专利名称：排线控制系统及方法
技术领域：
本发明涉及自动控制系统，特别涉及一种排线控制系统及方法。
背景技术：
排线层绕机的排线控制系统的好坏直接影响到排线的质量。请参照图1，通常，排线控制系统包括伺服电机11、丝杠12、排线机构13、工字轮14、第一编码器15以及第二编码器16 ;其中，伺服电机11与所述丝杠12和设置在所述丝杠12上的排线机构13相连；所述第一编码器15设置在所述工字轮14上，所述排线机构13的一端设有排线头17，所述第二编码器16与所述排线头17和排线机构13相连。当工字轮14相应卷取排线，排线机构13沿着丝杠12运行，理想状态为每当工字轮14转一圈，排线头17中排出的排线相应移动一个排线直径的位移，也就是排线与工字·轮17时刻保持垂直，即排线角度α ”始终等于零。当工字轮14 一层排满后，换向继续反方向排线到达原点，形成一个循环周期。但由于排线控制系统运转过程中的机械振动、排线张力不均、伺服电机11频繁的加减速、排线直径的变化以及工字轮14的尺寸误差等诸多原因造成排线出现缝隙(指肉眼能够明显分辨的缝隙)，为保证排线的紧密性，排线机构13需要相对于工字轮14有一个滞后的角度，同时在换向时既要保证每一层的最后一根排线贴紧工字轮14的边缘，又不能使排线叠加在一起，由于这过程中夹杂了伺服电机11的减速-停机-加速的过程，使得在换向时控制的难度大大增加。而实际生产过程中，必须要人工利用分卷棒(未图示)抵住排线来确保排线之间无缝隙或叠加，但是这样，既不能做到对所述排线进行精确定位，整个排线控制系统也无法离开操作工，增加人工成本及管理成本，同时排线层绕机是一个高速运转的系统，一旦发生断线的情况会非常危险，伤及操作工。因此，如何提高排线层绕机的层绕成功率和生产效率，仍然是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。
发明内容
本发明提供一种排线控制系统，能够在保证排线的紧密性的前提下，有效提高排线层绕机的层绕成功率和生产效率。为解决上述技术问题，本发明提供一种排线控制系统，包括伺服电机、丝杠、排线机构、工字轮、第一编码器以及运动控制器；其中，所述伺服电机与所述丝杠和设置在所述丝杠上的排线机构相连；所述第一编码器设置在所述工字轮上；所述运动控制器分别与所述伺服电机、排线机构和第一编码器相连。作为优选，在所述的排线控制系统中，所述运动控制器为PLC。作为优选，在所述的排线控制系统中，所述排线机构包括排线头、第二编码器和排线头处理器，所述排线头通过所述第二编码器与所述排线头处理器相连，所述排线头处理器与所述运动控制器相连。作为优选，在所述的排线控制系统中，包括平行设置的两根丝杠。
本发明还提供一种应用排线控制系统的排线控制方法，包括在所述运动控制器中输入排线控制系统的各工作参数；根据所述工作参数生成凸轮表；检测排线系统中的排线机构是否已启动，若未启动，所述排线控制系统停止工作；若已启动，所述排线机构调用所述凸轮表并进行周期性的排线工作，同时，所述排线机构进行乱线检测，并根据所述乱线检测的结果判断所述排线控制系统是否需要停止工作，若否，继续进行所述排线控制系统的周期 性的排线工作，若是，所述排线控制系统停止工作。作为优选，在所述的排线控制方法中，所述工作参数包括工字轮宽度、排线直径、滞后角度和原点偏置。与现有技术相比，本发明的排线控制系统，包括伺服电机、丝杠、排线机构、工字轮、第一编码器以及运动控制器；其中，所述伺服电机与所述丝杠和设置在所述丝杠上的排线机构相连；所述第一编码器设置在所述工字轮上；所述运动控制器分别与所述伺服电机、排线机构和第一编码器相连。排线控制系统工作时，伺服电机根据运动控制器发出的信号，快速反应以控制所述丝杠上的排线机构进行周期性排线，所述工字轮相应旋转收线。其中，所述第一编码器不仅具有对所述工字轮进行圈数计数的功能，而且所述第一编码器具有精确定位的特性，能够准确定位所述排线在工字轮中的位置，为运动控制器精准的控制伺服电机提供可能。所述排线机构进行排线工作并确定排线是否平稳，所述排线机构能够进行排线，同时提供乱线检测的功能，判断所述排线是否稳定。此外，伺服电机具有响应迅速快、机电时间常数小、线性度高的特点，所述运动控制器控制整个排线控制系统，实现了全自动、高速、精密、连续的排线控制系统，保证无人工抵挡的情况下，高成功率的实现排线的精密排列，在降低人工成本的同时又能提升产量。
图I为现有技术中排线控制系统的平面示意图；图2为本发明一具体实施例中排线控制系统中的平面示意图；图3为本发明一具体实施例中排线控制系统工作的流程图。图中I-运动控制系统，2、11-伺服电机，3、12-丝杠，4、13-排线机构，5、14-工字轮，6、15-第一编码器，7、16-第二编码器，8、17-排线头，α ”、α-排线角度。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。请参照图2，本发明提供一种排线控制系统，包括伺服电机2、丝杠3、排线机构4、工字轮5、第一编码器6以及运动控制器I ;其中，所述伺服电机2与所述丝杠3和设置在所述丝杠3上的排线机构4相连，用以控制所述排线机构4沿所述丝杆3移动；所述第一编码器6设置在所述工字轮5上；所述运动控制器I分别与所述伺服电机2、排线机构4和第一编码器6相连。所述排线控制系统工作时，伺服电机2根据运动控制器I发出的信号，快速反应以控制所述丝杠3上的排线机构4进行周期性排线，所述工字轮5相应旋转收线。其中，所述第一编码器6不仅具有对所述工字轮5进行圈数计数的功能，而且所述第一编码器6具有精确定位的特性，能够准确定位所述排线在工字轮5中的位置并传递给运动控制器1，以便运动控制器I精准的控制伺服电机2。所述排线机构4进行排线工作并确定排线是否平稳，所述排线机构4能够进行排线，同时提供乱线检测的功能，判断所述排线是否稳定，一旦出现乱线现象，所述排线控制系统自动停机。此外，本实施例中的伺服电机2具有响应迅速快、机电时间常数小、线性度高的特点，所述运动控制器I控制整个排线控制系统，实现了全自动、高速、精密、连续的排线控制系统，保证无人工抵挡的情况下，高成功率的实现排线的精密排列，在降低人工成本的同时
又能提升产量。本实施例中，所述运动控制器I为PLC。操作人员在所述PLC中输入工作参数，并生成相应的凸轮表，便于排线控制系统工作时的调用。此外，所述PLC根据设定好的程序对整个排线控制系统进行控制及监控，实现了排线的自动化，有效提高了排线的生产效率。
本实施例中，所述排线机构4包括排线头8、第二编码器7和排线头处理器(未图示)，所述排线头8通过所述第二编码器7与所述排线头处理器相连，所述排线头处理器与所述运动控制器I相连。所述排线头8为排线的出口，所述排线头8与排线的方向一致。由于排线角度α需要保持在一个波动范围内从而实现紧密排线，因此，所述第二编码器7用于监控所述排线头8的状态并且实时将检测到的排线角度α反馈至排线头处理器，所述排线头处理器根据所述排线角度α判断所述工字轮5上的排线是否出现缝隙或者叠加的情况(即乱线现象)，当所述排线出现缝隙或者叠加的情况时，所述排线头处理器将信息反馈至运动控制器I中，所述排线机构4自动停机并退回原来的位置处。所述丝杠3为平行设置的两根。丝杠3的启动力矩极小，所述排线机构4在所述丝杠3上不会出现滑动运动那样的爬行现象，能保证实现精确的微进给。需要说明的是，由于所述排线控制系统是一个周期性的循环系统，排线控制系统从放线器中连入排线，开始以工字轮5其中一端为原点开始排线，到达另一端，然后下一层以该侧为起始位置继续排线到达原点，形成一个循环周期。由此可以看出只有在换向时伺服电机2存在减速-停止-加速的过程，且加减速位置固定，在非换向时排线角度α保持一个波动范围即可实现紧密排线。下面请参照图3，并结合图2，对排线控制系统的工作过程进行详细说明。首先，在所述运动控制器I中输入排线控制系统的各工作参数，所述工作参数包括工字轮宽度、排线直径、滞后角度、原点偏置，为保证不同速度下排线的全自动效果，上述的四组参数需要按照下列的原理进行确定I、所述工字轮宽度为排线排满所述工字轮5 —层所移动的位移，因此，所述工字轮宽度等于排线直径与补偿系数的和乘以每层排线根数，加补偿系数是因为排线实际的椭圆度不标准以及机械上的允许误差造成排线之间有肉眼不能分辨的微小间隙，影响排线的准确性，作为优选，本实施例中，实心镀铜排线的补偿系数为O. 00002mm、实心不锈钢排线的补偿系数为O. 000014mm ；2、所述排线直径为所述工字轮5转一圈时排线机构4刚好移动的位移，由于排线控制系统对排线的直径相当敏感，所以排线直径误差必须控制在±0. 002mm以内；3、所述滞后角度也就是排线角度α，保证排线的紧密性，排线控制系统通常选取排线机构4非转向时排线角度α的最小值作为滞后角度；4、零点偏置就是以原点为零点，排线机构4移动参数中输入的位移量，移动方向由参数的正负决定，需要说明的是，原点可以设置在所述丝杠3上，但本发明对所述原点的具体位置并不作限定。接着，根据所述参数生成凸轮表，生成凸轮表后，即可实现后续的排线工作。所述凸轮表储存与运动控制器I，便于后续系统的调用。
接着，检测排线控制系统中的排线机构4是否已启动，若是，所述排线机构4调用所述凸轮表并进行周期性的排线工作；若否，所述排线控制系统停止工作。运动控制器I根据上述各工作参数，生成凸轮表，运动控制器I自动将工字轮5平均分成74份(本实施例以每层74跟排线为例)。然后，检测排线机构4是否已经启动，若否，所述排线控制系统停止工作，若是，所述排线机构4调用所述凸轮表并在所述丝杠3上以原点为起始点进行周期性的排线工作，即，以工字轮5中心为零点向左右分别为正负位移，其中零点就是正或者负一半的位移处，以工字轮5中心为零点的好处在于不论原点在哪一侧都能使用同一组数据进行排线，因为无论正、负位移全部要向零点方向移动。所述排线机构4周期性排线的同时进行乱线检测，根据乱线检测结果判断所述排线控制系统是否需要停止工作，若否，排线机构4继续进行所述周期性的排线工作，若是，所述排线控制系统停止工作。所述乱线检测通过排线机构4和运动控制器I共同实现，此处不予赘述。综上所述，本发明的排线控制系统，包括伺服电机2、丝杠3、排线机构4、工字轮5、第一编码器6以及运动控制器I ;其中，所述伺服电机2与所述丝杠3和设置在所述丝杠3上的排线机构4相连；所述第一编码器6设置在所述工字轮5上；所述运动控制器I分别与所述伺服电机2、排线机构4和第一编码器6相连。排线控制系统工作时，伺服电机2根据运动控制器I发出的信号，快速反应以控制所述丝杠3上的排线机构4进行周期性排线，所述工字轮5相应旋转收线。其中，所述第一编码器6不仅具有对所述工字轮5进行圈数计数的功能，而且所述第一编码器6具有精确定位的特性，能够准确定位所述排线在工字轮5中的位置，为运动控制器I精准的控制伺服电机2提供可能。所述排线机构4进行排线工作并确定排线是否平稳，所述排线机构4能够进行排线，同时提供乱线检测的功能，判断所述排线是否稳定。此外，伺服电机2具有响应迅速快、机电时间常数小、线性度高的特点，所述运动控制器I控制整个排线控制系统，实现了全自动、高速、精密、连续的排线控制系统，保证无人工抵挡的情况下，高成功率的实现排线的精密排列，在降低人工成本的同时又能提升产量。显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种排线控制系统,其特征在于，包括伺服电机、丝杠、排线机构、工字轮、第一编码器以及运动控制器；其中， 所述伺服电机与所述丝杠和设置在所述丝杠上的排线机构相连； 所述第一编码器设置在所述工字轮上； 所述运动控制器分别与所述伺服电机、排线机构和第一编码器相连。
2.如权利要求I所述的排线控制系统，其特征在于，所述运动控制器为PLC。
3.如权利要求I所述的排线控制系统，其特征在于，所述排线机构包括排线头、第二编码器和排线头处理器，所述排线头通过所述第二编码器与所述排线头处理器相连，所述排线头处理器与所述运动控制器相连。
4.如权利要求I所述的排线控制系统，其特征在于，包括平行设置的两根丝杠。
5.一种应用权利要求I所述的排线控制系统的排线控制方法，其特征在于，包括 在所述运动控制器中输入排线控制系统的工作参数； 根据所述工作参数生成凸轮表； 检测排线系统中的排线机构是否已启动； 若未启动，所述排线控制系统停止工作； 若已启动，所述排线机构调用所述凸轮表并进行周期性的排线工作，同时，所述排线机构进行乱线检测，并根据所述乱线检测的结果判断所述排线控制系统是否需要停止工作，若否，继续进行所述排线控制系统的周期性的排线工作，若是，所述排线控制系统停止工作。
6.如权利要求5所述的排线控制方法，其特征在于，所述工作参数包括工字轮宽度、排线直径、滞后角度和原点偏置。
全文摘要
本发明公开了一种排线控制系统，包括伺服电机、丝杠、排线机构、工字轮、第一编码器以及运动控制器；其中，伺服电机与丝杠和设置在丝杠上的排线机构相连；第一编码器设置在工字轮上；运动控制器分别与伺服电机、排线机构和第一编码器相连。排线控制系统工作时，伺服电机根据运动控制器发出的信号，快速反应以控制丝杠上的排线机构进行周期性排线，工字轮相应旋转收线。此外，伺服电机具有响应迅速快、机电时间常数小、线性度高的特点，运动控制器控制整个排线控制系统，实现了全自动、高速、精密、连续的排线控制系统，保证无人工抵挡的情况下，高成功率的实现排线的精密排列，在降低人工成本的同时又能提升产量。
文档编号B65H54/28GK102897593SQ201210338380
公开日2013年1月30日 申请日期2012年9月13日 优先权日2012年9月13日
发明者成蜀元, 代维德 申请人:昆山川普自动化科技有限公司