一种碳纤维卷绕机平衡块自动张力控制方法及装置与流程

本发明涉及纱线张力控制，尤其涉及一种碳纤维卷绕机平衡块自动张力控制方法及装置。

背景技术：

1、碳纤维主要由碳元素组成，具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性，以碳纤维织物为代表的新型复合材料已经在建筑材料、交通、航空航天、医疗等领域中得到了广泛的应用。

2、碳纤维在通过纱架收卷时，传统的张力调节为皮带和弹簧，皮带绕设在纱筒端部，其中一段与纱架固定，另一端与弹簧固定，通过弹簧进行张力调节，但是在传输纱线之前，需要人工检测纱线，再将调节装置的张紧力调节至合适状态后，才能进行使用，而且在纱线传输时，由于皮带与纱筒接触面积过大，只能大致进行调节，无法精确调节，从而无法保证卷绕机的稳定运行。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种碳纤维卷绕机平衡块自动张力控制方法及装置，有效解决背景技术中的问题。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种碳纤维卷绕机平衡块自动张力控制方法，包括：包括以下步骤：

3、s1、于纱线的走线路径上设置张力轮，而张力轮通过张力摆杆设置在机架上，并在张力摆杆的另一端设置驱动电机和配重块；

4、s2、在张力轮处于空载状态时，通过配重块滑动找到平衡点，以对张力轮的重力进行平衡，此时驱动电机与配重块的力矩与张力轮的力矩处于平衡状态；

5、s3、将纱线缠绕至张力轮上，当纱线开始正常走线时，在纱线张力作用下张力摆杆位置会发生变化，此时通过气缸对张力轮一侧的拉力及配重块滑动，调整张力摆杆的摆动位置，来平衡纱线在张力轮上的张力变化，以使纱线保持平稳运行的状态。

6、进一步地，在步骤s1中，位于所述张力摆杆的中间位置铰接在机架上，而所述张力轮和所述驱动电机分别设置在所述张力摆杆的两端，并将配重块设置在靠近所述电机的一侧；

7、且所述张力摆杆靠近所述驱动电机的一端连接有丝杆，所述驱动电机驱动所述丝杆转动，以使所述配重块在所述丝杆上往复滑动。

8、进一步地，在步骤s1中，通过在所述张力轮的上方设置两个导纱轮，且两个所述导纱轮之间的距离在垂直方向的投影大于所述张力轮的直径，以使纱线呈u型包绕在张力轮上。

9、进一步地，所述张力摆杆改变摆动角度进行张力调节，且所述张力轮所能摆动达到的两个极限位置位于两个所述导纱轮之间的区域内。

10、进一步地，在步骤s2中，通过配重块滑动找到平衡点，对张力轮的重力进行平衡，包括以下步骤；

11、以铰接点为支点，分别将张力轮、电机和配重块作为受力点，得到张力轮空载状态下的力矩平衡公式：

12、g3l1=g4l4+g5l5

13、其中，g3为张力轮重力，l1为力臂；g4为配重块重力，l4为力臂；g5为电机重力，l5为力臂。

14、进一步地，在步骤s3中，通过气缸对张力轮一侧的拉力及配重块滑动来调整张力摆杆的摆动位置，而张力摆杆在摆动轨迹的每个点上需要保持力矩平衡；

15、设纱线合力为f1，纱线合力力臂为l1，并在张力摆杆位于张力轮一侧增设气缸，且气缸拉力为f2，力臂为l2，得到张力轮上纱线缠绕初始状态时的力矩平衡公式：

16、f1l1+g3l1=f2l2+g4l4+g5l5

17、结合张力轮空载状态下力矩平衡公式，在纱线张力发生变化时，处于平衡点的配重块滑动以对张力轮的张力进行调节，而得到纱线走线状态时的力矩平衡公式：

18、f1l1=f2l2+g4l4’

19、其中，l4’为平衡块当前位置与平衡点位置距离的差值。

20、进一步地，在对纱线进行张力控制过程中，设定所述气缸的拉力为固定值。

21、进一步地，所述配重块在对纱线的张力调节过程中，基于张力轮的位置改变，采用pid分区控制配重块的调节参数。

22、进一步地，所述配重块的调节参数包括速度、加速度、方向和距离。

23、本发明还提供了一种碳纤维卷绕机平衡块自动张力控制装置，应用于如上所述的碳纤维卷绕机平衡块自动张力控制方法中，包括：

24、机架；

25、及设置在所述机架上的张力摆杆；

26、及设置在所述张力摆杆一端的张力轮和另一端的驱动电机和配重块；

27、其中，在所述张力摆杆位于所述驱动电机的一端设有丝杆，所述驱动电机与所述丝杆连接，用于驱动所述配重块在丝杆上往复滑动，以对张力轮上纱线的张力进行平衡。

28、本发明的有益效果为：本发明利用驱动电机和配重块以及气缸来实现自动调节张力轮上的张力，无需人工干预，能够减少操作人员的工作量，而通过配重块左右移动精确地控制张力轮上纱线的张力变化量，使纱线保持在稳定的张力状态下运行，提高生产效率和产品质量，同时通过实时调节张力轮上纱线的张力，可以防止纱线在卷绕过程中出现断裂、弯曲等问题，保证纱线的平稳运行，减少生产中的故障和损耗。

技术特征：

1.一种碳纤维卷绕机平衡块自动张力控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的碳纤维卷绕机平衡块自动张力控制方法，其特征在于，在步骤s1中，位于所述张力摆杆的中间位置铰接在机架上，而所述张力轮和所述驱动电机分别设置在所述张力摆杆的两端，并将配重块设置在靠近所述电机的一侧；

3.根据权利要求1所述的碳纤维卷绕机平衡块自动张力控制方法，其特征在于，在步骤s1中，通过在所述张力轮的上方设置两个导纱轮，且两个所述导纱轮之间的距离在垂直方向的投影大于所述张力轮的直径，以使纱线呈u型包绕在张力轮上。

4.根据权利要求3所述的碳纤维卷绕机平衡块自动张力控制方法，其特征在于，所述张力摆杆改变摆动角度进行张力调节，且所述张力轮所能摆动达到的两个极限位置位于两个所述导纱轮之间的区域内。

5.根据权利要求1所述的碳纤维卷绕机平衡块自动张力控制方法，其特征在于，在步骤s2中，通过配重块滑动找到平衡点，对张力轮的重力进行平衡，包括以下步骤；

6.根据权利要求1所述的碳纤维卷绕机平衡块自动张力控制方法，其特征在于，在步骤s3中，通过气缸对张力轮一侧的拉力及配重块滑动来调整张力摆杆的摆动位置，而张力摆杆在摆动轨迹的每个点上需要保持力矩平衡；

7.根据权利要求6所述的碳纤维卷绕机平衡块自动张力控制方法，其特征在于，在对纱线进行张力控制过程中，设定所述气缸的拉力为固定值。

8.根据权利要求6所述的碳纤维卷绕机平衡块自动张力控制方法，其特征在于，所述配重块在对纱线的张力调节过程中，基于张力轮的位置改变，采用pid分区控制配重块的调节参数。

9.根据权利要求8所述的碳纤维卷绕机平衡块自动张力控制方法，其特征在于，所述配重块的调节参数包括速度、加速度、方向和距离。

10.一种碳纤维卷绕机平衡块自动张力控制装置，应用于如权利要求1-9中任一项所述的碳纤维卷绕机平衡块自动张力控制方法中，其特征在于，包括：

技术总结
本发明涉及纱线张力控制技术领域，尤其涉及一种碳纤维卷绕机平衡块自动张力控制方法及装置，包括以下步骤：于纱线的走线路径上设置张力轮，张力轮通过张力摆杆设置在机架上，在张力摆杆的另一端设置驱动电机和配重块；在张力轮处于空载状态时，配重块滑动至平衡点，此时驱动电机与配重块的力矩与张力轮的力矩处于平衡状态；将纱线缠绕至张力轮上，当纱线开始正常走线时，在纱线张力作用下张力摆杆位置发生变化，此时通过气缸对张力轮一侧的拉力及配重块滑动，调整张力摆杆位置来平衡张力，以使纱线保持平稳运行的状态。本发明通过配重块左右移动精确地控制张力轮上纱线的张力变化，使纱线保持在稳定的张力状态下运行，提高生产效率和产品质量。

技术研发人员：谈源,陈玉祥,蒋国中,刘勇俊,陈香伟,周豪,张子宁,王晨宇
受保护的技术使用者：常州市新创智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21