CN220277886U - 金属拉丝机 - Google Patents

Abstract

本申请实施方式公开了一种金属拉丝机，包括放线装置、拉丝装置以及收排线装置，拉丝装置包括N组沿拉丝方向顺序设置的拉丝单元，其中，每组拉丝单元包括一拉丝模具、一牵引辊、一张力检测器以及一张力检测器。牵引辊设置于拉丝模具的下游，牵引辊由牵引电机驱动，牵引电机由牵引驱动器驱动，牵引电机被配置为速度输出模式；张力检测器设置于牵引辊的下游或拉丝模具与牵引辊之间；张力控制器接收张力检测器采集的当前张力，并基于当前张力与该张力检测器所在的张力区间的目标张力的偏差向该张力检测器所属的拉丝单元的牵引驱动器发送速度控制指令以修正牵引电机的转速以达到该张力检测器所在的张力区间的目标张力。

Description

金属拉丝机

技术领域

本申请涉及金属拉拔技术领域，特别是金属拉丝机。

背景技术

金属拉丝机是一种专业加工金属线材制品的特种设备。金属拉丝机通过逐级拉拔，可以一次性地把钢丝冷拉到所需的规格。由于金属丝较细，因此在生产中对张力的要求非常苛刻，张力控制直接影响到金属丝的性能。但是，通过每一级的拉拔后，钢丝的线径发生了变化，不同直径的线张力需求也不同。而在现有技术中，金属拉丝机无法基于金属丝的线径灵活的调整张力。

发明内容

有鉴于此，本申请实施方式提出了一种基于夹套的罐温控制方法及装置，用于至少部分地解决上述技术问题。

本申请实施例提供了一种金属拉丝机，包括放线装置、拉丝装置以及收排线装置，所述拉丝装置包括N组沿拉丝方向顺序设置的拉丝单元，N≥2，其中，每组所述拉丝单元包括：

一拉丝模具；

一牵引辊，其设置于所述拉丝模具的下游，所述牵引辊由牵引电机驱动，所述牵引电机由牵引驱动器驱动，所述牵引电机被配置为速度输出模式；

一张力检测器，其设置于所述牵引辊的下游或所述拉丝模具与所述牵引辊之间；

一张力控制器，其电性连接于所述牵引驱动器、所述张力检测器，所述张力控制器被配置为：接收所述张力检测器采集的当前张力，并基于所述当前张力与该张力检测器所在的张力区间的目标张力的偏差向该张力检测器所属的拉丝单元的牵引驱动器发送速度控制指令以修正所述牵引电机的转速以达到该张力检测器所在的张力区间的目标张力。

在一种实施方式中，所述放线装置包括：

一放线轮，其由放线电机驱动，所述放线电机由放线驱动器驱动，所述放线电机被配置为速度输出模式；

一张力检测器，设置于所述放线轮与第一组拉丝单元之间；

一放线控制器，其电性连接于所述放线驱动器、所述张力检测器，所述放线控制器被配置为：接收所述张力检测器采集的当前张力，并基于所述当前张力与该张力检测器所在的张力区间的目标张力的偏差向所述放线驱动器发送速度控制指令以修正所述放线电机的转速以达到该张力检测器所在的张力区间的放线装置的目标张力。

在一种实施方式中，所述张力检测器为摆辊，其中每个所述拉丝单元的摆辊设置于所述牵引辊的下游。

在一种实施方式中，所述摆辊包括：

摆杆，其具有沿第一方向的第一端和第二端，其中所述摆杆的第二端设置有外螺纹；

导线轮，其固定连接于所述摆杆的第一端；

配重螺母，其螺纹连接于所述摆杆的第二端，其用于抵消重力以使所述摆棍达到一个平衡状态；

摆辊电机，其连接于所述摆杆的中部，所述摆辊电机被配置为扭矩输出模式，其中所述摆辊电机的输出扭矩用于表征该摆辊所在的张力区间的目标张力；

摆辊驱动器，其输入端电性连接于所述张力控制器，其输出端电性连接于所述摆辊电机；

摆辊编码器，配置于所述摆辊电机上，其电性连接于所述张力控制器，所述摆辊编码器用于采集所述摆辊电机的当前位置信息并将其发送至所述张力控制器，其中所述当前位置信息用以表征所述摆辊的摆动角度；

所述拉丝单元的张力控制器基于所述摆辊电机的当前位置信息以及所述摆辊电机的输出扭矩向其所属的拉丝单元的牵引驱动器发送速度控制指令以修正所述牵引电机的转速以达到该摆辊所在的张力区间的目标张力；以及，

所述放线装置的张力控制器基于所述摆辊电机的当前位置信息以及所述摆辊电机的输出扭矩向所述放线驱动器发送速度控制指令以修正所述放线电机的转速以达到该摆辊所在的张力区间的目标张力。

在一种实施方式中，所述收排线装置包括：

一排线辊，其由排线电机驱动沿第一方向往复运动，所述排线电机由排线驱动器驱动；

一收线轮，其由收线电机驱动，所述收线电机由收线驱动器驱动，所述第一方向平行于所述收线轮的轴向；

收排线控制器，其被配置为：向所述排线驱动器、所述收线驱动器发送控制信号，所述排线驱动器、所述收线驱动器基于接收到的控制信号分别驱动所述排线电机、所述收线电机协同运动以使金属丝均匀排布在所述收线轮上。

在一种实施方式中，所述收排线控制器设置有电子凸轮单元，所述电子凸轮单元基于电子凸轮曲线控制所述排线电机、所述收线电机协同运动，其中所述电子凸轮曲线用于指示排线辊与收线轮的对应位置关系。

在一种实施方式中，所述电子凸轮曲线的主轴为收线轮，从轴为排线辊。

在一种实施方式中，所述收线轮为工字轮，所述工字轮包括：

一芯轴，所述芯轴的截面为圆形或圆环，其具有沿其轴向的第一端和第二端；

两个法兰，其分别固定连接于所述芯轴的第一端和第二端，所述法兰与所述芯轴的交角处具有过渡圆角；以及

所述电子凸轮曲线的从轴的原点为所述收线轮的轴向中心。

在一种实施方式中，所述张力控制器、所述放线控制器以及所述收排线控制器设置于一工艺控制器内。

本申请实施例提供的金属拉丝机，经由放线装置放出的金属丝原料，依次经过N个拉丝模具进行逐级拉伸。每个拉丝单元设置有单独的牵引装置、张力检测器以及张力控制器，从而可以独立控制每个拉丝单元的张力，使其匹配于通过该拉丝单元的金属丝的线径。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本申请的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本申请的上述及其它特征和优点，附图中：

图1是根据本申请实施例的金属拉丝机的结构简图；

图2根据本申请实施例的金属拉丝机的张力区间的划分示意图；

图3是第一个张力控制区间的张力控制框图；

图4是根据本申请实施例的摆辊的结构简图。

图5是根据本申请实施例的收排线装置的结构简图。

附图标记：

10：放线装置；

11：放线轮；

12：放线电机；

13：放线驱动器；

20：拉丝装置；

21：第一拉丝单元；

22：第二拉丝单元；

23：第三拉丝单元；

24：第四拉丝单元；

25：第五拉丝单元；

201：拉丝模具；

2021：牵引辊；

2022：牵引电机；

2023：牵引驱动器；

30：收排线装置；

311：排线辊；

312：排线电机；

313：排线驱动器；

321：收线轮；

322：收线电机；

323：收线驱动器；

40：摆辊；

41：摆杆；

42：导线轮；

43：配重螺母；

44：摆辊电机；

45：摆辊驱动器；

46：摆辊编码器；

50：工艺控制器；

51：放线控制器；

80：张力方向；

90：金属丝；

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举出实施例对本申请进一步详细说明。

为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本申请的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本申请的方案。但是很明显，本申请的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本申请的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。

金属拉丝机是一种专业加工金属线材制品的特种设备。金属拉丝机通过逐级拉拔，可以一次性地把钢丝冷拉到所需的规格。由于金属丝较细，因此在生产中对张力的要求非常苛刻，张力控制直接影响到金属丝的性能。但是，通过每一级的拉拔后，钢丝的线径发生了变化，不同直径的线张力需求也不同。而在现有技术中，金属拉丝机无法基于金属丝的线径灵活的调整张力。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种金属拉丝机，以至少部分的解决上述问题。

图1示出了一种金属拉丝机的结构示意图。

如图1所示金属拉丝机包括放线装置10、拉丝装置20以及收排线装置30，拉丝装置20包括N组沿拉丝方向顺序设置的拉丝单元，N≥2。金属丝90经放线装置10放出后，依次经过每组拉丝单元。在通过每一道拉丝模具201后，金属线材都会被拉伸变细。经过最后一道拉丝模具201形成的金属丝90成品由收排线装置30进行收线。

如图1所示，每组拉丝单元包括一拉丝模具201、一牵引辊2021、一张力检测器以及一张力控制器。牵引辊2021设置于拉丝模具201的下游，牵引辊2021由牵引电机2022驱动，牵引电机2022由牵引驱动器2023驱动，牵引电机2022被配置为速度输出模式，张力驱动器的输入端电性连接于张力控制器。张力检测器设置于牵引辊2021的下游或拉丝模具201与牵引辊2021之间，张力检测器电性连接于张力控制器，张力检测器用于检测其所属的张力区间的当前张力并将其发送至张力控制器。张力控制器接收张力检测器该当前张力，并基于当前张力与该张力检测器所在的张力区间的目标张力的偏差向该张力检测器所属的拉丝单元的牵引驱动器2023发送速度控制指令以修正该张力检测器所属的拉丝单元的牵引电机2022的转速以达到其所属的拉丝单元的目标张力。

本实施方式的金属拉丝机，经由放线装置放出的金属丝原料，依次经过N个拉丝模具进行逐级拉伸。每个拉丝单元设置有单独的牵引装置、张力检测器以及张力控制器，从而可以独立控制每个拉丝单元的张力，使其匹配于通过该拉丝单元的金属丝的线径。

在一种实施方式中，放线装置10包括一放线轮11、一张力检测器以及一放线控制器51。如图1所示，放线轮11放线电机12驱动，放线电机12由放线驱动器13驱动，放线电机12被配置为速度输出模式，放线驱动器13电性连接于放线控制器51。张力检测器设置于放线轮11与第一组拉丝单元之间，其用于检测该张力检测器所在的张力区间的当前张力，张力检测器电性连接于放线控制器51。放线控制器51接收张力检测器采集的当前张力，并基于当前张力与该张力检测器所在的张力区间的目标张力的偏差向放线驱动器13发送速度控制指令以修正放线电机12的转速以达到该张力检测器所在的张力区间的目标张力。

在本实施方式中，通过在放线轮11与第一组拉丝单元之间设置张力检测器，并且采用主动放线的方式，从而实现了N+1段张力的独立控制。

图1和图2中示出的金属拉丝机具有五组拉丝单元，沿拉丝方向依次为：第一拉丝单元21、第二拉丝单元22、第三拉丝单元23、第四拉丝单元24以及第五拉丝单元25。牵引辊2021能够隔绝张力，从而将张力分为六个张力区间，这六个张力区间的张力目标值依次为：T0_SV、T1_SV、T2_SV、T3_SV、T4_SV、T5_SV，如图2所示。以第三拉丝单元23为例，第三拉丝单元23的张力检测器检测的是第四个张力区间的张力T3_PV，如图2所示，第四个张力区间位于第三拉丝单元23的牵引辊2021与第四拉丝单元24单元的牵引辊2021之间。第三拉丝单元23的张力检测器将其检测到的当前张力T3_PV发送至第三拉丝单元23的张力控制器，第三拉丝单元23的张力控制器基于该当前张力T3_PV以及第四个张力区间的张力目标值T3_SV的偏差，向第三拉丝单元23的牵引驱动器2023发送速度控制指令以修正第三拉丝单元23的牵引电机2022的转速以达到第四个张力区间的目标张力T3_SV。

如图2和图3所示，设置于放卷辊与第一拉丝单元21之间的张力检测器检测的是第一个拉丝区间的张力T0_PV，第一个拉丝区间位于放线辊与第一拉丝单元21的牵引辊2021之间。该张力检测器将其检测到的当前张力T0_PV发送至放线控控制器，放线控制器51控制器基于该当前张力T0_PV以及第一个张力区间的张力目标值T0_SV的偏差，向放线驱动器13发送速度控制指令以修正放线电机12的转速以达到第一个张力区间的目标张力T0_SV。

在一种实施方式中，所述张力检测器为摆辊，其中每个所述拉丝单元的摆辊设置于所述牵引辊2021的下游，如图1、图2所示。

使用摆辊作为张力传感器，可以吸收张力的扰动。

如图4所示，摆辊包括一摆杆41，其具有沿第一方向的第一端和第二端，其中所述摆杆41的第二端设置有外螺纹，导线轮42固定连接于所述摆杆41的第一端。配重螺母43其螺纹安装于所述摆杆41的第二端，通过配重螺母43的旋进与旋出可调整其在摆杆41的位置，从而根据杠杆原理抵消重力以使整个摆棍达到一个平衡状态。摆辊电机44连接于摆杆41的中部，所述摆辊电机44被配置为扭矩输出模式，其中所述摆辊电机44的输出扭矩用于表征该摆辊所在的张力区间的目标张力。摆辊电机44由摆辊驱动器45驱动，摆辊驱动器45电性连接于该摆辊所属的拉丝单元的张力控制器。摆辊电机44上配置有摆辊编码器46，其电性连接于所述张力控制器，摆辊编码器46用于采集所述摆辊电机44的当前位置信息并将其发送至所述张力控制器，其中所述当前位置信息用以表征所述摆辊的摆动角度。拉丝单元的张力控制器基于所述摆辊电机44的当前位置信息以及所述摆辊电机44的输出扭矩向其所属的拉丝单元的牵引驱动器2023发送速度控制指令以修正所述牵引电机2022的转速以达到该摆辊所在的张力区间的目标张力。放线控制器基于所述位于放线辊与第一拉丝单元21之间的摆辊电机44的当前位置信息以及该摆辊电机44的输出扭矩向所述放线驱动器13发送速度控制指令以修正所述放线电机12的转速以达到该摆辊所在的张力区间的目标张力。

当需要调整某一张力区间的目标张力值时，只需要修改通过该张力区间的摆辊电机44的输出扭矩，从而可根据生产需求以及产品规格对各个张力区间的目标张力值进行灵活的调整。

经过多级拉伸后得到的金属丝90成品需由收排线装置30进行收线，如图5所示，收排线装置30的排线辊311在排线电机312的驱动下，沿第一方向进行往复运动，第一方向平行于收线轮321的轴向，从而将金属丝90成品导向到收线轮321上进行收卷。但是在左右极限掉头的位置，排线辊311以一个极大的加速度迅速变向，这样就导致在不同速度下两端排线位置出现排布不均而造成的隆起。随着收线轮321的卷径的变大，这种情况会愈发明显。这种非均匀的排布会导致下一道工序放线时候张力波动甚至出现夹线的情况，从而引起断线成为废品。

本实施方式的排线辊311由排线电机312驱动，排线电机312由排线驱动器313驱动。收线轮321由收线电机322驱动，所述收线电机322由收线驱动器323驱动。收线驱动器323、排线驱动器313电性连接于收排线控制器，收排线控制器向所述排线驱动器313、所述收线驱动器323发送控制信号，所述排线驱动器313、所述收线驱动器323基于接收到的控制信号分别驱动所述排线电机312、所述收线电机322协同运动以使金属丝90均匀排布在所述收线轮321上。在收排线控制器的控制下，排线辊311、收线轮321协同运动以使金属丝90均匀排布在收线轮321上。

在一种实施方式中，收排线控制器设置有电子凸轮单元，电子凸轮单元基于电子凸轮曲线控制所述排线电机312、所述收线电机322协同运动，其中所述电子凸轮曲线用于指示排线辊311与收线轮321的对应位置关系。

在一种实施方式中，所述电子凸轮曲线的主轴为收线轮321，从轴为排线辊311，排线辊311按照电子凸轮曲线跟随收线轮321运动。

于其他可实现的实施方式中，还可通过虚拟主轴的方式控制收线轮321与排线辊311同步协同运动。

如图5所示，收线轮321为工字轮，工字轮包括一芯轴和两个法兰，芯轴的截面为圆形或圆环，其具有沿其轴向的第一端和第二端。两个法兰分别固定连接于所述芯轴的第一端和第二端，所述法兰与所述芯轴的交角处具有过渡圆角R。所述电子凸轮曲线的从轴的原点为所述收线轮321的轴向中心。

由于过渡圆角的存在，使得收线轮321在不同的卷径下，其排线的行程L是不等的，如图5所示。而排线的行程的变化会引起金属丝90的排布不均。而将电子凸轮曲线的从轴的原点设置为所述收线轮321的轴向中心，可以解决上述问题。

在一种实施方式中，所述张力控制器、所述放线控制器51以及所述收排线控制器设置于一工艺控制器50内。

在一种实施方式中，工艺控制器50为PLC。

在一种实施方式中，金属拉丝机的牵引电机2022、摆辊电机44、放线电机12、排线电机312以及收线电机322均为伺服电机。

以上，仅为本申请的较佳实施方式而已，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种金属拉丝机，包括放线装置(10)、拉丝装置(20)以及收排线装置(30)，其特征在于，所述拉丝装置(20)包括N组沿拉丝方向顺序设置的拉丝单元，N≥2，其中，每组所述拉丝单元包括：

一拉丝模具(201)；

一牵引辊(2021)，其设置于所述拉丝模具(201)的下游，所述牵引辊(2021)由牵引电机(2022)驱动，所述牵引电机(2022)由牵引驱动器(2023)驱动，所述牵引电机(2022)被配置为速度输出模式；

一张力检测器，其设置于所述牵引辊(2021)的下游或所述拉丝模具(201)与所述牵引辊(2021)之间；

一张力控制器，其电性连接于所述牵引驱动器(2023)、所述张力检测器，所述张力控制器被配置为：接收所述张力检测器采集的当前张力，并基于所述当前张力与该张力检测器所在的张力区间的目标张力的偏差向该张力检测器所属的拉丝单元的牵引驱动器(2023)发送速度控制指令以修正所述牵引电机(2022)的转速以达到该张力检测器所在的张力区间的目标张力。

2.如权利要求1所述的金属拉丝机，其特征在于，所述放线装置(10)包括：

一放线轮(11)，其由放线电机(12)驱动，所述放线电机(12)由放线驱动器(13)驱动，所述放线电机(12)被配置为速度输出模式；

一张力检测器，设置于所述放线轮(11)与所述第一组拉丝单元之间；

一放线控制器(51)，其电性连接于所述放线驱动器(13)、所述张力检测器，所述放线控制器(51)被配置为：接收所述张力检测器采集的当前张力，并基于所述当前张力与该张力检测器所在的张力区间的目标张力的偏差向所述放线驱动器(13)发送速度控制指令以修正所述放线电机(12)的转速以达到该张力检测器所在的张力区间的目标张力。

3.如权利要求2所述的金属拉丝机，其特征在于，所述张力检测器为摆辊(40)，其中每个所述拉丝单元的摆辊(40)设置于所述牵引辊(2021)的下游。

4.如权利要求3所述的金属拉丝机，其特征在于，所述摆辊(40)包括：

摆杆(41)，其具有沿第一方向的第一端和第二端，其中所述摆杆(41)的第二端设置有外螺纹；

导线轮(42)，其固定连接于所述摆杆(41)的第一端；

配重螺母(43)，其螺纹连接于所述摆杆(41)的第二端，其用于抵消重力以使所述摆辊(40)达到一个平衡状态；

摆辊电机(44)，其连接于所述摆杆(41)的中部，所述摆辊电机(44)被配置为扭矩输出模式，其中所述摆辊电机(44)的输出扭矩用于表征该摆辊(40)所在的张力区间的目标张力；

摆辊驱动器(45)，其输入端电性连接于所述张力控制器，其输出端电性连接于所述摆辊电机(44)；

摆辊编码器(46)，配置于所述摆辊电机(44)上，其电性连接于所述张力控制器，所述摆辊编码器(46)用于采集所述摆辊电机(44)的当前位置信息并将其发送至所述张力控制器，其中所述当前位置信息用以表征所述摆辊的摆动角度；

所述拉丝单元的张力控制器基于所述摆辊电机(44)的当前位置信息以及所述摆辊电机(44)的输出扭矩向其所属的拉丝单元的牵引驱动器(2023)发送速度控制指令以修正所述牵引电机(2022)的转速以达到该摆辊所在的张力区间的目标张力；以及，

所述放线控制器(51)基于位于放线轮(11)与第一拉丝单元(21)之间的摆辊电机(44)的当前位置信息以及该摆辊电机(44)的输出扭矩向所述放线驱动器(13)发送速度控制指令以修正所述放线电机(12)的转速以达到该摆辊所在的张力区间的目标张力。

5.如权利要求4所述的金属拉丝机，其特征在于，所述收排线装置(30)包括：

一排线辊(311)，其由排线电机(312)驱动沿第一方向往复运动，所述排线电机(312)由排线驱动器(313)驱动；

一收线轮(321)，其由收线电机(322)驱动，所述收线电机(322)由收线驱动器(323)驱动，所述第一方向平行于所述收线轮(321)的轴向；

收排线控制器，其被配置为：向所述排线驱动器(313)、所述收线驱动器(323)发送控制信号，所述排线驱动器(313)、所述收线驱动器(323)基于接收到的控制信号分别驱动所述排线电机(312)、所述收线电机(322)协同运动以使金属丝均匀排布在所述收线轮(321)上。

6.如权利要求5所述的金属拉丝机，其特征在于，所述收排线控制器设置有电子凸轮单元，所述电子凸轮单元基于电子凸轮曲线控制所述排线电机(312)、所述收线电机(322)协同运动，其中所述电子凸轮曲线用于指示排线辊(311)与收线轮(321)的对应位置关系。

7.如权利要求6所述的金属拉丝机，其特征在于，所述电子凸轮曲线的主轴为收线轮(321)，从轴为排线辊(311)。

8.如权利要求7所述的金属拉丝机，其特征在于，所述收线轮(321)为工字轮，所述工字轮包括：

一芯轴，所述芯轴的截面为圆形或圆环，其具有沿其轴向的第一端和第二端；

两个法兰，其分别固定连接于所述芯轴的第一端和第二端，所述法兰与所述芯轴的交角处具有过渡圆角；以及

所述电子凸轮曲线的从轴的原点为所述收线轮(321)的轴向中心。

9.如权利要求6所述的金属拉丝机，其特征在于，所述张力控制器、所述放线控制器(51)以及所述收排线控制器设置于一工艺控制器(50)内。