[发明专利]一种恒张力供纱器及控制方法

说明书

一种恒张力供纱器及其控制方法，包括电机、胀轴、测距传感器、控制盒和纱线筒芯；胀轴同轴安装在电机的输出轴上并能同电机轴一同转动，纱线筒芯套设在胀轴外侧，控制盒安装在电机的机身上，测距传感器安装在控制盒靠近纱线筒芯的一侧且其探测方向正对纱线筒芯；控制盒用于通过测距传感器的采集数据调节电机输出扭矩。本发明恒张力器通过给力矩电机提供恒电流获取稳恒的电机输出扭矩，继而设以电机同轴安装的纱线筒放出或收回的纱线能够维持稳定的张力。

技术领域

本发明属于供纱器张力控制技术领域，具体涉及一种恒张力供纱器及控制方法。

背景技术

在许多工业生产中都需要对纱线的张力进行控制，特别是复合材料生产过程中的纤维缠绕，所使用的多是具有高强度和高模量的碳纤维或玻璃纤维等材料，需要施加的张力大，一般在10～300N，不但对纱线张力稳定性有要求，而且不论纱线是被拉出还是被缠入纱线的张力都要稳定不变。纺织工业所用的积极式纱线恒张力装置的张力较小，只能提供0.1N以下的张力，远远不能能满足纤维缠绕机的需要。为了使纱线获得稳定和大张力，人们制作了各种张力稳定装置，控制纱线筒的输出张力。基本方法主要是通过检测输出纱线的张力与设定值去比较，并将其差值放大以调控输出张力。具体方法有：1、采用计算机自动控制，通过张力传感器检测输出张力与设定张力进行比较，然后通过将误差放大去控制与纱线筒同轴安装的磁粉制动器的控制电流，是输出张力始终维持在设定值附近；2、采用机械负反馈的控制方式，根据检测双轴张力不产期的摆动角度大小，通过拉杆调节安置着纱线筒的制动器的制动力，从而使输出张力维持在一个很小的变化范围。3、将纱线筒安装在一个制动器的转轴上，给制动器施加一稳定的电流。方法1是典型的电子控制模式，控制思路明晰，控制精度较高，主要应用于一些定制的成套设备上，商品化程度较低；方法2的优点是系统可靠性高，缺点机械摩擦式制动器使用中有磨损，张力的稳定精度较低，具体代表有美国生产的MCM张力稳定装置，常见于一些20年前进口的老设备上；方法3结构最简单，但张力稳定的较差，需要经常调节控制电流，适合要求较低的应用，目前应用的还比较多。上述几种方法都是基于特定的安装场合将分散的零部件组合成一个小系统，造成按这些方法做的张力控制系统很难形成独立的商品去批量生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种恒张力供纱器及控制方法，以解决商品化程度较低、张力的稳定精度较低、张力稳定的较差的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种恒张力供纱器，包括电机、胀轴、测距传感器、控制盒和纱线筒芯；胀轴同轴安装在电机的输出轴上并能同电机轴一同转动，纱线筒芯套设在胀轴外侧，控制盒安装在电机的机身上，测距传感器安装在控制盒靠近纱线筒芯的一侧且其探测方向正对纱线筒芯；控制盒用于通过测距传感器的采集数据调节电机输出扭矩。

进一步的，控制盒内部设有控制电路，控制电路包含开关电源、单片机、比较器电路、上部MOSFET驱动器、下部MOSFET驱动器、恒流源主电路、电流传感器和过压保护电路；测距传感器和比较器电路连接到单片机，比较器电路输出分别连接上部MOSFET驱动器和下部MOSFET驱动器；上部MOSFET驱动器和下部MOSFET驱动器均连接到恒流源主电路，恒流源主电路连接到电机；比较器电路和恒流源主电路输出之间还设置有电流传感器；开关电源为主电路提供大功率动力电源并为控制线路提供低电压控制电源，过压保护电路连接在开关电源上，用来防止母线过电压，电流传感器用来检测通过电机电枢的电流；测距传感器采用超声波测距传感器。

进一步的，比较器电路中，比较器COMP1的输入+与单片机的给定电流输出的模拟量输出相连，比较器的输入-与电流传感器的输出相连。

进一步的，比较电路中还包含回差电阻R15和R16，比较器接成正反馈型式。