一种包带机主轴结构及其定时中断控制方法
阅读说明：本技术 一种包带机主轴结构及其定时中断控制方法 (Main shaft structure of taping machine and timing interruption control method thereof ) 是由 叶辉 周建运 燕启 叶沪伟 杨小斌 丁仕燕 于 2021-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种包带机主轴结构及其定时中断控制方法。该主轴结构包括基板、主传动装置、送带装置和包带装置。本发明的主轴结构在放带装置和绕带装置之间增加送带装置,使得放带张力和绕带张力相互独立,并可单独调节绕带张力；麦拉电机直接驱动麦拉移动,传动链短、传动误差小；通过旋转编码器测量主轴的旋转角度,从而精确控制发向麦拉电机驱动器的脉冲数,无累积误差；主轴直接采用角位移测量、麦拉电机采用角位置控制,比传统的转速测量、转速控制精度更高,响应速度更快；通过每间隔若干毫秒进行一次定时中断,即使主轴的转速产生大扰动,麦拉电机也可以及时跟随主轴的转动而驱动麦拉移动,且可定量调整。(The invention discloses a main shaft structure of a taping machine and a timing interrupt control method thereof. The main shaft structure comprises a substrate, a main transmission device, a belt conveying device and a belt wrapping device. According to the spindle structure, the belt feeding device is additionally arranged between the belt releasing device and the belt winding device, so that the belt releasing tension and the belt winding tension are independent from each other, and the belt winding tension can be independently adjusted; the Mylar motor directly drives the Mylar to move, so that the transmission chain is short and the transmission error is small; the rotation angle of the spindle is measured through the rotary encoder, so that the number of pulses sent to a Mylar motor driver is accurately controlled, and no accumulated error exists; the main shaft directly adopts angular displacement measurement, and the Mylar motor adopts angular position control, so that the precision is higher and the response speed is higher than that of the traditional rotating speed measurement and rotating speed control; the Maillard motor can drive the Maillard to move along with the rotation of the main shaft in time even if the rotating speed of the main shaft generates large disturbance by carrying out timing interruption once every several milliseconds, and can be adjusted quantitatively.)
技术领域
本发明涉及一种包带机主轴结构，特别涉及一种绕带张力和放带张力可相互独立调节的包带机主轴结构及其定时中断控制方法。
背景技术
包带机主要由放带装置和绕带装置组成，包带装置负责把料带缠绕到芯线上，放带装置负责输出带料。带料一般储存在储带筒中，放带张力带动储带筒转动即可输出料带。有的包带机的除了包带装置的主传动系统，还为放带装置布置了单独传动系统，给放带装置提供动力，结构复杂。绕带张力和放带张力相同，无法单独调节。特别是随着5G技术的发展，5G高速线材应运而生，其超高的传输速度要求线材具有更高的制造工艺，特别是如何提高放带和绕带工艺的相互独立性，成为亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种的包带机主轴结构，在放带装置和绕带装置之间增加送带装置，使得放带张力和绕带张力相互独立，并可单独调节绕带张力。本发明还进一步提出一种基于该包带机主轴结构的定时中断控制方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种包带机主轴结构，包括基板、主传动装置、送带装置和包带装置，其中：
所述主传动装置包括主轴、主轴电机，所述主轴通过第一轴承安装于基板上，所述主轴电机与主轴相连，用于控制主轴旋转，所述主轴内部通过第二轴承安装有内轴，所述内轴为用于线材穿过的中空结构，所述主轴上还安装有用于测量主轴的角位移的旋转编码器；
所述送带装置安装于主轴上，所述送带装置包括壳体、麦拉电机、上滚轮和下滚轮，所述下滚轮位于壳体内，与麦拉电机相连，且可随麦拉电机的输出轴同步转动，所述上滚轮固定于上滚轮轴上，所述壳体上设置有轴承安装槽，所述上滚轮轴的两端通过第三轴承安装于所述轴承安装槽内，所述上滚轮和下滚轮相互接触，使得所述第三轴承与轴承安装槽的底部不接触，所述第三轴承与上滚轮上侧的壳体之间设置有压簧；
所述包带装置包括绕架和包带滚轮，所述绕架安装于送带装置一侧的主轴上，可随主轴同步转动，所述包带滚轮安装在绕架的末端；所述送带装置另一侧的主轴上沿轴向加工有作为麦拉移动通道的槽。
进一步的，所述主轴上还安装有用于给麦拉电机供电的导电滑环。
进一步的，所述主轴电机固定安装于基板上，主轴电机的输出轴固定安装有主动带轮，所述主动带轮通过同步带连接有从动带轮，所述从动带轮固定安装于主轴上。
进一步的，所述主轴电机的输出轴与主动带轮通过第一键传递扭矩，所述从动带轮与主轴通过第二键传递扭矩。
进一步的，所述基板上固定安装有主轴承座，所述第一轴承安装在主轴承座中，所述主轴由第一轴承支撑，所述第一轴承的外端的主轴承座上安装有用于对第一轴承轴向定位的轴承端盖。
进一步的，所述主轴外圆柱面上加工有两个对称的平台，所述送带装置安装在一个平台上，另一平台上安装有配重。
进一步的，主轴上沿轴向加工的作为麦拉移动通道的所述槽内设置有盖板，盖板外侧设有对盖板径向定位的定位环。
进一步的，所述盖板与作为麦拉移动通道的所述槽形成矩形槽。
一种包带机主轴结构的定时中断控制方法，包括：
（1）读取旋转编码器发出的脉冲数；得出主轴转过的角度为；
其中：,为主轴的角度脉冲当量，N 2为旋转编码器每转发出的脉冲数；
（2）计算送带装置需送出的麦拉的长度为：；其中，为主轴或绕架转动一圈需往线材上缠绕麦拉的长度；
（3）修正；其中，为麦拉剩余长度；
（4）计算向麦拉电机驱动器发出的脉冲数为，，取整；更新麦拉剩余长度；
其中：，为麦拉的脉冲当量，D为下滚轮的直径；N 1为麦拉电机每转所需脉冲数；
（5）向麦拉电机驱动器发出个脉冲数；
（6）当主轴停止转动时，关闭定时中断。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）送带装置与放带装置相互独立，可通过微调参数,改变绕带张力；绕带张力与放带张力无关；
（2）麦拉电机直接驱动麦拉移动，传动链短、传动误差小；传动零件少、传动噪音低；
（3）通过旋转编码器测量主轴的旋转角度，从而精确控制发向麦拉电机驱动器的脉冲数，且保留余数，无累积误差；
（4）主轴直接采用角位移测量、麦拉电机采用角位置控制，比传统的转速测量、转速控制精度更高，响应速度更快；
（5）通过采用毫秒级定时周期T，每间隔若干毫秒进行一次定时中断，即使主轴的转速产生大扰动，麦拉电机也可以及时跟随主轴的转动而驱动麦拉移动；
（6）通过改变麦拉剩余长度初始值，可调整麦拉电机提前或滞后于主轴启动，且可定量调整。
附图说明
图1是一种包带机主轴结构的主视图；
图2是沿图1中A-A方向的剖视图；
图3是沿图1中B-B方向的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本实施例一种包带机主轴结构如图1、图2、图3所示，该包带机包括基板17、主传动装置、送带装置23和包带装置，其中：
所述主传动装置包括主轴7、主轴电机15。主轴7通过第一轴承20安装于基板17上，主轴电机15与主轴7相连，用于控制主轴7旋转。主轴7内部通过第二轴承3安装有内轴4，内轴4为用于线材5穿过的中空结构；
所述送带装置23安装于主轴7上，送带装置包括壳体、麦拉电机239、上滚轮237和下滚轮232。下滚轮232位于壳体内，与麦拉电机239相连，且可随麦拉电机239的输出轴同步转动。上滚轮237固定于上滚轮轴236上，壳体上设置有轴承安装槽，所述上滚轮轴236的两端通过第三轴承233安装于轴承安装槽内，上滚轮237和下滚轮232相互接触，使得第三轴承233与轴承安装槽的底部不接触，第三轴承233与上滚轮237上侧的壳体之间设置有压簧235；
所述包带装置包括绕架1和包带滚轮2，安装在主轴7的右端面上。绕架1安装于送带装置一侧的主轴7上，可随主轴7同步转动，包带滚轮2安装在绕架1的末端。送带装置另一侧的主轴7上沿轴向加工有作为麦拉6移动通道的槽，主轴7上还安装有用于测量主轴7的角位移的旋转编码器10。
该包带机主轴结构，在放带装置和绕带装置之间增加送带装置，使得放带张力和绕带张力相互独立，并可单独调节绕带张力。
具体的，如图1所示，主轴电机15由螺钉固定在基板17上，主动带轮14由紧定螺钉固定在主轴电机15输出轴，经第一键16传递扭矩；从动带轮11由紧定螺钉固定在主轴7右端，经第二键12传递扭矩。主动带轮14与从动带轮11通过皮带13连接。主轴7由两个第一轴承20支撑，第一轴承20安装在主轴承座18中，两个轴承端盖19实现对两个第一轴承20的轴向定位。内轴4由两个第二轴承3支撑，第二轴承3安装在内轴4内孔的两端。
具体的，如图3所示，主轴7右端外圆柱面上加工出两个对称平台，送带装置23安装在一个平台上，另一平台安装配重8。送带装置23的立板231、立板238通过螺钉固定在主轴7上，立板231、立板238都加工出轴承安装槽。麦拉电机239固定在立板238上，下滚轮232过盈配合固定在麦拉电机239的输出轴上，下滚轮232随麦拉电机239输出轴同步转动。主轴7右端安装有导电滑环9，导电滑环9用于给麦拉电机239供电。旋转编码器10用于测量主轴7的角位移。上滚轮轴236与上滚轮237过盈配合，上滚轮轴236的两端由两个第三轴承233支撑；两个第三轴承233分别位于立板231、立板238的轴承安装槽内；因上滚轮237与下滚轮232接触，使得两个第三轴承233与立板231、立板238的轴承安装槽底部不接触。上盖板234加工出两个孔，孔内安装有压簧235，上盖板234通过螺钉固定在立板231、立板238上，压簧235正好压在第三轴承233上，使得上滚轮237、下滚轮232之间保持一定接触压力。
具体的，如图2所示，主轴7沿轴向加工出槽，槽内放置盖板21，定位环22实现对盖板21径向定位。盖板21与该槽形成矩形槽，用于麦拉6移动通道；麦拉6从主轴7的左端进入矩形槽，在主轴7的右端引出矩形槽，然后从送带装置23的上滚轮237和下滚轮232之间穿过，绕过包带滚轮2后缠绕在线材5上。
本实施例还提供一种基于包带机主轴结构的主轴控制方法，具体如下：
1、假设：下滚轮232的直径为D（mm）,麦拉电机239每转所需脉冲数为N 1,得出每向麦拉电机239驱动器发出一个脉冲，下滚轮232驱动麦拉6移动的距离为:；以下简称为麦拉6脉冲当量；
2、假设旋转编码器10每转发出的脉冲数为N 2，得出旋转编码器10每个脉冲对应主轴转角为：,以下简称为主轴7角度脉冲当量；
3、假设已知主轴（或绕架）转动一圈，设定需往线材5上缠绕麦拉6的长度为；
4、设定定时中断周期T（单位ms）；
5、启动定时中断；
6、启动主轴电机15；
7、定时中断发生，执行以下步骤：
（1）读取旋转编码器10发出的脉冲数；得出主轴7转过的角度为；
（2）计算送带装置23需送出的麦拉6的长度为：；
（3）修正，为麦拉剩余长度（可根据设备启动情况，调整初始值，以达到麦拉电机239提前或滞后于主轴7启动），
（4）计算向麦拉电机239驱动器发出的脉冲数为，，取整；更新麦拉剩余长度；
（5）向麦拉电机239驱动器发出个脉冲数；
（6）当按下停止按钮且主轴停止转动时，关闭定时中断。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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