CN214142679U - 一种用于落管机构的步进电机恒转矩控制电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于落管机构的步进电机恒转矩控制电路，包括可编程逻辑控制器，开关控制电路，电机驱动电路，电源电路，与落管机构连接的步进电机。本实用新型的一种用于落管机构的步进电机恒转矩控制电路，采用步进驱动器驱动步进电机，步进电机转速通过可编程逻辑控制器的高速脉冲频率进行速度调节控制，安装简单，价格低廉，低转速大扭力，且扭力可通过步进驱动器灵活调节，即使细纱机落管滚筒意外卡管或者零部件传动不顺畅，步进电机都能很好的在所设定的恒扭力中工作，减少了机械磨损及设备安全事故，降低工作维修量，提高运行的安全稳定性。

Description

一种用于落管机构的步进电机恒转矩控制电路

技术领域

本实用新型属于细纱机技术领域，特别涉及一种用于落管机构的步进电机恒转矩控制电路。

背景技术

传统的落管系统是一个由电磁线圈、交流电机、减速机组成，扭力的大小由电机及减速机确定，不能调节，若是出现意外卡顿，电机不会及时停止，而是一直以最大扭力在工作，这样就会导致减速机里面齿轮使用寿命严重降低，电机发热，使得电机轴承寿命降低。

因此，现有技术有待改进和发展。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供了一种用于落管机构的步进电机恒转矩控制电路，能够减少机械磨损，延长设备使用寿命，杜绝设备安全事故。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供的用于落管机构的步进电机恒转矩控制电路包括依次电连接的可编程逻辑控制器、电机驱动电路和步进电机，所述可编程逻辑控制器向所述电机驱动电路发送脉冲控制信号、方向信号和使能信号，所述电机驱动电路驱动控制所述步进电机，所述步进电机输出恒转矩至落管机构，还包括开关控制电路和电源电路，所述开关控制电路电连接至所述电机驱动电路，向所述电机驱动电路发送方向信号和使能信号,所述电源电路电连接至所述电机驱动电路，对所述电机驱动电路供电。

进一步地，所述步进电机与落管机构连接，所述落管机构包括传动机构、落管辊筒和落管器，所述传动机构的一端与所述步进电机的输出轴连接，所述传动机构的另一端与所述落管辊筒连接，所述落管器设置在所述落管辊筒转动方向的一侧。

进一步地，所述传动机构为链传动、带传动或齿轮传动的任一种。

进一步地，所述落管辊筒的外周面设置有纱管槽，所述落管器的开口处靠近所述纱管槽。

进一步地，所述电机驱动电路包括步进驱动器。

进一步地，所述开关控制电路包括反转按钮开关和复位按钮开关，所述反转按钮开关和所述复位按钮开关分别电连接至直流电源，所述反转按钮开关电连接至所述步进驱动器的DIN1端口和DIN3端口，所述复位按钮开关电连接至所述步进驱动器的DIN4端口。

进一步地，所述可编程逻辑控制器的输出端分别连接至所述步进驱动器的DIN1和DIN2端口。

进一步地，所述电源电路的一端分别接入所述步进驱动器的GND端口和DC+端口，所述电源电路包括依次电连接的断路器和变压整流器，所述变压整流器与所述电机驱动电路电连接，所述断路器的L1端口、N端口分别接入交流220V的火线和零线。

进一步地，所述步进驱动器的A+、A-、B+、B-端口分别连接至所述步进电机。

进一步地，所述步进电机为两相混合式步进电机。

由上可知，本实用新型的一种用于落管机构的步进电机恒转矩控制电路，采用步进驱动器驱动步进电机，步进电机转速通过可编程逻辑控制器的高速脉冲频率进行速度调节控制，安装简单，价格低廉，低转速大扭力，且扭力可通过步进驱动器灵活调节，即使细纱机落管滚筒意外卡管或者零部件传动不顺畅，步进电机都能很好的在所设定的恒扭力中工作，减少了机械磨损及设备安全事故，降低工作维修量，提高运行的安全稳定性。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本申请实施例提供的用于落管机构的步进电机恒转矩控制电路的接线图。

图2为本申请实施例提供的落管机构的结构示意图。

标号说明：1、可编程逻辑控制器；2、开关控制电路；3、电机驱动电路；4、电源电路；5、步进电机；6、落管机构；61、传动机构；62、落管辊筒；621、纱管槽；63、落管器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

本实施例选用的步进电机为步科公司生产的2S86Q-85B8步进电机，该型号步进电机为两相混合式步进电机。该步进电机5的具体规格有：步距角为1.8°，相电流为6A，电阻阻值为0.5Ω。该步进电机5的相电感6mH，保持转矩8.5N·m，转动惯量36g·cm²，轴径13mm，机身长118mm。混合式电机的步距角比较小，达到1.8°，在启动以及运行过程中的频率比较高，保持转矩较大，能够呈现出良好的动态性能。

步进驱动器是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲控制信号，它就驱动步进电机5按设定的方向转动一个固定的角度，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速和定位的目的。

本实施例中，如图1所示，电机驱动电路3为步进驱动器，选用的步进驱动器具有至少6个弱电接线信号接口和至少6个强电接口。弱电接线信号包括COM1、DIN1、DIN2、DIN3、DIN4、COM0和OUT2端口，其中，DIN（Data Input）端口为低速数字信号输入接口，输入电压为12-24V，DIN1端口为使能信号输入端口，此输入信号用于使能或禁止，高电平使能，低电平时步进驱动器不能工作。DIN2端口为正转信号输入端口，DIN1端口和DIN2端口并联后接入可编程逻辑控制器1的输出端，可编程逻辑控制器1的输出端能输出幅值为24V的脉冲控制信号。开关控制电路2包括反转按钮开关SB1和复位按钮开关SB2。DIN3端口为反转信号输入端口，DIN1端口和DIN3并联后接入+24V直流电源，由反转按钮开关SB1控制。为了防止继电器KA1闭合时导通DIN3端口或者反转按钮开关SB1闭合时导通DIN2端口，因此在DIN1的前端分别接入第一整流二极管VD1和第二整流二极管VD2，第一整流二极管VD1的导通方向由可编程逻辑控制器1的输出端指向DIN1端口，第二整流二极管VD2的导通方向由+24V指向DIN1端口。DIN4端口为复位信号输入端口，DIN4端口接入+24V并与复位按钮开关SB2相连，复位按钮开关SB2导通后步进电机5停止转动并复位。OUT2端口与故障报警灯相连，当步进驱动器触发过压报警、欠压报警、过流保护、过热保护时，故障报警灯闪烁，提示工作人员操作复位按钮开关SB2后进行检修。COM1端口为DIN1-4的输入公共端，COM0端口为OUT2输出公共端，可编程控制器的输入端分别接入COM1端口和COM0端口。

强电接口包括A+、A-、B+、B-、GND和DC+端口，电源电路4中断路器QF的L1端口、N端口分别接入交流220V的火线和零线，经过变压整流器后转换为直流48-60V，正极接入DC+端口，负极接入GND端口。由于步进电机5采用的是两相混合式步进电机，因此采用常规的两相四线接法。

步进驱动器还设置拨码开关，通过设置拨码开关来切换工作模式，步进驱动器包含速度模式、转矩模式、位置模式等。速度模式为根据脉冲控制信号控制步进电机5转速，转矩模式则为控制输岀的转矩，位置模式则为进行位置控制。在本实施例中，步进电机5工作在速度模式。

图2示出了本实用新型落管机构6的结构示意图。落管机构6包括传动机构61、落管辊筒62和落管器63。传动机构61可以是链传动、带传动或齿轮传动。链传动工作过程可靠，传动效率高，并且纱厂的纺纱环境复杂，飞灰较多，链传动在该工况下使用寿命较其他传动方式长，因此在本实施例中优先采用链传动。步进电机5的输出轴与主动链轮固定，主动链轮与从动链轮通过链条传动，从动链轮固定在落管辊筒62的轴上，步进电机5转动带动落管辊筒62转动。落管辊筒62的外周面上沿着落管辊筒62的轴向方向等间隔地设置多个纱管槽621，在落管辊筒62外部的腔内沿着落管辊筒62的轴向方向放置多个管纱，在落管辊筒62的转动下，纱管自动卡在纱管槽621中，并随着落管辊筒62做圆周转动。落管辊筒62转动到纱管槽621与落管器63的开口处对齐时，纱管落入落管器63的内部后输送到后续工序中。

根据步进电机5的输出特性曲线可知，步进电机5的转矩在步进电机5电流小于额定电流时，电流与扭矩成正比；当电流超过额定电流，电流再增加，扭矩不再增加。运用了本恒转矩控制的步进电机5的落管机构6，当纱管下落异常倾斜卡在纱管槽621与落管器63之间时，步进电机5的负载瞬时增大，额定功率不变下，可编程逻辑控制器1通过降低脉冲控制的信号频率以降低转速，增大转矩以克服外负载，使输出的转矩基本恒定。此外，反转按钮开关和复位按钮开关可以设置在落管机构6附近，若电机出现运转异常可立即按下按钮开关紧急停止，节省在可编程逻辑控制器1上执行停止操作的时间，降低设备损坏的风险。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于落管机构的步进电机恒转矩控制电路，其特征在于，包括依次电连接的可编程逻辑控制器(1)、电机驱动电路(3)和步进电机(5)，所述可编程逻辑控制器(1)向所述电机驱动电路(3)发送脉冲控制信号、方向信号和使能信号，所述电机驱动电路(3)驱动控制所述步进电机(5)，所述步进电机(5)输出恒转矩至落管机构(6)，还包括开关控制电路(2)和电源电路(4)，所述开关控制电路(2)电连接至所述电机驱动电路(3)，向所述电机驱动电路(3)发送方向信号和使能信号，所述电源电路(4)电连接至所述电机驱动电路(3)，对所述电机驱动电路(3)供电。

2.根据权利要求1所述的一种用于落管机构的步进电机恒转矩控制电路，其特征在于，所述步进电机(5)与落管机构(6)连接，所述落管机构(6)包括传动机构(61)、落管辊筒(62)和落管器(63)，所述传动机构(61)的一端与所述步进电机(5)的输出轴连接，所述传动机构(61)的另一端与所述落管辊筒(62)连接，所述落管器(63)设置在所述落管辊筒(62)转动方向的一侧。

3.根据权利要求2所述的一种用于落管机构的步进电机恒转矩控制电路，其特征在于，所述传动机构(61)为链传动、带传动或齿轮传动的任一种。

4.根据权利要求2所述的一种用于落管机构的步进电机恒转矩控制电路，其特征在于，所述落管辊筒(62)的外周面设置有纱管槽(621)，所述落管器(63)的开口处靠近所述纱管槽(621)。

5.根据权利要求1所述的一种用于落管机构的步进电机恒转矩控制电路，其特征在于，所述电机驱动电路(3)包括步进驱动器。

6.根据权利要求5所述的一种用于落管机构的步进电机恒转矩控制电路，其特征在于，所述开关控制电路(2)包括反转按钮开关和复位按钮开关，所述反转按钮开关和所述复位按钮开关分别电连接至直流电源，所述反转按钮开关电连接至所述步进驱动器的DIN1端口和DIN3端口，所述复位按钮开关电连接至所述步进驱动器的DIN4端口。

7.根据权利要求5所述的一种用于落管机构的步进电机恒转矩控制电路，其特征在于，所述可编程逻辑控制器(1)的输出端分别连接至所述步进驱动器的DIN1和DIN2端口。

8.根据权利要求5所述的一种用于落管机构的步进电机恒转矩控制电路，其特征在于，所述电源电路(4)的一端分别接入所述步进驱动器的GND端口和DC+端口，所述电源电路(4)包括依次电连接的断路器和变压整流器，所述变压整流器与所述电机驱动电路(3)电连接，所述断路器的L1端口、N端口分别接入交流220V的火线和零线。

9.根据权利要求5所述的一种用于落管机构的步进电机恒转矩控制电路，其特征在于，所述步进驱动器的A+、A-、B+、B-端口分别连接至所述步进电机(5)。

10.根据权利要求1所述的一种用于落管机构的步进电机恒转矩控制电路，其特征在于，所述步进电机(5)为两相混合式步进电机。

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