专利名称：一种多头收线机的排线机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及多头收线机排线技术领域，尤其涉及一种多头收线机的排线机构。
技术背景多头收线机被广泛应用于漆包机，退火镀锡机等线材生产设备，其特点是多个收 线电机共用一个排线机构，所以相对较简单且效率较高。如图1所示，为现有的多头收线机 排线机构位置的结构示意图，通常多头收线机的收线电机对称分布在机器的左右两侧，每 一侧在较厚的平面钢板上的水平方向分布有多个收线电机，垂直方向分布有一层或两层。 每一层的待收卷线材由多头收线机一端的换向导轮斜拉进入对应的排线导轮2，排线导轮 2推动线材分层收卷在收线盘3上。当需要配置的收线电机数量固定时，垂直方向只有一层 时收线机的长度将增加一倍，所以两层收线电机被广泛采用。目前，国内外市场上的多头收 线机的排线机构还主要采用齿轮齿条结构，控制方法还主要是靠机械调整的行程开关。现有的两层收线电机对应有两根横向排线杆和两排收线电机控制器，每一层的待 收卷线材由多头收线机的一端斜拉到排线导轮，这就带来以下难以解决的矛盾1)从换向 导轮斜拉多根线材到多个排线导轮时，线材密度较大，除斜拉线材会部分挡住控制面板外， 断线时还可能发生断头绞在其它线材上等各种意想不到的情况，特别在生产速度较高时相 互之间的干扰更加严重；2)上层收线电机对下层收线电机有干扰，当上层收线盘上的线材 断线时，若断头未及时固定好，断头将滑向下层，接触运行在下层横向排线杆附近的线材或 运行中的下层收线盘时，容易被夹带卷入造成事故；3)任一收线盘上的线材断线时，若收 线电机未及时关闭，因失去线材张力对其转速的限制，收线电机转速将加快，断头的旋转半 径将加大，从而击打到上下左右的收线盘，造成大量成品线材损伤；4)收线盘直径不同时 应当调节排线导轮的位置使之尽量靠近收线盘，现有结构或无调节功能，或需要对对应每 个收线电机的排线摆杆进行调节；5)上下两层收线电机之间还有一根横向排线杆和一排 收线电机控制器，所以需要较大间距，导致上下两层不能同时位于较好的操作高度，要么上 层太高造成下线时工人用不上力，要么下层太矮造成工人需过分弯腰才能操作；6)上下两 层都要有横向排线杆，要求排线机构为复杂的立体结构；7)安装收线电机的收线机侧板是 采用较厚的平面钢板制成，因为横向排线杆和排线导轮占有一定空间，使排线范围不能靠 近侧板，所以收线盘在收线电机旋转轴上的安装位置不能紧靠收线电机端板，使收线电机 旋转轴的悬臂加长，对其刚性带来不利影响。另外，传统的齿轮齿条结构的缺点有1)磨损 后会加大换向间隙，造成换向时停顿时间过长，影响排线质量；2)每根排线轴杆由各自的 齿轮齿条副驱动，若各齿轮齿条副一致性不好或安装时实际咬合半径不同，会造成各排线 轴杆运动速度或行程不一致，使得各收线盘的排线不一致，并无法调整；3)每个齿轮齿条 副的齿轮动力需要来自同一个电机，而这些齿轮齿条副有分布在较大的立体空间内，所以 需要较复杂的传动机构。另一方面，传统的排线控制方法是机械调整的行程开关，其缺点是1)手动调整 行程开关位置时较难掌握调整尺度；2)行程开关在大量重复的机械动作下易损坏，且触发位置的重复精度不高；3)调整机构较复杂，不但提高了制造成本，还提高了维修成本。在多头收线机的排线过程中，最容易出现的问题是排线杆没能做到平行移动，造 成一端的排线行程大，另一段的排线行程小，使多个收线盘的排线行程不能达到最佳另一方面，在排线的往复运动过程中，换向时要经历减速、停止和减速的过程，这 三个过程多少要占用一定时间。线材收卷的速度是不变的，换向时多占用的时间必然使对 应两端所卷绕的线材多于勻速运动的中段。差别不大时线材可小范围滑动乃保持排线平 整，差别较大时则会造成两端堆高，破坏排线的平整性。经过测试，换向时间大约是0.2 0. 5秒，排线速度越快换向时间越长，因为惯性的原因理论上每套排线机构都有这样的趋 势。换向时间长的结果是两端单位距离内停留的时间加长，堆积的线材变多。排线速度快 的结果是收线盘中段单位距离的停留时间缩短，堆积的线材变少。两者对收卷质量分布的 影响都是加大两端与中段的差距，所以排线速度越快越难使排线平整。排线速度决定了线 材绕在收线盘上的节距，在同样的收卷转速下，排线速度越快节距越大，排线速度越慢节距 越小。在生产线速度不变的情况下，收线盘转速随着卷径逐步变大而减慢，所以在排线速度 不变的情况下排线节距是从底盘到满盘逐渐变大的。为了使线材从收线盘放出时不产生夹 线或垮线的问题，通常要求排线节距在一定范围内，特别是底盘排线节距不能太小，否则容 易产生夹线问题。在排线速度不变的情况下，排线速度必须快到保证底盘节距不小到造成 夹线的程度，因此在生产线速度较快时就容易出现排线不平整的问题，严重限制了生产效 率。解决此问题除进一步缩短换向时间外，还可以根据收线盘转速改变排线速度，即保持节 距不变，控制排线速度从底盘到满盘逐渐减慢的恒节距排线，虽然在底盘有较大的质量分 布不勻，但随着卷径加大排线速度减慢后质量分布不均勻度逐渐减小，可大大减轻两端堆 高造成排线不平整的问题。另一方面，由于收线盘侧壁刚性问题，随着收线盘收卷的线材重量增加，在收线张 力的作用下收线盘侧壁会有不同程度的胀开，导致排线距离向两个侧壁延伸，通常需要人 工不断调宽排线距离才能保证排线平整。人工调整的频率不能太高，且实际生产中经常出 现未及时调整带来的质量问题，需要自动调整来减轻工人负担并改善质量。本实用新型人在申请号为200720061037.0，名称为“多头收料机的排料机构”，以 及申请号为200710032602. 5，名称为“一种数控排线装置及其排线方法”的中国专利中提出 了一种以滚珠丝杆为基础的排线机构，以及以编码器为基础的数控方法，并取得了较大进 步。而“多头收料机的排料机构”(200720061037.0)虽然解决了以上问题，但它未能实现左 右两侧分别控制，且多个直线轴承安装时的同轴度和平行度不易保证，需要进一步改进。而 “一种数控排线装置及其排线方法” (200710032602. 5)虽然解决了以上问题，但它对编码器 和PLC的硬件要求较高，否则编码器发给PLC的脉冲信号可能丢失，PLC中记录的排线位置 会出现偏差，造成排线范围整体漂移
实用新型内容
本实用新型的其中一个目的在于针对现有技术的不足，提供一种能减少排线干扰 和生产事故，提高排线质量和成品线材质量，简化结构，易于操作，降低制造成本和维修成 本的多头收线机的排线机构；为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现[0011]一种多头收线机的排线机构，它包括机架和PLC控制器，所述机架设有最少一层水平排列的多个收线盘，每个收线盘由一个收线电机驱动连接，还包括丝杆驱动装置，与收 线盘数量相同的排线导轮，与生产头数相同的换向导轮，以及用于驱动排线导轮沿平行于 收线盘轴线方向作往复直线运动的排线导轮驱动装置，所述排线导轮驱动装置包括横向排 线杆；收线盘通过锥形顶砧和锥形螺母同轴安装于收线电机的输出轴，每个换向导轮对应 设在收线盘的上方，每个收线盘的侧方对应设有一个双轴承无侧摆的排线导轮；所述横向 排线杆连接各个排线导轮；所述丝杆驱动装置包括丝杆、丝杆母、接近开关、两个丝杆轴承 座、两个同步皮带轮，一根同步皮带以及恒速电机，两个丝杆轴承座及恒速电机装设于机 架，丝杆的两端分别轴设于两个丝杆轴承座，丝杆与丝杆母螺纹连接，丝杆母与排线导轮驱 动装置连接，恒速电机通过两个同步皮带轮和一根同步皮带驱动连接丝杆的一端，接近开 关装设在闭合临界点；所述PLC控制器连接接近开关和恒速电机，PLC控制器设有正转监测 计时器、反转监测计时器，以及毫秒级的换向定时器和加减速定时器。进一步的，所述排线导轮驱动装置还包括排线横梁、排线轴杆，以及排线轴杆轴承 座，所述横向排线杆通过排线轴杆连接排线横梁，排线轴杆通过排线轴杆轴承座安装连接 于机架，所述丝杆母与排线横梁连接。进一步的，所述闭合临界点是指闭合区与断开区的交界点；丝杆母在闭合临界点 靠近同步皮带轮一侧时为闭合区，丝杆母在闭合临界点远离同步皮带轮一侧时为断开区。进一步的，所述恒速电机为步进电机或同步电机；恒速电机为步进电机时设置有 步进驱动器作为电机控制器来控制电机运行速度和方向；恒速电机为同步电机时设置有伺 服控制器或变频器作为电机控制器来控制电机运行速度和方向，或者仅设置有继电器来控 制电机运行方向。进一步的，所述机架设有凸台，收线电机装设于该凸台。进一步的，所述锥形螺母前端设有与收线电机的输出轴外圆配合的内孔。进一步的，该排线机构还包括挡线杆，挡线杆位于排线导轮的侧方，且挡线杆与收 线盘位于排线导轮的不同侧。进一步的，所述机架的左右两侧均设有上下两层水平排列的多个收线盘。进一步的，该排线机构还包括上层挡线杆、中层挡线杆和下层挡线杆，所述上层挡 线杆、中层挡线杆和下层挡线杆均位于排线导轮的侧方，且均与收线盘位于排线导轮的不 同侧；所述上层挡线杆位于上层收线盘的侧上方，中层挡线杆位于上下两层收线盘之间，下 层挡线杆位于下层收线盘的侧下方。进一步的，该排线机构还包括U形档线槽和档线板，U形档线槽的三边设置于每个 上层收线盘的左、右、下三侧，档线板设置于下层各收线盘之间。本实用新型有益效果为本实用新型所述的一种多头收线机的排线机构，它包括机架和PLC控制器，所述 机架设有最少一层水平排列的多个收线盘，每个收线盘由一个收线电机驱动连接，其特征 在于还包括丝杆驱动装置，与收线盘数量相同的排线导轮，与生产头数相同的换向导轮， 以及用于驱动排线导轮沿平行于收线盘轴线方向作往复直线运动的排线导轮驱动装置，所 述排线导轮驱动装置包括横向排线杆；收线盘通过锥形顶砧和锥形螺母同轴安装于收线电 机的输出轴，每个换向导轮对应设在收线盘的上方，每个收线盘的侧方对应设有一个双轴承无侧摆的排线导轮；所述横向排线杆连接各个排线导轮；所述丝杆驱动装置包括丝杆、 丝杆母、接近开关、两个丝杆轴承座、两个同步皮带轮，一根同步皮带以及恒速电机，两个丝 杆轴承座及恒速电机装设于机架，丝杆的两端分别轴设于两个丝杆轴承座，丝杆与丝杆母 螺纹连接，丝杆母与排线导轮驱动装置连接，恒速电机通过两个同步皮带轮和一根同步皮 带驱动连接丝杆的一端，接近开关装设在闭合临界点；所述PLC控制器连接接近开关和恒 速电机，PLC控制器设有正转监测计时器、反转监测计时器，以及毫秒级的换向定时器和加 减速定时器。采用上述结构的多头收线机的排线机构，由于每个换向导轮对应设在收线盘 的上方，每个收线盘的侧方对应设有一个双轴承无侧摆的排线导轮，多根线材可从不同的 换向导轮经排线导轮进入相应的收线盘，如此便可有效减少线与线之间的干扰的问题，而 在PLC控制器的控制下，丝杆母带动排线导轮驱动装置动作，排线导轮驱动装置可基本保 证平行移动，从而使线材经多个排线导轮按同样的排线行程收卷到多个收线盘上。所有排 线导轮均设置有两个轴承，可保证排线导轮在侧向力的作用下不会出现偏摆，有效准确地 将排线导轮驱动装置的动作传递到线材上。收线盘通过锥形顶砧和锥形螺母同轴安装于收 线电机的输出轴，保证收线盘旋转时无跳动，线材可一直收卷到侧板根部。因此，本实用新 型所述的一种多头收线机的排线机构，不但能减少线与线之间的干扰和生产事故，提高排 线质量和成品线材质量，而且结构简化，易于操作，可降低制造成本和维修成本。
图1为现有的多头收线机排线机构位置的结构示意图；图2为本实用新型实施例一所述多头收线机的排线机构的正面结构示意图；图3为本实用新型实施例一所述多头收线机的排线机构的侧面结构示意图；图4为本实用新型实施例一排线导轮驱动装置和丝杆驱动装置的连接示意图；图5为图4的A向示意图；图6为本实用新型实施例二排线导轮驱动装置和丝杆驱动装置的连接示意图；图7为图6的B向示意图；图8为本实用新型实施例三的U形档线槽和档线板安装示意图；图中标号为1——换向导轮，10——机架，101——凸台，2——排线导轮，201——上层挡线杆，202——中层挡线杆，203——下层挡线杆，3——收线盘，40——横向排线杆，41——排线横梁，42——排线轴杆，43——排线轴杆轴承座，50——丝杆，51——丝杆母，52——接近开关，53——丝杆轴承座，54——同步皮带轮，55——同步皮带，56--〖亘速电机，60——闭合临界点，70——U形档线槽，71——档线板，8——收线电机，9——毛毡夹。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明[0042]实施例一，如图2至5所示，一种多头收线机的排线机构，它包括机架10和PLC控 制器，所述机架10设有最少一层水平排列的多个收线盘3，每个收线盘3由一个收线电机8 驱动连接，还包括丝杆驱动装置，与收线盘3数量相同的排线导轮2，与生产头数相同的换 向导轮1，以及用于驱动排线导轮2沿平行于收线盘3轴线方向作往复直线运动的排线导 轮驱动装置；收线盘3通过锥形顶砧和锥形螺母同轴安装于收线电机8的输出轴，每个换向 导轮1对应设在收线盘3的上方，每个收线盘3的侧方对应设有一个双轴承无侧摆的排线 导轮2，所述横向排线杆40连接各个排线导轮2 ；所述排线导轮驱动装置连接各个排线导轮 2 ；所述丝杆驱动装置包括丝杆50、丝杆母51、接近开关52、两个丝杆轴承座53、两个同步皮 带轮54，一根同步皮带55以及恒速电机56，两个丝杆轴承座53及恒速电机56装设于机架 10，丝杆50的两端分别轴设于两个丝杆轴承座53，丝杆50与丝杆母51螺纹连接，丝杆母 51与排线导轮驱动装置连接，恒速电机56通过两个同步皮带轮54和一根同步皮带55驱动 连接丝杆50的一端，接近开关52装设在闭合临界点60 ；所述PLC控制器连接接近开关52 和恒速电机56，PLC控制器设有正转监测计时器、反转监测计时器，以及毫秒级的换向定时 器和加减速定时器。作为优选实施方式，所述排线导轮驱动装置还包括排线横梁41、排线轴杆42，以 及排线轴杆轴承座43，所述横向排线杆40通过排线轴杆42连接排线横梁41，排线轴杆42 通过排线轴杆轴承座43安装连接于机架10，所述横向排线杆40连接各个排线导轮2，所述 丝杆母51与排线横梁41连接。在横向排线杆40和排线轴杆42之间采用卡槽连接。排线 轴杆42端部铣扁，并在轴心处钻有螺丝孔。横向排线杆40对应位置开有宽度不同的台阶 长槽，靠排线轴杆42 —侧的长槽宽度和深度与排线轴杆42端部铣扁部分配合，另一侧宽度 略大于旋入螺丝孔的螺栓直径，长槽的长度应当足够使横向排线杆40沿长槽移动以适应 不同收线盘3对排线导轮2位置的要求。将横向排线杆40的长槽与多根排线轴杆42端部 铣扁处对接，从横向排线杆40的另一侧长槽插入螺栓旋入排线轴杆42轴心处的螺丝孔，水 平移动横向排线杆40使安装在横向排线杆40上的排线导轮2离收线盘3的距离适宜，旋 紧螺栓后即可使横向排线杆40紧密连接。当所用收线盘3直径变化时，松开横向排线杆40 与各排线轴杆42之间的数个连接螺栓，水平移动横向排线杆40，使排线导轮2与收线盘3 的距离最佳后锁紧数个连接螺栓。如此，不仅实现了排线导轮2离收线盘3距离的调节，还 可使数十个排线导轮2 —次调整到位。作为优选实施方式，所述一种多头收线机的排线机构的丝杆驱动装置可以不通过 同步皮带55和同步皮带轮54来连接恒速电机56的输出轴和丝杆50，替代的连接方式是 在丝杆50端部位于丝杆轴承座53的轴承相应位置处铣一个穿过轴心的深槽，恒速电机56 的输出轴端部双面铣扁与深槽配合，将恒速电机56与丝杆50同轴安装，双面铣扁的恒速电 机56的输出轴在深槽内驱动丝杆50旋转，套在深槽处的丝杆50轴外圆的轴承内圈可防止 深槽受力后张开变形。作为优选实施方式，闭合临界点60是指闭合区与断开区的交界点；丝杆母51在闭 合临界点60靠近同步皮带轮54 —侧时为闭合区，丝杆母51在闭合区时接近开关52保持 闭合；丝杆母51在闭合临界点60远离同步皮带轮54 —侧时为断开区，丝杆母51在断开区 时接近开关52保持断开。作为另一优选实施方式，闭合区也可以设置在闭合临界点60远 离同步皮带轮54 —侧，即丝杆50正转时丝杆母51前部靠近接近开关52使接近开关52闭合的位置是闭合临界点60，丝杆50继续正转使丝杆母51撞到远离同步皮带轮54的丝杆 轴承座53的位置是闭合区顶端，闭合临界点60和闭合区顶端之间是闭合区，丝杆母51在 闭合区之内接近开关52均保持闭合；在闭合临界点60与靠近同步皮带轮54的丝杆轴承座 53之间是断开区，丝杆母51在断开区之内接近开关52保持断开。 作为优选实施方式，若将该丝杆50排线机构应用于拉丝机等单头排线场合，丝杆 母51推动的是单根排线轴杆42 ；若需要实现双锥排线，闭合区长度必须大于锥面轴向长 度；若丝杆母51厚度不能满足闭合区长度的要求，可另设延长感应板使之超过丝杆母51厚 度，延长感应板设置在丝杆母51靠近闭合区一则，能在丝杆母51到达接近开关52前到达 接近开关52，但随丝杆母51在全部可运动范围内运动时不可与丝杆轴承座53等部件碰撞。作为优选实施方式，本实施例中所述机架10的左右两侧均设有上下两层水平排 列的多个收线盘3。当然，除了设置成两层的层数外，机架10的左右两侧均可设置成单层或 多于两层的层数；也可仅在机架10的左侧或右侧设置最少一层水平排列的多个收线盘3， 具体根据实际产品而定。恒速电机56可以是步进电机，也可以是同步电机；恒速电机56为步进电机时设置 有步进驱动器作为电机控制器来控制电机运行速度和方向；恒速电机56为同步电机时设 置有伺服控制器或变频器作为电机控制器来控制电机运行速度和方向，还可不设置电机控 制器仅设置继电器来控制电机运行方向。其中，作为优选实施方式，步进电机和步进驱动器 的控制效果好，且成本较低，可作为首选。作为另一种优选实施方式，同步电机和伺服控制 器的控制效果与前者相近，但成本很高，可作为次选。作为另一种优选实施方式，同步电机 和变频器可用两种控制方式，采用脉冲控制方式时控制效果比步进电机略差，且成本略高， 可作为次选；采用通讯控制方式时换向时间太长，不建议使用。作为另一种优选实施方式， 用继电器控制同步电机时，成本最低，且换向时间较短，但换向冲击较大，不能调节排线速 度，可用于排线导轮驱动装置质量惯性较小且不需要调节排线速度的场合，如拉丝机等单 头排线。作为优选实施方式，所述机架10设有凸台101，收线电机8装设于该凸台101。安 装收线电机8的收线机侧板采用较薄的折弯钢板制成，同样的钢板折弯后刚度将大大提 高，收线电机8安装在折弯成凸台101的5毫米厚钢板上刚度不会降低，但折弯的凸台101 可缩短收线电机8的悬臂，使收线电机8的输出轴的受力状态改善，特别在收线盘3出现偏 心负荷时收线电机8的输出轴的摆动幅度不会被过长的悬臂放大。以两层收线盘3为例， 所述收线盘3由收线电机8带动，上层的收线电机8安装在上层的凸台101上，下层的收线 电机8安装在下层的电机凸台101上，横向排线杆40需要的活动空间由凸台101提供，收 线盘3在收线电机8的输出轴上的位置尽量靠近收线电机8的轴承，减小收线电机8的输 出轴的悬臂长度。作为优选实施方式，所述锥形螺母前端必须有一定长度的与收线电机8的输出轴 外圆配合的内孔，使锥形螺母的锥面和锥形顶砧的锥面一样与收线电机8的输出轴同轴， 以克服螺母间隙较大对同轴性带来的影响。本实用新型所述一种多头收线机的排线机构还包括挡线装置，挡线装置位于排线 导轮2的侧方，且挡线装置与收线盘3分别位于排线导轮2的不同侧。作为优选实施方式， 如图2所示，所述挡线装置可以是挡线杆，包括上层挡线杆201、中层挡线杆202和下层挡线杆203，所述上层挡线杆201、中层挡线杆202和下层挡线杆203均位于排线导轮2的侧 方，且均与收线盘3位于排线导轮2的不同侧；所述上层挡线杆201位于上层收线盘3的侧 上方，中层挡线杆202位于上下两层收线盘3之间，下层挡线杆203位于下层收线盘3的侧 下方。采用上层挡线杆201、中层挡线杆202和下层挡线杆203的三根挡线杆的组合结构， 可使任意一个收线电机8上的收线盘3断线时，断头在接触某挡线杆时其旋转半径被限制 在该挡线杆限定的范围内，离开挡线杆时断头旋转半径逐渐扩大，但不久又被下一根挡线 杆限制住。所以，即使断线后未及时关闭收线电机8，断头的旋转半径也被限制在较小范围 内，不会打伤其它收 线电机8上的成品线材。所述上中下挡线杆设置在以排线导轮2为中 线的收线盘3的反面，上挡线杆高于上收线盘3，中挡线杆位于上下收线盘3之间，下挡线 杆低于下收线盘3，挡线杆对操作空间的影响较小，能挡住任一收线盘3带断头旋转时的断 头，使之不打伤其它收线盘3上的线材，但可能打伤经上层收线盘3侧面到下层收线盘3的 被收卷线材。作为优选实施方式，所述一种多头收线机的排线机构的换向导轮1下部可以设置 毛毡夹9、猪尾圈或挡线杆。所述线材经过换向导轮1后进入毛毡夹9、猪尾圈或挡线杆， 当线材断头时毛毡夹9、猪尾圈或挡线杆可消除断头运动惯性，使之垂直向下进入排线导轮 2，不发生横向运动伤及旁边的线材。本实施例一中，对应收线盘3所收卷线材经由位于对应排线导轮2上部一定距离 的对应换向导轮1进入该排线导轮2，上下两排收线盘3的排线导轮2均连接在同一根横向 排线杆40上，横向排线杆40带动排线导轮2作平行于收线盘3轴线的直线运动；横向排线 杆40通过两根以上排线轴杆42与排线横梁41连接，其中两根排线轴杆42由四个直线轴 承支撑在机架10上，使横向排线杆40和排线轴杆42和排线横梁41连接成的整体可在机 架10上作平行与收线盘3轴线的直线运动；排线横梁41再与丝杆母51连接，丝杆母51在 丝杆50旋转时可作平行于排线轴杆42的直线运动；丝杆50由两个丝杆轴承座53支撑在 机架10上，并穿过其中一个丝杆轴承座53与该丝杆轴承座53外侧的恒速电机56连接；丝 杆母51靠近电机一侧的丝杆轴承座53的侧面安装有接近开关52，丝杆母51离该丝杆轴承 座53最多一个丝杆母51厚度时接近开关52闭合，闭合状态一直保持到丝杆母51远离该 丝杆轴承座53最多一个丝杆母51厚度后时结束；接近开关52也可安装在丝杆母51远离 电机一侧的丝杆轴承座53的侧面；恒速电机56可由工频电源直接驱动，也可由电机控制器 变频驱动。所述多头收线机左右两侧的横向排线杆40可与同一套排线轴杆42和排线横梁 41连接，也可以与各自对应的排线轴杆42和排线横梁41连接构成两套独立的排线机构。采用上述结构的多头收线机的排线机构，由于每个换向导轮1对应设在收线盘3 的上方，每个收线盘3的侧方对应设有一个双轴承无侧摆的排线导轮2，多根线材可从不同 的换向导轮1经排线导轮2进入相应的收线盘3，如此便可有效减少线与线之间的干扰的问 题，而在PLC控制器的控制下，丝杆母51带动排线导轮驱动装置动作，排线导轮驱动装置在 四个轴承座的限制下可基本保证平行移动，从而使线材经多个排线导轮2按同样的排线行 程收卷到多个收线盘3上，所有排线导轮2都设置有两个轴承与轴芯连接，保证排线导轮2 在侧向力的作用下不会出现偏摆，有效地将排线导轮驱动装置的动作传递到线材上。收线 盘3通过锥形顶砧和锥形螺母同轴安装在收线电机8的输出轴上，保证收线盘3旋转时无 跳动，线材可一直收卷到侧板根部。因此，本实用新型所述的一种多头收线机的排线机构，不但能减少线与线之间的干扰和生产事故，提高排线质量和成品线材质量，而且结构简化，易于操作，可降低制造成本和维修成本。上述多头收线机的排线机构的控制过程是步骤A，设定PLC控制器的参数，包括排线起始距离、排线行程、排线增量、停机位 置、排线速度、超速比例、换向速度和最大换向时间，其中排线起始距离表示由接近开关52的闭合临界点60到排线起始点的距离，排线起 始点必须位于闭合区内，排线起始距离必须大于零且小于闭合区长度；排线行程表示由排线起始点到排线终点的距离；排线终点必须位于断开区之内， 排线行程减排线起始距离之差必须大于零且小于断开区长度；闭合区长度与断开区长度之 和为排线最大行程；排线增量表示在调整好排线起始距离和排线行程，使收线盘底盘排线效果达到要 求后，随着线材在收线盘3内越装越多，收线盘侧板涨开时根据涨开的程度输入的增量，排 线增量同时影响排线起始点和排线终点的位置；停机位置表示停止排线时横向排线杆40停止的位置，编制程序时可指定该位置 是位于闭合区或断开区，输入的停机位置的数值表示停机位置离闭合临界点60的距离；排线速度表示正常工作时排线导轮驱动装置的直线运动速度，其中，排线速度= 丝杆节距X排线脉冲频率/脉冲传动比；其中，所述丝杆节距表示丝杆旋转一周时丝杆母 51直线运动的距离，脉冲输出频率表示PLC控制器的高速脉冲输出口输出脉冲的频率，脉 冲传动比表示使恒速电机56每秒旋转一周需要的脉冲频率；超速比例表示原方向减速停止后，反方向加速时达到的超速速度与排线速度之百 分比，超速比例不得小于100% ；换向速度表示启动、停止或换向时，每一步加速或减速的幅度；加减速定时器的设 定时长即每一步加速或减速的时间间隔，根据PLC控制器特性固定在比较短的时长；加减 速定时器的设定时长固定时，换向速度的大小即代表了加减速的加速度大小；最大换向时间表示同步电机由正转改反转或由反转改正转可能需要的最长时间， 最大换向时间包括减速、停止和加速所占用的多于绝对勻速运动所需的时间，排线速度越 快则换向时间越长，针对最大排线速度设定的最大换向时间可用于判断设备故障，避免出 现小故障时导致撞击的大事故；步骤B，当PLC控制器接收到开始排线指令时，在排线开始前，PLC控制器检测接近 开关52，如果接近开关52闭合，说明丝杆母51位于闭合区，PLC控制器通过方向输出口输 出正转指令，使丝杆母51向闭合临界点60方向运动；如果接近开关52断开，说明丝杆母51 位于断开区，PLC控制器通过方向输出口输出反转指令，使丝杆母51向闭合临界点60方向 运动，使加速状态置位，同时启动加减速定时器；步骤C，若加减速定时器计时到达，且加速状态已置位，运行状态未置位，说明排线 刚启动，刚进入该状态时先做以下计算排线脉冲频率=排线速度X脉冲传动比/丝杆节距；超速脉冲频率=超速速度X脉冲传动比/丝杆节距；加减速脉冲级差=换向速度X脉冲传动比/丝杆节距；若PLC控制器的方向输出口为正转，则计算[0071]正转监测时长=闭合区长度/排线速度+最大换向时间；使运行状态置位；正转换向时长=(排线行程-起始排线距离+排线增量)/排线速度；启动正转监测计时器进行正转监测时长的计时，并启动接近开关52下降沿的监测，设定换向定时器时长为正转换向时长但不启动换向定时器；若PLC控制器的方向输出口为反转，则计算反转监测时长=断开区长度/排线速度+最大换向时间；使运行状态置位；反转换向时长=(起始排线距离+排线增量)/排线速度；启动反转监测计时器进行反转监测时长的计时，启动接近开关52上升沿的监测， 设定换向定时器时长为反转换向时长但不启动换向定时器；然后按以下方式控制加速过程若输出脉冲频率< 超速脉冲频率，则输出脉冲频率=输出脉冲频率+加减速脉冲级差，加速状态保持置位，再次启动加减速定时器；若输出脉冲频率>=超速脉冲频率，则输出脉冲频率=输出脉冲频率_加减速脉冲级差，加速状态取消置位，使减勻状态置位，再次启动加减速定时器；步骤D，若加减速定时器计时到达，且加速状态已置位，运行状态已置位，说明排线 在执行正常的换向加速过程，刚进入该状态时先做以下计算排线脉冲频率=排线速度X脉冲传动比/丝杆节距；超速脉冲频率=超速速度X脉冲传动比/丝杆节距；加减速脉冲级差=换向速度X脉冲传动比/丝杆节距；若PLC控制器的方向输出口为正转，则计算正转监测时长=(起始排线距离+排线增量)/排线速度+最大换向时间；正转换向时长=(排线行程-起始排线距离+排线增量)/排线速度；启动正转监测计时器进行正转监测时长的计时，并启动接近开关52下降沿的监 测，设定换向定时器时长为正转换向时长但不启动换向定时器；若PLC控制器的方向输出口为反转，且未接收到停止排线指令，则计算反转监测时长=(排线行程_起始排线距离+排线增量)/排线速度+最大换向 时间；反转换向时长=(起始排线距离+排线增量)/排线速度；启动反转监测计时器进行反转监测时长的计时，启动接近开关52上升沿的监测， 设定换向定时器时长为反转换向时长但不启动换向定时器；若PLC控制器的方向输出口为反转，且已接收到停止排线指令，则计算反转监测时长=(排线行程_起始排线距离+排线增量)/排线速度+最大换向 时间；反转换向时长=停机位置/排线速度；启动反转监测计时器进行反转监测时长的计时，启动接近开关52上升沿的监测，设定换向定时器时长为反转换向时长但不启动换向定时器，同时运行状态取消置位；然后按以下方式控制加速过程若输出脉冲频率< 超速脉冲频率，则输出脉冲频率=输出脉冲频率+加减速脉冲级差，加速状态保持置位，再次启动加减速定时器；若输出脉冲频率>=超速脉冲频率， 则输出脉冲频率=输出脉冲频率_加减速脉冲级差，加速状态取消置位，使减勻状态置位，再次启动加减速定时器；步骤E，若加减速定时器计时到达，且减勻状态已置位；若输出脉冲频率>排线脉冲频率，则输出脉冲频率=输出脉冲频率_加减速脉冲级差，减勻状态保持置位，再次启动加减速定时器；若输出脉冲频率<=排线脉冲频率，则输出脉冲频率=排线脉冲频率，减勻状态取消置位，使勻速状态置位，并关闭加减速定时器；步骤F，若接近开关52下降沿的监测已启动，且正转监测计时器计时未到达，若 PLC控制器检测到接近开关52由闭合状态变为断开状态的下降沿，即到达闭合临界点60， 立即启动换向定时器；若接近开关52下降沿的监测已启动，且正转监测计时器计时到达后 乃未检测到接近开关52的下降沿，说明出现了故障，立即输出故障报警，不启动换向定时 器，令输出脉冲频率=0，停止脉冲输出口的脉冲输出以停止排线；步骤G，若接近开关52上升沿的监测已启动，且反转监测计时器计时未到达，若 PLC控制器检测到接近开关52由闭合状态变为断开状态的上升沿，即到达闭合临界点60， 立即启动换向定时器；若接近开关52上升沿的监测已启动，且反转监测计时器计时到达后 乃未检测到接近开关52的上升沿，说明出现了故障，立即输出故障报警，不启动换向定时 器，令输出脉冲频率=0，停止脉冲输出口的脉冲输出以停止排线；步骤H，若换向定时器及时到达，则输出脉冲频率=输出脉冲频率_加减速脉冲级差，关闭换向定时器，取消勻速状态置位，使减速状态置位，并启动加减速定时器；步骤I，若加减速定时器计时到达，且减速状态已置位；若输出脉冲频率>加减速脉冲级差，则输出脉冲频率=输出脉冲频率_加减速脉冲级差，减速状态保持置位，再次启动加减速定时器；若输出脉冲频率<=加减速脉冲级差，则进行以下判断若PLC控制器的方向输出口为正转，且接近开关52处于断开状态，则输出脉冲频率=输出脉冲频率+加减速脉冲级差，将方向输出口改为反转，减速状态取消置位，使加速状态置位，再次启动加减速定 时器；若PLC控制器的方向输出口为反转，且接近开关52处于闭合状态，且运行状态已 置位，则[0131]输出脉冲频率=输出脉冲频率+加减速脉冲级差，将方向输出口改为正转，减速状态取消置位，使加速状态置位，再次启动加减速定 时器；若PLC控制器的方向输出口为反转，且接近开关52处于闭合状态，且运行状态未 置位，表示应该停止排线，则输出脉冲频率=0减速状态取消置位，关闭加减速定时器；若PLC控制器的方向输出口为正转，且接近开关52处于闭合状态，或PLC控制器 的方向输出口为反转，且接近开关52处于断开状态，说明出现了故障，则立即输出故障报 警，并输出脉冲频率=0，减速状态取消置位，关闭加减速定时器。实施例二，如图6和图7所示，与实施例一的不同之处在于，所述一种多头收线机 的排线机构，为了更好地保证横向排线杆40平行移动，可采用同一个恒速电机56通过三角 形分布的皮带轮驱动两套丝杆驱动装置，两套丝杆驱动装置的丝杆母51在两个点与排线 导轮驱动装置连接。丝杆母51与排线导轮驱动装置连接有两个点且分开一定距离后，可以 更有效地限制排线导轮驱动装置运动时的偏摆，保证其平行移动。但如此将使结构更为复 杂，正常情况下不必采用。图6中所示，丝杆母51位于闭合区顶端。实施例三，如图8所示，与实施例一的不同之处在于，所述挡线装置为挡线板71。 由于挡线杆只能防止打伤其它收线电机8上的成品线材，对从换向导轮1下来路过断线收 线盘3附近到其他收线盘3的运行中线材保护不够，还是会发生打断的现象，因此本实施例 三采用U形挡线槽70和挡线板71的结构代替挡线杆的结构。图8所示为两层收线盘3的 结构，其U形挡线槽70和挡线板71不仅不会打伤其它收线盘3上的成品线材，还不会打断 在附近运行的到其他收线盘3的线材。所述U形挡线槽70的三侧边安装在每个上层收线 盘3的左、右、下三侧，其中下侧对应排线导轮2杆处开有缺口给排线导轮2杆留出移动范 围，在该收线盘3线材断线后，随收线盘3旋转的断头被U形挡线槽70挡住，不能打到左、 右、下三侧的其它收线盘3和经过的运行中的线材。所述挡线板71安装在下层每个收线盘 3之间，可保证下层收线盘3断线时断头不打到旁边的收线盘3和经过的运行中线材，上侧 有安装在上层收线盘3的U形挡线槽70也避免上互相干扰。设置挡线板71对操作空间的 影响较大。以上所述仅是本实用新型的较佳实施例，故凡依本实用新型专利申请范围所述的 构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。
权利要求一种多头收线机的排线机构，它包括机架和PLC控制器，所述机架设有最少一层水平排列的多个收线盘，每个收线盘由一个收线电机驱动连接，其特征在于还包括丝杆驱动装置，与收线盘数量相同的排线导轮，与生产头数相同的换向导轮，以及用于驱动排线导轮沿平行于收线盘轴线方向作往复直线运动的排线导轮驱动装置，所述排线导轮驱动装置包括横向排线杆；收线盘通过锥形顶砧和锥形螺母同轴安装于收线电机的输出轴，每个换向导轮对应设在收线盘的上方，每个收线盘的侧方对应设有一个双轴承无侧摆的排线导轮；所述横向排线杆连接各个排线导轮；所述丝杆驱动装置包括丝杆、丝杆母、接近开关、两个丝杆轴承座、两个同步皮带轮，一根同步皮带以及恒速电机，两个丝杆轴承座及恒速电机装设于机架，丝杆的两端分别轴设于两个丝杆轴承座，丝杆与丝杆母螺纹连接，丝杆母与排线导轮驱动装置连接，恒速电机通过两个同步皮带轮和一根同步皮带驱动连接丝杆的一端，接近开关装设在闭合临界点；所述PLC控制器连接接近开关和恒速电机，PLC控制器设有正转监测计时器、反转监测计时器，以及毫秒级的换向定时器和加减速定时器。
2.根据权利要求1所述的一种多头收线机的排线机构，其特征在于所述排线导轮驱 动装置还包括排线横梁、排线轴杆，以及排线轴杆轴承座，所述横向排线杆通过排线轴杆连 接排线横梁，排线轴杆通过排线轴杆轴承座安装连接于机架，所述丝杆母与排线横梁连接。
3.根据权利要求1所述的一种多头收线机的排线机构，其特征在于所述闭合临界点 是指闭合区与断开区的交界点；丝杆母在闭合临界点靠近同步皮带轮一侧时为闭合区，丝 杆母在闭合临界点远离同步皮带轮一侧时为断开区。
4.根据权利要求1所述的一种多头收线机的排线机构，其特征在于所述恒速电机为 步进电机或同步电机；恒速电机为步进电机时设置有步进驱动器作为电机控制器来控制电 机运行速度和方向；恒速电机为同步电机时设置有伺服控制器或变频器作为电机控制器来 控制电机运行速度和方向，或者仅设置有继电器来控制电机运行方向。
5.根据权利要求1所述的一种多头收线机的排线机构，其特征在于所述机架设有凸 台，收线电机装设于该凸台。
6.根据权利要求1所述的一种多头收线机的排线机构，其特征在于所述锥形螺母前 端设有与收线电机的输出轴外圆配合的内孔。
7.根据权利要求1至6任一项所述的一种多头收线机的排线机构，其特征在于该排 线机构还包括挡线杆，挡线杆位于排线导轮的侧方，且挡线杆与收线盘位于排线导轮的不 同侧。
8.根据权利要求1至6任一项的一种多头收线机的排线机构，其特征在于所述机架 的左右两侧均设有上下两层水平排列的多个收线盘。
9.根据权利要求8所述的一种多头收线机的排线机构，其特征在于该排线机构还包 括上层挡线杆、中层挡线杆和下层挡线杆，所述上层挡线杆、中层挡线杆和下层挡线杆均位 于排线导轮的侧方，且均与收线盘位于排线导轮的不同侧；所述上层挡线杆位于上层收线 盘的侧上方，中层挡线杆位于上下两层收线盘之间，下层挡线杆位于下层收线盘的侧下方。
10.根据权利要求8所述的一种多头收线机的排线机构，其特征在于该排线机构还包 括U形档线槽和档线板，U形档线槽的三边设置于每个上层收线盘的左、右、下三侧，档线板 设置于下层各收线盘之间。
专利摘要本实用新型涉及多头收线机排线技术领域，尤其涉及一种多头收线机的排线机构；所述一种多头收线机的排线机构包括机架，PLC控制器，丝杆驱动装置，排线导轮，换向导轮，以及排线导轮驱动装置；排线导轮驱动装置连接各个排线导轮；丝杆驱动装置包括丝杆、丝杆母、接近开关、两个丝杆轴承座、两个同步皮带轮，一根同步皮带以及恒速电机，丝杆母与排线导轮驱动装置连接，PLC控制器连接接近开关和恒速电机，PLC控制器设有正转监测计时器、反转监测计时器，以及毫秒级的换向定时器和加减速定时器。本实用新型不但能减少线与线之间的干扰和生产事故，提高排线质量和成品线材质量，而且结构简化，易于操作，可降低制造成本和维修成本。
文档编号B65H54/28GK201729540SQ201020226949
公开日2011年2月2日 申请日期2010年6月12日 优先权日2010年6月12日
发明者周开勇 申请人:东莞市康汇聚线材科技有限公司