CN114852786B - 一种智能张力收线装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能张力收线装置，将整体框架设计成“门”型结构，左右两边对称，同时在装置的框架主体上安装四个铁芯牵引导轮，在每一个铁芯牵引导轮的后方安装电磁铁，通过改变电磁铁内部电流，改变电磁铁对铁芯牵引导轮的吸引力，从而改变铁芯牵引导轮和支撑横杆之间摩擦力，以此来改变收线的张力；装置搭载气动伸缩装置，方便锁紧各类线盘；外部框架主体的顶部安装有丝杆，在丝杆上还装有收线主动轮和收线引导轮，收线从动轮安装在靠近丝杆的框架主体上，通过收线从动轮、收线引导轮、收线主动轮来完成收线的过程。本发明解决了收线过程中张力不可控的问题，操作效率高，绞线精度大幅度提高。

Description

一种智能张力收线装置

技术领域

本发明涉及收线装置，尤其涉及一种智能张力收线装置。

背景技术

电线电缆被称为国民经济的“动脉”与“神经”，传统绞线设备精度低，一般绞线机主要由机架、绞弓、摇篮等部件组成，通过安装在机架上的电机带动绞弓并通过主轴传递进安装与绞弓内部的摇篮上的收排线装置来实现铜丝的绞合。绞弓内部的摇篮内的收排线装置负责收线，因此控制绞线品质的关键就是摇篮的设计。

现有的收线排线设备根据线缆进线速度，控制储线盘具快慢交替地旋转，储线盘质量高，旋转速度难以控制，使用繁琐；且主要存在以下问题：

（1）传统收线装置张力无法精准控制导致产品不良；（2）张力过大容易导致过线导轮磨损，故障率高需要定期停机维护保养；（3）张力过小会出现跳股断线的风险；（4）现有设备使用不方便。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能准确控制张力、减少张力过小时跳股断线风险的智能张力收线装置。

技术方案：本发明的智能张力收线装置，包括框架主体、张力控制装置、第一气动伸缩装置、第二气动伸缩装置、第一收线从动轮、收线主动轮、收线引导轮、丝杆、第二收线从动轮和控制中心，所述框架主体为“门”型结构，左右两边对称，线盘设于所述框架主体的中心，张力控制装置安装在框架主体上；所述第一气动伸缩装置、第二气动伸缩装置分别设于框架主体的内部、中心位置，且分别与线盘连接；所述第一气动伸缩装置和第二气动伸缩装置为对称分布；

所述丝杠设于框架主体的上部，所述收线主动轮、收线引导轮固定在丝杆上；第一收线从动轮、第二收线从动轮和收线主动轮的内部分别设有压力传感器；

所述张力控制装置包括第一电磁铁张力控制装置、第二电磁铁张力控制装置、第三电磁铁张力控制装置和第四电磁铁张力控制装置；

所述第一收线从动轮、第一电磁铁张力控制装置和第二电磁铁张力控制装置设于框架主体的一侧，第二收线从动轮、第三电磁铁张力控制装置和第四电磁铁张力控制装置设于框架主体的另一侧；

所述控制中心设于外部框架主体的外部，包括第一中央处理器、第二中央处理器、显示屏、按键模块、无线传输模块、四件电磁铁电流控制模块和四件电磁铁电流检测模块；所述第一中央处理器与第一/第二电磁铁电流控制模块、第一/第二电磁铁电流检测模块、无线传输模块、第一从动轮和主动轮内部压力传感器、显示屏和按键模块连接；所述第二中央处理器与第三/第四电磁铁电流控制模块、第三/第四电磁铁电流检测模块、无线传输模块、第二从动轮和主动轮内部压力传感器、显示屏和按键模块连接；

所述第一中央处理器控制、监测第一电磁铁张力控制装置和第二电磁铁张力控制装置的工作状况，所述第二中央处理器控制、监测第三电磁铁张力控制装置和第四电磁铁张力控制装置的工作状况；

所述控制中心通过各压力传感器实时采集第一收线从动轮、第二收线从动轮和收线主动轮的张力数据，来控制线盘的收线张力；同时通过无线传输模块将张力数据传输到移动端。

进一步，所述第一电磁铁张力控制装置与第二电磁铁张力控制装置同时工作，第三电磁铁张力控制装置与第四电磁铁张力控制装置同时工作，且作为备用。

进一步，每件所述电磁铁张力控制装置分别包括一个铁芯牵引导轮、一个电磁铁，每个电磁铁与控制中心内部相应的电磁铁电流检测模块相连接并由相应的电磁铁电流控制模块所控制，所述电磁铁安装在铁芯牵引导轮的后部；每件铁芯牵引导轮分别通过支撑横杆安装在框架主体上。

进一步，第一电磁铁张力控制装置中的第一铁芯牵引导轮与第二电磁铁张力控制装置中的第二铁芯牵引导轮并排布置、中心间距在20cm到30cm之间；

第三电磁铁张力控制装置中的第三铁芯牵引导轮与第四电磁铁张力控制装置中的第四芯牵引导轮并排布置、中心间距在20cm到30cm之间。

进一步，所述第一收线从动轮、收线引导轮和第二收线从动轮布置在同一平面上。

进一步，所述收线主动轮和收线引导轮在丝杆上均可移动。

进一步，第一收线从动轮内部的压力传感器将测得收线压力值传输给第一中央处理器，第一中央处理器通过改变传输给第一电磁铁电流控制模块的PWM值的大小来改变第一电磁铁的内部电流，第一电磁铁电流检测装置将电流值传回第一中央处理器；

收线主动轮内部的压力传感器将测得收线压力值传输给第一中央处理器，第一中央处理器通过改变传输给第二电磁铁电流控制模块的PWM值的大小来分别改变第二电磁铁的内部电流，第二电磁铁电流检测装置将电流值传回第一中央处理器。

本发明与现有技术相比，其显著效果如下：

1、本发明通过改变电磁铁内部电流，改变电磁铁对铁芯牵引导轮的吸引力，从而改变铁芯牵引导轮和支撑横杆之间摩擦力，以此来改变收线的张力，实现电磁铁控制的方式智能调节收线张力，能够达到很好的张力控制效果；

2、本发明无需额外的机械部件，易于使用，可实现多种线缆的牵引收线；

3、本发明减少了设备的停机保养和维护时间，提高了设备利用率；在提高绞线设备产品精度和生产产能方面有显著的改善，同时收线过程中跳股、断线等问题，又减轻了操作人员的劳动强度；

4、本发明各配件的功能由内部中央处理器完成智能高效，提高了设备的控制稳定性。

附图说明

图1为本发明的整体结构三维正视图；

图2为本发明的整体结构二维线框正视图；

图3为本发明的整体结构三维俯视图；

图4为本发明的整体结构二维线框俯视图；

图5为本发明的整体结构三维正视剖面图；

图6为本发明的整体结构三维走线正视剖面图；

图7为本发明的整体结构二维正视剖面图；

图8为本发明的整体结构二维走线正视剖面图；

图9为本发明的电磁铁张力控制装置的结构示意图；

图10为本发明的铁芯牵引导轮的结构图；

图11为本发明的电磁铁的结构图；

图12为本发明的中央处理器控制原理图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步详细描述。

如图1、图2、图3、图5、图7所示，本发明的收线装置包括：第一铁芯牵引导轮1、第一电磁铁2、第一气动伸缩装置3、第二铁芯牵引导轮4、第二电磁铁5、第一收线从动轮6、收线主动轮7、收线引导轮8、丝杆9、第三铁芯牵引导轮10、第三电磁铁11、第二气动伸缩装置12、外部框架主体13、第四铁芯牵引导轮14、第四电磁铁15、第二收线从动轮16、支撑横杆17、控制中心18、线盘19和压力传感器。丝杆9固定在框架主体13上部；所述收线主动轮7、收线引导轮8固定在丝杆9上；第一铁芯牵引导轮1、第二铁芯牵引导轮4、第三铁芯牵引导轮10、第四铁芯牵引导轮14、第一电磁铁2、第二电磁铁5、第三电磁铁11、第四电磁铁15、第一气动伸缩装置3和第二气动伸缩装置12均安装在框架主体13上；所述压力传感器分别固定在第一/第二收线从动轮（6、16）和收线主动轮7的内部，控制中心18设于外部的框架主体13的外部。如图12所示，控制中心包括第一中央处理器、第二中央处理器、显示屏、按键模块、无线传输模块、第一/第二电磁铁电流控制模块、第三/第四电磁铁电流控制模块、第一/第二电磁铁电流检测模块和第三/第四电磁铁电流检测模块。每件铁芯牵引导轮分别通过支撑横杆17安装在框架主体13上，每件铁芯牵引导轮与支撑横杆17之间设有轴承。

所述丝杆9为螺纹丝杆，使得收线主动轮7、收线引导轮8可以左右移动；所述收线引导轮8为可拆卸结构。

框架主体13为门型结构，两边对称，左右两边搭载相同组件；所述第一气动伸缩装置3和第二气动伸缩装置12与框架主体13相连接；第一气动伸缩装置3和第二气动伸缩装置12通过伸缩动作，实现加紧和放松线盘19。

在框架主体13上安装四个相同的铁芯牵引导轮（1、4、10、14），在每个铁芯牵引导轮（1、4、10、14）的后方10cm处分别安装一个电磁铁（2、5、11、15），如图2所示；一个铁芯牵引导轮的后方安装一个电磁铁，组成电磁铁张力控制装置，如图9所示，分别为：第一铁芯牵引导轮1与第一电磁铁2组成第一电磁铁张力控制装置，第二铁芯牵引导轮4与第二电磁铁5组成第二电磁铁张力控制装置，第三铁芯牵引导轮10与第三电磁铁11组成第三电磁铁张力控制装置，第四铁芯牵引导轮14与第四电磁铁15组成第四电磁铁张力控制装置；其中，第一电磁铁张力控制装置与第二电磁铁张力控制装置同时工作，第三电磁铁张力控制装置与第四电磁铁张力控制装置同时工作、且作为备用。图10为铁芯牵引导轮的结构示意图，图11为电磁铁的结构示意图。

其中，在各电磁铁（2、5、11、15）底部和表面装有保护挡板，用于保护各电磁铁（2、5、11、15）。

本发明的收线装置工作原理如下：

如图4所示，对于每一件电磁张力控制装置，通过改变电磁铁（2、5、11、15）内部电流，进而改变电磁铁（2、5、11、15）对铁芯牵引导轮（1、4、10、14）的吸引力，从而改变铁芯牵引导轮（1、4、10、14）和支撑横杆17之间的摩擦力，以此来改变收线的张力。气动伸缩装置（3、12）通过气压控制装置的伸缩，以此来加紧和放松线盘19，图3和图4中示意的是气动伸缩装置（3、12）放松的状态，收线示意线盘19与气动伸缩装置（3、12）未连接，此时状态用于示意线盘19的安装与拆卸；在工作状态时，气动伸缩装置（3、12）会顶紧示意线盘19。框架主体13的中心处安装有丝杆9，在丝杆9上还装有收线主动轮7、收线引导轮8，铜线通过收线从动轮（6、16）、收线引导轮8、收线主动轮7来完成收线的过程，收线过程如图6和图8所示：铜线先由外部绞弓装置经过气动阀导出，在经过第一铁芯牵引导轮1后，经过第二铁芯牵引导轮4，再依次通过第一收线从动轮6、收线引导轮8、收线主动轮7后，铜线进入线盘19。

中央处理器的控制原理图如图12所示，第一中央处理器与第一/第二电磁铁电流控制模块、第一/第二电磁铁电流检测模块、无线传输模块、第一从动轮和主动轮内部压力传感器、显示屏和按键模块相连接。第二中央处理器与第三/第四电磁铁电流控制模块、第三/第四电磁铁电流检测模块、无线传输模块、第二从动轮和主动轮内部压力传感器、显示屏和按键模块相连接。因为本发明的第一电磁铁张力控制装置与第二电磁铁张力控制装置同时工作，第三电磁铁张力控制装置与第四电磁铁张力控制装置同时工作、且作为备用。因此以第一电磁铁张力控制装置与第二电磁铁张力控制装置工作为例，工作过程如下：

如图6所示，第一收线从动轮6和收线主动轮7的内部压力传感器测得此时收线压力值，第一中央处理器接收收线压力值，通过改变传输给第一/第二电磁铁电流控制模块的PWM值的大小来分别改变第一/第二电磁铁（2、5）的内部电流，第一/第二电磁铁（2、5）内部的第一/第二电磁铁电流检测装置将实时的电流值传回第一中央处理器，形成闭环控制，电流的改变使得第一/第二电磁铁（2、5）对第一/第二铁芯牵引导轮（1、4）的吸引力改变，因此第一/第二铁芯牵引导轮（1、4）与其对应的支撑横杆17之间的摩擦力发生改变，以此来改变收线的张力。同时，第一中央处理器还控制无线传输模块、按键模块、显示屏模块。收线主动轮7可以通过丝杆9移动，调节位置，使收线不会出现复压和缺失的情况；螺纹丝杆9上的收线从动轮（6、16）以及收线主动轮7的内部都安装有压力传感器，控制中心18安装在外部框架主体13的外部，第一中央处理器和第二中央处理器实时接收收线主动轮7和第一/第二收线从动轮（6、16）内部搭载的压力传感器传回的张力数据，同时可以通过与第一中央处理器和第二中央处理器相连的无线传输模块传送到移动端。

当收线张力过小时，第一中央处理器接收到第一收线从动轮6以及收线主动轮7内部压力传感器的回传数据后，通过增大传输给第一/第二电磁铁电流控制模块的PWM（pulse-width modulation）值，实现增大第一/第二电磁铁（2、5）的内部电流值，则第一/第二铁芯牵引导轮（1、4）受到第一/第二电磁铁（2、5）牵引力增强，第一/第二铁芯牵引导轮（1、4）底部的支撑横杆17对第一/第二铁芯牵引导轮（1、4）施加的摩擦力增大，致使第一/第二铁芯牵引导轮（1、4）转动速度降低，增大张力收线。

当收线张力过大时，第一中央处理器接收到第一收线从动轮6以及收线主动轮7内部压力传感器的回传数据后，通过减小传输给第一/第二电磁铁电流控制模块的PWM值，实现减小第一/第二电磁铁（2、5）的内部电流值，第一/第二铁芯牵引导轮（1、4）受到第一/第二电磁铁（2、5）的牵引力减小，则第一/第二铁芯牵引导轮（1、4）底部的支撑横杆17对第一/第二铁芯牵引导轮（1、4）施加的摩擦力减小，第一/第二铁芯牵引导轮（1、4）转动速度增加，减小张力收线。

本发明采用第一/第二中央处理器进行控制，使用无线传输模块实现控制与通信。

本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种智能张力收线装置，其特征在于，包括框架主体(13)、张力控制装置、第一气动伸缩装置(3)、第二气动伸缩装置(12)、第一收线从动轮(6)、收线主动轮(7)、收线引导轮(8)、丝杆(9)、第二收线从动轮(16)和控制中心(18)，所述框架主体(13)为“门”型结构，左右两边对称，线盘(19)设于所述框架主体(13)的中心，张力控制装置安装在框架主体(13)上；所述第一气动伸缩装置(3)、第二气动伸缩装置(12)分别设于框架主体(13)的内部、中心位置，且分别与线盘(19)连接；所述第一气动伸缩装置(3)和第二气动伸缩装置(12)为对称分布；

所述丝杆(9)设于框架主体(13)的上部，所述收线主动轮(7)、收线引导轮(8)固定在丝杆(9)上；第一收线从动轮(6)、第二收线从动轮(16)和收线主动轮(7)的内部分别设有压力传感器；

所述张力控制装置包括第一电磁铁张力控制装置、第二电磁铁张力控制装置、第三电磁铁张力控制装置和第四电磁铁张力控制装置；

所述第一收线从动轮(6)、第一电磁铁张力控制装置和第二电磁铁张力控制装置设于框架主体(13)的一侧，第二收线从动轮(16)、第三电磁铁张力控制装置和第四电磁铁张力控制装置设于框架主体(13)的另一侧；

所述控制中心(18)设于框架主体(13)的外部，包括第一中央处理器、第二中央处理器、显示屏、按键模块、无线传输模块、四件电磁铁电流控制模块和四件电磁铁电流检测模块；所述第一中央处理器与第一/第二电磁铁电流控制模块、第一/第二电磁铁电流检测模块、无线传输模块、第一收线从动轮和收线主动轮内部压力传感器、显示屏和按键模块连接；所述第二中央处理器与第三/第四电磁铁电流控制模块、第三/第四电磁铁电流检测模块、无线传输模块、第二收线从动轮和收线主动轮内部压力传感器、显示屏和按键模块连接；

所述第一中央处理器控制、监测第一电磁铁张力控制装置和第二电磁铁张力控制装置的工作状况，所述第二中央处理器控制、监测第三电磁铁张力控制装置和第四电磁铁张力控制装置的工作状况；

所述控制中心(18)通过各压力传感器实时采集第一收线从动轮(6)、第二收线从动轮(16)和收线主动轮(7)的张力数据，来控制线盘(19)的收线张力；同时通过无线传输模块将张力数据传输到移动端；

每件所述电磁铁张力控制装置分别包括一个铁芯牵引导轮、一个电磁铁，每个电磁铁与控制中心(18)内部相应的电磁铁电流检测模块相连接并由相应的电磁铁电流控制模块所控制，所述电磁铁安装在铁芯牵引导轮的后部且设于铁芯牵引导轮的径向方向，每件铁芯牵引导轮分别通过支撑横杆(17)安装在框架主体(13)上，所述电磁铁通过内部电流变化，调整电磁铁对铁芯牵引导轮的吸引力，进而调整铁芯牵引导轮和支撑横杆(17)之间的摩擦力；

第一电磁铁张力控制装置中的第一铁芯牵引导轮(1)与第二电磁铁张力控制装置中的第二铁芯牵引导轮(4)并排布置、中心间距在20cm到30cm之间；

第三电磁铁张力控制装置中的第三铁芯牵引导轮(10)与第四电磁铁张力控制装置中的第四芯牵引导轮(14)并排布置、中心间距在20cm到30cm之间。

2.根据权利要求1所述的智能张力收线装置，其特征在于，所述第一电磁铁张力控制装置与第二电磁铁张力控制装置同时工作，第三电磁铁张力控制装置与第四电磁铁张力控制装置同时工作，且作为备用。

3.根据权利要求1所述的智能张力收线装置，其特征在于，所述第一收线从动轮(6)、收线引导轮(8)和第二收线从动轮(16)布置在同一平面上。

4.根据权利要求1所述的智能张力收线装置，其特征在于，所述收线主动轮(7)和收线引导轮(8)在丝杆(9)上均可移动。

5.根据权利要求1所述的智能张力收线装置，其特征在于，第一收线从动轮(6)内部的压力传感器将测得收线压力值传输给第一中央处理器，第一中央处理器通过改变传输给第一电磁铁电流控制模块的PWM值的大小来改变第一电磁铁(2)的内部电流，第一电磁铁电流检测装置将电流值传回第一中央处理器；

收线主动轮(7)内部的压力传感器将测得收线压力值传输给第一中央处理器，第一中央处理器通过改变传输给第二电磁铁电流控制模块的PWM值的大小来分别改变第二电磁铁(5)的内部电流，第二电磁铁电流检测装置将电流值传回第一中央处理器。