[實用新型]微張力控制器

無效

• 申請號: 200720124787.8
• 申請日: 2007-07-20
• 公開（公告）號: CN201063109Y
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發明（設計）人: 周憶;梁德沛;董元偉;彭萬彬
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G05D15/01
• 分類號: G05D15/01
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉小紅

技術領域

本實用新型涉及一種對被卷繞材料進行微張力控制的機構，尤其是能對被卷繞材料進行微張力(0.03N以內)精確控制并對張力突變起緩沖作用的微張力控制器。

背景技術

在紡織、拉膜、拉絲、電纜等工業生產中，常常要對一些材料進行卷繞。在卷繞過程中，要求保持被卷繞材料的張力保持不變或者近似恒定，這是保證產品質量的關鍵。目前，公知的張力控制裝置，是采用張緊輥、固定輥、傳感器及其控制裝置器來配合磁粉制動器而構成，主要有負載測量型(LoadCell)、擺臂式浮輥型(Dance?Arm)、自由式浮輥型(Free?Loop)和電流間接控制型幾種。由于各種原因，生產線上常用前三種張力控制方式。

負載測量型通過張力傳感器直接測量，并反饋控制。測量輥是固定的，對其安裝精度要求非常高。并且由于測量輥是固定的，不能吸收張力峰值，因此設備運行的加速度有一定限制。

擺臂式浮輥型是一種間接張力測量系統，它實質上是位置控制。兩邊為固定輥，中間為擺動式浮動輥。在擺臂上有一個可調整壓力的氣缸和一位移傳感器。被卷繞材料的張力與擺臂的位移量成正比。將張力的調整變成了位移量的調整。但此種方式應用于較大的張力控制場合。

自由式浮輥型實際上是擺臂式浮輥型的一種特例，不同的是其浮輥的位置測量裝置是用超聲波傳感器來完成的。其主要難點是浮輥位置的測量精度不是很高，相應的張力控制的精度受到影響。

以上幾種方式均不能進行0.03N以內微張力的精確控制并緩沖微張力的突變，給實際應用帶來一定的困難。

發明內容

由于現有的張力控制裝置存在不能進行微張力精確控制的不足，本實用新型的目的是提供一種微張力控制器，它不僅能進行微張力的精確控制，而且還能夠吸收張力峰值，避免因微張力突變而引起的被卷繞材料的斷裂。

為實現上述目的而采用的技術方案是這樣的：即本實用新型包括一個具有線性扭轉特性的彈簧軸，兩個分別用來測量所述彈簧軸兩端轉角的轉角測量裝置，一個扭矩調節執行機構及其控制器；其中，所述彈簧軸的兩端分別連接線輪和扭矩調節執行機構，線輪在被卷繞材料的帶動下轉動。

由上述兩轉角測量裝置測量出的轉角反映彈簧軸兩端的相對扭轉角度，根據虎克定律：當剪應力不超過材料的剪切比例極限時，剪應變γ與剪應力τ成正比，可以得出彈簧軸兩端承受的扭矩，從而求出張力的大小。即遵循以下公式：

f＝T/r，T＝φ×G×I_P/L????(I)

公式中，f為被卷繞材料的瞬時張力，r為線輪的半徑與纏繞在其上的剩余的被卷繞材料的厚度之和，T為彈簧軸兩端承受的力矩，φ為彈簧軸發生彈性形變部分兩端的相對扭轉角度(即扭轉角度的差值的絕對值)，G×I_P為彈簧軸的抗扭剛度(與橫截面積及其形狀和材料有關)，L為彈簧軸發生彈性形變部分兩端的距離。

將求出的張力值和預期的張力值進行比較，若張力過大，則立即通過控制器向扭矩調節執行機構發出指令，降低其提供的阻力矩；反之若張力過小，則向扭矩調節執行機構發出指令，提高其提供的阻力矩。

系統控制器核心是一個能夠進行高速數據處理的微處理器，該系統通過控制扭矩調節執行機構所提供的阻力矩的大小，使被卷繞材料的張力維持為用戶期望值。

本實用新型由于上述可控制結構而獲得的有益效果是顯而易見的，即可以進行微張力的精確控制，同時對張力的突變起緩沖作用，從而避免了因微張力突變而引起的被卷繞材料的斷裂。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

圖1為本實用新型的機械結構實施例1的裝配圖；

圖2為本實用新型的機械結構實施例2的裝配圖；

圖3為本實用新型的控制系統框圖；

圖中，1、線輪，2、軸承，3、轉角測量裝置，4、彈簧軸，5、支架，6、連軸器，7、安裝板，8、扭矩調節執行機構，9、摩擦盤，10、微位移器，11、支撐板板，12、限位板。

具體實施方式

參見附圖1，圖中包括一個具有線性扭轉特性的彈簧軸4，兩個分別用來測量所述彈簧軸4兩端轉角的轉角測量裝置3，一個扭矩調節執行機構8及其控制器；其中，所述彈簧軸4的兩端分別連接線輪1和扭矩調節執行機構8，線輪1在被卷繞材料的帶動下轉動。

實施例中，所述彈簧軸4由兩軸承2支撐在支架5上，線輪1直接固定在彈簧軸4上，扭矩調節執行機構8和彈簧軸4連接。兩轉角測量裝置3分別安裝在支架5上，用來測量彈簧軸4兩端的相對轉角，將測量的數據反饋給控制器。