专利名称：一种小型金属窄带盘线机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种小型金属窄带盘线机，属于金属条材盘绕设备技术领域。
背景技术：
金属带材，如铜带或铝带，在各种加工和运输过程中，经常需要绕制成盘状。一般用圆筒形的线盘将金属扁带材沿一定方向顺序逐层缠绕。在缠绕窄带时，须用力均勻，且匝与匝之间间隙要合适，否则会出现上下层间不平整、同一层面凸凹不平，呈现纺锤形、哑铃形、锥形或不规则形状，特别在调头处容易出现叠带和压带现象，直接影响产品质量。对于较薄以及较窄的金属带材，盘绕过程要求更高，一方面外观要平整、松紧适度，一方面绕线速度要快。
发明内容
本发明提供一种小型金属窄带盘线机，利用力矩电机驱动绕线盘旋转，通过步进电机实现轴向横移，实现金属窄带材的盘状高速平整绕制。本发明的技术方案是小型金属窄带盘线机，由放线机构、收线机构、张力平衡机构、绕线盘移动机构、底座17、控制器组成，张力平衡机构设于底座中部，放线机构和收线机构分别在底座两边；放线机构包括两个通过转轴和支架支承在底座17上的放线传动轮5 ； 收线机构包括绕线盘1、导向轮3、收线传动轮4、力矩电机12，绕线盘1装于力矩电机12旋转轴11的一端上，导向轮3和收线传动轮4通过转轴和支架支承在底座17上；张力平衡机构包括张力传感器7、平衡杆8、平衡锤9、张力轮10，张力传感器7通过转轴和支架支承在底座17上，平衡杆8 一端铰接张力轮10、另一端固定在张力传感器7上，平衡锤9挂于平衡杆8上，张力轮10位于收线传动轮4与放线传动轮5中间下部位置并向下拉紧金属窄带 2 ；绕线盘移动机构包括移动机架15、步进电机16、螺杆18和侧挡23，移动机架15置于底座17上，螺杆18与移动机架15前、后壁中间位置螺纹连接(通过螺杆的转动，可实现移动机架的前后运动)，螺杆18端头接步进电机16输出轴，侧挡23设于移动机架15两侧(限定移动机架的运动轨迹);力矩电机12固定在移动机架15上，移动机架15和绕线盘1位于导向轮3外侧。通过调节平衡锤9的重量，可以调整张力轮10下拉金属窄带2的拉力，从而调整金属窄带2所受的张力；通过与控制器连接的张力传感器7，可对金属窄带2所受的张力进行监测，从而通过调节平衡锤9的重量，实时调整金属窄带2的张力，实现恒张力绕线。所述力矩电机12旋转轴11的另一端上装有旋转码盘13，移动机架15上与旋转码盘13对应位置处装有红外光偶器I 14，旋转码盘13为沿圆周均勻设有若干径向条形孔M 的圆盘结构，红外光偶器I 14与控制器连接。带条形孔的旋转码盘13由力矩电机12带动旋转，通过和遮挡红外光偶器I 14发出的红外光，测出脉冲数，将信号传入控制器计算出转速，再通过控制器调整力矩电机12和绕线盘1的转速。旋转码盘13上径向条形孔M的数量根据实际需要具体确定。所述移动机架15的一侧装有限位挡光板19，移动机架15旁的底座17上与限位挡光板19移动轨迹对应位置安装有前、后两个红外光偶器II 20，红外光偶器II 20与控制器连接。移动机架15的移动，可带动一侧的限位挡光板19，挡住或移开红外光偶器II 20发出的红外光，由红外光偶器II 20将信号反馈到控制器，从而控制驱动电机16和移动机架15的动作。所述红外光偶器II 20通过滑板支架和调节螺钉21固定在底座17上，调节螺钉21 与红外光偶器II 20和滑板支架螺纹连接。两只光偶器II 20可通过调节螺钉21调节左右位置，由限位挡光板19将信号反馈到控制器，调整机架的往返移动位置，使移动机架15移动的行程等于绕线盘1的长度，从而实现绕线过程的调头和逐匝逐层自动盘绕。所述红外光偶器I 14和红外光偶器II 20均呈U形，中间可通过旋转码盘13或挡光板19。绕线盘1套入力矩电机12的旋转轴11端头上，并用紧固轮或螺母22拧紧固定。本金属窄带盘线机的力矩电机、步进电机、张力测量机构、红外光偶器均为普通市售产品，控制器为包括普通电机调速电路、信号与数据处理器和显示器的普通信号处理与控制装置。本发明工作时，来自自放线辊6的金属窄带2通过放线传动轮5，绕过张力轮10， 再经收线传动轮4，由导向轮3进入绕线盘1。绕线盘1由力矩电机12驱动同步旋转，同时靠步进电机16通过螺杆18实现横向往返平移，力矩电机12和步进电机16均受控制器控制。操作人员在控制器面板上通过按钮输入带宽值，绕线盘1旋转一圈，即带材绕过一匝， 就横向移动带宽值的位移，达到一匝紧挨一匝，而且边绕边移。当一层绕满时，红外光偶器 20测量到限位信号，通过控制器使步进电机16反向转动，绕线盘1反向移动，盘绕上面一层。如此往返运行直至绕满整盘。与力矩电机12同轴的旋转码盘13将转速信号送入控制器，且张力轮10经张力传感器7将带材2的张力信号也送入控制器，根据张力大小控制力矩电机12输出不同转速，以达到恒张力盘绕。金属带材的张力控制着绕线盘1的转速，而绕线盘1的转速控制着其横向移动的速度，金属窄带盘绕过程可边绕边移，从而可实现逐匝、逐层、均勻盘绕。使用红外光偶器来测量转速和定位，可消除环境光线的干扰。张力的给定，由操作人员调节张力测量机构的平衡锤来实现，绕线盘的往返也可手动控制。与现有技术相比，本发明具有可实现恒张力绕线，盘绕过程可自动调头和逐匝、逐层盘绕，具有绕线均勻、盘绕质量高、结构简单、操作方便、实用等优点。
图1是本发明正视示意图2是本发明绕线盘移动机构侧视示意图； 图3是本发明绕线盘移动机构正视示意图； 图4是本发明旋转码盘正视示意图； 图5是本发明盘绕过程原理图； 图6是本发明控制原理框图。图中1-绕线盘，2-金属窄带，3-导向轮，4-收线传动轮，5-放线传动轮，6-放线棍，7-张力传感器，8-平衡杆，9-平衡锤，10-张力轮，11-力矩电机轴，12-力矩电机，13-旋转码盘，14-红外光偶器I，15-移动机架，16-步进电机，17-底座，18-螺杆，19-限位挡光板，20-红外光偶器II，21-调节螺钉，22-紧固轮或螺母，23-侧挡。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于所述内容。实施例1 如图1-4所示，本小型金属窄带盘线机由放线机构、收线机构、张力平衡机构、绕线盘移动机构、底座17、控制器组成，张力平衡机构设于底座中部，放线机构和收线机构分别在底座两边；放线机构包括两个通过转轴和支架支承在底座17上的放线传动轮 5 ；收线机构包括绕线盘1、导向轮3、收线传动轮4、力矩电机12组成，绕线盘1装于力矩电机12旋转轴11的一端上，导向轮3和收线传动轮4通过转轴和支架支承在底座17上；张力平衡机构包括张力传感器7、平衡杆8、平衡锤9、张力轮10，张力传感器7通过转轴和支架支承在底座17上，平衡杆8 一端铰接张力轮10、另一端固定在张力传感器7上，平衡锤9 挂于平衡杆8上，张力轮10位于收线传动轮4与放线传动轮5中间下部位置并向下拉紧金属窄带2 ；绕线盘移动机构包括移动机架15、步进电机16、螺杆18和侧挡23，移动机架15 置于底座17上，螺杆18与移动机架15前、后壁中间位置螺纹连接，螺杆18端头接步进电机16输出轴，侧挡23设于移动机架15两侧；力矩电机12固定在移动机架15上，移动机架 15和绕线盘1位于导向轮3外侧。通过调节平衡锤9的重量，调整张力轮10下拉金属窄带 2的拉力，从而调整金属窄带2所受的张力；通过与控制器连接的张力传感器7，对金属窄带 2所受的张力进行监测；通过调节平衡锤9的重量，实时调整金属窄带2的张力。本金属窄带盘线机中，力矩电机12旋转轴11的另一端上装有旋转码盘13，移动机架15上与旋转码盘13对应位置处装有红外光偶器14，旋转码盘13为沿圆周均勻设有M 个径向条形孔M的圆盘结构，红外光偶器14与控制器连接；带条形孔的旋转码盘13由力矩电机12带动旋转，通过和遮挡红外光偶器14发出的红外光，测出脉冲数，将信号传入控制器计算出转速，再通过控制器调整力矩电机12和绕线盘1的转速。移动机架15的一侧装有限位挡光板19，移动机架15旁的底座17上与限位挡光板19移动轨迹对应位置安装有前、后两个红外光偶器II 20，红外光偶器II 20与控制器连接；由红外光偶器II 20将遮光信号反馈到控制器，从而控制驱动电机16和移动机架15的动作。红外光偶器II 20通过滑板支架和调节螺钉21固定在底座17上，调节螺钉21与红外光偶器II 20和滑板支架螺纹连接；两只光偶器II 20可通过调节螺钉21调节左右位置，调整机架的往返移动位置，使移动机架15移动的行程等于绕线盘1的长度，从而实现绕线过程的调头和逐匝逐层自动盘绕。 绕线盘1套入力矩电机12的旋转轴11端头上，并用紧固轮22拧紧固定。红外光偶器I 14 和红外光偶器II 20均呈U形，中间可通过旋转码盘13或挡光板19。本金属窄带盘线机的力矩电机、步进电机、张力测量机构、红外光偶器均采用普通市售产品，控制器为包括普通电机调速电路、信号与数据处理器和显示器的普通信号处理与控制装置。本金属窄带盘线机由放线辊6按固定速度放线，绕线盘1由力矩电机同轴驱动，张力轮10在窄带拉力作用下带动平衡杆8上下摆动，摆动的角度通过张力传感器7测出实时张力，张力信号进控制器，平衡杆上挂平衡锤9。调节平衡锤在平衡杆上的位置可调节张力的给定值，使得张力合适时，平衡杆处于水平位置。盘线过程中，当张力大于给定时，平衡杆向上摆动，张力传感器将信号传给控制器，减小输出电压，使力矩电机降低转速，反之，提高转速。如图6所示，本装置通过电源向控制器接供电，操作人员通过面板输入带宽值作为给定，控制器接受张力传感器、转速测量光偶器和限位测量光偶器的信号，并据此控制力矩电机和步进电机。实现盘绕带材时，每绕过一匝，就平移一个位移，绕满一层到端头时自动反向移动，当张力大于给定时，自动降低转速，张力小时自动提高转速，达到恒张力盘绕。实施例2 如图1-4所示，本小型金属窄带盘线机的结构与实施例1相同，旋转码盘13为沿圆周均勻设有12个径向条形孔M的圆盘结构。实施例3 如图1-4所示，本小型金属窄带盘线机的结构与实施例1相同，旋转码盘13为沿圆周均勻设有36个径向条形孔M的圆盘结构。
权利要求
1.一种小型金属窄带盘线机，其特征是由放线机构、收线机构、张力平衡机构、绕线盘移动机构、底座(17)、控制器组成，张力平衡机构设于底座中部，放线机构和收线机构分别在底座两边；放线机构包括两个通过转轴和支架支承在底座(17)上的放线传动轮(5)； 收线机构包括绕线盘(1)、导向轮(3)、收线传动轮(4)、力矩电机(12)，绕线盘(1)装于力矩电机(12 )旋转轴(11)的一端上，导向轮(3 )和收线传动轮(4)通过转轴和支架支承在底座 (17)上；张力平衡机构包括张力传感器(7)、平衡杆(8)、平衡锤(9)、张力轮(10)，张力传感器(7)通过转轴和支架支承在底座(17)上，平衡杆(8) —端铰接张力轮(10)、另一端固定在张力传感器(7)上，平衡锤(9)挂于平衡杆(8)上，张力轮(10)位于收线传动轮(4)与放线传动轮(5)中间下部位置并向下拉紧金属窄带(2)；绕线盘移动机构包括移动机架(15)、步进电机(16)、螺杆(18)和侧挡(23),移动机架(15)置于底座(17)上，螺杆(18)与移动机架 (15)前、后壁中间位置螺纹连接，螺杆(18)端头接步进电机(16)输出轴，侧挡(23)设于移动机架(15)两侧；力矩电机(12)固定在移动机架(15)上，移动机架(15)和绕线盘(1)位于导向轮(3)外侧。
2.根据权利要求1所述的小型金属窄带盘线机，其特征是力矩电机(12)旋转轴(11) 的另一端上装有旋转码盘(13)，移动机架(15)上与旋转码盘(13)对应位置处装有红外光偶器I (14)，旋转码盘(13)为沿圆周均勻设有径向长条孔(24)的圆盘结构。
3.根据权利要求1所述的小型金属窄带盘线机，其特征是移动机架(15)的一侧装有限位挡光板(19)，移动机架(15)旁的底座(17)上与限位挡光板(19)移动轨迹对应位置安装有前、后两个红外光偶器II (20)。
4.根据权利要求3所述的小型金属窄带盘线机，其特征是红外光偶器II(20)通过滑板支架和调节螺钉(21)固定在底座(17)上，调节螺钉(21)与红外光偶器II (20)和滑板支架螺纹连接。
5.根据权利要求2、3或4所述的小型金属窄带盘线机，其特征是红外光偶器I(14) 和红外光偶器II (20)均呈U形，中间可通过旋转码盘(13)或挡光板(19)。
全文摘要
本发明涉及一种小型金属窄带盘线机，属金属条材盘绕设备技术领域。由收、放线机构，张力平衡机构，绕线盘移动机构，底座和控制器组成；张力平衡机构在底座中部，收、放线机构分别在底座两边；放线机构为两个放线传动轮，收线机构包括绕线盘、导向轮、收线传动轮、力矩电机，绕线盘装于力矩电机旋转轴一端；张力平衡机构包括张力传感器、平衡杆、平衡锤、张力轮，平衡杆一端铰接张力轮、另一端固接张力传感器，张力轮在收线与放线传动轮中间下部位置；绕线盘移动机构包括移动机架、步进电机、螺杆和侧挡，螺杆与置于底座上的移动机架前、后壁中间处螺纹连接，绕线盘在导向轮外侧。可自动调头和逐匝、逐层盘绕，盘绕质量高、结构简单、操作方便。
文档编号B65H57/14GK102556757SQ20111044721
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者仉月仙, 李斌 申请人:昆明理工大学