一种不依赖收卷张力的收卷控制方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 104276446 A (43)申请公布日 2015.01.14 C N 1 0 4 2 7 6 4 4 6 A (21)申请号 201410393985.9 (22)申请日 2014.08.12 B65H 54/00(2006.01) B65H 63/00(2006.01) (71)申请人河南华东工控技术有限公司 地址 450001 河南省郑州市高新技术产业开 发区梧桐西街5号 (72)发明人段世良 杨世庄 孙肇伟 (74)专利代理机构郑州大通专利商标代理有限 公司 41111 代理人陈大通 (54) 发明名称 一种不依赖收卷张力的收卷控制方法 (57) 摘要 本发

2、明克服了现有技术中，横向收卷过程中 产品存在不合格的问题，提供一种不依赖收卷张 力的收卷控制方法。本发明的技术解决方案是： 收卷过程中，收卷线前进方向平行于水平面，卷盘 平面平行于水平面，卷线在卷盘平面上奇数层采 用先外圈后内圈的方式圆环排列，卷盘平面上铺 满一层后，收卷盘会下降一个位移D，然后偶数层 则采用先内圈后外圈的方式圆环排列，依次往复 循环。本方法为轴向纵向收卷，较常规的横向收 卷，有以下优点：1.纵向收卷的产品有利于等规 格运输；2.纵向收卷设备占用场地小，设备简单； 3.纵向收卷产品产量较高，断头少，节省消耗； 4.纵向卷有利于放卷，产品不易变形。本方法简 化了生产流程，提高了生

3、产效率。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104276446 A CN 104276446 A 1/1页 2 1.一种不依赖收卷张力的收卷控制方法；其特征在于：其收卷过程中，收卷线前进方 向平行于水平面，卷盘平面平行于水平面，卷线在卷盘平面上奇数层采用先外圈后内圈的 方式圆环排列，卷盘平面上铺满一层后，收卷盘会下降一个位移D，然后偶数层则采用先内 圈后外圈的方式圆环排列，依次往复循环。 2.根据权利要求1所述的不依赖收卷张力的收卷控制方法，其

4、特征在于：所述收卷盘 的中心处垂直设有卷轴机构，卷轴机构上装有收卷盘，卷轴机构与收卷盘同心并同步；卷轴 机构上安装有收卷盘驱动旋转装置，收卷盘和卷轴机构沿Z轴同步旋转；卷轴机构还设有 横向移动装置，收卷盘与卷轴机构整体按直线段轨迹沿水平面方向做往复运动，即沿Y轴 移动位移K；收卷盘与卷轴机构与收卷送线方向所处水平面垂直，即沿X轴送线。 3.根据权利要求1所述的不依赖收卷张力的收卷控制方法，其特征在于：所述收卷盘 将卷材收卷为一个环形的柱体，收卷盘内圈的收卷半径为r l0 ，收卷盘内圈的收卷半径大于 卷轴机构半径，收卷盘外圈的收卷半径为r h0 ，卷材的收卷半径r（r h0 rr l0 ）等于横

5、移 位置K。 4.根据权利要求1所述的不依赖收卷张力的收卷控制方法，其特征在于：所述收卷半 径分为奇数层收卷半径和偶数层收卷半径，奇数层的收卷半径为r h0 rr l0 ，偶数层收卷 半径为r h0 -L/2rr l0 +L/2，其中L为管径的相对位移，其中管径L=R+S，R为管径，S为 补偿间隙，奇数层收卷半径与偶数层收卷半径的内外圆差半个管径。 5.根据权利要求1所述的不依赖收卷张力的收卷控制方法，其特征在于：所述收卷盘 下降的位移 ，收卷盘的转动速度为测量线速除以当前收卷半径r，收卷 半径由大变小时， r = r y -L*/360，收卷半径由小变大时，r = r y +L*/360，L

6、为相对位移 管径，L=R+S，R为管径，S为补偿间隙，r y 为当前圈0度时收卷圆半径，卷轴机构的转动范围 为3600。 权 利 要 求 书CN 104276446 A 1/3页 3 一种不依赖收卷张力的收卷控制方法 技术领域 0001 该发明涉及一种管材收卷电气控制方法，特别是涉及一种不依赖收卷张力的收卷 控制方法。 背景技术 0002 目前的收卷方式，类似于电线盘的收卷盘纵向旋转。用工字轮，实现内层卷完（例 如，由左到右），再向外层（例如，由右到左），一层层向外层扩展。横向收卷装置左右往返运 动，设备复杂并占用场地大。横向收卷产品断头多，消耗大。横向卷需要专门的放卷装置， 否则产品硬度会导

7、致产品变形。采用纵向控制方式，将收卷盘横向围着圆形旋转，实现第1 层（由外到内），第2层（由内到外），以此类推实现上下多层，每单层类似于螺旋线。 发明内容 0003 本发明克服了现有技术中，横向收卷过程中产品存在不合格的问题，提供一种不 依赖收卷张力的收卷控制方法。 0004 本发明的技术解决方案是：收卷过程中，收卷线前进方向平行于水平面，卷盘平面 平行于水平面，卷线在卷盘平面上奇数层采用先外圈后内圈的方式圆环排列，卷盘平面上 铺满一层后，收卷盘会下降一个位移D，然后偶数层则采用先内圈后外圈的方式圆环排列， 依次往复循环。 0005 所述收卷盘的中心处垂直设有卷轴机构，卷轴机构上装有收卷盘，卷

8、轴机构与收 卷盘同心并同步；卷轴机构上安装有收卷盘驱动旋转装置，收卷盘和卷轴机构沿Z轴同步 旋转；卷轴机构还设有横向移动装置，收卷盘与卷轴机构整体按直线段轨迹沿水平面方向 做往复运动，即沿Y轴移动位移K；收卷盘与卷轴机构与收卷送线方向所处水平面垂直，即 沿X轴送线。 0006 所述收卷盘将卷材收卷为一个环形的柱体，收卷盘内圈的收卷半径为r l0 ，收卷 盘内圈的收卷半径大于卷轴机构半径，收卷盘外圈的收卷半径为r h0 ，卷材的收卷半径r （r h0 rr l0 ）等于横移位置K。 0007 所述收卷半径分为奇数层收卷半径和偶数层收卷半径，奇数层的收卷半径为 r h0 rr l0 ，偶数层收卷半

9、径为r h0 -L/2rr l0 +L/2，其中L为管径的相对位移，其中 管径L=R+S，R为管径，S为补偿间隙，奇数层收卷半径与偶数层收卷半径的内外圆差半个管 径。 0008 所述收卷盘下降的位移 ，收卷盘的转动速度为测量线速除 以当前收卷半径r。收卷半径由大变小时， r = r y -L*/360，收卷半径由小变大时， r = r y +L*/360，L为相对位移管径，L=R+S，R为管径，S为补偿间隙。 r y 为当前圈0度时收卷 圆半径，卷轴机构的转动范围为3600。 说 明 书CN 104276446 A 2/3页 4 0009 与现有技术相比，本发明一种不依赖收卷张力的收卷控制方法

10、具有以下优点：本 方法为轴向纵向收卷，较常规的横向收卷，有以下优点：1.纵向收卷：定径变长，横向收卷： 定长变径。纵向收卷的产品有利于等规格运输。2.由于纵向收卷装置由上至下单向运动， 横向收卷装置左右往返运动，所以纵向收卷设备占用场地小，设备简单。3.由于设备安装 空间以及制造工艺限制。横向收卷轴长较纵向，较短。所以单个产品，纵向收卷产品产量较 高，断头少，节省消耗。4.横向卷需要专门的放卷装置，否则由于产品的硬度，产品容易变 形。而纵向卷有利于放卷，产品不易变形。此收卷方案应用于与退火过后的软管，生产速度 可以达到160米/分。满足客户工艺要求，简化了生产流程，提高了生产效率，方便了最终

11、用户。 附图说明 0010 图1是本发明一种不依赖收卷张力的收卷控制方法中收卷工作状态示意图之一； 图2是本发明一种不依赖收卷张力的收卷控制方法中收卷工作状态示意图之二； 图3是本发明一种不依赖收卷张力的收卷控制方法中收卷后的材料分布示意图； 图4是本发明一种不依赖收卷张力的收卷控制方法中收卷盘的下降位移示意图。 具体实施方式 0011 附图说明中1是测速装置，2是牵引装置，3是弯曲装置，4是管材。 0012 下面结合附图和具体实施方式对本发明一种不依赖收卷张力的收卷控制方法作 进一步说明：收卷过程中，收卷线前进方向平行于水平面，卷盘平面平行于水平面，卷线在 卷盘平面上奇数层采用先外圈后内圈的

12、方式圆环排列，卷盘平面上铺满一层后，收卷盘会 下降一个位移D，然后偶数层则采用先内圈后外圈的方式圆环排列，依次往复循环。 0013 所述收卷盘的中心处垂直设有卷轴机构，卷轴机构上装有收卷盘，卷轴机构与收 卷盘同心并同步；卷轴机构上安装有收卷盘驱动旋转装置，收卷盘和卷轴机构沿Z轴同步 旋转；卷轴机构还设有横向移动装置，收卷盘与卷轴机构整体按直线段轨迹沿水平面方向 做往复运动，即沿Y轴移动位移K；收卷盘与卷轴机构与收卷送线方向所处水平面垂直，即 沿X轴送线。 0014 所述收卷盘将卷材收卷为一个环形的柱体，收卷盘内圈的收卷半径为r l0 ，收卷 盘内圈的收卷半径大于卷轴机构半径R，收卷盘外圈的收卷

13、半径为r h0 ，卷材的收卷半径r （r h0 rr l0 ）等于横移位置K。 0015 所述收卷半径分为奇数层收卷半径和偶数层收卷半径，奇数层的收卷半径为 r h0 rr l0 ，偶数层收卷半径为r h0 -L/2rr l0 +L/2，其中L为管径的相对位移，其中 管径L=R+S，R为管径，S为补偿间隙，奇数层收卷半径与偶数层收卷半径的内外圆差半个管 径。 0016 所述收卷盘下降的位移，收卷盘的转动速度为测量线速除以 当前收卷半径r。收卷半径由大变小时， r = r y -L*/360，收卷半径由小变大时， r = r y +L*/360，L为相对位移管径，L=R+S，R为管径，S为补偿间

14、隙。 r y 为当前圈0度时收卷 说 明 书CN 104276446 A 3/3页 5 圆半径，卷轴机构的转动范围为3600。 0017 测速装置的控制；用来测量产品，例如管材的线速度。通常使用：编码器等测速轮 装置；光电感应测速装置；流量除以横截面积算法；放卷部分给定。牵引装置的控制；由于 测量产生误差，为避免管材发生形变或者折弯，采用张力轮牵引。牵引电机通常采用变频器 等电子功率器件控制。牵引给定线速，再测量线速的基础上叠加一个小的收卷线速同方向 速度百分比，使速度环饱和，并采用张力限幅，使管材拉直。具体张力大小视管材材质，状态 而定。 0018 收线方向X轴的控制，分为：1.测速装置的控

15、制；2.牵引装置的控制； 收线方向Y轴的控制，分为：1.弯曲装置的控制；2.收卷装置的控制（包含：水平面垂 直于平移Y轴，水平面旋转）； 收线方向Z轴的控制，分为：1.收卷装置上下的控制（垂直面升降Z轴）； 弯曲装置的控制：本部分主要是为了使直线管，弯曲为弯管，弯曲辊位置不同，弯曲出 的弯管半径不同，相当于多个同心圆。弯曲装置的线速度给定采用牵引装置相同控制方法。 弯曲给定线速，再测量线速的基础上叠加一个小的收卷线速同方向速度百分比，使速度环 饱和，并采用张力限幅，使管材拉直。具体张力大小视管材材质，状态而定。 说 明 书CN 104276446 A 1/2页 6 图1 图2 说 明 书 附 图CN 104276446 A 2/2页 7 图3 图4 说 明 书 附 图CN 104276446 A