CN210438116U - 张力控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种张力控制系统，张力控制系统包括：机架；放卷部件，可转动设置在机架上；收卷主轴，可转动地设置在机架上；张力调节件，可活动地设置在机架上，放卷部件上的待缠绕部件绕过张力调节件后缠绕在收卷主轴上，张力调节件可随收卷主轴的卷径的变化而运动，通过张力调节件的运动调整放卷部件的转速，以使待缠绕部件的张力在缠绕过程中保持不变。本实用新型的张力调节件可随收卷主轴的卷径的变化而运动，使得待缠绕部件的张力在缠绕过程中保持不变，进而使得待缠绕部件始终处于张紧状态，能够及时补偿收卷主轴的卷径的变化，实现不同形状的产品的恒张力缠绕，解决张力调整滞后问题。

Description

张力控制系统

技术领域

本实用新型涉及绕线设备技术领域，具体而言，涉及一种张力控制系统。

背景技术

随着自动缠绕技术的发展，具有效率高、生产成本低、产品质量高等优点的自动绕线机在变压器设备生产中得到了不断应用。但是，在变压器自动绕线机运行过程中，对于绝缘带张力控制这一核心技术问题，一直是工业自动化控制领域的难点、弱点。在变压器绕线机绕线过程中，应用绝缘带作为相邻导线层之间的绝缘层，必须保持绝缘带张力均匀才能获得较佳的缠绕品质。在绝缘带由绝缘带轮传送至变压器的主轴的过程中，如在固定扭矩下，绝缘带张力会随着绝缘带轮的半径、变压器的主轴半径和旋转形状的改变而改变。如果张力太小，则主轴无法带动绝缘带前进，造成松弛现象。而如果张力太大，除了浪费扭矩外，还会使绝缘带产生变形，甚至损坏。因此，研制出适用于变压器绕线机的绝缘带张力控制系统和方法，确保对绝缘带张力进行稳定、高精度的控制，成了变压器自动绕线机领域关注的焦点。

在张力控制的各行各业中，传统的手动控制方式由于其控制精度不高、依赖于人的感觉、只能进行阶段性的控制等缺点，已经无法应对市场的残酷竞争，因此较为先进的控制方式得到了不断地应用。目前，线材张力控制系统一般采用以下两种控制方式：

第一种是卷径控制（开环控制），其原理为使卷轴产生与卷径成正比的控制扭矩。开环控制也称半自动控制，其具体为：张力控制装置通过卷径计算完成制动力计算，并以此为据进行制动力调整。

第二中是全自动控制（闭环控制），其具体为：张力传感器检测张力，控制使之与目标张力一致，然后通过控制制动力使张力变化，并根据与目标张力的比较情况，完成制动力的调整。

上述的卷径控制方式具有可以进行稳定的控制，不需要张力检测器，容易进行锥度控制等优点，但存在具有机械损耗、执行机构特性影响以及不能把握控制张力的缺陷。上述的全自动控制方式制控制精度良好，可以直接读取控制张力，还可以修正执行机的扭矩特性。

现有技术中提供了一种恒张力恒速度卷绕控制方法和系统，该控制系统通过测量模块测量放卷卷轴速度、收卷卷轴速度、卷绕线速度和卷绕张力；然后根据放卷卷轴速度、卷绕线速度及放卷卷轴卷径控制放卷卷轴的转动速度以维持恒速度；根据收卷卷轴速度、卷绕线速度及收卷卷轴卷径控制收卷卷轴的转矩以维持恒张力。该控制系统需要利用传感器测量转速和张力，然后根据该信号进行张力调整，控制精度和速度受传感器反馈精度和工作频率的限制。但是，当绕线主轴的卷径的发生变化时，该控制系统不能够及时补偿，张力控制滞后。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种张力控制系统，以解决现有技术中恒张力恒速度卷绕控制系统不能及时补偿绕线主轴的卷径的变化造成张力控制滞后的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种张力控制系统，包括：机架；放卷部件，可转动设置在机架上；收卷主轴，可转动地设置在机架上；张力调节件，可活动地设置在机架上，放卷部件上的待缠绕部件绕过张力调节件后缠绕在收卷主轴上，张力调节件可随收卷主轴的卷径的变化而运动，通过张力调节件的运动调整放卷部件的转速，以使待缠绕部件的张力在缠绕过程中保持不变。

进一步地，张力调节件的右侧部件与待缠绕部件配合，收卷主轴的卷径变小时，张力调节件向右运动；收卷主轴的卷径变大时，张力调节件向左运动。

进一步地，张力控制系统还包括：位移传感器，用于测量张力调节件的移动的位移量；控制器，与位移传感器和放卷部件连接，控制器控制放卷部件的转速。

进一步地，张力控制系统还包括：收卷电机，设置在机架上并与收卷主轴驱动连接，控制器通过收卷电机控制收卷主轴的转速；放卷电机，设置在机架上并与放卷部件驱动连接，控制器通过放卷电机控制放卷部件的转速。

进一步地，张力控制系统还包括：摆动件，摆动件的一端可转动地设置在机架上，摆动件的另一端可左右摆动并安装有张力调节件。

进一步地，张力控制系统还包括：受驱动部件，与摆动件驱动连接。

进一步地，受驱动部件为液压缸，液压缸的缸筒可转动地设置在机架上，液压缸的活塞杆与摆动件连接。

进一步地，张力控制系统还包括导向轮，张力调节件和放卷部件之间和张力调节件和收卷主轴之间均设置导向轮。

进一步地，收卷主轴的截面形状为矩形或由两个圆弧段和两个直线段形成的长圆形，和/或，张力调节件位于放卷部件和收卷主轴之间。

进一步地，张力调节件为张力调节轮，和/或，待缠绕部件为绝缘带。

应用本实用新型的技术方案，当放卷部件和收卷主轴以一定的速度转动时，张力调节件可随收卷主轴的卷径的变化而运动，使得待缠绕部件的张力在缠绕过程中保持不变，进而使得待缠绕部件始终处于张紧状态，通过张力调节件的运动调整放卷部件的转速，能够及时补偿收卷主轴的卷径的变化，实现不同形状的产品的恒张力缠绕，解决张力调整滞后问题。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的张力控制系统的实施例的主视示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、机架；20、收卷主轴；31、张力调节件；32、摆动件；33、受驱动部件；40、待缠绕部件；50、放卷部件；72、第一导向轮；73、第二导向轮。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，本实施例的张力控制系统包括：机架10、放卷部件50、收卷主轴20及张力调节件31，放卷部件50可转动设置在机架10上；收卷主轴20可转动地设置在机架10上；张力调节件31可活动地设置在机架10上，放卷部件50上的待缠绕部件40绕过张力调节件31后缠绕在收卷主轴20上，张力调节件31可随收卷主轴20的卷径的变化而运动，通过张力调节件31的运动调整放卷部件50的转速，以使待缠绕部件40的张力在缠绕过程中保持不变。

应用本实施例的张力控制系统，当放卷部件50和收卷主轴20以一定的速度转动时，张力调节件31可随收卷主轴20的卷径的变化而运动，通过张力调节件31的运动调整放卷部件50的转速，使得待缠绕部件40的张力在缠绕过程中保持不变，进而使得待缠绕部件始终处于张紧状态，能够及时补偿收卷主轴的卷径的变化，实现不同形状的产品的恒张力缠绕，解决张力调整滞后问题。

在本实施例中，待缠绕部件40为绝缘带。当然，待缠绕部件也可以为其他需要缠绕的部件。

在本实施例中，张力调节件31的右侧部件与待缠绕部件40配合，收卷主轴20的卷径变小时，张力调节件31向右运动，此时待缠绕部件40的张力变小，需要降低放卷部件的转速；收卷主轴20的卷径变大时，张力调节件31向左运动，此时待缠绕部件40的张力变大，需要升高放卷部件的转速；换言之，张力调节件31可随收卷主轴20的卷径的变化而左右运动。

在本实施例中，张力控制系统还包括：位移传感器和控制器，位移传感器用于测量张力调节件31的移动的位移量；控制器与位移传感器和放卷部件50连接，控制器控制放卷部件50的转速。位移传感器测量张力调节件的位移量并将其传递给控制器，控制器根据位移量调整放卷部件的转速，从而保证待缠绕部件的张力在缠绕过程中保持不变，可以适应由于产品芯的直径长短不一致所引起的绕线机的收卷主轴所需导线长度的变化，保持导线张力的恒定。

在本实施例中，张力控制系统还包括：收卷电机和放卷电机，收卷电机设置在机架10上并与收卷主轴20驱动连接，控制器通过收卷电机控制收卷主轴20的转速；放卷电机设置在机架10上并与放卷部件50驱动连接，控制器通过放卷电机控制放卷部件50的转速。由于受驱动部件有一定的运动行程，当超过其运动行程时就不能再移动，此时需要通过收卷电机控制收卷主轴20的转速和放卷电机控制放卷部件的转速调整待缠绕部件40的张力。

在本实施例中，张力控制系统还包括：摆动件32，摆动件32的一端可转动地设置在机架10上，摆动件32的另一端可左右摆动并安装有张力调节件31。张力调节件31左右运动带动摆动件32的另一端左右摆动，摆动件32用于支撑张力调节件31。

在本实施例中，张力控制系统还包括：受驱动部件33，受驱动部件33与摆动件32驱动连接。具体地，受驱动部件33为液压缸，液压缸的缸筒可转动地设置在机架10上，液压缸的活塞杆与摆动件32连接，摆动件32的移动带动活塞杆的移动，张力调节件的位移量等于活塞杆的位移量。液压缸可以维持一定的压力，此压力为摆动件不动时待缠绕部件的张力，当待缠绕部件的张力变小时，活塞杆会缩回；当待缠绕部件张力变大时，活塞杆伸出。当然，受驱动部件也可以为气缸。

在本实施例中，张力控制系统还包括：与收卷电机连接的收卷驱动器，收卷驱动器控制收卷电机的变速。收卷驱动器上设有通信接口，通过该通信接口能够读取收卷电机的工作参数（如转速），且通过该通信接口能够向收卷电机写入工作参数，通过通信接口实现信息交互，通过读取收卷电机的工作参数，能够直观的获取张力控制系统的工作状态。通过收卷电机写入工作参数，从而调节收卷电机的速度大小，进而调整绝缘带张力值。

在本实施例中，张力控制系统还包括：与放卷电机连接的放卷驱动器，放卷驱动器控制放卷电机的变速。放卷驱动器上设有通信接口，通过该通信接口能够读取放卷电机的工作参数（如转速），且通过该通信接口能够向放卷电机写入工作参数，通过通信接口实现信息交互，通过读取放卷电机的工作参数，能够直观的获取张力控制系统的工作状态。通过放卷电机写入工作参数，从而调节放卷电机的速度大小，进而调整绝缘带张力值。

在本实施例中，控制器向收卷驱动器和放卷驱动器输入脉冲信号，收卷驱动器和放卷驱动器根据该脉冲信号控制收卷电机和放卷电机的变速，进而通过收卷主轴和放卷部件的转速控制张力大小。采用脉冲信号控制收卷电机和放卷电机，具有可靠性高，不易发生飞车事故，信号抗干扰性好，控制精度高的优点。

在本实施例中，张力调节件31位于放卷部件50和收卷主轴20之间。具体地，摆动件32位于放卷部件50的左侧，张力调节件31位于放卷部件50的斜上方。

在本实施例中，张力控制系统还包括导向轮，张力调节件31和放卷部件50之间和张力调节件31和收卷主轴20之间均设置导向轮。具体地，张力调节件31和放卷部件50的导向轮为第一导向轮72，第一导向轮72位于摆动件32的左侧并与待缠绕部件的左侧部分配合，张力调节件31和收卷主轴20之间的导向轮为第二导向轮73，第二导向轮73位于第一导向轮72的正上方并与待缠绕部件的上侧部分配合。

在本实施例中，收卷主轴20的截面形状为由两个圆弧段和两个直线段形成的长圆形。当然，收卷主轴20的截面形状也可以为矩形。

在本实施例中，张力调节件31为张力调节轮，放卷部件为放卷轮，结构简单，使用方便。

在本实施例中，绝缘带为缠绕在变压器的导线上的绝缘带，张力控制系统为绝缘带张力控制系统，其是一种集成驱动收放卷绝缘带和控制绝缘带的张力于一体的全自动张力控制系统，结构更为简单、紧凑和可靠，使用该变压器绕线机的绝缘带张力控制系统，能够实现作业过程中绝缘带张力的准确控制和保持恒定，提高绕线机的通用性、适应性和效率，使变压器全自动绕线机可直接应用于不同形状和类型的绕线产品的生产。

在本实施例中，张力调节轮和收卷主轴之间还设有对绝缘带进行剪切的剪切机构、对剪切后的绝缘带的松端进行固定的固定机构及驱动固定机构上下运动的升降机构，升降机构调节固定机构到收卷主轴之间的距离，从而适应作业过程中变压器的收卷主轴的卷径不断增大和不同形状的变压器产品的生产要求。

下面对绝缘带的传输路径进行说明：

放卷轮上的绝缘带从其上侧引出，然后绕过第一导向轮72的左侧部分、张力调节轮的右侧部分、第二导向轮73的上侧部分后缠绕在收卷主轴20上。

上述张力控制系统的张力控制方法，包括以下步骤：

步骤S10：将放卷部件50上的待缠绕部件40绕过张力调节件31后缠绕在收卷主轴20上；

步骤S20：获取张力调节件31随收卷主轴的卷径的变化而移动的位移量；

步骤S30：根据位移量调整放卷部件50的转速，以使待缠绕部件40的张力在缠绕过程中保持不变。

应用上述的张力控制方法，当放卷部件50和收卷主轴20以一定的速度转动时，张力调节件31的位置可随收卷主轴20的卷径的变化而变化，使得待缠绕部件40的张力在缠绕过程中保持不变，进而使得待缠绕部件始终处于张紧状态，能够及时补偿收卷主轴的卷径的变化，实现不同形状的产品的恒张力缠绕，解决张力调整滞后问题。

在步骤S10中，将待缠绕部件40绕过张力调节件31的右侧部件后缠绕在收卷主轴20上，换言之，张力调节件31可随收卷主轴20的卷径的变化而左右运动。

在步骤S20中，通过位移传感器获取位移量；位移传感器和放卷部件50与控制器连接，在步骤S30中，控制器控制放卷部件50的转速。位移传感器测量张力调节件的位移量并将其传递给控制器，控制器根据位移量调整放卷部件的转速，从而保证待缠绕部件的张力在缠绕过程中保持不变，可以适应由于产品芯的直径长短不一致所引起的绕线机的收卷主轴所需导线长度的变化，保持导线张力的恒定。

张力控制方法为绝缘带张力控制方法，能够及时适应收卷主轴的卷径的变化，实现不同形状变压器绕线产品的恒张力缠绕，通用性好，提高了绕线机针对不同产品需求的适应性和缠绕效率。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

绕线机的收卷主轴的卷径发生变化带动张力调节轮的左右运动，进而使得液压缸的活塞杆发生移动，根据活塞杆的位移量调整放卷部件的转速，从而保证绝缘带张力在缠绕过程中保持不变，能够及时补偿变压器绕线产品的主轴的卷径变化，解决张力调整滞后问题，以适应不同变压器绕线产品的芯的特定形状（如长圆形或矩形），实现绝缘带张力的恒定，提高变压器绕线机在缠绕不同型号的变压器绕线产品时的适应性和效率。并通过收卷电机和放卷电机的速度控制方法实现绝缘带张力的快速、精准控制，保持缠绕过程中张力的恒定，不需要速度传感器，张力控制及时且精度高。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位（旋转90度或处于其他方位），并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种张力控制系统，其特征在于，包括：

机架（10）；

放卷部件（50），可转动设置在所述机架（10）上；

收卷主轴（20），可转动地设置在所述机架（10）上；

张力调节件（31），可活动地设置在所述机架（10）上，所述放卷部件（50）上的待缠绕部件（40）绕过所述张力调节件（31）后缠绕在所述收卷主轴（20）上，所述张力调节件（31）可随所述收卷主轴（20）的卷径的变化而运动，通过张力调节件（31）的运动调整所述放卷部件（50）的转速，以使所述待缠绕部件（40）的张力在缠绕过程中保持不变。

2.根据权利要求1所述的张力控制系统，其特征在于，所述张力调节件（31）的右侧部件与所述待缠绕部件（40）配合，所述收卷主轴（20）的卷径变小时，所述张力调节件（31）向右运动；所述收卷主轴（20）的卷径变大时，所述张力调节件（31）向左运动。

3.根据权利要求1或2所述的张力控制系统，其特征在于，所述张力控制系统还包括：

位移传感器，用于测量所述张力调节件（31）的移动的位移量；

控制器，与所述位移传感器和所述放卷部件（50）连接，所述控制器控制所述放卷部件（50）的转速。

4.根据权利要求3所述的张力控制系统，其特征在于，所述张力控制系统还包括：

收卷电机，设置在所述机架（10）上并与所述收卷主轴（20）驱动连接，所述控制器通过所述收卷电机控制所述收卷主轴（20）的转速；

放卷电机，设置在所述机架（10）上并与所述放卷部件（50）驱动连接，所述控制器通过所述放卷电机控制所述放卷部件（50）的转速。

5.根据权利要求2所述的张力控制系统，其特征在于，所述张力控制系统还包括：

摆动件（32），所述摆动件（32）的一端可转动地设置在所述机架（10）上，所述摆动件（32）的另一端可左右摆动并安装有所述张力调节件（31）。

6.根据权利要求5所述的张力控制系统，其特征在于，所述张力控制系统还包括：

受驱动部件（33），与所述摆动件（32）驱动连接。

7.根据权利要求6所述的张力控制系统，其特征在于，所述受驱动部件（33）为液压缸，所述液压缸的缸筒可转动地设置在所述机架（10）上，所述液压缸的活塞杆与所述摆动件（32）连接。

8.根据权利要求1所述的张力控制系统，其特征在于，所述张力控制系统还包括导向轮，所述张力调节件（31）和所述放卷部件（50）之间和所述张力调节件（31）和所述收卷主轴（20）之间均设置所述导向轮。

9.根据权利要求1所述的张力控制系统，其特征在于，所述收卷主轴（20）的截面形状为矩形或由两个圆弧段和两个直线段形成的长圆形，和/或，所述张力调节件（31）位于所述放卷部件（50）和所述收卷主轴（20）之间。

10.根据权利要求1所述的张力控制系统，其特征在于，所述张力调节件（31）为张力调节轮，和/或，所述待缠绕部件（40）为绝缘带。

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