CN105236207B - 智能伺服张力器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能伺服张力器，包括张力调节机构、自动收线机构以及断线检测机构，张力调节机构包括伺服电机、压力传感器和线控板，自动收线机构包括引线轮、压线轮、传动结构和压线结构，断线检测机构包括光电传感器、位控轴和检测线路板。本发明将传统的出线方式改为无杆式的出线方式，避免了张力杆外露带来的一系列不便，压力传感器专为本发明的张力器所配套设计，感应更为灵敏，测量更为准确；提升了绕线机的自动化程度，节省了人力成本，本发明还能直接显示张力数值，触摸式电子显示屏用于进行人机对话，实现了张力器的自动化和智能化，扩大了张力器的适用范围。

Description

智能伺服张力器

技术领域

本发明涉及精密测量仪器领域。

背景技术

市面上现有的张力器均以杆式张力器件配合弹簧构成，这种结构对于收线方面有很大的行程局限，在灵敏度等方面也远远达不到精密测量的要求。此外，现有的张力器在断线检测方面存在一定的不足，例如现有的断线检测通常仅针对在工作过程中线材断开这一种情况设置，而在实际操作中，线材脱落、无线材等情况也会存在，对于其他情形，现有的断线检测达不到很好的效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种智能伺服张力器，其能够自动收线，灵敏度极高，克服了背景技术中的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

智能伺服张力器，包括壳体，壳体上设有安装固定块，用于将所述智能伺服张力器固定安装在绕线机上，所述壳体外设有送线轮、过线轮和羊毛毡，所述智能伺服张力器包括张力调节机构、自动收线机构以及断线检测机构，所述张力调节机构包括伺服电机、压力传感器和线控板，所述伺服电机驱动送线轮，所述压力传感器安装在所述壳体上，所述压力传感器连接至线控板并向其发送绕线压力信号，所述线控板根据所述绕线压力信号调节伺服电机的速度和扭矩；所述自动收线机构包括引线轮、压线轮、传动结构和压线结构，所述引线轮和所述压线轮安装在所述壳体上，所述传动结构由伺服电机驱动，所述传动结构驱动所述引线轮，所述压线结构包括步进电机，所述步进电机连接至所述线控板，所述步进电机驱动所述压线轮，当所述引线轮回转退线时，所述压线轮能够在所述步进电机的驱动下压紧所述引线轮；所述断线检测机构包括光电传感器、位控轴和检测线路板，所述光电传感器连接至所述检测线路板，所述位控轴能够在正常工作时被线材的张力拉出，且在线材断开或无线材时回缩，所述光电传感器检测所述位控轴的位置并将信息传送至检测线路板，所述检测线路板连接至所述线控板。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：

所述张力调节机构还包括模块电源、数码显示器和触摸屏，所述模块电源通过设置在所述壳体上的电源插座接口连接外部电源，所述模块电源为所述线控板供电，所述数码显示器连接至所述线控板的输出端，用于显示实时张力数值，所述触摸屏与所述线控板连接并能进行数据交换。

所述压力传感器包括传感器本体和测量导轮，所述压力传感器的一端通过传感器固定座安装在所述壳体上，另一端的端面安装测量导轮用于通过线材来传感压力，所述传感器本体是一件矩形的条状金属器件，其一端设有两个固定孔用于与传感器支架固定连接，另一端的端面中心设有螺丝孔用于安装测量导轮，所述传感器本体的长度方向中心设有呈8字形的避空贯穿，所述避空贯穿的两侧外表面设有应变片，所述避空贯穿在朝向所述测量导轮的方向设有4根用于连接线控板的出线，当测量导轮上有线材通过时受到的压力引起应变片里面金属箔材的应变伸长或缩短，得到金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化的信号输送给线控板来计算应变与力的关系。

所述张力调节机构还包括测量辅助轮，所述测量辅助轮设置在所述压力传感器的一侧，并与所述测量导轮进行线材传递。

所述测量导轮的过线槽和过线轮的过线槽处于同一平面内。

所述过线轮为多个，所述多个过线轮分布在所述壳体的外表面上，所述羊毛毡机构包括至少一个羊毛毡轮，当所述羊毛毡轮为一个时，其设置在送线轮和过线轮之间，当羊毛毡轮为多个时，其中一个设置在送线轮和过线轮之间，其他的设置在位置接近的过线轮之间。

所述传动结构包括与送线轮同步转动的同步小轮，所述同步小轮通过传动皮带与送线轮进行传动连接，所述壳体上设有引线轮座，所述引线轮安装在所述引线轮座上，并通过引线轮轴与同步小轮连接并能随其同步转动。

所述压线结构包括压线轮支架和压线轮座，所述压线轮安装在压线轮座上，所述压线轮支架安装在壳体上，所述压线轮座通过导杆连接至步进电机，并能在步进电机驱动下沿所述压线轮支架往复运动，从而带动所述压线轮压紧或离开所述引线轮；所述步进电机通过步进电机支架安装在壳体上，所述壳体外设有步进电机罩。

所述断线检测机构包括纵截面呈Z形的传感器支架，所述传感器支架的底板固定连接在壳体上，所述传感器支架的竖板垂直于壳体内表面，所述检测线路板固定安装在所述传感器支架上且与传感器支架的顶板平行；所述光电传感器为凹形光电通断传感器，该凹形光电通断传感器安装在检测线路板上，位控轴设置在凹形光电通断传感器下方，并通过位控法兰座安装在壳体上，位控轴能够相对于位控法兰座转动。

所述断线检测机构还包括断线调节部件，所述断线调节部件包括断线预紧力调节旋钮、断线预紧拉簧以及拉簧调节螺杆，所述断线预紧力调节旋钮安装在壳体外表面，其内端伸入壳体内部与所述拉簧调节螺杆固定连接，所述拉簧调节螺杆通过调节杆安装座安装在壳体上，所述拉簧调节螺杆上套设有导向固定块，所述导向固定块能随所述拉簧调节螺杆转动，所述导向固定块设有滑块导杆，所述滑块导杆上连接有拉簧调节块，所述拉簧调节块与所述断线预紧拉簧的一端连接，所述断线预紧拉簧的另一端通过拉簧固定销连接至所述位控轴。

本发明的有益效果是：本发明的智能伺服张力器省去了张力杆和配套的弹簧结构，将传统的出线方式改为无杆式的出线方式，避免了张力杆外露带来的一系列不便，本发明通过压力传感器和伺服电机的配合来调节张力，压力传感器给主控机提供力的反馈信号来控制伺服电机的速度和扭矩，张力调节机构隐藏在张力器的壳体内部，在构造上更为精密，压力传感器专为本发明的张力器所配套设计，感应更为灵敏，测量更为准确；本发明的断线检测机构将光电传感器的检测信号提供给主控机来向绕线机发送命令，通过光电传感器对绕线机上线材的有无或通断进行检测，从而向绕线机发送通或停的信号，提升了绕线机的自动化程度，节省了人力成本，此外，本发明还设置了数码显示管用于直接显示张力数值，触摸式电子显示屏用于进行人机对话，能够完成用户设置并进行功能操作，实现了张力器的自动化和智能化，扩大了张力器的适用范围。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的正视图。

图3是图2的左视图。

图4是图2的右视图。

图5是图2隐去后盖的内部结构图。

图6是图5的立体图。

图7是图2隐去上盖的内部结构图。

图8是自动收线结构的局部放大示意图。

图9是断线检测机构的局部放大示意图。

图10是压力传感器的示意图。

图11是图10的俯视图。

图12是图10的右视图。

图13是压力传感器隐去测量导轮的示意图。

图14是图13的后视图。

图15是图14的右视图。

具体实施方式

参照附图。

本发明的智能伺服张力器包括壳体，壳体上设有安装固定块13，用于将智能伺服张力器安装在绕线机上，壳体外设有送线轮12、多个过线轮7以及羊毛毡机构，智能伺服张力器包括张力调节机构、自动收线机构以及断线检测机构，壳体上还设有DB9通信接口，用于数据传输，电源开关16，用于控制伺服张力器的电源通断，三相电源插座17，用于连接外部电源。

张力调节机构包括伺服电机18、压力传感器11和线控板19，伺服电机18驱动送线轮12，压力传感器11安装在壳体上，压力传感器11连接至线控板19并向其发送绕线张力信号，线控板19根据压力传感器11发送的信号调节伺服电机18的速度和扭矩。

自动收线机构包括引线轮61、压线轮62、传动结构23和压线结构24，引线轮61和压线轮62安装在壳体上，传动结构23由伺服电机18驱动，传动结构23驱动引线轮61，压线结构24包括步进电机241，步进电机241连接至线控板19，步进电机241驱动压线轮62，当送线轮12回转退线时，压线轮62能够在步进电机241驱动下压紧引线轮61。

断线检测机构25包括光电传感器252、位控轴253和检测线路板2512，光电传感器252连接至检测线路板2512，位控轴253在正常工作时被线材的张力拉出，从而离开所述光电传感器252的感应范围，当线材断开或者无线材时，位控轴253回缩，处于光电传感器252的感应范围内，光电传感器252检测位控轴253的位置信息并将信息传送至检测线路板2512，检测线路板2512连接至线控板19。

张力调节机构还包括模块电源20、数码显示器1以及触摸显示屏14，模块电源20通过三相电源插座17连接外部电源，模块电源20为线控板19供电，数码显示器1连接至线控板19的输出端，用于实时显示实时张力数值，触摸显示屏14与线控板19连接并能进行数据交换，用于可以通过触摸屏14设置所需要的张力值及绕线长度、绕线模式，也可以通过触摸显示屏14读取所需要的数值。

压力传感器11包括传感器本体110和测量导轮111，压力传感器11的一端通过传感器固定座21安装在壳体上，另一端的端面安装测量导轮111用于通过线材来传感压力，传感器本体110是一件矩形的条状金属器件，其一端设有两个固定孔用于与传感器固定座21连接，另一端的端面中心设有螺丝孔用于安装测量导轮111，传感器本体110的长度方向中心设有呈8字形的避空贯穿114，避空贯穿114的两侧外表面设有应变片115，避空贯穿114在朝向测量导轮111的方向设有4根用于连接线控板的出线，出线通过封胶固定在压力传感器11上，当测量导轮111上有线材通过时受到的压力引起应变片115里面金属箔材的应变伸长或缩短，得到金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化的信号输送给线控板19来计算应变与力的关系。

测量导轮111的过线槽和过线轮7以及送线轮12的过线槽处于同一平面内，确保线材的顺利通过以及确保线材不弯曲的情况下张力测量的精确性。

张力调节机构还包括测量辅助轮10，测量辅助轮10设置在壳体上，与压力传感器11的测量导轮111处于同一平面内，并能够与测量导轮111进行线材传递。

过线轮7为多个，多个过线轮7分布在壳体的外表面上，羊毛毡机构包括至少一个羊毛毡轮9，当羊毛毡轮9只有一个时，其设置在送线轮12和过线轮7之间，用于过滤和捋平线材，当羊毛毡轮9不止一个时，其中一个设置在送线轮12和过线轮7之间，其他的设置在位置比较接近的过线轮7之间，用于在线材运行的过程中进行过滤以及整理。

传动结构23包括与送线轮12同步转动的同步小轮231，同步小轮231通过传动皮带232与送线轮12进行传动连接，壳体上设有引线轮座233，引线轮61安装在引线轮座233上，并通过引线轮轴与同步小轮231连接并能随其同步转动。

压线结构24包括压线轮支架244和压线轮座246，压线轮62安装在压线轮座246上，压线轮支架244安装在壳体上，压线轮座246通过导杆245连接至步进电机241，并能在步进电机241驱动下沿压线轮支架244往复运动，从而带动压线轮62压紧或离开引线轮61；步进电机241通过步进电机支架242安装在壳体上，壳体外设有步进电机罩4。

断线检测机构25包括纵截面呈Z形的传感器支架251，传感器支架251的底板固定连接在壳体上，传感器支架251的竖板垂直于壳体的内表面，检测线路板2512固定安装在传感器支架251上且与传感器支架251的顶板平行；光电传感器252为凹形光电通断传感器，该凹形光电通断传感器安装在检测线路板2512上，位控轴253设置在凹形光电通断传感器下方，并通过位控法兰座255安装在壳体上，位控轴253能够相对于位控法兰座255转动。

断线检测机构25还包括断线调节部件，断线调节部件包括断线预紧力调节旋钮2、断线预紧拉簧256以及拉簧调节螺杆258，断线预紧力调节旋钮2安装在壳体的外表面，其内端伸入壳体内部与拉簧调节螺杆258固定连接，拉簧调节螺杆258通过调节杆安装座2511安装在壳体上，拉簧调节螺杆258上套设有导向固定块2510，导向固定块2510能随拉簧调节螺杆258转动，导向固定块2510设有滑块导杆259，滑块导杆259上连接有拉簧调节块257，拉簧调节块257与断线预紧拉簧256的一端连接，断线预紧拉簧256的另一端通过拉簧固定销254连接至位控轴253。

本发明的具体操作方式是：通过安装固定块将本发明的智能伺服张力器安装在绕线机上，对应一路线材，线材由送线轮送出，经过多个过线轮和羊毛毡，到绕线机进行绕线，在这个过程中，线材也会经过压力传感器的测量导轮，通过压力传感器测得线材的实时张力，通过数码管显示出来，也可以通过触摸屏进行显示，用户可以通过触摸屏设置相应的张力要求，触摸屏将相应的设定值传递给线控板，线控板通过控制伺服电机的速度和扭矩来调整线材的张力；在绕线过程中每隔一定时间会进行退线，当压力传感器检测到线材张力明显减小，则可以认定为退线状态，步进电机驱动压线轮压紧引线轮，伺服电机通过同步带带动引线轮进行自动收线；当绕线机发生断线或没有线材的时候，光电传感器向线控板发送信号，通过线控板向绕线机发送停止绕线或继续绕线的命令。

Claims (8)

1.智能伺服张力器，包括壳体，壳体上设有安装固定块，用于将所述智能伺服张力器固定安装在绕线机上，其特征在于：所述壳体外设有送线轮、过线轮和羊毛毡机构，所述智能伺服张力器包括张力调节机构、自动收线机构以及断线检测机构，所述张力调节机构包括伺服电机、压力传感器和线控板，所述伺服电机驱动送线轮，所述压力传感器安装在所述壳体上，所述压力传感器连接至线控板，所述线控板根据压力传感器的信号调节伺服电机的速度和扭矩；所述自动收线机构包括引线轮、压线轮、传动结构和压线结构，所述传动结构由伺服电机驱动，所述传动结构驱动所述引线轮，所述压线结构包括步进电机，所述步进电机连接至所述线控板，所述步进电机驱动所述压线轮，当所述送线轮回转退线时，所述压线轮能够在所述步进电机的驱动下压紧所述引线轮；所述断线检测机构包括光电传感器、位控轴和检测线路板，所述光电传感器连接至所述检测线路板，所述位控轴能够在正常工作时被线材的张力拉出，且在线材断开或无线材时回缩，所述光电传感器检测所述位控轴的位置并将信息传送至检测线路板，所述检测线路板连接至所述线控板，所述断线检测机构还包括断线调节部件，所述断线调节部件包括断线预紧力调节旋钮、断线预紧拉簧以及拉簧调节螺杆，所述断线预紧力调节旋钮安装在壳体外表面，其内端伸入壳体内部与所述拉簧调节螺杆固定连接，所述拉簧调节螺杆通过调节杆安装座安装在壳体上，所述拉簧调节螺杆上套设有导向固定块，所述导向固定块能随所述拉簧调节螺杆转动，所述导向固定块设有滑块导杆，所述滑块导杆上连接有拉簧调节块，所述拉簧调节块与所述断线预紧拉簧的一端连接，所述断线预紧拉簧的另一端通过拉簧固定销连接至所述位控轴，所述张力调节机构还包括模块电源、数码显示器和触摸屏，所述模块电源通过设置在所述壳体上的电源插座接口连接外部电源，所述模块电源为所述线控板供电，所述数码显示器连接至所述线控板的输出端，用于显示实时张力数值，所述触摸屏与所述线控板连接并能进行数据交换。

2.如权利要求1所述的智能伺服张力器，其特征在于：所述压力传感器包括传感器本体和测量导轮，所述压力传感器的一端通过传感器固定座安装在所述壳体上，另一端的端面安装测量导轮用于通过线材来传感压力，所述传感器本体是一件矩形的条状金属器件，其一端设有两个固定孔用于与传感器支架固定连接，另一端的端面中心设有螺丝孔用于安装测量导轮，所述传感器本体的长度方向中心设有呈8字形的避空贯穿，所述避空贯穿的两侧外表面设有应变片，所述避空贯穿在朝向所述测量导轮的方向设有4根用于连接线控板的出线，当测量导轮上有线材通过时受到的压力引起应变片里面金属箔材的应变伸长或缩短，得到金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化的信号输送给线控板来计算应变与力的关系。

3.如权利要求2所述的智能伺服张力器，其特征在于：所述张力调节机构还包括测量辅助轮，所述测量辅助轮设置在所述压力传感器的一侧，并与所述测量导轮进行线材传递。

4.如权利要求2所述的智能伺服张力器，其特征在于：所述测量导轮的过线槽和过线轮的过线槽处于同一平面内。

5.如权利要求1所述的智能伺服张力器，其特征在于：所述过线轮为多个，多个所述过线轮分布在所述壳体的外表面上，所述羊毛毡机构包括至少一个羊毛毡轮，当所述羊毛毡轮为一个时，其设置在送线轮和过线轮之间，当羊毛毡轮为多个时，其中一个设置在送线轮和过线轮之间，其他的设置在位置接近的过线轮之间。

6.如权利要求1所述的智能伺服张力器，其特征在于：所述传动结构包括与送线轮同步转动的同步小轮，所述同步小轮通过传动皮带与送线轮进行传动连接，所述壳体上设有引线轮座，所述引线轮安装在所述引线轮座上，并通过引线轮轴与同步小轮连接并能随其同步转动。

7.如权利要求1所述的智能伺服张力器，其特征在于：所述压线结构包括压线轮支架和压线轮座，所述压线轮安装在压线轮座上，所述压线轮支架安装在壳体上，所述压线轮座通过导杆连接至步进电机，并能在步进电机驱动下沿所述压线轮支架往复运动，从而带动所述压线轮压紧或离开所述引线轮；所述步进电机通过步进电机支架安装在壳体上，所述壳体外设有步进电机罩。

8.如权利要求1所述的智能伺服张力器，其特征在于：所述断线检测机构包括纵截面呈Z形的传感器支架，所述传感器支架的底板固定连接在壳体上，所述传感器支架的竖板垂直于壳体内表面，所述检测线路板固定安装在所述传感器支架上且与传感器支架的顶板平行；所述光电传感器为凹形光电通断传感器，该凹形光电通断传感器安装在检测线路板上，位控轴设置在凹形光电通断传感器下方，并通过位控法兰座安装在壳体上，位控轴能够相对于位控法兰座轴向直线运动。