全新的具有高通用性免维护高速恒张力纱线卷绕机的制作方法

本发明涉及卷绕机技术领域，具体涉及一种全新的具有高通用性免维护高速恒张力纱线卷绕机。

背景技术：

纤维制造以及纤维制品以，纱，线，绳，带形态存在的，均需要采用收卷机进行成品成型。分为二类：平行卷绕和交叉卷绕。平行卷绕式将纱线绕在盘式线盘上，绕线角度与线轴间的角度为90度。线盘直径不同，被收卷的单筒纱线重量也就不一样，比较常见的线盘直径为300-400毫米。交叉卷绕是将纱线绕在圆柱型纸管上，绕线方向与纸管轴之间有一定的角度，具体角度取决于产品。所采用的纸管直径和行程也取决于纱线产品的要求，变化也比较大。通常收卷机作为纤维及纤维制品制造生产线的组成部分多锭同时运行，要求长时间稳定运行，锭与锭具有高的一致性以及高适用对象(适合纱线不同表面物理特性：粗糙度，粗细度，软硬度)和具有多种的成型方式(行程，绕线角度，绕线密度，绕线张力范围，纸管或线盘)。目前市场上存在二大类(平行和交叉卷绕机)的收卷机大多采用单电机加减速齿轮及蜗轮蜗杆技术，有些甚至没有恒张力控制手段，往往是一种机型针对一个产品，影响生产线软性生产组织。这类收卷机虽然一次性投资费用比较低，但维修维护工作相当繁重，维修人力材料投入相当高，更重要的是与生产线联动，卷绕质量的不稳定，影响了生产线的产出以及成品的质量也限制了生产线的最大利用的获得。如专利cn201010227978.3，一种卷绕机采用机械和电子自动调整线绳张力的恒张力系统，包括：卷绕头固定板、集成电路板、恒张力机构、绕线密度调节机构、蝴蝶片水平保持机构、抬臂压力调整机构；集成电路板安装在卷绕头固定板上，恒张力机构固定在卷绕头固定板上方且与抬臂压力调整机构连接，蝴蝶片水平保持机构与卷绕头固定板连接且固定在抬臂压力调整机构上，绕线密度调整机构分布在卷绕头固定板两侧；所述的恒张力机构包括机械调整与电子跟踪调整，其中机械调整与电子跟踪调整都固定在卷绕头固定板上。该专利涉及一种轻纺工业用的卷绕设备，特别涉及一种可以采用机械调整和电子调整的自动跟踪线绳恒张力系统的卷绕机。

再者，专利cn96236085.6，该专利提出了一种新型用于塑料扁丝张力控制的磁传动副和新的张力控制方式,其主动盘为光铝盘6被电机7带动,其从动盘为磁铁盘5装在绕丝轴19上,利用扁丝拉动的控制板4改变卷绕的张力。该专利的面板1的结构,电机7的固紧和定量移动的方式,及磁铁29的结构和固定方式,对提高绽子的卷绕质量,降低成本,效果明显。

目前市面上的卷绕机存在以下技术问题：

0.机型通用性问题，平行卷绕和交叉卷绕为二类机型，行程固定，绕线角度固定，二者不能通用。

1、卷绕臂高维护维修需求：

1)蜗轮蜗杆和滑块滑针构成的卷绕臂在高速运行下所发生的高摩损失效。

2)高速往复运动转向动作会有滞后和不精准的现象。

2、卷轴连接结构兼容性问题：

1)主轴设计兼容性不够，线盘和纸管应用不兼容。

2)绕线角度不能随意调整。如果需要调整角度的，则必须更换齿轮。

3)绕线角度90度(纱线缠绕方向与线轴间的角度为90度)，纱线绕在工字型线轴上，需要采用平行卷绕机去实现。

3、恒张力实现方式

绕线张力的初调是由弹簧性能以及压缩量决定的，弹性系数随使用寿命有改变，需要更换，不能做到免维护。而且确定的弹簧性能即确定的张力范围决定了有限的适用范围。

4、绕线密度的调整方式

绕线密度机械式调整(调整皮带位置)，随皮带伸长打滑发生不确定漂移。

5、卷绕头抬臂方式

在用纸管实现交叉卷绕方式时卷绕头随线筒直径增大需要发生相应的位移，原机型采用的是机械式滑杆，由于润滑或者变形等原因，造成抬杠力有变化即作用在线轴上的力不恒定。

6、纸管涨紧方式

纸管套在主轴上,在顶部通过弹簧借助人工操作手臂进行涨紧，弹簧随时间性能会有改变，需要经常更换，另外需要人工操作。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种全新的具有高通用性免维护高速恒张力纱线卷绕机，设计合理，使用方便，满足平行和交叉卷绕的通用性，运行稳定，卷绕精度高。

本发明的技术方案：

一种全新的具有高通用性免维护高速恒张力纱线卷绕机，它包括卷绕头机构、卷绕臂机构和在线张力计，卷绕臂机构安装在固定板的左下角位置，在线张力计安装在固定板的左上角且位于卷绕臂机构的上方，卷绕头机构安装在固定板右侧中间位置，所述的卷绕臂机构包括滑动机构、转轮、l型固定板、导向辊支座、导向辊，l型固定板下端安装在滑动机构上面，l型固定板一侧安装有转轮，l型固定板上端内侧设计安装有导向辊支座，导向辊支座上可旋转垂直安装有两个导向辊，滑动机构后端安装在固定板上，在线张力计前端安装有转轮，卷绕头机构的前端设计有安装纸管或线盘的胀轴机构。

所述的滑动机构是采用外置伺服电机驱动滚珠丝杆有轨接触式直线运动的滑动机构。

所述的滑动机构是采用内置伺服电机驱动有轨接触式直线运动的滑动机构。

所述的滑动机构是采用直线电机驱动有轨非接触式直线运动的滑动机构。

所述的卷绕头机构包括绕线主电机、减速器、主轴、胀轴机构，主电机前端驱动连接有减速机，减速机固定在固定板上，减速机前端连接有主轴，主轴贯穿固定板之后连接胀轴机构。

所述的全新的具有高通用性免维护高速恒张力纱线卷绕机还包括电脑控制元件，电脑控制元件通过信号线分别连接卷绕头机构的驱动电机、卷绕臂机构的驱动电机和在线张力仪。

本发明的优点设计合理，使用方便，满足平行和交叉卷绕的通用性，运行稳定，卷绕精度高。

附图说明

图1是本发明的示意图。

图2是本发明的主视图。

图3是本发明的侧视图。

图4是本发明的俯视图。

图5是本发明的一种滑动机构的示意图。

图6是本发明的另一种滑动机构的示意图。

具体实施方式

参照附图1-6，一种全新的具有高通用性免维护高速恒张力纱线卷绕机，它包括卷绕头机构1、卷绕臂机构2和在线张力计3，卷绕臂机构2安装在固定板4的左下角位置，在线张力计3安装在固定板4的左上角且位于卷绕臂机构2的上方，卷绕头机构1安装在固定板4右侧中间位置，所述的卷绕臂机构2包括滑动机构5、转轮6、l型固定板7、导向辊支座8、导向辊9，l型固定板7下端安装在滑动机构5上面，l型固定板7一侧安装有转轮6，l型固定板7上端内侧设计安装有导向辊支座8，导向辊支座8上可旋转垂直安装有两个导向辊9，滑动机构5后端安装在固定板4上，在线张力计3前端安装有转轮31，卷绕头机构1的前端设计有安装纸管或线盘的胀轴机构15。在线张力计3是单轴张力传感器jzhl-1。在线张力仪3用于实时测试线张力，反馈并控制电机运行速度，实现恒张力。本全新的具有高通用性免维护高速恒张力纱线卷绕机还包括电脑控制元件10，电脑控制元件10通过信号线分别连接卷绕头机构1的电机、卷绕臂机构2的电机和在线张力仪3。

如图5，所述的滑动机构5是采用外置伺服电机驱动滚珠丝杆有轨接触式直线运动的滑动机构；具体包括壳体51、丝杆52、丝套53、电机54，壳体51后端安装有电机54，电机54前端驱动连接有丝杆52，丝杆52位于壳体51内，丝套53旋转安装在丝杆52上，丝套53设计成方形状，丝套53滑动安装壳体51内，电机54驱动丝杆52旋转，则丝套53在丝杆52旋转情况下，沿着丝杆52在壳体51内滑动，电机54正反转，则丝套53前后往复运动，壳体51上面开有两个条形槽55，丝套53上面通过连接板56分别穿过条形槽55连接上面的滑块57，丝套53移动则滑块57一起移动，l型固定板7下端安装在滑块57上面，则滑块57移动带动上方的全面构件一起左右移动，这样纱线先从在线张力计前端的转轮上绕过，再从两个导向辊之间通过，接着从滑动机构上面的转轮上绕过，最后绕在卷绕头机构的前端的纸管或线盘上，进行绕线排布，从而可以控制纱线绕线角度，绕线的密度。

所述的滑动机构5是采用内置伺服电机驱动有轨接触式直线运动的滑动机构。

如图6，所述的滑动机构5是采用直线电机驱动有轨非接触式直线运动的滑动机构。直线电机属于现有技术，例如专利申请号201821549156.5，公开了更具驱动精度的直线电机，包括具有导轨的模组底板，导轨活动连接有滑动块，模组底板具有朝向滑动块的上端面，模组底板的上端面铺设有通电产生磁场的电机定子，滑动块固定有受磁场影响移动的电机动子，电机动子处于电机定子的正上方；滑动块具有用于固定外部装置的固定部；电机定子通电产生磁场，对电机动力产生推力，使滑动块沿着导轨往复移动，外部装置固定在滑动块的固定部上，实现对外部装置的驱动；电机动子与电机定子之间无接触，避免磨损，增长整体结构的使用寿命；并且，有助于增强电机动子的灵敏度，增快电机动子的响应速度，同时，提高电机动子的移动精度，从而提高对外部装置的驱动精度；本发明使用时，则该直线电机安装在固定板4上面，直线电机的滑动块20两侧通过连接板连接l型固定板7，这样直线电机带动滑动块前后移动运行，则带动上面l型固定板7及安装在l型固定板7上面的结构一起运动，可实现前后往复，满足设计需要。

所述的卷绕头机构1包括主电机12、减速器13、主轴14、胀轴机构15，主电机12前端驱动连接有减速机13，减速机13固定在固定板4上，减速机13前端连接有主轴14，主轴14贯穿固定板4之后连接胀轴机构15。胀轴机构属于现有技术，例如专利cn201510061807.0，一种用于柔性薄膜卷绕工艺的双驱动精密胀轴，包括支撑模块、传动模块、切换模块、动力模块和胀轴模块，其中传动模块能够在仅使用单个驱动电机的情况下，将动力模块的动力传递到胀轴模块，并通过切换模块使得同一个动力模块可以分别向胀轴的两种运动提供动力；胀轴模块包括转动轴、外轴、芯轴、滑块端盖和膨胀块等，其中转动轴和外轴彼此固定联接，芯轴安装在两者的内部，并且膨胀块可以在外轴上的通槽中径向升降，从而对料卷执行张紧操作；能够仅采用机械构造即可实现料卷的张紧功能，同时具备张力均布稳定、便于操控和整体结构紧凑等特点。

本发明实现通用性：

卷绕头机构采用胀轴机构，保证平行和交叉卷绕合二为一，并且覆盖不同规格的纸管和线盘，往复运行行程可调，绕线角度可调，卷绕密度可调，绕线张力可调并且实现恒张力卷取。卷绕头机构的电机和卷绕臂机构的电机采用两个独立运行的电机，这样两个单独控制，实现上述转速可调，从而往复运行行程可调，绕线角度可调，卷绕密度可调。

a：采用外置伺服电机，滚珠丝杆有轨接触式直线运动替代蜗轮蜗杆和滑块滑针组合，满足绕线所需要的高速往复运动精度要求，行程及速度可调的要求。定位精度5um,重复精度：20um,速度：120米/分钟，润滑维护方便。

b:采用内置电机，滑块式直线往复运动，满足绕线所需要的比a更高的高速往复运动精度要求，行程及速度可调的要求，实现基本免维护目的。定位精度1um,重复精度：10um,速度：540米/分钟，基本免维护，寿命长。

c:采用直线电机，非接触式(磁悬浮)直线运动，满足绕线所需要的更高重复精度，行程及速度可调的并实现免维护高寿命的目的。定位精度0.1um,重复精度：0.1um,速度：400米/分钟，免维护(无机械接触)，寿命更长。

0)绕线成型方式的多样性

a：通过卷绕主电机转速和卷绕臂电机的转速比例自由设置，实现绕线角度在线可调。

b:通过卷绕主电机转速和直线电机的转速比例的调整，实现绕线密度的可调。

1)绕线恒张力

借助在线张力实测数据与设置值的对比，对主电机的转速进行实时修正，实现恒张力收卷。

2)卷绕臂运动机构

a:借助连续可调的气缸压力自动平衡线筒直径增加卷绕臂水平移动所需要的推力，实现线筒表面在绕线过程中的恒压力，初始压力可以作为卷绕工艺参数之一可调。

b:直线运动方式，规避了弧形运动卷绕臂重力对线轴产生不确定的压力影响。

c：用直线移动型代替原机型固定式或弧线式卷绕头的移动方式，实现一机多用的功能(绕线角度小于等于90度，纸管和线盘通用)。

总结：

0)设备结构简单，自动化程度高。

1)高柔性，一款设备，满足多种粗细结构和表面性能的纱线收卷质量要求：收卷速度可调，绕线角度可调，绕线密度可调，绕线张力范围可调，线轴压力可调。

2)免维护高寿命：通过电脑控制元件发出的指令驱动双变频电机以及在线即时绕线张力反馈修正电机转速的方式代替原机型一个电机和齿轮及蜗轮蜗杆的方式避免了机械构件的应用，实现免维护高寿命的目标。

3)高速度，高精准性：高速往返转向由于采用轨道式，接触或非接触式运动解决了原机型滑块滑针运动速度的限制和转向滞后和精准度不高的问题。

基于以上发明创造的一种运用实施例(纱线纤度2000-30000d，速度小于等于120米/分，单线张力小于10kg)。纱线收卷在线盘上，绕线方向垂直于线轴(绕线角度设置为90度)，固定卷绕臂在一个确定的位置(离开线盘最外边缘0.5厘米)，根据线盘长度设定好卷绕臂往复运动的行程，主电机的速度来自于生产线的指令或者单独设置(独立应用的话)，结合绕线行程的长度要求，选择主电机和卷绕臂转速比就可以获得绕线角度90度和确定的绕线密度(50％的纱线粗度)，给定绕线张力范围和绕线总米数长即可实现恒张力定长收卷。当生产线产品调整时，如果成型方式还是同前的，只要重新给定绕线密度值以及张力范围，就可以即时满足生产线产品切换要求。如果线盘规格更改的，则需要调整卷绕臂的位置以及行程设定。当生产线需要改变纱线成型方式的，采用纸管进行收卷的，卸下线盘，安装纸管，纸管涨紧装置启用，松开卷绕臂的固定机构使之能自由运动并调整到与纸管外缘贴合的起始位置，选定卷绕角度和卷绕密度，给定张力范围和米数，卷绕机开始运行。更改产品，如果成型方式不变的，只需要更改卷绕密度和张力范围就可以即时满足生产线产品切换需求。