微张力同心扎纱的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种微张力同心扎纱机，包括第一放线装置、第一飞行器装置。第一放线装置包括控制装置、放线驱动电机、水平设置的放线转轴和穿装固定于其上的放线纱团，控制装置根据放线纱团半径的变化值调节放线驱动电机的输出力矩使放线纱团放出的纱线的张力保持稳定。第一飞行器装置用于将纱线经过针管及过线导轮后，在一定旋转速度缠绕在光缆上面。在本发明中，采用新的同心扎纱机结构，飞行器的旋转惯量大幅减小，减少了纱线所受到的摩擦力。并通过电气的转矩半径检测装置和力矩控制的算法，有效的控制伺服电机的力矩输出值，使得扎纱机在升降速时，扎纱张力的波动减至较小，避免因扎纱张力过大而导致光纤衰减不合格。
【专利说明】微张力同心扎纱机
【技术领域】
[0001]本发明涉及光缆成缆扎纱，具体涉及微张力同心扎纱机。
【背景技术】
[0002]在目前光缆扎纱设备中，传统的扎纱机是用双伺服电机分别控制纱团及主轴部分和飞行器部分的旋转。其中，飞行器部分采用速度控制方式，即给定转速，力矩不做控制；纱筒及主轴的传动电机用力矩控制方式，即给定转矩，速度不做控制，从而完成扎纱动作，并保证扎纱张力满足一定的要求。
[0003]这种设备的缺陷是该结构的缺陷是在扎纱机启动和停止的过程中，飞行器部分的因为旋转惯量非常大，同时为克服升降速过程中产生的转矩，而导致电气控制过程中，实际纱的受力发生波动。正常的工艺生产要求的扎纱张力是1-5N，但实际上扎纱机升降速过程中，扎纱张力容易超出出1-5N的正常范围。在做小直径松套套管因为管内壁太薄，在纱线张力大于IN的情况下，会出现张力过大套管被扎瘪导致光纤衰减不合格。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是解决传统扎纱机扎纱过程中由于放线纱团上纱线减少后放线纱团半径变小，以及飞行器旋转部分惯量过大，并且纱线经过的路线产生的摩擦力过大，引起扎纱张力在升降速中波动范围过大，从而导致张力过大套管被扎瘪，光纤衰减不合格的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种微张力同心扎纱机，包括第一放线装置、第一飞行器和绕线装置，第一放线装置包括控制装置、放线驱动电机、水平设置的放线转轴和穿装固定于其上的放线纱团，所述放线驱动电机为力矩电动机，所述放线驱动电机的输出端与所述放线转轴相连接，用于驱动所述放线转轴绕其中心轴线旋转，所述控制装置根据所述放线纱团半径的变化值调节所述放线驱动电机的输出力矩使所述放线纱团放出的纱线的张力保持恒定，第一飞行器包括飞行器驱动电机和水平设置的直管状的空心转轴，所述空心转轴的顶部设有用于纱线进出的开口，所述空心转轴上方设有与之平行且固定在一起的针管，所述空心转轴与所述放线转轴同轴设置，所述飞行器驱动电机的输出端与所述空心转轴相连接，用于驱动所述空心转轴绕其中心轴线旋转，绕线装置包括扎纱模具和扎纱模具支杆，所述扎纱模具支杆一端安装固定于所述放线转轴设有所述放线纱团的一端，另一端与所述扎纱模具固定，所述扎纱模具、扎纱模具支杆和放线转轴依次同轴设置，所述扎纱模具穿过所述空心转轴并伸出到所述飞行器的外部，所述放线纱团上放出的纱线依次穿过所述针管和所述空心转轴顶部的开口，缠绕于所述扎纱模具上。
[0006]在上述方案中，包括第二放线装置和第二飞行器，所述第二放线装置和第二飞行器分别与所述第一放线装置和第一飞行器相同配置，所述扎纱模具插装于所述第二飞行器的空心转轴内，所述第二放线装置的放线转轴和所述第二飞行器的空心转轴和所述扎纱模具依次前后同轴设置，所述第二放线装置的放线纱团上放出的纱线依次穿过所述第二飞行器的针管和所述第二飞行器的空心转轴顶部的开口，缠绕于所述扎纱模具上。
[0007]在上述方案中，包括平移装置，所述平移装置包括第一限位板、第二限位板、支架、第一丝杆和第一平移驱动电机，所述第一限位板和第二限位板竖直设置，所述第一飞行器的空心转轴和第二飞行器的空心转轴分别穿装于所述第一限位板和第二限位板上，所述第一飞行器的空心转轴和第二飞行器的空心转轴相邻的一端的外圆周面上分别设有第一环形凸台和第二环形凸台，所述第一环形凸台和第二环形凸台分别抵靠于所述第一限位板和第二限位板相邻的侧面上，所述第一限位板和第二限位板均水平滑动设置于所述支架上，所述第一丝杆水平设置，所述第一丝杆的一端与所述第一平移驱动电机的输出端相连接，另一端螺装于所述第一限位板和第二限位板的底部，通过开启所述第一平移驱动电机，驱动所述第一飞行器和第二飞行器做水平方向上的移动。
[0008]在上述方案中，所述第一放线装置的放线转轴相对于所述扎纱模具的另一端沿其中心轴线转动安装于所述平移支架上，所述平移支架水平滑动设置于所述支架上，所述平移支架的底部与水平设置的第二丝杆的一端螺装，所述第二丝杆的另一端与第二平移驱动电机的输出端相连接，通过开启所述第二平移驱动电机，驱动所述第一放线装置做水平方向上的位移。
[0009]在上述方案中，所述空心转轴上设有用于纱线进出的备用开口，所述空心转轴上设有与之平行且固定在一起的备用针管。
[0010]在上述方案中，所述空心转轴顶部开口处从前到后依次设有2个定位轮，经过上述开口处的纱线夹设于所述2个定位轮的外圆周面之间。
[0011 ] 在上述方案中，所述放线转轴上穿装有备用纱团。
[0012]本发明，采用新的扎纱机结构，飞行器部分的旋转惯量大幅下降，减少电机输出力矩的波动。避免纱线在进入模具的路径中存在较大的拐角，减少了纱线在进入模具中受到的摩擦阻力。并同时通过电气的转矩半径检测装置和力矩控制的算法，有效的控制伺服电机的力矩输出值，从而到达扎纱张力稳定，保证扎纱机在升速和降速的过程中，扎纱张力波动较小，能适用于低于IN的扎纱张力，从而满足适用于微张力的生产工艺要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明的示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明作出详细的说明。
[0015]如图1所示，本发明提供的微张力同心扎纱机，包括第一放线装置、第一飞行器和绕线装置。第一放线装置包括控制装置、放线驱动电机、水平设置的放线转轴I和穿装固定于其上的放线纱团2与备用纱团7。放线驱动电机为力矩电动机，放线驱动电机的输出端与放线转轴I相连接，用于驱动放线转轴I绕其中心轴线旋转，控制装置根据放线纱团2半径的变化值调节放线驱动电机的输出力矩使放线纱团2放出的纱线的张力保持恒定。控制装置包括超声波传感器和与之相连接的可编程控制器。在放线纱团2正上方位置设置固定支架安装超声波传感器，传感器探头垂直于放线纱团2上方，保持在放线纱团2满纱时距探头垂直距离为IOcm ;随着放线纱团2半径减小,探头对放线纱团2垂直距离增大,而导致输出不同的模拟电压信号；将该信号输入到可编程控制器中进行换算而得到目前放线纱团2实际的半径值大小。驱动放线纱团2转动的放线驱动电机的转动给定模式为力矩给定模式，而力矩给定的大小由可编程控制器通过内部程序处理后输出一个电压值；可编程控制器内部程序的处理中考虑到扎纱机升降速过程中为克服升降速中产生的加速度转矩和减速度转矩补偿，计算出放线驱动电机应该给定的力矩值大小，对放线驱动电机进行调整。可编程控制器内部程序的大概的处理如下:
[0016]①放线驱动电机实际输出的转矩值=需要设定的放线驱动电机转矩值+加速度转矩值-减速度转矩值。
[0017]②需要设定的放线驱动电机转矩值=需要设定的扎纱张力值X放线纱团2的半径值。
[0018]③加速度转矩值和减速度转矩值为放线驱动电机升降速过程中的一个固定的经验数据值。即放线驱动电机加速过程中叠加一个补偿值，减速时减掉一个补偿值。
[0019]在上述公式中，需要设定的扎纱张力值即是正常状态下满足生产需求的张力值，是我们已知的，这时候用需要设定的扎纱张力值乘以放线纱团2的半径值即可得到需要设定的放线驱动电机转矩值，其中，放线纱团2的半径值可通过超声波传感器测得。需要设定的放线驱动电机转矩值再加上加速度转矩值或减去减速度转矩值即可得到放线驱动电机实际输出的转矩值。通过以上处理实现放线驱动电机运转过程中自动调节放线驱动电机的转矩输出大小，最终来控制纱线的张力保持恒定大小，尽量避免干扰而出现的张力波动。
[0020]第一飞行器包括飞行器驱动电机和水平设置的直管状的空心转轴3，空心转轴3的顶部设有用于纱线进出的开口，空心转轴3上方设有与之平行且固定在一起的针管4，空心转轴3与放线转轴I同轴设置，飞行器驱动电机的输出端与空心转轴3相连接，用于驱动空心转轴3绕其中心轴线旋转。通过这种结构上的新式布置在满足扎纱功能的同时，相比原飞行器，整个空心转轴3长度是原结构飞行器的1/4，而整个的重量是原飞行器重量的1/6，从而使得飞行器部分的旋转惯量大幅下降，理论上只有原飞行器结构的转动惯量的1/6，从而保证扎纱机在升速和降速的过程中，扎纱张力波动会很小并能适用于小于IN的张力要求，从而满足工艺要求。空心转轴顶部开口处从前到后依次设有2个定位轮，经过上述开口处的纱线夹设于2个定位轮的外圆周面之间。空心转轴上还设有用于纱线进出的备用开口和与之平行且固定在一起的备用针管。
[0021 ] 绕线装置包括扎纱模具5和扎纱模具支杆6，扎纱模具支杆6 —端安装固定于放线转轴3设有放线纱团2的一端，另一端与扎纱模具5固定，扎纱模具5、扎纱模具支杆6和放线转轴2依次同轴设置，扎纱模具5穿过空心转轴3并伸出到飞行器的外部，放线纱团上放出的纱线依次穿过针管和空心转轴顶部的开口，缠绕于扎纱模具上。
[0022]本设备还包括第二放线装置和第二飞行器，第二放线装置和第二飞行器分别与第一放线装置和第一飞行器相同配置，扎纱模具5插装于第二飞行器的空心转轴内，第二放线装置的放线转轴和第二飞行器的空心转轴和扎纱模具依次前后同轴设置，第二放线装置的放线纱团上放出的纱线依次穿过第二飞行器的针管和第二飞行器的空心转轴顶部的开口，缠绕于扎纱模具5上。
[0023]本设备还设有平移装置，平移装置包括第一限位板8、第二限位板9、支架10、第一丝杆11和第一平移驱动电机，第一限位板8和第二限位板9竖直设置，第一飞行器的空心转轴3和第二飞行器的空心转轴3分别穿装于第一限位板8和第二限位板9上，第一飞行器的空心转轴3和第二飞行器的空心转轴3相邻的一端的外圆周面上分别设有第一环形凸台和第二环形凸台，第一环形凸台和第二环形凸台分别抵靠于第一限位板8和第二限位板9相邻的侧面上，第一限位板8和第二限位板9均水平滑动设置于支架10上，第一丝杆11水平设置，第一丝杆11的一端与第一平移驱动电机的输出端相连接，另一端螺装于第一限位板8和第二限位板9的底部，通过开启第一平移驱动电机，驱动第一飞行器和第二飞行器做水平方向上的移动。第一放线装置的放线转轴I相对于扎纱模具5的另一端沿其中心轴线转动安装于平移支架12上，平移支架12水平滑动设置于支架10上，平移支架12的底部与水平设置的第二丝杆13的一端螺装，第二丝杆13的另一端与第二平移驱动电机的输出端相连接，通过开启第二平移驱动电机，驱动第一放线装置做水平方向上的位移。
[0024]本发明，采用新的扎纱机结构，飞行器部分的旋转惯量大幅下降，减少电机输出力矩的波动。避免纱线在进入模具的路径中存在较大的拐角，减少了纱线在进入模具中受到的摩擦阻力。并同时通过电气的转矩半径检测装置和力矩控制的算法，有效的控制伺服电机的力矩输出值，从而到达扎纱张力稳定，保证扎纱机在升速和降速的过程中，扎纱张力波动较小，能适用于低于IN的扎纱张力，从而满足适用于微张力的生产工艺要求。
[0025]本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.微张力同心扎纱机，其特征在于，包括: 第一放线装置，包括控制装置、放线驱动电机、水平设置的放线转轴和穿装固定于其上的放线纱团，所述放线驱动电机为力矩电动机，所述放线驱动电机的输出端与所述放线转轴相连接，用于驱动所述放线转轴绕其中心轴线旋转，所述控制装置根据所述放线纱团半径的变化值调节所述放线驱动电机的输出力矩使所述放线纱团放出的纱线的张力保持恒定， 第一飞行器，包括飞行器驱动电机和水平设置的直管状的空心转轴，所述空心转轴的顶部设有用于纱线进出的开口，所述空心转轴上方设有与之平行且固定在一起的针管，所述空心转轴与所述放线转轴同轴设置，所述飞行器驱动电机的输出端与所述空心转轴相连接，用于驱动所述空心转轴绕其中心轴线旋转， 绕线装置，包括扎纱模具和扎纱模具支杆，所述扎纱模具支杆一端安装固定于所述放线转轴设有所述放线纱团的一端，另一端与所述扎纱模具固定，所述扎纱模具、扎纱模具支杆和放线转轴依次同轴设置，所述扎纱模具穿过所述空心转轴并伸出到所述飞行器的外部， 所述放线纱团上放出的纱线依次穿过所述针管和所述空心转轴顶部的开口，缠绕于所述扎纱模具上。
2.如权利要求1所述的微张力同心扎纱机，其特征在于，还包括第二放线装置和第二飞行器，所述第二放线装置和第二飞行器分别与所述第一放线装置和第一飞行器相同配置，所述扎纱模具插装于所述第二飞行器的空心转轴内，所述第二放线装置的放线转轴和所述第二飞行器的空心转轴和所述扎纱模具依次前后同轴设置，所述第二放线装置的放线纱团上放出的纱线依次穿过所述第二飞行器的针管和所述第二飞行器的空心转轴顶部的开口，缠绕于所述扎纱 模具上。
3.如权利要求2所述的微张力同心扎纱机，其特征在于，还包括平移装置，所述平移装置包括第一限位板、第二限位板、支架、第一丝杆和第一平移驱动电机，所述第一限位板和第二限位板竖直设置，所述第一飞行器的空心转轴和第二飞行器的空心转轴分别穿装于所述第一限位板和第二限位板上，所述第一飞行器的空心转轴和第二飞行器的空心转轴相邻的一端的外圆周面上分别设有第一环形凸台和第二环形凸台，所述第一环形凸台和第二环形凸台分别抵靠于所述第一限位板和第二限位板相邻的侧面上，所述第一限位板和第二限位板均水平滑动设置于所述支架上，所述第一丝杆水平设置，所述第一丝杆的一端与所述第一平移驱动电机的输出端相连接，另一端螺装于所述第一限位板和第二限位板的底部，通过开启所述第一平移驱动电机，驱动所述第一飞行器和第二飞行器做水平方向上的移动。
4.如权利要求3所述的微张力同心扎纱机，其特征在于，所述第一放线装置的放线转轴相对于所述扎纱模具的另一端沿其中心轴线转动安装于所述平移支架上，所述平移支架水平滑动设置于所述支架上，所述平移支架的底部与水平设置的第二丝杆的一端螺装，所述第二丝杆的另一端与第二平移驱动电机的输出端相连接，通过开启所述第二平移驱动电机，驱动所述第一放线装置做水平方向上的位移。
5.如权利要求1所述的微张力同心扎纱机，其特征在于，所述空心转轴上设有用于纱线进出的备用开口，所述空心转轴上设有与之平行且固定在一起的备用针管。
6.如权利要求1所述的微张力同心扎纱机，其特征在于，所述空心转轴顶部开口处从前到后依次设有2个定位轮，经过上述开口处的纱线夹设于所述2个定位轮的外圆周面之间。
7.如权利要求1所述的微张力同心扎纱机，其特征在于，所述放线转轴上穿装有备用纱团。
【文档编号】G02B6/44GK103630991SQ201310658486
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】闫茂林, 徐萌, 李力, 刘晓红 申请人:烽火通信科技股份有限公司