一种框绞机张力控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种框绞机张力控制系统，属于张力控制技术领域。它包括电机、伺服驱动器，还包括张力控制器，其中，伺服驱动器与电机连接，张力控制器设置在电缆上，张力控制器与伺服驱动器连接，电机带动框绞机的线盘转动，线盘转动，张力控制器在电缆上测取电缆上的张力，伺服驱动器测取的张力值与设定的张力值进行比较，伺服驱动器通过控制电机的转速带动线盘转动，从而达到张力自动调节控制的目的，张力控制器包括张力检测器和张力读出器，张力检测器位于电缆上，将检测到的张力值输送给张力读出器，张力读出器与伺服驱动器连接。本实用新型能够实现框绞机张力的自动控制不需要人工参与，提高了生产效率，节省了成本。
【专利说明】
一种框绞机张力控制系统
技术领域
[0001]本实用新型涉张力控制技术领域，尤其涉及一种框绞机张力控制系统。
【背景技术】
[0002] 随着国内外的电线电缆工业的发展，用户对电线电缆制造设备一一框式绞线设备 的需求越来越大，对设备的控制精度和放线张力控制要求也越来越高，特别是生产大规格、 大长度、高压线缆的框式绞线机，对于影响线缆质量的重要因素之一的放线张力有了更高 的要求。现有技术中，国内的框式绞线设备的放线张力装置采用牛皮带牵引绞盘实现张力 控制，但这种方法不耐用而且容易失效，造成放线断丝、散丝、绞合不紧密、跳股等现象。
[0003] 转矩或张力控制系统在工业领域有着广泛的应用，张力控制一般有两种途径，一 是通过两个动力点的速度差形成张力，二是直接控制转矩来形成张力。靠速度差来调节张 力的系统，需要张力控制器，但在大小卷启动、停止、加速、减速、停车时不可能做到张力的 稳定，会影响产出产品的质量。
[0004] 中国实用新型专利，授权公告号:CN 202829147 U，授权公告日：2013.03.27,公开 了一种框绞机用电动放线张力控制装置，包括有低速电机、调节螺杆、支架、调节座、导向 杆、光杆、定位套、连接套、张力带、张力盘、齿条、支架、接触式旋转电位器、小齿轮，支架上 转动安装有调节螺杆，支架上还安装有与调节螺杆平行的导向杆，调节座上设于与导向杆 配合的导向孔，与调节螺杆配合的螺孔，调节座的下端固定安装有向一侧延伸的光杆，光杆 上同构定位套固定安装有数个间隔排列的连接套，连接套与张力盘上的张力带固定连接， 调节座上端安装有齿条，齿条与接触式旋转电位器的小齿轮啮合传动，调节螺杆由低速电 机驱动。其不足之处是：1)该专利利用电机控制，通过调整张力带在张力盘上的松紧，来统 一调整各线盘张力的大小，张力带使用时间久了会发热磨损;2)张力带需要按时更换，否则 会造成张力带断裂，张力不可控，可能会发生生产安全事故;3)张力带的更换，费时费力，影 响正常的生产计划，造成生产效率低。 【实用新型内容】
[0005] 1.实用新型要解决的技术问题
[0006] 针对现有技术的框绞机张力控制不稳定的问题，本实用新型提供了一种框绞机张 力控制系统。它能够控制电缆张力稳定，并且有效地调节其张力大小，使线缆更加坚固、耐 用，提高其质量。
[0007] 2.技术方案
[0008] 为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案为：
[0009] 一种框绞机张力控制系统，它包括电机、伺服驱动器，还包括张力控制器，其中，伺 服驱动器与电机连接，张力控制器设置在电缆上，张力控制器与伺服驱动器连接。
[0010] 电机带动框绞机的线盘转动，线盘转动，张力控制器在电缆上测取电缆上的张力， 并将测取的张力值传输给伺服驱动器，伺服驱动器测取的张力值与设定的张力值进行比 较，伺服驱动器通过控制电机的转速带动线盘转动，调整电缆上的张力，从而达到张力自动 调节控制的目的。
[0011]优选地，张力控制器包括张力检测器和张力读出器，张力检测器位于电缆上，将检 测到的张力值输送给张力读出器，张力读出器与伺服驱动器连接。
[0012] 优选地，伺服驱动器工作在转矩模式下。
[0013] 优选地，张力控制器为张力仪，张力仪测取电缆上张力，并将张力值传输给伺服驱 动器。
[0014] 优选地，电机为伺服电机，伺服电机从最低速到最高速都能平稳运转，转矩波动要 小，低速时，有平稳的速度而无爬行现象;具有大的较长时间的过载能力，能够满足低速大 转矩的要求。
[0015] 优选地，电能回收装置包括链条、齿轮和发电机，电机(1)的输出轴上设有齿轮，齿 轮通过链条与发电机的输入轴连接。
[0016] 优选地，发电机发出的电能经逆变后回馈到电网。
[0017] 所述逆变回馈环节是双闭环的控制结构，外环是电压环，控制直流母线电压维持 在设定的大小，内环是电流环，控制逆变电流，逆变电流是按照有功分量和无功分量分别进 行控制的，通过测量电网电压的相位，完成逆变电流的有功和无功分量的分解，与电网电压 相位相同的分量为有功分量，与其正交的为无功分量，通过对有功和无功分量的控制，实现 预期的功率因数。
[0018] 优选地，发电机发出的电能存储在蓄电池中，蓄电池为框绞机控制系统提供直流 12V和24V工作电源。
[0019] 3.有益效果
[0020] 采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0021] (1)本实用新型的电机带动框绞机的线盘转动，线盘转动，张力控制器在电缆上测 取电缆上的张力，并将测取的张力值传输给伺服驱动器，伺服驱动器测取的张力值与设定 的张力值进行比较，伺服驱动器通过控制电机的转速带动线盘转动，调整电缆上的张力，从 而达到张力自动调节控制的目的；
[0022] (2)本实用新型的伺服电机从最低速到最高速都能平稳运转，转矩波动要小，低速 时，有平稳的速度而无爬行现象;具有大的较长时间的过载能力，能够满足低速大转矩的要 求；
[0023] (3)本实用新型能够实现框绞机张力的自动控制不需要人工参与，保证了安全生 产，节省了劳动力，提高了生产效率，节省了成本；
[0024] (4)本实用新型的结构原理简单、制作成本低、易于实现。
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型的原理框图；
[0026]图2为本实用新型的张力控制器示意图；
[0027]图3为线盘与电机的连接示意图。
[0028] 图中标号：
[0029] 1、电机;2、线盘;11、张力检测器;12、张力读出器。
【具体实施方式】
[0030] 为进一步了解本实用新型的内容，结合附图及实施例对本实用新型作详细描述。
[0031] 实施例1
[0032]结合图1-2,一种框绞机张力控制系统，包括电机1、伺服驱动器，还包括张力控制 器，其中，伺服驱动器与电机连接，张力控制器设置在电缆上，张力控制器与伺服驱动器连 接。电机带动框绞机的线盘转动，线盘2转动，线盘2上的电缆进行开卷和收卷的工作，张力 控制器在电缆上测取电缆上的张力，并将测取的张力值传输给伺服驱动器，伺服驱动器测 取的张力值与设定的张力值进行比较，伺服驱动器通过控制电机的转速带动线盘转动，调 整电缆上的张力，从而达到张力自动调节控制的目的。
[0033] 实施例2
[0034]本实施例同实施例1类似，其中不同之处在于，张力控制器包括张力检测器11和张 力读出器12,张力检测器11位于电缆上，将检测到的张力值输送给张力读出器12,张力读出 器12与伺服驱动器连接。
[0035] 实施例3
[0036] 本实施例同实施例1类似，其中不同之处在于，伺服驱动器工作在转矩模式下。伺 服驱动器的编码器输出和电机线缆分别接在电机的对应接口上，伺服驱动器可通过调节占 空比的方式来改变电流大小，进而改变电机的转矩大小，继而改变施加在线盘2上的力的大 小，达到调节线缆张力的目的。
[0037] 通过改变电机1电枢电压导通时间与通电时间的比值（即占空比）的方法来控制电 机1速度，即PWM控制。
[0038] Uo = D · Ea (1)
[0039]电机1发出的电动势Ea，占空比：
[0040]
[0041] 则经过电机1的PffM调节后，电压为：
[0042] Uo = D · Ea = CeOn,
[0043]
(.2.)
[0044] 其中，η是电机转速，Ea是电枢电动势，Ce是电动势常数，Φ是磁通。
[0045] 由此可知，可通过改变占空比D来调节电机1的转速。
[0046]
[0047] 由公式：
[0048] Uo=IaR,
[0049] 以及公式（1)可得：
[0050]
(3)
[0051 ] 其中，Ia是电枢电流，T是电磁转矩，Ct是转矩系数，D是占空比，Φ是磁通，Ea是电枢 电动势，R为电阻。
[0052] 由此可知，可通过改变占空比D来改变电磁转矩T，
[0053] T=FXr,
[0054] 其中，r为电机轴半径，改变占空比D就可改变电机轴上的力F，进而改变线盘2旋转 所受的阻力，继而达到调节线缆张力的目的。
[0055] 实施例4
[0056]本实施例同实施例1类似，其中不同之处在于，张力控制器为张力仪，张力仪测取 电缆上张力，并将张力值传输给伺服驱动器。
[0057] 实施例5
[0058] 本实施例同实施例1类似，其中不同之处在于，电机1为伺服电机，伺服电机从最低 速到最高速都能平稳运转，转矩波动要小，低速时，有平稳的速度而无爬行现象;具有大的 较长时间的过载能力，能够满足低速大转矩的要求。
[0059] 本实施例能够实现框绞机张力的自动控制不需要人工参与，保证了安全生产，节 省了劳动力，提高了生产效率，节省了成本。
[0060] 实施例6
[0061] 本实施例同实施例1类似，其中不同之处在于，电能回收装置包括链条、齿轮和发 电机，电机1的输出轴上设有齿轮，齿轮通过链条与发电机的输入轴连接。
[0062] 实施例7
[0063] 本实施例同实施例1类似，其中不同之处在于，发电机发出的电能经逆变后回馈到 电网。所述逆变回馈环节是双闭环的控制结构，外环是电压环，控制直流母线电压维持在设 定的大小，内环是电流环，控制逆变电流，逆变电流是按照有功分量和无功分量分别进行控 制的，通过测量电网电压的相位，完成逆变电流的有功和无功分量的分解，与电网电压相位 相同的分量为有功分量，与其正交的为无功分量，通过对有功和无功分量的控制，实现预期 的功率因数。
[0064] 实施例8
[0065] 本实施例同实施例1类似，其中不同之处在于，发电机发出的电能存储在蓄电池 中，蓄电池为框绞机控制系统提供直流12V和24V工作电源。将机械能转化成电能回收利用， 节省资源。
[0066] 以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图 中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域 的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出 与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种框绞机张力控制系统，它包括电机（1)和伺服驱动器，其特征在于，还包括张力 控制器，其中，伺服驱动器与电机(1)连接，张力控制器设置在电缆上，张力控制器与伺服驱 动器连接。2. 根据权利要求1所述的一种框绞机张力控制系统，其特征在于，张力控制器包括张力 检测器（11)和张力读出器（12)，张力检测器（11)位于电缆上，将检测到的张力值输送给张 力读出器(12)，张力读出器(12)与伺服驱动器连接。3. 根据权利要求2所述的一种框绞机张力控制系统，其特征在于，伺服驱动器工作在转 矩模式下。4. 根据权利要求1所述的一种框绞机张力控制系统，其特征在于，张力控制器为张力 仪，张力仪测取电缆的张力，并将张力值传输给伺服驱动器。5. 根据权利要求1所述的一种框绞机张力控制系统，其特征在于，电能回收装置包括链 条、齿轮和发电机，电机(1)的输出轴上设有齿轮，齿轮通过链条与发电机的输入轴连接。6. 根据权利要求5所述的一种框绞机张力控制系统，其特征在于，发电机发出的电能经 逆变后回馈到电网。7. 根据权利要求5所述的一种框绞机张力控制系统，其特征在于，发电机发出的电能存 储在蓄电池中，蓄电池为框绞机控制系统提供直流12V和24V工作电源。8. 根据权利要求1所述的一种框绞机张力控制系统，其特征在于，电机为伺服电机。
【文档编号】B65H59/38GK205662161SQ201620554580
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月2日
【发明人】马明前, 程正智, 孟庆喜
【申请人】安徽工业大学