CN2251566Y - 自动精密数显张力控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自动精密数显张力控制器，由纤维纱团、导纱辊、张力器面板组成，张力器面板安装在张力器安装框架上，一个框架上可安装多个张力器面板，张力器面板上装有纤维纱团与转动装置、直流力矩电机及传动装置、固定导纱辊、活动导纱辊等，用纤维张力微小变化及时产生反馈动作，调整张力的闭环传动控制系统，该张力控制器具有结构精巧、张力控制准确、工作可靠、安装使用调整方便的优点。

Description

自动精密数显张力控制器

本实用新型为一种自动精密数显张力控制器，是用于连续纤维工艺与生产的张力控制器。

目前，张力控制器已有几种类型，如机械式的各种张力控制器，均以不同形式用增加或减少摩擦阻力矩的原理来调整纤维张力的大小，电气式的各种张力控制器是利用特种电机的软特性，或利用磁粉离合器磁通的增加与减少来调整转动力矩，实现较简单的纤维张力控制。这些不同类型的张力控制器在不同的技术条件下得到了不同的应用，但是这些张力控制器只能一般的施加或调整张力，这对于完成张力要求不严格的产品还可以，如果要控制某些应用连续纤维高性能产品的张力就有困难了。

本实用新型的目的在于提出一种设计新颖、技术先进、结构精巧、用张力微小变化产生反馈动作调整张力的闭环传动控制，实现张力控制准确、控制精度高、工作可靠、张力及时数字显示、安装调整方便、外形美观大方、自动化工作的一种新型张力控制器。

本实用新型的主要技术内容是该张力控制器，是由纤维纱团、导纱辊、张力器面板组成，张力器面板9安装在张力器安装框架22上；张力器面板的同一定位孔上，内板面装有直流力矩电机8-1，外板面上装有空心定位轴8-5，通过空心定位轴8-5支持转动的纤维纱团8-4，并通过传动轴8-6驱动控制纤维纱团的转动；在张力器面板的外板面上方固定着两个固定导纱辊1、3，在二个导纱辊中间的下方装有活动导纱辊2，活动导纱辊通过滑动摆轴4-8、摆动臂4-7、摆动轴4-2和轴承套4-5固定在张力器面板的外板面上，外板面上还装有电器开关6、张力数字显示器13；在张力器面板的内板面上，摆动轴4-2另一端，固定着张力驱动齿轮15和力矩传导轮16，张力驱动齿轮与固定在张力器面板上的多用电位器齿轮20相啮合，力矩传导轮16上固定有可调牵引软线17，并与予选的拉伸弹簧18连接在一起，拉伸弹簧通过安装在张力器内面板的弹簧固定座4-4固定；在内板面上还装有电器控制板14。

该张力控制器的全部工作器件均固定在张力器面板上，张力器面板通过螺钉固定在张力器安装框架上，一个张力器安装框架可以对称安装多个张力控制器面板。

本实用新型的技术效果在于：张力控制器的全部工作器件均都固定在张力器面板上。而张力器面板则通过螺钉固定在张力器安装框架上。一个张力器安装框架可以对称安装几十个张力控制器。在张力器安装框架的下方设置有电气箱、可以安装集中的电气元件和电气线路，做到结构精巧紧凑，工作、安装、调整方便。

本张力控制器的技术先进还在于：传动系统采用弃荷式的结构设计，即：纤维纱团与支持纱团转动部分的重量和纤维工作张力产生的弯矩，由空心定位轴外径支持和承担。驱动并控制纤维纱团转动的传动系统重量和传动中分解力产生的力矩由空心定位轴内孔来支持和承担。使从直流力矩电机到纤维纱团的直接传动系统，由滚动轴承支持，只承担张力控制转动中的扭转力矩而没有其它力的干扰。因此该结构可以将张力控制中驱动纤维纱团的转动，没有间接传动的累积误差，也极少有其它的效率损失，从而保证了张力控制的准确。

本张力控制器的技术先进表现在张力控制的方法上：是用纤维工作张力的微小变化就能及时产生反馈动作，调整张力的闭环传动控制系统。当纤维工作张力在予先设定精度的范围内准确数值中心点时，活动导纱辊基本稳定在摆动弧线的中间某位置。通过摆动轴上的张力驱动齿轮和多用电位器齿轮，控制多用电位器使直流力矩电机不工作，只在生产工艺张力作用下随纤维纱团空转。纤维纱团根据工艺需要的供纱速度和设定的张力供纱、张力数字显示器及时显示张力数值。工作中当纤维工作张力在设定的精度范围内稍微有大小变化时，工作运动中的纤维就及时的拉动活动导纱辊，克服设定的弹簧拉力，在调整好的摆动范围内向上或向下摆动，反应张力变化并产生灵敏的驱动力矩。通过装配在一起的张力驱动齿轮，与多用电位器齿轮、调整多用电位器、控制直流力矩电机与纤维纱团，及时正转、或反转实现纤维张力稳定不变。纤维纱团正转或反转的角速度与活动导纱辊的摆动位置即与纤维张力变化有关。设计新颖的张力控制可以有效的保证张力控制的准确。

本张力控制器的技术先进还表面在控制张力的大小可以予先对拉伸弹簧进行选取、设定允许的拉力范围。受拉伸弹簧及工艺张力控制的摆动臂与活动导纱辊可以进行摆角限位。根据工作张力的需要，该张力控制器的工作精度可以调整的极高。

本张力控制器的张力数字显示器利用装有张力转换器的多用电位器产生电信号，经过技术处理后，能及时显示纤维张力。

实现本实用新型的最佳方案如下：

图1为自动精密数显张力控制器的主视图；

图2为自动精密数显张力控制器的后视图；

图3为自动精密数显张力控制器纤维纱团传动系统A-A剖视图；

图4为自动精密数显张力控制器纤维张力控制系统B-B、B′-B′、B″-B″剖视图；

图5为自动精密数显张力控制器在张力器安装框架上的工作安装图。

1固定导纱辊、2活动导纱辊、3固定导纱辊、4-2摆动轴、4-5轴承套、5电控板固定螺钉、6电气开关、7张力器面板固定螺钉、8-13连接套、8-4纤维纱团、9张力器面板、10电位器固定座螺钉、4-7摆动臂、11弹簧固定座螺钉、12摆动臂限位柱、13张力数字显示器、14电器控制板、15张力驱动齿轮、16力矩传导轮、17牵引软线、18拉伸弹簧、19多用电位器固定座、20多用电位器齿轮、4-4弹簧固定座、4-3摆动臂平衡配重器、8-1直流力矩电机、8-2自动调心联轴器、8-3前轴承支持套、8-5空心定位轴、8-6传动轴、8-7后驱动支持套、8-8轴向弹性定位珠、8-9定位套、8-10传动轴后轴承、8-11传动套、8-12后驱动支持套轴承、8-14传动轴前轴承、8-15前支持套轴承、21多用电位器、4-1摆动轴后轴承、4-6摆动轴前轴承、4-8滑动摆轴、1-1固定导纱辊后轴承、1-2固定导纱辊轴、1-3固定导纱辊体、1-4固定导纱辊前轴承、22张力器安装框架、23导纱孔板、24导纱孔板安装柱、25电气箱。

图1：为自动精密数显张力控制器的主视图。图中所示：在张力器面板9的外板面上，固定着固定导纱辊1、固定导纱辊3、电气开关6、纤维纱团8-4、连接套8-13、张力数字显示器13、轴承套4-5、摆动轴4-2、摆动臂4-7、活动导纱辊2、摆动限位柱12、及固定电器控制板14的电控板固定螺钉5、固定多用电位器固定座19用的多用电位器固定座螺钉10、固定弹簧固定座4-4用的弹簧固定座螺钉11、张力器面板固定螺钉7。

图2：为自动精密数显张力控制器后视图在张力器面板9的内板面上，固定着电气开关6的后端，电器控制板14、电控板固定螺钉5的后端。摆动限位柱12的后端、固定导纱辊3的后端、固定导纱辊1的后端、张力数字显示器13的后端、弹簧固定座4-4、多用电位器支座19、多用电位器固定螺钉10、直流力矩电机8-1，还可以看到啮合在一起的张力驱动齿轮15与多用电位器齿轮20、摆动臂平衡配重器4-3和一端能在力矩传导轮16上调整固定，另-端连接拉伸弹簧18的牵引软线17。

图3为自动精密数显张力控制器纤维纱团传动系统剖视图，直流力矩电机8-1固定在张力器面板9的内板面上。空心定位轴8-5固定在张力器面板9的外板面上。前轴承支持套8-3通过前支持套轴承8-15固定在空心定位轴8-5上，后驱动支持套轴承8-12固定到轴向定位套8-9上，定位套8-9通过轴向弹性定位珠8-8定位在空心定位轴8-5上。用前轴承支持套8-3与后驱动支持套8-7可以通过纤维纱团8-4不同直径的芯管安装纤维纱团8-4，并能自由转动。在空心定位轴8-5的内孔中通过传动轴前轴承8-14，与传动轴后轴承8-10、支持固定了传动轴8-6，传动轴8-6一端通过自动调心联轴器8-2与直流力矩电机8-1轴联接。传动轴8-6的另一端通过配合特殊花键传动套8-11与连接轴承套8-13、后驱动支持套8-7固定为一体。使纤维纱团8-4的转动与直流力矩电机8-1的转动，通过传动轴8-6直接连一起。这样可以将张力控制需要的精密传动，不受其它影响，高效率的、直接的、准确的传递。而纤维纱团与其传动系统重量及纤维工作张力产生的弯曲力矩则全部由空心定位轴来承担。

图4为自动精密数显张力控制器纤维张力控制系统剖面视图。在张力器面板9的外板面上，固定着轴承套4-5、通过摆动轴后轴承4-1与摆动轴前轴承4-6、支承着摆动轴4-2。摆动轴4-2伸向张力器面板9外板面的一端，固定着摆动臂4-7和滑动摆轴4-8。活动导纱辊2可以在滑动摆轴4-8上轴向滑动。在张力器面板9的外板面上，还固定着二个结构相同的固定导纱辊3和画成剖面图由固定导纱辊体1-3、固定导纱辊轴1-2、固定导纱辊前轴承1-4、固定导纱辊后轴承1-1组成的另一个固定导纱辊。在张力器面板9的外板面上，还固定着可调位置的两个摆动臂限位柱12。摆动轴4-2伸向张力器面板9内板面的一端，固定着张力驱动齿轮15和力矩传导轮16。张力驱动齿轮15通过多用电位器齿轮20的啮合传动来旋转调整多用电位器21，多用电位器21通过多用电位器固定座19用螺钉固定到张力器面板的内板面上。拉伸弹簧18的一端通过牵引软线17固定到力矩传导轮16上。另一端通过弹簧固定座4-4固定到张力器面板9的内板面上。根据拉伸弹簧18设定力的需要，牵引软线17的工作长度可以调整、拉伸弹簧18可以更换。摆动臂平衡配重器4-3安装在张力驱动齿轮15上，可以使活动导纱辊在不受纤维工作张力不受拉伸弹簧18拉力的条件下处于平衡位置，从而保证纤维张力控制更加准确。在多用电位器21的同轴上，还装有感应张力的灵敏转换器，可以通过活动导纱辊2在反应张力的同时使多用电位器21既能控制直流力矩电机8-1，又能同时产生比较张力大小的信号，将电信号经过技术处理后，可及时在张力数字显示器上示出。

图5为自动精密数显张力控制器在张力器安装框架上的工作安装图。图中所示：在张力器安装框架22上对称安装若干张力控制器(为省略画图重复，只示意画出一对，其余均用只画张力器面板9表示安装的若干张力控制器)。

若干导纱孔板23，在导纱孔板安装柱24上可以调整位置固定。每个张力控制器对应使用一个导纱孔板23，若干导纱孔板安装柱24固定在张力器安装框架22上。电气箱25是张力器安装框架结构的一部分。每个张力控制器都是通过各自的张力器面板9固定到张力器安装框架22上。

工作时，在张力器安装框架22上对称安装的若干张力控制器，都各自独立控制一个纤维纱团8-4引出的纤维张力，使若干条符合工作张力的纤维穿过各自对应的导纱孔板23，进入到应用连续纤维的生产工艺中去。

自动精密数显张力控制器工作过程如下：

先将纤维纱团8-4(见图1)按图示的出纱方向安装到(见图3)前轴承支持套8-3与后驱动支持套8-7上。

再将(见图1)从纤维纱团8-4上引出的连续纤维从上方绕过固定导纱辊3再从下方绕过活动导纱辊2然后再从上方绕过固定导纱辊1，离开张力控制器。最后(见图5)从出纱孔板23穿出进入到应用连续纤维工艺设备的有关部件上。当接通(见图1)电气开关6，张力控制器就进入了工作状态。

在启动应用连续纤维工艺设备进行工作时，参加工作的连接纤维在工艺需要的牵引力作用下(见图1)离开纤维纱团8-4，绕过固定导纱辊3再绕过活动导纱辊2，最后再绕过固定导纱辊1离开张力控制器进入到工艺设备中去。

当纤维的工作张力符合设定的张力精度范围内准确数值中心点时，作用在活动导纱辊2上的纤维工作张力与拉伸弹簧18设定拉力平衡，活动导纱辊2稳定在摆动弧的中间某位置基本不动。这时(见图4)与活动导纱辊2固定在同一摆动轴4-2的张力驱动齿轮15按一定速比，转动多用电位器齿轮20旋转多用电位器21达到零位置，控制直流力矩电机8-1处在自由状态不工作，只是通过传动系统随纤维纱团8-4的出纱转动而空转。

当纤维工作张力在设定的张力精度范围内稍微偏离准确数值中心点，有大的倾向时，活动导纱辊2在稍大的纤维张力作用下，克服了拉伸弹簧的设定拉力向上摆动，这时与活动导纱辊2固定在同一摆动轴4-2的张力驱动齿轮15转动多用电位器齿轮20，旋转多用电位器21，按正方向离开零位置，控制直流力矩电机8-1工作，驱动纤维纱团8-4，顺出纱方向增加很小的转动角速度，使纤维纱团8-4的出纱速度稍微增快，纤维工作张力也就降低，使之符合设定的准确数值中心点，同时设定的拉伸弹簧18拉力超过了纤维张力，使活动导纱辊2被拉得向下摆动。如果纤维张力只是偶然偏高，那么经控制解决之后，就能又恢复到张力准确数值中心点，活动导纱辊2则稳定在摆动弧中间某位置，直流力矩电机8-1停止工作，纤维纱团在正常工作张力作用下转动供纱。如果纤维张力因其它原因还维持在偏高趋势不降低，那么活动导纱辊2在张力作用下，继续克服拉伸弹簧18拉力，停留在向上摆动的位置。使纤维纱团8-4顺出纱方向继续按增加的角速度转动，以保证纤维工作张力稳定在准确数值中心点始终不变。

当纤维工作张力在设定的精度范围内稍微偏离准确数值中心点有小的倾向时，活动导纱辊2在设定的拉伸弹簧18拉力作用下克服了稍小的纤维张力向下摆动。这时与活动导纱辊2固定在同一摆动轴4-2的张力驱动齿轮15转动多用电位器齿轮20，旋转多用电位器21，按负方向离开零位置，控制直流力矩电机8-1工作，驱动纤维纱团8-4顺出纱方向增加一个很小的相反转动角速度，使纤维纱团8-4出纱速度稍微减慢，纤维的工作张力也就升高，使之符合设定准确数值中心点，同时升高了工作张力的纤维平衡了拉伸弹簧18的拉力，使活动导纱辊2被纤维张力拉得向上摆动，如果纤维张力只是偶然偏低，那么经控制解决之后，就又恢复到张力准确数值中心点，活动导纱辊2则稳定在摆动弧中间某位置，直流力矩电机8-1停止工作，纤维纱团在正常的工作张力作用下转动供纱。如果纤维张力因其它原因还维持偏低趋势不上升，那么活动导纱辊2在拉伸弹簧拉力超过纤维张力的作用下，停留在向下摆动的位置，使纤维纱团8-4顺出纱方向继续增加相反的角速度转动，以保证纤维工作张力稳定在准确数值中心点，始终不变。

本张力控制器的张力控制工作过程是自动进行的，张力控制数值是准确的，张力控制精度是可调整的。

Claims (2)

1、一种自动精密数显张力控制器，由纤维纱团、导纱辊、张力器面板组成，其特征在于，张力器面板(9)安装在张力器安装框架(22)上；张力器面板的同一定位孔上，内板面装有直流力矩电机(8-1)，外板面上装有空心定位轴(8-5)，通过空心定位轴(8-5)支持转动的纤维纱团(8-4)，通过传动轴(8-6)驱动控制纤维纱团的转动；在张力器面板的外板面上方固定着两个固定导纱辊(1)、(3)，在二个导纱辊中间的下方装有活动导纱辊(2)，活动导纱辊通过滑动摆轴(4-8)、摆动臂(4-7)、摆动轴(4-2)和轴承套(4-5)固定在张力器面板的外板面上，外板面上还装有电器开关(6)、张力数字显示器(13)；在张力器面板的内板面上，传动轴(4-2)另一端固定着张力驱动齿轮(15)、力矩传导轮(16)与固定在张力面板上的多用电位器齿轮(20)相啮合，力矩传导轮(16)固定有可调牵引软线(17)，并与予选的拉伸弹簧(18)连接在一起，拉伸弹簧通过安装在张力器内面板的弹簧固定座(4-4)固定；在内板面上还装有电器控制板(14)。

2、根据权利要求1所述自动精密数显张力控制器，其特征在于，张力控制器的全部工作器件，均固定在张力器面板上，张力器面板通过螺钉固定在张力器安装框架上，一个张力器安装框架可以对称安装多个张力器面板。

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