CN110077905A - 一种控制绞线机收线张力的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种控制绞线机收线张力的方法，其中包括：在人机交互装置的界面上录入预设的初始参数，通过可编程控制器从预设的初始参数中获取即时参数，通过RS485通讯写入变频器中以获取0～10V的模拟量，并有AO输出端输出控制磁粉离合器转矩的调节电压，由磁粉离合器随着调节电压的变化获取即时力矩，所述磁粉离合器的输出端连接收线盘并控制收线盘的收线张力。本发明根据收线盘的实际收线工况调节收卷张力，避免传统技术中通过传感器监控收线盘参数而调节张力所带来的缺陷，保证收卷张力的稳定，进而控制由绞合线收卷的电缆的各项性能。

Description

一种控制绞线机收线张力的方法及其装置

技术领域

本发明涉及绞线机领域，特别是一种控制绞线机收线张力的方法及其装 置。

背景技术

当前线缆生产企业所使用的绞线机，大多都是依靠人工调整放线盘刹车皮 带的松紧度来调整放线张力的传统绞线生产控制方式。生产中，操作人员难以 掌握转动的绞线机上的各绞线线芯上的张力大小，更难以对其进行均衡调整。 结果往往导致所生产的绞线各绞线线芯张力不均匀，甚至会在生产过程中就出 现线芯拉断问题。线芯绞合张力不均匀的电缆耐扭性能要差很多，绞合张力较 大的线芯在使用过程中承受着较大的机械强度，故而很容易断裂。这样的电缆 质量问题在诸如风能电缆、升降机械用电缆等许多需要扭转、卷绕弯曲的特种 用途电缆上暴露得会很明显。

然而针对上述问题，现有技术中公开了通过监控方式来获取实时张力的技 术方案，该技术方案通过在收线盘附近增加多种传感器来获取收线的实时状 态，然后将实时状态的参数通过可编程控制器进行计算，再输出控制离合器的 转矩，进而控制张力的大小。

由于绞线时的张力大小对电缆的各项性能，包括耐扭性或机械强度等性 能，起到至关重要的作用，上述技术方案通过传感器获取然后计算再反馈存在 时间滞后性，即使时毫秒级的滞后性，相应匹配的张力并不是即时收线盘需要 的张力，对电缆的各项性能也产生较大的影响。

再且现有技术中的方案获取的控制张力将受到绞线长度影响，绞线长度越 长时的某一时刻，与收线盘需要的实际即时张力差距越大，现有方案中所获取 的张力与实际需要的即时张力差距并不是恒定的，是随着绞线长度越长而增长 的，导致电缆的前段与后段性能差异化，且随着相比较的两点越长，性能差异 越大。

再且现有技术中通过传感器获取相应的实时的收线盘盘径、导轮接触绞线 线芯测量的张力大小等，均随着绞线长度越长，其准确性偏差越大，获取用于 计算得到实时张力大小的初始数据偏差越大，其输出作用于收线盘的收线张力 越偏离实际需要的张力，导致电缆产品的各项性能不均匀，甚至断裂。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的是提供一种控制绞线机收线 张力的方法及其装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种控制绞线机收线张力的 方法，包括：

在人机交互装置的界面上录入预设的初始参数，通过可编程控制器从预设 的初始参数中获取即时参数，通过RS485通讯写入变频器中以获取0～10V电 压信号的模拟量，并由变频器的AO输出端输出控制磁粉离合器转矩的调节电 压，由磁粉离合器随着调节电压的变化获取即时力矩，所述磁粉离合器的输出 端连接收线盘并控制收线盘的收线张力；

其中包括以下步骤：

1)获取由人机交互界面输入的多个初始参数，其中多个初始参数包括单 支线径M、股数S、空盘直径R、盘宽L和初始张力T，所述单支线径为绞合线 中其中一支线的直径，所述股数为绞合线中单支线的数量，所述空盘直径为收 线盘中未收卷绞合线时初始空盘的直径，所述盘宽为收线盘中用于收卷绞合线 区域的宽度。

2)获取收卷在收线盘中的即时计米长度L’，所述计米长度L’由计米器 所获取，并在人机交互界面上显示，所述计米长度可以通过计米器精准获取， 且计米器在收线盘收卷绞合线前获取，不受绞合线收卷在收线盘中的张力、收 卷长度或层数等影响；

3)根据所述初始数据从可编程控制器中预设的第一数学式获取收卷在收 线盘上的线的即时体积V’；

4)所述可编程控制器对所述即时体积V’进行统计，通过预设的第二数学 式获取收线盘上的即时盘径R’；

5)根据即时盘径R’与空盘直径R从可编程控制器中预设的第三数学式获 取磁粉离合器的即时力矩T’；

6)所述可编程控制器将即时力矩T’转换成相应录入变频器的0-10V模拟 量，由变频器AO输出端输出调节电压，控制磁粉离合器输出端的转矩，连接 在磁粉离合器输出端的收线盘根据转矩调节收卷张力，达到恒定张力控制。

作为本发明的进一步改进：所述即时体积V’由绞合线径R”和计米器所 得的计米长度L’所获取，其中预设的第一数学式包括：

即时体积V’＝L’πR”²/4。

作为本发明的进一步改进：所述绞合线径R”＝绞合系数1.155×股数S的 开平方×单支线径M。

作为本发明的进一步改进：所述预设的第二数学式包括：

即时盘径

作为本发明的进一步改进：所述预设的第三数学式包括：即时力矩T’＝初 始张力T×即时盘径R’/空盘直径R。

一种控制绞线机收线张力的装置，包括牵引轮、过线轮、收线盘和动力装 置及齿轮连轴杆，绞合线依次经过牵引轮、过线轮收卷在收线盘上，其中：还 包括人机交互装置、可编程控制器、变频器和磁粉离合器，所述收线盘通过磁 粉离合器、齿轮连轴杆连接于与动力装置的动力输出端，所述人机交互装置、 可编程控制器和变频器依次通过RS485通讯电性连接，所述变频器的AO输出 端与磁粉离合器电性连接。

作为本发明的进一步改进：还包括计米器，所述计米器为轮式计米器，设 于过线轮的一侧面，用于检测经过的绞合线计米长度，所述人机交互装置包括 有用于触摸屏幕输入参数的人机交互界面，所述计米器与人机交互装置电性连 接，并将计米器所检测的绞合线计米长度在人机交互界面上显示。

所述人机交互装置将获取的初始参数以及计米器反馈的计米长度输入可编 程控制器，通过可编程控制器中的预设方式，得到对应数值，并通过所述变频 器以A0输出端0-10V的调节电压模拟量，所述磁粉离合器根据变频器的输出 调节电压信号实时改变输出力矩，由动力装置以及所述齿轮连轴杆传输的动力 通过磁粉离合器改变输出力矩，作用在收线盘上，控制收线盘收卷绞合线的张 力。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明根据收线盘的实际收线工况调节收卷张力，避免传统技术中通过传 感器监控收线盘参数而调节张力所带来的缺陷，保证收卷张力的稳定，进而控 制由绞合线收卷的电缆的各项性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为第一数学式的梯形图。

图3为计算绞合线线径的梯形图。

图4为计算即时盘径的梯形图。

图5为可编辑控制器控制张力输出的部分梯形图。

具体实施方式

现结合附图说明与实施例对本发明进一步说明：

参考图1，一种控制绞线机收线张力的装置，包括牵引轮1、过线轮2、收 线盘3和动力装置4及齿轮连轴杆5，绞合线6依次经过牵引轮1、过线轮2 收卷在收线盘3上，其中：还包括人机交互装置7、可编程控制器8、变频器 9和磁粉离合器10，所述收线盘3通过磁粉离合器10、齿轮连轴杆5连接于与 动力装置4的动力输出端，所述人机交互装7置、可编程控制器8和变频器9 依次通过RS485通讯电性连接，所述变频器9的AO输出端与磁粉离合器10电 性连接。

还包括计米器11，所述计米器11为轮式计米器，设于过线轮2上，用于 检测经过的绞合线计米长度，所述计米器为现有技术，所述绞合线穿过计米器 的计米轮，所述计米轮并设有拉簧压紧绞合线以提高测量精度，所述计米长度 在收线盘收卷绞合线前获取，不受绞合线收卷在收线盘中的张力、收卷长度或 层数等影响，即输入可编程控制器的数值不会随着收卷绞合线的工况而产生偏 离于实际收卷长度的差距。

所述人机交互装置包括有用于触摸屏幕输入参数的人机交互界面，所述计 米器与人机交互装置电性连接，并将计米器所检测的绞合线计米长度在人机交 互界面上显示，所述人机交互装置为具有参数输入、接收计米器的数据反馈输 入以及向可编程控制器反馈功能的现有技术中的人机交互装置。

所述变频器为具有直流模拟量AO输出0-10V信号输出功能的常用变频 器。

所述人机交互装置将获取的初始参数以及计米器反馈的计米长度输入可编 程控制器，通过可编程控制器中的预设方式，得到对应数值，并通过所述变频 器以A0输出端0-10V的调节电压模拟量，所述磁粉离合器根据变频器的输出 调节电压信号实时改变输出力矩，由动力装置以及所述齿轮连轴杆传输的动力 通过磁粉离合器改变输出力矩，作用在收线盘上，控制收线盘收卷绞合线的张 力。

一种控制绞线机收线张力的方法，包括：

在人机交互装置的界面上录入预设的初始参数，通过可编程控制器从预设 的初始参数中获取即时参数，通过RS485通讯写入变频器中以获取0～10V电 压信号的模拟量，并由变频器的AO输出端输出控制磁粉离合器转矩的调节电 压，由磁粉离合器随着调节电压的变化获取即时力矩，所述磁粉离合器的输出 端连接收线盘并控制收线盘的收线张力；

其中包括以下步骤：

1)获取由人机交互界面输入的多个初始参数，其中多个初始参数包括单 支线径M、股数S、空盘直径R、盘宽L和初始张力T，所述单支线径为绞合线 中其中一支线的直径，所述股数为绞合线中单支线的数量，所述空盘直径为收 线盘中未收卷绞合线时初始空盘的直径，所述盘宽为收线盘中用于收卷绞合线 区域的宽度。

2)获取收卷在收线盘中的即时计米长度L’，所述计米长度L’由计米器 所获取，并在人机交互界面上显示；

3)根据所述初始数据从可编程控制器中预设的第一数学式获取收卷在收 线盘上的线的即时体积V’；

参考图2，所述即时体积V’为收卷在收线盘中的绞合线的体积，绞合线 在缠绕时所产生的缝隙可以忽略不计，在某一工作时刻，收线盘中的绞合线的 即时体积为计米长度L’与绞合线截面的面积乘积，而计米长度L’为计米器 的读数减去固定值(计米器与收线盘之间的距离)所得，即所述即时体积为：

V’＝L’πR”²/4

参考图3，R”为绞合线的线径，所述绞合线为由多支线单元缠绕而成，根 据绞合线的体积与多支线单元缠绕一起的体积不变原则，所述绞合线径为股数 S的开方、单支线径M以及绞合系数1.155的乘积，即绞合线径为：

4)所述可编程控制器对所述即时体积V’进行统计，通过预设的第二数学 式获取收线盘上的即时盘径R’；

参考图4，所述即时盘径R’同理根据体积不变原则，在某一工作时刻 时，所述即时盘径为：

5)根据即时盘径R’与空盘直径R从可编程控制器中预设的第三数学式获 取磁粉离合器的即时力矩T’；此时通过即时盘径R’与空盘直径R之间的比例 系数对应初始张力T以获得即时力矩T’，即即时力矩为：

T’＝T×R’/R

由于磁粉离合器是通过调整励磁电流可以改变转速或力矩,作无级变速器 使用，可以随着即时力矩T’在收线盘收卷中不断变化而改变，实现实时自动 跟踪。

6)参考图5，所述可编程控制器将即时力矩T’转换成相应录入变频器的 0-10V模拟量，所述变频器以A0输出端0-10V的调节电压模拟量，所述磁粉离 合器根据变频器的输出调节电压信号实时改变输出力矩，由动力装置以及所述 齿轮连轴杆传输的动力通过磁粉离合器改变输出力矩，作用在收线盘上，控制 收线盘收卷绞合线的张力。

综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术 方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出其他各种相应的变换方案，均属于 本发明所保护的范围。

Claims (6)

1.一种控制绞线机收线张力的方法，其特征在于包括：

在人机交互装置的界面上录入预设的初始参数，通过可编程控制器从预设的初始参数中获取即时参数，通过RS485通讯写入变频器中以获取0～10V的模拟量，并有AO输出端输出控制磁粉离合器转矩的调节电压，由磁粉离合器随着调节电压的变化获取即时力矩，所述磁粉离合器的输出端连接收线盘并控制收线盘的收线张力；

其中包括以下步骤：

1)获取由人机交互界面输入的多个初始参数，其中多个初始参数包括单支线径M、股数S、空盘直径R、盘宽L和初始张力T；

2)获取收卷在收线盘中的即时计米长度L’，所述计米长度L’由计米器所获取，并在人机交互界面上显示；

3)根据所述初始数据从可编程控制器中预设的第一数学式获取收卷在收线盘上的线的即时体积V’；

4)所述可编程控制器对所述即时体积V’进行统计，通过预设的第二数学式获取收线盘上的即时盘径R’；

5)根据即时盘径R’与空盘直径R从可编程控制器中预设的第三数学式获取磁粉离合器的即时力矩T’；

6)所述可编程控制器将即时力矩T’转换成相应录入变频器的0-10V模拟量，由变频器AO输出端输出调节电压，控制磁粉离合器输出端的转矩，连接在磁粉离合器输出端的收线盘达到恒定张力控制。

2.根据权利要求1所述的一种控制绞线机收线张力的方法，其特征在于：所述即时体积V’由绞合线径R”和计米器所得的计米长度L’所获取，其中预设的第一数学式包括即时体积V’＝L’πR”²/4。

3.根据权利要求2所述的一种控制绞线机收线张力的方法，其特征在于：所述绞合线径R”＝绞合系数1.155×股数S的开平方×单支线径M。

4.根据权利要求3所述的一种控制绞线机收线张力的方法，其特征是：所述预设的第二数学式包括：

即时盘径

5.根据权利要求4所述的一种控制绞线机收线张力的方法，其特征在于：所述预设的第三数学式包括：即时力矩T’＝初始张力T×即时盘径R’/空盘直径R。

6.一种控制绞线机收线张力的装置，包括牵引轮、过线轮、收线盘和动力装置及齿轮连轴杆，绞合线依次经过牵引轮、过线轮收卷在收线盘上，其特征是：还包括人机交互装置、可编程控制器、变频器和磁粉离合器，所述收线盘通过磁粉离合器、齿轮连轴杆连接于与动力装置的动力输出端，所述人机交互装置、可编程控制器和变频器依次通过RS485通讯电性连接，所述变频器的AO输出端与磁粉离合器电性连接。