专利名称：一种绕线机同步主动送线张力控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种绕线机，具体为ー种绕线机同步主动送线张カ控制系统。
背景技术：
绕线机工作过程中对漆包线张紧カ的控制至关重要，张紧カ过小会影响线圈精度和绕线致密度，张紧カ过大则有可能造成断线故障，从而影响设备生产效率。传统的机械接触式摩擦轮张カ器，张紧カ由弹簧压紧カ所产生的机械摩擦カ提供，可通过调节弹簧压力的大小来调节张紧カ的大小。由于这种摩擦轮张カ器是靠机械滑动摩擦カ来产生张紧力，由于机械式的动、静摩擦力差异较大，且动摩擦系数与摩擦表面相对运动速度成正比，特别在高线速度状态时此种张カ器的张紧カ几乎直线增大，稳定性较差，而且我们知道过线轮轴承在高转速状态下的阻力已经上升成为ー个主要因素，不能将其忽略，因此对于对张紧カ控制要求非常高的使用O. Imm以下线径的细线高速绕线机，高速绕线时极易发生断线。
实用新型内容针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种绕线机同步主动送线张カ控制系统的技术方案。所述的ー种绕线机同步主动送线张カ控制系统，其绕线机的张カ器主要由机座、过线机构、张カ杆、张カ弹簧构成，过线机构设置在张カ杆的下方，漆包线经过线机构和张カ杆末端的滑轮与收线端的收线轮相连，其特征在干在张カ杆与张カ弹簧的连接端设置角度电位器，角度电位器的信号输出端连接绕线机的主控制器，在过线机构中设置有主动送线轮，该主动送线轮连接送线电机，送线电机与绕线机的主控制器相连。所述的ー种绕线机同步主动送线张カ控制系统，其特征在于所述的送线电机采用直流无刷电机。所述的ー种绕线机同步主动送线张カ控制系统，其特征在于所述的角度电位器采用非接触式光学角度电位器。所述的ー种绕线机同步主动送线张カ控制系统，其特征在于所述的主控制器连接有显示模块，实时显示张カ信息。本实用新型的张カ器采用非接触式光学角度电位器、由直流无刷送线电机控制的主动送线轮及自适应的PID算法，使张カ器的线速度达20米/秒，可绕线径范围是
00.01-00. 2mm,解决了高转速下与主轴转速同步变化恒定张力的难题；通过变换不同的弹簧(弹簧丝材料、弹簧丝直径及弹簧外径)，可以得到张カ范围在O. 5g-50g的张カ器。本实用新型的主控制器采样角度电位器的角度，根据采样反馈结果控制送线电机的转速。普通的接触式导电塑料角度位移传感器的扭矩为7mN.m，即70gf. cm，这对细线来说显然太大，
本实用新型采用了扭矩为O. 147mN.m的非接触式光学角度电位器，这使得张カ器的适用性大大提尚。
图I是本实用新型张カ器的结构示意图；图2是本实用新型张カ控制系统的结构示意图；图中1-张カ杆，2-张カ弹簧，3-角度电位器，4-主动送线轮，5-过线机构，6-漆包线，7-机座，8-显示模块，9-送线电机，10-主控制器。
具体实施方式下面结合说明书附图对本实用新型做进ー步说明绕线机同步主动送线张カ控制系统，其绕线机的张カ器主要由机座7、过线机构
5、张カ杆I、张カ弹簧2构成，过线机构5由ー组传动轮相互配合而成，过线机构5设置在张カ杆的下方，漆包线6经过线机构5和张カ杆I末端的滑轮与收线端的收线轮相连。在理想状态下如果漆包线6经过弹簧头部的滑轮以一定的的线速度运行，没有其他摩擦，那么漆包线6的张カ就等于弹簧拉力，但在实际中漆包线6除受到收线轮的拉カ夕卜，还有运行过程中的各种阻力，这种阻力在漆包线6高线速度状态时对张カ的影响是巨大的甚至是致命的。因此在漆包线6的过线机构5上设置ー个主动送线轮4，该主动送线轮4连接送线电机9，这样就可以抵消运行过程中的各种干扰力，达到理想状态。在张カ杆I与张カ弹簧2的连接端设置有角度电位器3,角度电位器3的信号输出端连接绕线机的主控制器10，主控制器10采用DSP控制，在过线机构5上设置的主动送线轮4与送线电机9相连，送线电机9与绕线机的主控制器10相连；主控制器的工作程序采用C语言编制，主控制器10采集角度电位器3的角度信号，经主控制器10处理后输出控制信号控制送线电机9工作，送线电机9工作带动主动送线轮4运行，这样张カ杆I和漆包线6会产生与之前一刻不同的状态，角度电位器3感应后再将变化信号传输给主控制器10,从而构成闭循环，通过自适应的PID算法控制，最終得到ー个稳定的线速度，避免高速绕线时发生断线。上述的送线电机9采用直流无刷电机，它体积较小，供电电压低且方便，DSP控制它时的功放也容易；角度电位器3采用非接触式光学角度电位器3，其扭矩为O. 147mN.m，这使得张カ器的适用性大大提高；主控制器10连接有显示模块8，可以实时显示张力信息。本实用新型主控制器工作程序的編制算法如下根据虎克定律，弹簧的伸长量与所受カ的大小成正比，即F= KX Λχ，其中F为弹簧拉力，K为弹簧劲度系数，Λχ为弹簧形变量；控制弹簧的形变量Λχ就是控制角度电位器3的转角，控制送线电机9的转速能够使角度电位器3的转角稳定在ー个设定值，从而使绕线的线速度稳定在ー个设定值，采用自适应的PID算法得到如下公式V=Kp X e (t) + Ki X Σ e (t) + KdX [e (t) _e (t_l)]其中，e(t)为角度基本偏差，表示当前測量值与设定值间的差，这是用于比例项的变动数据；Ee(t)为累计偏差，Ee(t)= e(t)+ e(t-l)+ “セべ)+…+ e (I)，这是每一次測量到的偏差值的总和，这是用于积分项的变动数据；e(t)-e(t-l)为基本偏差的相对偏差，用本次的基本偏差减去上一次的基本偏差，可以考察当前控制对象的趋势，用于微分项的变动数据；三个基本參数Kp、Ki、Kd，分别为比例常数、积分常数、微分常数，经现场调试可得；在本系统中对速度的控制，选取在一个循环周期内根据角度变化计算送线电机9的速度并刷新，由于电机运行速度较快，这个循环周期也较小，因此取毫秒级，这里取值为5毫秒；三个基本參数Kp、Ki、Kd由试验确定，然后在实际运行过程中进行调节，该三个參数还跟漆包线6的线速度有夫，在本控制系统中，我们取Kp=55%、Ki=O. 4%-3%、Kd=0_l%，并根据运行状况调节。本实用新型的非接触式光学角度电位器3和由直流无刷送线电机9控制的主动送线轮4构成了高速主动送线式电子张力器，其与自适应的PID算法配合，使张カ器的线速度达20米/秒,可绕线径范围维00. 01-00. 2mm,解决了高转速下与主轴转速同步变化恒定张力的难题；通过变换不同的弹簧(弹簧丝材料、弹簧丝直径及弹簧外径)，可以得到张カ范围 在O. 5g-50g的张カ器。本实用新型角度电位器3的输出信号送至主控制器10，所述主控制器10的工作程序采用C语言编制，角度电位器3的输出信号经主控制器10处理后输出控制信号控制送线电机9工作，从而间接的控制主动送线轮4的运行状态，主动送线轮4的调整将直接影响张カ杆I和漆包线6的工作状态，角度电位器3感应到变化信息后再将变化信号传输给主控制器10，从而构成闭循环，通过自适应的PID算法控制，最終得到ー个稳定的线速度，即得到张カ的平衡，这样即使是在高速绕线时也不会发生断线，从而实现了绕线机的同步稳定送线，提闻了生广效率，也提闻了广品的合格率。
权利要求1.一种绕线机同步主动送线张カ控制系统，其绕线机的张カ器主要由机座、过线机构、张カ杆、张カ弹簧构成，过线机构设置在张カ杆的下方，漆包线经过线机构和张カ杆末端的滑轮与收线端的收线轮相连，其特征在干在张カ杆与张カ弹簧的连接端设置角度电位器，角度电位器的信号输出端连接绕线机的主控制器，在过线机构中设置有主动送线轮，该主动送线轮连接送线电机，送线电机与绕线机的主控制器相连。
2.根据权利要求I所述的ー种绕线机同步主动送线张カ控制系统，其特征在于所述的送线电机采用直流无刷电机。
3.根据权利要求I所述的ー种绕线机同步主动送线张カ控制系统，其特征在于所述的角度电位器采用非接触式光学角度电位器。
4.根据权利要求I所述的ー种绕线机同步主动送线张カ控制系统，其特征在于所述的主控制器连接有显示模块，实时显示张カ信息。
专利摘要本实用新型涉及一种绕线机，具体为一种绕线机同步主动送线张力控制系统。其特征在于在张力杆与张力弹簧的连接端设置角度电位器，角度电位器的信号输出端连接绕线机的主控制器，在过线机构中设置有主动送线轮，该主动送线轮连接送线电机，送线电机与绕线机的主控制器相连；所述的主控制器的工作程序采用C语言编制，主控制器采集角度电位器的角度信号，经主控制器处理后输出控制信号控制送线电机工作。本实用新型的张力器采用非接触式光学角度电位器、由直流无刷送线电机控制的主动送线轮及自适应的PID算法，使张力器的线速度达20米/秒，可绕线径范围是 0.01- 0.2mm,解决了高转速下与主轴转速同步变化恒定张力的难题。
文档编号B65H59/38GK202449676SQ20122003800
公开日2012年9月26日 申请日期2012年2月7日 优先权日2012年2月7日
发明者刘次近 申请人:杭州奥士玛数控设备有限公司