微张力控制器制造技术

本实用新型专利技术涉及微张力控制器，它包括一个具有线性扭转特性的弹簧轴（４），两个分别用来测量所述弹簧轴（４）两端转角的转角测量装置（３），一个扭矩调节执行机构（８）及其控制器；其中，所述弹簧轴（４）的两端分别连接线轮（１）和扭矩调节执行机构（８），线轮（１）在被卷绕材料的带动下转动。本实用新型专利技术由于所述结构而获得的有益效果是显而易见的，即可以进行微张力的精确控制，同时对张力的突变起缓冲作用，从而避免了因微张力突变而引起的被卷绕材料的断裂。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

Micro tension controller

The utility model relates to a micro tension controller, which comprises a spring shaft with linear torsional characteristics (4), two were used to measure the spring (4) axis angle measuring device at both ends of the corner (3), a torque adjustment actuator (8) and the controller; the spring shaft (4) are respectively connected with both ends of the line wheel (1) actuator and torque regulation (8), (1) the line wheel is driven to rotate winding material. The beneficial effect of the utility model with the structure obtained is obviously, which can accurately control the micro tension, the tension of the mutation buffering effect, so as to avoid caused by wound material fracture due to micro tension mutation.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种对被巻绕材料进行微张力控制的机构，尤其是能对被巻绕材料进行微张力(0. 03N以内)精确控制并对张力突变起緩冲作用的微 张力控制器。
技术介绍
在纺织、拉膜、拉丝、电缆等工业生产中，常常要对一些材料进行巻绕。 在巻绕过程中，要求保持被巻绕材料的张力保持不变或者近似恒定，这是保 证产品质量的关4t。目前，公知的张力控制装置，是采用张紧辊、固定辊、 传感器及其控制装置器来配合磁粉制动器而构成，主要有负载测量型(Load Cell)、摆臂式浮辊型(Dance Arm)、自由式浮辊型(Free Loop)和电流间接控 制型几种。由于各种原因，生产线上常用前三种张力控制方式。负载测量型通过张力传感器直接测量，并反馈控制。测量辊是固定的， 对其安装精度要求非常高。并且由于测量辊是固定的，不能吸收张力峰值， 因此设备运行的加速度有一定限制。摆臂式浮辊型是一种间接张力测量系统，它实质上是位置控制。两边为 固定辊，中间为摆动式浮动辊。在摆臂上有一个可调整压力的气缸和一位移 传感器。被巻绕材料的张力与摆臂的位移量成正比。将张力的调整变成了位 移量的调整。但此种方式应用于较大的张力控制场合。自由式浮辊型实际上是摆臂式浮辊型的一种特例，不同的是其浮辊的位 置测量装置是用超声波传感器来完成的。其主要难点是浮辊位置的测量精度 不是很高，相应的张力控制的精度受到影响。以上几种方式均不能进行0. 03N以内微张力的精确控制并緩沖微张力的 突变，给实际应用带来一定的困难。
技术实现思路
由于现有的张力控制装置存在不能进行微张力精确控制的不足，本实用 新型的目的是提供一种微张力控制器，它不仅能进行微张力的精确控制，而 且还能够吸收张力峰值，避免因微张力突变而引起的被巻绕材料的断裂。为实现上述目的而采用的技术方案是这样的即本技术包括一个具 有线性扭转特性的弹簧轴，两个分别用来测量所述弹簧轴两端转角的转角测量装置， 一个扭矩调节执行机构及其控制器；其中，所述弹簧轴的两端分别 连接线轮和扭矩调节执行机构，线轮在被巻绕材料的带动下转动。由上述两转角测量装置测量出的转角反映弹簧轴两端的相对扭转角度， 根据虎克定律当剪应力不超过材料的剪切比例极限时，剪应变Y与剪应力t 成正比，可以得出弹簧轴两端承受的扭矩，从而求出张力的大小。即遵循以下 公式<formula>formula see original document page 5</formula> ( I )公式中，f为被巻绕材料的瞬时张力，r为线轮的半径与缠绕在其上的剩 余的被巻绕材料的厚度之和，T为弹簧轴两端承受的力矩，cj)为弹簧轴发生弹 性形变部分两端的相对扭转角度(即扭转角度的差值的绝对值)，Gx Ip为弹黃 轴的抗扭刚度(与横截面积及其形状和材料有关)，L为弹簧轴发生弹性形变部 分两端的距离。将求出的张力值和预期的张力值进行比较，若张力过大，则立即通过控 制器向扭矩调节执行机构发出指令，降低其提供的阻力矩；反之若张力过小， 贝'J向扭矩调节执行机构发出指令，提高其提供的阻力矩。系统控制器核心是一个能够进行高速数据处理的微处理器，该系统通过 控制扭矩调节执行机构所提供的阻力矩的大小，使被巻绕材料的张力维持为 用户期望值。本技术由于上述可控制结构而获得的有益效果是显而易见的，即可 以进行微张力的精确控制，同时对张力的突变起緩沖作用，从而避免了因微 张力突变而引起的被巻绕材料的断裂。以下结合附图和实施例对本技术作进一步说明。附图说明图1为本技术的机械结构实施例1的装配图2为本技术的机械结构实施例2的装配图； 图3为本技术的控制系统框图中，1、线轮，2、轴承，3、转角测量装置，4、弹簧轴，5、支架，6、 连轴器，7、安装板，8、扭矩调节执行机构，9、摩擦盘，10、微位移器，11、 支撑板板，12、限位板。具体实施方式参见附图1,图中包括一个具有线性扭转特性的弹簧轴4，两个分别用来 测量所述弹簧轴4两端转角的转角测量装置3, —个扭矩调节执行机构8及其 控制器；其中，所述弹簧轴4的两端分别连接线轮1和扭矩调节执行机构8， 线轮1在被巻绕材料的带动下转动。实施例中，所述弹簧轴4由两轴承2支撑在支架5上，线轮l直接固定 在弹簧轴4上，扭矩调节执行机构8和弹簧轴4连接。两转角测量装置3分 别安装在支架5上，用来测量弹簧轴4两端的相对转角，将测量的数据反馈 给控制器。上述弹簧轴4可以为阶梯轴，其轴径中间较小两头较大；也可以由一弹 簧片连接在两个半轴之间构成。在轴的中部易产生弹性扭转形变。上述转角测量装置3可以采用光电旋转编码器、圓光栅等已知转角测量 装置。参见附图3，上述控制器的核心为一微处理器(如ARM系列)，转角测量 装置3采集到的信号通过数据采集模块输入微处理器。微处理器进行实时数 据处理(按前述公式(I))运算出瞬时张力值的大小。将此瞬时张力与预期 的微张力值进行比较，若瞬时张力过大，则立即通过控制系统向扭矩调节执 行机构8发出指令，降低其提供的阻力矩；反之若张力过小，则向扭矩调节 执行机构8发出指令，提高其提供的阻力矩。所述预期的微张力值是人为设 定的欲使被巻绕材料内部张力要保持的恒定值。在附图1给出的实施例中，上述扭矩调节执行机构8可以采用伺服电机， 该伺服电机通过连轴器6与弹簧轴4连接，由微处理器通过伺服电机的控制器和驱动器，控制其转动。若瞬时张力过大，则由微处理器发出相应的指令， 通过控制器和驱动器，提高伺服电机的转速；否则，降低其转速。通过动态 调整伺服电机的转速，直至张力值维持在预期的范围之内。在图2给出的实施例中，上述扭矩调节执行机构8也可以采用一对摩擦 盘9，向轴的一个端面施加压力从而产生摩擦阻力矩。所述摩擦盘一个与弹簧 轴4的端面固定，可随弹簧轴4一起转动，另一个与微位移器IO，如压电陶 瓷连接，只能够沿着弹簧轴4的轴向移动。两摩擦盘的摩擦面对称中心均位 于弹簧轴4的轴线上，且摩擦面与所述轴线保持垂直。参见附图3，压电陶乾 在驱动电源的控制下，调整其自身长度，从而改变两摩擦盘之间的压力，调 整摩擦阻力矩的大小。驱动电源通过D/A数模转换接口和微处理器连接，由 微处理器控制其电压。若瞬时张力过大，则由微处理器通过D/A数模转换接 口，降低驱动电源的电压，减小压电陶瓷自身长度，从而减小两摩擦盘之间 的压力，达到减小摩擦阻力矩的目的；否则，提高驱动电源的电压。通过动 态调整压电陶瓷承受的电压，来改变两摩擦盘之间的压力大小，从而达到调 节摩擦阻力矩的目的。通过不断实时调整两摩擦盘之间的压力大小，直至张 力值维持在一个预期的范围之内。权利要求1、一种微张力控制器，其特征是包括一个具有线性扭转特性的弹簧轴(4)，两个分别用来测量所述弹簧轴(4)两端转角的转角测量装置(3)，一个扭矩调节执行机构(8)及其控制器；其中，所述弹簧轴(4)的两端分别连接线轮(1)和扭矩调节执行机构(8)，线轮(1)在被卷绕材料的带动下转动。2、 根据权利要求1所述一种微张力控制器，其特征是所述弹簧轴(4) 为阶梯轴，其轴径中间较小、两头较大。3、 根据权利要求1所述一种微张力控制器，其特征是所述弹簧轴(4) 为由 一弹簧片连接在两个半本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微张力控制器，其特征是：包括一个具有线性扭转特性的弹簧轴（４），两个分别用来测量所述弹簧轴（４）两端转角的转角测量装置（３），一个扭矩调节执行机构（８）及其控制器；其中，所述弹簧轴（４）的两端分别连接线轮（１）和扭矩调节执行机构（８），线轮（１）在被卷绕材料的带动下转动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周忆，梁德沛，董元伟，彭万彬，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：实用新型
国别省市：85[中国|重庆]