碳纤维展纤纱架分组力矩控制装置的制作方法

本实用新型涉及电机技术领域，特别涉及一种碳纤维展纤纱架分组力矩控制装置。

背景技术：

碳纤维或玻璃纤维多轴向经编机在裁切和织布过程中，需要保持纱线恒定张力，所以在放卷过程中需采用力矩电机及控制装置。目前国内力矩电机一般采用力矩控制器，这种控制器需要在现场调试电压，控制输出力矩，才能保持纱线的恒张力，这种只适合单台电机控制张力使用，而一台纱线放卷架上少则需要几十台力矩电机，多则一两百台力矩电机，每台都调试将浪费大量人工和时间，使得实施成本大幅提升。

鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种碳纤维展纤纱架分组力矩控制装置，使其更具有实用性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种碳纤维展纤纱架分组力矩控制装置，可通过较低的成本快速的实现电机力矩的输出，从而实现纱线的恒张力控制。

本实用新型的技术方案为：碳纤维展纤纱架分组力矩控制装置，包括：机架、纱筒、展纤装置、导纱装置和储纱装置；所述机架至少设置两层用于对纱筒进行安装的支架，每一层支架上所设置的所述纱筒数量相等，且设置数量均大于等于2，其中，每一层所述纱筒中排列位置相同的所述纱筒上的纱线均以同样的角度到达所述导纱装置，并通过所述导纱装置的汇集传送至所述展纤装置，经展纤后，纱线到达所述储纱装置进行储存。

进一步地，所述支架水平设置，且位于其上的所述纱筒在竖直方向上一一对应设置。

进一步地，所述导纱装置包括与所述支架一一对应的一级导纱辊，所述一级导纱辊用于将由每一层支架上各个所述纱筒所放出的纱线进行聚拢；还包括二级导纱辊，所述二级导纱辊用于将由各个所述一级导纱辊所放出的纱线进行聚拢并导引向所述展纤装置。

进一步地，所述展纤装置的上游还设置加热装置，用于对待展纤的纱线进行加热。

进一步地，所述展纤装置的下游还设置有挤压牵拉装置，所述挤压牵拉装置包括两主动滚轮，以及分别与两所述主动滚轮相切设置的挤压滚轮，所述挤压滚轮的转轴与气缸连接，用于对经过所述挤压滚轮和主动滚轮之间的纱线进行挤压导向。

一种碳纤维展纤纱架分组力矩控制装置的控制方法，将输出纱线以同样的角度到达所述导纱装置的纱筒划分为一组，且对同一组内的各所述纱筒电机进行力矩同步控制。

进一步地，所述力矩同步控制包括以下步骤：

步骤一：根据该组内纱线所需的张力值，通过公式M=FD确定任意收卷直径下所需的电机力矩，其中D为实时收卷直径，F为纱线张力，M为电机力矩；

步骤二：利用AC220单相交流正弦波电源输入降压后分别与2个比较器基准电压对比，获得由正弦波大于第一个比较器正端和第二个比较器负端分别输出的两个矩形脉冲，把两个所述矩形脉冲叠加，共同触发的时间为过零点脉冲时间，每半个周期获得一个过零点触发信号，所述过零点触发信号为高电平输入给主控电路，主控电路以过零点信号为基准信号，得到需要的触发角信号，从而调节电机供电电压的触发角，根据所述触发角将电机的力矩调节至所述步骤一中的所需值。

进一步地：所述步骤一中，实时收卷直径D的计算公式如下：

D=2W/πgN

其中：

D为实时收卷直径；

W为已绕卷纱线重量；

g为纱线米重；

N为当前收卷圈数。

进一步地，所述电机的正弦波触发电路独立供电。

由上述方案，本实用新型至少具有以下优点：

通过本实用新型的技术方案，降低了电机控制成本，节省了人工调试所带来的人力和时间成本，在使用过程中，只需首先建立和存储触发角和力矩的对应数据表，在输出对应触发角时即可驱动力矩电机，输出当前力矩值，从而有效保持当前纱线的恒定张力。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型中碳纤维展纤纱架分组力矩控制装置的结构示意图；

图2是挤压牵拉装置的结构示意图；

图3是本实用新型中碳纤维展纤纱架分组力矩控制方法的原理图；

图4是本实用新型实施例中各纱筒的组别划分图；

附图标记：1、机架；11、支架；2、纱筒；3、展纤装置；4、导纱装置；41、一级导纱辊；42、二级导纱辊；5、储纱装置；6、加热装置；7、挤压牵拉装置；71、主动滚轮；72、挤压滚轮；73、气缸。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型中的碳纤维展纤纱架分组力矩控制装置，包括：机架1、纱筒2、展纤装置3、导纱装置4和储纱装置5；机架1至少设置两层用于对纱筒2进行安装的支架11，每一层支架11上所设置的纱筒2数量相等，且设置数量均大于等于2，其中，每一层纱筒2中排列位置相同的纱筒2上的纱线均以同样的角度到达导纱装置4，并通过导纱装置4的汇集传送至展纤装置3，经展纤后，纱线到达储纱装置5进行储存。本实施例中，如图1所示，支架11水平设置，且位于其上的纱筒2在竖直方向上一一对应设置，其中，每个支架11上设置7个力矩电机退绕装置，共设置6个支架11，电机退绕装置的转轴对纱筒2进行安装，42个退绕装置分别控制各自滚筒上的纱线张力，24k纱在加热展纤之后，成宽平状态进行收卷。

作为上述实施例的优选，导纱装置4包括与支架11一一对应的一级导纱辊41，一级导纱辊41用于将由每一层支架11上各个纱筒2所放出的纱线进行聚拢；还包括二级导纱辊42，二级导纱辊42用于将由各个一级导纱辊41所放出的纱线进行聚拢并导引向展纤装置3。通过上述区分使得各个纱筒2纱线的分布更加合理且清晰。

为了在展纤过程中除去纤维表面所存在的浆料，展纤装置3的上游还设置加热装置6，用于对待展纤的纱线进行加热，具体的加热方式可采用热辐射的方式使得加热更加均匀。

如图2所示，为了更好的为纱线提供传送动力，展纤装置3的下游还设置有挤压牵拉装置7，挤压牵拉装置7包括两主动滚轮71，以及分别与两主动滚轮71相切设置的挤压滚轮72，挤压滚轮72的转轴与气缸73连接，用于对经过挤压滚轮72和主动滚轮71之间的纱线进行挤压导向，挤压力可通过对气缸73的控制而进行调节，通过两个主动滚轮71的滚动和适当的挤压力，可对纱线进行了可靠的传送。

一种碳纤维展纤纱架分组力矩控制装置的控制方法，如图4所示，将输出纱线以同样的角度到达导纱装置4的纱筒2划分为一组，且对同一组内的各纱筒2电机进行力矩同步控制。其中，如图3所示，力矩同步控制具体包括以下步骤：

步骤一：根据该组内纱线所需的张力值，通过公式M=FD确定任意收卷直径下所需的电机力矩，其中D为实时收卷直径，F为纱线张力，M为电机力矩，其中，实时收卷直径可通过测量或计算获得，当通过计算获得时，可采用以下公式：

D=2W/πgN

其中：

D为实时收卷直径；

W为已绕卷纱线重量；

g为纱线米重；

N为当前收卷圈数；

步骤二：利用AC220单相交流正弦波电源输入降压后分别与2个比较器基准电压对比，获得由正弦波大于第一个比较器正端和第二个比较器负端分别输出的两个矩形脉冲，把两个矩形脉冲叠加，共同触发的时间为过零点脉冲时间，每半个周期获得一个过零点触发信号，过零点触发信号为高电平输入给主控电路，主控电路以过零点信号为基准信号，得到需要的触发角信号，从而调节电机供电电压的触发角，具体的，通过同步信号脉冲触发电路，可以得到三个相位相差120°的零点触发脉冲，即交流正弦波，过零点就输出一个脉冲；通过这个零点触发信号，主控电路通过计算和延时时间，得到想要的触发角，当三路触发角控制电路一起触发时，则力矩电机输出力矩。

其中，为了避免差分比较电路受到干扰，电机的正弦波触发电路独立供电。

将上述控制方法应用到本实用新型中的碳纤维展纤纱架分组力矩控制装置，可根据不同的张力值将各个纱筒2分为7组，具体的组别划分图如图4所示，通过合理的分组可降低纱线张力的控制难度，从而减低成本，实现更加精准的控制。

本实用新型中的技术方案降低了电机控制成本，节省了人工调试所带来的人力和时间成本，在使用过程中，只需首先通过大量实验数据获得触发角和力矩的对应数据表及曲线图，将其存储在主控电路中，在输出对应触发角时即可驱动力矩电机，输出当前所需的力矩值。具体的，由上位机设置纱线所需要的张力值F，485通讯电路传输给主控电路，D可以通过测量装置测量和计算得到，从而可得到当前所需要的张力值M，主控电路根据提前存储的触发角和力矩对应数据表，输出对应触发角，控制触发角控制电路驱动力矩电机，输出当前力矩值，即可以通过退绕装置保持当前纱线的张力值。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。