阅读说明：本技术 恒定小张力路径直放放线装置及其方法 (Constant small-tension path direct pay-off device and method thereof ) 是由 李智刚 吴斌盛 黄杰 陈锋 于 2019-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种恒定小张力路径直放放线装置,包括基座、纱团安装筒、磁滞制动器以及导向轮,其中,纱团安装筒和导向轮均安装于基座上且在基座上可转动,纱团安装筒端部连接有磁滞制动器,导向轮和纱团安装筒上分别固定有转向轮测速接近开关和安装筒测速接近开关,磁滞制动器所输出的磁力矩随纱团安装筒转速的增加而减小。本发明进一步提出一种恒定小张力路径直放放线装置的放线方法。本发明提出的恒定小张力路径直放放线装置及其方法,可实现对放纱的恒张力控制。(The invention discloses a constant small-tension path direct pay-off device which comprises a base, a yarn ball mounting cylinder, a hysteresis brake and a guide wheel, wherein the yarn ball mounting cylinder and the guide wheel are both mounted on the base and can rotate on the base, the end part of the yarn ball mounting cylinder is connected with the hysteresis brake, a steering wheel speed measurement approach switch and a mounting cylinder speed measurement approach switch are respectively fixed on the guide wheel and the yarn ball mounting cylinder, and the magnetic torque output by the hysteresis brake is reduced along with the increase of the rotating speed of the yarn ball mounting cylinder. The invention further provides a paying-off method of the constant small-tension path direct paying-off device. The constant small-tension path direct pay-off device and the method thereof can realize constant tension control on the pay-off.)

恒定小张力路径直放放线装置及其方法

技术领域

本发明涉及光缆生产辅助设备技术领域，尤其涉及一种恒定小张力路径直放放线装置及其方法。

背景技术

光缆的部分结构类型的产品需要大量使用芳纶聚酯纱，由于纱线使用及其小张力使用中，希望芳纶放卷过程中途经的导轮尽量少，减少纱线的分叉，断股现象造成的撸缆和断纱次品。

光缆的抗拉性能主要靠聚酯纱来实现的，在放线过程中需要对聚酯纱提供预张力，以提高光缆的抗拉能力。目前实现工艺设备实现方式是：纱团本身不转，固定在一个支撑杆上利用纱线退扭的方式直接放出，在路径上加装扭簧式的张力夹，依靠纱线与张力夹之间的磁环摩擦力，克服张力扭簧的预张力，从而实现小张力的放出。这种放线方式存在以下问题：采用恒力矩放线，放线过程中随着放线的进行，纱团直径逐渐减小，因此，放线的张力会逐渐增大，这样使得放出纱线松紧不一，导致光缆长度方向聚酯纱各处张力不一致，并易产生分叉、断股现象，造成次品隐患，从而影响光缆的抗拉均匀性，影响光缆的机械性能。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种恒定小张力路径直放放线装置及其方法，旨在实现对放纱的恒张力控制。

为实现上述目的，本发明提供一种恒定小张力路径直放放线装置，包括基座、纱团安装筒、磁滞制动器以及导向轮，其中，

所述纱团安装筒和导向轮均安装于基座上且在基座上可转动，纱团安装筒端部连接有磁滞制动器，导向轮和纱团安装筒上分别固定有转向轮测速接近开关和安装筒测速接近开关，磁滞制动器所输出的磁力矩随纱团安装筒转速的增加而减小。

优选地，所述磁滞制动器的磁力矩值T=（f×ω2×r）/ω1；且（f×r）为常数；

其中，f为放卷张力值，ω1为纱团安装筒的转速值，ω2为导向轮的转速值，ω2根据生产线的生产速度实时调整，r为导向轮的半径。

优选地，所述恒定小张力路径直放放线装置还包括与所述磁滞制动器、转向轮测速接近开关和安装筒测速接近开关电连接的控制器，控制器根据转向轮测速接近开关和安装筒测速接近开关测得的转速值实时调整磁滞制动器的磁力矩大小，使磁滞制动器所输出的磁力矩随纱团安装筒转速的增加而减小以实现恒张力放线。

优选地，所述纱团安装筒包括安装筒本体以及位于安装筒本体端部的定位机构，该定位机构包括与安装筒本体同轴设置的圆筒、位于圆筒内部的凸轮以及至少一个金属锥销，其中，凸轮连接有驱动机构，圆筒上开设有通孔，金属锥销锥形部的一端穿设于通孔上，金属锥销的另一端与凸轮轮廓相抵接。

优选地，所述金属锥销外还套有弹性件，驱动机构包括与凸轮固定连接的旋转手柄，旋转手柄的一端凸伸于圆筒外部。

优选地，所述凸轮至少设置有两个，每一凸轮对应至少一个金属锥销，旋转手柄将所有凸轮固定连接；凸轮中部开设有安装孔，旋转手柄包括芯轴以及与芯轴端部固定的手柄部，芯轴贯穿安装孔将所有凸轮固定连接，手柄部位于圆筒外部。

优选地，所述圆筒与安装筒本体可拆卸连接，圆筒的通孔的轴线与圆筒的轴线垂直设置；所述安装筒本体的外侧壁在圆周方向上均匀设置有多个弧形簧片。

优选地，所述基座包括水平设置的底座以及安装于底座上且竖直设置的竖板，纱团安装筒的一端穿过竖板上的安装孔与位于竖板另一侧的磁滞制动器固定连接。

优选地，所述竖板上安装有分度安装板支撑筒，导向轮架设于导轮支撑座上，导轮支撑座固定于分度安装板支撑筒上。

本发明进一步提出一种基于上述恒定小张力路径直放放线装置的放线方法，包括以下步骤：

实时获取纱团安装筒和导向轮的当前转速值；

根据纱团安装筒和导向轮的当前转速值以及导向轮半径值，计算得到当前纱团放卷时的实际半径值；

根据纱团放卷时的实际半径值和预设的放卷张力值，计算得到磁滞制动器的目标磁力矩值，并根据目标磁力矩值调整磁滞制动器的磁力矩。

本发明提出的恒定小张力路径直放放线装置，具有以下有益效果：

1、通过实时调整磁滞制动器的磁力矩值即可实现了放线的恒张力控制，使聚酯纱在放线过程中张力恒定，提高了聚酯纱的抗拉均匀度，减少了次品隐患，进而提高了光缆长度方向抗拉均匀性，提高了光缆的整体机械性能；

2、采用导向轮和纱团安装筒上固定有测速接近开关，根据测得的转速，可以实时的计算出纱筒端的旋转实时半径，以此作为磁滞制动器的磁力矩调节依据，实时调整磁滞制动器的磁力矩，即可实现放线恒张力控制，对比现有技术的放线方式，本放线装置其结构简单、工作可靠且容易实现；

3、本放线装置采用简单的原理通过对磁滞制动器的磁力矩进行调节，其摩擦点少，不会损伤纱线，且结构巧妙；

4、纱团安装筒采用圆周均布的方式设计，张力所需变量采用一种一点测量，多点同时给定并且各点配电位器修正补偿的张力控制方案，简化式的恒张力控制模式，简化了系统的搭建速度，方便设备移动交换使用；

5、采用恒张力放线，避免了现有技术中当张力较大而使聚酯纱拉断而中断生产的情况，保证了生产的正常进行；

6、采用小力矩的磁滞制动器设计，在硬件上保证了最大的扭矩输出，从而保证了在异常情况下的最大张力不会超大。

附图说明

图1为本发明恒定小张力路径直放放线装置的结构示意图；

图2为本发明恒定小张力路径直放放线装置中纱团安装筒的剖视结构示意图；

图3为本发明恒定小张力路径直放放线装置中定位机构的剖视结构示意图。

图中，1-磁滞制动器，2-安装筒测速接近开关，3-纱团安装筒，4-聚酯纱，5-定位机构，6-导向轮，7-转向轮测速接近开关，8-导轮支撑座，9-分度安装板支撑筒，10-弧形簧片，11-金属锥销，12-芯轴，13-凸轮，14-旋转手柄，15-圆筒。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明提出一种恒定小张力路径直放放线装置。

参照图1至图3，本优选实施例中，一种恒定小张力路径直放放线装置，包括基座、纱团安装筒3、磁滞制动器1以及导向轮6，其中，

纱团安装筒3和导向轮6均安装于基座上且在基座上可转动，纱团安装筒3端部连接有磁滞制动器1，导向轮6和纱团安装筒3上分别固定有转向轮测速接近开关7和安装筒测速接近开关2（分别测导向轮6和纱团安装筒3的转速），根据测得的纱团安装筒3和导向轮6的转速值实时调整磁滞制动器1的磁力矩，磁滞制动器1所输出的磁力矩随纱团安装筒3转速的增加而减小。

纱团套于纱团安装筒3上，然后经过导向轮6的导向后输出。具体地，基座包括水平设置的底座以及安装于底座上且竖直设置的竖板，纱团安装筒3的一端穿过竖板上的安装孔与位于竖板另一侧的磁滞制动器1固定连接。磁滞制动器1采用小力矩控制。导向轮6的轴线与纱团安装筒3的轴线垂直设置。

参照图1，竖板上安装有分度安装板支撑筒9，导向轮6架设于导轮支撑座8上，导轮支撑座8固定于分度安装板支撑筒9上。

本实施例中，基座上安装有两纱团安装筒3和一分度安装板支撑筒9。分度安装板支撑筒9的上下两端均固定一导轮支撑座8。每一纱团安装筒3对应设置一导向轮6。

进一步地，本恒定小张力路径直放放线装置还包括与磁滞制动器1、转向轮测速接近开关7和安装筒测速接近开关2电连接的控制器（图中未示出）。控制器根据转向轮测速接近开关7和安装筒测速接近开关2测得的转速值实时调整磁滞制动器1的磁力矩大小，使磁滞制动器1所输出的磁力矩随纱团安装筒3转速的增加而减小以实现恒张力放线。

进一步地，参照图2和图3，纱团安装筒3包括安装筒本体以及位于安装筒本体端部的定位机构5，该定位机构5包括与安装筒本体同轴设置的圆筒15、位于圆筒15内部的凸轮13以及至少一个金属锥销11，其中，凸轮13连接有用于驱动其转动的驱动机构，圆筒15上开设有通孔，金属锥销11锥形部的一端穿设于通孔上以***纱团纸质圆筒内部，金属锥销11的另一端与凸轮13轮廓相抵接。弹性件为套于金属锥销11外的弹簧。

金属锥销11外还套有弹性件。驱动机构包括与凸轮13固定连接的旋转手柄14，旋转手柄14的一端凸伸于圆筒15外部。

参照图2和图3，凸轮13至少设置有两个（附图以两个为例说明），每一凸轮13对应至少一个金属锥销11，旋转手柄14将所有凸轮13固定连接。本实施例图中以每一凸轮13对应三个金属锥销11为例具体说明，此时，凸轮13为三瓣式凸轮13。为了稳定纱线的放线过程稳定，阻止纱团垮线，将凸轮13至少设置有两个。

进一步地，凸轮13中部开设有安装孔，旋转手柄14包括芯轴12以及与芯轴12端部固定的手柄部，芯轴12贯穿安装孔将所有凸轮13固定连接，手柄部位于圆筒15外部。旋转手柄14带动凸轮13转动时，金属锥销11的锥形部可完全容纳于通孔中。

圆筒15与安装筒本体可拆卸连接，圆筒15的通孔的轴线与圆筒15的轴线垂直设置；安装筒本体的外侧壁在圆周方向上均匀设置有多个弧形簧片10。

纱团径向固定的方式：采用弧形簧片10的形式，沿圆周方向均布，利用弧形簧片10的向外的涨紧力，实现纱团的径向固定。

纱团轴向固定的方式：采用圆周均布固定设计，通过金属锥销11的快速固定方式，金属锥销11的强制契紧力紧紧地抓住纱团的纸质圆筒。旋转手柄14带动凸轮13转动，实现金属锥销11向上移动的驱动与支撑。

本纱团安装筒3可有效地防止纱团在轴向可能存在的滑动，提高了芳纶放卷过程的安全可靠性。采用凸轮13配合金属锥销11的定位方式，操作方便，定位精准。另外，本纱团安装筒3还具有结构简单、容易实现以及工作可靠的优点。

磁滞制动器1的磁力矩值T=（f×ω2×r）/ω1；且（f×r）为常数，T与ω1成反比（ω2固定不变时）；

其中，f为放卷张力值（为一预设的常数），ω1为纱团安装筒3的转速值，ω2为导向轮6的转速值，ω2根据生产线的生产速度实时调整以跟踪生产线的生产速度，r为导向轮6的半径。

1、根据张力恒定的需要，需要对磁滞制动器1的磁力矩输出做出调整，根据物理知识T=f×R (其中T：被动的磁力矩，f：放卷张力值，R：放卷半径)，该装置会在纱团安装筒3和放出端的导向轮6上分别安装测速的高速接近传感器测速，分别测出两处的转速ω，放卷张力值为预设值；

2、根据放卷当时的ω1×R=v=ω2×r；

(ω1：纱团安装筒3的转速，R：纱团放卷时的半径，V：放纱的线速度，ω2：导向轮6的转速，r：导向轮6的半径)

可以实时得到纱团安装筒3的实时旋转半径R，从而对磁力矩输出的控制提供了依据。

3、对纱筒的外圈大力矩和纱线完毕附近的所需小力矩根据需要做出设定，然后，根据R的变化实时递减，完成迭代计算，实时自动给出磁滞制动器1输出力矩T的电流值，完成恒张力控制。

本发明提出的恒定小张力路径直放放线装置，具有以下有益效果：

1、通过实时调整磁滞制动器的磁力矩值即可实现了放线的恒张力控制，使聚酯纱在放线过程中张力恒定，提高了聚酯纱的抗拉均匀度，减少了次品隐患，进而提高了光缆长度方向抗拉均匀性，提高了光缆的整体机械性能；

2、采用导向轮6和纱团安装筒3上固定有测速接近开关，根据测得的转速，可以实时的计算出纱筒端的旋转实时半径，以此作为磁滞制动器1的磁力矩调节依据，实时调整磁滞制动器1的磁力矩，即可实现放线恒张力控制，对比现有技术的放线方式，本放线装置其结构简单、工作可靠且容易实现；

3、本放线装置采用简单的原理通过对磁滞制动器1的磁力矩进行调节，其摩擦点少，不会损伤纱线，且结构巧妙；

4、纱团安装筒3采用圆周均布的方式设计，张力所需变量采用一种一点测量，多点同时给定并且各点配电位器修正补偿的张力控制方案，简化式的恒张力控制模式，简化了系统的搭建速度，方便设备移动交换使用；

5、采用恒张力放线，避免了现有技术中当张力较大而使聚酯纱拉断而中断生产的情况，保证了生产的正常进行；

6、采用小力矩的磁滞制动器1设计，在硬件上保证了最大的扭矩输出，从而保证了在异常情况下的最大张力不会超大。

本发明进一步提出一种恒定小张力路径直放放线装置的放线方法。

本优选实施例中，一种基于上述恒定小张力路径直放放线装置的放线方法，包括以下步骤：

步骤S10，实时获取纱团安装筒3和导向轮6的当前转速值；

步骤S20，根据纱团安装筒3和导向轮6的当前转速值以及导向轮6半径值，计算得到当前纱团放卷时的实际半径值（根据公式ω1×R=v=ω2×r，计算得到纱团放卷时的半径R）；

步骤S30，根据纱团放卷时的实际半径值和预设的放卷张力值，计算得到磁滞制动器1的目标磁力矩值，并根据目标磁力矩值调整磁滞制动器1的磁力矩（根据公式T=f×R，计算得到目标磁力矩值T）。

本发明提出的恒定小张力路径直放放线方法，测得纱团安装筒3和导向轮6的当前转速值两个值即可，再经过一系列计算，从而可以得到磁滞制动器1的目标磁力矩值，通过实现调整磁滞制动器1的磁力矩，即可达到放线的恒张力控制。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。