CN112962339A - 一种绳纱并股机用绳纱自适应补偿装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绳纱并股机用绳纱自适应补偿装置及控制方法，补偿装置包括架体、筒芯装置、长度补偿装置、张力补偿装置以及控制装置，筒芯装置包括设置绳纱的卷装件以及第一连接组件；长度补偿装置包括连接至架体的第一固定件、设置于第一固定件的导向组件以及连接至导向组件的绳纱储存件，卷装件内的绳纱穿过绳纱储存件，导向组件能够根据绳纱的移动速度调整位于第一固定件的位置；张力补偿装置包括连接至长度补偿装置的第二固定件以及第二连接组件、断线自停器和张力补偿器，绳纱由导向组件依次连接至断线自停器和张力补偿器；控制装置与筒芯装置、长度补偿装置及张力补偿装置电连接。实现了绳纱并股过程中的长度一致、张力均匀。

Description

一种绳纱并股机用绳纱自适应补偿装置及控制方法

技术领域

本发明属于绳索生产领域，具体涉及一种绳纱并股机用绳纱自适应补偿装置及控制方法。

背景技术

绳索是人类最强大的工具之一，它虽然起源于陆地，但却是海洋充分释放了绳索的潜在力量。随着科学技术的发展与进步，编织结构的化学纤维绳索逐步代替了捻制结构的天然纤维绳索，帆船绳作为一类船用索具，便是其中最典型的代表。

现阶段的帆船绳大部分采用皮芯结构，在绳索外表层的保护作用下，绳索内芯层发挥重要作用。帆船绳的外表层主要选用高强型涤纶工业长丝，其良好的抗拉强度、优异的耐磨性能、较低的吸水性能能够保证帆船绳具有更长的使用寿命。其内芯层依据绳索的使用工况不同及性价比，既可以采用高强型涤纶工业长丝，也可以采用高性能纤维，比如HMPE、VECTRAN、PBO等。

为了进一步提升帆船绳外表层的耐磨性能及柔韧性能，目前较为有效的方法是：1)对外表层的绳纱进行加捻，升级为有捻的绳纱，即绳股；2)增大外表层每个编织花节的表面积，即在并股工序，将绳索外表层绳股的卷装容器，例如纱管上的绳股排列由单锭单股升级为单锭多股(常规为单锭双股、单锭三股、单锭四股)。

但是随着单个纱锭上绳股数量的增多，并股工序的生产工艺技术难度急剧升高；集中表现在每根绳股之间的长度差、张力差及绳股整体的排列均匀度、整齐度的控制上。为了尽可能地解决此类问题，虽然采取了相应措施，例如使用张力放线架或类似装置，对绳股的释放过程施加张力，但此类型张力装置存在较大的缺陷，例如在绳股开始卷绕时，现有的张力装置不能即时地满足突然的绳股释放长度；在绳股卷绕过程中，现有的张力装置无法有效控制逐渐提高的绳股释放速度；且在绳股停止卷绕时，现有的张力装置经常出现绳股张力丢失的问题。

发明内容

针对上述的不足，本发明提供了一种绳纱并股机用绳纱自适应补偿装置及控制方法，实现了绳股在并股过程中的张力均匀。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种绳纱并股机用绳纱自适应补偿装置，包括架体、筒芯装置、长度补偿装置、张力补偿装置以及控制装置，筒芯装置包括设置绳纱的卷装件以及第一连接组件，卷装件通过第一连接组件连接至架体；长度补偿装置包括连接至架体的第一固定件、设置于第一固定件的导向组件以及连接至导向组件的绳纱储存件，卷装件内的绳纱穿过绳纱储存件，导向组件能够根据绳纱的移动速度调整位于第一固定件的位置；张力补偿装置包括连接至长度补偿装置的第二固定件以及第二连接组件、断线自停器和张力补偿器，断线自停器和张力补偿器通过第二连接组件连接至第二固定件，绳纱由导向组件依次连接至断线自停器和张力补偿器；控制装置连接至架体并与筒芯装置、长度补偿装置及张力补偿装置电连接。

作为上述的优选实施方式，绳纱并股机用绳纱自适应补偿装置还包括与架体连接的速度补偿装置，速度补偿装置包括位于筒芯装置下方的刹车块以及连接至刹车块下部的控制杆，控制杆带动刹车块转动以改变刹车块与筒芯装置的接触面积，进而调整刹车块与筒芯装置之间的摩擦力；能够对绳股释放情况进行监测并及时对绳股释放的长度、速度、张力进行调整，实现了绳股在并股过程中的长度一致、速度可控、张力均匀，为绳股整体的排列均匀度、整齐度奠定了基础。

作为上述的优选实施方式，筒芯装置具有多个，各筒芯装置均对应两个长度补偿装置、两个张力补偿装置以及两个速度补偿装置，两个长度补偿装置、两个张力补偿装置以及两个速度补偿装置在设置时均分别连接至架体两侧，优选的，筒芯装置的数量为三个。

作为上述的优选实施方式，两个速度补偿装置在安装时，一个速度补偿装置的刹车块位于卷装件下方，另一个速度补偿装置的刹车块位于第一连接组件下方，两个刹车块通过刹车连接件连接。

进一步地，第一连接组件包括制动鼓，制动鼓和卷装件位于架体两侧，第一连接组件还包括穿过制动鼓的轮轴以及连接至制动鼓的工装件。

作为上述的优选实施方式，第一连接组件还包括轴承、轴芯锁以及法兰衬套，法兰衬套安装在架体，轮轴通过轴承安装在法兰护套内，制动鼓通过同步螺栓安装在轮轴上，且位于法兰衬套外围，轴芯锁夹持在轮轴外侧，通过抱紧轮轴，实现对卷装件的固定。

进一步地，工装件沿竖直方向形成位置调节滑槽；通过位置调节滑槽可实现不同尺寸的卷装件的安装。

进一步地，导向组件包括分别和第一固定件连接的第一支撑杆和第二支撑杆以及滑块，绳纱储存件包括连接至滑块的第一导线器，滑块能够根据绳纱的移动速度沿第一支撑杆和第二支撑杆滑动；通过第一支撑杆和第二支撑杆共同实现滑块的定位，滑块在移动过程中能够带动第一导线器同时移动，以调整绳纱的张力。

作为上述的优选实施方式，绳纱储存件还包括第二导线器，第二导线器位于张力补偿装置下方，绳纱依次穿过第二导线器和第一导线器连接至断线自停器和张力补偿器。

作为上述的优选实施方式，为了保证足够的绳纱储存长度，第一导线器和第二导线器均为四个槽轮组成。

进一步地，导向组件还包括套设于第一支撑杆的弹性件，滑块沿第一支撑杆滑动以使弹性件形变；在断线自停器被触发时，通过刹车块的上下移动来使得绳纱停止释放，同时，通过弹性件的回弹带动滑块沿远离张力补偿装置的方向移动，并与张力补偿器共同作用避免绳纱张力的丢失。

作为上述的优选实施方式，弹性件包括设置于滑块两侧的第一弹性件和第二弹性件，第一弹性件在被压缩时，第二弹性件相应的被拉伸，第一弹性件在被拉伸时，第二弹性件相应的被压缩，提高对滑块的精准控制。

进一步地，导向组件还包括与控制装置电连接的行程开关，滑块能够沿第一支撑杆和第二支撑杆滑动并触发行程开关；在长度补偿组件内绳纱储存量较少时，通过滑块能够触发行程开关，以使并股机停止运转，提高工作时的稳定性，绳纱并股的整体性更好。

当长度补偿装置中储存的绳纱量低于预定值时，滑块便会朝接近行程开关的方向移动，在滑块移动过程中，通过控制装置控制控制杆转动，以使控制杆对刹车块所施加的力矩减小；当长度补偿装置储存的绳纱量较多时，滑块便会朝远离行程开关的方向移动，在滑块移动过程中，通过控制装置控制控制杆转动，以使控制杆对刹车块所施加的力矩增大；从而避免了并股机在等转速状态下，随着绳纱释放速度逐渐提高，绳纱所克服的由刹车块提供的摩擦力逐渐提高，造成长度补偿组件中绳纱储存长度低于即时要求值，而导致因绳股张力过大，滑块触发行程开关，并股机无法连续性正常运行的情况发生。

进一步地，导向组件还包括与控制装置电连接的位移传感器，位移传感器能够检测滑块与行程开关之间的距离；通过位移传感器检测的滑块与行程开关之间的距离，来实时调节速度补偿装置与筒芯装置之间的摩擦力，进而调节绳纱进入长度补偿装置的速度。

进一步地，第一支撑杆穿过滑块，滑块形成沿第二支撑杆滑动的滑槽；第二支撑杆对滑块进行限位，防止滑动沿周向转动，同时，第二支撑杆也能够通过滑槽调整与滑块之间的位置，能够更好地适应滑块的尺寸，确保滑块滑动时的稳定性。

进一步地，滑槽为U型结构；与支撑杆的结构进行匹配，同时，滑槽内壁为圆弧过渡，也能够避免滑块与第二支撑杆之间由于碰撞造成滑块和第二支撑杆的损坏。

本发明还提供了一种绳纱并股机用绳纱自适应补偿控制方法，应用于上述绳纱并股机用绳纱自适应补偿装置，包括：

S1:将绳纱缠绕至所述卷装件，卷装件中的绳纱依次穿过绳纱储存件、断线自停器和张力补偿器；

S2:根据绳纱直径和材质，调节S1中张力补偿器，从而调节绳纱在释放过程中的张力；

S3:绳纱开始释放时，长度补偿装置中储存的绳纱优先被释放，同时带动了筒芯装置中的绳股释放的逐渐加速；

S4:绳纱释放过程中，随着绳纱速度的逐渐提高，根据绳纱的移动速度实时调节所述导向组件的位置；

S5:筒芯装置的绳纱释放完毕或者需要暂停绳纱释放时，断线自停器或绳纱并股机反馈信号给控制装置，控制绳纱自适应补偿装置停机。

作为上述的优选实施方式，S3中绳纱开始释放时，速度补偿装置同步运行。

附图说明

图1用以说明本发明一种示意性实施方式的结构示意图；

图2用以说明本发明筒芯装置和速度补偿装置的一种示意性实施方式的结构示意图；

图3用以说明本发明长度补偿装置和张力补偿装置的一种示意性实施方式的结构示意图。

图中，1、架体，11、主架体，12、辅助架体，13、底支撑杆，14、可调底座，2、筒芯装置，21、卷装件，22、第一连接组件，221、制动鼓，222、工装件，223、轴芯锁，224、轮轴，3、长度补偿装置，31、第一固定件，32、导向组件，321、第一支撑杆，322、第二支撑杆，323、滑块，324、弹性件，325、行程开关，326、位移传感器，33、绳纱储存件，331、第一导线器，332、第二导线器，4、张力补偿装置，41、第二固定件，42、第二连接组件，43、断线自停器，44、张力补偿器，5、控制装置，6、速度补偿装置，61、刹车块，62、控制杆，63、刹车连接件，64、气缸。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下、前、后等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态，即产品的行进方向为参考的，而不应该认为是具有限定性的。

另外，还需要说明的是，本发明实施例中所提到的“相对运动”等动态用语，不仅是位置上的变动，还包括转动、滚动等位置上没有发生相对变化，但状态却发生改变的运动。

最后，需要说明的是，当组件被称为“位于”或“设置于”另一个组件，它可以在另一个组件上或可能同时存在居中组件。当一个组件被称为是“连接于”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。

如图1至图3所示，一种绳纱并股机用绳纱自适应补偿装置，包括架体1、筒芯装置2、长度补偿装置3、张力补偿装置4以及控制装置5，筒芯装置2包括设置绳纱的卷装件21以及第一连接组件22，卷装件21通过第一连接组件22连接至架体1；长度补偿装置3包括连接至架体1的第一固定件31、设置于第一固定件31的导向组件32以及连接至导向组件32的绳纱储存件33，卷装件21内的绳纱穿过绳纱储存件33，导向组件32能够根据绳纱的移动速度调整位于第一固定件31的位置；张力补偿装置4包括连接至长度补偿装置3的第二固定件41以及第二连接组件42、断线自停器43和张力补偿器44，断线自停器43和张力补偿器44通过第二连接组件42连接至第二固定件41，绳纱由导向组件32依次连接至断线自停器43和张力补偿器44；控制装置5连接至架体1并与筒芯装置2、长度补偿装置3及张力补偿装置4电连接。

其中，架体1用于对筒芯装置2、长度补偿装置3、张力补偿装置4以及控制装置5进行支撑，架体1包括主架体11，主架体11呈中空的方体结构，筒芯装置2及长度补偿装置3相对连接在主架体11两侧，主架体11设置长度补偿装置3的一侧沿远离筒芯装置2的方向形成辅助架体12，控制装置5连接至辅助架体12处，便于对控制装置5进行操作，主架体11底端相对连接有两个底支撑杆13，提高架体1整体与放置区域的接触面积，各底支撑杆13均连接有两个可调底座14，用于调节架体1整体的高度。

优选的，绳纱并股机用绳纱自适应补偿装置还包括与架体1连接的速度补偿装置6，速度补偿装置6包括位于筒芯装置2下方的刹车块61以及连接至刹车块61下部的控制杆62，控制杆62带动刹车块61转动以改变刹车块61与筒芯装置2的接触面积，进而调整刹车块61与筒芯装置2之间的摩擦力；能够对绳股释放情况进行监测并及时对绳股释放的长度、速度、张力进行调整，实现了绳股在并股过程中的长度一致、速度可控、张力均匀，为绳股整体的排列均匀度、整齐度奠定了基础。

优选的，筒芯装置2具有多个，各筒芯装置2均对应两个长度补偿装置3、两个张力补偿装置4以及两个速度补偿装置6，两个长度补偿装置3、两个张力补偿装置4以及两个速度补偿装置6在设置时均分别连接至架体1两侧，优选的，筒芯装置2的数量为三个。

优选的，两个速度补偿装置6在安装时，一个速度补偿装置6的刹车块61位于卷装件21下方，另一个速度补偿装置6的刹车块61位于第一连接组件22下方，两个刹车块61通过刹车连接件63连接。

速度补偿装置6还包括与刹车连接件63连接的气缸64，气缸64位于刹车连接件63下方，气缸64与刹车连接件63为销轴连接，其中，速度补偿装置6还包括直线导轨，各刹车块61均对应一个直线导轨，利用杠杆平衡原理，直线导轨作为力矩调节装置，调节刹车块61与制动鼓221之间的摩擦力大小；优选的，为了保证两个刹车块61的对称性，气缸64在连接时连接至刹车连接件63的中部。

第一连接组件22包括制动鼓221，制动鼓221和卷装件21位于架体1两侧，第一连接组件22还包括穿过制动鼓221的轮轴224以及连接至制动鼓221的工装件222。

优选的，第一连接组件22还包括轴承、轴芯锁223以及法兰衬套，法兰衬套安装在架体1，轮轴224通过轴承安装在法兰护套内，制动鼓221通过同步螺栓安装在轮轴224上，且位于法兰衬套外围，轴芯锁夹持在轮轴224外侧，通过抱紧轮轴224，实现对卷装件21的固定。

工装件222沿竖直方向形成位置调节滑槽；通过位置调节滑槽可实现不同尺寸的卷装件21的安装。

导向组件32包括分别和第一固定件31连接的第一支撑杆321和第二支撑杆322以及滑块323，绳纱储存件33包括连接至滑块323的第一导线器331，滑块323能够根据绳纱的移动速度沿第一支撑杆321和第二支撑杆322滑动；通过第一支撑杆321和第二支撑杆322共同实现滑块323的定位，滑块323在移动过程中能够带动第一导线器331同时移动，以调整绳纱的张力。

优选的，绳纱储存件33还包括第二导线器332，第二导线器332位于张力补偿装置4下方，绳纱依次穿过第二导线器332和第一导线器331连接至断线自停器43和张力补偿器44。

优选的，为了保证足够的绳纱储存长度，第一导线器331和第二导线器332均为四个槽轮组成。

导向组件32还包括套设于第一支撑杆321的弹性件324，滑块323沿第一支撑杆321滑动以使弹性件324形变；在断线自停器43被触发时，通过刹车块61的上下移动来使得绳纱停止释放，同时，通过弹性件324的回弹带动滑块323沿远离张力补偿装置4的方向移动，并与张力补偿器44共同作用避免绳纱张力的丢失。

优选的，弹性件324包括设置于滑块323两侧的第一弹性件324和第二弹性件324，第一弹性件324在被压缩时，第二弹性件324相应的被拉伸，第一弹性件324在被拉伸时，第二弹性件324相应的被压缩，提高对滑块323的精准控制。

导向组件32还包括与控制装置5电连接的行程开关325，滑块323能够沿第一支撑杆321和第二支撑杆322滑动并触发行程开关325；在长度补偿组件内绳纱储存量较少时，通过滑块323能够触发行程开关325，以使并股机停止运转，提高工作时的稳定性，绳纱并股的整体性更好。

当长度补偿装置3中储存的绳纱量低于预定值时，滑块323便会朝接近行程开关325的方向移动，在滑块323移动过程中，通过控制装置5控制控制杆62转动，以使控制杆62对刹车块61所施加的力矩减小；当长度补偿装置3储存的绳纱量较多时，滑块323便会朝远离行程开关325的方向移动，在滑块323移动过程中，通过控制装置5控制控制杆62转动，以使控制杆62对刹车块61所施加的力矩增大；从而避免了并股机在等转速状态下，随着绳纱释放速度逐渐提高，绳纱所克服的由刹车块61提供的摩擦力逐渐提高，造成长度补偿组件中绳纱储存长度低于即时要求值，而导致因绳股张力过大，滑块323触发行程开关325，并股机无法连续性正常运行的情况发生。

导向组件32还包括与控制装置5电连接的位移传感器326，位移传感器326能够检测滑块323与行程开关325之间的距离；通过位移传感器326检测的滑块323与行程开关325之间的距离，来实时调节速度补偿装置6与筒芯装置2之间的摩擦力，进而调节绳纱进入长度补偿装置3的速度。

第一支撑杆321穿过滑块323，滑块323形成沿第二支撑杆322滑动的滑槽；第二支撑杆322对滑块323进行限位，防止滑动沿周向转动，同时，第二支撑杆322也能够通过滑槽调整与滑块323之间的位置，能够更好地适应滑块323的尺寸，确保滑块323滑动时的稳定性。

滑槽为U型结构；与支撑杆的结构进行匹配，同时，滑槽内壁为圆弧过渡，也能够避免滑块323与第二支撑杆322之间由于碰撞造成滑块323和第二支撑杆322的损坏。

本发明还提供了一种绳纱并股机用绳纱自适应补偿控制方法，应用于上述绳纱并股机用绳纱自适应补偿装置，包括：

S1:将绳纱缠绕至卷装件，卷装件中的绳纱依次穿过绳纱储存件、断线自停器和张力补偿器；

S2:根据绳纱直径和材质，调节S1中张力补偿器，从而调节绳纱在释放过程中的张力；

S3:绳纱开始释放时，长度补偿装置中储存的绳纱优先被释放，同时带动了筒芯装置中的绳股释放的逐渐加速；

S4:绳纱释放过程中，随着绳纱速度的逐渐提高，根据绳纱的移动速度实时调节所述导向组件的位置；

S5:筒芯装置的绳纱释放完毕或者需要暂停绳纱释放时，断线自停器或绳纱并股机反馈信号给控制装置，控制绳纱自适应补偿装置停机。

优选的，S3中绳纱开始释放时，速度补偿装置同步运行。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种绳纱并股机用绳纱自适应补偿装置，其特征在于，包括：

架体，以及

筒芯装置，其包括设置绳纱的卷装件以及第一连接组件，所述卷装件通过所述第一连接组件连接至所述架体；

长度补偿装置，其包括连接至所述架体的第一固定件、设置于所述第一固定件的导向组件以及连接至所述导向组件的绳纱储存件，所述卷装件内的绳纱穿过所述绳纱储存件，所述导向组件能够根据绳纱的移动速度调整位于所述第一固定件的位置；

张力补偿装置，其包括连接至所述长度补偿装置的第二固定件以及第二连接组件、断线自停器和张力补偿器，所述断线自停器和所述张力补偿器通过所述第二连接组件连接至所述第二固定件，绳纱由所述导向组件依次连接至断线自停器和所述张力补偿器；

控制装置，所述控制装置连接至所述架体并与所述筒芯装置、所述长度补偿装置及所述张力补偿装置电连接。

2.根据权利要求1所述的一种绳纱并股机用绳纱自适应补偿装置，其特征在于，还包括与架体连接的速度补偿装置，所述速度补偿装置包括位于所述筒芯装置下方的刹车块以及连接至所述刹车块下部的控制杆，所述控制杆带动所述刹车块转动以改变所述刹车块与所述筒芯装置的接触面积，进而调整所述刹车块与所述筒芯装置之间的摩擦力。

3.根据权利要求1所述的一种绳纱并股机用绳纱自适应补偿装置，其特征在于，所述第一连接组件包括制动鼓，所述制动鼓和所述卷装件位于所述架体两侧，所述第一连接组件还包括穿过所述制动鼓的轮轴以及连接至所述制动鼓的工装件。

4.根据权利要求1所述的一种绳纱并股机用绳纱自适应补偿装置，其特征在于，所述导向组件包括分别和所述第一固定件连接的第一支撑杆和第二支撑杆以及滑块，所述绳纱储存件包括连接至所述滑块的第一导线器，所述滑块能够根据绳纱的移动速度沿所述第一支撑杆和所述第二支撑杆滑动。

5.根据权利要求4所述的一种绳纱并股机用绳纱自适应补偿装置，其特征在于，所述导向组件还包括套设于第一支撑杆的弹性件，所述滑块沿所述第一支撑杆滑动以使所述弹性件形变。

6.根据权利要求4所述的一种绳纱并股机用绳纱自适应补偿装置，其特征在于，所述导向组件还包括与所述控制装置电连接的行程开关，所述滑块能够沿所述第一支撑杆和所述第二支撑杆滑动并触发所述行程开关。

7.根据权利要求6所述的一种绳纱并股机用绳纱自适应补偿装置，其特征在于，所述导向组件还包括与所述控制装置电连接的位移传感器，所述位移传感器能够检测所述滑块与所述行程开关之间的距离。

8.根据权利要求4所述的一种绳纱并股机用绳纱自适应补偿装置，其特征在于，所述第一支撑杆穿过所述滑块，所述滑块形成沿所述第二支撑杆滑动的滑槽。

9.根据权利要求8所述的一种绳纱并股机用绳纱自适应补偿装置，其特征在于，所述滑槽为U型结构。

10.一种绳纱并股机用绳纱自适应补偿控制方法，应用于如权利要求1-9任一项所述的绳纱并股机用绳纱自适应补偿装置，其特征在于，包括：

S1:将绳纱缠绕至所述卷装件，所述卷装件中的绳纱依次穿过所述绳纱储存件、所述断线自停器和所述张力补偿器；

S2:根据绳纱直径和材质，调节S1中所述张力补偿器，从而调节绳纱在释放过程中的张力；

S3:绳纱开始释放时，所述长度补偿装置中储存的绳纱优先被释放，同时带动了所述筒芯装置中的绳股释放的逐渐加速；

S4:绳纱释放过程中，随着绳纱速度的逐渐提高，根据绳纱的移动速度实时调节所述导向组件的位置；

S5:所述筒芯装置的绳纱释放完毕或者需要暂停绳纱释放时，所述断线自停器或所述绳纱并股机反馈信号给所述控制装置，控制所述绳纱自适应补偿装置停机。

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