阅读说明：本技术 一种线材均匀缠绕装置及绕线方法 (Wire uniform winding device and wire winding method ) 是由 罗成 舒国张 于 2019-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种线材均匀缠绕装置及绕线方法,包括有送线装置、冷却装置、放线装置以及绕线装置,所述冷却装置设置在送线装置与绕线装置之间,所述放线装置固定设置在绕线装置的上端,线材依次经过送线装置、冷却装置以及放线装置在绕线装置上实现缠绕。所述的送线装置包括有第一支架、第一电机、控制器以及轮毂,所述第一电机固定安装在第一支架的上端,所述控制器固定安装在支架上,所述第一电机的输出轴与所述轮毂的内轴套接。本技术方案通过在退火装置前设置一个送线装置,送线装置和绕线装置实现同步运转,削弱线材在退火工序时承受的轴向拉力,避免线材形变；在绕线装置上设置一个放线结构,使得线材在筒体上实现均匀缠绕。(The invention discloses a uniform wire winding device and a wire winding method, which comprise a wire feeding device, a cooling device, a wire releasing device and a wire winding device, wherein the cooling device is arranged between the wire feeding device and the wire winding device, the wire releasing device is fixedly arranged at the upper end of the wire winding device, and a wire passes through the wire feeding device, the cooling device and the wire releasing device in sequence to realize winding on the wire winding device. The wire feeding device comprises a first support, a first motor, a controller and a hub, wherein the first motor is fixedly installed at the upper end of the first support, the controller is fixedly installed on the support, and an output shaft of the first motor is sleeved with an inner shaft of the hub. According to the technical scheme, the wire feeding device is arranged in front of the annealing device, and the wire feeding device and the winding device synchronously run, so that the axial tension borne by the wire in the annealing process is weakened, and the deformation of the wire is avoided; the winding device is provided with a wire releasing structure, so that the wire can be uniformly wound on the barrel.)

一种线材均匀缠绕装置及绕线方法

技术领域

本发明设计线材加工领域，具体的，涉及一种线材均匀缠绕装置及绕线方法。

背景技术

线材拉丝过程主要包括以下几个步骤：防线—拉丝—退火—收线，其中退火是一种金属热处理工艺，是线材加工的重要环节，目前不锈钢拉丝退火工艺的生产都是在整个生产线的末端安装一个自动绕丝机构，这样的结果是线材在退火时还承受着非常大的轴向拉力，而退火会使线材***，较大的轴向拉力会导致线材被拉细。

在进行收线工序时，由于传统的收线装置没有一个可以调节的放线结构，缠绕的线材的疏密度不均匀，绕线不紧凑，大大浪费卷筒空间。

发明内容

本发明的目的是解决的第一个问题是线材在退火工序时受到轴向拉力导致线材形态发生变化的问题；解决的第二个问题是线材缠绕疏密度不均匀的问题；设计了一种线材均匀缠绕装置及绕线方法，通过在退火装置前设置一个送线装置，送线装置和绕线装置实现同步运转，削弱线材在退火工序时承受的轴向拉力，避免线材形变；在绕线装置上设置一个放线结构，使得线材在筒体上实现均匀缠绕。

为实现上述技术目的，本发明提供的一种技术方案是，一种线材均匀缠绕装置，包括有送线装置、冷却装置、放线装置以及绕线装置，所述冷却装置设置在送线装置与绕线装置之间，所述放线装置固定设置在绕线装置的上部，线材依次经过送线装置、冷却装置以及放线装置在绕线装置上实现缠绕。本方案中，线材依次经过送线装置、冷却装置、放线装置最后在绕线装置上实现缠绕，由于送线装置和绕线装置实现同步运转，可以使得线材在退火工序时受到的轴向拉力最小，避免了线材形变，同时放线装置可以保证线材在绕线装置上实现均匀缠绕。

作为优选，所述的送线装置包括有第一支架、第一电机、控制器以及轮毂，所述第一电机固定安装在第一支架的上端，所述控制器固定安装在支架上，所述第一电机的输出轴与所述轮毂的内轴套接。本方案中，线材在轮毂上缠绕若干圈后进入冷却装置进行冷却，第一电机转动带动轮毂转动，给线材提供一种推力，方便绕线装置对线材进行缠绕。

作为优选，所述冷却装置包括第二支架和冷却箱，所述冷却箱与第二支架固定连接，所述冷却箱的入口处和出口处分别设置有一个滑轮，所述冷却箱的底部设置有若干个位置不等高的从动轮，所述冷却箱内设置有冷却液，所述冷却液的液面没过所述从动轮。本方案中，线材通过冷却箱入口处的滑轮进入冷却液，冷却箱底部设置有若干个不同高度的从动轮，线材在从动轮上缠绕若干圈后，被传动到下一个从动轮，随后经过冷却箱出口处的滑轮传动到绕向装置中进行缠绕，设置若干个不等高的从动轮、冷却液的液面没过从动轮以及线材在从动轮上缠绕若干圈的作用均是为了取得最佳的冷却效果。

作为优选，所述绕线装置包括有两个对称设置的基座、第二电机以及绕线筒，所述卷线筒包括筒体以及中轴，筒体两端固定设置有限位板，所述中轴和筒体固定连接，所述第二电机固定设置在一个基座上，所述基座的上端设置有圆弧卡口，所述中轴与圆弧卡***接，所述第二电机的输出轴与中轴卡接。本方案中，所述两个基座对称设置，对筒体起到支撑作用，所述基座上设置有圆弧卡口，所述中轴与圆形卡***接，方便卷线筒的安装和拆卸。

作为优选，所述放线装置包括有步进电机、两个位置传感器、两个T型支架以及放线机构，两个T型支架分别与对应基座固定连接，所述步进电机固定设置于一个T型支架的顶端，所述两个位置传感器分别设置在T型支架上，所述放线机构设置于两个T型支架之间并与两个T型支架的侧面固定连接。本方案中，所述两个T型支架对称设置在对应基座上，T型支架设置有步进电机，放线机构设置于两个T型支架之间并与两个T型支架的侧面固定连接，步进电机驱动放线机构横向运动，位置传感器获取放线机构的位置，控制器根据位置传感器反馈的信息对步进电机进行控制，使得放线机构按固定路径移动，实现线材的均匀缠绕。

作为优选，所述放线机构包括有滑动座、丝杆以及滑槽，所述滑槽的一端与一个T型支架的侧面固定连接，所述滑槽的另一端与另一个T型支架的侧面固定连接，所述滑动座的底端与滑槽滑动连接，所述滑动座的两侧各设有滑轮分别形成滑动座的进线端和放线端，所述丝杆的第一端与步进电机的输出轴卡接，所述丝杆的另一端与T型支架转动连接，所述滑动座中部设置有通孔，所述通孔内设置有匹配丝杆的内螺纹，所述滑动座与丝杆螺接。本方案中，步进电机带动丝杆运转，丝杆的转动带动滑动座横向移动，线材可以在卷线筒上实现层层缠绕，且缠绕十分紧密，大大提高了卷线筒的空间利用率。

作为优选，所述的冷却液为冷却油。本方案中，冷却油具有灵敏的热平衡能力，超强的热传导能力，保障引擎处于最佳工作温度；超宽的工作温度区间，杜绝沸腾开锅，冷却系统微压力；低温环境不用添加防冻剂；避免了气蚀、水垢、电解等腐蚀伤害。

作为优选，所述从动轮为锥桶状。线材在锥桶状的从动轮上缠绕几圈后进入下一个从动轮，线材的进线端位于从动轮的大截面部，线材的出线端位于从动轮的小截面部，线材在从动轮上的缠绕半径逐渐减小，当最小线圈半径处的线材拉动时，相邻线圈处的线材迅速向最小线圈半径处滑动，填补空白，其余层的线圈层层向下一层移动，可以保证线材在从动轮上具有固定的圈数，在从动轮个数有限的情况下，增加线材停留在冷却液面下的时间，冷却效果倍增。

所述两个位置传感器、第一电机、第二电机以及步进电机分别与控制器控制端电连接。本方案中，控制器内设置有STM32型号单片机，能够采集位置传感器的位置信息，可以对第一电机、第二电机以及步进电机进行控制，保证绕线装置和绕线装置实现同步运转，同时控制放线装置运转，实现线材的均匀缠绕。

适用于一种线材均匀缠绕装置的绕线方法，包括如下步骤：

S1、初始状态设定；当线材进行第一层缠绕时，线材的直径为R₀、轮毂的直径为R₁，丝杆的螺距为K，筒体的直径为R₂，第一电机的转动角速度为W₁，第二电机的转动角速度W₂₁、步进电机的转速为0；实现同步运转需要满足的条件：R₁W₁＝R₂W₂₁；R₀＝K；

S2、当第二电机转动一圈时，控制器给步进电机发送控制信号，步进电机以角速度W₀转动一圈停止，W₀＝10W₂；

S3、当滑动座到达T型支杆的一端时，位置传感器感发送给控制器检测信号，控制器控制步进电机反转一圈，此时线材进行第二层缠绕；此时第二电机的角速度调整为：

W₂₁＝R₁W₁/(R₂+R₀)；

S4、当滑动座到达T型支杆的另一端时，位置传感器感发送给控制器检测信号，控制器控制步进电机正转一圈，此时线材进行第三层缠绕；此时第二电机的角速度调整为：

W₂₂＝R₁W₁/(R₂+2R₀)；

S5、当线材进行第N层缠绕时，此时第二电机的角速度调整为：

W_2i＝R₁W₁/(R₂+iR₀)；I＝N-1；

S6、当缠绕结束后，第二电机停止0.2S后，第一电机以及步进电机同时停止。

本发明的有益效果：

1、通过控制器控制第一电机和第二电机的转速，可以实现送线装置以及绕线装置同步运转，最大程度的削弱线材的轴向拉力，避免线材的形变；

2、设置在冷却箱地面设置若干个高度不等从动轮，线材在从动轮上实现多层缠绕，可以大大增加线材在冷却液中冷却的时间，提高冷却效果；

3、在绕线装置上设置放线装置，放线机构可以沿固定方向逐步移动，保证线材在筒体上层层缠绕且缠绕十分均匀，大大提高卷线筒的空间利用率。

附图说明

图1为本发明一种线材均匀缠绕装置的结构图。

图2是本发明一种线材均匀缠绕装置的从动轮结构图。

图3是本发明一种线材均匀缠绕装置的卷线筒结构图。

图4是本发明一种线材均匀缠绕装置的放线装置结构图。

图中标记说明：1-送线装置、2-冷却装置、3-绕线装置、4-放线装置、11-第一支架、12-第一电机、13-控制器、21-第二支架、22-冷却箱、23-滑轮，24-从动轮、31-基座、32-第二电机、33-绕线筒、34-中轴、35-筒体、36-十字卡口、41-步进电机、42-位置传感器、43-T型支架、44-滑动座、45-丝杆、46-滑槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本发明的一种最佳实施例，仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：如图1所示，是一种线材均匀缠绕装置的结构图，由送线装置1、冷却装置2、放线装置4以及绕线装置3组成，冷却装置2设置在送线装置1与绕线装置3之间，放线装置4固定设置在绕线装置3的上端，线材依次经过送线装置1、冷却装置2以及放线装置4在绕线装置3上实现缠绕由于送线装置1和绕线装置3实现同步运转，可以得的线材在退火工序时受到的轴向拉力最小，避免了线材形变，同时放线装置4可以保证线材在绕线装置3上实现均匀缠绕。

送线装置1由第一支架11、第一电机12、控制器13以及轮毂(未示出)组成，第一电机12固定安装在第一支架11的上端，控制器13固定安装在支架上，第一电机12的输出轴与轮毂的内轴套接，线材在轮毂上缠绕若干圈后进入后续工序，控制器13内设置有STM32型号单片机，单片机控制第一电机12转动带动轮毂转动，给线材提供一种向前推力，方便绕线装置3对线材进行缠绕；控制器13内设置有STM32型号单片机。

冷却装置2由第二支架21和冷却箱22组成，冷却箱22固定实设置在第二支架21的上端，冷却箱22的前后侧面开设与线材入口和线材出口，线材入口处和线材出口处分别设置有一个滑轮23，冷却箱22的底部设置有若干个不等高的从动轮24，冷却箱22内设置有冷却液，冷却液为冷却油(未示出)，冷却油的液面没过从动轮24，线材通过冷却箱22入口处的滑轮23进入冷却液，冷却箱22底部设置有若干个不同高度的从动轮24，线材在从动轮24上缠绕若干圈后，被传动到下一个从动轮24，随后进过冷却箱22出口处的滑轮23传动到绕向装置中进行缠绕；如图2所示，是从动轮24的结构图，从动轮24为锥桶状，线材在锥桶状的从动轮24上缠绕几圈后进入下一个从动轮24，线材的进线端位于从动轮24的大截面部，线材的出线端位于从动轮24的小截面部，线材在从动轮24上的缠绕半径逐渐减小，当最小线圈半径处的线材拉动时，相邻线圈处的线材迅速向最小线圈半径处滑动，填补空白，其余层的线圈层层向下一层移动，可以保证线材在从动轮24上具有固定的圈数，在从动轮24个数有限的情况下，增加线材停留在冷却液面下的时间，冷却效果倍增。

绕线装置3由两个对称设置的基座31、第二电机32以及绕线筒33组成，如图3所示，是卷线筒的结构图，卷线筒由筒体35和中轴34组成，中轴34和筒体35固定连接，中轴34的末端设置有十字卡口36，十字卡口36与第二电机32的输出轴卡接，第二电机32固定设置在一个基座31上，基座31的上端设置有圆弧卡口，方便卷线筒的安装和拆卸；中轴34与圆弧卡***接，两个基座31对称设置，对筒体35起到支撑作用。

如图4所示，是放线装置4的结构图，放线装置4由步进电机41、两个位置传感器42、两个T型支架43以及放线机构组成，两个T型支架43分别与对应基座31固定连接，步进电机41固定设置于一个T型支架43的顶端，两个位置传感器42分别设置在T型支架43上，用于检测放线机构的位置信息，放线机构由滑动座44、丝杆45以及滑槽46组成，滑槽46的一端与一个T型支架43的侧面固定连接，滑槽46的另一端与另一个T型支架43的侧面固定连接，滑动座44的底端与滑槽46滑动连接，滑动座44的进线端与放线端分别设置有滑轮，丝杆45的第一端与步进电机41的输出轴卡接，丝杆45的另一端与T型支架43转动连接，滑动座44中部设置有通孔，通孔内设置有匹配丝杆45的内螺纹，滑动座44与丝杆45螺接，当步进电机41带动丝杆45运转时，丝杆45的转动带动滑动座44横向移动，位置传感器42获取放线机构的位置，控制器13根据位置传感器42反馈的信息对步进电机41进行控制，步进电机41可以实现正反转，可以改变滑动座44的移动路径，使得线材可以在卷线筒上实现层层缠绕，且缠绕十分紧密，大大提高了卷线筒的空间利用率。

适用于本实施例一种线材均匀缠绕装置的绕线方法，包括如下步骤：

S1、初始状态设定；当线材进行第一层缠绕时，线材的直径为R₀、轮毂的直径为R₁，丝杆45的螺距为K，筒体35的直径为R₂，第一电机12的转动角速度为W₁，第二电机32的转动角速度W₂₁、步进电机41的转速为0；实现同步运转需要满足的条件：R₁W₁＝R₂W₂₁；R₀＝K；S2、当第二电机32转动一圈时，控制器13给步进电机41发送控制信号，步进电机41以角速度W₀转动一圈停止，W₀＝10W₂；

S3、当滑动座44到达T型支杆的一端时，位置传感器42感发送给控制器13检测信号，控制器13控制步进电机41反转一圈，此时线材进行第二层缠绕；此时第二电机32的角速度调整为：

W₂₁＝R₁W₁/(R₂+R₀)；

S4、当滑动座44到达T型支杆的另一端时，位置传感器42感发送给控制器13检测信号，控制器13控制步进电机41正转一圈，此时线材进行第三层缠绕；此时第二电机32的角速度调整为：

W₂₂＝R₁W₁/(R₂+2R₀)；

S5、当线材进行第N层缠绕时，此时第二电机32的角速度调整为：

W_2i＝R₁W₁/(R₂+iR₀)；I＝N-1；

S6、当缠绕结束后，第二电机32停止0.2S后，第一电机12以及步进电机41同时停止，绕线结束。

以上所述之具体实施方式为本发明一种线材均匀缠绕装置及绕线方法的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均在本发明的保护范围内。