CN109502420A - 一种伺服张力器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种伺服张力器,包括机壳、设在机壳上的送线机构、张力调节装置、检测装置、设在机壳内的控制器、用于驱动送线机构的伺服电机。送线机构保证了绕组线的张力稳定,是检测装置准确地检测绕组线的张力。张力调节机构可以方便地调节通过伺服张力器的绕组线的张力。伺服电机的稳定驱动送线机构,使得张力器在高速运转下绕组线仍具有稳定张力。组合式电枢定子使得绕线槽满率达到100%,提高了电机的工作效率。一体式永磁环解决了生产工序中的安装困难及容易脱落等不安全现象,轴向斜度充磁更加提高了气隙磁场推动的连贯性,使电机功率输出更加充分。

Description

一种伺服张力器
技术领域
本发明涉及张力器领域,尤其是涉及一种伺服张力器。
背景技术
张力器是保证了线圈在缠绕过程中达到要求的张紧力,使得烧制的线圈松紧合适,从而确保长度和电阻值达到要求的技术参数。随着国民经济的发展、自动化生产技术的不断进步,线圈产品品质不断升级,传统的永磁式和机械式张力器,由于其结构和原理带来的局限性,逐渐不能适应于产品的发展。目前市面上现有的张力器均以杆式张力器件配合弹簧构成,传统的永磁式张力器和机械式张力器稳定性差,很容易造成在张力检测过程中张力杆的摇摆,从而造成张力检测的不准确,而且目前市场上的张力器基本是被动送线,张力器的张力稳定性差、断线频率高、绕线质量低。现有的张力器在利用送线轮传送过程中,绕组线只围绕送线轮小半段就传送到张力杆,容易造成绕组线的打滑,从而造成张力检测的失真。
此外,现有的伺服器张力器还存在张力调节的问题,具体存在如下的缺点:一是在工作过程中张力调节的范围小,张力调节不方便,不能实现张力大范围的调节;二是在工作过程中存在绕组线张力不稳定且稳定性差的问题,难以实时调节绕组线以提供恒定张力。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足,提供一种稳定性高、张力检测准确、可调节张力的伺服张力器。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是:
一种伺服张力器,包括机壳、设在机壳上并传送绕组线的送线机构、用于对送线机构传送的绕组线进行张力调节的张力调节装置、设在送线机构与张力调节装置之间的检测装置、设在机壳内的控制器、用于驱动送线机构的伺服电机,检测装置、伺服电机分别与控制器电连接;伺服电机驱动送线机构将绕组线送出,绕组线通过检测装置,检测装置采集绕组线的张力信号并将张力信号传送至控制器,控制器对张力信号进行信号处理。以上技术方案中,控制器将信号处理之后的张力信号传送给显示装置,显示装置显示出张力数值。检测装置还能实时采集经过伺服张力器的绕组线的张力信号,检测装置将张力信号传送给控制器处理后在显示装置上实时显示张力数值,从而工作人员可以实时得知绕组线的张力值,若意外地出现张力值超出所需范围,则可以及时停止伺服张力器的工作。送线机构平稳地传送绕组线,保障了伺服张力器在工作中绕组线张力的稳定性,从而使得与送线机构固定相连的压力传感器更加准确地检测通过送线机构的绕组线的张力。本技术方案采用了低压小功率的伺服电机驱动送线机构,该伺服电机具有控制精度高、响应速度快而且节能的优点,十分符合市场未来的发展趋势。
作为优选,伺服电机包括电机壳、可拆卸地固定设在电机壳上的组合式电枢定子、可拆卸地固定设在电机壳上的轴承、与轴承可拆卸固定连接的转轴、可拆卸地固定套设在转轴上并带动转轴转动的永磁环。以上技术方案中,根据电磁理论,通过对组合式电枢定子通电,组合式电枢定子产生与永磁环配合的电磁场,电磁场驱动永磁环转动,从而驱动转轴转动,从而伺服电机驱动送线机构运动。现有技术通过排线嘴来完成定子的电枢槽绕线,线槽之间预留了排线嘴的运动空间,无法将线绕满,而组合式电枢定子,使得定子铁芯绕线槽绕线至槽满,组合式电枢定子充分提高了电机的工作效率,同时也能降低功率、提高扭矩。
作为优选,组合式电枢定子包括通过通电产生电磁场并驱动永磁环转动的的定子铁芯,12个定子铁芯组合形成圆环体形状的组合式电枢定子,永磁环设在组合式电枢定子内部,转轴与送线轮可拆卸地连接,从而伺服电机驱动送线机构运动。以上技术方案中,根据电磁理论,通过对定子铁芯通电,由12个定子铁芯组合形成圆柱体形状的组合式电枢定子产生与永磁环配合的电磁场,电磁场驱动永磁环转动,从而驱动转轴转动,从而伺服电机驱动送线机构运动;12个定子铁芯组合形成了圆环体形状的组合式电枢定子,解决了现有技术无法将定子的电枢槽绕满的缺点,充分提高了电机的工作效率,同时也能降低功率、提高扭矩。
作为优选,永磁环包括8个连接为一体并形成环形体的永磁体,相邻永磁体之间设有倾斜的充磁级线,充磁级线与水平面的角度为80°,相邻永磁体均存在有磁性相异的磁场。以上技术方案中,永磁环由多个永磁体一体成型,永磁体是将磁性材料烧结而成一体之后再进行充磁,永磁环设计了轴向斜角充磁,永磁环上间隔设置有磁性相反的磁区,相邻的两磁区通过倾斜设置的充磁级线分割,充磁级线的倾斜角度设为80°,更好地使得永磁环与组合式电枢定子产生的磁场相配合,一体成型的永磁环解决了生产工序中的安装困难及容易脱落等不安全现象,而轴向斜度充磁更加提高了气隙磁场推动的连贯性,使电机功率输出更加充分。
作为优选,伺服电机还包括设在电机壳内且位置与转轴端部相对的磁编码器,磁编码器包括设电机壳内的编码器PCB板、设在编码器PCB板对面并形成磁场的编码器磁铁,编码器磁铁固定安装在转轴上,编码器PCB板设有检测磁场角度变化的主芯片、与主芯片电连接并输出脉冲信号的差分电路,差分电路包括与主芯片电连接并输出脉冲信号的差分芯片,编码器PCB板与控制器电连接,从而控制器控制伺服电机的运动;通过两组线性霍尔元件的差分算法对磁编码器进行设计,得到如下公式的三组差分输出信号:
UA=UmaxSinH,UB=UmaxSin(H+120b),UC=UmaxSin(H-120b)
式中:Umax为线性霍尔元件输出的最大值;UA、UB、UC分别为三组差分输出信号;H为电角度,120b为电角度偏转值。
以上技术方案中,编码器磁铁随着转轴转动,从而产生随着转轴转动而发生角度变化的磁场,主芯片检测到磁场变化角度的信号,然后将信号传送至差分电路,磁编码器还与设在伺服电机内的电机PCB板电连接,磁编码器的差分电路根据主芯片收集的磁场转动的信号,输出信号给电机PCB板,从而控制通过组合式电枢定子的电流,从而控制组合式电枢定子产生的磁场,进一步的控制永磁环转动,从而控制转轴转动。磁编码器的设计主要思路为两组线性霍尔元件的改进算法,通过两组线性霍尔元件的差分算法对磁编码器进行设计,得到如下公式的三组差分输出信号:
UA=UmaxSinH,UB=UmaxSin(H+120b),UC=UmaxSin(H-120b)
式中:Umax为线性霍尔元件输出的最大值;UA、UB、UC分别为三组差分输出信号;H为电角度,120b为电角度偏转值。以上差分算法解决了传统算法中由于一组线性霍尔元件误差带来的整体误差问题以及所查正弦表均匀度问题。
本技术方案中,主芯片为TLE5012BE1000,差分芯片为AM26C31IPWR,主芯片和差分芯片相连,通过主芯片的IIF_A、IIF_B、IIF_C接口获取主芯片的角度信号,主芯片的IIF_A、IIF_B、IIF_C接口接口默认设置为push-pull接口,主芯片通过SSC配置寄存器为open-drain接口,主芯片的输出接口与供电电源之间连接有上拉电阻,上拉电阻防止电路电压抖动及干扰,对信号的输入输出起了稳定作用;差分芯片通过AIN、BIN、CIN引脚获取角度信号,然后经差分芯片差分处理后得到所需的控制脉冲信号,其中差分芯片的AIN、BIN、CIN引脚分别与主芯片的IIF_A、IIF_B、IIF_C接口相对应,控制脉冲信号包括B、/B、Z、/Z、A、/A。目前常用的传感器有光电编码器、旋转变压器和感应同步器等。旋转变压器和感应同步器体积较大,光电编码器技术成熟,但成本较高,抗震性能差,无法在恶劣的工作环境下使用。磁编码器是将旋转角位置、角位移及角速度等物理量转换为电信号的传感器。磁编码器与光电编码器相比具有以下优点:一是无接触式的结构使其能够可靠工作在油、灰尘、气温变换强烈的恶劣条件下;二是不采用发光二极管,使用寿命长,耗电少,结构简单,抗冲击,可靠性高,价格低廉。
作为优选,检测装置包括用于采集绕组线张力信号并将张力信号传送给控制器的压力传感器、用于采集送线机构角度信号并将角度信号传送给控制器的角度传感器,压力传感器和角度传感器分别可拆卸地连接在送线机构上,压力传感器、角度传感器分别与控制器电连接。
以上技术方案中,压力传感器用于检测送线机构上绕组线的张力,压力传感器可拆卸地连接在送线机构上,使得检测的绕组线的张力更加稳定准确;压力传感器采集绕组线的张力信号,并将张力信号传送至控制器,经过控制器处理后,处理器传送信号给显示装置,显示装置显示出张力数值。压力传感器实时采集经过伺服张力器的绕组线的张力信号,通过控制器处理并在显示装置上实时显示张力数值,从而工作人员可以实时得知绕组线的张力值,若意外地出现张力值超出所需范围,则可以及时停止伺服张力器的工作;角度传感器用于检测送线机构的角度位置,角度传感器可拆卸安装在送线机构上,当送线机构的角度变化时,角度传感器将角度信号传输给控制器,当送线机构的角度运动到设定的工作角度时,控制器传送控制信号给伺服电机,从而控制伺服电机开始运转。角度传感器还能实时检测送线机构的角度信号,经过控制器处理后在显示装置显示,伺服张力器在工作状态下,送线机构的角度偏转值越稳定则经过伺服张力器的绕组线的张力越稳定。
作为优选,张力调节装置包括设在机壳内并对绕组线进行张力调节的动力传导机构、设在机壳上并与动力传导机构活动连接的张力机构,动力传导机构包括设在机壳内的齿条、与齿条相啮合的齿轮、设在机壳上的调节轴、对调节轴进行限位调节的限位机构,限位机构连接在调节轴上;张力机构包括用于对送线机构传送的绕组线进行张力调节的张力杆、通过摆臂轴设在机壳上的摆臂,张力杆通过张力杆转接轴设在机壳上,齿轮可转动的设在摆臂轴上,张力杆与摆臂之间通过拉簧连接;角度传感器与张力杆可拆卸地固定连接,角度传感器采集张力杆偏转的角度信号;机壳上还设有张力杆转接轴座、可转动地固定安装在张力杆转接轴座上的张力杆转接轴,从而张力杆可转动地固定安装在机壳上;张力杆转接轴设有供张力杆贯穿通过的第一通孔、将张力杆固定安装在张力杆转接轴上的张力杆锁块、与张力杆锁块相配合的锁块孔、将张力杆锁块固定安装在张力杆转接轴上的锁块端盖、将锁块端盖固定安装在张力杆转接轴上的螺钉,张力杆锁块设有与第一通孔相配合的第二通孔,张力杆依次通过第一通孔和第二通孔;张力杆转接轴和张力杆锁块均设有互相对应的圆柱销孔,张力杆锁块设置于锁块孔中,圆柱销依次穿过张力杆转接轴和张力杆锁块上的圆柱销孔将张力杆锁块固定安装在张力杆转接轴上;锁块端盖设有与螺钉相配合的螺纹孔,通过螺钉穿过螺纹孔将锁块端盖锁紧在张力杆转接轴上;张力杆依次穿过第一通孔、第二通孔,张力杆固定安装在张力杆转接轴上;角度传感器固定安装在张力杆转接轴上,从而张力杆转接轴分别可拆卸地与张力杆、角度传感器固定连接在一起,通过角度传感器采集张力杆转接轴的偏转的角度信号,从而采集张力杆的偏转的角度信号。
以上技术方案中,齿条带动齿轮滚动,从而通过齿条与齿轮之间的啮合作用调节张力机构上的张力,张力机构的张力对绕组线进行张力作用,通过齿条、齿轮组合形成的动力传导机构驱动并带动张力机构的同时,张力机构对送线机构送出的绕组线进行较大张力范围的调节作用,使得张力机构为绕组线提供稳定张力;调节轴转动带动张力机构对绕组线进行张力微调作用,在齿条、齿轮的大范围调节基础上进一步实现了工作过程中对绕组线的张力微调功能;在动力传导机构和张力机构相互配合下,使得伺服张力器在工作过程中提供恒定的张力和生产技术要求的张力值,增加绕线质量,提高工作效率。
本技术方案中,张力杆通过设在张力杆转接轴上的通孔可以与张力杆转接轴进行方便的安装拆卸,通过张力杆与通孔位置相配合来调节张力杆引导绕组线的有效长度,从而使得经过张力杆的绕组线传送至设定位置,张力杆与通孔配合连接后,顶丝通过顶丝孔将张力杆与张力杆转接轴锁紧固定连接,角度传感器也固定连接在张力杆转接轴上,通过角度传感器检测张力杆转接轴的转动角度,从而实现检测张力杆转动角度的功能。张力杆转接轴带动张力杆转动,从而通过调节张力杆的转动角度来调整经过张力杆的绕组线的张力大小。本技术方案中,张力杆转接轴内部安装步骤如下:
第一步:将张力杆锁块安装进锁块孔;
第二步:将圆柱销依次通过张力杆转接轴、张力杆锁块上的圆柱销孔;
第三步:将锁块端盖安装进锁块孔并固定锁块;
第四步:将螺钉安装进螺纹孔锁紧,从而将锁块端盖固定安装在张力杆转接轴上。
作为优选,动力传导机构还包括驱动齿条的气缸,齿条可移动的设在气缸上。以上技术方案中,气缸带动齿条横向移动,齿条带动齿轮滚动,从而通过齿条与齿轮之间的啮合作用调节张力杆上的张力,张力杆的张力对绕组线进行张力作用,通过气缸、齿条、齿轮组合形成的动力传导机构,进一步提高了张力调节的稳定性,并且气缸起到了对张力大范围调节的作用。
作为优选,限位机构包括贯穿设在调节轴上并对调节轴进行限位调节的指位片、用于限定调节轴行程并设在齿条上的限位柱,限位柱位于指位片的内侧;机壳上设有调节轴座,调节轴设在调节轴座上;调节轴座上固定设有游块导杆,指位片可活动的固定套设在游块导杆上;调节轴座还固定设有可转动的固定设在调节轴上的调节旋钮,调节旋钮设在机壳上;指位片上端设有穿出机壳的张力刻度指针。
以上技术方案中,指位片起到限位调节轴移动行程的作用,在工作过程中,限位柱与指位片紧贴,指位片的移动推动限位柱移动,从而使齿条横向移动,进一步带动齿轮转动,指位片起到微调张力的作用;调节轴座使调节轴更加牢固的设在壳体上,调节轴座在调节张力的过程中可以增加张力的稳定性;指位片沿游块导杆移动,游块导杆提升了限位片在移动过程中的稳定性,进一步增加张力的稳定性;通过外力旋动调节旋钮带动调节轴转动,调节轴转动带动指位片移动,指位片移动带动张力机构对绕组线进行张力微调作用,从而通过调节旋钮既实现了张力微调功能,又提高了工作过程中的张力微调作用的便利性;通过观察张力刻度指针指向的张力刻度值,使得工作人员可以方便将绕组线的张力调节至所需值。
作为优选,送线机构包括设在机壳侧面的送线轮,绕组线缠绕送线轮一圈后传送至张力杆,送线轮与伺服电机可拆卸地连接;送线机构还包括设在送线轮下方的第一防跳线器、设在第一防跳线器下方的羊毛毡轮、设在羊毛毡轮下方的瓷眼、设在机壳正面的第二防跳线器、设在第二防跳线器上方的第三防跳线器、设在张力杆另一端的滑轮,送线轮、第一防跳线器、羊毛毡轮的过线槽以及瓷眼的过线孔均处于同一平面,第二防跳线器、第三防跳线器、滑轮的过线槽均处于同一平面,绕组线依次通过瓷眼、羊毛毡轮、第一防跳线器、送线轮、第二防跳线器、第三防跳线器并从滑轮传送出去;压力传感器可拆卸地与第三防跳线器连接,绕组线传送至第三防跳线器并通过压力传感器采集得到绕组线的张力信号;机壳上还设有显示屏,显示屏与控制器电连接,压力传感器和角度传感器将收集到的信号传送至控制器,经控制器处理后在显示屏上显示出压力数值和角度数值。其中,现有技术的压力传感器所在位置需设置三个防跳线器,三个防跳线器的设置具有较强干扰性的缺点,与现有技术相比,压力传感器所在位置设置两个分别为第二防跳线器和第三防跳线器,使得对绕组线进行张力信号的检测过程中压力传感器能取得更精确的检测数据;显示装置为显示屏或其他显示装置(如音频显示);伺服电机驱动送线机构将绕组线送经伺服张力器,绕组线分别通过压力传感器和角度传感器采集得到绕组线的张力信号和张力杆偏转的角度信号并将张力信号和角度信号传送至控制器,控制器对张力信号和角度信号分别进行信号处理,控制器将信号处理之后的张力信号和角度信号传送给显示屏,显示屏显示出张力数值和角度数值,从而工作人员可以实时得知绕组线的张力值和张力杆偏转的角度值。
以上技术方案中,送线轮提供传送绕组线的动力,绕组线缠绕送线轮一圈后传送至张力杆,相比现有技术只围绕送线轮小半段就传送到张力杆,降低了容易造成绕组线的打滑的风险,从而使得张力检测更加准确。瓷眼作为绕组线进入伺服张力器的绕组线的入口,起到了良好的限位作用,防止了绕组线进入伺服张力器后严重的晃动;羊毛毡轮和第一防跳线器的组合结构设置使得绕组线平稳地进入送线轮,保证了绕组线张力的稳定性。绕组线经过送线轮后进入第二防跳线器,第二防跳线器使得绕组线平稳进入第三防跳线器,压力传感器可拆卸地固定安装在第三防跳线器上,一方面,绕组线受到绕组线通过时施加的压力,压力传感器收集到压力信号,并将压力信号传送至控制器,控制器处理压力信号后将压力信号传送至显示装置显示出绕组线张力值,另一方面,压力传感器设在第三防跳线器上使得检测出的绕组线张力更加稳定准确;第三防跳线器进一步地使绕组线平稳通过,保证了绕组线张力的稳定性。
本发明具有的有益效果是:
1、采用伺服电机驱动送线机构,控制精度高,响应快且节能,伺服电机的稳定驱动送线机构,使得张力器在高速运转下绕组线仍具有稳定张力。
2、组合式电枢定子使得电枢槽内的绕线槽满率达到100%充分提高了电机的工作效率,同时也能降低功率提高扭矩。
3、一体式永磁环解决了生产工序中的安装困难及容易脱落等不安全现象,而轴向斜度充磁更加提高了气隙磁场推动的连贯性,使电机功率输出更加充分。
4、张力调节装置对通过伺服张力器绕组线的张力的进行调节,提供不同的绕组线通过伺服张力器所需的不同的张力。
5、送线机构传送绕组线的过程中保证了绕组线的张力稳定。
6、压力传感器设在第三防跳线器上,方便准确地检测绕组线的张力。
7、角度传感器检测张力杆的角度,当张力杆转动的角度达到预设角度,角度传感器输出反馈信号给控制器,从而自动控制伺服电机转动。
8、减少发生在工作过程中绕组线与轮打滑的次数和降低绕组线断线的频率,增加绕线质量,提高工作效率。
附图说明
图1是本发明的伺服张力器的检测装置的外部结构示意图。
图2是本发明的伺服张力器的检测装置的内部结构示意图。
图3是本发明的伺服张力器的检测装置的侧视图。
图4是本发明的伺服电机的剖视图。
图5是本发明的永磁环的示意图。
图6是本发明的组合式电枢定子的示意图。
图7是本发明的TLE5012BE1000和AM26C31IPWR的电路原理图。
图8是本发明的张力杆转接轴结构的爆炸示图
图9是本发明的第一实施例的张力调节装置的结构示意图。
图10是本发明的第二实施例的张力调节装置的结构示意图。
图中:1、机壳,2、压力传感器,3、伺服电机,31、电机壳,32、组合式电枢定子,321、定子铁芯,33、轴承,34、转轴,35、永磁环,351、永磁体,352、充磁级线,36、编码器PCB板,37、编码器磁铁,4、控制器,5、角度传感器,6、张力杆,7、张力杆转接轴,8、送线轮,9、第一防跳线器,10、羊毛毡轮,11、瓷眼,12、第二防跳线轮,13、第三防跳线轮,14、滑轮,15、显示屏,16、绕组线,17、第一通孔,18、张力杆锁块,19、锁块孔,20、锁块端盖,21、螺钉,22、第二通孔,23、圆柱销孔,24、圆柱销,25、张力杆转接轴座,26、齿条,27、齿轮,28、调节轴,29、气缸,30、指位片,38、限位柱,39、调节轴座,40、游块导杆,41、调节旋钮,42、张力刻度指针,43、摆臂轴,44、摆臂,45、拉簧。
具体实施方式
以下结合附图和实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1
如图1-9所示,本实施例的伺服张力器包括机壳1、设在机壳1上并传送绕组线16的送线机构、用于对送线机构传送的绕组线16进行张力调节的张力调节装置、设在送线机构与张力调节装置之间的检测装置、设在机壳1内的控制器4、用于驱动送线机构的伺服电机3,检测装置、伺服电机3分别与控制器4电连接;伺服电机3驱动送线机构将绕组线16送出,绕组线16通过检测装置,检测装置采集绕组线16的张力信号并将张力信号传送至控制器4,控制器4对张力信号进行信号处理。
本实施例中,伺服电机3包括电机壳31、可拆卸地固定设在电机壳31上的组合式电枢定子32、可拆卸地固定设在电机壳31上的轴承33、与轴承33可拆卸固定连接的转轴34、可拆卸地固定套设在转轴34上并带动转轴34转动的永磁环35。
本实施例中,组合式电枢定子32包括通过通电产生电磁场并驱动永磁环35转动的的定子铁芯321,12个定子铁芯321组合形成圆环体形状的组合式电枢定子32,永磁环35设在组合式电枢定子32内部,转轴34与送线轮8可拆卸地连接,从而伺服电机3驱动送线机构运动。
本实施例中,永磁环35包括8个连接为一体并形成环形体的永磁体351,相邻永磁体351之间设有倾斜的充磁级线352,充磁级线352与水平面的角度为80°,相邻永磁体351均存在有磁性相异的磁场。
本实施例中,伺服电机3还包括设在电机壳31内且位置与转轴34端部相对的磁编码器,磁编码器包括设电机壳内的编码器PCB板36、设在编码器PCB板36对面并形成磁场的编码器磁铁37,编码器磁铁37固定安装在转轴34上,编码器PCB板36设有检测磁场角度变化的主芯片、与主芯片电连接并输出脉冲信号的差分电路,差分电路包括与主芯片电连接并输出脉冲信号的差分芯片,编码器PCB板36与控制器4电连接,从而控制器4控制伺服电机3的运动;通过两组线性霍尔元件的差分算法对磁编码器进行设计,得到如下公式的三组差分输出信号:
UA=UmaxSinH,UB=UmaxSin(H+120b),UC=UmaxSin(H-120b)
式中:Umax为线性霍尔元件输出的最大值;UA、UB、UC分别为三组差分输出信号;H为电角度,120b为电角度偏转值。
本实施例中,检测装置包括用于采集绕组线16张力信号并将张力信号传送给控制器4的压力传感器2、用于采集送线机构角度信号并将角度信号传送给控制器4的角度传感器5,压力传感器2可拆卸地连接在送线机构上,角度传感器5设在机壳1上,压力传感器2、角度传感器5分别与控制器4电连接。
本实施例中,张力调节装置包括设在机壳1内并对绕组线16进行张力调节的动力传导机构、设在机壳1上并与动力传导机构活动连接的张力机构,动力传导机构包括设在机壳1内的齿条26、与齿条26相啮合的齿轮27、设在机壳1上的调节轴28、对调节轴28进行限位调节的限位机构,限位机构连接在调节轴28上;张力机构包括用于对送线机构传送的绕组线16进行张力调节的张力杆6、通过摆臂轴43设在机壳1上的摆臂44,张力杆6通过张力杆转接轴7设在机壳1上,齿轮27可转动的设在摆臂轴43上,张力杆6与摆臂44之间通过拉簧45连接;角度传感器2与张力杆6可拆卸地固定连接,角度传感器5采集张力杆6偏转的角度信号;机壳1上还设有张力杆转接轴座25、可转动地固定安装在张力杆转接轴座25上的张力杆转接轴7,从而张力杆6可转动地固定安装在机壳1上;张力杆转接轴7设有供张力杆6贯穿通过的第一通孔17、将张力杆6固定安装在张力杆转接轴7上的张力杆锁块18、与张力杆锁块18相配合的锁块孔19、将张力杆锁块19固定安装在张力杆转接轴7上的锁块端盖20、将锁块端盖20固定安装在张力杆转接轴7上的螺钉21,张力杆锁块19设有与第一通孔17相配合的第二通孔22,张力杆6依次通过第一通孔17和第二通孔22;张力杆转接轴7和张力杆锁块18均设有互相对应的圆柱销孔23,张力杆锁块18设置于锁块孔19中,圆柱销24依次穿过张力杆转接轴7和张力杆锁块18上的圆柱销孔23将张力杆锁块18固定安装在张力杆转接轴7上;锁块端盖20设有与螺钉21相配合的螺纹孔,通过螺钉21穿过螺纹孔将锁块端盖20锁紧在张力杆转接轴7上;张力杆6依次穿过第一通孔17、第二通孔22,张力杆固定安装在张力杆转接轴7上;角度传感器5固定安装在张力杆转接轴7上,从而张力杆转接轴7分别可拆卸地与张力杆6、角度传感器5固定连接在一起,通过角度传感器5采集张力杆转接轴7的偏转的角度信号,从而采集张力杆6的偏转的角度信号。
本实施例中,动力传导机构还包括驱动齿条26的气缸29,齿条26可移动的设在气缸29上。
本实施例中,限位机构包括贯穿设在调节轴28上并对调节轴28进行限位调节的指位片30、用于限定调节轴28行程并设在齿条26上的限位柱38,限位柱38位于指位片30的内侧;机壳1上设有调节轴座39,调节轴28设在调节轴座39上;调节轴座39上固定设有游块导杆40,指位片30可活动的固定套设在游块导杆40上;调节轴座39还固定设有可转动的固定设在调节轴28上的调节旋钮41,调节旋钮41设在机壳1上;指位片30上端设有穿出机壳1的张力刻度指针42。
本实施例中,送线机构包括设在机壳1侧面的送线轮8,绕组线16缠绕送线轮一圈后传送至张力杆6,送线轮8与伺服电机3可拆卸地连接;送线机构还包括设在送线轮8下方的第一防跳线器9、设在第一防跳线器8下方的羊毛毡轮10、设在羊毛毡轮10下方的瓷眼11、设在机壳1正面的第二防跳线器12、设在第二防跳线器12上方的第三防跳线器13、设在张力杆6另一端的滑轮14,送线轮8、第一防跳线器9、羊毛毡轮10的过线槽以及瓷眼11的过线孔均处于同一平面,第二防跳线器12、第三防跳线器13、滑轮14的过线槽均处于同一平面,绕组线16依次通过瓷眼11、羊毛毡轮10、第一防跳线器9、送线轮8、第二防跳线器12、第三防跳线器13并从滑轮14传送出去;压力传感器2可拆卸地与第三防跳线器13连接,绕组线16传送至第三防跳线器13并通过压力传感器2采集得到绕组线16的张力信号;机壳1上还设有显示屏15,显示屏15与控制器4电连接,压力传感器2和角度传感器5将收集到的信号传送至控制器4,经控制器4处理后在显示屏15上显示出压力数值和角度数值。
实施例2
如图1-8以及图10所示,本实施例的伺服张力器包括机壳1、设在机壳1上并传送绕组线16的送线机构、用于对送线机构传送的绕组线16进行张力调节的张力调节装置、设在送线机构与张力调节装置之间的检测装置、设在机壳1内的控制器4、用于驱动送线机构的伺服电机3,检测装置、伺服电机3分别与控制器4电连接;伺服电机3驱动送线机构将绕组线16送出,绕组线16通过检测装置,检测装置采集绕组线16的张力信号并将张力信号传送至控制器4,控制器4对张力信号进行信号处理。
本实施例中,伺服电机3包括电机壳31、可拆卸地固定设在电机壳31上的组合式电枢定子32、可拆卸地固定设在电机壳31上的轴承33、与轴承33可拆卸固定连接的转轴34、可拆卸地固定套设在转轴34上并带动转轴34转动的永磁环35。
本实施例中,组合式电枢定子32包括通过通电产生电磁场并驱动永磁环35转动的的定子铁芯321,12个定子铁芯321组合形成圆环体形状的组合式电枢定子32,永磁环35设在组合式电枢定子32内部,转轴34与送线轮8可拆卸地连接,从而伺服电机3驱动送线机构运动。
本实施例中,永磁环35包括8个连接为一体并形成环形体的永磁体351,相邻永磁体351之间设有倾斜的充磁级线352,充磁级线352与水平面的角度为80°,相邻永磁体351均存在有磁性相异的磁场。
本实施例中,伺服电机3还包括设在电机壳31内且位置与转轴34端部相对的磁编码器,磁编码器包括设电机壳内的编码器PCB板36、设在编码器PCB板36对面并形成磁场的编码器磁铁37,编码器磁铁37固定安装在转轴34上,编码器PCB板36设有检测磁场角度变化的主芯片、与主芯片电连接并输出脉冲信号的差分电路,差分电路包括与主芯片电连接并输出脉冲信号的差分芯片,编码器PCB板36与控制器4电连接,从而控制器4控制伺服电机3的运动;通过两组线性霍尔元件的差分算法对磁编码器进行设计,得到如下公式的三组差分输出信号:
UA=UmaxSinH,UB=UmaxSin(H+120b),UC=UmaxSin(H-120b)
式中:Umax为线性霍尔元件输出的最大值;UA、UB、UC分别为三组差分输出信号;H为电角度,120b为电角度偏转值。
本实施例中,检测装置包括用于采集绕组线16张力信号并将张力信号传送给控制器4的压力传感器2、用于采集送线机构角度信号并将角度信号传送给控制器4的角度传感器5,压力传感器2可拆卸地连接在送线机构上,角度传感器5设在机壳1上,压力传感器2、角度传感器5分别与控制器4电连接。
本实施例中,张力调节装置包括设在机壳1内并对绕组线16进行张力调节的动力传导机构、设在机壳1上并与动力传导机构活动连接的张力机构,动力传导机构包括设在机壳1内的齿条26、与齿条26相啮合的齿轮27、设在机壳1上的调节轴28、对调节轴28进行限位调节的限位机构,限位机构连接在调节轴28上;张力机构包括用于对送线机构传送的绕组线16进行张力调节的张力杆6、通过摆臂轴43设在机壳1上的摆臂44,张力杆6通过张力杆转接轴7设在机壳1上,齿轮27可转动的设在摆臂轴43上,张力杆6与摆臂44之间通过拉簧45连接;角度传感器2与张力杆6可拆卸地固定连接,角度传感器5采集张力杆6偏转的角度信号;机壳1上还设有张力杆转接轴座25、可转动地固定安装在张力杆转接轴座25上的张力杆转接轴7,从而张力杆6可转动地固定安装在机壳1上;张力杆转接轴7设有供张力杆6贯穿通过的第一通孔17、将张力杆6固定安装在张力杆转接轴7上的张力杆锁块18、与张力杆锁块18相配合的锁块孔19、将张力杆锁块19固定安装在张力杆转接轴7上的锁块端盖20、将锁块端盖20固定安装在张力杆转接轴7上的螺钉21,张力杆锁块19设有与第一通孔17相配合的第二通孔22,张力杆6依次通过第一通孔17和第二通孔22;张力杆转接轴7和张力杆锁块18均设有互相对应的圆柱销孔23,张力杆锁块18设置于锁块孔19中,圆柱销24依次穿过张力杆转接轴7和张力杆锁块18上的圆柱销孔23将张力杆锁块18固定安装在张力杆转接轴7上;锁块端盖20设有与螺钉21相配合的螺纹孔,通过螺钉21穿过螺纹孔将锁块端盖20锁紧在张力杆转接轴7上;张力杆6依次穿过第一通孔17、第二通孔22,张力杆固定安装在张力杆转接轴7上;角度传感器5固定安装在张力杆转接轴7上,从而张力杆转接轴7分别可拆卸地与张力杆6、角度传感器5固定连接在一起,通过角度传感器5采集张力杆转接轴7的偏转的角度信号,从而采集张力杆6的偏转的角度信号。
本实施例中,限位机构包括贯穿设在调节轴28上并对调节轴28进行限位调节的指位片30、用于限定调节轴28行程并设在齿条26上的限位柱38,限位柱38位于指位片30的内侧;机壳1上设有调节轴座39,调节轴28设在调节轴座39上;调节轴座39上固定设有游块导杆40,指位片30可活动的固定套设在游块导杆40上;调节轴座39还固定设有可转动的固定设在调节轴28上的调节旋钮41,调节旋钮41设在机壳1上;指位片30上端设有穿出机壳1的张力刻度指针42。
本实施例中,送线机构包括设在机壳1侧面的送线轮8,绕组线16缠绕送线轮一圈后传送至张力杆6,送线轮8与伺服电机3可拆卸地连接;送线机构还包括设在送线轮8下方的第一防跳线器9、设在第一防跳线器8下方的羊毛毡轮10、设在羊毛毡轮10下方的瓷眼11、设在机壳1正面的第二防跳线器12、设在第二防跳线器12上方的第三防跳线器13、设在张力杆6另一端的滑轮14,送线轮8、第一防跳线器9、羊毛毡轮10的过线槽以及瓷眼11的过线孔均处于同一平面,第二防跳线器12、第三防跳线器13、滑轮14的过线槽均处于同一平面,绕组线16依次通过瓷眼11、羊毛毡轮10、第一防跳线器9、送线轮8、第二防跳线器12、第三防跳线器13并从滑轮14传送出去;压力传感器2可拆卸地与第三防跳线器13连接,绕组线16传送至第三防跳线器13并通过压力传感器2采集得到绕组线16的张力信号;机壳1上还设有显示屏15,显示屏15与控制器4电连接,压力传感器2和角度传感器5将收集到的信号传送至控制器4,经控制器4处理后在显示屏15上显示出压力数值和角度数值。
本实施例与实施例1不同之处在于动力传导机构未设置气缸,并不需要对张力杆及绕组线进行大范围的张力调节,而采用调节旋钮、调节轴、齿条、齿轮、指位片的组合结构仅对张力杆进行张力微调即可,从而使得张力杆对绕组线进行张力微调,适用于所需张力调节范围较小的伺服张力器,简化了伺服张力器结构,节约了成本。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种伺服张力器,其特征在于:机壳(1)、设在机壳(1)上并传送绕组线(16)的送线机构、用于对送线机构传送的绕组线(16)进行张力调节的张力调节装置、设在送线机构与张力调节装置之间的检测装置、设在机壳(1)内的控制器(4)、用于驱动送线机构的伺服电机(3),检测装置、伺服电机(3)分别与控制器(4)电连接;伺服电机(3)驱动送线机构将绕组线(16)送出,绕组线(16)通过检测装置,检测装置采集绕组线(16)的张力信号并将张力信号传送至控制器(4),控制器(4)对张力信号进行信号处理。
2.根据权利要1所述的一种伺服张力器,其特征在于:伺服电机(3)包括电机壳(31)、可拆卸地固定设在电机壳(31)上的组合式电枢定子(32)、可拆卸地固定设在电机壳(31)上的轴承(33)、与轴承(33)可拆卸固定连接的转轴(34)、可拆卸地固定套设在转轴(34)上并带动转轴(34)转动的永磁环(35)。
3.根据权利要2所述的一种伺服张力器,其特征在于:组合式电枢定子(32)包括通过通电产生电磁场并驱动永磁环(35)转动的的定子铁芯(321),12个定子铁芯(321)组合形成圆环体形状的组合式电枢定子(32),永磁环(35)设在组合式电枢定子(32)内部,转轴(34)与送线轮(8)可拆卸地连接,从而伺服电机(3)驱动送线机构运动。
4.根据权利要2或3所述的一种伺服张力器,其特征在于:永磁环(35)包括8个连接为一体并形成环形体的永磁体(351),相邻永磁体(351)之间设有倾斜的充磁级线(352),充磁级线(352)与水平面的角度为80°,相邻永磁体(351)均存在有磁性相异的磁场。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种伺服张力器,其特征在于:伺服电机(3)还包括设在电机壳(31)内且位置与转轴(34)端部相对的磁编码器,磁编码器包括设电机壳内的编码器PCB板(36)、设在编码器PCB板(36)对面并形成磁场的编码器磁铁(37),编码器磁铁(37)固定安装在转轴(34)上,编码器PCB板(36)设有检测磁场角度变化的主芯片、与主芯片电连接并输出脉冲信号的差分电路,差分电路包括与主芯片电连接并输出脉冲信号的差分芯片,编码器PCB板(36)与控制器(4)电连接,从而控制器(4)控制伺服电机(3)的运动。
6.根据权利要求5所述的一种伺服张力器,其特征在于:检测装置包括用于采集绕组线(16)张力信号并将张力信号传送给控制器(4)的压力传感器(2)、用于采集送线机构角度信号并将角度信号传送给控制器(4)的角度传感器(5),压力传感器(2)可拆卸地连接在送线机构上,角度传感器(5)设在机壳(1)上,压力传感器(2)、角度传感器(5)分别与控制器(4)电连接。
7.根据权利要求6所述的一种伺服张力器,其特征在于:张力调节装置包括设在机壳(1)内并对绕组线(16)进行张力调节的动力传导机构、设在机壳(1)上并与动力传导机构活动连接的张力机构,动力传导机构包括设在机壳(1)内的齿条(26)、与齿条(26)相啮合的齿轮(27)、设在机壳(1)上的调节轴(28)、对调节轴(28)进行限位调节的限位机构,限位机构连接在调节轴(28)上;张力机构包括用于对送线机构传送的绕组线(16)进行张力调节的张力杆(6)、通过摆臂轴(43)设在机壳(1)上的摆臂(44),张力杆(6)通过张力杆转接轴(7)设在机壳(1)上,齿轮(27)可转动的设在摆臂轴(43)上,张力杆(6)与摆臂(44)之间通过拉簧(45)连接;角度传感器(2)与张力杆(6)可拆卸地固定连接,角度传感器(5)采集张力杆(6)偏转的角度信号;机壳(1)上还设有张力杆转接轴座(25)、可转动地固定安装在张力杆转接轴座(25)上的张力杆转接轴(7),从而张力杆(6)可转动地固定安装在机壳(1)上;张力杆转接轴(7)设有供张力杆(6)贯穿通过的第一通孔(17)、将张力杆(6)固定安装在张力杆转接轴(7)上的张力杆锁块(18)、与张力杆锁块(18)相配合的锁块孔(19)、将张力杆锁块(19)固定安装在张力杆转接轴(7)上的锁块端盖(20)、将锁块端盖(20)固定安装在张力杆转接轴(7)上的螺钉(21),张力杆锁块(19)设有与第一通孔(17)相配合的第二通孔(22),张力杆(6)依次通过第一通孔(17)和第二通孔(22);张力杆转接轴(7)和张力杆锁块(18)均设有互相对应的圆柱销孔(23),张力杆锁块(18)设置于锁块孔(19)中,圆柱销(24)依次穿过张力杆转接轴(7)和张力杆锁块(18)上的圆柱销孔(23)将张力杆锁块(18)固定安装在张力杆转接轴(7)上;锁块端盖(20)设有与螺钉(21)相配合的螺纹孔,通过螺钉(21)穿过螺纹孔将锁块端盖(20)锁紧在张力杆转接轴(7)上;张力杆(6)依次穿过第一通孔(17)、第二通孔(22),张力杆固定安装在张力杆转接轴(7)上;角度传感器(5)固定安装在张力杆转接轴(7)上,从而张力杆转接轴(7)分别可拆卸地与张力杆(6)、角度传感器(5)固定连接在一起,通过角度传感器(5)采集张力杆转接轴(7)的偏转的角度信号,从而采集张力杆(6)的偏转的角度信号。
8.根据权利要求7所述的一种伺服张力器,其特征在于:动力传导机构还包括驱动齿条(26)的气缸(29),齿条(26)可移动的设在气缸(29)上。
9.根据权利要求7或8所述的一种伺服张力器,其特征在于:限位机构包括贯穿设在调节轴(28)上并对调节轴(28)进行限位调节的指位片(30)、用于限定调节轴(28)行程并设在齿条(26)上的限位柱(38),限位柱(38)位于指位片(30)的内侧;机壳(1)上设有调节轴座(39),调节轴(28)设在调节轴座(39)上;调节轴座(39)上固定设有游块导杆(40),指位片(30)可活动的固定套设在游块导杆(40)上;调节轴座(39)还固定设有可转动的固定设在调节轴(28)上的调节旋钮(41),调节旋钮(41)设在机壳(1)上;指位片(30)上端设有穿出机壳(1)的张力刻度指针(42)。
10.根据权利要求6或7或8所述的一种伺服张力器,其特征在于:送线机构包括设在机壳(1)侧面的送线轮(8),绕组线(16)缠绕送线轮一圈后传送至张力杆(6),送线轮(8)与伺服电机(3)可拆卸地连接;送线机构还包括设在送线轮(8)下方的第一防跳线器(9)、设在第一防跳线器(8)下方的羊毛毡轮(10)、设在羊毛毡轮(10)下方的瓷眼(11)、设在机壳(1)正面的第二防跳线器(12)、设在第二防跳线器(12)上方的第三防跳线器(13)、设在张力杆(6)另一端的滑轮(14),送线轮(8)、第一防跳线器(9)、羊毛毡轮(10)的过线槽以及瓷眼(11)的过线孔均处于同一平面,第二防跳线器(12)、第三防跳线器(13)、滑轮(14)的过线槽均处于同一平面,绕组线(16)依次通过瓷眼(11)、羊毛毡轮(10)、第一防跳线器(9)、送线轮(8)、第二防跳线器(12)、第三防跳线器(13)并从滑轮(14)传送出去;压力传感器(2)可拆卸地与第三防跳线器(13)连接,绕组线(16)传送至第三防跳线器(13)并通过压力传感器(2)采集得到绕组线(16)的张力信号;机壳(1)上还设有显示屏(15),显示屏(15)与控制器(4)电连接,压力传感器(2)和角度传感器(5)将收集到的信号传送至控制器(4),经控制器(4)处理后在显示屏(15)上显示出压力数值和角度数值。
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