[发明专利]缠绕机纤维上胶设备张力控制装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种缠绕机纤维上胶设备张力控制装置及其控制方法，属于机电控制技术领 域。

背景技术

缠绕机在卫星制造的过程中承担着许多重要生产任务，随着生产任务的逐步增加和产品 工艺要求的不断提高，缠绕机现有的张力控制系统已经无法满足需求，迫切需要进行改造。 现有的张力系统无法达到比较精密的控制及实时数据显示。张力控制是缠绕纤维的关键工艺， 关系到纤维的浸润效果、纤维能否在模具表面充分展开、纤维应力状态等，直接影响产品的 质量。现有张力控制系统利用弹簧调节张力，无法实时控制张力数值，且精度较低，误差较 大。不同类型的产品对张力大小的要求往往有所差别，而现有张力控制系统无法调节张力的 大小。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出了一种缠绕机纤维上胶设备张力控制装置及其 控制方法，该装置采用数字电子控制系统取代了原来的机械控制系统，大大提高了张力控制 的精度，根据不同类型的产品调节张力大小，并实现张力值实时控制。

本发明的缠绕机纤维上胶设备张力控制装置，包括伺服电机、电机驱动器、浸胶辊、张 力传感器、张力信号放大器、PLC控制器、弹簧导辊、刮胶板和辊轮；

伺服电机上设有旋转编码器，伺服电机连接浸胶辊，驱动浸胶辊带动纤维运行，旋转编 码器连接电机驱动器，将伺服电机的速度信号传输给电机驱动器，电机驱动器控制伺服电机 的转速，电机驱动器的控制信号由PLC控制器提供；

浸胶辊包括浸胶带轮、胶槽、上胶皮带；浸胶辊外围设置长度大于浸胶辊外缘周长的上 胶皮带，上胶皮带下端浸入胶槽里的胶液中，上端安装浸胶带轮；浸胶带轮包括若干个自由 旋转的滚轮和围绕其上的皮带，浸胶带轮的两端固定在机架上；纤维从上胶皮带和浸胶带轮 的外围皮带之间穿过，当浸胶辊转动时，上胶皮带转动，把胶槽里的胶液带到浸胶辊上端， 使得纤维被胶液浸润，纤维跟随皮带一起运动；

纤维经过刮胶板，刮胶板将纤维上多余的胶液刮掉；

浸胶辊和刮胶板之间设置若干个辊轮，纤维经过辊轮、刮胶板和弹簧导辊最后输送至缠 绕筒；

弹簧导辊设置在缠绕筒与刮胶板之间的纤维运行路径上，纤维绕过弹簧导辊上的辊子； 张力传感器固定在机架上，从浸胶辊中出来的纤维从张力传感器上滚轮的纤维槽上侧绕过， 张力传感器测量到受力，得到电压信号，将电压信号传输给张力信号放大器；

张力信号放大器对张力传感器输出的电压信号进行放大和校准，输入至PLC控制器；

PLC控制器接收张力信号放大器传输的电压信号，根据张力传感器测量的力，计算得到 纤维的张力；在PLC控制器中设定张力的预设值，设置比例、微分、积分环节，即PID环 节，PLC控制器计算出纤维的张力与预设值的误差，将误差传送给PID环节，得到速度的改 变量，向电机驱动器发送速度控制信号，通过电机驱动器控制伺服电机的转速，调节浸胶辊 纤维的送出量，改变浸胶辊和张力传感器之间的纤维的长度，调整弹簧导辊被压缩的程度， 改变弹簧对纤维施加的力，实现对缠绕机的纤维的张力控制。

本发明的缠绕机纤维上胶设备张力控制装置的控制方法，包括以下几个步骤：

步骤一：进行初始化，纤维预紧，启动装置；

步骤二：张力传感器测量纤维上的张力值，传送给PLC控制器；

步骤三：PLC控制器传送控制信号给电机驱动器；

步骤四：电机驱动器通过伺服电机控制的浸胶辊转速，使得纤维的张力与张力的预设值 在误差范围内；

步骤五：纤维经过刮胶板传输给缠绕筒。

本发明的优点在于：

(1)本发明的张力的控制精度高，能够实现对张力的实时监测，和现有弹簧测量设备相 比，测量精度提高很多，响应速度也提高了很多；

(2)本发明可根据要求调节张力值，张力的预设值存储在PLC控制器中，在装置运行 的过程中可根据不同的生产要求改变张力值；

(3)可对纤维张力实时监控，从张力传感器上返回的张力值直接显示在LED显示屏上， 从而实现对纤维张力的实时监控，工人根据现场需要调整张力值，以提高产品质量；

(4)本发明所述装置操作方便。

附图说明

图1是本发明缠绕机纤维上胶设备张力控制装置的结构示意图；

图2是本发明的挤胶辊结构示意图；