CN112429596A - 大直径聚合物单丝卷取装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大直径聚合物单丝卷取装置，包括主伺服电机驱动的主轴，筒管套在安装在主轴上的筒管张紧夹具上，主伺服电机上设有旋转编码器；往复机构总成通过固定支架安装在线性导轨上，线性导轨安装在面板上，往复机构总成的与主轴相对一侧装有压杆；气缸一侧固定在面板上，气缸与往复总成机构连接，推动往复总成机构及压杆前后运动；在面板上装有往复伺服电机，往复伺服电机驱动往复拨片的往复运动，往复拨片上设有导丝槽；面板上装有设有导丝器的张力摆杆，张力摆杆上设有张力传感器和角度传感器用于感知单丝张力及张力摆杆转动角度；面板上装有主导丝器。本发明可靠性高、传动效率高节省能耗，大幅度提高大直径单丝卷取质量。

Description

大直径聚合物单丝卷取装置

技术领域

本发明涉及一种单丝卷取装置。

背景技术

在大直径（0.2-0.5mm）单丝生产工艺中，需要把大直径单丝卷取成一定形状的丝卷，现有技术中卷绕装置成型过于单一且需要大量人力操作；装置维护保养繁杂；无法实时监控设备运行状态。

现有大直径单丝卷取设备成型采用的是往复凸轮机构，往复凸轮机构特点是主轴转速与往复凸轮的转速（成型卷绕比）是恒定的；不同直径的单丝产品卷曲成型时卷绕线速度与往复速度是不同的（即成型卷绕比是不同的）；所以在调整单丝产品种类及成型时需要更换传动装置；由于单丝设备锭数比较多，所以故障率比较高且设备维护复杂繁琐，成本高；设备使用灵活性较差，不能满足工厂柔性化生产要求。现有往复凸轮机构凸轮与拔片之间滑动摩擦，在往复换向速度变化比较大，惯量比较大，所以凸轮在两端磨损比较大；造成大直径单丝在成型时两侧成型平整度不好。现有设备单丝卷取张力控制机构才用的是纯机械机构；调整张力数值精度较差，且机构里弹簧疲劳寿命比较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可靠性高、传动效率高节省能耗，大幅度提高大直径单丝卷取质量的大直径聚合物单丝卷取装置。

本发明的技术解决方案是：

一种大直径聚合物单丝卷取装置，其特征是：所述大直径聚合物单丝为直径0.2-0.5mm的聚合物单丝；卷取装置包括主伺服电机驱动的主轴，筒管套在安装在主轴上的筒管张紧夹具上，主伺服电机上设有旋转编码器；往复机构总成通过固定支架安装在线性导轨上，线性导轨安装在面板上，往复机构总成的与主轴相对一侧装有压杆；气缸一侧固定在面板上，气缸与往复总成机构连接，推动往复总成机构及压杆前后运动；在面板上装有往复伺服电机，往复伺服电机驱动往复拨片的往复运动，往复拨片上设有导丝槽；面板上装有设有导丝器的张力摆杆，张力摆杆上设有张力传感器和角度传感器用于感知单丝张力及张力摆杆转动角度；面板上装有主导丝器；工作时，由外部导丝器引入的单丝，先绕在主导丝器上，再绕在张力摆杆上的导丝器上，再卡在往复拨片的导丝槽内，然后绕在筒管上；

人工按控制面板中的“压紧”按钮，气源处理元件将外部压缩空气调压、调气体流速通入气缸，气缸推动往复机构总成向前运动湿压杆压住筒管外壁；人工按控制面板上的“启动”按钮，卷取装置进入生头模式，主轴伺服电机启动，同步带轮通过同步带带动主轴转动，主轴伺服电机后面旋转编码器把主轴转速反馈给系统控制器，系统控制器通过HMI设定的卷绕比控制往复传动伺服电机转动，往复传动伺服电机通过同步带带动往复拔片往复运动；

主轴转动后，往复拔片也来回同步运动，当单丝张力出现波动时，张力摆杆可以实时来调整单丝卷取时张力，张力摆杆上的张力传感器及角度传感器将张力值及摆杆摆动角度反馈给系统控制器，系统控制器在控制主轴伺服电机转速，以此来保证装置卷取大直径单丝时卷取张力恒定。

所述筒管张紧夹具包括设置在主轴与筒管之间的张紧夹具，张紧夹具上装有抱紧弹簧，张紧夹具前、后二端分别设有插入张紧夹具与主轴之间的前、后锥套，前锥套与主轴固定，后锥套与压簧座连接，压簧座中设有将压簧座向前推动的压簧；另设有张紧推杆机构，包括装在面板上的安装座，安装座中设有芯轴，芯轴的一端与推杆连接，芯轴的另一端与偏心套连接，偏心套压在压簧座的外表面上，推杆带动芯轴转动，芯轴带动偏心套转动，使压簧座在压簧作用下远离面板，压簧座内部压簧顶压簧座向前运动，推动后锥套向前运动，前、后锥套对夹，使张紧夹具胀大夹紧筒管内壁。

工作方法：

通过人机交互界面（HMI）将生产工艺参数输入控制器，包括产品规格、筒管规格、生产速度、丝卷成型卷绕比、丝卷收卷前后端位置、成型形状、满卷时间、卷绕张力、尾巴丝位置、留尾时间、往复压杆压紧力；

装置运行前期工作：将筒管套在主轴筒管张紧装置上面，人工推动推杆，张紧装置胀大，夹紧筒管，按操作面板上“压紧”键，将往复机构压杆以恒定压力压在筒管上面；

装置生头操作：按操作面板上的“启动”键，卷绕控制器执行生头程序；此时主轴伺服电机按照生头速度运转，往复伺服电机带动往复拔片按照设定的卷绕比同步运行，往复总成处于与主轴分开的生头位置，人工操作将大直径单丝先绕到导丝器上，再绕在张力摆杆上的导丝器上，最后绕到筒管上，然后按操作面板上的“生头”键，往复气缸推动往复总成压向主轴，往复拨片的导丝器自动捕捉到大直径单丝一起做往复运动，完成生头操作；张力传感器及角度传感器感知到大直径单丝张力后，往复伺服电机开始运转，开始按照设定的卷绕比（往复运动线速度与单丝卷取的线速度之比）运转，卷绕控制器开始执行正常生产程序；其中卷绕控制器将张力传感器感知到单丝张力的时间点记为初始时间点；在卷曲新的产品时需要通过控制面板上面“前”、“后”按钮来调整大直径单丝再筒管上的成型位置；正常生产时卷绕控制器处理张力传感器发送来的卷绕张力信号，通过内置控制器控制主轴伺服电机的转速，保证卷绕张力始终处于稳定状态；卷绕控制器基于生产工艺参数运算出往复宽度的变化程序，通过往复伺服电机和主轴伺服电机旋转编码器执行；当卷绕时间达到设定值后，卷绕控制器开始执行报警程序，提醒工人落丝；当工人落丝时，按操作面板上“落丝”键；往复机构压杆向后移动，拉开与筒管距离，增加工人操作空间，然后工人剪断单丝，拉张紧推杆，张紧装置松开，工人抽出满卷筒管，然后跟换新筒管，重复上述操作步骤；

断丝报警：运行过程中如果出现断丝情况，张力传感器持续检测到单丝张力值为“零”，视为张力检测故障；此时卷绕控制器判断为断丝，操作面板上断丝报警灯点亮，同时断丝报警蜂鸣器响起；往复导丝器复位到生头位置，主轴伺服电机停止运转；卷绕控制器回到生头程序，等待下一次启动。

本发明通过张力传感器把大直径单丝（0.2-0.5mm）张力反馈给张力控制器，张力控制器通过PID计算将反馈值进行A/D转换反馈给主轴电机运动控制器，控制主轴伺服电机转速，从而保证大直径单丝产品张力的稳定性；张力通过张力摆杆的转动角度经传感器将张力值传给触摸屏显示实时状态下大直径单丝的卷取张力值；往复系统通过旋转编码器把主轴转速反馈给往复伺服电机，通过触摸屏设置丝卷的卷绕比，来控制丝卷成型形状；不同的产品可以通过软件设置不同的卷绕比，设置不同的张力值来控制成型；而不需要更换机械传动部件。随着丝卷不断变大，往复装置上的气缸不断调整行程，使压杆紧贴丝卷，保证丝卷成型稳定；主传动轴上装有位移传感器，其数值反馈给电子调压阀，调整压缩空气压力，从而调整气缸推力；使压杆以大小合适，稳定的压紧力压在丝卷上。

本发明能够对大直径（0.2-0.5mm）单丝进行恒张力卷取，灵活切换丝卷成型；其结构简单，可靠性高；传动效率高节省能耗；大幅度提高大直径（0.2-0.5mm）单丝卷取质量；有利于丝卷后处理使用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

图2、图3是图1实施例的不同角度示意图。

图4是筒管张紧夹具结构示意图。

图5是张紧推杆机构的结构示意图。

具体实施方式

一种大直径聚合物单丝卷取装置，所述大直径聚合物单丝为直径0.2-0.5mm的聚合物单丝；卷取装置包括主伺服电机驱动的主轴1，筒管14套在安装在主轴上的筒管张紧夹具2上，主伺服电机3上设有旋转编码器4；往复机构总成5通过固定支架安装在线性导轨6上，线性导轨安装在面板1上，往复机构总成的与主轴相对一侧装有压杆11；气缸8一侧固定在面板上，气缸与往复总成机构连接，推动往复总成机构及压杆前后运动；在面板上装有往复伺服电机，往复伺服电机9通过往复传动装置驱动往复拨片10的往复运动，往复拨片上设有导丝槽；面板上装有设有导丝器的张力摆杆7，张力摆杆上设有张力传感器和角度传感器12用于感知单丝张力及张力摆杆转动角度；面板上装有主导丝器13；工作时，由外部导丝器引入的单丝，先绕在主导丝器上，再绕在张力摆杆上的导丝器上，再卡在往复拨片的导丝槽内，然后绕在筒管上；

人工按控制面板中的“压紧”按钮，气源处理元件将外部压缩空气调压、调气体流速通入气缸，气缸推动往复机构总成向前运动湿压杆压住筒管外壁；人工按控制面板上的“启动”按钮，卷取装置进入生头模式，主轴伺服电机启动，同步带轮通过同步带带动主轴转动，主轴伺服电机后面旋转编码器把主轴转速反馈给系统控制器16，系统控制器通过HMI设定的卷绕比控制往复传动伺服电机转动，往复传动伺服电机通过同步带带动往复拔片往复运动；

主轴转动后，往复拔片也来回同步运动，当单丝张力出现波动时，张力摆杆可以实时来调整单丝卷取时张力，张力摆杆上的张力传感器及角度传感器将张力值及摆杆摆动角度反馈给系统控制器，系统控制器在控制主轴伺服电机转速，以此来保证装置卷取大直径单丝时卷取张力恒定。

所述筒管张紧夹具2包括设置在主轴与筒管之间的张紧夹具15，张紧夹具上装有抱紧弹簧16，张紧夹具前、后二端分别设有插入张紧夹具与主轴之间的前、后锥套17、18，前锥套与主轴固定，后锥套与压簧座19连接，压簧座中设有将压簧座向前推动的压簧20；另设有张紧推杆机构，包括装在面板上的安装座21，安装座中设有芯轴22，芯轴的一端与推杆23连接，芯轴的另一端与偏心套24连接，偏心套压在压簧座的外表面上，推杆带动芯轴转动，芯轴带动偏心套转动，使压簧座在压簧作用下远离面板，压簧座内部压簧顶压簧座向前运动，推动后锥套向前运动，前、后锥套对夹，使张紧夹具胀大夹紧筒管内壁。

工作方法：

通过人机交互界面（HMI）将生产工艺参数输入控制器，包括产品规格、筒管规格、生产速度、丝卷成型卷绕比、丝卷收卷前后端位置、成型形状、满卷时间、卷绕张力、尾巴丝位置、留尾时间、往复压杆压紧力；

装置运行前期工作：将筒管套在主轴筒管张紧装置上面，人工推动推杆，张紧装置胀大，夹紧筒管，按操作面板上“压紧”键，将往复机构压杆以恒定压力压在筒管上面；

装置生头操作：按操作面板上的“启动”键，卷绕控制器执行生头程序；此时主轴伺服电机按照生头速度运转，往复伺服电机带动往复拔片按照设定的卷绕比同步运行，往复总成处于与主轴分开的生头位置，人工操作将大直径单丝先绕到导丝器上，再绕在张力摆杆上的导丝器上，最后绕到筒管上，然后按操作面板上的“生头”键，往复气缸推动往复总成压向主轴，往复拨片的导丝器自动捕捉到大直径单丝一起做往复运动，完成生头操作；张力传感器及角度传感器感知到大直径单丝张力后，往复伺服电机开始运转，开始按照设定的卷绕比（往复运动线速度与单丝卷取的线速度之比）运转，卷绕控制器开始执行正常生产程序；其中卷绕控制器将张力传感器感知到单丝张力的时间点记为初始时间点；在卷曲新的产品时需要通过控制面板上面“前”、“后”按钮来调整大直径单丝再筒管上的成型位置；正常生产时卷绕控制器处理张力传感器发送来的卷绕张力信号，通过内置控制器控制主轴伺服电机的转速，保证卷绕张力始终处于稳定状态；卷绕控制器基于生产工艺参数运算出往复宽度的变化程序，通过往复伺服电机和主轴伺服电机旋转编码器执行；当卷绕时间达到设定值后，卷绕控制器开始执行报警程序，提醒工人落丝；当工人落丝时，按操作面板上“落丝”键；往复机构压杆向后移动，拉开与筒管距离，增加工人操作空间，然后工人剪断单丝，拉张紧推杆，张紧装置松开，工人抽出满卷筒管，然后跟换新筒管，重复上述操作步骤；

断丝报警：运行过程中如果出现断丝情况，张力传感器持续检测到单丝张力值为“零”，视为张力检测故障；此时卷绕控制器判断为断丝，操作面板上断丝报警灯点亮，同时断丝报警蜂鸣器响起；往复导丝器复位到生头位置，主轴伺服电机停止运转；卷绕控制器回到生头程序，等待下一次启动。

Claims (3)

1.一种大直径聚合物单丝卷取装置，其特征是：所述大直径聚合物单丝为直径0.2-0.5mm的聚合物单丝；卷取装置包括主伺服电机驱动的主轴，筒管安装在主轴上的筒管张紧夹具上，主伺服电机上设有旋转编码器；往复机构总成通过固定支架安装在线性导轨上，线性导轨安装在面板上，往复机构总成与主轴相对一侧装有压杆；气缸一侧固定在面板上，气缸与往复总成机构连接，推动往复总成机构及压杆前后运动；在往复总成上装有往复伺服电机，往复伺服电机驱动往复拨片的往复运动，往复拨片上设有导丝槽；面板上装设有导丝器的张力摆杆，张力摆杆上设有张力传感器和角度传感器用于感知单丝张力及张力摆杆转动角度；面板上装有主导丝器；工作时，由外部导丝器引入的单丝，先绕在主导丝器上，再绕在张力摆杆上的导丝器上，再卡在往复拨片的导丝槽内，然后绕在筒管上；

人工按控制面板中的“压紧”按钮，气源处理元件将外部压缩空气调压、调气体流速通入气缸，气缸推动往复机构总成向前运动使压杆压住筒管外壁；人工按控制面板上的“启动”按钮，卷取装置进入生头模式，主轴伺服电机启动，同步带轮通过同步带带动主轴转动，主轴伺服电机后面旋转编码器把主轴转速反馈给系统控制器，系统控制器通过HMI设定的卷绕比控制往复传动伺服电机转动，往复传动伺服电机通过同步带带动往复拔片往复运动；

主轴转动后，往复拔片也来回同步运动，当单丝张力出现波动时，张力摆杆可以实时来调整单丝卷取时张力，张力摆杆上的张力传感器及角度传感器将张力值及摆杆摆动角度反馈给系统控制器，系统控制器在控制主轴伺服电机转速，以此来保证装置卷取大直径单丝时卷取张力恒定。

2.根据权利要求1所述的大直径聚合物单丝卷取装置，其特征是：所述筒管张紧夹具包括设置在主轴与筒管之间的张紧夹具，张紧夹具上装有抱紧弹簧，张紧夹具前、后二端分别设有插入张紧夹具与主轴之间的前、后锥套，前锥套与主轴固定，后锥套与压簧座连接，压簧座中设有将压簧座向前推动的压簧；另设有张紧推杆机构，包括装在面板上的安装座，安装座中设有芯轴，芯轴的一端与推杆连接，芯轴的另一端与偏心套连接，偏心套压在压簧座的外表面上，推杆带动芯轴转动，芯轴带动偏心套转动，使压簧座在压簧作用下远离面板，压簧座内部压簧顶压簧座向前运动，推动后锥套向前运动，前、后锥套对夹，使张紧夹具胀大夹紧筒管内壁。

3.根据权利要求1所述的大直径聚合物单丝卷取装置，其特征是：工作方法：

通过人机交互界面将生产工艺参数输入控制器，包括产品规格、筒管规格、生产速度、丝卷成型卷绕比、丝卷收卷前后端位置、成型形状、满卷时间、卷绕张力、尾巴丝位置、留尾时间、往复压杆压紧力；

装置运行前期工作：将筒管套在主轴筒管张紧装置上面，人工推动推杆，张紧装置胀大，夹紧筒管，按操作面板上“压紧”键，将往复机构压杆以恒定压力压在筒管上面；

装置生头操作：按操作面板上的“启动”键，卷绕控制器执行生头程序；此时主轴伺服电机按照生头速度运转，往复伺服电机带动往复拔片按照设定的卷绕比同步运行，往复总成处于与主轴分开的生头位置，人工操作将大直径单丝先绕到导丝器上，再绕在张力摆杆上的导丝器上，最后绕到筒管上，然后按操作面板上的“生头”键，往复气缸推动往复总成压向主轴，往复拨片的导丝器自动捕捉到大直径单丝一起做往复运动，完成生头操作；张力传感器及角度传感器感知到大直径单丝张力后，主轴伺服电机开始自动调节转速以控制卷绕张力，卷绕控制器开始执行正常生产程序；其中卷绕控制器将张力传感器感知到单丝张力的时间点记为初始时间点；在卷曲新的产品时需要通过控制面板上面“前”、“后”按钮来调整大直径单丝再筒管上的成型位置；正常生产时卷绕控制器处理张力传感器发送来的卷绕张力信号，通过内置控制器控制主轴伺服电机的转速，保证卷绕张力始终处于稳定状态；卷绕控制器基于生产工艺参数运算出往复宽度的变化程序，通过往复伺服电机和主轴伺服电机旋转编码器执行；当卷绕时间达到设定值后，卷绕控制器开始执行报警程序，提醒工人落丝；当工人落丝时，按操作面板上“落丝”键；往复机构压杆向后移动，拉开与筒管距离，增加工人操作空间，然后工人剪断单丝，拉张紧推杆，张紧装置松开，工人抽出满卷筒管，然后跟换新筒管，重复上述操作步骤；

断丝报警：运行过程中如果出现断丝情况，张力传感器持续检测到单丝张力值为“零”，视为张力检测故障；此时卷绕控制器判断为断丝，操作面板上断丝报警灯点亮，同时断丝报警蜂鸣器响起；往复导丝器复位到生头位置，主轴伺服电机停止运转；卷绕控制器回到生头程序，等待下一次启动。

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