一种光纤筛选机快速制动装置及方法与流程

本发明涉及一种快速制动装置及方法，尤其涉及一种光纤筛选机快速制动装置及方法。

背景技术：

光纤拉丝后需要进行多种测试，以确定产品质量和性能。测试有以下几种：光学特性测试、几何特性测试和机械特性测试。光学特性测试包括：衰耗系数、带宽、截止波长等。几何特性测试包括芯层直径、包层直径、同心度、圆度、光纤外径和光纤长度。机械特性测试则主要是指机械强度。在光缆的制作过程中，对光纤的机械强度要求十分严格。它直接影响着光缆生产的情况及光缆的使用寿命。

进行机械强度测试的主要是筛选，从拉丝塔生产出来的光纤一般缠绕在大的光纤盘上，约30～500km不等。这些光纤在出厂前必须经过一系列的检测然后按照客户要求的商业段长复绕到标准的小光纤盘上。根据不同的筛选速度要求光纤能承受一定的张力，小于筛选张力的光纤将报废。光纤筛选机就是对光纤进行筛选的设备(其结构如图1所示)，筛选时光纤在几个高速旋转的驱动轮下高速运行。其中提供张力的两个驱动轮之间保持适当的转速差，这样可使两驱动轮之间的光纤承受一定的张力，以达到测试机械强度的目的。当光纤机械强度不足以承受筛选张力时会断纤，此时筛选需停止。由于工艺及设备水平，筛选机的速度也在不断提高，目前已达到2500～3000m/min，高速运行中的筛选机因断纤需停止时，由于放线桶端的直径和质量较大往往不容易快速停止，则会造成断纤抽打放线桶表面，从而损伤未筛选的光纤。

筛选机在发生断纤时快速停车需要的制动转矩最大为500Nm，现在一般采用电机控制停车或刹车制动的方式。采用电机控制停车时，为使电机输出足够大的制动力矩，往往需要最大达数十千瓦的额定功率，而筛选机正常运行时往往只需要几千瓦的额定功率即可，因此采用电机能耗制动会增加设备装机容量，经济性差并且不节能；采用刹车制动时，现有的方法一般为断纤后控制电磁阀驱动气动刹车片，该方法能降低设备装机容量，但为了保证快速稳定刹车往往一次输出较大制动转矩对机械设备及光纤盘造成较大磨损和伤害。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种既能快速稳定刹车同时又能降低设备的损耗的光纤筛选机快速制动装置及方法。

本发明所采用的技术方案为：一种光纤筛选机快速制动装置，包括气动刹车器、电磁阀、压缩空气源，其特征在于：还包括压力控制器、PLC控制器、速度检测器件、惯量检测器件，所述气动刹车器与放线桶端的放线主轴相配置，所述压力控制器的进气口与电磁阀的出气口相连，出气口与气动刹车器的进气端相连，所述电磁阀安设在压缩空气源的出口的管道上；所述速度检测器件用于检测放线主轴的速度，所述惯量检测器件用于检测放线主轴的惯量，所述速度检测器件和惯量检测器件均与PLC控制器的输入端相连，所述PLC控制器的输出端分别与电磁阀和压力控制器相连。

按上述技术方案，所述气动刹车器包括套设在放线主轴上的气动膨胀盘，在气动膨胀盘的两侧均设有刹车摩擦片，所述刹车摩擦片均与放线主轴固定连接。

按上述技术方案，所述速度检测器件为速度传感器，其安设在放线主轴驱动电机末端，并与放线主轴驱动电机同轴旋转。

其中，所述惯量检测器件为通过检测放线主轴驱动电机电流得到放线主轴驱动电机转矩推算出旋转放线主轴的转动惯量。

一种光纤筛选机快速制动的控制方法，其特征在于：其包括如下步骤：

S1、提供上述光纤筛选机快速制动装置；

S2、高速运行的筛选机发生断纤时，PLC控制器根据速度检测器件检测到的放线主轴的速度控制电磁阀动作频率，压力控制器根据惯量检测器件检测到的放线主轴的惯量反馈控制气动刹车器的刹车压力大小；

S3、当速度反馈信号低于预设值时，电磁阀保持持续得电状态，且压力控制器按照预设压力持续恒定，直至放线主轴停止。

按上述技术方案，步骤S2具体为，若断纤时，放线主轴的实际转速大于预设值时，则控制电磁阀得电时间t1和断电时间t2，并在单位时间内作周期性循环变化，同时，根据检测到的放线主轴的转动惯量的减小逐步增大压力控制器的输出压力，从而逐步增大气动刹车器的压力。

按上述技术方案，当放线主轴停止后，保持电磁阀得电一段时间，且控制压力控制器输出压力持续一段时间，以保证放线桶静止后释放刹车。

本发明所取得的有益效果为：

1、本发明根据放线主轴运行速度控制电磁阀的作用频率，根据刹车时放线主轴转动惯量控制压力控制器的输出压力，这样既能达到快速稳定刹车的效果，同时又能降低设备的损耗；

2、当放线主轴的实际转速大于预设值时，压力控制器的输出压力逐步增大，这样可以防止光纤筛选机高速制动时，刹车压力过大导致放线盘损伤，压力过小制动效果不好等情况的发生；

3、通过本发明的装置和方法，无需为实现高速制动增加电机输出功率，减小装机容量降低设备运行能耗；

4、当放线主轴速度低于设定值后采用一定大转矩保持制动，提高了设备的安全性同时也方便后继的生产工作。

附图说明

图1为光纤筛选机工作原理示意图。

图2为本发明光纤筛选机快速制动装置原理示意图。

图3为本发明中气动刹车器的结构示意图。

图4为本发明方法中速度V、电磁阀动作、压力控制器输出压力与时间t的关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图2所示，本实施例提供了一种光纤筛选机快速制动装置，包括气动刹车器8、压力控制器4、电磁阀7、压缩空气源6、PLC控制器5、速度检测器件1、惯量检测器件3。所述气动刹车器与放线桶端2的放线主轴相配置，所述压力控制器4的进气口与电磁阀7的出气口相连，出气口与气动膨胀盘10的进气端相连，所述电磁阀7安设在压缩空气源的出口的管道上；所述速度检测器件1用于检测放线主轴的速度，其可以为速度传感器，其安设在放线主轴驱动电机(该放线主轴驱动电机通过皮带传送机构带动放线主轴旋转，在图中省略了)末端，并与放线主轴驱动电机同轴旋转。所述惯量检测器件3为通过检测放线主轴驱动电机电流得到放线主轴驱动电机转矩推算出旋转放线主轴的转动惯量。所述速度检测器件1和惯量检测器件3均与PLC控制器5的输入端相连，所述PLC控制器5的输出端分别与电磁阀6和压力控制器4相连。

如图3所示，所述气动刹车器8包括套设在放线主轴12上的气动膨胀盘10，在气动膨胀盘10的两侧均设有刹车摩擦片9、11，所述刹车摩擦片9、11均与放线主轴12固定连接，使刹车摩擦片随放线主轴一起旋转，在刹车时，气动膨胀盘10涨开与刹车摩擦片9、11接触。

上述光纤筛选机快速制动装置快速制动的方法，控制方法分为两个阶段：快速刹车阶段和低于预设值保持制动阶段，其中、压力变化情况、电磁阀动作情况、制动压力与时间t的关系如图3所示。

在快速刹车阶段，例如：设预设值为50rpm，发生断纤时根据此时的实际转速，若实际转速大于预设值50rpm则，控制电磁阀7得电时间t1和断电时间t2，并在单位时间内作周期性循环变化(即电磁阀的动作频率)，其中，得电时间t1和断电时间t2具体值可通过实验测试后确定；同时，压力控制器4根据惯量检测器件检测到的放线主轴的惯量输出一个较小的压力，随着惯量的减小，逐步增大输出压力，从而增大气动刹车器的压力；

在刹车的作用下，放线主轴的实际转速逐步低于预设值50rpm时进入保持制动阶段，即电磁阀保持得电状态直至实际速度为0后继续保持一段时间，制动压力增大到固定值达到驻车制动效果并持续一段时间以保障收放线桶静止后释放刹车。

本发明根据放线主轴运行速度控制电磁阀的作用频率，根据刹车时放线主轴转动惯量控制压力控制器的输出压力，这样能达到快速稳定刹车的效果，同时随着惯量的减小，逐步增大输出压力，有效的降低了设备的损耗。