器，直接检测线速度后输入PLC1进行线速度比较。