CN116825450A - 三伺服恒张力包带机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种三伺服恒张力包带机构，包括三伺服恒张力输出装置、滚筒支架及中心管，三伺服恒张力输出装置包括第一转轴、第二转轴、带盘、第一伺服电机、第二伺服电机、转盘、第三伺服电机、张力杆及旋转架；第二转轴可转动地套接于第一转轴外；第一伺服电机驱动第一转轴转动，第二伺服电机驱动第二转轴转动；转盘套设于第二转轴外，第三伺服电机驱动转盘转动；张力杆与转盘连接；第三伺服电机内设有绝对编码器，用于检测张力杆相对旋转架的位置；旋转架固定于第二转轴的前端；带盘固定于第一转轴的前端；滚筒支架固定于旋转架上；中心管贯穿第一转轴以及滚筒支架的中心以供芯线在管内输送。本发明可产生稳定、精确的放带张力且结构简单。

Description

三伺服恒张力包带机构

技术领域

本发明涉及一种恒张力包带机，尤其涉及一种三伺服恒张力包带机构。

背景技术

在线缆的生产过程中，首先是将芯线及包带分别输出，同时包带经过张力机构的调节后，以一定的张力包裹于芯线上，从而使芯线及包带结合形成线缆。包带的输出过程是保持恒定的张力状况下匀速地输出的。但是，随着带盘上的包带放带，带盘的半径越来越小，带盘每转动一圈所放出来的包带长度越来越短，如不及时调节放带速度，会影响到包带的放带稳定性。为了使包带更稳定地输出，需要对带盘的放带速度及时调节，并使包带的放带张力保持恒定。因此，需要一种可产生稳定、精确的放带张力、且结构简单的恒张力包带机构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可产生稳定、精确的放带张力、保证放带稳定性且结构简单的三伺服恒张力包带机构。

为了实现上述目的，本发明提供的三伺服恒张力包带机构包括三伺服恒张力输出装置、滚筒支架及中心管，所述三伺服恒张力输出装置包括第一转轴、第二转轴、带盘、第一伺服电机、第二伺服电机、转盘、第三伺服电机、张力杆及旋转架；所述第二转轴可转动地套接于所述第一转轴外；所述第一伺服电机驱动所述第一转轴转动，所述第二伺服电机驱动所述第二转轴转动；所述转盘可转动地套设于所述第二转轴外，所述第三伺服电机驱动所述转盘转动；所述第一转轴、第二转轴、带盘及转盘呈同轴地设置；所述张力杆与所述转盘连接；所述第三伺服电机内设有绝对编码器，所述绝对编码器用于检测所述张力杆相对所述旋转架的位置；所述旋转架固定于所述第二转轴的前端；所述带盘固定于所述第一转轴的前端；所述滚筒支架固定于所述旋转架上且位于所述旋转架的前端，所述滚筒支架上枢接有第一过带滚筒及第二过带滚筒，所述第一过带滚筒设置于所述滚筒支架上的外周，所述第二过带滚筒与所述第一过带滚筒处于所述滚筒支架的同一直径方向上且偏离所述滚筒支架的中心；所述第一转轴呈空心轴结构，所述中心管贯穿所述第一转轴以及所述滚筒支架的中心以供芯线在管内输送；从所述带盘上引出的包带可依次绕过所述旋转架、所述张力杆、所述第一过带滚筒及所述第二过带滚筒后包裹于所述芯线上。

与现有技术相比，本发明通过设置张力杆，使从所述带盘引出的包带绕过所述张力杆，再利用第三伺服电机向所述张力杆输出扭矩，从而使得所述张力杆为包带提供一张力。又通过在所述第三伺服电机内设置绝对编码器，利用所述绝对编码器来检测所述张力杆相对所述旋转架的位置变化，从而可以间接检测出放带速度的变化。通过设置所述张力杆相对所述旋转架摆幅的中间位置为零点，当所述张力杆越过零点向正向运动时，说明带盘的放带速度慢，需要控制所述第一伺服电机加速放带，反之，说明带盘的放带速度快，需要控制所述第一伺服电机减速放带。因此，可以使包带始终保持以恒定且精确的张力匀速地输送，结构及控制十分简单方便。另外，由于所述第三伺服电机内的绝对编码器可以检测张力杆的位置变化，因此，无需在所述旋转架或所述张力杆这些转动部件上使用其他传感器，从而无需使用导电环或碳刷的结构进行供电及传输信号，消除了对电信号的影响，进一步提高对放带张力控制的精准性。

较佳地，所述三伺服恒张力输出装置还包括传动组件，所述传动组件的输入端与所述第三伺服电机的输出端连接，所述传动组件的输出端与所述转盘连接。

具体地，所述传动组件包括第一传动皮带轮、第二传动皮带轮及传动皮带，所述第一传动皮带轮设置于所述第三伺服电机的输出端，所述第二传动皮带轮设置于所述转盘上，所述传动皮带绕设于所述第一传动皮带轮及第二传动皮带轮上。

较佳地，所述第一伺服电机与所述第一转轴之间设有第一传动机构。

具体地，所述第一传动机构包括第一主动皮带轮、第一从动皮带轮及第一皮带，所述第一主动皮带轮设置于所述第一伺服电机的输出端，所述第一从动皮带轮设置于所述第一转轴，所述第一皮带绕设于所述第一主动皮带轮及第一从动皮带轮上。

较佳地，所述第二伺服电机与所述第二转轴之间设有第二传动机构。

具体地，所述第二传动机构包括第二主动皮带轮、第二从动皮带轮及第二皮带，所述第二主动皮带轮设置于所述第二伺服电机的输出端，所述第二从动皮带轮设置于所述第二转轴，所述第二皮带绕设于所述第二主动皮带轮及第二从动皮带轮上。

较佳地，所述旋转架上设有转向滚筒，所述包带可从所述张力杆引出后绕过所述转向滚筒。利用所述转向滚筒能使包带改变引出方向，进而使所述包带输出更准确。

较佳地，所述旋转架上设有出带滚筒，所述出带滚筒位于所述带盘的外周，所述张力杆位于所述出带滚筒的外周。这样可以有效利用带盘的周围空间，提高整个装置的结构紧凑性，使整个装置的体积更小。

较佳地，所述滚筒支架的中心设有中心孔，所述中心管穿过所述中心孔；且，所述中心管的前端设有供芯线输出的包带眼模。

附图说明

图1是本发明三伺服恒张力包带机构的立体图。

图2是本发明三伺服恒张力包带机构的轴向剖视图。

图3是本发明三伺服恒张力包带机构的左视图。

图4是本发明三伺服恒张力包带机构的滚筒支架的结构图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现的效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

如图1至图2所示，本发明的三伺服恒张力包带机构100适用于对包带200放带同时对芯线300进行包裹，其包括三伺服恒张力输出装置1、滚筒支架2及中心管4。所述三伺服恒张力输出装置1设置于机架3上，其包括第一转轴11、第二转轴12、带盘13、第一伺服电机14、第二伺服电机15、轴承座16、第三伺服电机17、转盘18、张力杆19及旋转架110。本申请的所述带盘13卷绕包带200。所述第二转轴12为两端贯通的空心轴，所述第二转轴12通过安装于内孔的前后两端的轴承可转动地套接于所述第一转轴11外。所述第一转轴11的前、后两端均伸出所述第二转轴12外。所述带盘13固定于所述第一转轴11的前端。所述第一伺服电机14设置于机架3上并驱动所述第一转轴11转动，所述第二伺服电机15设置于所述机架3上并驱动所述第二转轴12转动；所述轴承座16套接于所述第二转轴12外；所述第二转轴12与所述轴承座16的前、后两端之间设有轴承。所述转盘18可转动地套设于所述第二转轴12外，所述第三伺服电机17可驱动所述转盘18转动。所述第三伺服电机17设置于所述机架3上且内设有绝对编码器，所述绝对编码器与控制系统电连接且可检测所述张力杆19相对所述旋转架110的位置。所述第一转轴11、第二转轴12、带盘13、轴承座16及转盘18呈同轴地设置。所述张力杆19与所述转盘18连接，所述张力杆19的中心轴偏离所述第一转轴11的中心轴且与所述第一转轴11的中心轴平行，且所述张力杆19上具有可转动的筒体以便于包带200绕设及输送。所述旋转架110固定于所述第二转轴12的前端且位于所述转盘18的前端，所述旋转架110具有前、后板，所述前、后板之间设有出带滚筒111，所述出带滚筒111偏离所述第一转轴11的中心轴而位于所述带盘13的外周，且所述出带滚筒111的中心轴平行于所述第一转轴11的中心轴。所述张力杆19位于所述出带滚筒111公转圆周的外周；这样可以有效利用带盘13的周围空间，提高整个装置的结构紧凑性，使整个装置的体积更小。所述旋转架110上还设有转向滚筒112，所述转向滚筒112的中心轴线与所述旋转架110的中心轴线垂直。利用所述转向滚筒112能改变包带200的引出方向，进而使所述包带200输出更准确。所述旋转架110上还设有两挡块(图中未示)，所述张力杆19位于两所述挡块之间，所述挡块可以阻止所述张力杆19过度摆动。当所述张力杆19位于两所述挡块的中间位置时，所述张力杆19与任一所述档块之间的圆心角最大角度为60度，较佳的是45度。

请参阅图3及图4，所述滚筒支架2固定于所述旋转架110的前板的前端。所述滚筒支架2上枢接有第一过带滚筒21及第二过带滚筒22，所述第一过带滚筒21设置于所述滚筒支架2的外周，所述第二过带滚筒22与所述第一过带滚筒21处于所述滚筒支架2的同一直径方向上且偏离所述滚筒支架2的中心。更具体地，所述滚筒支架2上设有长形槽2a，所述第一过带滚筒21可滑动地设置于所述长形槽2a，以调节其相对所述滚筒支架2的中心的距离，从而可以调节包带相对所述芯线300的出带角度。从所述带盘13引出的包带200依次绕过所述出带滚筒111、所述张力杆19、所述转向滚筒112、所述第一过带滚筒21及所述第二过带滚筒22后向前引出。所述第一转轴11呈空心轴结构，所述滚筒支架2的中心设有中心孔23，所述中心管4贯穿所述第一转轴11以及所述滚筒支架2的中心孔23以供芯线300在管内输送；所述中心管4与所述第一转轴11呈同轴设置；所述中心管4的前端设有供芯线300输出的包带眼模41，所述包带眼模41可以使芯线300更稳定地输出，以保证后续包带的精准性，提高包带的质量。从所述带盘13上引出的包带200依次绕过所述出带滚筒111、所述张力杆19、所述转向滚筒112、所述第一过带滚筒21及所述第二过带滚筒22后包裹于所述芯线300上。

再请参阅图2及图3，所述三伺服恒张力输出装置1还包括传动组件113，所述传动组件113的输入端与所述第三伺服电机17的输出端连接，所述传动组件113的输出端与所述转盘18连接。具体地，所述传动组件113包括第一传动皮带轮113a、第二传动皮带轮113b及传动皮带113c，所述第一传动皮带轮113a设置于所述第三伺服电机17的输出端，所述第二传动皮带轮113b设置于所述转盘18上并与所述转盘18固定连接，所述传动皮带113c绕设于所述第一传动皮带轮113a及第二传动皮带轮113b上。

再如图2所示，所述第一伺服电机14与所述第一转轴11之间设有第一传动机构117。具体地，所述第一传动机构117包括第一主动皮带轮117a、第一从动皮带轮117b及第一皮带117c，所述第一主动皮带轮117a设置于所述第一伺服电机14的输出端，所述第一从动皮带轮117b设置于所述第一转轴11的后端，所述第一皮带117c绕设于所述第一主动皮带轮117a及第一从动皮带轮117b上。

再如图2所示，所述第二伺服电机15与所述第二转轴12之间设有第二传动机构118。具体地，所述第二传动机构118包括第二主动皮带轮118a、第二从动皮带轮118b及第二皮带118c，所述第二主动皮带轮118a设置于所述第二伺服电机15的输出端，所述第二从动皮带轮118b设置于所述第二转轴12的后端，所述第二皮带118c绕设于所述第二主动皮带轮118a及第二从动皮带轮118b上。

综合上述并结合图2及图3，下面对本发明的三伺服恒张力包带机100的工作原理进行详细描述，如下：

首先，将芯线300沿着所述中心管4向前引出，使所述芯线300穿过所述中心管4以及所述滚筒支架2并从所述滚筒支架2的中心轴方向向前引出。又将卷满包带200的带盘13安装于所述第一转轴11前端，将包带200引出并依次绕过所述出带滚筒111、所述张力杆19、所述转向滚筒112、所述第一过带滚筒21及所述第二过带滚筒22。在放带时，控制系统控制第一伺服电机14启动，所述第一伺服电机14带动所述第一主动皮带轮117a，所述第一主动皮带轮117a通过第一皮带117c带动第一从动皮带轮117b。所述第一从动皮带轮117b带动所述第一转轴11转动，所述第一转轴11带动带盘13转动而释放出包带200。与此同时，控制系统控制所述第三伺服电机17启动，这时，所述第三伺服电机17通过所述传动组件113带动所述转盘18，所述转盘18传递扭矩带动张力杆19，从而对张力杆19上的包带200产生一恒定的张力。并且，控制系统控制所述第二伺服电机15与所述第一伺服电机14同时启动，所述第二伺服电机15带动所述第二主动皮带轮118a，所述第二主动皮带轮118a通过第二皮带118c带动第二从动皮带轮118b。所述第二从动皮带轮118b带动所述第二转轴12转动，所述第二转轴12带动所述旋转架110转动，所述旋转架110的出带滚筒111围绕所述旋转架110的中心轴周向转动，同时在包带200的绕设作用下拉动所述张力杆19。这时所述包带200以恒定的张力输出，并且经过所述转向滚筒112、第一过带滚筒21及以及第二带滚筒22后包裹于所述芯线300上。所述芯线300连续不断的地向前引出，同时所述包带也连续地输出并包裹芯线300，最终形成带绝缘外层的线缆。

设置所述张力杆19相对所述旋转架110摆幅的中间位置为零点，当包带200的输出速度变慢时，所述张力杆19越过零点向正向运动。这时，所述绝对编码器可检测到张力杆19的位置变化并将信号发送到控制系统，控制系统即通过信号控制所述第一伺服电机14的输出转速，使转速加快，达到加快带盘13的放带速度的目的。此时，所述张力杆19即可回到零点位置，从而保持放带张力的恒定以及精准，包带200匀速地输出。反之，当包带200的输出速度变快时，所述张力杆19便会越过零点向负方向运动。这时，所述绝对编码器可检测到张力杆19的位置变化并将信号发送到控制系统，控制系统即通过信号控制所述第一伺服电机14的输出转速，使输出转速减慢，所述张力杆19又可回到零点位置，这样达到减慢带盘13的放带速度的目的，从而保持放带张力的恒定，使包带200匀速地输出。

与现有技术相比，本发明通过设置张力杆19，使从所述带盘13引出的包带200绕过所述张力杆19，再利用第三伺服电机17向所述张力杆19输出扭矩，从而使得所述张力杆19为包带提供张力。又通过在所述第三伺服电机17内设置绝对编码器，利用所述绝对编码器来检测所述张力杆19相对所述旋转架110的位置变化，从而可以间接检测出放带速度的变化。通过设置所述张力杆19相对所述旋转架110摆幅的中间位置为零点，当所述张力杆19越过零点向正向运动时，说明带盘13的放带速度慢，需要控制所述第一伺服电机14加速放带，反之，说明带盘13的放带速度快，需要控制所述第一伺服电机14减速放带。因此，可以使包带始终保持以恒定且精确的张力匀速地输送，结构及控制十分简单方便。另外，由于所述第三伺服电机17内的绝对编码器可以检测张力杆19的位置变化，因此，无需在所述旋转架110或所述张力杆19这些转动部件上使用其他传感器，从而无需使用导电环或碳刷的结构进行供电及传输信号，消除了对电信号的影响，进一步提高对所述张力杆19张力控制的精准性。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种三伺服恒张力包带机构，其特征在于：包括三伺服恒张力输出装置、滚筒支架及中心管，所述三伺服恒张力输出装置包括第一转轴、第二转轴、带盘、第一伺服电机、第二伺服电机、转盘、第三伺服电机、张力杆及旋转架；所述第二转轴可转动地套接于所述第一转轴外；所述第一伺服电机驱动所述第一转轴转动，所述第二伺服电机驱动所述第二转轴转动；所述转盘可转动地套设于所述第二转轴外，所述第三伺服电机驱动所述转盘转动；所述第一转轴、第二转轴、带盘及转盘呈同轴地设置；所述张力杆与所述转盘连接；所述第三伺服电机内设有绝对编码器，所述绝对编码器用于检测所述张力杆相对所述旋转架的位置；所述旋转架固定于所述第二转轴的前端；所述带盘固定于所述第一转轴的前端；所述滚筒支架固定于所述旋转架上且位于所述旋转架的前端，所述滚筒支架上枢接有第一过带滚筒及第二过带滚筒，所述第一过带滚筒设置于所述滚筒支架上的外周，所述第二过带滚筒与所述第一过带滚筒处于所述滚筒支架的同一直径方向上且偏离所述滚筒支架的中心；所述第一转轴呈空心轴结构，所述中心管贯穿所述第一转轴以及所述滚筒支架的中心以供芯线在管内输送；从所述带盘上引出的包带可依次绕过所述旋转架、所述张力杆、所述第一过带滚筒及所述第二过带滚筒后包裹于所述芯线上。

2.如权利要求1所述的三伺服恒张力包带机构，其特征在于：所述三伺服恒张力输出装置还包括传动组件，所述传动组件的输入端与所述第三伺服电机的输出端连接，所述传动组件的输出端与所述转盘连接。

3.如权利要求2所述的三伺服恒张力包带机构，其特征在于：所述传动组件包括第一传动皮带轮、第二传动皮带轮及传动皮带，所述第一传动皮带轮设置于所述第三伺服电机的输出端，所述第二传动皮带轮设置于所述转盘上，所述传动皮带绕设于所述第一传动皮带轮及第二传动皮带轮上。

4.如权利要求1所述的三伺服恒张力包带机构，其特征在于：所述第一伺服电机与所述第一转轴之间设有第一传动机构。

5.如权利要求4所述的三伺服恒张力包带机构，其特征在于：所述第一传动机构包括第一主动皮带轮、第一从动皮带轮及第一皮带，所述第一主动皮带轮设置于所述第一伺服电机的输出端，所述第一从动皮带轮设置于所述第一转轴，所述第一皮带绕设于所述第一主动皮带轮及第一从动皮带轮上。

6.如权利要求1所述的三伺服恒张力包带机构，其特征在于：所述第二伺服电机与所述第二转轴之间设有第二传动机构。

7.如权利要求6所述的三伺服恒张力包带机构，其特征在于：所述第二传动机构包括第二主动皮带轮、第二从动皮带轮及第二皮带，所述第二主动皮带轮设置于所述第二伺服电机的输出端，所述第二从动皮带轮设置于所述第二转轴，所述第二皮带绕设于所述第二主动皮带轮及第二从动皮带轮上。

8.如权利要求1所述的三伺服恒张力包带机构，其特征在于：所述旋转架上设有转向滚筒，所述包带可从所述张力杆引出后绕过所述转向滚筒。

9.如权利要求1所述的三伺服恒张力包带机构，其特征在于：所述旋转架上设有出带滚筒；所述出带滚筒位于所述带盘的外周，所述张力杆位于所述出带滚筒的外周。

10.如权利要求1所述的三伺服恒张力包带机构，其特征在于：所述滚筒支架的中心设有中心孔，所述中心管穿过所述中心孔；且，所述中心管的前端设有供芯线输出的包带眼模。