CN110148500B - 制造绞线的方法和绞线机 - Google Patents

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Abstract

提供一种制造绞线的方法和绞线机，以制造高质量的绞线。绞线机包括集线模3，其收集多条线50a‑50d；绞弓5，其扭转所收集的线来形成绞线50；绕线器10，其置于绞弓5的旋转范围内并且卷绕所述绞线；张力测量器(由负载单元42示例)，其测量由绕线器卷绕的绞线的张力；主控制器30，其置于绞弓的旋转范围外，以通过无线电接收张力的测量值，并且基于已接收到的张力的测量值来计算绕线器的轴向扭矩的设定值；以及子控制器40，其置于绞弓的旋转范围内，以通过无线电接收轴向扭矩的设定值，并且将已接收到的轴向扭矩的设定值输出至绕线器。主控制器基于已接收到的张力的测量值来计算绕线器的轴向扭矩的设定值，使得由绕线器卷绕的绞线的张力保持为恒定值。

Description

制造绞线的方法和绞线机
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求2018年2月13日提交的日本专利申请No.2018-023219的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种由多条线制造绞线(twisted wire)的方法和绞线机(twistingmachine)。
背景技术
传统上，已经提出了扭转多条线以制造绞线的绞线机。例如，在专利文件1中公开了具有绞弓(flyer)和摇架(cradle)的绞线机。绞弓被支撑为可相对于预定的水平框架旋转。摇架位于绞弓的旋转范围内并且具有可卷绕绞线的绕线器(winder)。通过控制绕线器的旋转速度和/或绕线器的制动的连接力，可以保持加载在被卷绕的绞线上的张力(也称为“卷绕张力”)恒定。
此外，在保持绕线器的旋转力(也称为“轴向扭矩”)恒定的情况下，存在这样的关系：当绞线的卷绕半径增加时，卷绕张力减小。例如，专利文件2公开了预先获得卷绕半径和轴向扭矩之间的这种关系，以将卷绕张力保持在恒定值。
相关技术文件
专利文件
[专利文件1]日本特开专利公开No.2014-34745
[专利文件2]日本特开专利公开No.2013-247055
专利文件1中描述的技术仅监测卷绕张力。为了将卷绕张力牢固地和迅速地保持在恒定值，期望通过使用测量的张力来改变轴向扭矩。
发明内容
本发明的目的是提供一种制造绞线的方法和绞线机，通过该方法可以制造高质量的绞线。
根据本发明的一个方面，提供一种制造绞线的方法，其通过绞弓的旋转来扭转沿着绞弓延伸的多条线，以形成绞线，并且围绕安装在绞弓的旋转范围内的绕线器卷绕绞线，该方法包括：其测量由绕线器卷绕的绞线的张力的测量步骤；通过无线电在绞弓的旋转范围外接收张力的测量值的接收步骤；基于已接收到的张力的测量值来计算绕线器的轴向扭矩的设定值的计算步骤；通过无线电在绞弓的旋转范围内接收轴向扭矩的设定值的接收步骤；以及将已接收到的轴向扭矩的设定值输出到绕线器的输出步骤，其中计算步骤基于已接收到的张力的测量值来计算绕线器的轴向扭矩的设定值，使得由绕线器卷绕的绞线的张力被保持为恒定值。
根据本发明的一个方面，提供一种绞线机，其包括：集线模，其被构造为收集多条线；绞弓，其被构造为通过旋转来扭转由集线模收集的线以形成绞线；绕线器，其被放置在绞弓的旋转范围内，并且被构造为卷绕绞线；张力测量器，其被构造为测量由绕线器卷绕的绞线的张力；主控制器，其被放置在绞弓的旋转范围外，以通过无线电来接收张力的测量值，并且被构造为基于已接收到的张力的测量值来计算绕线器的轴向扭矩的设定值；以及子控制器，其被放置在绞弓的旋转范围内，以通过无线电接收轴向扭矩的设定值，并且被构造为将已经接收到的轴向扭矩的设定值输出到绕线器，其中主控制器基于已接收到的张力的测量值来计算绕线器的轴向扭矩的设定值，使得由绕线器卷绕的绞线的张力被保持为恒定值。
根据上述内容，可以防止绞线的断开和/或松弛，并且制造高质量的绞线。
当结合附图阅读时，根据下面的详细描述，本发明的其它目的和进一步的特征将变得明显。
附图说明
图1是根据本发明的一方面示出绞线机的构造的示例的示图；
图2是示出绞弓的旋转范围内和旋转范围外的示图；
图3是示出校准数据的示例的示图；
图4是示出张力的反馈控制的控制框图；以及
图5是示出张力的反馈控制的结果的示图。
具体实施方式
首先，列出并描述了本发明的实施例的内容。
(1)根据本发明的一个方面，提供一种制造绞线的方法，其通过绞弓的旋转来扭转沿着绞弓延伸的多条线，以形成绞线，并且围绕安装在绞弓的旋转范围内的绕线器卷绕绞线，该方法包括：测量由绕线器卷绕的绞线的张力的测量步骤；通过无线电在绞弓的旋转范围外接收张力的测量值的接收步骤；基于已接收到的张力的测量值来计算绕线器的轴向扭矩的设定值的计算步骤；通过无线电在绞弓的旋转范围内接收轴向扭矩的设定值的接收步骤；以及将已接收的轴向扭矩的设定值输出到绕线器的输出步骤，其中计算步骤基于已接收到的张力的测量值来计算绕线器的轴向扭矩的设定值，使得由绕线器卷绕的绞线的张力被保持为恒定值。设定绕线器的轴向扭矩的设定值，使得通过使用测量的张力，将卷绕的绞线的张力保持为恒定值，并且通过使用无线电，能够将反馈控制应用到绞线的张力。因此，可以牢固和迅速地将绞线的张力保持为恒定值，并且可以防止绞线的断开和/或松弛，并且制造高质量的绞线。
(2)根据制造本发明的制造绞线的方法的一个方面，根据由绕线器卷绕的绞线的卷绕半径来改变绕线器的轴向转矩的设定值。可以更牢固地和迅速地将绞线的张力保持为恒定值。
(3)根据本发明的一个方面，提供一种绞线机，其包括：集线模，其被构造为收集多条线；绞弓，其被构造为通过旋转来扭转由集线模收集的线以形成绞线；绕线器，其被放置在绞弓的旋转范围内，并且被构造为卷绕绞线；张力测量器，其被构造为测量由绕线器卷绕的绞线的张力；主控制器，其被放置在绞弓的旋转范围外，以通过无线电来接收张力的测量值，并且被构造为基于已接收到的张力的测量值来计算绕线器的轴向扭矩的设定值；以及子控制器，其被放置在绞弓的旋转范围内，以通过无线电接收轴向扭矩的设定值，并且被构造为将已接收到的轴向扭矩的设定值输出到绕线器，其中主控制器基于已接收到的张力的测量值来计算绕线器的轴向扭矩的设定值，使得由绕线器卷绕的绞线的张力被保持为恒定值。设定绕线器的轴向扭矩的设定值，使得通过使用测量的张力，将卷绕的绞线的张力保持为恒定值，并且可以通过使用无线电来执行对绞线的张力的反馈控制。因此，绞线的张力可以牢固和迅速地变成恒定值，并且可以防止绞线的断开和/或松弛，并且制造高质量的绞线。
(4)根据本发明的绞线机的一个方面，绞线机还包括连接到绕线器的离合器，其中，子控制器驱动离合器以控制绕线器的旋转。
(5)根据本发明的绞线机的一个方面，绞线机还包括马达，其被构造为使绕线器旋转，其中子控制器驱动马达以控制绕线器的旋转。在任何情况下，可以容易地调节轴向扭矩。
[本发明的实施例的细节]
在下文中，参考附图，将描述根据本发明的制造绞线的方法和绞线机的优选实施例。图1是示出根据本发明的一方面的绞线机的构造的示例的示图。绞线机1扭转围绕多个输送线轴2a-2d卷绕的线(例如，导体)以制造绞线，并通过绕线器10卷绕该绞线。
如图1所示，绞线机1包括集线模(wire collecting die)3，其用于收集从输送线轴2a-2d放出的各条线50a-50d；绞弓5，其通过扭转由集线模3收集的各条线50a-50d以形成绞线50；以及摇架7，其设置在绞弓5的旋转范围内。绞弓5形成为具有例如弓形，并且与在图1中沿左右方向延伸的旋转轴20一体地形成。
旋转轴20的两端通过轴承21由外壳(未示出)可旋转地支撑。滑环23设置在旋转轴20的一端，以将来自外部电源(未示出)的电功率供应到摇架7中。引导辊4设置在集线模3附近，并且由集线模3收集的各条线50a-50d沿着绞弓5在图1中向右被分派(dispatched)。围绕旋转轴20旋转的绞弓5使得沿着绞弓5引导的各条线50a-50d被扭转，以形成绞线50。
回转辊(turnback roller)6设置在旋转轴20的另一端，以回转绞线50、将在图1中沿着绞弓5向右分派的绞线50沿着图1中绞弓5的旋转轴20向左分派，以将绞线50分派到摇架7中。摇架7通过轴承22由旋转轴20可旋转地支撑。摇架7包括拉入部分8，其用于拉动由回转辊6回转的绞线50；调节辊9，其用于拉动绞线50；以及绕线器10，其用于卷绕经过调节辊9的绞线50。注意，卷绕筒可更换地安装在绕线器10中。
拉入部分8具有例如负载单元42，其被安装为使得能够连续地测量(例如，间隔0.1到5秒)由绕线器10卷绕的绞线50的张力。注意，负载单元42对应于本发明的张力测量器。此外，绕线器10具有例如光学传感器(未示出)，其被安装为使得能够连续地测量由绕线器10卷绕的绞线50的卷绕半径。注意，可以例如通过使用绞线50的张力等来估计绞线50的卷绕半径。
摇架7具有安装在其中的子控制器40，负载单元42和光学传感器通过导线连接到所述子控制器40。子控制器40由例如一个或多个CPU(中央处理单元)构成，以将测量的张力和卷绕半径存储在RAM中。子控制器40还包括远程收发器41，其能够通过远程收发器41将张力或卷绕半径的测量值传送到主控制器30。
主控制器30被放置在绞弓5的旋转范围外。主控制器30包括主收发器31，主控制器30能够通过主收发器31接收由子控制器40传输的张力或卷绕半径的测量值。主收发器31和远程收发器41以例如在通用无线LAN(局域网)等中使用的2.4GHz的频率彼此无线地通信。主控制器30由例如一个或多个CPU构成，以将存储在例如ROM中的各种程序和数据项加载到RAM中，以运行加载在RAM中的程序。这使得能够控制绞线机1的操作。
图2是示出了绞弓的旋转范围内和旋转范围外的示图；以及图3是示出校准数据的示例的示图。如图2所示，主控制器30包括目标值设定器33、比较器34和调节器35。目标值设定器33基于通过主收发器31接收到的张力或卷绕半径的测量值来计算绕线器10的轴向扭矩的设定值。
在采用将绞线50卷绕在绕线器10的主干部分上并且将驱动力或制动力施加到主干部分的中心轴线的结构的情况下，满足表示为F＝T/R的关系，其中F表示在绞线50中产生的张力(卷绕张力F)；T表示施加到绕线器10的中心轴线的扭矩(轴向扭矩T)；并且R表示由绕线器10卷绕的绞线50的卷绕半径(卷绕半径R)。卷绕张力F与轴向扭矩T成正比，并且与卷绕半径R成反比。出于这个原因，为了保持卷绕张力F恒定，在卷绕半径R增加时，轴向扭矩T需要更大。
除了主收发器31之外，主控制器30还连接到存储器32，在存储器32中存储如图3所示的校准数据。具体地，已经提前获得数据，使得在卷绕半径为R1的情况下，将轴向扭矩设定为T1导致卷绕张力为F；在卷绕半径为R2的情况下，将轴向扭矩设定为T2导致卷绕张力同样为F；并且在卷绕半径为R3的情况下，将轴向扭矩设定为T3导致卷绕张力同样为F，并且数据存储在表格60中。
比较器34将绞线50的目标张力(恒定值)与由负载单元42测量的张力相比较。调节器35基于由目标值设定器33计算的轴向扭矩的设定值来产生用于驱动绕线器10的控制信号。图4是示出张力的反馈控制的控制框图；以及图5是示出张力的反馈控制的结果的示图。
如图4所示，当给出绞线50的目标张力(恒定值)时，比较器34获得目标值与由负载单元42测量的张力之间的差值(偏差)。例如，根据张力的这个差值和卷绕半径的差值(偏差)，目标值设定器33获得轴向扭矩的差值，以计算绕线器10的轴向扭矩的设定值，并且将设定值输出到调节器35。调节器35产生控制信号作为误差信号。该控制信号通过主收发器31和远程收发器41传输到子控制器40。
除了远程收发器41之外，子控制器40还连接至驱动器43(例如，马达)，以根据接收到的控制信号来设定目标轴向扭矩，并且将目标轴向扭矩输出至驱动器43。驱动器43利用该目标轴向扭矩进行操作，并且向绕线器10的中心轴线输出操作量。而且，由负载单元42测量绞线50的张力，以反馈到比较器34。因此，如图5所示，当时间从t1流逝到t4时，卷绕张力被控制为在预定值A和B之间的恒定值。
以这种方式，通过使用测量的张力和卷绕半径来设定绕线器10的轴向扭矩的设定值，使得卷绕的绞线50的张力保持为恒定值，并且通过使用无线电，能够将反馈控制施加到绞线50的张力。这使得能够牢固和迅速地将绞线50的张力保持为恒定值。为此，可以防止绞线50的断开或松弛，并且制造高质量的绞线50。
已经通过采取示例描述上述实施例，其中通过驱动马达来控制绕线器10的旋转。然而，本发明不限于该示例。例如，粉末离合器可连接到绕线器10，使得子控制器40通过向粉末赋予磁性来驱动离合器，以控制绕线器10的旋转。
本申请中公开的实施例在所有方面是示例，并且不应被认为是限制性的。本发明的范围不以上述含义示出，而是在权利要求中示出，并且旨在包括权利要求和被认为是等同物的权利要求的所有修改。

Claims (4)

1.一种制造绞线的方法，其通过绞弓的旋转来扭转沿着所述绞弓延伸的多条线，以形成所述绞线，并且围绕安装在所述绞弓的旋转范围内的绕线器卷绕所述绞线，所述方法包括：
测量由所述绕线器卷绕的所述绞线的张力的测量步骤；
连续地测量由所述绕线器卷绕的所述绞线的卷绕半径的测量步骤；
通过无线电在所述绞弓的所述旋转范围外接收所述张力的测量值的接收步骤；
基于已接收到的所述张力的所述测量值来计算所述绕线器的轴向扭矩的设定值的计算步骤；
通过无线电在所述绞弓的所述旋转范围内接收所述轴向扭矩的所述设定值的接收步骤；以及
将已接收到的所述轴向扭矩的所述设定值输出到所述绕线器的输出步骤，
其中，所述计算步骤基于已接收到的所述张力的所述测量值来计算所述绕线器的所述轴向扭矩的所述设定值，使得由所述绕线器卷绕的所述绞线的所述张力被保持为恒定值；
其中，计算所述绕线器的所述轴向扭矩的所述设定值包括：获得恒定值与所述张力的测量值之间的差值，并根据所述差值和卷绕半径的差值获得所述轴向扭矩的差值，计算所述绕线器的所述轴向扭矩的设定值。
2.一种绞线机，其包括：
集线模，其被构造为收集多条线；
绞弓，其被构造为通过旋转来扭转由所述集线模收集的所述多条线以形成绞线；
绕线器，其被放置在所述绞弓的旋转范围内，并且被构造为卷绕所述绞线；其中，所述绕线器具有光学传感器，其被安装为使得能够连续地测量由所述绕线器卷绕的所述绞线的卷绕半径；
张力测量器，其被构造为测量由所述绕线器卷绕的所述绞线的张力；
主控制器，其被放置在所述绞弓的所述旋转范围外，以通过无线电接收所述张力的测量值，并且被构造为基于已接收到的所述张力的所述测量值来计算所述绕线器的轴向扭矩的设定值；以及
子控制器，其被放置在所述绞弓的所述旋转范围内，以通过无线电接收所述轴向扭矩的所述设定值，并且被构造为将已接收到的所述轴向扭矩的所述设定值输出到所述绕线器，
其中，所述主控制器基于已接收到的所述张力的所述测量值来计算所述绕线器的所述轴向扭矩的所述设定值，使得由所述绕线器卷绕的所述绞线的所述张力被保持为恒定值；
其中，所述主控制器包括目标值设定器和比较器，其中，所述比较器获得恒定值与所述测量值之间的差值，其中，根据所述差值和卷绕半径的差值，所述目标值设定器获得所述轴向扭矩的差值，以计算所述绕线器的所述轴向扭矩的设定值。
3.根据权利要求2所述的绞线机，还包括：
离合器，其连接到所述绕线器，
其中，所述子控制器驱动所述离合器以控制所述绕线器的旋转。
4.根据权利要求2所述的绞线机，还包括：
马达，其被构造为使所述绕线器旋转，
其中，所述子控制器驱动所述马达以控制所述绕线器的旋转。
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