專利名稱：纏繞機(jī)纖維上膠設(shè)備張力控制裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種纏繞機(jī)纖維上膠設(shè)備張力控制裝置及其控制方法，屬于機(jī)電控制 技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
纏繞機(jī)在衛(wèi)星制造的過程中承擔(dān)著許多重要生產(chǎn)任務(wù)，隨著生產(chǎn)任務(wù)的逐步增加 和產(chǎn)品工藝要求的不斷提高，纏繞機(jī)現(xiàn)有的張力控制系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足需求，迫切需要進(jìn) 行改造?，F(xiàn)有的張力系統(tǒng)無法達(dá)到比較精密的控制及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示。張力控制是纏繞纖維 的關(guān)鍵工藝，關(guān)系到纖維的浸潤效果、纖維能否在模具表面充分展開、纖維應(yīng)力狀態(tài)等，直 接影響產(chǎn)品的質(zhì)量?，F(xiàn)有張力控制系統(tǒng)利用彈簧調(diào)節(jié)張力，無法實(shí)時(shí)控制張力數(shù)值，且精度 較低，誤差較大。不同類型的產(chǎn)品對張力大小的要求往往有所差別，而現(xiàn)有張力控制系統(tǒng)無 法調(diào)節(jié)張力的大小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提出了一種纏繞機(jī)纖維上膠設(shè)備張力控制裝 置及其控制方法，該裝置采用數(shù)字電子控制系統(tǒng)取代了原來的機(jī)械控制系統(tǒng)，大大提高了 張力控制的精度，根據(jù)不同類型的產(chǎn)品調(diào)節(jié)張力大小，并實(shí)現(xiàn)張力值實(shí)時(shí)控制。本發(fā)明的纏繞機(jī)纖維上膠設(shè)備張力控制裝置，包括伺服電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、浸膠 輥、張力傳感器、張力信號放大器、PLC控制器、彈簧導(dǎo)輥、刮膠板和輥輪；伺服電機(jī)上設(shè)有旋轉(zhuǎn)編碼器，伺服電機(jī)連接浸膠輥，驅(qū)動(dòng)浸膠輥帶動(dòng)纖維運(yùn)行，旋 轉(zhuǎn)編碼器連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，將伺服電機(jī)的速度信號傳輸給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制伺 服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制信號由PLC控制器提供；浸膠輥包括浸膠帶輪、膠槽、上膠皮帶；浸膠輥外圍設(shè)置長度大于浸膠輥外緣周長 的上膠皮帶，上膠皮帶下端浸入膠槽里的膠液中，上端安裝浸膠帶輪；浸膠帶輪包括若干個(gè) 自由旋轉(zhuǎn)的滾輪和圍繞其上的皮帶，浸膠帶輪的兩端固定在機(jī)架上；纖維從上膠皮帶和浸 膠帶輪的外圍皮帶之間穿過，當(dāng)浸膠輥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上膠皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)，把膠槽里的膠液帶到浸膠輥 上端，使得纖維被膠液浸潤，纖維跟隨皮帶一起運(yùn)動(dòng)；纖維經(jīng)過刮膠板，刮膠板將纖維上多余的膠液刮掉；浸膠輥和刮膠板之間設(shè)置若干個(gè)輥輪，纖維經(jīng)過輥輪、刮膠板和彈簧導(dǎo)輥?zhàn)詈筝?送至纏繞筒；彈簧導(dǎo)輥設(shè)置在纏繞筒與刮膠板之間的纖維運(yùn)行路徑上，纖維繞過彈簧導(dǎo)輥上的 輥?zhàn)樱粡埩鞲衅鞴潭ㄔ跈C(jī)架上，從浸膠輥中出來的纖維從張力傳感器上滾輪的纖維槽上 側(cè)繞過，張力傳感器測量到受力，得到電壓信號，將電壓信號傳輸給張力信號放大器；張力信號放大器對張力傳感器輸出的電壓信號進(jìn)行放大和校準(zhǔn)，輸入至PLC控制 器；PLC控制器接收張力信號放大器傳輸?shù)碾妷盒盘?，根?jù)張力傳感器測量的力，計(jì)算得到纖維的張力；在PLC控制器中設(shè)定張力的預(yù)設(shè)值，設(shè)置比例、微分、積分環(huán)節(jié)，即PID環(huán) 節(jié)，PLC控制器計(jì)算出纖維的張力與預(yù)設(shè)值的誤差，將誤差傳送給PID環(huán)節(jié)，得到速度的改 變量，向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送速度控制信號，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)浸膠輥 纖維的送出量，改變浸膠輥和張力傳感器之間的纖維的長度，調(diào)整彈簧導(dǎo)輥被壓縮的程度， 改變彈簧對纖維施加的力，實(shí)現(xiàn)對纏繞機(jī)的纖維的張力控制。
本發(fā)明的纏繞機(jī)纖維上膠設(shè)備張力控制裝置的控制方法，包括以下幾個(gè)步驟步驟一進(jìn)行初始化，纖維預(yù)緊，啟動(dòng)裝置；步驟二 張力傳感器測量纖維上的張力值，傳送給PLC控制器；步驟三PLC控制器傳送控制信號給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；步驟四電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過伺服電機(jī)控制的浸膠輥轉(zhuǎn)速，使得纖維的張力與張力的 預(yù)設(shè)值在誤差范圍內(nèi)；步驟五纖維經(jīng)過刮膠板傳輸給纏繞筒。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)本發(fā)明的張力的控制精度高，能夠?qū)崿F(xiàn)對張力的實(shí)時(shí)監(jiān)測，和現(xiàn)有彈簧測量設(shè) 備相比，測量精度提高很多，響應(yīng)速度也提高了很多；(2)本發(fā)明可根據(jù)要求調(diào)節(jié)張力值，張力的預(yù)設(shè)值存儲在PLC控制器中，在裝置運(yùn) 行的過程中可根據(jù)不同的生產(chǎn)要求改變張力值；(3)可對纖維張力實(shí)時(shí)監(jiān)控，從張力傳感器上返回的張力值直接顯示在LED顯示 屏上，從而實(shí)現(xiàn)對纖維張力的實(shí)時(shí)監(jiān)控，工人根據(jù)現(xiàn)場需要調(diào)整張力值，以提高產(chǎn)品質(zhì)量；(4)本發(fā)明所述裝置操作方便。


圖1是本發(fā)明纏繞機(jī)纖維上膠設(shè)備張力控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的擠膠輥結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的彈簧導(dǎo)輥示意圖；圖4是本發(fā)明的張力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的方法流程圖；圖6是本發(fā)明的纖維角度示意圖。圖中1-伺服電機(jī)2-電機(jī)驅(qū)動(dòng)器3-浸膠輥4-張力傳感器5-張力信號放大器 6-PLC控制器 7-彈簧導(dǎo)輥 8_刮膠板9-纖維10-纏繞筒 11-輥輪101-旋轉(zhuǎn)編碼器301-浸膠帶輪302-膠槽 303-上膠皮帶401-纖維槽402-滾輪 403-信號線601-LED 顯示屏 701-輥?zhàn)?br> 具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明是一種纏繞機(jī)纖維上膠設(shè)備張力控制裝置，如圖1所示，包括伺服電機(jī)1、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2、浸膠輥3、張力傳感器4、張力信號放大器5、PLC控制器6、彈簧導(dǎo)輥7、刮膠 板8和輥輪11，上述所有裝置均固定安裝在機(jī)架上。伺服電機(jī)1上設(shè)有旋轉(zhuǎn)編碼器101，伺服電機(jī)1連接浸膠輥3，驅(qū)動(dòng)浸膠輥3帶動(dòng) 纖維9逆時(shí)針運(yùn)行，旋轉(zhuǎn)編碼器101連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2，將伺服電機(jī)1的速度信號傳輸給電 機(jī)驅(qū)動(dòng)器2，伺服電機(jī)1還連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2控制伺服電機(jī)1的轉(zhuǎn)速，電機(jī)驅(qū) 動(dòng)器2另一端連接PLC控制器6，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2的控制信號由PLC控制器6提供；浸膠輥3如圖2所示，包括浸膠帶輪301、膠槽302、上膠皮帶303 ；浸膠輥3是一個(gè)圓柱形金屬滾筒，在伺服電機(jī)1帶動(dòng)下逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。浸膠輥3外 掛著長度大于浸膠輥3外緣周長的上膠皮帶303，上膠皮帶303下端浸入膠槽302里的膠液 中，上端安裝浸膠帶輪301。浸膠帶輪301由若干個(gè)自由旋轉(zhuǎn)的滾輪和圍繞其上的皮帶組 成，本發(fā)明中設(shè)置4個(gè)滾輪，浸膠帶輪301 —端通過彈簧固定在機(jī)架上，另一端直接連接在 機(jī)架上。依靠彈簧的預(yù)緊力，浸膠帶輪301壓在上膠皮帶303上。當(dāng)伺服電機(jī)1帶動(dòng)浸膠輥3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上膠皮帶303也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)不斷把膠槽 302里的膠液帶到浸膠輥3上端。膠槽302除了有盛放膠液的作用，還有對膠液加熱的作用， 目的是增加膠液的流動(dòng)性。纖維9從上膠皮帶303和浸膠帶輪301的外圍皮帶之間穿過， 接觸上膠皮帶303的時(shí)候被涂抹上膠液，并且在膠液的粘力和摩擦力的帶動(dòng)下跟隨皮帶一 起向前運(yùn)動(dòng)。在向前運(yùn)動(dòng)的過程中，纖維9還同時(shí)被上下皮帶擠壓，這使得膠液能在纖維9 上完全浸潤。纖維9經(jīng)過刮膠板8，刮膠板8將纖維9上多余的膠液刮掉；浸膠輥3和刮膠板8之間設(shè)置若干個(gè)輥輪11，輥輪11是可以繞軸線自由旋轉(zhuǎn)的圓 柱形滾筒，個(gè)數(shù)和位置的安排根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場而定，安排的原則是易于纖維9走線以及方便 操作人員對纖維9進(jìn)行觀察并執(zhí)行某些操作，如纖維9意外折斷后進(jìn)行連接。彈簧導(dǎo)輥7設(shè)置在纏繞筒10與刮膠板8之間的纖維運(yùn)行路徑上，彈簧導(dǎo)輥7包括 彈簧702和輥?zhàn)?01，輥?zhàn)?01能夠在彈簧702上繞其軸心自由滾動(dòng)。纖維9繞過彈簧導(dǎo)輥 7上的輥?zhàn)?01，如圖3所示，圖中標(biāo)出了三種位置，如果纖維9張力大于張力預(yù)設(shè)值，則力口 快纖維9送出速度，纖維9長度增加，彈簧導(dǎo)輥7伸長，張力降低回復(fù)到設(shè)定值。如果纖維 9張力小于設(shè)定值，則降低纖維送出速度，纖維9長度減少，彈簧導(dǎo)輥7壓縮，張力增加回復(fù) 到設(shè)定值。張力傳感器4如圖4所示，為單側(cè)懸臂式，采用美國Montalvo公司的高精度張力 傳感器，包括纖維槽401、滾輪402、信號線403，纖維槽401設(shè)置在滾輪402上，張力傳感器 4固定在機(jī)架上，從浸膠輥3中出來的纖維9從滾輪402的纖維槽401上側(cè)繞過，當(dāng)浸膠輥 3驅(qū)動(dòng)纖維9運(yùn)動(dòng)時(shí)，纖維9對滾輪402施加壓力，壓力產(chǎn)生力矩，力矩拉伸張力傳感器4上 部的半導(dǎo)體，同時(shí)壓縮下部的半導(dǎo)體，產(chǎn)生與力矩成正比的電壓信號，電壓信號通過信號線 403傳輸給張力信號放大器5 ；張力傳感器4測量的力數(shù)值為纖維9從浸膠輥3上出來通過 若干導(dǎo)輥12后的數(shù)值。本發(fā)明中纖維9首先被導(dǎo)入浸膠輥3，浸膠輥3上附著膠液并不斷逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，帶 動(dòng)纖維9前進(jìn)的同時(shí)在纖維9上浸潤膠液。從浸膠輥3出來的纖維9，先通過輥輪11，再繞 過張力傳感器4上側(cè)后，經(jīng)過刮膠板8，最后通過彈簧導(dǎo)輥7，當(dāng)浸膠輥3逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，纖 維9從彈簧導(dǎo)輥7輸出，輸送至纏繞筒10 ；
張力信號放大器5對張力傳感器4輸出的電壓信號進(jìn)行放大和校準(zhǔn)，輸入至PLC 控制器6。PLC控制器6接收張力信號放大器5傳輸?shù)碾妷盒盘?，PLC控制器6根據(jù)張力信號放大器5的型號對應(yīng)的將電壓信號轉(zhuǎn)化為纖維9的張力，PLC控制器6計(jì)算纖維9的張力。 纖維9的張力顯示在PLC控制器6的LED顯示屏601上。在PLC控制器6中設(shè)定張力的預(yù)設(shè)值，設(shè)置比例、微分、積分環(huán)節(jié)，即PID環(huán)節(jié)；PLC控制器6計(jì)算纖維9的張力大小與預(yù)設(shè)值的誤差，將誤差傳送給PID環(huán)節(jié)，得 到速度的改變量，向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2發(fā)送速度控制信號，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2控制伺服電機(jī)1的 轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)浸膠輥3纖維9的送出量，改變浸膠輥3和張力傳感器4之間的纖維的長度，從 而調(diào)整彈簧7被壓縮的程度，改變彈簧7對纖維9施加的力，實(shí)現(xiàn)對纏繞機(jī)的纖維9的張力 控制。本發(fā)明可根據(jù)要求調(diào)節(jié)張力值，張力的預(yù)設(shè)值存儲在PLC控制器6中，在裝置運(yùn)行的 過程中可根據(jù)不同的生產(chǎn)要求改變張力值；通過實(shí)驗(yàn)測定張力改變值和伺服電機(jī)1速度改變值之間的關(guān)系，設(shè)置PLC控制器6 中PID環(huán)節(jié)的參數(shù)，通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測定和優(yōu)化，不斷調(diào)整PID參數(shù)，使系統(tǒng)得到最優(yōu)良的性 能，不僅使響應(yīng)速度達(dá)到最優(yōu)，而且最大限度地避免了纖維張力的振蕩。通過調(diào)整張力控制系統(tǒng)的參數(shù)，合理選擇彈簧7，可以避免纖維張力的振蕩，并且 提高張力改變的響應(yīng)速度。在張力控制系統(tǒng)中，張力傳感器4測量的張力數(shù)值為纖維從浸膠輥2上出來時(shí)的 數(shù)值。當(dāng)張力傳感器4測量的張力值大大超過給定張力值的情況(一般為超過張力預(yù)設(shè)值 的50%)下，說明擠膠過程可能存在對纖維9的摩擦力太大的情況。這時(shí)應(yīng)緊急停止裝置， 以防發(fā)生意外。纏繞機(jī)纖維上膠設(shè)備張力控制裝置的控制方法，流程如圖5所示，包括以下幾個(gè) 步驟步驟一進(jìn)行初始化，纖維9預(yù)緊，啟動(dòng)裝置；纖維9預(yù)緊，拉緊纖維9，啟動(dòng)裝置，使裝置啟動(dòng)時(shí)纖維9上有一個(gè)初始張力，依靠 這個(gè)初始張力纖維能夠附著在浸膠輥3、輥輪11、張力傳感器4、刮膠板8、彈簧導(dǎo)輥7和纏 繞筒10上；步驟二 張力傳感器4測量纖維9上的張力值，傳送給PLC控制器6 ；纖維9經(jīng)過張力傳感器4，張力傳感器4測得纖維9上的張力值，如果張力過大，一 般為超過張力預(yù)設(shè)值的50%，裝置停止工作，否則將得到的電壓信號傳送給張力信號放大 器5，張力信號放大器5對電壓信號進(jìn)行放大和校準(zhǔn)后，輸入PLC控制器6 ；步驟三PLC控制器6傳送控制信號給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2 ；PLC控制器6接收到電壓信號后，計(jì)算纖維9上的張力，如圖6所示，當(dāng)纖維9以包角B從張力傳感器4的滾輪402上繞過，而且纖維9進(jìn)
入和離開滾輪402的兩側(cè)角度對稱時(shí)，張力傳感器4測得的力為 βL^lPsin-+ W(1)其中W為滾輪402自身重量，P為纖維9的張力；由式(1)，則得到纖維9的張力值為<formula>formula see original document page 8</formula>依據(jù)上式，PLC控制器6根據(jù)張力傳感器4的電壓信號計(jì)算得到纖維9張力的數(shù)值。與預(yù)先設(shè)定張力值進(jìn)行比較，得到誤差，誤差經(jīng)過PLC控制器6的比例、微分、積分 環(huán)節(jié)，得到速度改變量，將速度改變量作為控制信號傳到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2 ；步驟四電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2通過伺服電機(jī)1控制的浸膠輥3轉(zhuǎn)速，使得纖維9的張力與 張力的預(yù)設(shè)值在誤差范圍內(nèi)；電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2通過旋轉(zhuǎn)編碼器101與伺服電機(jī)1組成速度回路，按照PLC控制器6 給出的控制信號帶動(dòng)浸膠輥3轉(zhuǎn)動(dòng)，伺服電機(jī)判斷是否收到停機(jī)信號，如果收到裝置停止， 否則，判斷實(shí)際張力值是否大于張力的預(yù)設(shè)值，如果大于則浸膠輥轉(zhuǎn)動(dòng)速度增大，纖維長度 增加，彈簧導(dǎo)輥伸長，張力降低回復(fù)到設(shè)定值；如果實(shí)際張力值小于張力的預(yù)設(shè)值，浸膠輥 轉(zhuǎn)動(dòng)速度減小，纖維長度減少，彈簧導(dǎo)輥壓縮，張力增加回復(fù)到設(shè)定值；通過改變纖維9的 長度，控制彈簧7的壓縮量，使得纖維9的張力與張力的預(yù)設(shè)值在誤差允許范圍之內(nèi)，一般 為張力的預(yù)設(shè)值的3% ；步驟五纖維9經(jīng)過刮膠板8傳輸給纏繞筒。浸膠輥3轉(zhuǎn)速變化使得纖維9被拉緊或放松，從而改變纖維9上張力的大小，最 后，纖維9經(jīng)過刮膠板8傳輸給纏繞機(jī)上的纏繞筒10。
權(quán)利要求
纏繞機(jī)纖維上膠設(shè)備張力控制裝置，其特征在于，包括伺服電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、浸膠輥、張力傳感器、張力信號放大器、PLC控制器、彈簧導(dǎo)輥、刮膠板和輥輪，上述裝置均安裝在機(jī)架上；伺服電機(jī)上設(shè)有旋轉(zhuǎn)編碼器，伺服電機(jī)連接浸膠輥，驅(qū)動(dòng)浸膠輥帶動(dòng)纖維運(yùn)行，旋轉(zhuǎn)編碼器連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，將伺服電機(jī)的速度信號傳輸給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制信號由PLC控制器提供；浸膠輥包括浸膠帶輪、膠槽、上膠皮帶；浸膠輥外圍設(shè)置長度大于浸膠輥外緣周長的上膠皮帶，上膠皮帶下端浸入膠槽里的膠液中，上端安裝浸膠帶輪；浸膠帶輪包括若干個(gè)自由旋轉(zhuǎn)的滾輪和圍繞其上的皮帶，浸膠帶輪的兩端固定在機(jī)架上；纖維從上膠皮帶和浸膠帶輪的外圍皮帶之間穿過，當(dāng)浸膠輥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上膠皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)，把膠槽里的膠液帶到浸膠輥上端，使得纖維被膠液浸潤，纖維跟隨皮帶一起運(yùn)動(dòng)；纖維經(jīng)過刮膠板，刮膠板將纖維上多余的膠液刮掉；浸膠輥和刮膠板之間設(shè)置若干個(gè)輥輪，纖維經(jīng)過輥輪、刮膠板和彈簧導(dǎo)輥?zhàn)詈筝斔椭晾p繞筒；彈簧導(dǎo)輥設(shè)置在纏繞筒與刮膠板之間的纖維運(yùn)行路徑上，纖維繞過彈簧導(dǎo)輥上的輥?zhàn)?；張力傳感器固定在機(jī)架上，從浸膠輥中出來的纖維從張力傳感器上滾輪的纖維槽上側(cè)繞過，張力傳感器測量到受力，得到電壓信號，將電壓信號傳輸給張力信號放大器；張力信號放大器對張力傳感器輸出的電壓信號進(jìn)行放大和校準(zhǔn)，輸入至PLC控制器；PLC控制器接收張力信號放大器傳輸?shù)碾妷盒盘枺鶕?jù)張力傳感器測量的力，計(jì)算得到纖維的張力；在PLC控制器中設(shè)定張力的預(yù)設(shè)值，設(shè)置比例、微分、積分環(huán)節(jié)，即PID環(huán)節(jié)，PLC控制器計(jì)算出纖維的張力與預(yù)設(shè)值的誤差，將誤差傳送給PID環(huán)節(jié)，得到速度的改變量，向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送速度控制信號，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)浸膠輥纖維的送出量，改變浸膠輥和張力傳感器之間的纖維的長度，調(diào)整彈簧導(dǎo)輥被壓縮的程度，改變彈簧對纖維施加的力，實(shí)現(xiàn)對纏繞機(jī)的纖維的張力控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纏繞機(jī)纖維上膠設(shè)備張力控制裝置，其特征在于，所述的浸 膠帶輪中設(shè)置4個(gè)滾輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纏繞機(jī)纖維上膠設(shè)備張力控制裝置，其特征在于，所述的浸 膠帶輪一端通過彈簧固定在機(jī)架上，另一端直接連接在機(jī)架上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纏繞機(jī)纖維上膠設(shè)備張力控制裝置，其特征在于，所述的膠 槽盛放膠液，而且對膠液進(jìn)行加熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纏繞機(jī)纖維上膠設(shè)備張力控制裝置，其特征在于，所述的輥 輪為能夠繞軸線自由旋轉(zhuǎn)的圓柱形滾筒，個(gè)數(shù)和位置根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)置，使得操作人員能 夠?qū)w維進(jìn)行觀察并執(zhí)行操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纏繞機(jī)纖維上膠設(shè)備張力控制裝置，其特征在于，彈簧導(dǎo)輥 包括彈簧和輥?zhàn)?，輥?zhàn)幽軌蛟趶椈缮侠@其軸心自由滾動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纏繞機(jī)纖維上膠設(shè)備張力控制裝置，其特征在于，PLC控制器 計(jì)算出纖維的張力后，將張力顯示在PLC控制器的LED顯示屏上。
8.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的纏繞機(jī)纖維上膠設(shè)備張力控制裝置的控制方法，其特征 在于，包括以下幾個(gè)步驟步驟一進(jìn)行初始化，纖維預(yù)緊，啟動(dòng)裝置；纖維預(yù)緊，將拉緊纖維，啟動(dòng)裝置，使裝置啟動(dòng)時(shí)纖維上有一個(gè)初始張力，依靠這個(gè)初 始張力纖維能夠附著在浸膠輥、輥輪、張力傳感器、刮膠板、彈簧導(dǎo)輥和纏繞筒上； 步驟二 張力傳感器測量纖維上的張力值，傳送給PLC控制器； 纖維經(jīng)過張力傳感器，張力傳感器測得纖維上的張力值，如果張力過大，裝置停止工 作，否則將得到的電壓信號傳送給張力信號放大器，張力信號放大器對電壓信號進(jìn)行放大 和校準(zhǔn)后，輸入PLC控制器；步驟三PLC控制器傳送控制信號給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；PLC控制器接收到電壓信號后，計(jì)算纖維上的張力，具體為當(dāng)纖維以包角B從張力傳感器的滾輪上繞過，而且纖維進(jìn)入和離開滾輪的兩側(cè)角度對 稱時(shí)，張力傳感器測得的力為<formula>formula see original document page 3</formula>其中W為張力傳感器滾輪自身重量，P為纖維的張力； 由式(1)，則得到纖維的張力值為<formula>formula see original document page 3</formula>依據(jù)上式，PLC控制器根據(jù)張力傳感器的電壓信號計(jì)算得到纖維張力的數(shù)值； 將計(jì)算得到的張力值與預(yù)先設(shè)定張力值進(jìn)行比較，得到誤差，誤差經(jīng)過PLC控制器的 比例、微分、積分環(huán)節(jié)，得到速度改變量，將速度改變量作為控制信號傳到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；步驟四電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過伺服電機(jī)控制的浸膠輥轉(zhuǎn)速，使得纖維的張力與張力的預(yù)設(shè) 值在誤差范圍內(nèi)；電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過旋轉(zhuǎn)編碼器與伺服電機(jī)組成速度回路，按照PLC控制器給出的控制信 號帶動(dòng)浸膠輥轉(zhuǎn)動(dòng)，伺服電機(jī)判斷是否收到停機(jī)信號，如果收到裝置停止，否則，判斷實(shí)際 張力值是否大于張力的預(yù)設(shè)值，如果大于則浸膠輥轉(zhuǎn)動(dòng)速度增大，纖維長度增加，彈簧導(dǎo)輥 伸長，張力降低回復(fù)到設(shè)定值；如果實(shí)際張力值小于張力的預(yù)設(shè)值，浸膠輥轉(zhuǎn)動(dòng)速度減小， 纖維長度減少，彈簧導(dǎo)輥壓縮，張力增加回復(fù)到設(shè)定值；通過改變纖維的長度，控制彈簧的 壓縮量，使得纖維的張力與張力的預(yù)設(shè)值在誤差允許范圍之內(nèi)； 步驟五纖維經(jīng)過刮膠板傳輸給纏繞筒； 纖維經(jīng)過刮膠板傳輸給纏繞機(jī)上的纏繞筒。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的纏繞機(jī)纖維上膠設(shè)備張力控制裝置的控制方法，其特征在 于，步驟二中所述的張力過大是指張力超過張力預(yù)設(shè)值的50%。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的纏繞機(jī)纖維上膠設(shè)備張力控制裝置的控制方法，其特征在 于，步驟四中所述的誤差為張力的預(yù)設(shè)值的3%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種纏繞機(jī)纖維上膠設(shè)備張力控制裝置及其控制方法，控制裝置包括伺服電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、浸膠輥、張力傳感器、張力信號放大器、PLC控制器、彈簧導(dǎo)輥、刮膠板和輥輪；控制方法包括步驟一進(jìn)行初始化，纖維預(yù)緊，啟動(dòng)裝置；步驟二張力傳感器測量纖維上的張力值，傳送給PLC控制器；步驟三PLC控制器傳送控制信號給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；步驟四電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過伺服電機(jī)控制的浸膠輥轉(zhuǎn)速，使得纖維的張力與張力的預(yù)設(shè)值在誤差范圍內(nèi)；步驟五纖維經(jīng)過刮膠板傳輸給纏繞機(jī)。本發(fā)明的張力的控制精度高，能夠?qū)崿F(xiàn)對張力的實(shí)時(shí)監(jiān)測，和現(xiàn)有彈簧測量設(shè)備相比，測量精度提高很多，響應(yīng)速度也提高了很多，而且裝置操作方便。
文檔編號G05B19/05GK101804928SQ20101011661
公開日2010年8月18日 申請日期2010年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月25日
發(fā)明者丁希侖, 陳浩 申請人:北京航空航天大學(xué)