[發明專利]一種通過控制伺服電機電流實現張力器恒張力輸出的方法

有效

• 申請號: 202010027904.9
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111153280B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 朱鶴
• 申請（專利權）人: 蘇州創易技研股份有限公司
• 主分類號: B65H59/38
• 分類號: B65H59/38
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 馬明渡;陳昊宇

一種通過控制伺服電機電流實現張力器恒張力輸出的方法，包括：先對伺服電機測，獲得其不同驅動電流值分別使張力器產生的輸出張力值，并錄入至數據表中備用；流程包括：一、確定張力控制的目標值，該目標值對應張力器輸出張力值；將目標值與數據表比對，匹配到對應的伺服電機驅動電流值，并確定其為目標電流值；二、測量伺服電機的當前驅動電流值，并將其與目標電流值比較；若驅動電流值小于目標電流值，則加大當前驅動電流值；若驅動電流值大于目標電流值，則減小當前驅動電流值；若驅動電流值等于目標電流值，則控制所述伺服電機工作，實現對張力器的恒張力輸出控制。本發明恒張力控制效果好，避免因張力傳感器不穩定造成的控制誤操作，穩定性高。

技術領域

本發明涉及張力器技術領域，具體涉及一種通過控制伺服電機電流實現張力器恒張力輸出的方法。

背景技術

伺服張力器，通常被定義為主動送線的恒張力控制張力器。所謂主動送線的恒張力控制是指伺服張力器的電機在可控轉矩轉速范圍內主動輸出線速度，并將其輸出的線速度始終跟隨被繞制產品的線速度變化而變化，維持一個相對固定的速度差，即達到維持線材兩端拉力不變的目的。

常見的伺服張力器其結構包括主線輪、導向輪、張力桿、衰減張力桿和衰減彈簧。其中，張力桿的一端相對張力器的基板轉動，另一端連設有出線輪。在使用狀態下，線材從主線輪上引出依次繞過導向輪至出線輪，再纏繞到被繞制產品骨架上。主線輪與一電機連接作主動旋轉。張力桿通過張力拉簧與衰減張力桿連接，該衰減張力桿相對于基板轉動。伺服張力器的內部通常安裝有角度傳感器，角度傳感器和電機的驅控電路電性連接，角度傳感器的輸出軸與一轉軸的一端機械連接，轉軸的另一端與張力桿的尾部機械連接，張力桿以轉軸中心旋轉。衰減張力桿的一端與一擺動擋塊共同安裝在轉軸上。其中，擺動擋塊與轉軸緊固配合，衰減張力桿與轉軸間隙配合，可以圍繞轉軸自由擺動。轉軸與裝置內部的一氣缸調節組件連接。

在張力器控制程序中設置了一個電機啟動電壓位和控制方法，經設定，當張力桿到達一定的啟動角度后，電機啟動旋轉，并且張力桿擺動角度越大于啟動角度電機旋轉越快，反之當張力桿擺動小動啟動角度時，電機停轉。當繞線機開始繞線時，會拉動線材向產品上纏繞，此時，張力桿會向產品骨架方向傾斜，并拉伸張力彈簧。當張力桿擺動至啟動角度時，觸發啟動電壓，電機立即旋轉將下方的線材送出。隨著下方線材的送出，處于張力桿與骨架之間線材的張力減小，此時，張力桿在張力彈簧的作用下向反方向擺動，使張力桿擺動角度小于啟動角度，依據控制算法電機會停止旋轉，在電機保持扭矩的作用下，下方的線材不再被送出，而被加工產品在繞線機的作用下繼續在繞線，張力桿會被線材帶動向前擺動直到電機再次旋轉。這個過程在繞制過程中被不斷往復。實際繞線加工中，上述過程會表現得更復雜。比如，在繞線機啟動繞線的瞬間加速過快時，張力桿擺動會發生過沖，擺動角度會遠遠大于啟動角度，由此張力彈簧被拉伸很大，相對的張力彈簧的反作用力也會增加，因為控制算法中設計的張力桿擺動角度越大于啟動角度電機旋轉越快，所以，過沖時下方送線也越多，由此還可能出現反向過沖。因此，實際控制算法中加入了PID算法，使得纏繞過程啟動后，迅速將張力桿平衡在啟動角度位置，這是宏觀角度所述的平衡，實際表現是張力桿圍繞著啟動角度上下有著輕微的波動。同時，實際控制算法中還添加了電機轉速自增算法，在和PID算法的共同作用上使電機轉速保持與纏繞速度匹配，并始終處于相對穩定的速度差狀態下。

在張力桿達到宏觀平衡時，張力桿至繞制產品之間線材的拉力、電機的轉矩力、張力彈簧的拉力也實現了三力平衡，此時伺服張力器輸出的張力也較為恒定，這就是現有的恒張力控制。

上述現有技術存在的問題：

一、現有恒張力控制方案的基礎上進行設定型張力器改造，技術過于復雜，實施成本高，尤其是在大張力設定張力器的設計中會有機構龐大的問題；

二、采用電磁式阻尼器生產的電控張力器張力響應慢，批量生產張力范圍一致差，輸出張力的平衡性欠佳；

三、張力傳感器存在可靠性不佳的問題，可能造成張力控制的誤操作，導致張力器的工作穩定性欠佳。