一种基于时间计算卷径的恒张力控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钢丝绳加工设备，特别涉及一种基于时间计算卷径的恒张力控制装 置。
【背景技术】
[0002] 目前，在国内绝大部分钢丝绳生产厂家所用的生产设备，不管是捻股机还是成绳 机，都是采用简易阻尼带，在捻制时，依靠工人手工调整张力，通过调节螺母与弹簧之间 的压紧程度来调节阻尼轮上的阻尼绳自由端松紧，以调节各放线工字轮上钢丝或绳股的张 力。放线张力一经调整完毕，开机后就无法再调整了，只能听其自然。在放线过程中，随工字 轮卷径的减小使放线速度又降低的趋势，为保证恒线速度和恒张力需加快工字轮的转速， 由于此时的阻尼绳对阻尼轮的制动力矩没有改变，无法因工字轮的容量减小而使其转速自 动提高，从而不足以保证放线速度的不变和恒张力放线。同时，此调节张力控制方式主要依 靠人工的熟练程度和责任心，因此受人为因素影响大，张力控制精度低，从而导致钢丝绳捻 制不均匀、钢丝绳的表面平整度及不松散程度均得不到保证，进而影响了钢丝绳的外观质 量和承载能力，大大缩短了钢丝绳的使用寿命。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服上述技术的不足，从而提供一种基于时间计算卷径的恒张 力控制装置，控制方便，且张力控制精度高。
[0004] 本发明所采用的技术方案是这样的：一种基于时间计算卷径的恒张力控制装置， 包括线轴架、转动设置于所述线轴架上的工字轮，所述线轴架上设置有用于供电的电源，所 述线轴架的一侧设置有电机，所述电机的电机轴与丝杠相固定连接，所述丝杠上设置有丝 杠螺母副，所述线轴架另一侧设置有拉力传感器，所述丝杠螺母副与所述拉力传感器之间 通过阻尼绳相连接，所述拉力传感器与所述阻尼绳之间连接有弹簧，所述工字轮上固定设 置有与所述阻尼绳相配合的转轮，所述线轴架上还设置有张力控制器，所述拉力传感器以 及所述电机均与所述张力控制器相连接。
[0005] 进一步改进的是：所述张力控制器包括单片机、带有转换器的微步驱动器、串行显 示驱动器、LED数码管，单片机为ATMEGA8-5型单片机，微步驱动器为A3984型带转换器的 DM0S微步驱动器，串行显示驱动器为MAX7219型串行显示驱动器，ATMEGA8是一种非常特 殊的单片机，芯片内部集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路，包括定时器、 PWM通道、片内模拟比较器等功能部件，能够为张力控制系统提供所需的大部分模拟和数字 外设，A3984用于驱动步进电机，省去了专门的步进电机驱动器，既降低了成本又减小安装 空间，简单的步进输入只需"STEP"（步进）和"DIR"（方向）2条输入线，输出由DM0S的 双H桥完成。通过"STEP"脚简单的输入1个脉冲就可以使电机完成1次步进，省去了相 序表，高频控制线及复杂的编程接口，MAX7219芯片是用来驱动LED数码管的数字显示，可 以显示当前的工作时间、张力值大小。
[0006]进一步改进的是：所述张力控制器上还设置有用于手动调节阻尼绳松紧度以及钢 丝的初始张力大小的手调按钮。
[0007]进一步改进的是：所述线轴架上固定设置有传感器安装架，所述拉力传感器固定 设置于所述传感器安装架上，所述拉力传感器上具有用于连接所述阻尼绳的吊耳。
[0008]进一步改进的是：所述线轴架上固定设置有安装板，所述安装板上设置有电机架 以及夹持板，所述电机固定设置于所述电机架上，所述夹持板位于所述丝杠两侧，所述夹持 板上具有刻度。
[0009]进一步改进的是：钢丝在所述工字轮上的缠绕模型为并列型。
[0010] 进一步改进的是：所述电机为步进电机。
[0011] 通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：通过丝杆步进电机来控制阻尼绳 的松紧度的控制方法，保持每股钢丝的张力在传输过程保持恒定，各钢丝间的张力也趋于 一致的恒张力控制装置。
【附图说明】
[0012] 图1是控制器原理图； 图2是本发明示意图一； 图3是本发明示意图二。
[0013]其中：1-线轴架，2-安装板，3-电机架，4-电机，5-丝杆螺母副，6-夹持板，7-丝 杆，8-电源，9-阻尼绳，10-控制器，11-工字轮，12-钢丝，13-传感器支架，14-拉力传感器， 15-吊耳，16-弹費。
【具体实施方式】
[0014] 以下结合附图和【具体实施方式】来进一步说明本发明。
[0015]本发明是通过以下措施实现的，其方法是，建立工字轮11上钢丝12的缠绕模型， 在放线过程用基于时间的方法来计算实时卷径值的大小，然后，将计算的卷径值放入控制 程序中，发出控制信号，控制丝杆步进电机4的旋转方向和步距，从而调节阻尼绳9的松紧 度，达到恒张力控制。
[0016]具体而言，各步骤实施过程包括如下： 1.确定钢丝12的缠绕模型 钢丝12缠绕在工字轮11上是采用排线机构，排线机构的作用就是为了使钢丝12沿轴 线均匀、有规律地缠绕在工字轮11上，收线工字轮11上钢丝12之间没有间隙、排列整齐、 不紊乱，在没有滑移的情况下，钢丝12排列紧密，同一层面高低一致，分层有序，所以说钢 丝12在工字轮11上缠绕模型是有规律的，其缠绕模型有并列绕和交叉绕两种，经过计算分 析知，并列型的钢丝12缠绕模型的填充系数不超过0. 785, 一般在0. 7-0. 785之间；交叉型 的钢丝12缠绕模型的填充系数可高达0. 9,主要集中在0. 759-0. 902,钢丝12缠绕容量越 大，填充系数就越大，排列的越密集。在实际生产中，钢丝12缠绕的填充系数在0. 7-0. 76。 由实际数据可知，实际生产的钢丝12缠绕模型主要是并列型，可根据并列型模型计算钢丝 12的长度。
[0017] 2.列出时间与卷径的函数关系 工字轮11上的钢丝12放卷和卷绕是一个逆过程，在有张力放卷过程中，其模型是不会 改变的，当钢丝12的传输速度恒定时，钢丝12放卷的时间t与卷径D的关系成某种函数关 系；
其中，d为钢丝12直径，m为工字轮11上钢丝12牵数，通过上式可验证时间t与卷径D的 关系是否正确，是否与实际的生产过程相符合，在工厂生产过程中，每隔半个小时停机一次 测量卷径的大小。
[0018] 3?机械结构的设计 对放卷工字轮11和钢丝12在传输过程受力可知，制动力矩是与工字轮11积线卷积成 非线性函数关系的，随着卷径的减小，若适时适当改变阻尼绳9的制动力，将可以保证张力 的恒定，在GGTN-7-165管式捻股机上对原先的张力控制系统进行改造，将原有张力控制系 统中的调节螺栓换成丝杆电机4,通过电机4驱动螺母副的移动，从而改变对阻尼绳9的拉 紧或放松的程度，还具有自锁保持功能，本套张力控制系统装置主要有丝杆电机4组成，此 控制系统结构简单，方便有效，不需要改变原有线轴架1的尺寸，降低了成本。
[0019]如图1-图3所示，本发明的一种基于时间计算卷径的恒张力控制装置，包括线轴 架1、转动设置于所述线轴架1上的工字轮11，所述线轴架1上设置有用于供电的电源8， 所述线轴架1的一侧设置有电机4,所述电机4的电机4轴与丝杠7相固定连接，所述丝杠 7上设置有丝杠螺母副5,所述线轴架1另一侧设置有拉力传感器14,所述丝杠螺母副5与 所述拉力传感器14之间通过阻尼绳9相连接，