CN109704143A - 一种金属管收卷机控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属管收卷机控制系统，用于控制金属管收卷机，所述控制系统包括：第一伺服电机，用于驱动升降装置带动导向整形成圆装置上下移动；第一限位组件，用于限定导向整形成圆装置上升或下降的范围；第二伺服电机，用于驱动金属管在导向整形成圆装置上沿水平方向移动；第二限位组件，用于限定导向机构沿水平方向移动的范围；收线电机，与控制器电连接,用于驱动收线盘旋转；换盘电机，与控制器电连接，用于驱动托盘在托盘底座上滑动；控制器，用于控制第一伺服电机带动导向整形成圆装置上下移动，控制第二伺服电机驱动导向机构沿水平方向移动，控制收线电机带动收线盘旋转，控制换盘电机驱动托盘在托盘底座上滑动。

Description

一种金属管收卷机控制系统及方法

技术领域

本发明涉及金属管型材制备领域，特别是涉及一种金属管收卷机控制系统及方法。

背景技术

目前，金属管如铜管、铝管等，广泛的应用于农业、工业以及人们的日常生活中，随着工业技术的不断发展，金属管的生产技术越来越成熟，生产设备也越来越先进，产量在不断的提升，但金属管的收卷工作却存在一定的弊端。在金属管加工中，特别是对于长度比较大的管，需要将铜管复绕到铜管支架上，而现有的金属管生产企业复绕工序使用的是手工复绕机或半自动复绕机。手工复绕机通过直流或交流调速电机带动收卷桶轴旋转，排管以及调速均由手工控制，半自动复绕机仅通过收卷桶轴的双向运动实现自动排丝，复绕速度调节还是依靠手工调速，存在排管不均匀，能耗大效率较低的问题；另外现有复绕收管一般在竖直平面进行收卷，由于竖直方向上金属管的重力作用，不可避免的会出现相邻金属管之间摩擦，导致金属管表面出现划伤、管子之间有粘接现象，管子之间打死结的现象。如何通过电气控制来实现平稳均匀绕线、自动排丝是现下急需解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电气控制方法，来实现金属管收卷机均匀绕线、自动排丝、无需停机实现换盘的目的。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种金属管收卷机控制系统，所述控制系统用于控制金属管收卷机，金属管收卷机包括导向整形成圆装置、升降装置以及旋转收线装置，导向整形成圆装置包括若干组用于限位金属管的导向机构，旋转收线装置包括托盘底座和托盘，托盘底座与托盘滑动连接，托盘上设有收线盘，收线盘设置在导向整形成圆装置正下方，所述控制系统包括：第一伺服电机，设置在升降装置上，与控制器电连接,用于驱动升降装置带动导向整形成圆装置上下移动；第一限位组件，设置在升降装置上，与控制器电连接,用于限定导向整形成圆装置上升或下降的范围；第二伺服电机，设置在导向整形成圆装置上,与控制器电连接，用于驱动金属管在导向整形成圆装置上沿水平方向移动；第二限位组件，设置在其中一组导向机构上，与控制器电连接，用于限定导向机构沿水平方向移动的范围；收线电机，与控制器电连接,用于驱动收线盘旋转；换盘电机，与控制器电连接，用于驱动托盘在托盘底座上滑动；控制器，用于控制第一伺服电机带动导向整形成圆装置上下移动，控制第二伺服电机驱动导向机构沿水平方向移动，控制收线电机带动收线盘旋转，控制换盘电机驱动托盘在托盘底座上滑动。

作为优选，所述第一限位组件包括第一传感器、第二传感器以及第三传感器，第一传感器、第二传感器以及第三传感器均与控制器电连接，第一传感器设置在第一伺服电机的高限位处，第二传感器设置在第一伺服电机原点检测位处，第三传感器设置在第一伺服电机的低限位处；第一传感器与第二传感器之间的距离等于管盘高度，第二传感器位于第一传感器与第三传感器之间。

作为优选，所述第二限位组件包括第四传感器、第五传感器以及第六传感器，第四传感器、第五传感器以及第六传感器均与控制器电连接，第四传感器所在位置对应管盘外径边沿，第五传感器对应金属管原点，第六传感器所在位置对应管盘内径边沿，第五传感器位于第四传感器与第六传感器之间。

作为优选，所述旋转收线装置至少包括两组收线盘，收线盘固定设置在所述托盘上；所述控制系统至少包括两组收线电机，所述收线电机与收线盘一一对应。

作为优选，所述金属管收卷机还包括牵引装置，牵引装置由牵引电机驱动运行，金属管从牵引装置出来后进入导向整形成圆装置，牵引装置与导向整形成圆装置同步上下移动，第二伺服电机与牵引电机线速度一致。

本发明还提供了一种金属管收卷机控制方法，适用于金属管收卷机控制系统，包括以下步骤：

S1，控制器根据预设的管盘内径、管盘外径以及制管直径计算每层管盘的收卷圈数和每圈收线的半径；

S2，在牵引电机、第二伺服电机和一组收线电机开始工作时，控制器根据每圈收线的半径逐圈调整第二伺服电机的角速度，使第二伺服电机驱动导向整形成圆装置的导向机构沿水平方向移动，使盘出的每圈金属管相互贴合在同一平面上；

S3，当第二限位组件检测到收线到达盘管外径边沿或到达盘管内径边沿时，向控制器发送检测信号；

S4，控制器根据来自第二限位组件的检测信号，控制第二伺服电机改变转向，并控制第一伺服电机带动导向整形成圆装置向上移动一次；

S5，第一传感器检测到收线达到高限位处，第四传感器检测到收线达到管盘外径边沿时，向控制器发送检测信号；

S6，控制器根据来自第一传感器和第四传感器的检测信号，控制换盘电机驱动托盘沿托盘底座滑动，使已完成收线的收线盘移出导向整形成圆装置正下方，另一收线盘置于导向整形成圆装置正下方。

作为优选，S3所述每圈收线第二伺服电机的角速度：第二伺服电机第n圈角速度=第二伺服电机转速/（管盘内径*2+制管直径*（n-1））。

作为优选，S4所述第一伺服电机带动导向整形成圆装置向上移动一次的距离等于制管直径。

与现有技术相比，本发明的实质性效果如下：通过第一伺服电机与第一限位组件的配合实现金属管收卷机轴线方向的均匀绕线，第二伺服电机与第位限位组件的配合实现径向方向的自动排丝，沿托盘底座滑动的托盘上设置的至少两组收线盘交替工作，使得绕线完成后无需停机就能实现换盘的目的，比起现有收卷机的控制方式，本发明提供的控制系统与控制方法能够避免相邻金属管之间摩擦，导致金属管表面出现划伤、管子之间有粘接的现象。

附图说明

图1是本发明金属管收卷机的整体结构示意图。

图2是本发明金属管收卷机控制系统结构框图。

图3是本发明金属管收卷机导向整形成圆装置的俯视图。

图4是本发明金属管收卷机升降装置的结构示意图。

图5是本发明金属管收卷机转收线装置的立体示意图。

图6是本发明金属管收卷机控制方法的流程图。

附图标记说明如下：

110、底座， 112、螺杆，120、升降板，130、牵引装置，140、顶板，150、第一伺服电机，160、第一支架，210、整形盘，211、第二伺服电机，212、第二锥形齿轮，213、丝杆，214、固定导杆，215、连接板，216、L型导杆，223, 第四传感器、222，第五传感器，221、第六传感器，310、收线盘，320、托盘，321、收线电机，330、托盘底座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例：

一种金属管收卷机控制系统，控制系统用于控制金属管收卷机。如图1所示，金属管收卷机包括导向整形成圆装置、升降装置、旋转收线装置以及牵引装置。控制系统，如图2所示，包括第一伺服电机、第一限位组件、第二伺服电机、第二限位组件、收线电机、换盘电机以及控制器，控制器用于控制第一伺服电机带动导向整形成圆装置上下移动，控制第二伺服电机驱动导向机构沿水平方向移动，控制收线电机带动收线盘旋转，控制换盘电机驱动托盘在托盘底座上滑动。

如图3所示，导向整形成圆装置包括水平设置的整形盘210，整形盘210中部设置有第二伺服电机，第二伺服电机上方设置有第一锥形齿轮，第一锥形齿轮上均匀分布有6个第二锥形齿轮212，第二锥形齿轮212与第一锥形齿轮相啮合，第二伺服电机带动第一锥形齿轮沿第二伺服电机轴向转动，带动第二锥形齿轮212沿第二伺服电机径向转动。每个第二锥形齿轮212与一丝杆213连接，丝杆213一侧平行设置有一固定导杆214，丝杆213与固定导杆214之间设有导向机构，导向机构包括设置在丝杆213和固定导杆214之间的接板215，连接板215竖直方向上固定有一L型导杆216，L型导杆216的高度可进行调节，底部水平设置有两个导向轮，金属管从牵引装置130穿出，经过一导向摆臂后从L型导杆216的两个导向轮中间穿出，绕导向整形成圆装置一周后落在旋转收线装置上。导向摆臂和L型导杆216的两个导向轮均起到导向和预折弯的作用，将直线型金属管转变成圆弧螺旋状，便于缠绕成盘。其中一组导向机构丝杆213的一侧设有第四传感器223、第五传感器222以及第六传感器221，第四传感器223、第五传感器222以及第六传感器221均与控制器电连接，第四传感器223所在位置对应管盘外径边沿，第五传感器222对应金属管原点，第六传感器221所在位置对应管盘内径边沿，第五传感器222位于第四传感器223与第六传感器221之间,三者的位置根据预设的管盘内径、管盘外径来调节。第二伺服电机间接驱动L型导杆216在整形盘上沿水平方向移动，每次移动的距离等于金属管的制管直径。

如图4所示，升降装置包括底座110、垂直设置在底座110上的螺杆112、升降板120、顶板140以及第一伺服电机150，升降板120和顶板140平行设置在底座110上方，第一伺服电机150设置在顶板140上方。螺杆112依次穿过升降板120和顶板140，与第一伺服电机150固定连接。导向整形成圆装置通过第一支架160与升降板120固定连接，第一伺服电机150带动螺杆112旋转，从而带动升降板120上下移动，升降板120每次移动的距离与金属管的直径相一致，即导向整形成圆装置每次上升的距离与金属管的直径相一致。牵引装置130设置在升降板120上，随升降板120一起上下移动。螺杆112的一侧设有第一传感器、第二传感器以及第三传感器，第一传感器、第二传感器以及第三传感器均与控制器电连接，第一传感器设置在第一伺服电机的高限位处，第二传感器设置在第一伺服电机原点检测位处，第三传感器设置在第一伺服电机的低限位处；第一传感器与第二传感器之间的距离等于管盘高度，第二传感器位于第一传感器与第三传感器之间。

如图5所示，旋转收线装置包括托盘320和托盘底座330，托盘底座330与托盘320滑动连接。托盘320上至少包括两组收线单元，每组收线单元包括收线盘310和收线电机321，收线盘310和收线电机321设置在托盘320上，收线电机321驱动收线盘310旋转。其中一个收线盘设置在导向整形成圆装置正下方。

牵引装置由牵引电机驱动运行，金属管从牵引装置出来后进入导向整形成圆装置，牵引装置与导向整形成圆装置同步上下移动，第二伺服电机与牵引电机线速度一致。

第二限位组件包括第四传感器、第五传感器以及第六传感器，第四传感器、第五传感器以及第六传感器均与控制器电连接，第四传感器所在位置对应管盘外径边沿，第五传感器对应金属管原点，第六传感器所在位置对应管盘内径边沿，第五传感器位于第四传感器与第六传感器之间。

一种金属管收卷机控制方法，适用于前述金属管收卷机控制系统，如图6所示，包括以下步骤：

S1，控制器根据预设的管盘内径、管盘外径以及制管直径计算每层管盘的收卷圈数和每圈收线的半径；

S2，在牵引电机、第二伺服电机和一组收线电机开始工作时，控制器根据每圈收线的半径逐圈调整第二伺服电机的角速度，使第二伺服电机驱动导向整形成圆装置的导向机构沿水平方向移动，每次移动的距离等于金属管的制管直径，使盘出的每圈金属管相互贴合在同一平面上；

第二伺服电机第n圈角速度= 第二伺服电机转速/（管盘内径*2+制管直径*（n-1））。

S3，当第四传感器检测到收线到达盘管外径边沿或第六传感器检测到收线到达盘管内径边沿时，向控制器发送检测信号；

S4，控制器根据来自第四传感器或第六传感器的检测信号，控制第二伺服电机改变转向，并控制第一伺服电机带动导向整形成圆装置向上移动一次，向上移动一次的距离等于制管直径；

S5，第一传感器检测到收线达到高限位处，第四传感器检测到收线达到管盘外径边沿时，向控制器发送检测信号；

S6，控制器根据来自第一传感器和第四传感器的检测信号，控制换盘电机驱动托盘沿托盘底座滑动，使已完成收线的收线盘移出导向整形成圆装置正下方，另一收线盘置于导向整形成圆装置正下方。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (8)

1.一种金属管收卷机控制系统，所述控制系统用于控制金属管收卷机，金属管收卷机包括导向整形成圆装置、升降装置以及旋转收线装置，导向整形成圆装置包括若干组用于限位金属管的导向机构，旋转收线装置包括托盘底座和托盘，托盘上设有收线盘，收线盘设置在导向整形成圆装置正下方，其特征在于，所述控制系统包括：

第一伺服电机，设置在升降装置上，与控制器电连接,用于驱动升降装置带动导向整形成圆装置上下移动；

第一限位组件，设置在升降装置上，与控制器电连接,用于限定导向整形成圆装置上升或下降的范围；

第二伺服电机，设置在导向整形成圆装置上,与控制器电连接，用于驱动金属管在导向整形成圆装置上沿水平方向移动；

第二限位组件，设置在其中一组导向机构上，与控制器电连接，用于限定导向机构沿水平方向移动的范围；

收线电机，与控制器电连接,用于驱动收线盘旋转；

换盘电机，与控制器电连接，用于驱动托盘在托盘底座上滑动；

控制器，用于控制第一伺服电机带动导向整形成圆装置上下移动，控制第二伺服电机驱动导向机构沿水平方向移动，控制收线电机带动收线盘旋转，控制换盘电机驱动托盘在托盘底座上滑动。

2.如权利要求1所述的一种金属管收卷机控制系统，其特征在于，所述第一限位组件包括第一传感器、第二传感器以及第三传感器，第一传感器、第二传感器以及第三传感器均与控制器电连接，第一传感器设置在第一伺服电机的高限位处，第二传感器设置在第一伺服电机原点检测位处，第三传感器设置在第一伺服电机的低限位处；第一传感器与第二传感器之间的距离等于管盘高度，第二传感器位于第一传感器与第三传感器之间。

3.如权利要求1所述的一种金属管收卷机控制系统，其特征在于，所述第二限位组件包括第四传感器、第五传感器以及第六传感器，第四传感器、第五传感器以及第六传感器均与控制器电连接，第四传感器所在位置对应管盘外径边沿，第五传感器对应金属管原点，第六传感器所在位置对应管盘内径边沿，第五传感器位于第四传感器与第六传感器之间。

4.如权利要求1所述的一种金属管收卷机控制系统，其特征在于，所述旋转收线装置至少包括两组收线盘，收线盘固定设置在所述托盘上；所述控制系统至少包括两组收线电机，所述收线电机与收线盘一一对应。

5.如权利要求1所述的一种金属管收卷机控制系统，其特征在于，所述金属管收卷机还包括牵引装置，牵引装置由牵引电机驱动运行，金属管从牵引装置出来后进入导向整形成圆装置，牵引装置与导向整形成圆装置同步上下移动，第二伺服电机与牵引电机线速度一致。

6.一种金属管收卷机控制方法，适用于权利要求1所述的一种金属管收卷机控制系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1，控制器根据预设的管盘内径、管盘外径以及制管直径计算每层管盘的收卷圈数和每圈收线的半径；

S2，在牵引电机、第二伺服电机和一组收线电机开始工作时，控制器根据每圈收线的半径逐圈调整第二伺服电机的角速度，使第二伺服电机驱动导向整形成圆装置的导向机构沿水平方向移动，使盘出的每圈金属管相互贴合在同一平面上；

S3，当第二限位组件检测到收线到达盘管外径边沿或到达盘管内径边沿时，向控制器发送检测信号；

S4，控制器根据来自第二限位组件的检测信号，控制第二伺服电机改变转向，并控制第一伺服电机带动导向整形成圆装置向上移动一次；

S5，第一传感器检测到收线达到高限位处，第四传感器检测到收线达到管盘外径边沿时，向控制器发送检测信号；

S6，控制器根据来自第一传感器和第四传感器的检测信号，控制换盘电机驱动托盘沿托盘底座滑动，使已完成收线的收线盘移出导向整形成圆装置正下方，另一收线盘置于导向整形成圆装置正下方。

7.如权利要求6所述的一种金属管收卷机控制方法，其特征在于，S3所述每圈收线第二伺服电机的角速度：

第二伺服电机第n圈角速度= 第二伺服电机转速/（管盘内径*2+制管直径*（n-1））。

8.如权利要求6所述的一种金属管收卷机控制方法，其特征在于，S4所述第一伺服电机带动导向整形成圆装置向上移动一次的距离等于制管直径。