CN114530288B - 一种电缆线导线丝径控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电缆线导线丝径控制系统，主要涉及丝径控制系统的技术领域，其包括固定设在地面上的机架、在机架上的主动轮、设在机架上的从动轮、设在机架上的伺服电机、设在机架上的控制器和设在机架上靠近主动轮的一端的测径机构；所述伺服电机和测径机构均与控制器电性连接；所述伺服电机的动力输出轴与主动轮的轮轴相连。本申请具有的能够对丝径进行实时监控并自动反馈调节拉力、得到的产品直径均匀质量较高的优点。

Description

一种电缆线导线丝径控制系统

技术领域

本申请涉导线丝径控制系统的技术领域，尤其是涉及一种电缆线导线丝径控制系统。

背景技术

市面上在售的标准型号铜导线往往不能够直接应用于电缆线的生产，而需要对其进行施加拉力并拉伸减径到合适的尺寸后才能进行后续的生产加工。经过拉伸的导线丝径均匀程度将会直接影响电缆线的使用性能。因此，提升导线的拉伸减径工序的加工质量比较具有研究价值。

目前，常见的导线拉伸机的拉力设定值需要工人根据线材直径等信息进行判断。然而实际操作过程中发现，环境温度、导线材质的细微变化等不易察觉的因素都会对导线的拉伸性能产生影响，仅通过操作经验为拉伸机设定一个恒定的拉力的方法生产的导线丝径均匀度较差，质量较低。

针对上述中的相关技术，发明人发现现有的导线拉伸减径的生产方法存在生产的导线丝径均匀度较差、质量较低的缺陷。

发明内容

为了提高导线生产的质量，本申请提供一种电缆线导线丝径控制系统。

本申请提供的一种电缆线导线丝径控制系统采用如下的技术方案：

一种电缆线导线丝径控制系统，包括固定设在地面上的机架、在机架上的主动轮、设在机架上的从动轮、设在机架上的伺服电机、设在机架上的控制器和设在机架上靠近主动轮的一端的测径机构；所述伺服电机和测径机构均与控制器电性连接；所述伺服电机的动力输出轴与主动轮的轮轴相连。

通过采用上述技术方案，机架对本申请其他各部分结构起到了支撑和固定限位的作用，固定安装在机架上的伺服电机是本申请的动力来源，转动连接在机架上的主动轮能够在伺服电机的驱动下配合转动连接在机架上的从动轮对标准型号的铜导线进行拉伸减径，实现了本申请导线拉伸减径生产的功能，安装在机架上靠近主动轮一端的测径机构能够对本申请生产的导线丝径进行实时监测和反馈，并将导线丝径的大小转化成电信号传递至控制器，控制器能够根据测径机构传递的电信号比较正在生产的导线丝径与预设值大小差距，若正在生产的导线丝径大于预设值则会控制伺服电机增加转速，进而导致主动轮与从动轮的速度差增大，套设在主动轮与从动轮上的导线会承受更大的拉力而变得更细，若正在生产的导线丝径小于预设值则会控制伺服电机将低转速，进而导致主动轮与从动轮的速度差减小，套设在主动轮与从动轮上的导线会承受较小的拉力而变得更粗，控制器能够配合测径机构和伺服电机对正在生产的导线所承受的拉力进行实时反馈调整，达到了提升导线丝径均匀度、提高导线生产质量的目的。

可选的，伺服电机与主动轮之间采用多股梯形槽皮带轮传动链接。

通过采用上述技术方案，伺服电机与主动轮之间采用的多股梯形槽皮带轮传动连接的结构设计能够为皮带和皮带轮之间提供更大的摩擦力，使伺服电机能够更好地对主动轮进行加速或者减速，降低主动轮提速或者降速所需要的反应时间，使本申请的导线丝径和导线承受的拉力的动态反馈模型更加精准，响应更加迅速，进一步提高了导线丝径的均匀度、提升了导线生产的质量。

可选的，测径机构包括设在机架上的机壳、设在机壳内的平行光源、滑动设在机壳一侧的连杆和与连杆相连的接收元件；所述平行光源包括点射激光源和设在点射激光源发光端的发射透镜；所述接收元件包括接收透镜、设在接收透镜焦点处的光栅和设在光栅远离接收透镜一侧的感光板；所述感光板与控制器电性连接。

通过采用上述技术方案，机壳对测径机构其他部分组件起到了支撑和固定限位的作用，平行光源能够产生平行光束，经过拉伸减径的导线经过平行光源的照射后会留下与导线丝径大小一致的光斑，光斑经过接收元件接收测量后转化成电信号传递至控制器，为控制器判断导线丝径提供数据支持，点射激光源是产生激光的光源，设在点射激光源发光端的发射透镜是一块凸透镜，能够将点射激光源产生的发散状的点光束折射成射向导线的平行光束，接收元件的接收透镜是一块凸透镜，能够将光斑重新汇聚，并聚焦于光栅处，经过光栅小孔成像后映射在感光板上，通过连杆的伸缩调整焦距，即可对光斑大小进行测量，实现了测径机构的导线丝径测量功能。

可选的，平行光源和接收元件之间设有定位轮，所述定位轮与机壳滑动连接。

通过采用上述技术方案，平行光源和接收元件之间设置的定位轮对导线起到支撑和定位的作用，能够使平行光源和接收元件之间的导线正对平行光束，并使导线遮挡平行光束产生的光斑垂直进入接收元件中，定位轮的结构能够在基本不对导线本身造成磨损的情况下减少测径机构的测量误差，进一步提高了导线丝径的均匀度、提升了导线生产的质量。

可选的，机壳底部设有伸缩管；所述伸缩管与机架相连。

通过采用上述技术方案，机壳底部安装在机架上的伸缩管能够通过伸缩升降从而改变测径机构整体在竖直方向上的高度，使测径机构能够根据导线丝径灵活改变高度，以达到更好的测量效果，降低了测径机构的测量误差，进一步提高了导线丝径的均匀度、提升了导线生产的质量。

可选的，主动轮和从动轮沿轮轴轴线方向均匀设置多个隔板。

通过采用上述技术方案，主动轮和从动轮上沿轴线方向设置的多个挡板将主动轮和从动轮分隔成多个互相平行的凹槽，主动轮和从动轮多凹槽的结构设计使得导线在主动轮和从动轮上缠绕的匝数增加，从而使主动轮在一次旋转拉伸的过程中对更多段导线施加拉力，提高了本申请的生产效率。

可选的，机架靠近从动轮的一端设有滑轨，所述滑轨上滑动连接有多个导向辊。

通过采用上述技术方案，导向辊对未进行减径加工的标准型号的铜导线起到了导向作用，对未经加工的铜导线进入从动轮的位置进行了限制，使其能够从从动轮凹槽的中间位置垂直于从动轮转轴轴线的方向进入从动轮，能够降低导线与从动轮之间的摩擦损耗，进一步提高了导线丝径的均匀度、提升了导线生产的质量。

可选的，机架上设有主动轮的支撑臂与机架本体滑动连接，所述机架上设有从动轮的支撑臂上穿设有丝杠，所述丝杠与设有主动轮的支撑臂螺纹配合。

通过采用上述技术方案，机架上设有主动轮的支撑臂与机架本体滑动连接的结构设计使其能够在丝杠转动和螺纹配合的共同作用下发生滑动，从而改变主动轮和从动轮的轮间距，以实现对套设在主动轮和从动轮上的导线的张进和放松，简化了工人向主动轮和从动轮上缠绕导线的过程，提高了导线减径工序的工作效率。

可选的，机架上设有传动轮；所述传动轮与伺服电机链传动连接，所述传动轮与丝杠啮合。

通过采用上述技术方案，伺服电机能够通过链传动的方式驱动传动轮发生转动，传动轮与丝杠啮合的结构设计使得伺服电机转动产生的扭矩可以通过传动轮传递至丝杠，当伺服电机发生转动时丝杠会发生转动，避免了手动旋转丝杠调整主动轮和从动轮间距的过程，提高了导线减径工序的工作效率。

可选的，机架靠近从动轮的一端设有支撑杆，所述支撑杆滑动连接有张紧轮。

通过采用上述技术方案，支撑杆对张紧轮起到了支撑和固定的作用，张紧轮对进行导线减径工序的标准铜导线起到了张进和固定的作用，有利于避免导线与主动轮和从动轮之间发生打滑的现象，从而进一步提升了本申请导线减径的生产质量，张紧轮和支撑杆之间滑动连接的结构设计使得张紧轮对标准铜导线产生的张紧力大小可以使根据导线直径等实际情况进行调整，简化了本申请的使用过程，进一步提升了本申请导线减径工序的工作效率。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请中的机架对本申请其他各部分结构起到了支撑和固定限位的作用，固定安装在机架上的伺服电机是本申请的动力来源，转动连接在机架上的主动轮能够在伺服电机的驱动下配合转动连接在机架上的从动轮对标准型号的铜导线进行拉伸减径，实现了本申请导线拉伸减径生产的功能，安装在机架上靠近主动轮一端的测径机构能够对本申请生产的导线丝径进行实时监测和反馈，并将导线丝径的大小转化成电信号传递至控制器，控制器能够根据测径机构传递的电信号比较正在生产的导线丝径与预设值大小差距，若正在生产的导线丝径大于预设值则会控制伺服电机增加转速，进而导致主动轮与从动轮的速度差增大，套设在主动轮与从动轮上的导线会承受更大的拉力而变得更细，若正在生产的导线丝径小于预设值则会控制伺服电机将低转速，进而导致主动轮与从动轮的速度差减小，套设在主动轮与从动轮上的导线会承受较小的拉力而变得更粗，控制器能够配合测径机构和伺服电机对正在生产的导线所承受的拉力进行实时反馈调整，达到了提升导线丝径均匀度、提高导线生产质量的目的；

2.本申请中的平行光源和接收元件之间设置的定位轮对导线起到支撑和定位的作用，能够使平行光源和接收元件之间的导线正对平行光束，并使导线遮挡平行光束产生的光斑垂直进入接收元件中，定位轮的结构能够在基本不对导线本身造成磨损的情况下减少测径机构的测量误差，进一步提高了导线丝径的均匀度、提升了导线生产的质量；

3.本申请中的支撑杆对张紧轮起到了支撑和固定的作用，张紧轮对进行导线减径工序的标准铜导线起到了张进和固定的作用，有利于避免导线与主动轮和从动轮之间发生打滑的现象，从而进一步提升了本申请导线减径的生产质量，张紧轮和支撑杆之间滑动连接的结构设计使得张紧轮对标准铜导线产生的张紧力大小可以使根据导线直径等实际情况进行调整，简化了本申请的使用过程，进一步提升了本申请导线减径工序的工作效率。

附图说明

图1是本申请实施例公开的一种电缆线导线丝径控制系统的结构示意图。

图2是本申请实施例公开的一种电缆线导线丝径控制系统的局部放大结构示意图。

图3是本申请实施例中测径机构的剖面结构示意图。

附图标记说明：1、机架；11、滑轨；12、导向辊；13、丝杠；14、传动轮；15、支撑杆；16、张紧轮；2、主动轮；3、从动轮；4、伺服电机；5、控制器；6、测径机构；61、机壳；62、平行光源；63、连杆；64、接收元件；65、定位轮；611、伸缩管； 621、点射激光源；622、发射透镜；641、接收透镜；642、光栅；643、感光板；。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

市面上在售的标准直径的铜导线往往不能直接作为电缆生产的原料，而是需要对其进行拉伸减径加工。目前，行业内通常采用导线拉伸机对导线进行拉伸减径。导线拉伸机对导线的拉力恒定，其大小的确定是由工人的加工经验和导线直径等客观因素确定的。但是，导线拉伸减径量和拉力的关系还受到导线自身材质、环境温度等不易察觉的客观条件限制。仅通过经验设置的恒定拉力所生产出的导线丝径的均匀度不佳，难以满足高品质电缆的加工使用需求。为了提升导线减径的生产质量，本申请实施例提出了一种电缆线导线丝径控制系统。

本申请实施例公开了一种电缆线导线丝径控制系统。参照图1和图2，电缆线导线丝径控制系统包括机架1、主动轮2、从动轮3、伺服电机4、控制器5和测径机构6。其中，机架1通过多个地脚螺栓固定安装在地面上，主动轮2和从动轮3均安装在机架1上的同一个高度上，且与机架1转动连接。伺服电机4和控制器5通过螺栓连接的方式固定安装在机架1上，测径机构6通过焊接的方式固定安装在机架1靠近主动轮2的一侧。伺服电机4与主动轮2之间通过皮带传动链接，伺服电机4和测径机构6均与控制器5电性连接。

机架1对本申请的其他部分结构起到了支撑和限位固定的作用，主动轮2能够在伺服电机4的驱动下发生转动，并通过套设在主动轮2和松动轮上的导线拉动从动轮3转动，导线受到拉力直径均匀减小至预设值，测径机构6能够对经过拉伸减径的导线的直径进行实时监测，并将导线直径数据转化成电信号传递至控制器5，控制器5能够根据测径机构6提供的导线直径信息对伺服电机4的转速进行反馈控制，从而实现根据导线丝径大小对拉力大小进行实时控制的功能，提升了本申请所生产的导线直径的均匀度。

参照图1和图2，机架1可以由一块固定安装在地面上的矩形金属板、一块通过焊接的方式固定在金属板上的空心矩形支撑臂、一块与金属板滑动连接的空心矩形支撑臂和一块焊接在固定支撑臂顶部的横梁组成。固定连接在金属板上的支撑臂转动连接有一个从动轮3，与金属板滑动连接的支撑臂转动连接有一个主动轮2，主动轮2与从动轮3在竖直方向上的高度一致。机架1靠近从动轮3的一端，即固定连接在金属板上的支撑臂上通过焊接的方式安装有滑轨11，滑轨11的数量设置为2个，且2个滑轨11互相垂直。每个滑轨11上均垂直滑动连接有2个导向辊12。机架1靠近从动轮3的一端，即固定连接在金属板上的支撑臂的底部穿设有丝杠13，且与丝杠13转动连接。丝杠13与安装有主动轮2的支撑臂螺纹连接，当丝杠13发生转动时，安装有主动轮2的支撑臂将会在丝杠13的螺纹推力作用下发生滑动，远离或靠近安装有从动轮3的支撑臂。丝杠13远离主动轮2的一端通过焊接的方式固定安装有一个锥齿轮。固定安装在金属板上的支撑臂的底部安装有传动轮14。传动轮14可以由共用一个转轴的锥齿轮和链轮组成。传动轮14的链轮部分与伺服电机4链传动链接，传动轮14的锥齿轮与丝杠13上的锥齿轮互相啮合。金属板上靠近从动轮3的一端垂直焊接有支撑杆15，支撑杆15的顶部开设有凹槽，张紧轮16的轮轴卡接在支撑杆15顶部开设的凹槽中形成滑动连接。

参照图1，主动轮2和从动轮3均转动连接在支架上，主动轮2和从动轮3可以是金属或者高分子聚合物材质的光面滚轮，主动轮2和从动轮3的轮面上通过铸造或注塑成型的方式设置有多个挡板，在本申请实施例中挡板的数量可以设置为5个。挡板沿着主动轮2或从动轮3的轴线均匀设置，将主动轮2或从动轮3的轮面分隔成4个大小一致的U型槽。待加工的导线将会交替缠绕在主动轮2和从动轮3轮面上的U型槽中。

参照图1，伺服电机4通过螺栓连接的方式固定安装在机架1底部的金属板上。伺服电机4的动力输出轴与传动轮14链传动链接，且与主动轮2皮带传动链接。伺服电机4与主动轮2之间的皮带传动结构采用多股梯形槽皮带轮和至少2股V型皮带进行传动。

参照图1，控制器5可以选用PLC控制器5，控制器5通过螺栓连接的方式安装在机架1顶部的横梁上。控制器5与伺服电机4和测径机构6电性连接。

参照图1和图3，测径机构6包括机壳61、平行光源62、连杆63和接收元件64。其中，机壳61可以是一个矩形空心塑料壳体。机壳61的底部通过螺纹连接的方式安装有伸缩管611，伸缩管611的底部焊接在机架1的金属板上靠近主动轮2的一端。平行光源62包括点射激光源 621和发射透镜622，平行光源62安装在机壳61内。连杆63穿设在机壳61上，且可以与机壳61发生相对滑动。连杆63远离机壳61的一端固定安装有接收元件64。连杆63可以带动接收元件64发生滑动，从而调整接收元件64和平行光源62的间距。接收元件64包括接收透镜641、光栅642和感光板643。平行光源62和接收元件64之间安装有定位轮65。定位轮65与机壳61滑动连接，定位轮65的轮轴可以通过相对滑动调整竖直方向上的位置，从而能够与不同直径的导线保持紧密贴合。

本申请实施例的一种电缆线导线丝径控制系统的实施原理为：工作人员首先根据加工需求将想要得到的产品直径输入到控制器5中。然后将待加工的导线从张紧轮16的底部牵引并穿过4个导向辊12之间的辊缝并到达从动轮3，然后将导线线头交替缠绕在从动轮3和主动轮2上，并最终从主动轮2的顶部穿出，通过调整定位轮65的数值高度，使导线从平行光源62和接收元件64的中间位置垂直穿出，打开伺服电机4的电源即可开始加工。

丝杠13在传动轮14的驱动作用下旋转并将安装有主动轮2的支撑臂推向远处，直至丝杠13与安装有主动轮2的支撑臂脱离连接。此时主动轮2的轮轴与伺服电机4的转轴之间的皮带处于张进状态，开始将伺服电机4的扭矩传递至主动轮2。主动轮2开始转动并对缠绕在主动轮2和从动轮3上的导线施加拉力。同时，测径机构6开始对本申请生产的导线直径进行实时测量，并将直径数据转化成电信号实时回传给控制器5，控制器5根据测径机构6提供的直径数据与预设的数据进行大小比对，并增大或降低伺服电机4的转速以调节拉力，使导线的直径维持在一个较为稳定的水平。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电缆线导线丝径控制系统，其特征在于：包括固定设在地面上的机架（1）、在机架（1）上的主动轮（2）、设在机架（1）上的从动轮（3）、设在机架（1）上的伺服电机（4）、设在机架（1）上的控制器（5）和设在机架（1）上靠近主动轮（2）的一端的测径机构（6）；所述伺服电机（4）和测径机构（6）均与控制器（5）电性连接；所述伺服电机（4）的动力输出轴与主动轮（2）的轮轴相连；所述主动轮（2）和从动轮（3）沿轮轴轴线方向均匀设置多个隔板，所述机架（1）上设有主动轮（2）的支撑臂与机架（1）本体滑动连接，所述机架（1）上设有从动轮（3）的支撑臂上穿设有丝杠（13），所述丝杠（13）与设有主动轮（2）的支撑臂螺纹配合；所述机架（1）上设有传动轮（14）；所述传动轮（14）与伺服电机（4）链传动连接，所述传动轮（14）与丝杠（13）啮合。

2.根据权利要求1所述的一种电缆线导线丝径控制系统，其特征在于：所述伺服电机（4）与主动轮（2）之间采用多股梯形槽皮带轮传动链接。

3.根据权利要求1所述的一种电缆线导线丝径控制系统，其特征在于：所述测径机构（6）包括设在机架（1）上的机壳（61）、设在机壳（61）内的平行光源（62）、滑动设在机壳（61）一侧的连杆（63）和与连杆（63）相连的接收元件（64）；所述平行光源（62）包括点射激光源（621）和设在点射激光源（621）发光端的发射透镜（622）；所述接收元件（64）包括接收透镜（641）、设在接收透镜（641）焦点处的光栅（642）和设在光栅（642）远离接收透镜（641）一侧的感光板（643）；所述感光板（643）与控制器（5）电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种电缆线导线丝径控制系统，其特征在于：所述平行光源（62）和接收元件（64）之间设有定位轮（65），所述定位轮（65）与机壳（61）滑动连接。

5.根据权利要求3所述的一种电缆线导线丝径控制系统，其特征在于：所述机壳（61）底部设有伸缩管（611）；所述伸缩管（611）与机架（1）相连。

6.根据权利要求1所述的一种电缆线导线丝径控制系统，其特征在于：所述机架（1）靠近从动轮（3）的一端设有滑轨（11），所述滑轨（11）上滑动连接有多个导向辊（12）。

7.根据权利要求1所述的一种电缆线导线丝径控制系统，其特征在于：所述机架（1）靠近从动轮（3）的一端设有支撑杆（15），所述支撑杆（15）滑动连接有张紧轮（16）。