CN107632576A - 一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，用于实现线盘的在线自动打结，所述控制结构由设置的绕线机构、根据PLC指令控制绕线机构动作的绕线伺服驱动器构成，在绕线机构内设有第一活塞、第二活塞及用于推动第一活塞与第二活塞分别运动的推板气缸；所述第一活塞套设于第二活塞内，第一活塞的外壁与第二活塞的内壁形成间隙配合，所述控制方法通过PLC通过排线伺服驱动器实现对排线机构的位移控制、结合PLC通过绕线伺服驱动器实现对绕线机构的绕线控制实现。

Description

一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法

技术领域

本发明属于并丝作业领域，具体涉及一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法。

背景技术

普通的并丝机是线盘并满丝后人工打结，然后上后道工序编织。而普通全自动并线机，并满丝后线头人是通过并丝机捻头机将线头捻过，缺点是线头容易松散，到后道工序编织时，丝的浪费比较厉害。

自动打结机可以自动上盘，在线盘并满丝后，自动完打结动作，再自动下盘，节省了人工也不浪费丝。

申请号为201710278573.4的发明申请，公开了一种自动打结机及自动打结方法，包括工作平台，固结线进给机构、打结线送线机构、绕线机构、移线机构、打结机构以及控制器，所述固结线进给机构、打结线送线机构、绕线机构、移除机构、打结机构都设置在所述工作平台上，所述控制器分别与所述固结线进给机构、打结线送线机构、绕线机构、移线机构、打结机构电连接。

申请号为：200420081023.1的实用新型申请，公开了“一种自动绕丝机的传丝控制装置”，由一个探测器，一个信号处理器及一个报警电路构成，探测器设在含钨丝盘的放丝装置上，用于探测钨丝料的传送是否正常，并输出相应的电信号，信号处理器的输入端与探测器连接，它对他侧起的输出信号进行处理、转换后输出一个可控制绕丝机电脑运行的电平信号，报警电路与信号处理器的输出口连接，当信号处理器输出超过中断绕丝机电脑运行的阈值电平时，报警电路的音响器发出报警信号。

申请号为201420622431.7的实用新型申请，公开了“一种全自动并丝机的自动打结装置”，包括绕丝机构和钩丝机构，绕丝机构由绕丝盘和驱动绕丝盘左右移动及旋转的二组驱动装置组成。钩丝机构整体固定在气缸上，由钩丝棒和钩环组成。当并丝机并完丝后，绕丝盘向左移动到丝附近同时钩丝棒向右伸出来。接着旋转绕丝盘把丝绕在钩丝棒上，钩环向左缩回，然后旋转线锭，钩环再次向右移动使得钩上的丝脱离钩子，最后剪断丝就完成整套自动打结动作。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，其技术方案具体如下：

一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，用于实现线盘的在线自动打结，其特征在于：

所述控制结构由设置的绕线机构、根据PLC指令控制绕线机构动作的绕线伺服驱动器构成，

在绕线机构内设有第一活塞、第二活塞及用于推动第一活塞与第二活塞分别运动的推板气缸；

所述第一活塞套设于第二活塞内，第一活塞的外壁与第二活塞的内壁形成间隙配合，

所述控制方法通过PLC通过排线伺服驱动器实现对排线机构的位移控制、结合PLC通过绕线伺服驱动器实现对绕线机构的绕线控制实现，具体包括如下步骤：

S1：按照工艺要求，将排线与绕线的各动作参数写入PLC相应数据端；

S2：PLC根据数据端的相应数据分别下发第一次动作指令至排线伺服驱动器及绕线伺服驱动器；

S3：排线伺服驱动器根据接收的第一次动作指令控制排线机构到达设定的起始位置；

绕线伺服驱动器根据接收的第一次动作指令控制绕线机构到达设定的起始位置；

排线机构设定的起始位置在旋转方向上形成于绕线机构设定的起始位置的逆时针旋转方向，在位移方向上穿过绕线机构最前端所在的纵向平面、形成在向绕线机构内部纵深的位置；

S4：PLC根据设定的动作参数，下发第一次旋转指令至绕线伺服驱动器的指令接收端，绕线伺服驱动器根据接收的动作指令控制绕线机构顺时针完成第一次旋转，形成拉丝的打结点；

S5：PLC根据设定的动作参数，下发后退指令至排线伺服驱动器的指令接收端，排线伺服驱动器根据接收的动作指令控制排线机构后退，以避开绕线机构旋转方向所在的空间；

S6：PLC根据设定的动作参数，下发第二次旋转指令至绕线伺服驱动器的指令接收端，绕线伺服驱动器根据接收的动作指令控制绕线机构接续前面停止的位置继续沿顺时针方向旋转，以让绕线机构上的拉线与排线机构上的拉线在空间上形成交叉式；

S7：PLC根据设定的动作参数，下发前进指令至排线伺服驱动器的指令接收端，排线伺服驱动器根据接收的动作指令控制排线机构前进到起始位置；

S8：PLC根据设定的动作参数，下发第三次旋转指令至绕线伺服驱动器的指令接收端，绕线伺服驱动器根据接收的动作指令控制绕线机构在前面停止的位置、沿逆时针方向旋转，以让绕线机构上的拉线与排线机构上的拉线形成接触式交叉；

S9：推板气缸推动第一活塞动作，通过第一活塞与第二活塞间的相互作用力夹紧绕线机构与排线机构上的拉丝；

S10：绕线机构按照设定、逆时针旋转到排线机构的剪夹下方、完成拉丝剪切，然后再顺时针旋转到绕线机构设定的起始位置。

根据本发明的一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，其特征在于：

步骤S3中，在排线机构与绕线机构到达各自的设定起始位置之前，对打结用丝进行捻丝，以形成方便打结用丝。

根据本发明的一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，其特征在于：

在排线伺服驱动器及绕线伺服驱动器内各自设有外部编码器，根据各自设置的外部编码器向PLC信号接收端发送当前位置信息，用以实现步骤S3至S10中、排线机构与绕线机构中每个动作的反馈式调控。

根据本发明的一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，其特征在于：

步骤S3至S10中，PLC的所有动作指令均以定量脉冲的形式发送。

根据本发明的一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，其特征在于：

步骤S4中，第一次旋转由第一圈完整的整圈旋转加第二圈整圈的八分之七弧度旋转构成。

根据本发明的一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，其特征在于：

指令信息及反馈信息通过RS485总线传输。

根据本发明的一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，其特征在于：

步骤S10中，在完成拉丝剪切之后，绕线机构旋转到起始位置之前，第二活塞动作，完成对第一活塞与第二活塞间隙内废丝的清理。

根据本发明的一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，其特征在于：

所述的排线机构与绕线机构可单独为一个并丝头工作；或同时为2—5个并丝头一起工作，形成作业流水。

根据本发明的一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，其特征在于：

步骤S3至S10中，排线机构与绕线机构间的每个相互动作均进行互锁设置。

本发明的一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，

其一，通过在原有设备上增设绕线机构，实现自动打结的机械适配；

其二，根据排线机构与绕线机构间的相互动作，建立互锁与反馈式动作调控关系；

其三，动作指令均以定量脉冲的形式发送，结合反馈调节，实现动作的精确定位与调控；

其四，可扩展2或多个并丝头，实现流水线作业，增加作业效率。

综上所述，本发明的一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，通过PLC控制排线伺服驱动器及绕线伺服驱动器间的相互协作动作，并通过实时信号反馈，构成闭环式自动控制系统，实现并丝机的自动打结，节省人力劳作的时间及强度，实现全程自动化控制。

附图说明

图1为本发明的控制流程示意图；

图2为本发明中PLC与排线伺服驱动器及绕线伺服驱动器的电气连接示意图；

图3为本发明中的机械结构示意图；

图4为本发明中四个绕线机构同时工作的机械结构示意图。

具体实施方式

下面，根据说明书附图和具体实施方式对本发明的一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法作进一步具体说明。

如图1、3所示的一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，用于实现线盘的在线自动打结，所述控制结构由设置的绕线机构、根据PLC指令控制绕线机构动作的绕线伺服驱动器构成，

在绕线机构内设有第一活塞、第二活塞及用于推动第一活塞与第二活塞分别运动的推板气缸；

所述第一活塞套设于第二活塞内，第一活塞的外壁与第二活塞的内壁形成间隙配合，

所述控制方法通过PLC通过排线伺服驱动器实现对排线机构的位移控制、结合PLC通过绕线伺服驱动器实现对绕线机构的绕线控制实现，具体包括如下步骤：

S1：按照工艺要求，将排线与绕线的各动作参数写入PLC相应数据端；

S2：PLC根据数据端的相应数据分别下发第一次动作指令至排线伺服驱动器及绕线伺服驱动器(如图2所示，为PLC与排线伺服驱动器及绕线伺服驱动器相应端口的电气连接示意)；

S3：排线伺服驱动器根据接收的第一次动作指令控制排线机构到达设定的起始位置；

绕线伺服驱动器根据接收的第一次动作指令控制绕线机构到达设定的起始位置；

排线机构设定的起始位置在旋转方向上形成于绕线机构设定的起始位置的逆时针旋转方向，在位移方向上穿过绕线机构最前端所在的纵向平面、形成在向绕线机构内部纵深的位置；

S4：PLC根据设定的动作参数，下发第一次旋转指令至绕线伺服驱动器的指令接收端，绕线伺服驱动器根据接收的动作指令控制绕线机构顺时针完成第一次旋转，形成拉丝的打结点；

S5：PLC根据设定的动作参数，下发后退指令至排线伺服驱动器的指令接收端，排线伺服驱动器根据接收的动作指令控制排线机构后退，以避开绕线机构旋转方向所在的空间；

S6：PLC根据设定的动作参数，下发第二次旋转指令至绕线伺服驱动器的指令接收端，绕线伺服驱动器根据接收的动作指令控制绕线机构接续前面停止的位置继续沿顺时针方向旋转，以让绕线机构上的拉线与排线机构上的拉线在空间上形成交叉式；

S7：PLC根据设定的动作参数，下发前进指令至排线伺服驱动器的指令接收端，排线伺服驱动器根据接收的动作指令控制排线机构前进到起始位置；

S8：PLC根据设定的动作参数，下发第三次旋转指令至绕线伺服驱动器的指令接收端，绕线伺服驱动器根据接收的动作指令控制绕线机构在前面停止的位置、沿逆时针方向旋转，以让绕线机构上的拉线与排线机构上的拉线形成接触式交叉；

S9：推板气缸推动第一活塞动作，通过第一活塞与第二活塞间的相互作用力夹紧绕线机构与排线机构上的拉丝；

S10：绕线机构按照设定、逆时针旋转到排线机构的剪夹下方、完成拉丝剪切，然后再顺时针旋转到绕线机构设定的起始位置。

其中，

步骤S3中，在排线机构与绕线机构到达各自的设定起始位置之前，对打结用丝进行捻丝，以形成方便打结用丝。

其中，

在排线伺服驱动器及绕线伺服驱动器内各自设有外部编码器，根据各自设置的外部编码器向PLC信号接收端发送当前位置信息，用以实现步骤S3至S10中、排线机构与绕线机构中每个动作的反馈式调控。

其中，

步骤S3至S10中，PLC的所有动作指令均以定量脉冲的形式发送。

其中，

步骤S4中，第一次旋转由第一圈完整的整圈旋转加第二圈整圈的八分之七弧度旋转构成。

其中，

指令信息及反馈信息通过RS485总线传输。

其中，

步骤S10中，在完成拉丝剪切之后，绕线机构旋转到起始位置之前，第二活塞动作，完成对第一活塞与第二活塞间隙内废丝的清理。

其中，

所述的排线机构与绕线机构可单独为一个并丝头工作；或同时为2—5个并丝头一起工作，形成作业流水。

其中，

步骤S3至S10中，排线机构与绕线机构间的每个相互动作均进行互锁设置。

工作过程：

当接收到并丝结束信号后，PLC控制收线主电机和排线伺服低速运行，通过PLC接收到排线伺服的反馈脉冲信号，检测出排线伺服到达打结位置时，收线主电机和排线伺服同时结束运行。

收线主电机停机后，PLC将通过脉冲信号再次判断排线的实际所在位置(常常会有位置过冲现象)，如有过冲，排线伺服将会再次检测排线位置，并且再次单独调整排线位置(此时收线处不工作)。

当接收到排线伺服控制排线的位置已经到打结位置后，捻丝电机工作对丝进行第一次捻丝控制，捻丝完成后，收线处进行定长收线(即将捻过丝的一段丝下拉)，由计米处进行长度测量，到所需要的长度后收线停止。

当定长收线结束后，对后一段丝再进行第二次捻丝，确保一定长度的丝被捻过(后续对此段丝进行打结，而且捻过的丝打结成功率也高)，捻完丝后，绕线伺服电机工作，进行第一次顺时针旋转，根据所需要的旋转圈数和角度，由PLC计算好脉冲数量后，由PLC内部的DPLSY指令发送出定量的脉冲(定量脉冲发送可以更好的控制其旋转角度)，脉冲发送结束后，PLC内的脉冲指令发出完成标志。

当接收到脉冲发送完成的结束标志后，排线后退，PLC根据所需要移动的距离算出所需的脉冲数量，由内部的DPLSY指令发送出定量的脉冲精确控制排线伺服移动的距离，PLC脉冲发送结束后，排线移动完成后，发出移动结束标志信号。

当接收到排线移动结束的标志信号后，绕线伺服进行第二次顺时针旋转，PLC跟据所需要的旋转圈数和角度，由PLC计算好脉冲数量后，由PLC内部的DPLSY指令发送出定量的脉冲(定量脉冲发送可以更好的控制其旋转角度)，脉冲发送结束后发出结束标志信号。

当接收到脉冲结束标志后，排线前进，PLC根据所需要移动的距离算出所需的脉冲数量，由内部的DPLSY指令发送出定量的脉冲精确控制排线伺服移动的距离，PLC脉冲发送结束后，PLC通过接收到排线伺服编码器反馈脉冲信号，判断出当前排线移动的距离，形成一种闭环反馈模式实现精确的移动定位，排线移动完成后发出排线移动结束标志信号。

当接收到排线伺服移动结束标志后，绕线伺服电机进行第三次逆时针旋转，PLC跟据所需要的旋转圈和角度，数由PLC计算好脉冲数量后，由PLC内部的DPLSY指令发送出定量的脉冲(定量脉冲发送可以更好的控制其旋转角度)，脉冲发送结束后，发出结束标志。

当接收到绕线伺服旋转结束标志后，PLC控制推线气缸全程工作(推动第一活塞，将丝夹在第一活塞顶部位置)，夹好丝后气缸退回原位，推线气缸退回原位后检测装置发送到PLC输入端，发送出已退回原位的标志信号。

当接收到气缸退回原位的标志后，绕线伺服电机进行第四次逆时针旋转，PLC跟据所需要的旋转圈和角度，数由PLC计算好脉冲数量后，由PLC内部的DPLSY指令发送出定量的脉冲(定量脉冲发送可以更好的控制其旋转角度)，脉冲发送结束后，发出结束标志。

当接收到绕线伺服旋转的结束标志后，PLC控制剪刀气缸，将丝剪断，同时剪刀装置将另一头的丝夹住，气缸工作结束后，发送出动作结束标志。

当接收到剪刀气缸剪好丝的标志后，绕线伺服电机进行第五次逆时针旋转，PLC跟据所需要的旋转圈和角度，数由PLC计算好脉冲数量后，由PLC内部的DPLSY指令发送出定量的脉冲(定量脉冲发送可以更好的控制其旋转角度)，脉冲发送结束后，发出结束标志。

当接收到绕线伺服结束标志后，PLC控制推线气缸半程工作(推动第二活塞，将丝由第二活塞推出绕线装置，由于推线气缸只有一个，需要良好的控制半程和全程，在推线气缸的半程位置)，推好丝后气缸退回原位，接收到退回检测装置发出的已退回原位标志，接收到标志信号线后收线点动慢速运转，将多余的丝头绕在线盘上(并将丝的线头拉紧，打结头通过第二活塞的弹簧工作实现线头拉紧)，收线定时转动结束，丝绕好后推线气缸全程工作，同时第一活塞和第二活塞，如有多余废丝，从活塞内推落，推好丝后气缸退回原位，退回原位后检测装置发送到PLC退回原位的检测信号。

当接收到推线气缸结束标志后，绕线伺服电机进行第六次顺时针旋转，PLC跟据所需要的旋转圈和角度，数由PLC计算好脉冲数量后，由PLC内部的DPLSY指令发送出定量的脉冲(定量脉冲发送可以更好的控制其旋转角度)，脉冲发送结束后，由PLC从绕线伺服反馈过来的脉冲信号，检测出绕线装置原点位置(启始零位，通过对绕线伺服的实际角度还判断该位置)，绕线伺服装置到位置后，发出结束标志信号。

当接收到结束标志后，PLC控制托盘气缸上升，托盘气缸到上升位置后检测装置向PLC输出端发出到位置信号，PLC输入端接收到到位置信号后，PLC输入端控制顶尖气缸松开并满丝的线盘，线盘下落到托盘上，PLC输入端接收到顶尖气缸到退回位置信号后，PLC控制托盘气缸下降，托盘下降后，托盘到位检测装置向PLC输入端发出信号，同时，线盘下落时，由落盘检测装置检测出实际落盘数量，确认线盘下落入落盘小车，一次打结过程结束。

在PLC程序内必须做到每个动作之间的互锁功能，若互锁出现问题，机械结构会出现严重碰撞，将会损坏设备。在实际应用中，为以上工作环境同时有四个头同时工作，如图4所示。

在实际应用的程序中，还必须加入四个头的控制。若有一个头的丝断了，必须把当前头的离合器脱开，让这个头停止并丝，否则这个头并出来的丝就浪费掉了。若有一个头的落盘架上的空盘没有了，也必须将这个头的并丝动作停止。若任意一个头的其中一个过程中的元件工作不到位置也将报警并停机。

在无人看管时，其中一个头的丝用完了，如果不去处理，这个头在打完结后，将不再工作，下次个过程工作时就只有其它三个头继续工作，同样，这三个头中又有一个头的丝用完了，这个头打完结后，剩下来的二个头再继续工作。同理，直到最后一个头的丝也用完了，那就整机停止，通知操作人员来换丝。

本发明的一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，

其一，通过在原有设备上增设绕线机构，实现自动打结的机械适配；

其二，根据排线机构与绕线机构间的相互动作，建立互锁与反馈式动作调控关系；

其三，动作指令均以定量脉冲的形式发送，结合反馈调节，实现动作的精确定位与调控；

其四，可扩展2或多个并丝头，实现流水线作业，增加作业效率。

综上所述，本发明的一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，通过PLC控制排线伺服驱动器及绕线伺服驱动器间的相互协作动作，并通过实时信号反馈，构成闭环式自动控制系统，实现并丝机的自动打结，节省人力劳作的时间及强度，实现全程自动化控制。

Claims (9)

1.一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，用于实现线盘的在线自动打结，其特征在于：

所述控制结构由设置的绕线机构、根据PLC指令控制绕线机构动作的绕线伺服驱动器构成，

在绕线机构内设有第一活塞、第二活塞及用于推动第一活塞与第二活塞分别运动的推板气缸；

所述第一活塞套设于第二活塞内，第一活塞的外壁与第二活塞的内壁形成间隙配合，

所述控制方法通过PLC通过排线伺服驱动器实现对排线机构的位移控制、结合PLC通过绕线伺服驱动器实现对绕线机构的绕线控制实现，具体包括如下步骤：

S1：按照工艺要求，将排线与绕线的各动作参数写入PLC相应数据端；

S2：PLC根据数据端的相应数据分别下发第一次动作指令至排线伺服驱动器及绕线伺服驱动器；

S3：排线伺服驱动器根据接收的第一次动作指令控制排线机构到达设定的起始位置；

绕线伺服驱动器根据接收的第一次动作指令控制绕线机构到达设定的起始位置；

排线机构设定的起始位置在旋转方向上形成于绕线机构设定的起始位置的逆时针旋转方向，在位移方向上穿过绕线机构最前端所在的纵向平面、形成在向绕线机构内部纵深的位置；

S4：PLC根据设定的动作参数，下发第一次旋转指令至绕线伺服驱动器的指令接收端，绕线伺服驱动器根据接收的动作指令控制绕线机构顺时针完成第一次旋转，形成拉丝的打结点；

S5：PLC根据设定的动作参数，下发后退指令至排线伺服驱动器的指令接收端，排线伺服驱动器根据接收的动作指令控制排线机构后退，以避开绕线机构旋转方向所在的空间；

S6：PLC根据设定的动作参数，下发第二次旋转指令至绕线伺服驱动器的指令接收端，绕线伺服驱动器根据接收的动作指令控制绕线机构接续前面停止的位置继续沿顺时针方向旋转，以让绕线机构上的拉线与排线机构上的拉线在空间上形成交叉式；

S7：PLC根据设定的动作参数，下发前进指令至排线伺服驱动器的指令接收端，排线伺服驱动器根据接收的动作指令控制排线机构前进到起始位置；

S8：PLC根据设定的动作参数，下发第三次旋转指令至绕线伺服驱动器的指令接收端，绕线伺服驱动器根据接收的动作指令控制绕线机构在前面停止的位置、沿逆时针方向旋转，以让绕线机构上的拉线与排线机构上的拉线形成接触式交叉；

S9：推板气缸推动第一活塞动作，通过第一活塞与第二活塞间的相互作用力夹紧绕线机构与排线机构上的拉丝；

S10：绕线机构按照设定、逆时针旋转到排线机构的剪夹下方、完成拉丝剪切，然后再顺时针旋转到绕线机构设定的起始位置。

2.根据权利要求1所述的一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，其特征在于：

步骤S3中，在排线机构与绕线机构到达各自的设定起始位置之前，对打结用丝进行捻丝，以形成方便打结用丝。

3.根据权利要求1所述的一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，其特征在于：

在排线伺服驱动器及绕线伺服驱动器内各自设有外部编码器，根据各自设置的外部编码器向PLC信号接收端发送当前位置信息，用以实现步骤S3至S10中、排线机构与绕线机构中每个动作的反馈式调控。

4.根据权利要求1所述的一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，其特征在于：

步骤S3至S10中，PLC的所有动作指令均以定量脉冲的形式发送。

5.根据权利要求1所述的一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，其特征在于：

步骤S4中，第一次旋转由第一圈完整的整圈旋转加第二圈整圈的八分之七弧度旋转构成。

6.根据权利要求1及权利要求3所述的一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，其特征在于：

指令信息及反馈信息通过RS485总线传输。

7.根据权利要求1所述的一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，其特征在于：

步骤S10中，在完成拉丝剪切之后，绕线机构旋转到起始位置之前，第二活塞动作，完成对第一活塞与第二活塞间隙内废丝的清理。

8.根据权利要求1所述的一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，其特征在于：

所述的排线机构与绕线机构可单独为一个并丝头工作；或同时为2—5个并丝头一起工作，形成作业流水。

9.根据权利要求1所述的一种并丝机的自动打结控制结构及其控制方法，其特征在于：

步骤S3至S10中，排线机构与绕线机构间的每个相互动作均进行互锁设置。