专利名称：一种卧式鱼竿自动缠带机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钓鱼竿及高尔夫球竿生产的专用设备，具体的说是ー种卧式鱼竿自动缠带机。
背景技术：
中国是世界上钓鱼竿及高尔夫球杆的生产大国，在目前全球市场上，百分之九十的产品为中国制造。我国鱼竿生产专用设备的研发和制造，是伴随着鱼竿行业的兴起，在引进消化国外技术的基础上逐渐发展起来的。鱼竿制造业是个劳动密集型行业，随着我国劳动カ资源日趋紧张，研发更加自动化和智能化的鱼竿生产设备来代替人力，是专用设备行业的 紧迫任务。在钓鱼竿及高尔夫球杆的生产过程中，缠带环节是ー个非常重要的生产エ序，带料的缠绕过程中，对带距和张カ的精确控制，直接影响到产品的质量，完成这个エ序的关键设备是卧式缠带机。据查专利CN2670314Y卧式缠带机，和本发明属于同一领域，但原理不同。目前国内生产和使用的卧式缠带机，其带距的形成方法是由卡盘带动芯杆高速旋转产生缠绕动作，由带料放料滑板的水平运动形成一定的缠绕带距，通过手动调节电位器，来设置两个运动系统的速度，从而实现缠绕带距的调节。例如，当要増大缠绕带距时，可以在卡盘旋转速度不变的情况下，把带料放料滑板的速度调快；或者在带料放料滑板速度不变的情况下，把卡盘旋转速度调慢；或者两者一起配合，反复调节。显然，由于机器的缠绕动作和带料放料滑板的水平移动彼此独立，没有同步关联关系，使得缠绕带距不易调整，往往凭借操作エ的经验来调整，尤其是在机器的起动阶段，两个运动系统的电动机都处在加速状态，都按照自己的加速曲线运动，带距不均匀，甚至出现缠带疙瘩，或频繁断带现象，影响了缠带质量的提高。随着中国鱼竿行业做大，市场对产品质量和品种要求的不断提高，这种机器由于缠带功能単一，也无法满足对缠带过程中均匀带距、多带距、渐变带距等智能化带距精确控制的要求。采用这种控制系统的卧室缠带机，由于其放带和收带张カ是用电位器手动设定，当放料盘的半径变得越来越小的时候，一般都由操作者凭经验在缠带过程中用手调低，这显然无法实现恒张カ控制。采用这种控制系统方案的卧式缠带机还有ー个缺陷，由于其控制系统是由ー个PLC可编程控制器，两个VVVF交流变频器，ー个张カ控制器，以及外围继电器电路积木化搭建组成，系统复杂，连线较多，尤其是控制系统主要部件安装在机体基座上的大电器箱内，而操作元件、传感器、显示器及张カ控制器安装在带料放料滑板上，滑板的有效行程长度都在两三米以上，近三十根电线要来回穿错，且都处于往复运动状态，经常会使电路导线折断，大大降低了机器的可靠性。显然，现有的技术存在四大主要问题，ー是形成带距的控制方法不合理，缠绕动作和走带距的动作不同歩，无法实现带距的精确控制，特别是电动机起动阶段容易出现缠绕疙瘩和断带现象，更无法满足智能化带距控制的需要。ニ是收带不是真正的恒张カ自动控制。三是带距和张カ的设定靠手调电位器来实现，需要反复调试，操作烦琐不直观。四是控制系统电路结构复杂，连线较多，容易磨损折断，可靠性不高。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提出了一种卧式鱼竿自动缠带机，实现了带距和缠带张カ的数字化设定和控制，具有带距精确，张カ均匀，操作简便，可靠性高，系统成本低的特点。本发明可以通过以下措施达到
一种卧式鱼竿自动缠带机，包括机架、卡盘装置、走带装置、放带装置、控制器；卡盘装置用来夹持缠带芯轴并带动其旋转，以形成缠绕动作，由卡盘交流电机、变频器、三爪卡盘、卡盘气动电磁阀、缠带芯轴组成；走带装置拖动放带装置行走，使带料按一定的带距缠绕在芯轴上，由导轨、走带电动机、走带电动机驱动器组成；放带装置按设定的张カ来释放带料盘上的带料，由带料盘、放带轮、放带磁粉制动器、收带轮、收带磁粉制动器组成；其特征 在于卡盘组件、走带装置、放带装置连接到控制器；所述的卡盘组件中设有卡盘转速传感器；所述的放带装置中设有张力传感器；所述的控制器实现带距控制的方法是，控制器根据卡盘转速传感器的反馈脉冲信号，按照预先设定的带距来同步控制走带电动机的速度；所述的控制器实现恒张カ收带的方法是，控制器把张カ传感器的反馈量和预先设定的收带张カ进行比较，根据误差结果来调节收带磁粉制动器的カ矩，使得当带料盘直径逐渐减小时，带料的收带カ矩也随之减小。
本发明所述的控制器是ー个数字式控制系统，内部设有处理器电路，按键输入电路和显示器电路，其特征在于带距、缠带长度、放带轮张カ以及收带轮张カ參数，通过按键输入并保存在处理器电路中；卡盘转速、放带轮张力、收带轮张カ实时显示在显示器上。本发明所述的控制器集中装入电器盒内，其特征在于显示器、操作按钮、设定按键安装在电器盒的面板上，整个电器盒固定在走带装置上，在缠带过程中，电器盒随着走带装置一起行走。本发明与现有技术相比，具有以下优点(1)由于设置了卡盘转速传感器，使得缠绕和走带动作同步起来，提高了带距精度。(2)由于设置了收带张カ传感器，实现了整盘带料放料过程中的恒张カ的闭环自动控制。(3)数字化的參数设定和控制，使操作更加简便。
(4)操作元件和控制部件的一体化安装，电线互联减少为现有方案的三分之一，提高了系统的可靠性。(5)控制系统结构合理，集成度高，成本低。
附图I为本发明的整体结构示意图。附图2为本发明的带距形成示意图。附图3为本发明的对ー个整盘带料的张カ控制曲线图。附图4为本发明的对一次缠带动作的张カ控制曲线图。附图5为本发明的一种实施方案的主要结构图。附图标记机架I、卡盘装置2、走带装置3、放带装置4、控制器5、芯轴6、带料7、导轨8、交流电机9、三爪卡盘10、变频器11、电磁阀12、转速传感器13、走带步进电机14、步进电机驱动器15、带料盘16,放带轮17、收带轮18、张カ传感器19、放带磁粉制动器20、收带磁粉制动器21。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进ー步的说明。如附图I所示的本发明的整体结构示意图，一种卧式鱼竿自动缠带机，包括机架I、卡盘装置2、走带装置3、放带装置4、控制器5，芯轴6。卡盘装置2用来夹持缠带芯轴6并带动其旋转，以形成缠绕动作；走带装置3拖动放带装置4行走，使带料按一定的带距缠绕在芯轴6上；放带装置4按设定的张カ来释放带料盘上的带料；控制器5安装在走带装置3上，并随其一起行走。如附图2所示带距形成原理是在芯轴6高速旋转、形成缠绕动作的同时，走带装置3沿水平方方向拖动带料7向右移动，从而把带料缠绕在芯轴6上，并形成一定的带距。图中d表示带距，带距d的大小取决于缠绕动作和走带动作的相対速度若缠绕速度不变，走带速度越快，则带距d越大,反之则带距d越小；若走带速度不变,缠带速度越快，则带距d越小,反之则带距d越大。
如附图3为本发明的对ー个整盘带料的张カ控制过程曲线图，Ml表示放带カ矩，M2表示收带カ矩。只要机器通电，放带轮就一直保持一个恒定的カ矩Ml不变，以阻止由于转动启停的惯性等因素，使带料从放料盘上松弛脱落，放带カ矩控制是一个开环力矩控制系统。只有启动缠带，收带カ矩M2才施加到收带轮上，停止缠带后，M2立即消失。在ー个整盘带料的恒张カ缠带过程中，由于带料的半径逐渐减小，收带カ矩是变化的，具体地说是逐渐变小的，收带张力控制是一个恒张力闭环控制系统。公式推倒如下
根据物理公式M = r · F
其中M代表カ矩，r代表半径，F代表力，这里指张カ。可以得出F = M/ r
显然，欲使张カF为恒定值,随着半径r的减小,カ矩M也应该减小。如附图4为本发明的对一次缠带动作的张カ控制曲线图，Ml表示放带カ矩，M2表示收带カ矩。由于塑料缠带膜很薄，在一次缠带操作中，放带轮半径的变化不大，可以近似看成不变，所以对收带力矩的控制，可以看成恒カ矩控制。如附图5所示为本发明的一种实施方案的主要结构图。卡盘装置2用来夹持缠带芯轴6并带动其旋转，以形成缠绕动作，由卡盘交流电机9、变频器11、三爪卡盘10、电磁阀12、卡盘转速传感器13、缠带芯轴6组成。其工作原理是，三爪卡盘10通过电磁阀12与压缩空气源接通后，将芯轴6紧紧地卡住，变频器11带动三爪卡盘10旋转，从而使芯轴7也旋转了起来，形成了缠绕动作，与此同吋，卡盘速度传感器13将三爪卡盘10、也就是芯轴6的转速脉冲信号发送给控制器5。走带装置3拖动放带装置4行走，使带料7按一定的带距缠绕在芯轴6上，由导轨8、走带步进电机14、步进电机驱动器15组成。其走带原理是，步进电机驱动器15按照控制器5给出的走带信号,驱动走带步进电机14转动,走带步进电机14拖动滑板在导轨8上水平移动，形成走带动作。放带装置4按设定的张カ来释放带料盘上的带料7，由带料盘16、放带轮17、放带磁粉制动器20、收带轮18、张カ传感器19、收带磁粉制动器21组成。其放带原理是，带料盘16固定安装在放带轮17上，放带轮17与放带磁粉制动器20连接，控制器5按照放带张カ的设定值，使放带磁粉制动器20始終保持一个恒定的カ矩；带料7从带料盘16拉出后，从收带轮18上绕过，再经过张力传感器19缠绕在芯轴6上，收带轮18与收带磁粉制动器21相连，控制器5通过调节收带磁粉制动器21的カ矩，来调节收带张カ的大小。卡盘组件2、走带装置3、放带装置4连接到控制器5。控制器5包括单片机电路、按键输入电路，IXD显示电路、电磁阀驱动电路、磁粉制动器驱动电路和电源电路，单片机内部具有非易失性FLASH，用于设定參数的记忆存储。如附图5所示，本发明的带距控制过程是满足生产エ艺和产品质量要求的带距、缠带长度參数，由操作者输入到控制器5中，控制器5具有掉电记忆功能 。三爪卡盘10带动芯轴6旋转,卡盘速度传感器13将芯轴6的转速脉冲信号发送给控制器5,控制器5根据这个速度信号和设定的带距值，经过内部计算得到走带速度，并把走带速度信号发送给步进电机驱动器15，使走带步进电机14拖动滑板在导轨8上水平移动，实现了按设定带距来缠带的目的；当由于某种原因使芯轴6的转速波动时,走带速度也跟着同步改变,保证了带距不变；当达到预定的缠带长度时，说明ー个缠带过程已经完成，控制器5停止缠带控制。如附图5所示，本发明的恒张カ控制过程是满足生产エ艺和产品质量要求的放带张力、收带张カ參数，由操作者输入到控制器5中并记忆存储。根据设定的放带张力，控制器5通过放带磁粉制动器20，给安装在放带轮17上的带料盘16 —个恒定カ矩。芯轴6作缠绕转动时，给带料7施加ー个拉力，当该拉カ大于放带轮17的阻力吋，带料7被从带料盘16中拉出，从收带轮18上绕过，再经过张力传感器19缠绕在芯轴6上。根据设定的收带张カ和张カ传感器19的反馈值，控制器5经过计算求得收带张力偏差值，通过收带磁粉制动器21，给收带轮18 —个阻カ矩，如果这时张カ传感器19的反馈值与设定的收带张力相等，控制器5不改变送给收带磁粉制动器21的驱动信号；如果这时由于某种扰动，使张カ传感器19的反馈值大于设定的收带张力，控制器5将调节送给收带磁粉制动器21的驱动信号，使收带カ矩减小；反之，控制器5将调节送给收带磁粉制动器21的驱动信号，使收带カ矩增大；随着缠带的进行，带料盘16上的带料不断放出，带料盘16的半径逐渐减小，收带张力会越来越大，控制器5将调节发送给收带磁粉制动器21的驱动信号，使收带磁粉制动器21的制动カ矩减小，以维持收带张力的恒定。本发明的主要创新点
一是设置了卡盘转速传感器，采用了同步缠带的方法，控制器根据芯轴的缠绕转速，决定走带的速度，这就使得缠绕和走带两个动作完全同步起来，既能实现带距的精确控制，也能实现已有技术不可能达到的多带距、渐变带距等智能化缠带控制，提高了产品质量，拓展了品种。ニ是设置了收带张カ传感器，控制器采用恒张カ闭环反馈控制，使得在整盘带料的放带过程中，缠带的张カ保持均匀一致。三是采用数字控制技术，操作者通过人机界面直接输入所希望的带距和张カ參数，省去了用电位器调节參数的麻烦，使操作更加简単。四是摒弃现有技术中控制器分两处安置、拉线较多的缺点，采用操作元件和控制部件的一体化安装，減少了元器件和连接线，提高了系统的可靠性。
权利要求
1.一种卧式鱼竿自动缠带机，包括机架、卡盘装置、走带装置、放带装置、控制器；卡盘装置用来夹持缠带芯轴并带动其旋转，以形成缠绕动作，由卡盘交流电机、变频器、三爪卡盘、卡盘气动电磁阀、缠带芯轴组成；走带装置拖动放带装置行走，使带料按一定的带距缠绕在芯轴上，由导轨、走带电动机、走带电动机驱动器组成；放带装置按设定的张力来释放带料盘上的带料，由带料盘、放带轮、放带磁粉制动器、收带轮、收带磁粉制动器组成；其特征在于卡盘组件、走带装置、放带装置连接到控制器；所述的卡盘组件中设有卡盘转速传感器；所述的放带装置中设有张力传感器；所述的控制器实现带距控制的方法是，控制器根据卡盘转速传感器的反馈脉冲信号，按照预先设定的带距来同步控制走带电机的速度；所述的控制器实现恒张力收带的方法是，控制器把张力传感器的反馈量和预先设定的收带张力进行比较，根据误差结果来调节收带磁粉制动器的力矩，使得当带料盘直径逐渐减小时，带料的收带力矩也随之减小。
2.根据权利要求I所述的一种卧式鱼竿自动缠带机，所述的控制器是一个数字式控制系统，内部设有处理器电路，按键输入电路和显示器电路，其特征在于带距、缠带长度、放带轮张力以及收带轮张力参数，通过按键输入并保存在处理器电路中；卡盘转速、放带轮张力、收带轮张力实时显示在显示器上。
3.根据权利要求I所述的一种卧式鱼竿自动缠带机，所述的控制器集中装入电器盒内，其特征在于显示器、操作按钮、设定按键安装在电器盒的面板上，整个电器盒固定在走带装置上，在缠带过程中，电器盒随着走带装置一起行走。
全文摘要
本发明涉及一种卧式鱼竿自动缠带机，包括控制器、卡盘装置、走带装置和放带装置，设有卡盘转速传感器和张力传感器。控制器根据卡盘转速的大小，按设定带距同步控制走带电机的速度，控制器把张力传感器的反馈量和设定张力进行比较，根据误差来调节收带磁粉制动器，使得当带料盘直径逐渐减小时，收带张力也随之减小，保证了恒张力缠带。控制器是一个数字式控制器，内设处理器电路，按键输入电路和显示器电路，带距和张力等参数通过按键输入并记忆，卡盘转速和张力实时显示，控制器集中装入电器盒内并固定在走带装置上，缠带过程中随走带装置一起行走。本发明具有带距精确，张力均匀，操作简便，可靠性高，系统成本低的特点。
文档编号B65H81/06GK102674089SQ20121016910
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月29日 优先权日2012年5月29日
发明者王锁弘 申请人:王锁弘