衡张力高吨位立式绕线自控装置.pdf

一种衡张力高吨位立式绕线自控装置由五大部分组成：输送绕线装置补充张力装置、一次牵引装置、二次牵引补充张力装置、接收绕线装置和PLC编程变频控制，输送绕线装置包括一字形排布的若干个带主机座总成、链条传动总成、电机减速总成、制动装置的绕线轮，补充张力装置包括绕线轮上的线材绕过的传向导轮，张力均衡导轮总成及配重块，一次牵引总成包括牵引轮、电机和减速机，二次牵引装置包括牵引轮、电机、减速机，二次补充张力装置包括定向导轮、张力均衡导轮配重总成、定向导轮，接收绕线装置包括二次牵引线材通过的排线装置，带链条传动轮总成、主机座总成、电机、减速机的绕线轮，PLC编程变频控制包括所有的变频电机、衡张力信号传感器和PLC编程控制。

1、  一种衡张力高吨位立式绕线自控装置由五大部分组成：输送绕线装置补充张力装置、一次牵引装置、二次牵引补充张力装置、接收绕线装置和PLC编程变频控制，其特征在于输送绕线装置包括一字形排布的若干个带主机座总成、链条传动总成、电机减速总成、制动装置的绕线轮，补充张力装置包括绕线轮上的线材绕过的传向导轮，张力均衡导轮总成及配重块，一次牵引总成包括牵引轮、电机和减速机，二次牵引装置包括牵引轮、电机、减速机，二次补充张力装置包括定向导轮、张力均衡导轮配重总成、定向导轮，接收绕线装置包括二次牵引线材通过的排线装置，带链条传动轮总成、主机座总成、电机、减速机的绕线轮，PLC编程变频控制包括所有的变频电机、衡张力信号传感器和PLC编程控制。

2、  根据权利要求1所述的衡张力高吨位立式绕线自控装置，其特征是输送线材装置和接收线材装置的结构相同，绕线轮垂直坐在底座的中心，轮轴通过轴承垂直插坐在底座的中心，在底座上设有变频电机，在电机减速器输出轴上设有链条传动轮与绕线轴套水平对应处设有的链条传动轮构成链条传动轮总成，在轴套上的链条传动轮的下方设有制动装置。

3、  根据权利要求1所述的衡张力高吨位立式绕线自控装置，其特征是一次牵引装置及补充张力装置固定在垂直地面的支架上，牵引轮由变频电机带动并固定在支架的正上方，导向轮固定在支架的中部的右面，张力均衡轮用摆轴固定在支架的正面的右面，其摆动夹角为60°。

4、  根据权利要求1所述的衡张力高吨位立式绕线自控装置，其特征是二次牵引装置及补充张力装置固定在垂直地面的支架上，牵引轮由变频电机带动并固定在支架上方的右面，定向轮固定支架正面的中上部，定向导轮固定在支架左侧的中部，张力均衡轮通过摆轴固定在支架下部正面的左侧，其摆动夹角为60°。

5、  根据权利要求1所述的衡张力高吨位立式绕线自控装置，其特征是收线排线装置由变频电机、减速机、排线轴、排线轮、排线架组成，变频电机、减速机、排线轴三者一字形连接并与垂直地面的支架平行并固定在支架的正面或侧面，排线轴上设有螺杆，排线架上设有限位轴，限位轴上设有限位器，排线轴两端设有计数换向器，排线架与排线轴水平固定在排线轴的两端，限位器的一端套在排线轴上与套在轴上的排线轮同步运行。

6、  根据权利要求1所述的衡张力高吨位立式绕线自控装置，其特征是PLC编程变频控制由PLC编程模块、集成线路、变频调节器组成，本装置的所有控制都设计在控制面板上，面板上的控制点都与PIC的输入接口相连，PIC的输出接口与变频器的功能端联接，控制本装置所设有的启动、运行、停止、联动、单动、紧急停止、制动、仪表显示、定米、定米复位、故障复位功能。

衡张力高吨位立式绕线自控装置
一、技术领域：
本发明涉及一种金属线材制品工艺中所用的衡张力高吨位立式绕线自控装置。
二、背景技术：
目前国内在用的金属线材生产绕线装置绕线轮都是卧式安装，占地面积大，绕线轮的重心在水平方向，牵引轮转动的力大，易把细线材拉断，所以把绕线轮设计较小，轮的绕线容量只有0.2-1吨，在生产过程中经常人工替换绕线轮，加之绕线工艺设计不合理，自动化程度不高，线材经常拉断，生产废品较多，由于绕线轮绕线容量小，拉出的线材比较短，不能满足市场的需求。
三、发明内容：
本发明的目的是提供一种衡张力高吨位立式绕线自控装置，解决已有技术存在的绕线轮绕线容量小、线材制品比较短、线材制品工艺不合理、自控水平低、线材易拉断、线材废品多的问题。
本发明的技术方案是通过以下方式实现的：
本发明由五大部分组成：输送绕线装置补充张力装置、一次牵引装置、二次牵引补充张力装置、接收绕线装置和PLC编程变频控制，其特征在于输送绕线装置包括一字形排布的若干个带主机座总成、链条传动总成、电机减速总成、制动装置的绕线轮；补充张力装置包括绕线轮上的线材绕过的传向导轮，张力均衡导轮总成及配重块；一次牵引总成包括牵引轮、电机和减速机；二次牵引装置包括牵引轮、电机、减速机；二次补充张力装置包括定向导轮、张力均衡导轮配重总成、定向导轮；接收绕线装置包括二次牵引线材通过的排线装置，带链条传动轮总成、主机座总成、电机、减速机的绕线轮；PLC编程变频控制包括所有的变频电机、衡张力信号传感器和PLC编程控制。
输送线材装置和接收线材装置的结构相同，绕线轮垂直坐在底座的中心，轮轴通过轴承垂直插坐在底座的中心，在底座上设有变频电机，在电机减速器输出轴上设有链条传动轮与绕线轴套水平对应处设有的链条传动轮构成链条传动轮总成，在轴套上的链条传动轮的下方设有制动装置。
一次牵引装置及补充张力装置固定在垂直地面的支架上，牵引轮由变频电机带动并固定在支架的正上方，导向轮固定在支架的中部的右面，张力均衡轮用摆轴固定在支架的正面的右面，其摆动夹角为60°。
二次牵引装置及补充张力装置固定在垂直地面的支架上，牵引轮由变频电机带动并固定在支架上方的右面，定向轮固定支架正面的中上部，定向导轮固定在支架左侧的中部，张力均衡轮通过摆轴固定在支架下部正面的左侧，其摆动夹角为60°。
收线排线装置由变频电机、减速机、排线轴、排线轮、排线架组成，变频电机、减速机、排线轴三者一字形连接并与垂直地面的支架平行并固定在支架的正面或侧面，排线轴上设有螺杆，排线架上设有限位轴，限位轴上设有限位器，排线轴两端设有计数换向器，排线架与排线轴水平固定在排线轴的两端，限位器的一端套在排线轴上与套在轴上的排线轮同步运行。
PLC编程变频控制由PLC编程模块、集成线路、变频调节器组成，本装置的所有控制都设计在控制面板上，面板上的控制点都与PIC的输入接口相连，PIC的输出接口与变频器的功能端联接，控制本装置所设有的启动、运行、停止、联动、单动、紧急停止、制动、仪表显示、定米、定米复位、故障复位功能。
本装置与已有技术相比具有以下优点：
1、该装置属国内外首创，可与国外先进技术相媲美。
2、该装置绕线容量可达2-3吨，是国内外没有的。
3、该装置为立式绕线装置，改变了传统的卧式绕线方式，可满足用户对产品“长度”的特殊需求，应合了线材“精品”市场的需求。
4、该装置为高吨位绕线装置，很大程度上降低了员工的体力劳动。对机械部分、电控部分做了精心设计、编程，达到了满意的效果。
5、该装置由五大部分组成：A-绕线主动输送线材装置(在不同的环境条件下也可做被动输送线材装置)；B-补充张力装置，一次牵引装置；C-二次牵引装置、补充张力装置；D-螺杆排线、接收线材绕线装置；E-采用变频器、PLC编程控制，使得A、B、C、D四大部分运行中能完美的达到配合默契，进而使整个生产线运行平稳，达到非常理想的效果。
四、附图说明：
图1-本发明的工艺结构示意图；
图中4个虚线框表示A、B、C、D四个部分
A-输送绕线装置  B-一次牵引装置、补充张力装置  C-二次牵引装置、补充张力装置  D-排线接收绕线装置
1-半成品绕线轮(2-3吨)  2-链条传动轮总成  3-制动装置  4-主机座总成(参考侧视图)  5-电机、减速机总成  6-传向导轮  7-张力均衡导轮总成  8-张力均衡导轮总成配重  9-一次电机、减速机牵引总成10-二次电机、减速机牵引总成  11-定向导轮  12-张力均衡导轮配重总成  13-定向导轮  14-电机、减速机排线装置总成  15-半成品或成品绕线轮16-链条传动轮总成  17-电机、减速机总成  18-主机座总成(参考侧视图)19-各种处理线材生产装置  20-衡张力牵引信号传感器  21-衡张力均衡信号传感器
图2-图1中A、B部分的俯视图；
图3-图1中A、B部分的侧视图；
图4-图1中C、D部分的俯视图；
图5-图1中C、D的侧视图；
图6-本发明的自控电控原理示意图。
图6中M₁-输送绕线装置  M₂-一次牵引装置  M₃-二次牵引装置  M₄-接收绕线装置  M₅-排线装置  B₁、B₂、B₃、B₄、B₅-变频器  H₁、H₂-张力均衡传感器  Z-张力调节器  S-速度调节器  P-排线手动、自动调节器L₁、L₂-类比输出  PID-PLC功能模块及线路板  K₁、K₂-系统控制板面
五、实施例：
为进一步公开本发明的技术方案，下面结合说明书附图通过实施例作进一步描述(如图1-5所示)：
本发明由输送绕线装置A、补充张力一次牵引装置B、二次牵引补充张力装置C、排线接收绕线装置D和PLC编程变频控制组成，其特征在于输送绕线装置包括一字型排布的若干个带主机座总成4、链条传动轮总成2、电机减速总成5、制动装置3的绕线轮1；补充张力装置包括绕线轮1上的线材绕过的传向导轮6、张力均衡导轮7及配重块8；一次牵引装置9包括牵引线材的牵引轮、电机和减速机；二次牵引装置10包括牵引轮、电机、减速机；二次补充张力装置包括定向导轮11、张力均衡导轮配重总成12、定向轮13；接收绕线装置15包括排线装置总成14、带链条传动轮总成16、主机座总成18、电机减速机17的绕线轮15；PLC编程变频控制包括变频电机B₁、B₂、B₃、B₄、B₅、衡张力传感器20、21和PLC编程控制。
如图1-5所示，本装置工作过程如下：
将前道工序缠有线材的绕线轮1放到主机4上，起动电源，电机5开始起动，通过链轮、链条2传动，使绕线轮旋转向外输送线材，电机5固定在主机架4上，在运转过程中出现断线时，制动系统3起动，将旋转的绕线轮1在短时间内停下来。绕线装置向外输送线材后，经过传向导轮6将线材引到张力均衡导轮7上，张力均衡装置上的8是配重，该装置主要控制线材运行过程中产生的不平稳，时松时紧状态，以达到衡张力。一次牵引装置9将线材拉过来后，经过处理生产装置19再经过二次牵引装置10拉出，经过定向导轮11、张力均衡装置12、定向导轮13、排线装置14后，到达接收绕线轮15。接收绕线轮15是通过固定在主机架18上的电机17带动链轮、链条14传动使绕线轮旋转，达到接收线材的目的。排线装置14是采用变频调速螺杆将线材有序地缠绕在绕线轮上。
主动输出绕线装置、张力均衡装置7、一次牵引装置、二次牵引装置、张力均衡装置、主动接收绕线装置，完全是由PLC编程，电信号传输来控制各装置之间速度地匹配，运行中线材波动，由张力均衡装置做缓解，来达到线材在运行过程中的平稳性、衡张力。进而大大提高了运行速度，保障了小线径生产的高速度运转，否则，易出现断线、乱线，严重影响生产的正常运行。
该装置应用广泛——其装置的运转速度范围可在0-1200m/min，根据不同的工艺要求，配套于不同性能的输出、接收的绕线装置。该装置还可采用较为先进的液压制动系统。
本装置的自控工作原理及工作过程如图6所示：
整机速度由二次牵引速度S人为设定或仪表设定：
一、当在系统控制面板K₁或K₂上按下起动按钮时，各变频器及系统上电；启动端、方向端吸合，旋转调速旋扭S，二次牵引速度上升。此时，二次牵引变频器B₃类比输出L₂分别送到一次牵引B₂、输送绕线装置B₁接收绕线装置B₄的变频器速度给定端。它们的速度也跟随上升。接收绕线装置变频器B₄的类比输出，送到排线变频器B₅的速度给定端，排线电机M₅开始工作。通过调节排线变频器B₅的给定，旋转排线P旋扭调节排线速度。
二、一次牵引变频器B₂的类比输出与输送绕线装置M₁之间的衡力均衡传感器H₁信号作比较，送入PID调节器中，控制“输送绕线装置M₁”的速度，使一次牵引M₂与输送绕线装置M₁之间达到横向衡张力的调节。一次牵引M₂与二次牵引M₃之间的衡张力是通过调节二次牵引变频器B₂的给定电压来保持的。同时二次牵引变频器B₃的类比输出与放置在二次牵引M₃与“接收绕线装置M₄”之间的传感器X信号作比较，送入PID调节器中，控制“接收绕线装置M₄”变频器B₄的给定电压，从而控制了“接收绕线装置M₄”的速度，实现了二次牵引M₃与“接收绕线装置M₄”间的衡张力控制。
三、本系统为方便工艺的操作，设置了牵引M₃、接收绕线装置M₄的点动与接收绕线装置M₄的联动，单动、定速、速度S调节功能，排线P手动与自动调节功能，张力Z调节功能。这些功能主要是通过变频器的点动频率，利用PLC的输出接口对变频器的启动端来编程控制，系统控制面板K₁、K₂上的所有控制按扭，都与PLC的输入接口相连，PLC的输出接口与变频器的功能端联接，控制系统的启动、停止、联动、单动、紧急停止、制动、仪表、定米、定米复位、故障复位等功能。