CN113636412A - 可调线材张力的储线、收线系统及线材张力控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可调线材张力的储线、收线系统,包括机架,机架上固定设置有并排多槽定滑轮,机架上活动设置有位于并排多槽定滑轮的下侧或左侧的并排多槽动滑轮;机架上设置有牵引伺服电机,牵引伺服电机的输出轴上设置有绕线轮,绕线轮上缠绕有牵引钢丝绳,牵引钢丝绳的一端与绕线轮固定连接,另一端与并排多槽动滑轮的轮轴固定连接。本发明还公开了一种线材储线系统的线材张力控制方法,相对于原储线系统的手动调节方式而言,本发明技术方案通过优化储线系统结构,实时获取并排多槽动滑轮组的位置,通过控制器动态调节牵引伺服电机输出转矩和收线伺服电机的转速,保证设备在不同状态下线材不会脱槽。
Description
技术领域
本发明涉及光伏焊带制造领域,具体涉及一种可调线材张力的储线、收线系统及线材张力控制方法。
背景技术
在电线电缆生产制造、光伏用涂锡焊带生产制造、漆包线生产制造等多个带材、线材类产品的生产制造设备上,均在收线机构前配置有储线系统,用以保证更换收卷端料轴时,设备主机连续不停机生产。一般情况下该储线系统由定滑轮、动滑轮以及滑轨、滑杆等机构组成,根据设备机构以及储线要求的不同可分为垂直重力式以及水平横置式,目前在储线系统的张力控制上根据结构形式的不同,有不同的控制方法,但存在着无法精确调整张力值,不反馈当前动滑轮位置进而控制收卷系统的加减速等弊端。
因而,如何精确调整线材张力,防止线材脱槽,是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
为解决以上技术问题,本发明的主要目的是提供一种可调线材张力的储线、收线系统及一种线材张力控制方法,该可调线材张力的储线、收线系统可根据设备运行情况动态调整储线系统的张力大小,不需要人工频繁调整。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以解决。
(一)、可调线材张力的储线、收线系统,包括机架,机架上固定设置有并排多槽定滑轮,机架上活动设置有位于并排多槽定滑轮的下侧或左侧的并排多槽动滑轮;机架上设置有牵引伺服电机,牵引伺服电机的输出轴上设置有绕线轮,绕线轮上缠绕有牵引钢丝绳,牵引钢丝绳的一端与绕线轮固定连接,另一端与并排多槽动滑轮的轮轴固定连接;
进一步的,还包括送线组件和收线组件,送线组件用于向线材储线系统匀速输出线材,收线组件包含收线伺服电机,收线伺服电机的输出轴上设置有线辊,线材从并排多槽定滑轮的一端绕进,在并排多槽定滑轮和并排多槽动滑轮之间缠绕多圈后从并排多槽定滑轮的另一端绕出后与线辊固定连接。还包括控制器;牵引伺服电机包含第一编码器,第一编码器的信号输出端与控制器的第一信号输入端电连接,控制器的第一信号输出端与牵引伺服电机的信号输入端电连接;收线伺服电机包含第二编码器,第二编码器的信号输出端与控制器的第二信号输入端电连接,控制器的第二信号输出端与第二伺服电机的信号输入端电连接。
进一步的,机架上设置有原点位置,原点位置处设置有原点位置检测器,原点位置检测器的信号输出端与控制器的第三信号输入端电连接,原点位置检测器用于:当并排多槽动滑轮从原点位置通过时触发牵引伺服电机的第一编码器开始计算并排多槽动滑轮与原点位置的距离,并将距离信息发送给控制器;控制器根据距离信息控制收线伺服电机的转速。
进一步的,原点位置检测器为光电开关,光电开关设置在原点位置。
进一步的,机架为横置式机架,并排多槽动滑轮位于并排多槽定滑轮的左侧。
进一步的,机架为竖置式机架,并排多槽动滑轮位于并排多槽定滑轮的下侧。
(二)、一种线材储线系统的线材张力控制方法,包括以下步骤:
步骤1、待收线材以恒速V进线端从并排多槽定滑轮的一端绕进,在并排多槽定滑轮和并排多槽动滑轮之间缠绕多圈后,从并排多槽定滑轮的另一端绕出,缠绕至线辊;
同时,控制器根据原点位置检测器和第一编码器的信号,判断并排多槽动滑轮与原点位置的相对位置;
步骤2、当线辊绕满时,关闭收线伺服电机,并排多槽动滑轮向远离并排多槽定滑轮的方向移动,以储存换线辊期间输出的线材;
步骤3、更换新的绕线辊子后,启动收线电机,V收线端从零逐渐增大,第一阶段,V进线端>V出线端,并排多槽动滑轮继续向远离并排多槽定滑轮的方向移动,储线系统继续储线;当V进线端=V出线端时,并排多槽动滑轮与并排多槽定滑轮间距最大,储线结束;第二阶段,V进线端<V出线端,并排多槽动滑轮继续向靠近并排多槽定滑轮的方向移动,储线系统释放储存的线材;
同时,控制器控制收线伺服电机加速或减速,以使并排多槽动滑轮接近原点位置;
同时,当V进线端≠V出线端时,控制器控制牵引伺服电机输出A倍设定转矩I;当V进线端=V出线端时,控制器控制牵引伺服电机输出1倍设定转矩I;
步骤4、线辊绕满后,重复步骤2和步骤3,进行下一个新的线辊的绕线。
进一步的,步骤3具体为:控制器根据原点位置检测器和第一编码器输入的信号,判断并排多槽动滑轮的位置,当控制器判断并排多槽动滑轮与并排多槽定滑轮的距离大于原点位置与并排多槽定滑轮的距离时,控制器控制收线伺服电机加速;
当控制器判断并排多槽动滑轮与并排多槽定滑轮的距离小于原点位置与并排多槽定滑轮的距离时,控制器控制收线伺服电机减速;
当机架为横置式机架,其中A=1.5-2;当机架为竖置式机架,其中A=0.5。
相对于原储线系统的手动调节方式而言,本发明技术方案通过优化储线系统结构,采用牵引伺服电机作为储线系统的张力控制核心,并实时获取并排多槽动滑轮组的位置,通过控制器动态调节牵引伺服电机输出转矩,保证设备在加减速以及均速运行等不同状态下,不会发生线材脱槽的故障发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明横置式可调线材张力的储线、收线系统的立体示意图;
图2为本发明横置式可调线材张力的储线、收线系统的俯视图;
图3为本发明竖置式可调线材张力的储线、收线系统的立体示意图;
图4为本发明竖置式可调线材张力的储线、收线系统的正视图;
在以上图中:
1机架;2并排多槽定滑轮;3并排多槽动滑轮;4牵引伺服电机;5绕线轮;6牵引钢丝绳;7线材;8原点位置检测器。
具体实施方式
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
在电线电缆生产制造、光伏用涂锡焊带生产制造、漆包线生产制造等多个带材、线材类产品的生产制造设备上,均在收线机构前配置有储线系统,用以保证更换收卷端料轴时,设备主机连续不停机生产。一般情况下该储线系统由定滑轮、动滑轮以及滑轨、滑杆等机构组成,根据设备机构以及储线要求的不同可分为垂直重力式以及水平横置式,目前在储线系统的张力控制上根据结构形式的不同,有不同的控制方法,但存在着无法精确调整张力值,不反馈当前动滑轮位置进而控制收卷系统的加减速等弊端。
(一)、参考图1、图2、图3和图4,一种可调线材张力的储线、收线系统包括机架1,所述机架1上固定设置有并排多槽定滑轮2,所述机架1上活动设置有位于并排多槽定滑轮2的下侧或左侧的并排多槽动滑轮3;所述机架1上设置有牵引伺服电机4,所述牵引伺服电机4的输出轴上设置有绕线轮5,所述绕线轮5上缠绕有牵引钢丝绳6,所述牵引钢丝绳6的一端与绕线轮5固定连接,另一端与所述并排多槽动滑轮3的轮轴固定连接;还包括送线组件和收线组件,所述送线组件用于向线材储线系统匀速输出线材7,所述收线组件包含收线伺服电机,所述收线伺服电机的输出轴上设置有线辊,所述线材7从并排多槽定滑轮2的一端绕进,在并排多槽定滑轮2和并排多槽动滑轮3之间缠绕多圈后从并排多槽定滑轮2的另一端绕出后与线辊固定连接。
进一步的,还包括控制器;所述牵引伺服电机4包含第一编码器,所述第一编码器的信号输出端与控制器的第一信号输入端电连接,所述控制器的第一信号输出端与牵引伺服电机4的信号输入端电连接;所述收线伺服电机包含第二编码器,所述第二编码器的信号输出端与控制器的第二信号输入端电连接,所述控制器的第二信号输出端与第二伺服电机的信号输入端电连接。
以上实施例中,牵引伺服电机4作为并排多槽动滑轮3的牵引动力,收线伺服电机为线辊提供转动驱动力,由于伺服电机可以获取转速、调节输出转矩,因此可以定量控制牵引伺服电机4的牵引动力和收线伺服电机的转速。
进一步的,所述机架1上设置有原点位置,所述原点位置处设置有原点位置检测器8,所述原点位置检测器8的信号输出端与控制器的第三信号输入端电连接,所述原点位置检测器8用于:当并排多槽动滑轮3从原点位置通过时触发所述牵引伺服电机4的第一编码器开始计算并排多槽动滑轮3与原点位置的距离,并将距离信息发送给控制器;所述控制器根据距离信息控制所述收线伺服电机的转速。
进一步的,所述原点位置检测器8为光电开关,所述光电开关设置在原点位置,当并排多槽动滑轮3从光电开关处越过,触发光电开关产生电信号并发送给控制器。
以上实施例中,在机架1的原点位置设置光电开关,当并排多槽动滑轮3从原点位置处越过,都能被光电开关感应到,并将感应信号发送给控制器,控制器以此信号可以计算出并排多槽动滑轮3与并排多槽定滑轮2的距离。控制器根据计算出的距离信息从而控制牵引伺服电机4调节输出转矩,控制收线伺服电机加速、转速或转速保持。
进一步的,如图1和图2所示,所述机架1为横置式机架,所述并排多槽动滑轮3位于所述并排多槽定滑轮2的左侧。
如图3和图4所示,所述机架1还可以是竖置式机架,所述并排多槽动滑轮3位于所述并排多槽定滑轮2的下侧。
(二)、一种线材张力控制方法,基于以上储线、收线系统,所述方法包括以下步骤:
步骤1、待收线材7以恒速V进线端从并排多槽定滑轮2的一端绕进,在并排多槽定滑轮2和并排多槽动滑轮3之间缠绕多圈后,从并排多槽定滑轮2的另一端绕出,缠绕至线辊;
同时,控制器根据原点位置检测器8和第一编码器的信号,判断并排多槽动滑轮3与原点位置的相对位置;
步骤2、当线辊绕满时,关闭收线伺服电机,并排多槽动滑轮3向远离并排多槽定滑轮2的方向移动,以储存换线辊期间输出的线材7;
步骤3、更换新的绕线辊子后,启动收线电机,V收线端从零逐渐增大,第一阶段,V进线端>V出线端,并排多槽动滑轮3继续向远离并排多槽定滑轮2的方向移动,储线系统继续储线;当V进线端=V出线端时,并排多槽动滑轮3与并排多槽定滑轮2间距最大,储线结束;第二阶段,V进线端<V出线端,并排多槽动滑轮3继续向靠近并排多槽定滑轮2的方向移动,储线系统释放储存的线材7;
同时,控制器控制收线伺服电机加速或减速,以使并排多槽动滑轮3接近原点位置;
同时,当V进线端≠V出线端时,控制器控制牵引伺服电机4输出A倍设定转矩I;当V进线端=V出线端时,控制器控制牵引伺服电机4输出1倍设定转矩I;
步骤4、线辊绕满后,重复步骤2和步骤3,进行下一个新的线辊的绕线。
进一步的,步骤3具体为:控制器根据原点位置检测器8和第一编码器输入的信号,判断并排多槽动滑轮3的位置,当控制器判断并排多槽动滑轮3与并排多槽定滑轮2的距离大于原点位置与并排多槽定滑轮2的距离,控制器控制收线伺服电机加速;
当控制器判断并排多槽动滑轮3与并排多槽定滑轮2的距离小于原点位置与并排多槽定滑轮2的距离,控制器控制收线伺服电机减速;
当所述机架1为横置式机架,其中A=1.5-2.0;当所述机架1为竖置式机架,其中A=0.5。
如图1和图2所示,当使用横置式机架的储线系统时,牵引伺服电机4通过牵引钢丝绳6对并排多槽动滑轮3提供水平向左的作用力,克服并排多槽动滑轮3的滑动摩擦力后对并排多槽定滑轮2和并排多槽动滑轮3之间的线材7提供张力。
在生产设备匀速运行时,牵引伺服电机4通过牵引钢丝绳6输出力矩方向向左,用以保证并排多槽定滑轮2、并排多槽动滑轮3间线材7保持稳定拉伸状态。
在生产设备启动、停止等加减速过程时,为保证系统运行稳定性,避免因储线系统进、出线端在系统非匀速运行时的张力传递滞后导致线材从滑轮过轮槽内脱出,由控制器通过控制牵引伺服电机输出1.5-2倍的设定转矩I。牵引伺服电机4通过牵引钢丝绳6输出力矩方向向左,增大并排多槽定滑轮2、并排多槽动滑轮3间线材7所受张力,保证启停机过程设备稳定运行。
在生产设备启动后,将牵引伺服电机的第一编码器位置值通过通讯方式实时反馈至控制器,控制器通过标定的原点位置计算当前并排多槽动滑轮位置相较于原点位置,当实时反馈位置为正值(并排多槽动滑轮位于原点位置左侧)时,收线伺服电机加速运行,实时反馈位置为负值时(并排多槽动滑轮位于原点位置右侧)时,收线伺服电机减速运行,通过控制器动态调节控制,使得储线系统出线端收线伺服电机运行状况与储线系统进线端的驱动电机系统(一般而言,储线系统进线端的驱动电机系统为定速运行状态)达成动态平衡,从而使得储线系统的并排多槽动滑轮一直位于原点位置,其相对于并排多槽定滑轮距离基本不变,仅存在微小的位置波动。
如图3和图4所示,当使用竖置式机架的储线系统时,牵引伺服电机4通过牵引钢丝绳6对并排多槽动滑轮3提供垂直向上的作用力,克服并排多槽动滑轮3的重力、滑动摩擦力后对并排多槽动滑轮3、并排多槽定滑轮2之间的线材7提供张力。
在生产设备匀速运行时,牵引伺服电机4通过牵引钢丝绳6输出力矩方向向上,用以保证并排多槽动滑轮3、并排多槽定滑轮2之间的线材7保持稳定拉伸状态。
在生产设备启动、停止等加减速过程时,为保证系统运行稳定性,避免因储线系统进、出线端在系统非匀速运行时的张力传递滞后导致线材从并排多槽动滑轮3、并排多槽定滑轮2的轮槽内脱出,由控制器控制牵引伺服电机4输出1.5-2倍的设定转矩I。牵引伺服电机4通过牵引钢丝绳6输出力矩方向向上,增大并排多槽动滑轮3、并排多槽定滑轮2之间线材7所受张力,保证启停机过程设备稳定运行。
在生产设备启动后,将牵引伺服电机4内部第一编码器位置值通过通讯方式实时反馈至控制器,控制器通过标定的储线架原点位置(该原点位置可以与系统预定动滑轮运行位置重合,也可以不重合,本方案采取重合的方式来描述)计算当前并排多槽动滑轮位置,相较于原点位置,实时反馈位置为正值时,收线伺服电机加速运行,实时反馈位置为负值时收线伺服电机加速减速运行,通过控制器动态调节控制,使得储线系统出线端收卷收线伺服电机加速与储线系统进线端的驱动系统(一般而言,储线系统进线端的驱动系统为定速运行状态)达成动态平衡,从而使得储线系统的并排多槽动滑轮一直位于原点位置,相对于并排多槽定滑轮距离不变,仅存在微小的位置波动。
相较于原储线系统的手动调节方式,或者耗能较大,不能自动调节张力等缺陷,本技术方案通过优化储线系统结构,采用牵引伺服电机作为储线系统的张力控制核心,并实时获取并排多槽动滑轮组的位置,通过控制器动态调节牵引伺服电机输出转矩,保证设备在加减速以及均速运行等不同状态下,不会发生线材脱槽的故障发生。
虽然,本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员是显而易见的。因此,在不偏离本发明的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种可调线材张力的储线、收线系统,其特征在于,包括机架(1),所述机架(1)上固定设置有并排多槽定滑轮(2),所述机架(1)上活动设置有位于并排多槽定滑轮(2)的下侧或左侧的并排多槽动滑轮(3);所述机架(1)上设置有牵引伺服电机(4),所述牵引伺服电机(4)的输出轴上设置有绕线轮(5),所述绕线轮(5)上缠绕有牵引钢丝绳(6),所述牵引钢丝绳(6)的一端与绕线轮(5)固定连接,另一端与所述并排多槽动滑轮(3)的轮轴固定连接;
还包括送线组件和收线组件,所述送线组件用于向线材储线系统匀速输出线材(7),所述收线组件包含收线伺服电机,所述收线伺服电机的输出轴上设置有线辊,所述线材(7)从并排多槽定滑轮(2)的一端绕进,在并排多槽定滑轮(2)和并排多槽动滑轮(3)之间缠绕多圈后从并排多槽定滑轮(2)的另一端绕出后与线辊固定连接。
2.根据权利要求1所述的可调线材张力的储线、收线系统,其特征在于,还包括控制器;所述牵引伺服电机(4)包含第一编码器,所述第一编码器的信号输出端与控制器的第一信号输入端电连接,所述控制器的第一信号输出端与牵引伺服电机(4)的信号输入端电连接;所述收线伺服电机包含第二编码器,所述第二编码器的信号输出端与控制器的第二信号输入端电连接,所述控制器的第二信号输出端与第二伺服电机的信号输入端电连接。
3.根据权利要求2所述的可调线材张力的储线、收线系统,其特征在于,所述机架(1)上设置有原点位置,所述原点位置处设置有原点位置检测器(8),所述原点位置检测器(8)的信号输出端与控制器的第三信号输入端电连接,所述原点位置检测器(8)用于:当并排多槽动滑轮(3)从原点位置通过时触发所述牵引伺服电机(4)的第一编码器开始计算并排多槽动滑轮(3)与原点位置的距离,并将距离信息发送给控制器;所述控制器根据距离信息控制所述收线伺服电机的转速。
4.根据权利要求3所述的可调线材张力的储线、收线系统,其特征在于,所述原点位置检测器(8)为光电开关,所述光电开关设置在原点位置。
5.根据权利要求1所述的可调线材张力的储线、收线系统,其特征在于,所述机架(1)为横置式机架,所述并排多槽动滑轮(3)位于所述并排多槽定滑轮(2)的左侧。
6.根据权利要求1所述的可调线材张力的储线、收线系统,其特征在于,所述机架(1)为竖置式机架,所述并排多槽动滑轮(3)位于所述并排多槽定滑轮(2)的下侧。
7.一种线材张力控制方法,基于权利要求3所述的储线、收线系统,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
步骤1、待收线材(7)以恒速V进线端从并排多槽定滑轮(2)的一端绕进,在并排多槽定滑轮(2)和并排多槽动滑轮(3)之间缠绕多圈后,从并排多槽定滑轮(2)的另一端绕出,缠绕至线辊;同时,控制器根据原点位置检测器(8)和第一编码器的信号,判断并排多槽动滑轮(3)与原点位置的相对位置;
步骤2、当线辊绕满时,关闭收线伺服电机,并排多槽动滑轮(3)向远离并排多槽定滑轮(2)的方向移动,以储存换线辊期间输出的线材(7);
步骤3、更换新的线辊后,启动收线伺服电机,V收线端从零逐渐增大,第一阶段,V进线端>V出线端,并排多槽动滑轮(3)继续向远离并排多槽定滑轮(2)的方向移动,储线系统继续储线;当V进线端=V出线端时,并排多槽动滑轮(3)与并排多槽定滑轮(2)间距最大,储线结束;
第二阶段,V进线端<V出线端,并排多槽动滑轮(3)继续向靠近并排多槽定滑轮(2)的方向移动,储线系统释放储存的线材(7);
同时,控制器控制收线伺服电机加速或减速,以使并排多槽动滑轮(3)接近原点位置;
同时,当V进线端≠V出线端时,控制器控制牵引伺服电机(4)输出A倍设定转矩I;当V进线端=V出线端时,控制器控制牵引伺服电机(4)输出1倍设定转矩I;
步骤4、线辊绕满后,重复步骤2和步骤3,进行下一个新的线辊的绕线。
8.根据权利要求7所述的线材储线系统的线材张力控制方法,其特征在于,步骤3具体为:控制器根据原点位置检测器(8)和第一编码器输入的信号,判断并排多槽动滑轮(3)的位置,当控制器判断并排多槽动滑轮(3)与并排多槽定滑轮(2)的距离大于原点位置与并排多槽定滑轮(2)的距离时,控制器控制收线伺服电机加速;
当控制器判断并排多槽动滑轮(3)与并排多槽定滑轮(2)的距离小于原点位置与并排多槽定滑轮(2)的距离时,控制器控制收线伺服电机减速;
当所述机架(1)为横置式机架,其中A=1.5-2;当所述机架(1)为竖置式机架,其中A=0.5。
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