CN114057014A - 线缆制造分段式张力控制牵引方法和装置 - Google Patents

线缆制造分段式张力控制牵引方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种线缆制造分段式张力控制牵引方法和装置，夹紧牵引装置，括上夹持部和下夹持部，从上下方向将线缆夹紧且具有与线缆线速度同步的牵引张力；一个压轮组，临近该夹紧牵引装置设置，包括两个间隔设置的压轮，位于压轮组中两个间隔压轮之间的张力传感器采集线缆实时张力。将线缆进行分段，在位于中间的各段交界处设置夹紧牵引装置，根据该段的需求张力设定该段的张力设置值；当线缆被夹紧产生张力时，位于两个间隔压轮之间的张力传感器检测该段线缆的实时压力，根据线速度和张力设定值采用PID控制该段线缆的牵引张力。能够实现任意分段，同时各分段的线缆转弯半径小。

Description

线缆制造分段式张力控制牵引方法和装置
技术领域
本发明涉及线缆技术领域，具体涉及线缆张力控制技术。
背景技术
在某些特殊结构光缆生产过程中，不同段之间的张力需要根据不同的性能来体现。由此就需要根据线缆的不同段位，通过分段式张力控制来控制光缆性能。由于柔性化高速连续生成的现代化生产需求驱动，这种分段式的张力控制需要结构简答，方便使用，同时由于现有设备的限制问题，场地无法大幅改动，因而也不能有太大转弯半径等系列要求，需要能实时显示张力，张力异常报警等功能。
目前市面的张力控制设备有：
1、阻力式：利用机械阻力或者电磁阻力，实现被动恒定张力。该系统一般用于末端放线，张力控制不精准，速度不能快，容易坏。如果在各段分别设置这种阻力式控制设备，则控制效率低，且整体张力偏差非常大，对最终性能影响非常明显。
2、舞蹈轮式：利用舞蹈轮反馈实现PID在线调节功能实现主动放线。这种结构的张力控制比较精准，普遍用于末端放线或末端收线，需要设置多个舞蹈轮结构，而因为每个舞蹈轮结构的跳跃活动范围大大，各段控制点区域的线缆转弯半径也相应大，不满足背景的需求。
同时，对于线缆的中间段的张力，这种结构一般不太采用，因而对线缆的分段位置和数量都有很大限制，没有办法实现任意分段张力控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种线缆制造分段式张力控制牵引方法和装置，能够实现任意分段的线缆张力精准控制，同时各分段的线缆转弯半径也远远小于采用舞蹈轮的场合，能够高效自动满足不同分段的张力控制需求，适应柔性化、连续化、稳定的生产要求，且结构简单，易于实现，对生产现场的适应性强。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种线缆制造分段式张力控制牵引方法，其特征在于：
将线缆进行分段，在位于中间的各段交界处设置夹紧牵引装置，所述夹紧牵引装置用于将该分段线缆夹紧产生张力或松开而使线缆按照生产线速度被牵引；
根据该段的需求张力设定该段的张力设置值；
当线缆被夹紧产生张力时，位于两个间隔压轮之间的张力传感器检测该段线缆的实时压力，采集被夹紧的线缆的实时张力；
将该实时压力传送给PLC控制器，根据线速度和张力设定值采用PID控制该段线缆的牵引张力。
上述技术方案中，所述张力传感器和两边的压轮之间的线缆在被夹紧产生张力时，张力传感器受力矢量和两侧沿着线缆张紧的线缆实时张力矢量形成平行四边形。
上述技术方案中，所述夹紧牵引装置从上下方向将线缆夹紧和牵引。
上述技术方案中，通过HMI显示控制装置，对张力进行张力设定值设置；和/或对线速度进行校正；和/或显示牵引速度和生产线线速度。
上述技术方案中，采用PID控制的参数P＝0.2；I＝5。
一种线缆制造分段式张力控制牵引装置，其特征在于包括：
夹紧牵引装置，包括上夹持部和下夹持部，从上下方向将线缆夹紧且具有与线缆线速度同步的牵引张力；
一个压轮组，临近该夹紧牵引装置设置，包括两个间隔设置的压轮，
位于压轮组中两个间隔压轮之间的张力传感器。
上述技术方案中，在需要进行张力控制的线缆的分段点处设置所述线缆制造分段式张力控制牵引装置。
上述技术方案中，各夹持部均包括夹紧皮带，各夹紧皮带内均包覆设置多个夹持滚并通过夹紧皮带将线缆夹紧并牵引。
上述技术方案中，各夹紧皮带通过同步带和同步带齿轮与牵引皮带形成同步运动副，所述牵引皮带由伺服电机驱动。
上述技术方案中，所述牵引皮带和夹紧皮带为同步齿轮皮带。
上述技术方案中，设置HMI显示控制装置。
设置HMI显示控制装置，
本发明的原理如下：
适应线缆生产中间段，实现分段式张力控制，采用防跑偏皮带，伺服电机牵引，利用线速度与张力传感器反馈PID叠加控制该段张力，具有稳定性高，速度快等特点。能实现实时张力显示，张力异常报警，任意分段张力控制。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
1.根据现场工艺特点，创造性的提出了分段夹紧的张力控制方法模型，利用线速度与张力传感器反馈PID叠加控制该段张力。相对于传统单纯基于放线速度的经典放线电机速度和全段张力采集控制，控制效率和控制精度都得到大幅提升。
2、利用线速度与张力传感器反馈PID叠加控制该段张力，具有稳定性高，速度快等特点。
3.将两个以上本发明的装置进行分段，可以适用于任意多段分段的场合，也避免了较大的转弯半径。
附图说明
附图1为本发明线缆制造分段式张力控制牵引装置的结构示意图。
图2为图1的侧视图。
图3为图1的俯视图。
图4为本发明控制方法的张力采集平行四边形模型图。
具体实施方式
根据本发明实施的线缆制造分段式张力控制牵引装置，包括牵引机主体框架1，张力传感器2、夹紧牵引装置3、同步齿轮皮带31、夹紧皮带311、夹紧辊同步带齿轮312、同步带中间齿轮313、同步带齿轮314、夹紧辊32、HMI显示控制屏33、伺服电机34、压轮4、线缆5。
根据本发明实施的夹紧牵引装置如图1-3所示，从上下方向将线缆夹紧且具有与线缆线速度同步的牵引张力；
一个压轮组，临近该夹紧牵引装置设置，包括两个间隔设置的压轮4，
位于压轮组中两个间隔压轮4之间的张力传感器2。张力传感器2和压轮4均设置同步轮带动。
上述技术方案中，在需要进行张力控制的线缆的分段点处设置所述线缆制造分段式张力控制牵引装置。均通过牵引机主体框架1支撑设置。
上述技术方案中，所述夹紧牵引装置包括上夹持部和下夹持部，各夹持部均包括夹紧皮带311，各夹紧皮带311内均包覆设置多个夹持辊32并通过夹紧皮带311将线缆5夹紧并牵引。
上述技术方案中，各夹紧皮带311通过同步带和同步带齿轮(如夹紧辊同步带齿轮312、同步带中间齿轮313、同步带齿轮314，其他未详述，参考图3)与牵引皮带31形成同步运动副，所述牵引皮带31由伺服电机34牵引驱动。
上述技术方案中，所述牵引皮带31和夹紧皮带311为同步齿轮皮带。
上述技术方案中，设置HMI显示控制装置33。
根据本发明实施的线缆制造分段式张力控制牵引方法，其特征在于：
将线缆5进行分段，在位于中间的各段交界处设置一个夹紧牵引装置3，所述夹紧牵引装置3用于将该分段线缆5夹紧产生张力或松开而使线缆5按照生产线速度被牵引；
根据该段的需求张力设定该段的张力设置值；
当线缆5被夹紧产生张力时，位于两个压轮4之间的张力传感器2检测该段线缆的实时压力，采集被夹紧的线缆的实时张力；
将该实时压力传送给PLC控制器，根据线速度和张力设定值采用PID控制该段线缆的牵引张力。
如图4所示，所述张力传感器2和两边的压轮4之间的线缆5在被夹紧产生张力时，张力传感器2检测受力矢量F和两侧沿着线缆5向压轮4方向张紧的线缆实时张力矢量f形成平行四边形。根据平行四边形原则，可以将张力传感器的检测张力F转化为线缆实时张力f。
上述技术方案中，所述夹紧牵引装置3从上下方向将线缆夹紧和牵引。
上述技术方案中，通过HMI显示控制装置33，对张力进行张力设定值设置；和/或对线速度进行校正；和/或显示牵引速度和生产线线速度。
本发明的夹紧牵引装置3会引入生产线线速度同步信号，在夹紧皮带311未加紧状态，牵引皮带和夹紧皮带311表面线速度整定与生产线速度一致，当牵引加紧时，张力传感器2介入反馈，牵引速度会根据反馈张力信号自动调整牵引速度，从而实行张力PID控制。
本发明在将张力测试值和线缆实际张力进行设置，且通过独特的同步牵引夹紧装置进行张力分段设置，通过经典PID控制即可实现张力分段控制。优选的不管张力设定值多少，微分系数一样，采用PID控制的参数P＝0.2；I＝5。
由此可以看出，针对这类缆型的张力分段控制特殊要求，在将张力测试值和线缆实际张力进行设置，且通过独特的同步牵引夹紧装置进行张力分段设置后，控制系统原理可以足够简单，设备结构也简单易于实现，可以适用于任意分段的张力控制；高速张力控制稳定性好，能组合使用实现多段张力控制，张力控制精准。
将两个以上本发明的装置进行分段，可以适用于任意多段分段的场合，特别适用于中间分段，也避免了类似于舞蹈轮使用的较大的转弯半径。
其他实施例不再赘述，凡属于本领域技术人员能够通过简单变换即可得到的相应或相关的装置和方法的常规改进，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种线缆制造分段式张力控制牵引方法，其特征在于：
将线缆进行分段，在位于中间的各段交界处设置夹紧牵引装置，所述夹紧牵引装置用于将该分段线缆夹紧产生张力或松开而使线缆按照生产线速度被牵引；
根据该段的需求张力设定该段的张力设置值；
当线缆被夹紧产生张力时，位于两个间隔压轮之间的张力传感器检测该段线缆的实时压力，采集被夹紧的线缆的实时张力；
将该实时压力传送给PLC控制器，根据线速度和张力设定值采用PID控制该段线缆的牵引张力。
2.根据权利要求1所述的线缆制造分段式张力控制牵引方法，其特征在于：
所述张力传感器和两边的压轮之间的线缆在被夹紧产生张力时，张力传感器受力矢量和两侧沿着线缆张紧的线缆实时张力矢量形成平行四边形。
3.根据权利要求1所述的线缆制造分段式张力控制牵引方法，其特征在于：
所述夹紧牵引装置从上下方向将线缆夹紧和牵引。
4.根据权利要求1所述的线缆制造分段式张力控制牵引方法，其特征在于：
通过HMI显示控制装置，对张力进行张力设定值设置；和/或对线速度进行校正；和/或显示牵引速度和生产线线速度。
5.一种线缆制造分段式张力控制牵引装置，其特征在于包括：
夹紧牵引装置，包括上夹持部和下夹持部，从上下方向将线缆夹紧且具有与线缆线速度同步的牵引张力；
一个压轮组，临近该夹紧牵引装置设置，包括两个间隔设置的压轮，
位于压轮组中两个间隔压轮之间的张力传感器。
6.根据权利要求5所述的线缆制造分段式张力控制牵引装置，其特征在于在需要进行张力控制的线缆的分段点处设置所述线缆制造分段式张力控制牵引装置。
7.根据权利要求5所述的线缆制造分段式张力控制牵引装置，其特征在于各夹持部均包括夹紧皮带，各夹紧皮带内均包覆设置多个夹持滚并通过夹紧皮带将线缆夹紧并牵引。
8.根据权利要求5所述的线缆制造分段式张力控制牵引装置，其特征在于各夹持部通过牵引皮带由伺服电机驱动。
9.根据权利要求8所述的线缆制造分段式张力控制牵引装置，其特征在于所述牵引皮带为同步齿轮皮带。
10.根据权利要求5所述的线缆制造分段式张力控制牵引装置，其特征在于设置HMI显示控制装置。
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