一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术是一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置，工字轮支架顶部固定安装有可转动的工字轮，工字轮用于缠绕钢绞线，工字轮上方设置有压辊，压辊可转动的固定安装在摆动臂的一端，摆动臂的另一端与压辊支架顶端通过转动轴连接，摆动臂与压辊支架的转动轴连接处设置有角度传感器，角度传感器用于测量摆动臂的转动角度，进而计算得到钢绞线的盘卷直径和层数；压辊表面镶嵌有不少于两条与压辊轴向平行的电感，压辊外表面覆有压辊橡胶套；电感用于检测最外层钢绞线的轴向位置。该装置能够对钢绞线在用工字轮收卷时，对钢绞线收卷时绕线的径向位置和轴向位置进行测量，能够为收线控制系统提供反馈数据以调整运行参数，降低钢绞线绕卷的缺陷率。

A device for measuring the winding position of steel strand during winding

【技术实现步骤摘要】
一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置
本专利技术涉及钢绞线、钢丝绳等钢线制造
，具体的说是一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置。
技术介绍
钢绞线、钢丝绳等钢线有多根钢丝绞合而成，其表面可以根据需要增加镀锌层、锌铝合金层、镀铜层、涂环氧树脂等，常作为架空输电地线，阻拦索，结构索，用于桥梁、建筑、水利、能源及岩土工程等场合。钢绞线一般包装成卷运输或者出售，故生产时需要一个由放线装置、张力控制装置、排线机构、工字绕线轮组成的收线设备将其盘绕成卷打包，然而由于收线设备在收卷时相邻两层钢绞线螺旋方向相反，钢绞线力学性能不同，再加上排线机构移动位置误差、张力值设定值不合理等原因，钢绞线绕卷时会出现跳线、绕线排列不紧密、鼓包等现象，从而造成钢绞线线卷质量问题，目前在生产中改善钢绞线质量问题的主要方式为人工方式，通过人眼观察缺陷，用工具敲击修正绕线不平整现象，该方式效率低劳动强度大，因此迫切需要一种钢绞线工字轮收卷时绕线位置检测装置，用以检测钢线收卷时入线的实时位置，反馈给收线设备控制装置调整排线位置和张力参数，自动改善绕线排列不紧密、鼓包等缺陷，但是由于钢绞线在盘卷过程中，钢绞线入线的轴向位置和径向位置都发生变化，如何实现钢绞线绕线两个维度位置的同时测量是亟待解决的一个问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置，能够在工字轮盘卷时，对钢绞线入线时的径向位置和轴向位置进行同时测量，通过对钢绞线位置的实时测量，为控制系统提供反馈检测数据，以修正收线设备的运行参数，改善绕线过程中排列不紧密、跳线、鼓包等现象，降低钢绞线绕卷的缺陷率。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案为：一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置，其特征在于：包括固定支架、摆动臂、压辊、角度传感器、多组串联电感、控制与信号处理电路；所述固定支架固定在收线工字轮背面，所述固定支架顶部两端各安装一个摆动臂，摆动臂与固定支架通过与工字轮转轴平行的转轴连接；所述两摆动臂的另一端安装有与工字轮轴向长度相等的压辊，压辊转轴两端分别与摆动臂固定，所述压辊可以随摆动臂上下摆动，所述压辊靠重力压在所述工字轮的表面，所述工字轮两端由工字轮支架固定，工字轮可转动卷绕钢绞线，所述摆动臂与固定支架的转动轴连接处设置有角度传感器，所述角度传感器用于测量摆动臂的转动角度，进而计算得到绕在工字轮上的钢绞线直径和层数；所述的压辊内表面开设有不少于二条与压辊轴向平行的凹槽，所述的凹槽底部设有多组串联电感，所述电感外侧凹槽周围设有屏蔽罩，所述的压辊外表面覆有橡胶套增加压辊与钢绞线摩擦力。所述的电感用于检测最外圈钢绞线入线的实时轴向位置。所述的钢绞线缠绕在工字轮表面，所述压辊通过重力压在钢绞线外表面，并随工字轮转动，所述压辊位于工字轮轮辐内侧。所述的压辊为空心结构，所述的压辊的转轴为固定空心轴，所述的压辊围绕固定空心轴转动，所述的固定空心轴上固定有控制与信号处理模块，所述的固定空心轴外侧固定安装有集流环，电感的供电线穿过固定空心轴后通过集流环为设置在压辊内表面的电感供电，同时信号处理模块的输出结果也通过集流环穿过固定空心轴传输给外部电路。所述的压辊内表面设置有二组电感，包括第一电感和第二电感，所述的第一电感和第二电感均匀分布在压辊内表面，所述的第一电感和第二电感的长度与压辊长度相同。所述角度传感器为编码器或电位计，角度传感器输出端与控制与信号处理模块连接，所述控制与信号处理模块用于将角度变化数据计算转换为径向数据。所述控制与信号处理模块将角度变化数据转换为径向位置数据的方法如下：获取摆动臂的长度为L1、转动轴轴心距离工字轮转轴轴心的长度为L2、摆动臂和转动轴轴心与工字轮轴心连线之间的初始夹角为θ、角度传感器测得值Δθ，则压辊轴心距离工字轮轴心的长度为进而可得钢绞线的半径为R＝L3-R1，钢绞线的半径即为当前钢绞线的径向位置数据，也可以得到钢绞线的层厚L4＝L3-R1-R2，式中，R1为压辊半径，R2为工字轮半径。所述控制与信号处理模块(13)中包括直流稳压电源、正弦波振荡电路、电感传感器、放大器、相敏检波、A/D转换电路、单片机，所述的A/D转换电路与单片机连接，直流稳压电源为整个电路提供电源，正弦波振荡器为电感和相敏检波器提供了频率和幅值稳定的激励电压，当通电电感的电感量发生变化后，信号经过放大电路后，由相敏检波电路鉴出极性，得到一个与钢绞线轴向位移相对应的直流电压信号，经A/D转换电路转换后输入单片机进行处理，计算得到当前钢绞线刚进入工字轮时的轴向位置数据。所述控制与信号处理模块中计算得到电感总变化量进而得到当前层钢绞线轴向位置数据的方法如下：对于测量装置中压辊内表面布置的多个串联电感，总的电感值计算公式为：L总＝L1+2M12+L2+2M23+L3+...+Ln-1+2Mn-1n+Ln，又根据单个电感自感量计算公式串联总电感可以改写为：上式中：L总——串联电感的总电感量；Ln——为各电感的电感量，n＝1…n；n取决于压辊的长度Mn-1n——为相邻电感的互感量N——线圈的匝数；I——线圈中的电流；δn——电感气隙厚度，n＝1…n；μ0——气隙磁导率；A——气隙横截面积。当电感随工字轮旋转到工字轮上方，电感与工字轮表面的钢绞线形成闭合磁路，钢绞线与压辊间形成的气隙及气隙长度会随着当前层钢绞线圈数的变化而变化，根据串联电感公式：上式中：L′总——变化后的总电感量；δ′n-1——为当前变化的气隙M′n-1n——变化后的相邻电感互感量钢绞线引起的电感变化量为：|L′总-L初|＝ΔL总，L初为初始串联电感的总电感值，取压辊电感左右两端为原点x0，则当前层钢绞线的轴向位置为x＝k×ΔL总+x0，其中，k为一个由实验获取的比例系数。根据钢绞线轴向位置也可以换算得到钢绞线的圈数m等于取整后的结果。该种钢绞线收卷时绕线位置测量装置能够产生的有益效果为：第一，利用通电线圈与钢绞线部分接触，线圈与工字轮表面的钢绞线形成闭合磁路，剩余部分存在气隙，当钢绞线位置发生变化时，气隙长度变化，从而导致电感线圈的电感量的变化。因此只要测出电感量的变化，就能确定出当前层钢绞线轴向位置数据。第二，利用角度传感器所测角度，获得摆动臂的旋转角度，通过相关地换算，可以计算出实时钢绞线的层厚，就能确定出钢绞线的径向位置。第三，利用电感线圈组也可以实现钢绞线平整度的非接触测量。第四，通过钢绞线轴向和径向位置测量装置测出钢绞线入线轴向和径向实时位置后，可以为控制系统提供反馈检测数据，以修正收线设备的运行参数，改善绕线过程中排列不紧密、跳线、鼓包等现象，降低钢绞线绕卷的缺陷率。附图说明图1为本专利技术一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置的主视图。图2为本专利技术一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置的侧视图。图3为本专利技术一种钢绞线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置，其特征在于：包括固定支架(6)、摆动臂(4)、压辊(1)、角度传感器(5)、多组串联电感(2)、控制与信号处理电路(13)，所述固定支架(6)固定在收线工字轮(10)背面，所述固定支架(6)顶部两端各安装一个摆动臂(4)，摆动臂(4)与固定支架(6)通过与工字轮(10)转轴平行的转动轴(11)连接；所述两摆动臂(4)的另一端安装有与工字轮(10)轴向长度相等的压辊(1)，压辊(1)转轴两端分别与摆动臂固定，所述压辊(1)可以随摆动臂上下摆动，所述压辊(1)依靠重力压在所述工字轮(10)表面，所述工字轮(10)两端由工字轮支架(8)固定，工字轮(10)可转动卷绕钢绞线(9)，所述摆动臂(4)与固定支架(6)的转动轴(11)连接处设置有角度传感器(5)，所述角度传感器(5)用于测量摆动臂(4)的转动角度，进而计算得到绕在工字轮上的钢绞线(9)直径和层数；/n所述的压辊内表面开设有不少于二条与压辊(1)轴向平行的凹槽，所述的凹槽底部设有多组串联电感，所述电感外侧凹槽周围设有屏蔽罩(12)，所述的压辊(1)外表面覆有橡胶套(7)；/n所述的电感用于检测最外圈钢绞线(9)的实时轴向位置。/n...

【技术特征摘要】
1.一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置，其特征在于：包括固定支架(6)、摆动臂(4)、压辊(1)、角度传感器(5)、多组串联电感(2)、控制与信号处理电路(13)，所述固定支架(6)固定在收线工字轮(10)背面，所述固定支架(6)顶部两端各安装一个摆动臂(4)，摆动臂(4)与固定支架(6)通过与工字轮(10)转轴平行的转动轴(11)连接；所述两摆动臂(4)的另一端安装有与工字轮(10)轴向长度相等的压辊(1)，压辊(1)转轴两端分别与摆动臂固定，所述压辊(1)可以随摆动臂上下摆动，所述压辊(1)依靠重力压在所述工字轮(10)表面，所述工字轮(10)两端由工字轮支架(8)固定，工字轮(10)可转动卷绕钢绞线(9)，所述摆动臂(4)与固定支架(6)的转动轴(11)连接处设置有角度传感器(5)，所述角度传感器(5)用于测量摆动臂(4)的转动角度，进而计算得到绕在工字轮上的钢绞线(9)直径和层数；
所述的压辊内表面开设有不少于二条与压辊(1)轴向平行的凹槽，所述的凹槽底部设有多组串联电感，所述电感外侧凹槽周围设有屏蔽罩(12)，所述的压辊(1)外表面覆有橡胶套(7)；
所述的电感用于检测最外圈钢绞线(9)的实时轴向位置。


2.根据权利要求1所述的一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置，其特征在于：所述的钢绞线(9)缠绕在工字轮(10)外表面，所述压辊(1)通过重力压在钢绞线(9)外表面，并随工字轮转动，所述压辊(1)位于工字轮(10)轮辐内侧。


3.据权利要求1所述的一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置，其特征在于：所述的压辊(1)为空心结构，所述的压辊(1)的转轴为固定空心轴(15)，所述的压辊(1)围绕固定空心轴(15)转动，所述的固定空心轴(15)上固定有控制与信号处理模块(13)，所述的固定空心轴(15)外侧固定安装有集流环(14)，电感的供电线穿过固定空心轴(15)后通过集流环(14)为设置在压辊(1)内表面的电感供电，同时信号处理模块(13)的输出结果也通过集流环(14)穿过固定空心轴传输给外部电路。


4.据权利要求3所述的一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置，其特征在于：所述的压辊(1)内表面设置有二组电感，包括第一电感(2)和第二电感(3)，所述的第一电感(2)和第二电感(3)均匀分布在压辊(1)内表面，所述的第一电感(2)和第二电感(3)的长度与压辊(1)长度相同。


5.据权利要求3所述的一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置，其特征在于：所述角度传感器为编码器或电位计，角度传感器输出端与控制与信号处理模块(13)连接，所述控制与信号处理模块用于将角度变化数据计算转换为径向数据。


6.据权利要求5所述的一种钢绞线收卷时绕线位置测...

【专利技术属性】
技术研发人员：高海涛，朱松青，李昌磊，张杰，韩亚丽，杨柳，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32