往复式数控有芯纱团张力控制方法及装置与流程

本发明涉及复合材料铺缠技术领域，尤其涉及一种往复式数控有芯纱团张力控制方法及装置。

背景技术：

缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维(或布带、预浸纱)按照一定规律缠绕到芯模上，然后经固化、脱模，获得制品。

复合材料纱线在缠绕过程中，因为纱线自身薄弱不均匀，或者被缠绕工件表面不光滑，或者缠绕工艺设计不合理，或者其他原因，均可能导致纱线缠绕时张力产生波动，若不将其控制在合理的范围内，便可能使加工出的产品不合格，具体表现可能为工作效率降低、成本升高、严重的会使被缠绕工件达不到设计强度，产生安全隐患。

一般的张力控制系统通过设置张力传感器和活动轮，通过张力传感器的感应值，调整活动轮的位置，调节纱线张力，这种方法都是通过即时判断和计算纱线张力，导致的张力调整效率低，故本领域需要一种工作效率高、成本低、张力控制精确的纱团张力控制装置。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中张力调整效率低的问题，而提出的一种往复式数控有芯纱团张力控制方法及装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种往复式数控有芯纱团张力控制方法，包括以下步骤：

s1:于纱线的出线路线设置缓冲辊和调节辊，所述缓冲辊与机架之间设置弹性件，用于缓冲张力变换对纱线的影响，调节辊与机架之间设置张力调节结构；

s2：设置测量弹性件弹力的测量件，用于测量弹性件的弹力值，调节辊与机架之间设置测量距离的测量件，用于测量调节辊的位移；

s3：当纱线的张力发生变化，根据弹性件的弹力值，对比数据库中的数值，调整调节辊的位置，使得弹性件回复到纱线平稳运行的状态；

s4：如果数据库中弹性值出现空缺，则则根据弹力值，通过计算来确定调节辊的位置，一旦弹性值出现数据库存在数值，则继续按照s3进行。

进一步的，得到上述往复式数控有芯纱团张力控制方法中的数据库的方法包括以下步骤：

s1：使用本张力控制装置作为放线段端，出线端模拟缠铺环境，并记录平稳出线时弹性件的弹力值范围m；

s2:出线端模拟环境至少包括平稳铺放、平稳缠绕、芯纱换行铺缠、纱线拼接工况，并记录在在前述工况下的弹性件的弹力值gn，形成工况弹性值库，同时，通过均匀增加和减小收线力，记录对应的弹性件的弹力值gn，形成理论弹性值库；

s3:通过驱动张力调节结构改变调节辊的位置，从而改变纱线的张力，使弹性件的弹力值gn回到的稳定状态，同时记录此时调节辊的位置改变值wn；

s4:将弹性件的弹力值gn对应调节辊的位置改变值wn，形成数据库。

进一步的，本发明中还涉及基于上述往复式数控有芯纱团张力控制方法的一种往复式数控有芯纱团张力控制装置，包括机架，所述纱团芯轴、机架上设置导向辊、缓冲辊、转向辊、调节辊和出线辊，纱线从所述纱团芯轴出发，依次经过导向辊、缓冲辊、转向辊、调节辊，最后从出线辊出来。

进一步的，所述缓冲辊的两侧设置辅助辊，所述机架上固定设置固定座，固定座于辅助辊之间设置弹性件，所述弹性件的一端设置力传感器，纱线从辅助辊上侧左侧往下绕多过缓冲辊的下端，从另一个辅助辊上侧右侧出来，一旦纱线的出现端出现波动，缓冲辊受力可发生移动，弹性件受力压缩或者伸张，力传感器可感应弹性件的受力值。

进一步的，所述机架上设置调节缸和调节电机，所述调节缸的内部设置活动块，所述活动块的一端设置连接杆，连接杆的一端贯穿调节缸并固定设置调节辊，所述活动块的另一端设置螺纹杆，所述螺纹杆的一端贯穿调节缸并于调节缸螺纹连接，所述调节电机的输出轴固定连接螺纹杆，调节电机通过驱动螺纹杆转动，带动活动块和调节辊进行精准移动。

进一步的，所述调节缸的上端设置定位块，活动块上设置于定位块相对应的距离传感器，距离传感器用于测量活动块与定位块之间的距离，当纱线处于稳定出线状态时，活动块与定位块之间的距离值范围为l，当活动块和调节辊的位置发生移动，活动块与定位块之间的距离改变，距离传感器用于测量调节辊的移动值。

优选的，所述调节缸的内部设置自锁弹簧，所述自锁弹簧位于的活动块与调节缸的缸壁之间，用于缓冲张力调节的力，同时增强螺纹杆的自锁。

基于上述往复式数控有芯纱团张力控制装置的张力控制方法，具体为以下步骤：

s1：机架上于纱线的出线路线设置缓冲辊和调节辊，所述缓冲辊与机架之间设置弹性件，用于缓冲张力变换对纱线的影响，调节辊与机架之间设置调节缸和调节电机；

s2：弹性件的一端设置测量弹性件弹力值的力传感器，调节辊与机架之间的调节缸和调节电机配合，可改变调节辊的位置；

s3：当纱线的张力发生变化，根据力传感器感应的弹力值，对比数据库中的数值，得到对应的调节辊的位置改变值，通过调节电机调整调节辊的位置，使得弹性件回复到纱线平稳运行时的弹力值。

s4：如果数据库中力传感器感应的弹力值出现空缺，则根据测量力传感器感应的弹力值，通过计算确定调节辊的位置，一旦力传感器感应的弹力值出现数据库存在数值，则继续按照s3进行。

得到上述方法中数据库的方法为：

s1：使用本张力控制装置作为放线段端，出线端模拟缠铺环境，并记录平稳出线时的力传感器的感应值范围m；

s2:出线端模拟环境至少包括平稳铺放、平稳缠绕、芯纱换行铺缠、纱线拼接工况，并记录在在前述工况下的力传感器的感应值gn，形成工况弹性值库，同时，通过均匀增加和减小收线力，记录对应的力传感器的感应值gn，形成理论弹性值库；

s3:通过驱动调节电机改变调节辊的位置，从而改变芯纱的张力，使力传感器的感应值范围回到的稳定状态，同时记录此时距离传感器的距离数值wn；

s4:将力传感器的感应值gn对应距离传感器的距离数值wn，形成数据库。

本发明张力控制装置中设置于对应的张力控制系统。

本发明的有益效果是：

1、本发明中的有芯纱团张力控制方法及装置设置弹性件用于缓冲张力突变对纱线的影响，避免纱线受直接冲击而轻易断裂；

2、将纱线张力的变化反应在弹性件的受力上，通过调节辊调节纱线张力，使弹性件回到稳定值，以实现张力调节，结构简单功能实用，可降低张力调节成本；

3、建立数据库，通过数据库中对应的弹性件的弹力值和调节辊的位置改变值进行张力调节，节省控制器的计算步骤，加快张力调节效率。

附图说明

图1为本有芯纱团张力控制方法图；

图2为本有芯纱团张力控制方法中得到数据库的方法步骤图

图3为本有芯纱团张力控制装置的结构示意图；

图4为本有芯纱团张力控制装置中调节缸处结构示意图；

图5为本有芯纱团张力控制装置中缓冲辊处结构示意图；

图6为本有芯纱团张力控制装置中控制系统图。

图中：1、机架；2、导向辊；3、缓冲辊；4、辅助辊；5、固定座；6、弹性件；7、转向辊；8、调节缸；9、调节辊；10、出线辊；11、纱团芯轴；12、调节电机；13、连接杆；14、螺纹杆；15、螺纹套筒；16、活动块；51、力传感器；81、固定块；161、距离传感器；17、自锁弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

参照图1-2，一种往复式数控有芯纱团张力控制方法，包括以下步骤：

s1:于纱线的出线路线设置缓冲辊和调节辊，所述缓冲辊与机架之间设置弹性件，用于缓冲张力变换对纱线的影响，调节辊与机架之间设置张力调节结构，用于调整调节辊的位置，改变张力；

s2：设置测量弹性件弹力的测量件，用于测量弹性件的弹力值，调节辊与机架之间设置测量距离的测量件，用于测量调节辊的位移；

s3：当纱线的张力发生变化，根据弹性件的弹力值，对比数据库中的数值，调整调节辊的位置，使得弹性件回复到纱线平稳运行的状态，此方法可节省控制器的计算步骤，加快的张力调节的速度；

s4：如果数据库中弹性值出现空缺，则则根据弹力值，通过计算来确定调节辊的位置，一旦弹性值出现数据库存在数值，则继续按照s3进行。

参考图2，进一步的，得到上述往复式数控有芯纱团张力控制方法中的数据库的方法包括以下步骤：

s1：使用本张力控制装置作为放线段端，出线端模拟缠铺环境，并记录平稳出线时弹性件的弹力值范围m；

s2:出线端模拟环境至少包括平稳铺放、平稳缠绕、芯纱换行铺缠、纱线拼接工况，并记录在在前述工况下的弹性件的弹力值gn，形成工况弹性值库，同时，通过均匀增加和减小收线力，记录对应的弹性件的弹力值gn，形成理论弹性值库，工况弹性值库和理论弹性值库共同记录，丰富数据库；

s3:通过驱动张力调节结构改变调节辊的位置，从而改变纱线的张力，使弹性件的弹力值gn回到的稳定状态，同时记录此时调节辊的位置改变值wn；

s4:将弹性件的弹力值gn对应调节辊的位置改变值wn，形成数据库。

通过调整，平稳出线时弹性件的弹力值范围m，当弹性件的弹力值g1超出m范围，对比数据库中的弹性件的弹力值。情况一：如果数据库中存在对应的弹性件的弹力值g1，则按照数据库中对应的调节辊的位置改变值w1调整调节辊的位置，从而改变纱线的力，使弹性件的弹力值gn回到m范围；情况二：如果数据库中不存在对应的弹性件的弹力值g1，则通过计算的方法，通过弹力变化的大小，调节辊位移的方向和位移的大小，当变化后的弹性值落入数据库中的弹性件的弹力值，则按照情况一处理。

通过上述方法，可实现对有芯纱团张力的控制，通过此方法控制有芯纱团的张力，弹性件用于缓冲张力突变对纱线的影响，避免纱线受直接冲击而轻易断裂；将纱线张力的变化反应在弹性件的受力上，通过调节辊调节纱线张力，使弹性件回到稳定值，以实现张力调节，结构简单功能实用，可降低张力调节成本；建立数据库，通过数据库中对应的弹性件的弹力值和调节辊的位置改变值进行张力调节，节省控制器的计算步骤，加快张力调节效率。

实施例2

参考图3，本实施例中描述了基于上述往复式数控有芯纱团张力控制方法的一种往复式数控有芯纱团张力控制装置，该装置包括机架1，所述纱团芯轴11、机架1上设置导向辊2、缓冲辊3、转向辊7、调节辊9和出线辊10，纱线从所述纱团芯轴11出发，依次经过导向辊2、缓冲辊3、转向辊7、调节辊9，最后从出线辊10出来。

进一步的，参考图5，所述缓冲辊3的两侧设置辅助辊4，所述机架1上固定设置固定座5，固定座5于辅助辊4之间设置弹性件6，本实施例中的弹性件6设置为弹簧，所述弹性件6的一端设置力传感器51，纱线从辅助辊4上侧左侧往下绕多过缓冲辊3的下端，从另一个辅助辊4上侧右侧出来，一旦纱线的出现端出现波动，缓冲辊3受力可发生移动，弹性件6受力压缩或者伸张，力传感器51可感应弹性件6的受力值。

进一步的，参考图4，所述机架1上设置调节缸8和调节电机12，所述调节缸8的内部设置活动块16，所述活动块16的一端设置连接杆13，连接杆13的一端贯穿调节缸8并固定设置调节辊9，所述活动块16的另一端设置螺纹杆14，所述螺纹杆14的一端贯穿调节缸8并于调节缸8螺纹连接，所述调节电机12的输出轴固定连接螺纹杆14，调节电机12通过驱动螺纹杆14转动，带动活动块16和调节辊9进行移动，通过螺纹调整调节辊9的移动量，提高移动量的精确度。

进一步的，所述调节缸8的上端设置定位块18，活动块16上设置于定位块18相对应的距离传感器161，距离传感器161用于测量活动块16与定位块18之间的距离，当纱线处于稳定出线状态时，活动块16与定位块18之间的距离值范围为l，当活动块16和调节辊9的位置发生移动，活动块16与定位块18之间的距离改变，距离传感器161用于测量调节辊9的移动值，当调节辊9的移动值达到目标值，则提醒控制器关闭调节电机12。

本装置中还设置张力控制系统，参考图6，张力控制系统包括控制器、力传感器、对比模块、计算模块、距离传感器、数据库和调节电机，所述控制器的连接对比模块、计算模块和调节电机，所述对比模块连接力传感器、数据库和距离传感器，所述对比模块用于将力传感器测量的弹力值域数据库中预存的测量值对比判断，所述计算模块用于根据力传感器测量的弹力值计算调节辊9的位移量。

本实施例中的力传感器可选用上海游然传感空间有限公司微型测力传感器evt-14b，本实施例中的距离传感器可使用红外测距仪，控制器可使用52单片机。

优选的，所述调节缸8的内部设置自锁弹簧17，所述自锁弹簧17位于的活动块16与调节缸8的缸壁之间，用于缓冲张力调节的力，同时增强螺纹杆14的自锁。

基于上述往复式数控有芯纱团张力控制装置的张力控制方法，具体为以下步骤：

收线得到数据库，得到数据库的方法为：

s1：使用本张力控制装置作为放线段端，出线端模拟缠铺环境，并记录平稳出线时的力传感器51的感应值范围m；

s2:出线端模拟环境至少包括平稳铺放、平稳缠绕、芯纱换行铺缠、纱线拼接工况，并记录在在前述工况下的力传感器51的感应值gn，形成工况弹性值库，同时，通过均匀增加和减小收线力，记录对应的力传感器51的感应值gn，形成理论弹性值库；

s3:通过驱动调节电机改变调节辊的位置，从而改变芯纱的张力，使力传感器51的感应值范围回到的稳定状态，同时记录此时距离传感器的距离数值wn；

s4:将力传感器的感应值gn对应距离传感器的距离数值wn，形成数据库。

得到数据库后，本装置中的弹性件6的一端设置测量弹性件弹力值的力传感器51，调节辊9与机架1之间的调节缸8和调节电机12配合，可改变调节辊9的位置。

当纱线的张力发生变化，根据力传感器51感应的弹力值，对比数据库中的数值，情况一，如果力传感器51感应的弹力值在数据库中，则可立刻得到对应的调节辊9的位置改变值，通过调节电机12调整调节辊9的位置，距离传感器161用于测量调节辊9的移动值，当调节辊9的移动值达到目标值wn，则提醒控制器关闭调节电机12,使得弹性件6回复到纱线平稳运行时的弹力值，可快速调整纱线张力；情况二，如果数据库中力传感器51感应的弹力值出现空缺，则根据测量力传感器51感应的弹力值，通过计算模块确定调节辊9的位置，一旦力传感器51感应的弹力值出现数据库存在数值，则继续按照情况一进行。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。