專(zhuān)利名稱(chēng)：一種繞線(xiàn)機(jī)同步主動(dòng)送線(xiàn)張力控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種繞線(xiàn)機(jī)，具體為ー種繞線(xiàn)機(jī)同步主動(dòng)送線(xiàn)張カ控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
繞線(xiàn)機(jī)工作過(guò)程中對(duì)漆包線(xiàn)張緊カ的控制至關(guān)重要，張緊カ過(guò)小會(huì)影響線(xiàn)圈精度和繞線(xiàn)致密度，張緊カ過(guò)大則有可能造成斷線(xiàn)故障，從而影響設(shè)備生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)的機(jī)械接觸式摩擦輪張カ器，張緊カ由彈簧壓緊カ所產(chǎn)生的機(jī)械摩擦カ提供，可通過(guò)調(diào)節(jié)彈簧壓力的大小來(lái)調(diào)節(jié)張緊カ的大小。由于這種摩擦輪張カ器是靠機(jī)械滑動(dòng)摩擦カ來(lái)產(chǎn)生張緊力，由于機(jī)械式的動(dòng)、靜摩擦力差異較大，且動(dòng)摩擦系數(shù)與摩擦表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度成正比，特別在高線(xiàn)速度狀態(tài)時(shí)此種張カ器的張緊カ幾乎直線(xiàn)增大，穩(wěn)定性較差，而且我們知道過(guò)線(xiàn)輪軸承在高轉(zhuǎn)速狀態(tài)下的阻力已經(jīng)上升成為ー個(gè)主要因素，不能將其忽略，因此對(duì)于對(duì)張緊カ控制要求非常高的使用O. Imm以下線(xiàn)徑的細(xì)線(xiàn)高速繞線(xiàn)機(jī)，高速繞線(xiàn)時(shí)極易發(fā)生斷線(xiàn)。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種繞線(xiàn)機(jī)同步主動(dòng)送線(xiàn)張カ控制系統(tǒng)的技術(shù)方案。所述的ー種繞線(xiàn)機(jī)同步主動(dòng)送線(xiàn)張カ控制系統(tǒng)，其繞線(xiàn)機(jī)的張カ器主要由機(jī)座、過(guò)線(xiàn)機(jī)構(gòu)、張カ桿、張カ彈簧構(gòu)成，過(guò)線(xiàn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在張カ桿的下方，漆包線(xiàn)經(jīng)過(guò)線(xiàn)機(jī)構(gòu)和張カ桿末端的滑輪與收線(xiàn)端的收線(xiàn)輪相連，其特征在干在張カ桿與張カ彈簧的連接端設(shè)置角度電位器，角度電位器的信號(hào)輸出端連接繞線(xiàn)機(jī)的主控制器，在過(guò)線(xiàn)機(jī)構(gòu)中設(shè)置有主動(dòng)送線(xiàn)輪，該主動(dòng)送線(xiàn)輪連接送線(xiàn)電機(jī)，送線(xiàn)電機(jī)與繞線(xiàn)機(jī)的主控制器相連。所述的ー種繞線(xiàn)機(jī)同步主動(dòng)送線(xiàn)張カ控制系統(tǒng)，其特征在于所述的送線(xiàn)電機(jī)采用直流無(wú)刷電機(jī)。所述的ー種繞線(xiàn)機(jī)同步主動(dòng)送線(xiàn)張カ控制系統(tǒng)，其特征在于所述的角度電位器采用非接觸式光學(xué)角度電位器。所述的ー種繞線(xiàn)機(jī)同步主動(dòng)送線(xiàn)張カ控制系統(tǒng)，其特征在于所述的主控制器連接有顯示模塊，實(shí)時(shí)顯示張カ信息。本實(shí)用新型的張カ器采用非接觸式光學(xué)角度電位器、由直流無(wú)刷送線(xiàn)電機(jī)控制的主動(dòng)送線(xiàn)輪及自適應(yīng)的PID算法，使張カ器的線(xiàn)速度達(dá)20米/秒，可繞線(xiàn)徑范圍是
00.01-00. 2mm,解決了高轉(zhuǎn)速下與主軸轉(zhuǎn)速同步變化恒定張力的難題；通過(guò)變換不同的彈簧(彈簧絲材料、彈簧絲直徑及彈簧外徑)，可以得到張カ范圍在O. 5g-50g的張カ器。本實(shí)用新型的主控制器采樣角度電位器的角度，根據(jù)采樣反饋結(jié)果控制送線(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。普通的接觸式導(dǎo)電塑料角度位移傳感器的扭矩為7mN.m，即70gf. cm，這對(duì)細(xì)線(xiàn)來(lái)說(shuō)顯然太大，
本實(shí)用新型采用了扭矩為O. 147mN.m的非接觸式光學(xué)角度電位器，這使得張カ器的適用性大大提尚。
圖I是本實(shí)用新型張カ器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型張カ控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1-張カ桿，2-張カ彈簧，3-角度電位器，4-主動(dòng)送線(xiàn)輪，5-過(guò)線(xiàn)機(jī)構(gòu)，6-漆包線(xiàn)，7-機(jī)座，8-顯示模塊，9-送線(xiàn)電機(jī)，10-主控制器。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)ー步說(shuō)明繞線(xiàn)機(jī)同步主動(dòng)送線(xiàn)張カ控制系統(tǒng)，其繞線(xiàn)機(jī)的張カ器主要由機(jī)座7、過(guò)線(xiàn)機(jī)構(gòu)
5、張カ桿I、張カ彈簧2構(gòu)成，過(guò)線(xiàn)機(jī)構(gòu)5由ー組傳動(dòng)輪相互配合而成，過(guò)線(xiàn)機(jī)構(gòu)5設(shè)置在張カ桿的下方，漆包線(xiàn)6經(jīng)過(guò)線(xiàn)機(jī)構(gòu)5和張カ桿I末端的滑輪與收線(xiàn)端的收線(xiàn)輪相連。在理想狀態(tài)下如果漆包線(xiàn)6經(jīng)過(guò)彈簧頭部的滑輪以一定的的線(xiàn)速度運(yùn)行，沒(méi)有其他摩擦，那么漆包線(xiàn)6的張カ就等于彈簧拉力，但在實(shí)際中漆包線(xiàn)6除受到收線(xiàn)輪的拉カ夕卜，還有運(yùn)行過(guò)程中的各種阻力，這種阻力在漆包線(xiàn)6高線(xiàn)速度狀態(tài)時(shí)對(duì)張カ的影響是巨大的甚至是致命的。因此在漆包線(xiàn)6的過(guò)線(xiàn)機(jī)構(gòu)5上設(shè)置ー個(gè)主動(dòng)送線(xiàn)輪4，該主動(dòng)送線(xiàn)輪4連接送線(xiàn)電機(jī)9，這樣就可以抵消運(yùn)行過(guò)程中的各種干擾力，達(dá)到理想狀態(tài)。在張カ桿I與張カ彈簧2的連接端設(shè)置有角度電位器3,角度電位器3的信號(hào)輸出端連接繞線(xiàn)機(jī)的主控制器10，主控制器10采用DSP控制，在過(guò)線(xiàn)機(jī)構(gòu)5上設(shè)置的主動(dòng)送線(xiàn)輪4與送線(xiàn)電機(jī)9相連，送線(xiàn)電機(jī)9與繞線(xiàn)機(jī)的主控制器10相連；主控制器的工作程序采用C語(yǔ)言編制，主控制器10采集角度電位器3的角度信號(hào)，經(jīng)主控制器10處理后輸出控制信號(hào)控制送線(xiàn)電機(jī)9工作，送線(xiàn)電機(jī)9工作帶動(dòng)主動(dòng)送線(xiàn)輪4運(yùn)行，這樣張カ桿I和漆包線(xiàn)6會(huì)產(chǎn)生與之前一刻不同的狀態(tài)，角度電位器3感應(yīng)后再將變化信號(hào)傳輸給主控制器10,從而構(gòu)成閉循環(huán)，通過(guò)自適應(yīng)的PID算法控制，最終得到ー個(gè)穩(wěn)定的線(xiàn)速度，避免高速繞線(xiàn)時(shí)發(fā)生斷線(xiàn)。上述的送線(xiàn)電機(jī)9采用直流無(wú)刷電機(jī)，它體積較小，供電電壓低且方便，DSP控制它時(shí)的功放也容易；角度電位器3采用非接觸式光學(xué)角度電位器3，其扭矩為O. 147mN.m，這使得張カ器的適用性大大提高；主控制器10連接有顯示模塊8，可以實(shí)時(shí)顯示張力信息。本實(shí)用新型主控制器工作程序的編制算法如下根據(jù)虎克定律，彈簧的伸長(zhǎng)量與所受カ的大小成正比，即F= KX Λχ，其中F為彈簧拉力，K為彈簧勁度系數(shù)，Λχ為彈簧形變量；控制彈簧的形變量Λχ就是控制角度電位器3的轉(zhuǎn)角，控制送線(xiàn)電機(jī)9的轉(zhuǎn)速能夠使角度電位器3的轉(zhuǎn)角穩(wěn)定在ー個(gè)設(shè)定值，從而使繞線(xiàn)的線(xiàn)速度穩(wěn)定在ー個(gè)設(shè)定值，采用自適應(yīng)的PID算法得到如下公式V=Kp X e (t) + Ki X Σ e (t) + KdX [e (t) _e (t_l)]其中，e(t)為角度基本偏差，表示當(dāng)前測(cè)量值與設(shè)定值間的差，這是用于比例項(xiàng)的變動(dòng)數(shù)據(jù)；Ee(t)為累計(jì)偏差，Ee(t)= e(t)+ e(t-l)+ “セべ)+…+ e (I)，這是每一次測(cè)量到的偏差值的總和，這是用于積分項(xiàng)的變動(dòng)數(shù)據(jù)；e(t)-e(t-l)為基本偏差的相對(duì)偏差，用本次的基本偏差減去上一次的基本偏差，可以考察當(dāng)前控制對(duì)象的趨勢(shì)，用于微分項(xiàng)的變動(dòng)數(shù)據(jù)；三個(gè)基本參數(shù)Kp、Ki、Kd，分別為比例常數(shù)、積分常數(shù)、微分常數(shù)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試可得；在本系統(tǒng)中對(duì)速度的控制，選取在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)根據(jù)角度變化計(jì)算送線(xiàn)電機(jī)9的速度并刷新，由于電機(jī)運(yùn)行速度較快，這個(gè)循環(huán)周期也較小，因此取毫秒級(jí)，這里取值為5毫秒；三個(gè)基本參數(shù)Kp、Ki、Kd由試驗(yàn)確定，然后在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行調(diào)節(jié)，該三個(gè)參數(shù)還跟漆包線(xiàn)6的線(xiàn)速度有夫，在本控制系統(tǒng)中，我們?nèi)p=55%、Ki=O. 4%-3%、Kd=0_l%，并根據(jù)運(yùn)行狀況調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型的非接觸式光學(xué)角度電位器3和由直流無(wú)刷送線(xiàn)電機(jī)9控制的主動(dòng)送線(xiàn)輪4構(gòu)成了高速主動(dòng)送線(xiàn)式電子張力器，其與自適應(yīng)的PID算法配合，使張カ器的線(xiàn)速度達(dá)20米/秒,可繞線(xiàn)徑范圍維00. 01-00. 2mm,解決了高轉(zhuǎn)速下與主軸轉(zhuǎn)速同步變化恒定張力的難題；通過(guò)變換不同的彈簧(彈簧絲材料、彈簧絲直徑及彈簧外徑)，可以得到張カ范圍 在O. 5g-50g的張カ器。本實(shí)用新型角度電位器3的輸出信號(hào)送至主控制器10，所述主控制器10的工作程序采用C語(yǔ)言編制，角度電位器3的輸出信號(hào)經(jīng)主控制器10處理后輸出控制信號(hào)控制送線(xiàn)電機(jī)9工作，從而間接的控制主動(dòng)送線(xiàn)輪4的運(yùn)行狀態(tài)，主動(dòng)送線(xiàn)輪4的調(diào)整將直接影響張カ桿I和漆包線(xiàn)6的工作狀態(tài)，角度電位器3感應(yīng)到變化信息后再將變化信號(hào)傳輸給主控制器10，從而構(gòu)成閉循環(huán)，通過(guò)自適應(yīng)的PID算法控制，最終得到ー個(gè)穩(wěn)定的線(xiàn)速度，即得到張カ的平衡，這樣即使是在高速繞線(xiàn)時(shí)也不會(huì)發(fā)生斷線(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)了繞線(xiàn)機(jī)的同步穩(wěn)定送線(xiàn)，提聞了生廣效率，也提聞了廣品的合格率。
權(quán)利要求1.一種繞線(xiàn)機(jī)同步主動(dòng)送線(xiàn)張カ控制系統(tǒng)，其繞線(xiàn)機(jī)的張カ器主要由機(jī)座、過(guò)線(xiàn)機(jī)構(gòu)、張カ桿、張カ彈簧構(gòu)成，過(guò)線(xiàn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在張カ桿的下方，漆包線(xiàn)經(jīng)過(guò)線(xiàn)機(jī)構(gòu)和張カ桿末端的滑輪與收線(xiàn)端的收線(xiàn)輪相連，其特征在干在張カ桿與張カ彈簧的連接端設(shè)置角度電位器，角度電位器的信號(hào)輸出端連接繞線(xiàn)機(jī)的主控制器，在過(guò)線(xiàn)機(jī)構(gòu)中設(shè)置有主動(dòng)送線(xiàn)輪，該主動(dòng)送線(xiàn)輪連接送線(xiàn)電機(jī)，送線(xiàn)電機(jī)與繞線(xiàn)機(jī)的主控制器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種繞線(xiàn)機(jī)同步主動(dòng)送線(xiàn)張カ控制系統(tǒng)，其特征在于所述的送線(xiàn)電機(jī)采用直流無(wú)刷電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種繞線(xiàn)機(jī)同步主動(dòng)送線(xiàn)張カ控制系統(tǒng)，其特征在于所述的角度電位器采用非接觸式光學(xué)角度電位器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種繞線(xiàn)機(jī)同步主動(dòng)送線(xiàn)張カ控制系統(tǒng)，其特征在于所述的主控制器連接有顯示模塊，實(shí)時(shí)顯示張カ信息。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種繞線(xiàn)機(jī)，具體為一種繞線(xiàn)機(jī)同步主動(dòng)送線(xiàn)張力控制系統(tǒng)。其特征在于在張力桿與張力彈簧的連接端設(shè)置角度電位器，角度電位器的信號(hào)輸出端連接繞線(xiàn)機(jī)的主控制器，在過(guò)線(xiàn)機(jī)構(gòu)中設(shè)置有主動(dòng)送線(xiàn)輪，該主動(dòng)送線(xiàn)輪連接送線(xiàn)電機(jī)，送線(xiàn)電機(jī)與繞線(xiàn)機(jī)的主控制器相連；所述的主控制器的工作程序采用C語(yǔ)言編制，主控制器采集角度電位器的角度信號(hào)，經(jīng)主控制器處理后輸出控制信號(hào)控制送線(xiàn)電機(jī)工作。本實(shí)用新型的張力器采用非接觸式光學(xué)角度電位器、由直流無(wú)刷送線(xiàn)電機(jī)控制的主動(dòng)送線(xiàn)輪及自適應(yīng)的PID算法，使張力器的線(xiàn)速度達(dá)20米/秒，可繞線(xiàn)徑范圍是 0.01- 0.2mm,解決了高轉(zhuǎn)速下與主軸轉(zhuǎn)速同步變化恒定張力的難題。
文檔編號(hào)B65H59/38GK202449676SQ20122003800
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月7日
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