CN115724292A - 恒张力智能控制主动放线设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种恒张力智能控制主动放线设备，属于线缆收放设备技术领域，包括由动力部件驱动的线盘，机架上设有用于对线缆导向的轮组，机架上设有张力控制组件与恒张力闭环控制器相连的线缆张力控制组件，用于控制线缆的张力恒定；线盘侧面设有摆杆，摆杆一端与线缆张力控制组件相连、另一端设配重块，摆杆与机架转动相连处设有与动力部件联动的位移传感器，来控制线盘转速。发明通过机架上的多个导轮组成轮组对线盘的放线进行导向，线缆张力控制组件与恒张力闭环控制器组成的闭环来控制放线的张力恒定。本发明能够将放线过程中线缆张力控制在一个恒定值，控制精度高，实现了匀速放线，提高了放线效率，保证了产品线径及电阻的一致性。

Description

恒张力智能控制主动放线设备

技术领域

本发明属于线缆收放设备技术领域，尤其涉及一种恒张力智能控制主动放线设备。

背景技术

电缆或光缆在生产过程中多采用放线机驱动整卷线盘旋转实现主动放线，鉴于线盘的重量较大，线盘在放线过程中惯性也较大，需要线缆保持一定的张力来保证线缆放线的稳定性。目前，传统主动放线机通常是由调压阀控制气缸来控制线缆张力的，但在实际使用过程中，进气端气压值变化、气缸磨损损耗，导致作用在收线轴上的力偏差很大，线缆的张力不稳定会造成线缆的张弛度出现变化，从而导致产品线径变化以及电阻变化而产生的质量问题。有鉴于此，急需研发一种控制精度高、能够保持线缆恒张力的主动放线设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种恒张力智能控制主动放线设备，旨在解决现有技术中主动放线设备放线张力不稳定导致产品线径变化以及电阻变化的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种恒张力智能控制主动放线设备，包括用于缠绕线缆的线盘，所述线盘设置于机架上，所述机架上设有用于对线缆导向的轮组，所述机架上设有线缆张力控制组件，所述线缆张力控制组件与恒张力闭环控制器相连，用于控制线缆的张力恒定；所述线盘由动力部件驱动，用于驱动线盘旋转放线；所述线盘的侧面设有摆杆，所述摆杆的一端与线缆张力控制组件相连、另一端设有配重块，所述摆杆与机架转动相连处设有与动力部件联动的位移传感器。

优选的，所述轮组包括自下至上依次设置的第一导轮、第二导轮和第三导轮，所述第一导轮和第三导轮设置于线盘的上方左侧，所述第二导轮设置于线盘的上方右侧，所述线盘上放出的线缆依次绕过第一导轮、第二导轮和第三导轮导出机架；所述线缆张力控制组件的施力端设置于线盘与第一导轮之间、或第一导轮与第二导轮之间、或第二导轮与第三导轮之间。

优选的，所述线缆张力控制组件包括气缸和电气比例阀，所述气缸设置于第一导轮与第二导轮的下方，所述气缸的缸体与机架相连，所述气缸的活塞杆施力端端抵接在第一导轮与第二导轮之间的线缆上；所述电气比例阀设置于气缸的进气管上，用于调节气缸对线缆施加的压力；所述电气比例阀能够根据恒张力闭环控制器内预设的压力值控制气缸对线缆施加的压力值恒定。

优选的，所述第三导轮上设有用于检测线缆张力的张力传感器，所述张力传感器与恒张力闭环控制器相连，所述恒张力闭环控制器能够根据张力传感器反馈的信号来控制电气比例阀的输出并控制气缸对线缆施加的压力。

优选的，用于安装线盘的主轴上并列设有两个线盘，所述轮组及线缆张力控制组件对应设置为两套，两个线盘、两套轮组及气缸对称设置于机架的两侧。

优选的，所述摆杆通过转轴与机架转动相连，所述摆杆设置于线盘的左侧，所述第一导轮设置于摆杆的上端，所述线盘的主轴与转轴平行设置；所述配重块通过连接杆与摆杆相连，所述连接杆与摆杆的交界处位于转轴处，所述连接杆设置于摆杆的左侧；所述位移传感器与转轴相连。

优选的，所述转轴上设有与之转动配合的凸轮，所述凸轮与摆杆及连接杆固连，所述位移传感器设置于凸轮的左侧，所述位移传感器与恒张力闭环控制器相连，用于控制线盘的转速及气缸对线缆施加的压力。

优选的，所述摆杆的下端延伸至转轴的下方，所述摆杆的下端两侧设有限位块。

优选的，所述机架的顶部右侧设有导线架，所述导线架上设有供线缆通过的瓷眼；所述机架为框架式结构，所述机架的底部设有底座，所述动力部件设置于机架上，所述动力部件包括电机和减速机，所述电机通过减速机驱动线盘的主轴旋转。

优选的，所述恒张力闭环控制器为可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器通过TCP/IP接口与上位机、或通过MPI接口与人机界面通讯连接。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过在机架上安装多个导轮组成的轮组对线盘放出的线缆进行导向，并通过线缆张力控制组件与恒张力闭环控制器组成的闭环控制，用以控制放线过程中线缆的张力恒定。本发明解决了以前单纯依靠调压阀控制张力，张力跟踪不及时，造成线缆拉伸不稳定等质量问题，能够将放线过程中线缆的张力有效控制在一个恒定值，实现了匀速放线，提高了线缆张力控制精度及放线效率，保证了产品线径及电阻的一致性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例提供的一种恒张力智能控制主动放线设备的结构示意图；

图2是图1中摆杆及配重块的右视图；

图3是图2中凸轮的左视图；

图4是本发明一个实施例的控制流程图；

图中：1-线盘，2-机架，3-恒张力闭环控制器，4-第一导轮，5-第二导轮，6-第三导轮，7-气缸，8-电气比例阀，9-电机，10-张力传感器，11-摆杆，12-配重块，13-转轴，14-连接杆，15-凸轮，16-位移传感器，17-限位块，18-导线架，19-瓷眼。

具体实施方式

下面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的一部分实施例，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。

参见图1，本发明提供的一种恒张力智能控制主动放线设备包括用于缠绕线缆00的线盘1，所述线盘1设置于机架2上，所述机架2上设有用于对线缆00导向的轮组，所述机架2上设有线缆张力控制组件，所述线缆张力控制组件与恒张力闭环控制器3相连，用于控制线缆00的张力恒定；所述线盘1由动力部件驱动，用于驱动线盘1旋转放线；所述线盘1的侧面设有摆杆11，所述摆杆11的一端与线缆张力控制组件相连、另一端设有配重块12，所述摆杆11与机架2转动相连处设有与动力部件联动的位移传感器16。通过线缆张力控制组件与恒张力闭环控制器组成闭环，来控制放线过程中线缆的张力恒定，同时通过摆杆处的位移传感器来控制线盘的转速，实现匀速放线，提高了线缆张力控制精度及放线效率，保证了产品线径及电阻的一致性。

作为一种优选结构，如图1所示，所述轮组包括自下至上依次设置的第一导轮4、第二导轮5和第三导轮6，所述第一导轮4和第三导轮6设置于线盘1的上方左侧，所述第二导轮5设置于线盘1的上方右侧，所述线盘1上放出的线缆00依次绕过第一导轮4、第二导轮5和第三导轮6导出机架2；所述线缆张力控制组件的施力端设置于线盘1与第一导轮4之间、或第一导轮4与第二导轮5之间、或第二导轮5与第三导轮6之间。当然，轮组并不局限于上述结构，还可以根据实际情况调整导轮的数量和位置，保证线缆保持一定的张力即可。

在本发明的一个具体实施例中，如图1所示，所述线缆张力控制组件包括气缸7和电气比例阀8，所述气缸7设置于第一导轮4与第二导轮5的下方，所述气缸7的缸体与机架2相连，所述气缸7的活塞杆施力端端抵接在第一导轮4与第二导轮5之间的线缆00上；所述电气比例阀8设置于气缸7的进气管上，气缸7对线缆00施加的压力通过电气比例阀8来调节；所述电气比例阀8能够根据恒张力闭环控制器3内预设的压力值控制气缸7对线缆00施加的压力值恒定，确保线缆的张力恒定。

具体制作时，所述第三导轮6上设有用于检测线缆张力的张力传感器10，所述张力传感器10与恒张力闭环控制器3相连，所述恒张力闭环控制器3能够根据张力传感器10反馈的信号来控制电气比例阀8的输出并控制气缸7对线缆00施加的压力。工作时，通过张力传感器10信号反馈给恒张力闭环控制器3，再由恒张力闭环控制器3计算(比较设定值与反馈值)，来控制电气比例阀8输出来控制气缸压力；定张力闭环控制器3、电气比例阀8、气缸7、张力传感器10四部分组成一个高精度张力闭环控制系统。

在本发明的另一个具体实施例中，用于安装线盘1的主轴上并列设有两个线盘1，所述轮组及线缆张力控制组件对应设置为两套，两个线盘1、两套轮组及气缸7对称设置于机架1的两侧。采用该结构可实现两个线盘的同时放线，且左右两盘线互不干扰，可独立放线，操作方便，有效节约占地空间。

进一步优化上述方案，如图1-3所示，所述摆杆11通过转轴13与机架2转动相连，所述摆杆11设置于线盘1的左侧，所述第一导轮4设置于摆杆11的上端，所述线盘1的主轴与转轴13平行设置；所述配重块12通过连接杆14与摆杆11相连，所述连接杆14与摆杆11的交界处位于转轴13处，所述连接杆14设置于摆杆11的左侧；所述位移传感器16与转轴13相连。其中，所述转轴13上设有与之转动配合的凸轮15，所述凸轮15与摆杆11及连接杆14固连，所述位移传感器16凸轮15的左侧，所述位移传感器16与恒张力闭环控制器相连，位移传感器通过感知凸轮15及摆杆的摆角变化，将信号传递至恒张力闭环控制器，恒张力闭环控制器再控制线盘1的转速以及气缸对线缆施加的压力，实现线盘转速稳定及线缆张力恒定的目的。

作为一种优选结构，如图1所示，所述摆杆11的下端延伸至转轴13的下方，所述摆杆11的下端两侧设有限位块17。借助两侧的限位块对摆杆的摆动行程进行限位，避免其大幅度摆动影响设备运行安全。

具体制作时，如图1所示，所述机架2的顶部右侧设有导线架18，所述导线架18上设有供线缆00通过的瓷眼19，采用该结构方便线缆顺利出线。同时，所述机架2为框架式结构，所述机架2的底部设有底座20，所述动力部件设置于机架2上，所述动力部件包括电机9和减速机，所述电机9通过减速机驱动线盘1的主轴旋转。机架采用框架式结构能够满足轻量化设计要求，能够减轻设备整体重量，降低制作成本。

作为一种优选结构，所述恒张力闭环控制器3为可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器通过TCP/IP接口与上位机、或通过MPI接口与人机界面通讯连接。其中，人机界面通过MPI接口与可编辑控制器通讯连接，所述位移传感器及张力传感器输入的信号通过输入接口电路进入可编辑控制器，可编辑控制器的控制信号通过输出电路输出，进而实现对气缸及线盘转速的控制。通过位移传感器机动力部件来控制线盘的放卷速度，人机界面(HMI)、上位机或MES系统负责数据传输、人机交互，实现数据实时数据跟踪、处理及更改。

本发明的一个具体实施例的组装过程如下，恒张力闭环控制器3通过导线连接电气比例阀8，电气比例阀8与气缸7的进气管路连接，张力传感器10与恒张力闭环控制器3导线连接，位移传感器16与动力部分导线连接；恒张力闭环控制器3与人机界面(HMI)或上位机或MES系统中的一个有线连接或无线连接。该实施例的控制流程如图4所示。

工作时：通过张力传感器10反馈给恒张力闭环控制器3，再由恒张力闭环控制器3控制电气比例阀8，定张力闭环控制器3、电气比例阀8、气缸7、张力传感器10四部分组成一个高精度张力闭环控制系统，通过恒张力控制器3与人机界面(HMI)，可以将数据及命令显示在人机界面上；恒张力控制器3还可以与上位机或MES系统连接，直接将数据及相关指令传输到客户端，实现联网自动化控制。

综上所述，本发明具有结构简单紧凑、自动化程度高、制作方便的优点，能够将放线过程中线缆的张力有效控制在一个恒定值，实现了匀速放线，提高了线缆张力控制精度及放线效率，保证了产品线径及电阻的一致性；同时本发明可用于单丝放线，亦可用于线束放线，能够保证在放卷全程中保持恒张力，有效保证产品质量；还能够根据具体需求实时调节，节省空间，保证了产品的功能齐全、性能稳定、满足要求、效率高，操作简单，功能齐全，满足放卷行业的要求。

在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他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，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。

Claims (10)

1.一种恒张力智能控制主动放线设备，其特征在于：包括用于缠绕线缆的线盘，所述线盘设置于机架上，所述机架上设有用于对线缆导向的轮组，所述机架上设有线缆张力控制组件，所述线缆张力控制组件与恒张力闭环控制器相连，用于控制线缆的张力恒定；所述线盘由动力部件驱动，用于驱动线盘旋转放线；所述线盘的侧面设有摆杆，所述摆杆的一端与线缆张力控制组件相连、另一端设有配重块，所述摆杆与机架转动相连处设有与动力部件联动的位移传感器。

2.根据权利要求1所述的恒张力智能控制主动放线设备，其特征在于：所述轮组包括自下至上依次设置的第一导轮、第二导轮和第三导轮，所述第一导轮和第三导轮设置于线盘的上方左侧，所述第二导轮设置于线盘的上方右侧，所述线盘上放出的线缆依次绕过第一导轮、第二导轮和第三导轮导出机架；所述线缆张力控制组件的施力端设置于线盘与第一导轮之间、或第一导轮与第二导轮之间、或第二导轮与第三导轮之间。

3.根据权利要求2所述的恒张力智能控制主动放线设备，其特征在于：所述线缆张力控制组件包括气缸和电气比例阀，所述气缸设置于第一导轮与第二导轮的下方，所述气缸的缸体与机架相连，所述气缸的活塞杆施力端端抵接在第一导轮与第二导轮之间的线缆上；所述电气比例阀设置于气缸的进气管上，用于调节气缸对线缆施加的压力；所述电气比例阀能够根据恒张力闭环控制器内预设的压力值控制气缸对线缆施加的压力值恒定。

4.根据权利要求3所述的恒张力智能控制主动放线设备，其特征在于：所述第三导轮上设有用于检测线缆张力的张力传感器，所述张力传感器与恒张力闭环控制器相连，所述恒张力闭环控制器能够根据张力传感器反馈的信号来控制电气比例阀的输出并控制气缸对线缆施加的压力。

5.根据权利要求4所述的恒张力智能控制主动放线设备，其特征在于：用于安装线盘的主轴上并列设有两个线盘，所述轮组及线缆张力控制组件对应设置为两套，两个线盘、两套轮组及气缸对称设置于机架的两侧。

6.根据权利要求1所述的恒张力智能控制主动放线设备，其特征在于：所述摆杆通过转轴与机架转动相连，所述摆杆设置于线盘的左侧，所述第一导轮设置于摆杆的上端，所述线盘的主轴与转轴平行设置；所述配重块通过连接杆与摆杆相连，所述连接杆与摆杆的交界处位于转轴处，所述连接杆设置于摆杆的左侧；所述位移传感器与转轴相连。

7.根据权利要求6所述的恒张力智能控制主动放线设备，其特征在于：所述转轴上设有与之转动配合的凸轮，所述凸轮与摆杆及连接杆固连，所述位移传感器设置于凸轮的左侧，所述位移传感器与恒张力闭环控制器相连，用于控制线盘的转速及气缸对线缆施加的压力。

8.根据权利要求6所述的恒张力智能控制主动放线设备，其特征在于：所述摆杆的下端延伸至转轴的下方，所述摆杆的下端两侧设有限位块。

9.根据权利要求1所述的恒张力智能控制主动放线设备，其特征在于：所述机架的顶部右侧设有导线架，所述导线架上设有供线缆通过的瓷眼。

10.根据权利要求1-9任一项所述的恒张力智能控制主动放线设备，其特征在于：所述恒张力闭环控制器为可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器通过TCP/IP接口与上位机、或通过MPI接口与人机界面通讯连接。

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