一種小型金屬窄帶盤線機的製作方法

2023-09-22 17:55:30 5

專利名稱：一種小型金屬窄帶盤線機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種小型金屬窄帶盤線機，屬於金屬條材盤繞設備技術領域。
背景技術：
金屬帶材，如銅帶或鋁帶，在各種加工和運輸過程中，經常需要繞製成盤狀。一般用圓筒形的線盤將金屬扁帶材沿一定方向順序逐層纏繞。在纏繞窄帶時，須用力均勻，且匝與匝之間間隙要合適，否則會出現上下層間不平整、同一層面凸凹不平，呈現紡錘形、啞鈴形、錐形或不規則形狀，特別在調頭處容易出現疊帶和壓帶現象，直接影響產品質量。對於較薄以及較窄的金屬帶材，盤繞過程要求更高，一方面外觀要平整、鬆緊適度，一方面繞線速度要快。

發明內容
本發明提供一種小型金屬窄帶盤線機，利用力矩電機驅動繞線盤旋轉，通過步進電機實現軸向橫移，實現金屬窄帶材的盤狀高速平整繞制。本發明的技術方案是小型金屬窄帶盤線機，由放線機構、收線機構、張力平衡機構、繞線盤移動機構、底座17、控制器組成，張力平衡機構設於底座中部，放線機構和收線機構分別在底座兩邊；放線機構包括兩個通過轉軸和支架支承在底座17上的放線傳動輪5 ； 收線機構包括繞線盤1、導向輪3、收線傳動輪4、力矩電機12，繞線盤1裝於力矩電機12旋轉軸11的一端上，導向輪3和收線傳動輪4通過轉軸和支架支承在底座17上；張力平衡機構包括張力傳感器7、平衡杆8、平衡錘9、張力輪10，張力傳感器7通過轉軸和支架支承在底座17上，平衡杆8 一端鉸接張力輪10、另一端固定在張力傳感器7上，平衡錘9掛於平衡杆8上，張力輪10位於收線傳動輪4與放線傳動輪5中間下部位置並向下拉緊金屬窄帶 2 ；繞線盤移動機構包括移動機架15、步進電機16、螺杆18和側擋23，移動機架15置於底座17上，螺杆18與移動機架15前、後壁中間位置螺紋連接(通過螺杆的轉動，可實現移動機架的前後運動)，螺杆18端頭接步進電機16輸出軸，側擋23設於移動機架15兩側(限定移動機架的運動軌跡);力矩電機12固定在移動機架15上，移動機架15和繞線盤1位於導向輪3外側。通過調節平衡錘9的重量，可以調整張力輪10下拉金屬窄帶2的拉力，從而調整金屬窄帶2所受的張力；通過與控制器連接的張力傳感器7，可對金屬窄帶2所受的張力進行監測，從而通過調節平衡錘9的重量，實時調整金屬窄帶2的張力，實現恆張力繞線。所述力矩電機12旋轉軸11的另一端上裝有旋轉碼盤13，移動機架15上與旋轉碼盤13對應位置處裝有紅外光偶器I 14，旋轉碼盤13為沿圓周均勻設有若干徑向條形孔M 的圓盤結構，紅外光偶器I 14與控制器連接。帶條形孔的旋轉碼盤13由力矩電機12帶動旋轉，通過和遮擋紅外光偶器I 14發出的紅外光，測出脈衝數，將信號傳入控制器計算出轉速，再通過控制器調整力矩電機12和繞線盤1的轉速。旋轉碼盤13上徑向條形孔M的數量根據實際需要具體確定。所述移動機架15的一側裝有限位擋光板19，移動機架15旁的底座17上與限位擋光板19移動軌跡對應位置安裝有前、後兩個紅外光偶器II 20，紅外光偶器II 20與控制器連接。移動機架15的移動，可帶動一側的限位擋光板19，擋住或移開紅外光偶器II 20發出的紅外光，由紅外光偶器II 20將信號反饋到控制器，從而控制驅動電機16和移動機架15的動作。所述紅外光偶器II 20通過滑板支架和調節螺釘21固定在底座17上，調節螺釘21 與紅外光偶器II 20和滑板支架螺紋連接。兩隻光偶器II 20可通過調節螺釘21調節左右位置，由限位擋光板19將信號反饋到控制器，調整機架的往返移動位置，使移動機架15移動的行程等於繞線盤1的長度，從而實現繞線過程的調頭和逐匝逐層自動盤繞。所述紅外光偶器I 14和紅外光偶器II 20均呈U形，中間可通過旋轉碼盤13或擋光板19。繞線盤1套入力矩電機12的旋轉軸11端頭上，並用緊固輪或螺母22擰緊固定。本金屬窄帶盤線機的力矩電機、步進電機、張力測量機構、紅外光偶器均為普通市售產品，控制器為包括普通電機調速電路、信號與數據處理器和顯示器的普通信號處理與控制裝置。本發明工作時，來自自放線輥6的金屬窄帶2通過放線傳動輪5，繞過張力輪10， 再經收線傳動輪4，由導向輪3進入繞線盤1。繞線盤1由力矩電機12驅動同步旋轉，同時靠步進電機16通過螺杆18實現橫嚮往返平移，力矩電機12和步進電機16均受控制器控制。操作人員在控制器面板上通過按鈕輸入帶寬值，繞線盤1旋轉一圈，即帶材繞過一匝， 就橫向移動帶寬值的位移，達到一匝緊挨一匝，而且邊繞邊移。當一層繞滿時，紅外光偶器 20測量到限位信號，通過控制器使步進電機16反向轉動，繞線盤1反向移動，盤繞上面一層。如此往返運行直至繞滿整盤。與力矩電機12同軸的旋轉碼盤13將轉速信號送入控制器，且張力輪10經張力傳感器7將帶材2的張力信號也送入控制器，根據張力大小控制力矩電機12輸出不同轉速，以達到恆張力盤繞。金屬帶材的張力控制著繞線盤1的轉速，而繞線盤1的轉速控制著其橫向移動的速度，金屬窄帶盤繞過程可邊繞邊移，從而可實現逐匝、逐層、均勻盤繞。使用紅外光偶器來測量轉速和定位，可消除環境光線的幹擾。張力的給定，由操作人員調節張力測量機構的平衡錘來實現，繞線盤的往返也可手動控制。與現有技術相比，本發明具有可實現恆張力繞線，盤繞過程可自動調頭和逐匝、逐層盤繞，具有繞線均勻、盤繞質量高、結構簡單、操作方便、實用等優點。


圖1是本發明正視示意圖2是本發明繞線盤移動機構側視示意圖； 圖3是本發明繞線盤移動機構正視示意圖； 圖4是本發明旋轉碼盤正視示意圖； 圖5是本發明盤繞過程原理圖； 圖6是本發明控制原理框圖。圖中1-繞線盤，2-金屬窄帶，3-導向輪，4-收線傳動輪，5-放線傳動輪，6-放線棍，7-張力傳感器，8-平衡杆，9-平衡錘，10-張力輪，11-力矩電機軸，12-力矩電機，13-旋轉碼盤，14-紅外光偶器I，15-移動機架，16-步進電機，17-底座，18-螺杆，19-限位擋光板，20-紅外光偶器II，21-調節螺釘，22-緊固輪或螺母，23-側擋。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明，但本發明的保護範圍不限於所述內容。實施例1 如圖1-4所示，本小型金屬窄帶盤線機由放線機構、收線機構、張力平衡機構、繞線盤移動機構、底座17、控制器組成，張力平衡機構設於底座中部，放線機構和收線機構分別在底座兩邊；放線機構包括兩個通過轉軸和支架支承在底座17上的放線傳動輪 5 ；收線機構包括繞線盤1、導向輪3、收線傳動輪4、力矩電機12組成，繞線盤1裝於力矩電機12旋轉軸11的一端上，導向輪3和收線傳動輪4通過轉軸和支架支承在底座17上；張力平衡機構包括張力傳感器7、平衡杆8、平衡錘9、張力輪10，張力傳感器7通過轉軸和支架支承在底座17上，平衡杆8 一端鉸接張力輪10、另一端固定在張力傳感器7上，平衡錘9 掛於平衡杆8上，張力輪10位於收線傳動輪4與放線傳動輪5中間下部位置並向下拉緊金屬窄帶2 ；繞線盤移動機構包括移動機架15、步進電機16、螺杆18和側擋23，移動機架15 置於底座17上，螺杆18與移動機架15前、後壁中間位置螺紋連接，螺杆18端頭接步進電機16輸出軸，側擋23設於移動機架15兩側；力矩電機12固定在移動機架15上，移動機架 15和繞線盤1位於導向輪3外側。通過調節平衡錘9的重量，調整張力輪10下拉金屬窄帶 2的拉力，從而調整金屬窄帶2所受的張力；通過與控制器連接的張力傳感器7，對金屬窄帶 2所受的張力進行監測；通過調節平衡錘9的重量，實時調整金屬窄帶2的張力。本金屬窄帶盤線機中，力矩電機12旋轉軸11的另一端上裝有旋轉碼盤13，移動機架15上與旋轉碼盤13對應位置處裝有紅外光偶器14，旋轉碼盤13為沿圓周均勻設有M 個徑向條形孔M的圓盤結構，紅外光偶器14與控制器連接；帶條形孔的旋轉碼盤13由力矩電機12帶動旋轉，通過和遮擋紅外光偶器14發出的紅外光，測出脈衝數，將信號傳入控制器計算出轉速，再通過控制器調整力矩電機12和繞線盤1的轉速。移動機架15的一側裝有限位擋光板19，移動機架15旁的底座17上與限位擋光板19移動軌跡對應位置安裝有前、後兩個紅外光偶器II 20，紅外光偶器II 20與控制器連接；由紅外光偶器II 20將遮光信號反饋到控制器，從而控制驅動電機16和移動機架15的動作。紅外光偶器II 20通過滑板支架和調節螺釘21固定在底座17上，調節螺釘21與紅外光偶器II 20和滑板支架螺紋連接；兩隻光偶器II 20可通過調節螺釘21調節左右位置，調整機架的往返移動位置，使移動機架15移動的行程等於繞線盤1的長度，從而實現繞線過程的調頭和逐匝逐層自動盤繞。 繞線盤1套入力矩電機12的旋轉軸11端頭上，並用緊固輪22擰緊固定。紅外光偶器I 14 和紅外光偶器II 20均呈U形，中間可通過旋轉碼盤13或擋光板19。本金屬窄帶盤線機的力矩電機、步進電機、張力測量機構、紅外光偶器均採用普通市售產品，控制器為包括普通電機調速電路、信號與數據處理器和顯示器的普通信號處理與控制裝置。本金屬窄帶盤線機由放線輥6按固定速度放線，繞線盤1由力矩電機同軸驅動，張力輪10在窄帶拉力作用下帶動平衡杆8上下擺動，擺動的角度通過張力傳感器7測出實時張力，張力信號進控制器，平衡杆上掛平衡錘9。調節平衡錘在平衡杆上的位置可調節張力的給定值，使得張力合適時，平衡杆處於水平位置。盤線過程中，當張力大於給定時，平衡杆向上擺動，張力傳感器將信號傳給控制器，減小輸出電壓，使力矩電機降低轉速，反之，提高轉速。如圖6所示，本裝置通過電源向控制器接供電，操作人員通過面板輸入帶寬值作為給定，控制器接受張力傳感器、轉速測量光偶器和限位測量光偶器的信號，並據此控制力矩電機和步進電機。實現盤繞帶材時，每繞過一匝，就平移一個位移，繞滿一層到端頭時自動反向移動，當張力大於給定時，自動降低轉速，張力小時自動提高轉速，達到恆張力盤繞。實施例2 如圖1-4所示，本小型金屬窄帶盤線機的結構與實施例1相同，旋轉碼盤13為沿圓周均勻設有12個徑向條形孔M的圓盤結構。實施例3 如圖1-4所示，本小型金屬窄帶盤線機的結構與實施例1相同，旋轉碼盤13為沿圓周均勻設有36個徑向條形孔M的圓盤結構。
權利要求
1.一種小型金屬窄帶盤線機，其特徵是由放線機構、收線機構、張力平衡機構、繞線盤移動機構、底座(17)、控制器組成，張力平衡機構設於底座中部，放線機構和收線機構分別在底座兩邊；放線機構包括兩個通過轉軸和支架支承在底座(17)上的放線傳動輪(5)； 收線機構包括繞線盤(1)、導向輪(3)、收線傳動輪(4)、力矩電機(12)，繞線盤(1)裝於力矩電機(12 )旋轉軸(11)的一端上，導向輪(3 )和收線傳動輪(4)通過轉軸和支架支承在底座 (17)上；張力平衡機構包括張力傳感器(7)、平衡杆(8)、平衡錘(9)、張力輪(10)，張力傳感器(7)通過轉軸和支架支承在底座(17)上，平衡杆(8) —端鉸接張力輪(10)、另一端固定在張力傳感器(7)上，平衡錘(9)掛於平衡杆(8)上，張力輪(10)位於收線傳動輪(4)與放線傳動輪(5)中間下部位置並向下拉緊金屬窄帶(2)；繞線盤移動機構包括移動機架(15)、步進電機(16)、螺杆(18)和側擋(23),移動機架(15)置於底座(17)上，螺杆(18)與移動機架 (15)前、後壁中間位置螺紋連接，螺杆(18)端頭接步進電機(16)輸出軸，側擋(23)設於移動機架(15)兩側；力矩電機(12)固定在移動機架(15)上，移動機架(15)和繞線盤(1)位於導向輪(3)外側。
2.根據權利要求1所述的小型金屬窄帶盤線機，其特徵是力矩電機(12)旋轉軸(11) 的另一端上裝有旋轉碼盤(13)，移動機架(15)上與旋轉碼盤(13)對應位置處裝有紅外光偶器I (14)，旋轉碼盤(13)為沿圓周均勻設有徑向長條孔(24)的圓盤結構。
3.根據權利要求1所述的小型金屬窄帶盤線機，其特徵是移動機架(15)的一側裝有限位擋光板(19)，移動機架(15)旁的底座(17)上與限位擋光板(19)移動軌跡對應位置安裝有前、後兩個紅外光偶器II (20)。
4.根據權利要求3所述的小型金屬窄帶盤線機，其特徵是紅外光偶器II(20)通過滑板支架和調節螺釘(21)固定在底座(17)上，調節螺釘(21)與紅外光偶器II (20)和滑板支架螺紋連接。
5.根據權利要求2、3或4所述的小型金屬窄帶盤線機，其特徵是紅外光偶器I(14) 和紅外光偶器II (20)均呈U形，中間可通過旋轉碼盤(13)或擋光板(19)。
全文摘要
本發明涉及一種小型金屬窄帶盤線機，屬金屬條材盤繞設備技術領域。由收、放線機構，張力平衡機構，繞線盤移動機構，底座和控制器組成；張力平衡機構在底座中部，收、放線機構分別在底座兩邊；放線機構為兩個放線傳動輪，收線機構包括繞線盤、導向輪、收線傳動輪、力矩電機，繞線盤裝於力矩電機旋轉軸一端；張力平衡機構包括張力傳感器、平衡杆、平衡錘、張力輪，平衡杆一端鉸接張力輪、另一端固接張力傳感器，張力輪在收線與放線傳動輪中間下部位置；繞線盤移動機構包括移動機架、步進電機、螺杆和側擋，螺杆與置於底座上的移動機架前、後壁中間處螺紋連接，繞線盤在導向輪外側。可自動調頭和逐匝、逐層盤繞，盤繞質量高、結構簡單、操作方便。
文檔編號B65H57/14GK102556757SQ20111044721
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月28日 優先權日2011年12月28日
發明者仉月仙, 李斌 申請人:昆明理工大學