【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及线缆收放控制领域，具体涉及一种电缆恒张力绕线装置。
技术介绍
0、技术背景
1、绕线机是一种用于绕制电线、电缆等绝缘材料的机器。随着工业的发展和技术的进步，绕线机的功能和性能不断提升，现在已经成为工业生产中不可或缺的设备之一。目前对电线生产制造的过程中，线缆的绕卷还是较多采用人工将线缆固定在转动轮上，完成手动绕线需要工人一方面必须手动排线，另一方面还要计算绕线的电阻，这种方法不仅效率低下，而且在卷取质量上也很低，手动绕线的线缆张力难以控制，无法保证一致的松紧力，容易缠绕打结，这就需要一种能够使张力较为恒定的绕线机来改善这一现象。
2、cn112850349a公开了一种恒张力绕线机，其包括机体，机体设置有能够对线缆进行绕卷的绕卷装置，机体设置有张力组件，张力组件包括第一过渡轮、第二过渡轮和平衡轮，上述装置通过张力组件间的相互配合，平衡轮可在线缆张力变化时实现将线缆张紧，提高绕线张力恒定性，同时在连接杆上连接不同重量的配重块可调节线缆的恒定张力大小；但该恒张力绕线机装置结构复杂，体积较大，对绕线盘的强度要求较高，装置间配合复杂，维护难度相对较大，智能化程度较低。
3、cn203277087u公开了一种恒张力绕线机，其中包括绕线机、放线架及位于绕线机与放线架之间的排线架，通过滚珠丝杠的旋转运动带动支撑臂沿直线运动，采用锁紧装置保持恒定的张力，该装置解决了电缆缠绕过程中张力不恒定的问题；但是较复杂，体积较大，各部分装置的配合需要紧密的联合动作，同时精确对准存在一定难度。
4、
5、上述方法解决了电缆缠绕过程中张力不恒定的问题，但是存在自重笨重，体积过大，使用及维护困难，智能化程度低等问题，这也是本专利技术重点解决的创造性难题。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术旨在提供一种电缆恒张力绕线装置。本装置通过锥环无级变速器调整锥环的轴向位置来改变传动比，从而改变电机输出给绕线轴缠绕电缆的扭矩，保证了装置在电缆卷半径不断增大的过程中仍然能以恒定的张力来绕线；通过往复丝杠、往复滑块的引导，装置能保证电缆整齐、均匀、紧密地在工字形绕线盘上轴向排布。
2、为了实现上述目的，本专利技术是通过以下的技术方案来实现：
3、一种电缆恒张力绕线装置，包括电机，提供扭矩；传动装置皮带、皮带轮；无级变速装置，用来改变传动比，实现对电机输出扭矩的调节；绕线装置，实现将散乱的线束整齐、均匀、紧密地缠绕到工字形绕线盘上。无级变速装置，其包括伺服电机支架，伺服电机，外壳，控制框架，限制器，锥环，从动滚锥，主动滚锥；绕线装置，其包括往复丝杠，往复滑块，侧板，工字形绕线盘，滑轨，绕线轴。
4、所述无级变速装置固定在底板上，底板上还固定有电机，绕线装置；所述无级变速装置通过外壳、两块侧板固定在底板上；所述绕线装置通过四块侧板固定在底板上，其中，工字形绕线盘通过两块侧板固定在底板上，往复丝杠通过两块侧板固定在底板上。
5、进一步地，所述电机和主动滚锥、从动滚锥和绕线轴、绕线轴和往复丝杠间的传动方式均采用v带传动来缓冲电机的振动，实现较长距离的传动，提供过载保护。
6、进一步地，所述无级变速装置的左侧板上开有两个上下方向上的阶梯孔，用来实现轴承的轴向定位，其中上孔内安装轴承用来支撑、限位所述从动滚锥的左端，下孔内也安装轴承用来支撑、限位所述主动滚锥的左端；所述主动滚锥的左端安装第一从动皮带轮，用主动滚锥上的阶梯轴来对皮带轮进行轴向定位，用键连接来对皮带轮进行周向定位；所述电机直接连接第一主动皮带轮，通过皮带将扭矩传递给从动皮带轮。
7、进一步地，所述无级变速装置的右侧板上也开有两个上下方向上的阶梯孔，上孔内安装轴承用来支撑、限位从动滚锥的右端，下孔内安装轴承用来支撑、限位主动滚锥的右端；所述从动滚锥的一端安装第二主动动皮带轮，用来给绕线装置提供扭矩，其中，用从动滚锥上的阶梯轴来对皮带轮进行轴向定位，用键连接来对皮带轮进行周向定位。
8、进一步地，所述绕线轴上的左右侧板上均开有阶梯孔，阶梯孔内安装轴承用来支撑，限位绕线轴，绕线轴右端安装第二从动皮带轮，用来接收第二主动轮传递来的扭矩，所述绕线轴左端安装第三主动皮带轮，用来给往复丝杠传递扭矩。
9、进一步地，所述工字形绕线盘的里面为通孔，与绕线轴通过键连接配合，配合类型为过度配合，以实现工字形绕线盘不仅能由绕线轴提供扭矩，而且能较容易地从绕线轴上拆卸下来。
10、进一步地，所述往复丝杠上的左右侧板上均开有一个阶梯孔，阶梯孔内安装轴承用来支撑、限位往复丝杠，往复丝杠左侧安装第三从动皮带轮，用来接收所述工字形绕线盘传递来的扭矩。
11、进一步地，所述无级变速装置的外壳上端固定有电机支架，伺服电机固定于电机支架内，伺服电机下端连接控制框架，控制框架下端有一个带滑轨的限制器，限制器可以控制锥环转动，从而使锥环能在两滚锥间左右移动，进而改变输出扭矩的大小；所述锥环绕在从动滚锥上，以保证传动的效率更高，输出更平稳；所述主动滚锥和从动滚锥的两轴线平行且中心距离为定值，主动滚锥与从动滚锥间的最小距离略小于锥环的厚度，以使锥环能与主动滚锥和从动滚锥间有充分的压力，从而能有足够的摩擦力来传递扭矩。
12、进一步地，所述无级变速装置中的伺服电机由可编程的控制系统进行自动控制；可编程的控制系统先采集工字形绕线盘上光电传感器关于电缆卷圈数的信号，计算出锥环的轴向位置x，然后控制伺服电机旋转θ角，带动锥环转动角，锥环自动沿着轴线方向左右运动，锥环上的位移传感器采集锥环的轴向位移信号并传递给控制系统，当锥环运动到计算的轴向位置x时，控制系统控制锥环转动，使其中心平面垂直滚锥平面，滚锥将停止左右运动；此时，无级变速装置达到理想的传动比，电机输出给绕线装置的扭矩与电缆盘的直径满足恒张力的关系。
13、进一步地，伺服电机的旋转角θ与电缆圈数n1间的数学关系推导如下：
14、无级变速装置的传动比i为：
15、
16、式中，r1为锥环内半径，r2为锥环外半径，rin为接触点处主动滚锥(28)的半径，rout为接触点处从动滚锥(27)的半径，rin0为初始位置处主动滚锥半径，rout0为初始位置处从动滚锥半径，wx为锥环在x方向上的角速度，wy为锥环在y方向上的角速度，tout为从动滚锥上的扭矩，tin为从动滚锥上的扭矩，ɑ为滚锥锥角；
17、锥环在接触点处的x、y方向上的圆周速度有如下关系：
18、
19、式中vx为为锥环x方向的速度分量，vy为锥环y方向的速度分量，为锥环的转动角度；由于锥环转动的角度很小，且速度可转化成位移本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电缆恒张力绕线装置，其特征在于，包括电机(1)，无级变速装置(2)，工字形绕线盘(3)，电缆(4)，往复丝杠(5)，往复滑块(6)，皮带轮(7)，皮带(8)，侧板(9)，底板(10)，轴承(11)，滑轨(12)，绕线轴(13)，光电传感器(14)；所述无级变速装置(2)，包括伺服电机支架(21)，伺服电机(22)，外壳(23)，控制框架(24)，限制器(25)，锥环(26)，从动滚锥(27)，主动滚锥(28)；所述往复丝杠(5)，往复滑块(6)，侧板(9)，工字形绕线盘(3)，滑轨(12)，绕线轴(13)构成绕线装置；所述从动滚锥(27)和主动滚锥(28)上下方向上固定于侧板(9)上；所述伺服电机(22)通过伺服电机支架(21)固定于外壳(23)之上；所述主动滚锥(28)轴和从动滚锥(27)轴的外侧为阶梯轴；所述伺服电机(22)直接驱动控制框架(24)转动；所述控制框架(24)下端的两根导向滑轨与限制器(25)相配合，锥环(26)上端与限制器(25)相配合；所述锥环(26)绕在从动滚锥(27)上；所述主动滚锥(28)和从动滚锥(27)的两轴线平行且中心距离为定值，主动滚锥
2.根据权利要求1所述的一种电缆恒张力绕线装置，其特征在于，所述往复滑块(6)上侧开有略大于电缆(4)直径的孔，孔壁的边沿均倒有圆角；所述往复滑块(6)中部开有略大于往复丝杠(5)的孔，孔的内壁装有滑舌，用于引导往复滑块(6)在往复丝杠上左右直线移动；所述往复滑块(6)的下侧为矩形块，滑轨(12)的内壁宽度略大于矩形块的宽度；所述往复丝杠(5)旋转一圈往复滑块(6)横移的距离由电缆直径决定，即绕线轴(13)旋转一圈，往复丝杠(5)旋转一定的角度，往复滑块(6)横移一个电缆直径的距离。
3.根据权利要求1所述的一种电缆恒张力绕线装置，其特征在于，所述侧板(9)、电机(1)及外壳(23)均固定于底板(10)之上。
4.根据权利要求1所述的一种电缆恒张力绕线装置，其特征在于，所述侧板(9)内均开有阶梯孔，孔内安装有轴承(11)。
5.根据权利要求1所述的一种电缆恒张力绕线装置，其特征在于，所述工字形绕线盘(3)的里面为通孔，与绕线轴(13)通过键连接配合。
6.根据权利要求1所述的一种电缆恒张力绕线装置，其特征在于，电机(1)和主动滚锥(28)、从动滚锥(27)和绕线轴(13)、绕线轴(13)和往复丝杠(5)间的传动方式均采用V带传动。
7.根据权利要求1所述的一种电缆恒张力绕线装置，其特征在于，采用可编程的控制系统进行自动控制，在工字形绕线盘(3)上设置有光电传感器(14)，传感器实时采集工字形绕线盘(3)上电缆卷直径信号，信号传递给控制系统，来控制伺服电机(22)转动，另外，当电缆卷的直径达到一定的值即达到所需要的圈数时，控制系统控制电机(1)停转；在所述绕线轴(13)上安装压力传感器，控制系统采集压力传感器上的信号并分析，当压力值过大时，控制电机(1)停转，当压力值正常时，控制电机(1)工作。
...【技术特征摘要】
1.一种电缆恒张力绕线装置，其特征在于，包括电机(1)，无级变速装置(2)，工字形绕线盘(3)，电缆(4)，往复丝杠(5)，往复滑块(6)，皮带轮(7)，皮带(8)，侧板(9)，底板(10)，轴承(11)，滑轨(12)，绕线轴(13)，光电传感器(14)；所述无级变速装置(2)，包括伺服电机支架(21)，伺服电机(22)，外壳(23)，控制框架(24)，限制器(25)，锥环(26)，从动滚锥(27)，主动滚锥(28)；所述往复丝杠(5)，往复滑块(6)，侧板(9)，工字形绕线盘(3)，滑轨(12)，绕线轴(13)构成绕线装置；所述从动滚锥(27)和主动滚锥(28)上下方向上固定于侧板(9)上；所述伺服电机(22)通过伺服电机支架(21)固定于外壳(23)之上；所述主动滚锥(28)轴和从动滚锥(27)轴的外侧为阶梯轴；所述伺服电机(22)直接驱动控制框架(24)转动；所述控制框架(24)下端的两根导向滑轨与限制器(25)相配合，锥环(26)上端与限制器(25)相配合；所述锥环(26)绕在从动滚锥(27)上；所述主动滚锥(28)和从动滚锥(27)的两轴线平行且中心距离为定值，主动滚锥(28)与从动滚锥(27)间的最小距离略小于锥环的厚度；所述锥环(26)上安装有速度传感器和位移传感器；
2.根据权利要求1所述的一种电缆恒张力绕线装置，其特征在于，所述往复滑块(6)上侧开有略大于电缆(4)直径的孔，孔壁的边沿均倒有圆角；所述往复滑块(6)中部开有略大于往复丝杠(5)的孔，孔的内壁装有滑舌，用于引导往复滑块(6)在往复丝...
【专利技术属性】
技术研发人员：张镇，侯周亮，莫莎莎，尹来容，陈耿彪，邓杰，欧紫林，彭学军，汪红兵，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。