[發明專利]一種碳纖維收絲機卷取裝置的控制系統

在審

• 申請號: 201410608583.6
• 申請日: 2014-11-03
• 公開（公告）號: CN104460501A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 祝龍云
• 申請（專利權）人: 鎮江奧立特機械制造有限公司
• 主分類號: G05B19/18
• 分類號: G05B19/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 陳偉

技術領域

本發明涉及碳纖維的成套制造設備領域，特別是一種碳纖維收絲機卷取裝置的控制系統。

背景技術

碳纖維(Carbon?Fibre)是纖維狀的碳材料，及其化學組成中碳元素占總質量的90％以上。碳纖維及其復合材料具有高比強度，高比模量，耐高溫，耐腐蝕，耐疲勞，抗蠕變，導電，傳熱，和熱膨脹系數小等一系列優異性能，它們既可以作為結構材料承載負荷，又可以作為功能材料發揮作用。碳纖維產品以其優異的特殊性能已成為經濟發展和國防事業的重要戰略物資，美、日等發達國家極為重視并大力發展，但由于我國碳纖維原絲質量不過關一直影響碳纖維產品的質量，美、日等國家又嚴格限制對我國出口碳纖維，從而極大制約了我國軍事及航天事業的發展，同時也限制了相關民用領域的開發。為打破制約我國碳纖維產業發展的關鍵技術、關鍵裝備及其相關配套技術，提高我國碳纖維產業的整體研發、生產技術水平具有重要戰略意義。經過多年的發展，目前只有粘膠(纖維素)基纖維、瀝青纖維和聚丙烯腈(PAN)纖維三種原料制備碳纖維工藝實現了工業化。聚丙烯腈(PAN)基碳纖維的炭化收率比粘膠纖維高，可達45％以上，而且因為生產流程，溶劑回收，三廢處理等方面都比粘膠纖維簡單，成本低，原料來源豐富，加上聚丙烯腈基碳纖維的力學性能，尤其是抗拉強度，抗拉模量等為三種碳纖維之首。所以是目前應用領域最廣，產量也最大的一種碳纖維。PAN基碳纖維生產的流程圖如附圖1所示，可見其中的收絲設備是在整體工藝中是其不可或缺的部分。

我公司已經研發成功的傳統的碳纖維收絲設備中，專利號為201320651139.3的所述的“一種碳纖維收絲機的卷取傳動裝置”中，改進了在傳統的碳纖維收絲機的收絲操作中，需操作員在記長值到達的時候將整條生產線的機器全部停止，將纖維剪斷，然后將繞滿纖維的輥換下，再將一個新輥換上的人工操作模式；避免了在此操作中會產生記長不夠準確，將整條生產線停止則會產生效率低下的結果；如果有多條產線，則可能需要配備多名操作員，造成人工成本變高；克服了手動換輥導致每輥纖維長度不一致、換輥時需要停止整條生產線的運作導致效率低下、所需的人工較多的弊端，改進的操作方式采用自動換輥的方式，機械方面采用兩個輥，一個收絲，另一個空輥，當記長值到達時，剪斷纖維，兩個輥對調，生產線無需停止，將纖維纏在空輥上，繼續收絲，將完成的輥用空輥換下。這樣即節約時間，又提高了整條生產線的效率；但該裝置還不完善，缺少PLC控制系統，無法精確地控制連續換輥的動作時間，無法精確控制卷取傳動裝置中一系列的機械動作，以保證自動換輥過程的平穩連續的完成。因此，如何保證收絲過程中的連續換輥的精確時間和平穩連續是本領域所要解決的重要技術問題之一，在原機型的基礎之上進行改進，開發一種新的控制系統解決上述技術問題在本領域內具有重大的意義。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷和不足，本發明提供一種碳纖維收絲機卷取裝置的控制系統，通過采用PLC控制系統，以保障換輥時間的精確、一系列動作連續平穩、生產過程的連續性和自動化；為實現上述目的，本發明提出的一種碳纖維收絲機卷取裝置的控制系統，采用如下技術方案，該系統包括：

PLC控制器，用來給伺服驅動器發運動指令；

伺服驅動器，用來接收PLC控制器的命令后驅動伺服電機；

伺服電機，通過卷取傳動部分完成收絲機的換輥卷取動作的控制；

卷取傳動部分，用于完成收絲機的換輥卷取動作；

切割監測裝置，用于在線監測收絲的切割信息；

傳感器，用于傳遞切割等信號給PLC控制器，調節發給伺服驅動器的命令；

其中的切割監測裝置通過通信線與傳感器相連，傳感器通過通信線與PLC控制器相連接，PLC控制器通過通信線與伺服驅動器連接，伺服驅動器通過通信線與伺服電機連接，伺服電機與卷取傳動部分相連；

對于本技術方案的進一步的改進，所述切割監測裝置是通過拉力感應器來測定收絲張力的變化判斷纖維絲的切斷與否；

對于本技術方案的進一步的改進，所述的PLC控制器上設有啟動按鈕以及停止按鈕，手動控制卷取傳動部分的啟動和停止。

本發明的系統的工作原理主要在于：當每輥收絲達到預設的長度，自動啟動切割裝置將纖維切斷，切割監測裝置通過測定收絲張力的變化判斷纖維絲被切斷，通過傳感器將切割信息傳遞給PLC控制器，PLC作為控制單元，給伺服驅動器發運動指令，伺服驅動器收到命令后發送給伺服電機，電機轉動，通過卷取傳動部分控制收絲機換輥卷取一系列的動作實現連續的作業過程。