CN218809617U - 一种纱架带张力放线系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种纱架带张力放线系统，涉及纺织品加工领域，包括驱动装置、放线装置、监测装置和PLC控制器，驱动装置的输出端通过传动轴连接放线装置，监测装置包括监测放线装置的旋转角度的角度监测装置以及由监测线绳移动长度的长度监测装置和监测线绳的张力的张力监测装置组成的计量监测组件，PLC控制器用以接收监测装置的实测数据，计算出当前驱动装置所需的转矩值，对驱动装置发出控制信号，本实用新型通过结构的改进设计，实现了放线张力控制动态化，提高了调控的精度。

Description

一种纱架带张力放线系统

技术领域

本实用新型涉及纺织品加工领域，具体为一种纱架带张力放线系统。

背景技术

纺织机械是把天然纤维或化学纤维加工成为纺织品所需要的各种机械，其放线系统是纱架进行线绳加工的关键部件，线绳张力值不稳定，令纺织品形状不均匀，在高速编织的过程中，编织线绳的张力值过大还会造成线绳损伤，影响产品整体力学性能和美观性。

现有的张力放线架一般采用在放线装置的支撑杆外设置刹车系统，即通过气缸带动摩擦皮对支撑杆进行刹车，通过调节气缸的气压来调节刹车力的大小，从而控制放线张力。但是采用这种结构进行线绳张力调节时，只能调节刹车气缸的压力，而且在使用过程中，难以避免有碎屑等细小颗粒进入刹车系统内，使得刹车力急剧下降，经过长时间使用后，刹车系统内部件表面上产生划痕，又会造成刹车力上升，这种进行线绳张力调节的技术不能做到动态调节，在使用过程中，刹车系统的动摩擦力不稳定，张力调节精度差。随着工业水平的提高，普通张力放线架已不适应很多应用场景。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种纱架带张力放线系统，改变传统放线精度差，放线张力不稳定的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种纱架带张力放线系统，包括驱动装置、放线装置、监测装置和PLC控制器，所述驱动装置的输出端通过传动轴连接所述放线装置，所述监测装置包括角度监测装置以及由长度监测装置和张力监测装置组成的计量监测组件，所述PLC控制器用以接收所述监测装置的实测数据，计算出当前所述驱动装置所需的转矩值，对所述驱动装置发出控制信号。

优选地，所述驱动装置包括有变频器驱动的电机和减速器。

进一步优选地，所述减速器为双出轴减速器，所述双出轴减速器的一根输出轴与所述传动轴传动连接，另一根输出轴与所述角度监测装置连接。

优选地，所述角度监测装置为角度编码器。

优选地，所述长度监测装置为直连的长度过线轮和长度编码器。

优选地，所述张力监测装置为滑轮式张力传感器，包括张力过线轮和张力传感器，在所述PLC控制器输入端和所述张力传感器之间电连接张力放大器。

进一步优选地，所述长度编码器固定连接在计量支架上，所述计量支架上开设有第一通孔，所述第一通孔内固定有第一轴承，所述长度过线轮的轴穿过所述第一轴承连接所述长度编码器，所述张力传感器通过侧板固定连接在所述计量支架上，所述长度过线轮的绕线槽和所述张力过线轮的绕线槽位于同一虚拟平面上。

优选地，在所述驱动装置和所述放线装置之间设有基座，所述基座上设安装有第二轴承的第二通孔，所述传动轴穿过所述基座上的所述第二轴承与所述放线装置连接，在所述传动轴外设有不与所述传动轴接触的且固定连接在所述基座上的保护筒，引线辊通过支撑件连接在保护筒上。

优选地，所述PLC控制器设于电控柜内，所述电控柜内包括开关电源、多个断路器以及接线端子，所述电控柜的柜门上设有控制面板和触摸屏，所述控制面板上集成设有开关和信号灯，所述PLC控制器通过数据线与所述触摸屏实时数据通讯，将故障内容、转矩数据、监测参数等进行记录并显示在屏幕上，且接收触摸屏上人机交互界面上的设定参数。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)相对于现有技术中的采用摩擦皮的刹车系统来说，该纱架带张力放线系统采用驱动系统对放线张力进行控制，是非接触式的控制方式，结构简单，减少了维护工作量，实用性好；

(2)该纱架带张力放线系统，通过PLC控制器与监测装置、驱动装置等的配合设置，达到张力控制的全自动实现的目的，并能实现记录所有的故障列表，增强自动化程度；

(3)该纱架带张力放线系统，通过将驱动装置的总转矩设计为由静态转矩和PID调控的动态转矩共同控制，实现了放线张力控制动态化，提高了调控的精度。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的计量监测组件和计量支架的立体结构示意图；

图3为本实用新型的线绳包角示意图，图中所示的圆形代表长度过线轮或张力过线轮；

图4为本实用新型的控制系统框图；

图5为本实用新型的结构示意图。

图中：1、驱动装置；11、电机；12、减速器；2、放线装置；3、监测装置；31、角度监测装置；311、角度编码器；32、长度监测装置；321、长度过线轮；322、长度编码器；33、张力监测装置；331、张力过线轮；332、张力传感器；333、张力放大器；34、计量支架；35、侧板；4、PLC控制器；111、变频器；5、引线辊；6、基座；7、支撑件；8、保护筒；9、线绳。

具体实施方式

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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“高”、“低”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，并不是指示或暗示所指的装置或元件所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，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。

应注意的是，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或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。

如图1-图5所示，本实用新型提供一种技术方案：一种纱架带张力放线系统，包括驱动装置1、放线装置2、监测装置3和PLC控制器4，驱动装置1的输出端通过传动轴连接放线装置2，使得放线装置2能够随着传动轴的旋转而旋转，监测装置3包括角度监测装置31以及由长度监测装置32和张力监测装置33组成的计量监测组件，PLC控制器4的输入端为监测装置3所监测到的线绳9的移动长度信息和张力信息以及放线装置2的旋转角度信息，经过PLC内进行计算后，由输出端将控制信号传送给驱动装置1，对驱动装置1的输出轴进行控制。

线绳9的一端从放线装置2上伸出，经过监测装置3进行线绳9的移动长度、放线装置2的旋转角度、以及线绳9的张力的监测，并由PLC控制器4根据所监测到的长度值、角度值和张力值依据所设定的线绳9的张力值进行计算，得出驱动装置1的转矩值，并依此转矩值来对驱动装置1进行控制，以此来实现纱架放线过程中线绳9张力的动态调控，使线绳9张力实现稳定。

进一步的，角度监测装置31为用来监测放线装置2的旋转角度的，在本实施例中，角度监测装置31为角度编码器311，驱动装置1为减速驱动装置1，包括有变频器111驱动的电机11和减速器12，减速器12为双出轴减速器，双出轴减速器的一根输出轴与传动轴传动连接，另一根输出轴与角度监测装置31连接，角度监测装置31通过对减速器12的监测实现对放线装置2的转速进行监测。需要说明的是，本实用新型在实际实施过程中，角度监测装置31设于放线装置2的外侧，直接监测放线装置2的转速也是可以的。

进一步的，长度监测装置32为用来监测线绳9的移动长度的，张力监测装置33为用来监测线绳9的张力的，长度监测装置32为直连的长度过线轮321和长度编码器322，张力监测装置33为滑轮式张力传感器332，包括张力过线轮331和张力传感器332，从放线装置2中伸出的线绳9依次绕过张力过线轮331和长度过线轮321后，再送入下一工序。需要说明的是，从放线装置2中伸出的线绳9也可以为依次绕过长度过线轮321和张力过线轮331后，再进入下一工序。如图3所示，列举了几种线绳9在两种过线轮之间的包绕方式，图中所示的圆形代表长度过线轮321或张力过线轮331，优选的，线绳9在长度过线轮321或张力过线轮331上的包角α≥90°，更优选的包角α的范围在135°至180°之间，线绳9包角比较大，在过线轮上不易打滑，且不会由于过大而造成卡线的问题，能够保证计量监测组件的数值的真实性。在实际实施中，长度监测装置32和张力监测装置33安装在计量支架34上，计量支架34位于放线装置2的线绳9伸出方向一侧，长度过线轮321的绕线槽和张力过线轮331的绕线槽位于同一虚拟平面上。在本实施例中，长度编码器322固定连接在计量支架34上，计量支架34上开设有第一通孔，第一通孔内固定有第一轴承，长度过线轮321的轴穿过第一轴承连接长度编码器322，张力传感器332通过侧板35固定连接在计量支架34上。

进一步的，在PLC控制器4输入端和张力传感器332之间电连接张力放大器333。

进一步的，在放线装置2和计量监测组件之间设引线辊5，从放线装置2引出的线绳9，绕过引线辊5上方后在伸入计量监测组件中。如图1所示，在驱动装置1和放线装置2之间设有基座6，基座6上设安装有第二轴承的第二通孔，传动轴穿过基座6上的第二轴承与放线装置2连接，在传动轴外设有不与传动轴接触的且固定连接在基座6上的保护筒8，引线辊5通过支撑件7连接在保护筒8上。

需要说明的是，本实用新型的纱架带张力放线系统可以为一套系统单独使用，也可以多套系统同时使用，多套系统时，驱动装置1、放线装置2、监测装置3相应的进行多套设置，通过排列设计使得从放线装置2中引出的线彼此不交叉或重叠，PLC控制器4的输入端接收各套系统所发送出的信号，进行计算后，分别输出多个控制信号，对相应的驱动装置1进行控制。如图1中，本实施例中为两套系统并排集成在一起，两套系统中的两个引线辊5一高一低设置(如图5所示)，防止线绳9相互间交叉或重叠影响。

进一步的，PLC控制器4将所接收到的线绳9移动长度、放线装置2旋转角度和线绳9的张力的数据通过PID控制算法进行计算，输出控制信号控制驱动装置1的变频器111，从而实现纱架带张力放线系统的稳定控制。

具体的，张力传感器332信号经过张力放大器333后输出0-10V模拟量电压，接入到PLC内的模拟量通道，长度编码器322和角度编码器311选择24V双向编码器，信号直接接入PLC的高速计数通道，由于张力传感器332的张力信号和电信号为线性关系，因此在PLC内标定为实际的张力数据值F₁；PLC控制器4内设定PID计算模块的P系数、I系数和D系数，以及设定张力F和实际张力F₁，根据设定张力F和实际张力F₁以及P、I、D系数进行计算，得出张力调控量PID(F,F₁)，用于控制电机11输出的总转矩T_x，通过工业通讯把实际的数据传输到触摸屏的人机交互界面内，实现工作参数和状态可视化，通过电控柜等装置的电性连接实现自动控制的目的。

本实用新型中驱动装置1的总转矩为由静态转矩和动态转矩共同控制，以实现放线张力动态化控制，用于控制电机11输出的总转矩T_x的算法如下：

第x个放线装置2对应的电机11的总转矩

具体为：

第x个放线装置2对应的角度编码器311单位时间内脉冲数n_x，第x个放线装置2对应的角度编码器311单圈脉冲数k_x，则：第x个放线装置单位时间内线绳9绕放线装置2的旋转弧度

第x个放线装置2对应的长度编码器322单位时间内脉冲数m_x，第x个放线装置2对应的长度编码器322单圈脉冲数j_x，第x个放线装置2对应的长度过线轮321半径r_x，则：第x个放线装置2上线绳9单位时间内走过的距离

则：第x个放线装置2绕线半径R_x＝K_x/α_x＝r_x·m_x·k_x/(n_x·j_x)；

则：第x个放线装置2对应的电机11的静态转矩

则：第x个放线装置2对应的电机11的动态转矩

则：第x个放线装置2对应的电机11的总转矩

本实用新型在实际使用时，可以进行如下配置：PLC控制器4设于电控柜内，电控柜内还设有开关电源用来控制整个系统的通断电，多个断路器分别用来保护总电源、控制电路、驱动装置1等，以及接线端子用于整个系统的各元器件之间的电路连接，电控柜的柜门上设有控制面板和触摸屏，控制面板上集成设有开关和信号灯，开关的信息通过线路传输给PLC控制器4，并由输出端的控制信号对驱动装置1以及信号灯进行控制，PLC控制器4通过数据线与触摸屏实时数据通讯，将故障内容、转矩数据、监测参数等进行记录并显示在屏幕上，且接收触摸屏上人机交互界面上的设定参数。

更进一步的，电控柜的控制面板上，开关包括电源总开关、启动开关、停止开关、复位开关和急停开关，信号灯包括故障指示灯和运行指示灯，设备运行出现故障指示在控制面板上集成的故障指示灯有相应的显示，启动开关控制驱动装置的开启，停止开关控制驱动装置的停止，运行指示灯指示驱动装置处于运行状态或停止状态，驱动装置的转矩实时监控，PLC控制器根据接收的信号，以及上述计算中的信息进行故障判断及故障应急控制，并将故障信息记录且显示在屏幕上，比如，张力信号为零时，判断为断线故障；第x个放线装置上线绳单位时间内线绳走过的距离L_x超限时，判断为超限故障；无监测信号时，判断为信号故障；紧急情况按下急停开关时，判断为急停故障。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种纱架带张力放线系统，其特征在于：包括驱动装置(1)、放线装置(2)、监测装置(3)和PLC控制器(4)，所述驱动装置(1)的输出端通过传动轴连接所述放线装置(2)，所述监测装置(3)包括角度监测装置(31)以及由长度监测装置(32)和张力监测装置(33)组成的计量监测组件，所述PLC控制器(4)用以接收所述监测装置(3)的实测数据，计算出当前所述驱动装置(1)所需的转矩值，对所述驱动装置(1)发出控制信号。

2.根据权利要求1所述的一种纱架带张力放线系统，其特征在于：所述驱动装置(1)包括有变频器(111)驱动的电机(11)和减速器(12)。

3.根据权利要求2所述的一种纱架带张力放线系统，其特征在于：所述减速器(12)为双出轴减速器，所述双出轴减速器的一根输出轴与所述传动轴传动连接，另一根输出轴与所述角度监测装置(31)连接。

4.根据权利要求1所述的一种纱架带张力放线系统，其特征在于：所述角度监测装置(31)为角度编码器(311)。

5.根据权利要求1所述的一种纱架带张力放线系统，其特征在于：所述长度监测装置(32)为直连的长度过线轮(321)和长度编码器(322)。

6.根据权利要求5所述的一种纱架带张力放线系统，其特征在于：所述张力监测装置(33)为滑轮式张力传感器(332)，包括张力过线轮(331)和张力传感器(332)，在所述PLC控制器(4)输入端和所述张力传感器(332)之间电连接张力放大器(333)。

7.根据权利要求5所述的一种纱架带张力放线系统，其特征在于：还包括计量支架(34)，所述长度编码器(322)固定连接在计量支架(34)的上，所述计量支架(34)上开设有第一通孔，所述第一通孔内固定有第一轴承，所述长度过线轮(321)的轴穿过所述第一轴承连接所述长度编码器(322)。

8.根据权利要求6所述的一种纱架带张力放线系统，其特征在于：还包括计量支架(34)，所述张力传感器(332)通过侧板(35)固定连接在所述计量支架(34)上，所述长度过线轮(321)的绕线槽和所述张力过线轮(331)的绕线槽位于同一虚拟平面上。

9.根据权利要求1所述的一种纱架带张力放线系统，其特征在于：在所述驱动装置(1)和所述放线装置(2)之间设有基座(6)，所述基座(6)上设安装有第二轴承的第二通孔，所述传动轴穿过所述基座(6)上的所述第二轴承与所述放线装置(2)连接，在所述传动轴外设有不与所述传动轴接触的且固定连接在所述基座(6)上的保护筒(8)，引线辊(5)通过支撑件(7)连接在保护筒(8)上。

10.根据权利要求1所述的一种纱架带张力放线系统，其特征在于：所述PLC控制器(4)设于电控柜内，所述电控柜内包括开关电源、多个断路器以及接线端子，所述电控柜的柜门上设有控制面板和触摸屏，所述控制面板上集成设有开关和信号灯，所述PLC控制器(4)通过数据线与所述触摸屏实时数据通讯，将故障内容、转矩数据、监测参数等显示在屏幕上，且接收触摸屏上人机交互界面上的设定参数。

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