CN2414047Y - 具有收卷、放卷自动转换功能的张力控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于各种缠绕机在缠绕复合材料壳体时缠绕工艺的具有收卷、放卷自动转换功能的张力控制装置,它包括张力控制器、张力传感器、纱盘、纱带、导纱器、芯模和内部设置有卸载电路和再生电阻的扭矩式伺服电机驱动系统,本实用新型提高了制动泄放能力,实现了收卷状态与放卷状态之间的自动转换,同时对原缠绕机改装极方便,成本低,本实用新型还具有结构简单,反应速度快,调节准确方便,监视直观等优点。
Description
本实用新型属于一种用于各种缠绕机在缠绕复合材料壳体时缠绕工艺的张力控制装置。
在各种缠绕机进行复合材料壳体成形缠绕时，其工艺要求纱带具有稳定而可调的张力。在螺旋缠绕过程中，通常使用放卷的张力控制系统，大螺旋缠绕要求大小车作超程运动，当缠到壳体两端，小车带动导丝头作相反的运动时，多余纱带不能保持张力而松驰下来，称为回纱，为解决这一问题，目前，通常有如下几种方案：
1．采用张力控制器：由张力控制器、张力传感器、磁粉制动器及由弹簧等组成的机械式收纱装置组成恒张放卷系统。这种方法只能放卷不能收卷，回纱时张力下降很多。
2．张力控制系统：由PID调节器、张力传感器、伺服电机系统、拖架、气缸、空压机和导纱辊等组成的闭环张力控制系统，因缠绕机带动芯模运动而使纱带缠绕到芯模上，由调节张力控制系统的伺服电机相对于芯模转动速度的速度差来控制，调节纱带的张力，靠改变气缸中气压的大小来给定张力的大小。当回纱时，由于纱带张力下降，拖架与气缸的平衡点的改变，经张力传感器将测得的信号输入PID调节器，PID调节器输出信号使伺服电机反转，从而使纱带保持一定张力。这种方法虽然能实现收卷与放卷之间的自动转换，但用调节气压的方式来给定张力，使系统复杂，既不直观，又不方便，该系统在环向缠绕时控制精度为±5％，在纵向缠绕时控制精度为±10％，控制精度较差。
本实用新型的目的是提供一种收卷状态与放卷状态相互之间能自动转换、控制精度高，结构简单和操作方便的具有收卷、放卷自动转换功能的张力控制装置。
本实用新型的目的是这样实现的：
它包括张力控制器、张力传感器、纱盘、纱带、导纱器、芯模和由伺服驱动器、伺服电机、编码器组成的扭矩式伺服电机驱动系统，在扭矩式伺服电机驱动系统中增设卸载电路和再生电阻，当系统处于非回纱或回纱状态时，导纱器将纱带的张力通过张力传感器将张力信号输入张力控制器后，输出控制信号给伺服驱动器，使伺服电机分别处于被动状态或驱动状态，使纱盘处于放卷或收卷状态。
将张力控制器设置成收卷模式，当缠绕机的主轴带动芯模转动，通过纱带、减速器使伺服电机向与其输出扭矩相反的方向旋转，纱盘放卷，伺服电机处于被动状态，在维持伺服电机输出扭矩的驱动电流的同时，产生的电能通过卸载电路、再生电阻泄放掉；当回纱时，能感受纱带张力的张力传感器输送信号，使一直存在于伺服电机轴上的输出扭矩驱动电机旋转，将回纱的纱带收卷到纱盘上；当纱带重新向芯模上缠绕时，伺服电机又回复到制动状态，自动转换成放卷状态。实现收卷状态、放卷状态相互之间的自动转换。
与现有技术相比，本实用新型采用在扭矩式伺服电机驱动系统中增设卸载电路和再生电阻的技术方案，以提高制动泄放能力，实现了收卷状态与放卷状态之间的自动转换，同时对原缠绕机改装极方便，成本低；本实用新型的张力控制系统由电子线路组成，结构更加简单，反应速度快，张力控制精度高，经试验，当给定张力值为20KG时，控制精度为±0．7％，在与回纱状态相互转换的约0．3秒时间内，控制精度为±5％；由于采用现有的张力控制器具有张力给定和张力实测数字显示，调节准确方便，监视直观。
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步详述。
图1是本实用新型方框原理图；
图2是本实用新型电路图。
参见图1，本实用新型包括张力控制器1、张力传感器5、纱盘6、纱带7、导纱器8、芯模9和由伺服驱动器2、伺服电机3、编码器12组成的扭矩式伺服电机驱动系统，其特点是：在扭矩式伺服电机驱动系统中设置卸载电路10和再生电阻11，当纱带7向芯模9上缠绕时，芯模9拉紧的纱带7作用于施压辊的张力通过张力传感器5将张力信号反馈给张力控制器1后，输出控制信号给伺服驱动器2，使伺服电机3处于被动状态，纱盘6放卷；当回纱时，纱带7作用于施压辊的张力又通过张力传感器5将张力信号输入张力控制器1后，输出控制信号给伺服驱动器2，使伺服电机3处于驱动状态，纱盘6收卷。
根据上述技术方案，在伺服电机3和纱盘6之间串接减速器4，采用减速器4的减速比为8∶1，使伺服电机3的转速和扭矩与实际所需纱盘6的速度、扭矩相匹配。导纱器8包括至少两个导向轮和至少一个施压辊，并安装在纱盘6和芯模9之间。导向轮对称分布在施压辊两侧，围绕导向轮和施压辊缠绕的纱带7呈120°形，导向器8纱带7的张力变成压力传送给张力传感器5。
采用现有的张力控制器1其输出端与记录仪14相连。也可通过可编程控制器与计算机联网。张力控制器1具有张力给定及数字显示，有张力传感器5的电源供给及反馈输入实测纱带7的张力值的实时数字显示，输出端将张力实测值输出可供记录仪记录，张力控制器1内部设置的CPU将输入信号与给定信号比较运算、输出一控制电压信号控制扭矩模式的伺服电动的驱动系统。
伺服电机驱动系统：按张力控制器1的输入信号控制伺服电机3的输出扭矩。该伺服电机3输出扭矩为顺时针方向，在非回纱状态下，纱带7往芯模9上缠绕，缠绕机主轴电机带动芯模9，按顺时针方向转动，通过纱带7、纱盘6、减速器4至伺服电机3，克服伺服电机3输出扭矩使伺服电机3沿逆时针方向转动，故在纱带7上形成一定张力，此张力通过导纱器8作用于张力传感器5，张力传感器5将张力信号反馈给张力控制器1，构成闭环控制系统，此时伺服电机3处于被动状态，在维持电机正常扭矩的驱动电流的同时，其发电的电能通过卸载电路10泄放到再生电阻11上。若不卸载发电状态产生的电能，电压将继续升高，致使伺服驱动器2产生过压保护，停止工作。回纱时，纱带7张力下降，在伺服电机3输出扭矩的作用下，伺服电机作逆时针转动，并带动纱盘6作逆时针转动，把因回纱多余的纱带7收卷到纱盘6上。张力控制器1有一零张力信号输出，当断纱时，此信号送入断纱控制器13，使速度限制信号输入为0，同时，启动信号变为停止信号，使伺服电机3马上停转。伺服电机3接有编码器12，将速度信号反馈给伺服驱动器2，可供限速保护使用。
参见图2，其中SA为总电源开关，FWQ为蜂鸣器，起断纱报警的作用。ZKQ为张力控制器1，ZT的两点之间为零位张力检测输出，当张力控制器1检测到为零位张力时，两个ZT之间短路，从而使微型继电器KL1吸合，使蜂鸣器发出报警，使KL1-2吸合，因QDQ CN1／F之46脚接地，从而使CN1／F之14脚信号变为零，此信号为QDQ伺服驱动器2的速度限制信号，使SM伺服电机3减速停止，同时KL1-3常闭触点断开，使输入CN1／F的29脚信号变为停止信号，使SM伺服电机3快速停止。SB5为张力控制器1的工作启动／停止信号，其TMO、AOC输出0～5V实测张力信号供PS记录仪14记录，其RED、BLK供给SP张力传感器5的电源，而SP张力传感器5的检测信号则通过GRL、WHL送入ZKQ张力控制器1，SA、SW送出0～5V的伺服驱动信号给QDQ伺服驱动器2，使SM伺服电机3输出一定扭矩。SB6为伺服驱动器2的启动／停止信号，ZKQ张力控制器1的SA、SW输出的0～5V信号送入QDQ伺服驱动器2之16、17，使其在扭矩模式下控制SM伺服电机3输出一定扭矩，电机转动时通过U编码器12，CN SIG插座将转速信号送入QDQ伺服驱动器2，图中F为卸载电路板10，PW为功率卸放模块，R3为再生电阻11，F卸载电路10检测从QDQ伺服驱动器2之P、GND传入的电压，当这个电压大于340V时，F输出信号使泄放功率模块PW导通，从而使P端电流通过R3再生电阻11泄放，当P端电压小于340V时，P输出信号使PW关闭，从而可以维持伺服驱动电压。这种张力控制系统可广泛应用于各种缠绕机及与此类似的张力控制系统中，能通过计算机程序自动实现张力递增或递减。
Claims (6)
1．一种具有收卷、放卷自动转换功能的张力控制装置，它包括张力控制器(1)、张力传感器(5)、纱盘(6)、纱带(7)、导纱器(8)、芯模(9)和由伺服驱动器(2)、伺服电机(3)、编码器(12)组成的扭矩式伺服电机驱动系统，其特征在于：所述扭矩式伺服电机驱动系统中设置卸载电路(10)和再生电阻(11)，当系统处于非回纱或回纱状态时，导纱器(8)将纱带(7)的张力通过张力传感器(5)将张力信号输入张力控制器(1)后，输出控制信号给伺服驱动器(2)，使伺服电机(3)分别处于被动状态或驱动状态，使纱盘(6)处于放卷或收卷状态。
2．根据权利要求1所述的具有收卷、放卷自动转换功能的张力控制装置，其特征在于：伺服电机(3)和纱盘(6)之间串接减速器(4)。
3．根据权利要求1所述的具有收卷、放卷自动转换功能的张力控制装置，其特征在于：所述导纱器(8)包括至少两个导向轮和至少一个施压辊，并安装在纱盘(6)和芯模(9)之间，导向轮对称分布于施压辊两侧。
4．根据权利要求1所述的具有收卷、放卷自动转换功能的张力控制装置，其特征在于：所述张力控制器(1)内设置CPU，一输出端与记录仪(14)相连，另一输出端连接有断纱控制器(13)。
5．根据权利要求1所述的具有收卷、放卷自动转换功能的张力控制装置，其特征在于：所述再生电阻(11)为线绕功率电阻。
6．根据权利要求1所述的具有收卷、放卷自动转换功能的张力控制装置，其特征在于：所述卸载电路(10)的电压为大于驱动电压而小于保护电压。
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