CN108532336B - 具有张力实时自适应的钢丝绳捻制装置 - Google Patents
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Abstract
一种具有张力实时自适应的钢丝绳捻制装置，包括张力检测机构、一级张力控制机构和二级张力控制机构，所述张力检测机构包括一组张力传感器、无线发射器和无线接收器；所述一级张力控制机构包括步进电机、步进电机控制器、丝杠滑台和滑轮；所述二级张力控制机构包括磁滞制动器、磁滞控制器、同步带、主同步带轮和从同步带轮。所述三个机构与可编程逻辑控制器相连，实现放线张力二级控制。本发明能够对钢丝绳捻制过程中放线张力状态进行在线监测，并对各丝股的张力进行实时自适应调节，实现恒张力放线，提高钢丝绳的质量。
Description
技术领域
本发明涉及钢丝绳张力控制领域，尤其是涉及一种钢丝绳捻制过程中各丝股放线张力实时自适应控制的装置。
背景技术
钢丝绳是由多跟钢丝（股）按一定规则捻制而成的螺旋状钢丝束。但在钢丝绳的捻制过程中各丝股的放线张力会出现不均衡现象，导致捻制出的钢丝绳的使用寿命及力学性能受到严重影响。现有的管式捻股机对放线张力的控制是通过调节放线工字轮的阻尼轮阻力进而控制工字轮的速度来实现的，如图5所示：01阻尼轮，02阻尼绳，03弹簧，04调节螺母。用麻绳或其他材料制成的阻尼绳加调节螺母，操作工人凭借经验判断调节螺母改变阻尼绳与阻尼轮之间的摩擦力以达到调节放线张力。这种方法劳动强度大，人为因素影响大，各股张力难以保证均衡。
针对这种传统机械控制存在的不足，相继有张力自适应控制技术的研究，虽控制方式不一，但都是以张力传感器检测张力反馈给执行机构控制工字轮的一种闭环控制模式。张力传感器一般安装在分线盘处，工字轮的控制有步进电机控制，电气控制，磁粉制动器控制。这些技术在一定程度上实现了放线张力自适应控制，但随着对钢丝绳品质要求的进一步提高，对放线张力的控制也需更加精确。管式捻股机的放线工字轮与分线盘间的距离不一，在筒体内由近及远分布。显然，
在分线盘处测得的张力反馈到最远端的工字轮控制机构做出控制，由于距离远，加上中间丝股与筒体外壁孔的摩擦以及旋转等带来的挠性，分线盘处张力的改变就存在延迟，这种滞后性是目前控制技术存在的问题。
发明内容
为了克服现有管式捻股机的无法实现张力实时自适应调节的不足，本发明提出了一种具有张力实时自适应的钢丝绳捻制装置，针对现有放线张力控制技术存在的问题，提出一种放线张力二级控制的方法。
一种具有张力实时自适应的钢丝绳捻制装置，包括张力检测机构、一级张力控制机构和二级张力控制机构，所述张力检测机构包括一组张力传感器；所述张力传感器与无线发射器相连；所述张力传感器及所述无线发射与分线盘相连；所述无线发射器与无线接收器相连；所述无线接收器与可编程逻辑控制器相连；所述一级张力控制机构包括步进电机；所述步进电机与步进电机控制器相连；所述步进电机控制器与所述可编程逻辑控制器相连；所述步进电机的输出侧与用于带动滑轮上下移动以对丝股的张力进行调节的丝杠滑台相连；所述丝杠滑台与滑轮相连；所述二级张力控制机构包括磁滞制动器；所述磁滞制动器与磁滞控制器相连；所述磁滞控制器与可编程逻辑控制器相连；所述磁滞控制器与主同步带轮相连，所述主同步带轮与同步带相连；所述同步带与用于带动工字轮转动且通过转速调节放线张力的从同步带轮相连；所述从同步带轮与工字轮同轴相连。
进一步，所述张力传感器布置在分线盘上，且与所述分线盘上的每跟丝股一一对应，所述张力传感器将每跟丝股的张力值传送到所述无线发射器作为一组数据发送。
优选的，所述无线发射器与无线接收器之间通过2.4G射频信号传输数据。该方案能够避免工业环境的干扰。
再进一步，所述滑轮通过上下移动变换位置可对丝股的张力进行实时调节，所述步进电机驱动器根据所述可编程逻辑控制器下达的指令通过脉冲信号控制所述步进电机，进而实现滑轮的上下位移变化。
所述滑轮的两侧分别设置第一定滑轮和第二定滑轮，所述滑轮、第一定滑轮和第二定滑轮均与丝股相连。
更进一步，所述磁滞控制器根据所述可编程逻辑控制器下达的指令通过电流信号控制所述磁滞制动器，所述磁滞制动器通过所述主同步带轮、所述同步带、所述从同步带轮控制所述工字轮的转速达到调节放线张力。
本发明的技术构思为： 分线盘处的张力状态与捻制成绳的钢丝绳中各股应力最为相近，因此将张力传感器放置在分线盘处较为合理。将测得的张力值通过无线数据传输，能在管式捻股机高速旋转状态下避免有线传输形式下布线难及线缆缠绕的问题，并能实时传输。放线工字轮在筒体内与分线盘距离不一，通过控制工字轮调节张力存在滞后性。为达到更精确的控制，在分线盘端增设一组张力控制装置作为张力一级控制，与之后的阻尼控制形成该发明的张力二级控制方式。一级张力控制设定为即时控制，但不便长期维持一种长期的状态，一段时间后需释放；二级张力控制设定为长期维持一种状态的控制。当张力传感器检测到的张力与设定值的偏差超出设定阈值时，一级张力控制器迅速做出反应调整张力，此时分线盘处的线张力得到实时改变，待稳定之后，一级张力控制与二级张力控制进行协调控制，使得一级张力控制缓慢释放，转为二级张力控制维持这种张力状态。
本发明的有益效果主要表现在：对钢丝绳捻制过程中放线张力状态进行在线监测，并对各丝股的张力进行实时自适应调节，实现恒张力放线，提高钢丝绳的质量。
附图说明
图1为具有张力实时自适应的钢丝绳捻制装置的结构示意图。
图2为本发明中张力实时自适应二级控制结构图。
图3为张力传感器在分线盘的布置图。
图4为本发明中的磁滞制动器张力控制的结构示意图。
图5为传统放线架阻尼绳和调节螺母张力调节器的结构示意图。
实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
参照图1~图4，一种具有张力实时自适应的钢丝绳捻制装置，包括张力检测机构、一级张力控制机构和二级张力控制机构；
所述张力检测机构包括一组张力传感器101，所述张力传感器101与无线发射器102相连；所述张力传感器101及所述无线发射器102与分线盘5相连；所述无线发射器102与无线接收器103相连；所述无线接收器103与可编程逻辑控制器4相连；
所述一级张力控制机构包括步进电机201；所述步进电机201与步进电机驱动器202相连；所述步进电机驱动器202与逻辑控制器4相连；所述步进电机201的输出侧与用于带动滑轮上下移动以对丝股的张力进行调节的丝杠滑台203相连；所述丝杠滑台203与滑轮204相连；所述滑轮204的两侧分别设置第一定滑轮205和第二定滑轮206，所述滑轮204、第一定滑轮205及第二定滑轮206均与丝股相连；
所述二级张力控制器包括磁滞制动器301；所述磁滞制动器301与磁滞控制器302相连；所述磁滞控制器302与可编程逻辑控制器4相连；所述磁滞制动器301与主同步带轮303相连，所述主同步带轮303与同步带304相连；所述同步带304与用于带动工字轮转动且通过转速调节放线张力的从同步带轮305相连；所述从同步带轮305与工字轮6相连。
具体的，所述张力传感器101布置在分线盘5上，且与所述分线盘5上的每跟丝股一一对应，所述张力传感器101将每跟丝股的张力值传送到所述无线发射器102作为一组数据发送；参照图3，8根丝股等圆弧间隔分布在分线盘5上，8个所述张力传感器101也是等圆弧间隔布置在分线盘5上。
具体的，所述无线发射器102与无线接收器103之间通过2.4G射频信号传输数据。该方案能够避免工业环境的干扰。
具体的，所述滑轮204通过上下移动变换位置可对丝股的张力进行实时调节，所述步进电机驱动器202根据所述可编程逻辑控制器4下达的指令通过脉冲信号控制所述步进电机201，进而实现滑轮的上下位移变化。
具体的，所述磁滞控制器302根据所述可编程逻辑控制器4下达的指令通过电流信号控制所述磁滞制动器301，所述磁滞制动器301通过所述主同步带轮303、所述同步带304、所述从同步带轮305控制所述工字轮的转速达到调节放线张力。
本发明的技术方案通过所述一组张力传感器101实时检测各丝股的张力，并将张力数据通过无线传输给所述可编程逻辑控制器4，当所述可编程逻辑控制器4检测到某一个丝股的张力值与设定张力值的偏差超出设定阈值时，首先启动该丝股对应的一级张力控制，根据张力的偏差值相应改变所述滑轮204的位置，此时分线盘处的丝股张力得到实时改变。待稳定之后，一级张力控制与二级张力控制进行协调控制，一级张力控制缓慢释放，所述滑轮204的位置恢复原状。与此同时，启动二级张力控制，所述磁滞制动器301通过控制所述工字轮的转速达到调节放线张力并维持这种张力状态。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (1)
1.一种具有张力实时自适应的钢丝绳捻制装置，其特征在于：所述钢丝绳捻制装置包括张力检测机构、一级张力控制机构和二级张力控制机构，所述张力检测机构包括一组张力传感器；所述张力传感器与无线发射器相连；所述张力传感器及所述无线发射与分线盘相连；所述无线发射器与无线接收器相连；所述无线接收器与可编程逻辑控制器相连；所述一级张力控制机构包括步进电机；所述步进电机与步进电机控制器相连；所述步进电机控制器与所述可编程逻辑控制器相连；所述步进电机的输出侧与用于带动滑轮上下移动以对丝股的张力进行调节的丝杠滑台相连；所述丝杠滑台与滑轮相连；所述二级张力控制机构包括磁滞制动器；所述磁滞制动器与磁滞控制器相连；所述磁滞控制器与可编程逻辑控制器相连；所述磁滞控制器与主同步带轮相连，所述主同步带轮与同步带相连；所述同步带与用于带动工字轮转动且通过转速调节放线张力的从同步带轮相连；所述从同步带轮与工字轮同轴相连；
所述张力传感器布置在分线盘上，且与所述分线盘上的每跟丝股一一对应，所述张力传感器将每跟丝股的张力值传送到所述无线发射器作为一组数据发送；
所述无线发射器与无线接收器之间通过2.4G射频信号传输数据；
所述滑轮通过上下移动变换位置可对丝股的张力进行实时调节，所述步进电机驱动器根据所述可编程逻辑控制器下达的指令通过脉冲信号控制所述步进电机，进而实现滑轮的上下位移变化；
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