專利名稱：一種直進(jìn)式拉絲機中金屬絲張力檢測及控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬絲生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種拉絲張力檢測控制裝置。
背景技術(shù)：
金屬加工中，直進(jìn)式拉絲機是常見的一種，在以前通常都采用直流發(fā)電機一電動 機組來實現(xiàn)，金屬絲的張力由相鄰的拉絲單元的傳動速度來進(jìn)行控制，拉絲單元的傳動速 度不匹配，往往會出現(xiàn)金屬絲無張力或者張力過大，會導(dǎo)致金屬絲堆積或者金屬絲崩斷而 影響生產(chǎn)，或者金屬線的圓度會受到破壞，金屬絲的質(zhì)量難以保證，需要對拉絲張力進(jìn)行控 制。現(xiàn)在隨著工藝技術(shù)的進(jìn)步和變頻器的大量普及，變頻控制開始在直進(jìn)式拉絲機 中大量使用，并可通過PLC控制單元來實現(xiàn)拉拔品種設(shè)定、操作自動化、生產(chǎn)過程控制、實 時閉環(huán)控制、自動計米等功能，對金屬絲的張力檢測采用設(shè)置外置式調(diào)節(jié)輥，通過調(diào)節(jié)輥的 位置變化來檢測金屬絲的張力，具體的設(shè)備及工藝是采用多臺電機同時對金屬絲進(jìn)行拉 伸，對電機的同步性以及動態(tài)響應(yīng)的快速性都有較高的要求，系統(tǒng)設(shè)置的活套安裝在第一 級，將成卷的不銹鋼絲牽引到拉絲部分，活套可以自由打滑。拉絲部分有多個轉(zhuǎn)鼓，每個轉(zhuǎn) 鼓之間安裝有用于檢測位置的氣缸擺臂，采用位移傳感器可以檢測出擺臂的位置，當(dāng)絲拉 得緊的時候，絲會在擺臂的氣缸上面產(chǎn)生壓力使得擺臂下移；收卷電機采用自行滑動的錐 形支架。但由于拉絲機的工作環(huán)境惡劣，調(diào)節(jié)輥的故障率較高，使得生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本都 大幅增加。

發(fā)明內(nèi)容
為解決背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明旨在提供一種方便檢測并控制拉絲過程中金屬 線的張力的裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案
根據(jù)在拉絲過程中，收線速度與半徑以及旋轉(zhuǎn)速度存在如下的關(guān)系=Vimi=Rim^o ，可以得出，要實現(xiàn)對收線速度的控制，可以檢測轉(zhuǎn)鼓的半徑的變化，也就是轉(zhuǎn)鼓上收線數(shù) 量的變化，然后調(diào)整旋轉(zhuǎn)速度，使線速度控制在一定的范圍內(nèi)，根據(jù)拉絲速度減去速度變化 量大于等于收線速度，則加速；如果收線速度大于等于拉線速度加上速度變化量的和，則減 速，從而實現(xiàn)對張力的控制。本發(fā)明的拉絲機前端設(shè)置放線輪1，末端設(shè)置采用變頻電機的收線輪2，拉絲單元 均采用變頻電機3，每個拉絲單元包含有轉(zhuǎn)鼓4、變頻器5、機械制動裝置等，拉絲系統(tǒng)的各 種聯(lián)動關(guān)系，由PLC控制單元實現(xiàn)，同步控制在變頻器5內(nèi)部實現(xiàn)，根據(jù)控制面板上設(shè)定的 作業(yè)速度，將該速度的模擬信號接入到PLC控制單元，PLC控制單元考慮加減速度的時間之 后輸出該模擬信號到變頻器5的輸入端，作為速度的主給定信號；同時在第η個和第η+1個 (η為非零自然數(shù))拉絲單元之間設(shè)有超聲波傳感器6，超聲波傳感器6用于檢測轉(zhuǎn)鼓4半徑 的變化，根據(jù)從超聲波傳感器6發(fā)射端以及接收端到待測物之間的距離變化，超聲波傳感器6發(fā)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)信號，各超聲波傳感器6的信號接入到對應(yīng)的變頻器5作為控制的反 饋信號，進(jìn)而控制變頻器5的輸出頻率來調(diào)整變頻電機3的旋轉(zhuǎn)速度，將線速度控制在一定 的范圍內(nèi)，進(jìn)而實現(xiàn)對張力的控制，同時變頻器5將控制變頻電機3的信號返回給PLC控制 單元進(jìn)行數(shù)據(jù)比對，保證控制的精確，系統(tǒng)的工作流程為
①啟動信號后，PLC控制單元輸出使變頻器端子閉合，變頻器運行；
②變頻器通訊端口發(fā)出主速度信號；
③超聲波傳感器檢測轉(zhuǎn)鼓4半徑的變化，發(fā)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)信號接入到對應(yīng)的變頻器 作為控制的反饋信號，控制變頻電機的旋轉(zhuǎn)速度；
④變頻器將控制變頻電機的信號返回給PLC控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)比對。為了保證金屬絲在拉拔過程中不會因為轉(zhuǎn)鼓4在工作過程中溫度升高而導(dǎo)致張 力變化不穩(wěn)定，可以在每個轉(zhuǎn)鼓4內(nèi)部設(shè)置封閉的循環(huán)水冷系統(tǒng)，控制轉(zhuǎn)鼓4的溫度，提高 轉(zhuǎn)鼓4的冷卻效果，提高金屬絲的產(chǎn)量和質(zhì)量。在拉絲生產(chǎn)中，工作環(huán)境的氣體組成和氣壓相對確定，溫度是不斷變化的，而聲速 取決于它經(jīng)過的氣體的化學(xué)成份、氣壓和氣體的溫度，溫度變化會影響超聲波傳感器6的 檢測精度，進(jìn)而影響對張力的控制，所以本發(fā)明在超聲波傳感器6檢測轉(zhuǎn)鼓4的半徑變化 時，按照溫度變化6°C，聲速變化1%的比例對檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度補償，減少由于溫度引 起的誤差。本發(fā)明由于設(shè)置了變頻電機3、變頻器5、超聲波傳感器6以及設(shè)置了轉(zhuǎn)鼓封閉 循環(huán)水冷系統(tǒng)，超聲波傳感器6的檢測采取溫度補償措施，可以消除由于溫度變化引起的 50-70%的誤差，有效解決了拉絲過程中金屬絲張力不穩(wěn)、易斷絲的問題，控制精度高，可實 現(xiàn)線速度在0-3000m/min范圍內(nèi)無級可調(diào)，確保拉絲過程中的張力比較穩(wěn)定，拉制的金屬 絲粗細(xì)均勻、表面光潔，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，設(shè)備的故障率低，并且該設(shè)備操作簡單，實用性 強，通過變頻器以及PLC進(jìn)行復(fù)雜的計算，設(shè)定好程序，輸入數(shù)據(jù)即可調(diào)試使用，可大大降 低人力成本及最終的產(chǎn)品成本。


圖1是本發(fā)明的工作原理圖。圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。1——放線輪 2——收線輪 4——轉(zhuǎn)鼓 5——變頻器 具體實施例方式實施例1
本實施例用于實現(xiàn)對直徑為6. 5mm的優(yōu)質(zhì)碳素鋼硬線進(jìn)行拉拔，拉拔后形成直徑 2. 2mm的成品，如圖1、2所示，拉絲機前端設(shè)置放線輪1，末端設(shè)置采用變頻電機的收線輪 2，拉絲單元以及收線單元均采用變頻電機3，每個拉絲單元包含有轉(zhuǎn)鼓4、變頻器5、機械制 動裝置等，拉絲系統(tǒng)的各種聯(lián)動關(guān)系，由PLC控制單元實現(xiàn)，同步控制在變頻器5內(nèi)部實現(xiàn)， 根據(jù)控制面板上設(shè)定的作業(yè)速度，將該速度的模擬信號接入到PLC控制單元，PLC控制單元 考慮加減速度的時間之后輸出該模擬信號到所有變頻器5的輸入端，作為速度的主給定信
3——變頻電機 -超聲波傳感器。號；同時在第η個和第η+1個(η為非零自然數(shù))拉絲單元之間設(shè)有超聲波傳感器6，超聲波 傳感器6用于檢測轉(zhuǎn)鼓4半徑的變化，根據(jù)從超聲波傳感器6發(fā)射端以及接收端到待測物 之間的距離變化，超聲波傳感器6發(fā)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)信號，各超聲波傳感器6的信號接入到對 應(yīng)的變頻器5作為控制的反饋信號，進(jìn)而控制變頻器5的輸出頻率來調(diào)整變頻電機3的旋 轉(zhuǎn)速度，將線速度控制在一定的范圍內(nèi)，進(jìn)而實現(xiàn)對張力的控制，同時變頻器5將控制變頻 電機3的信號返回給PLC控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)比對，每個轉(zhuǎn)鼓4內(nèi)部設(shè)置封閉的循環(huán)水冷系 統(tǒng)，控制轉(zhuǎn)鼓4的溫度，提高轉(zhuǎn)鼓4的冷卻效果，提高金屬絲的產(chǎn)量和質(zhì)量，系統(tǒng)的工作流程 為
⑤啟動信號后，PLC控制單元輸出使變頻器端子閉合，變頻器運行；
⑥變頻器通訊端口發(fā)出主速度信號；
⑦超聲波傳感器檢測轉(zhuǎn)鼓4半徑的變化，發(fā)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)信號接入到對應(yīng)的變頻器 作為控制的反饋信號，控制變頻電機的旋轉(zhuǎn)速度；
⑧變頻器將控制變頻電機的信號返回給PLC控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)比對。
實施例2
本實施例用于實現(xiàn)對直徑為3. 8mm的優(yōu)質(zhì)碳素鋼硬線進(jìn)行拉拔，拉拔后形成直徑 1. 6mm的成品，如圖1、2所示，拉絲機前端設(shè)置放線輪1，末端設(shè)置采用變頻電機的收線輪 2，拉絲單元以及收線單元均采用變頻電機3，每個拉絲單元包含有轉(zhuǎn)鼓4、變頻器5、機械制 動裝置等，拉絲系統(tǒng)的各種聯(lián)動關(guān)系，由PLC控制單元實現(xiàn)，同步控制在變頻器5內(nèi)部實現(xiàn)， 根據(jù)控制面板上設(shè)定的作業(yè)速度，將該速度的模擬信號接入到PLC控制單元，PLC控制單元 考慮加減速度的時間之后輸出該模擬信號到所有變頻器5的輸入端，作為速度的主給定信 號；同時在第η個和第η+1個(η為非零自然數(shù))拉絲單元之間設(shè)有超聲波傳感器6，超聲波 傳感器6用于檢測轉(zhuǎn)鼓4半徑的變化，根據(jù)從超聲波傳感器6發(fā)射端以及接收端到待測物 之間的距離變化，超聲波傳感器6發(fā)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)信號，各超聲波傳感器6的信號接入到對 應(yīng)的變頻器5作為控制的反饋信號，進(jìn)而控制變頻器5的輸出頻率來調(diào)整變頻電機3的旋 轉(zhuǎn)速度，將線速度控制在一定的范圍內(nèi)，進(jìn)而實現(xiàn)對張力的控制，同時變頻器5將控制變頻 電機3的信號返回給PLC控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)比對，每個轉(zhuǎn)鼓4內(nèi)部設(shè)置封閉的循環(huán)水冷系 統(tǒng)，控制轉(zhuǎn)鼓4的溫度，提高轉(zhuǎn)鼓4的冷卻效果，提高金屬絲的產(chǎn)量和質(zhì)量，系統(tǒng)的工作流程 為
①啟動信號后，PLC控制單元輸出使變頻器端子閉合，變頻器運行；
②變頻器通訊端口發(fā)出主速度信號；
③超聲波傳感器檢測轉(zhuǎn)鼓4半徑的變化，發(fā)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)信號接入到對應(yīng)的變頻器 作為控制的反饋信號，控制變頻電機的旋轉(zhuǎn)速度；
變頻器將控制變頻電機的信號返回給PLC控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)比對。
權(quán)利要求
1.一種直進(jìn)式拉絲機中金屬絲張力檢測及控制裝置，其特征在于，拉絲機前端設(shè)置放 線輪(1)，末端設(shè)置采用變頻電機的收線輪(2)，拉絲單元均采用變頻電機(3)，每個拉絲單 元包含有轉(zhuǎn)鼓(4)、變頻器(5)、機械制動裝置，拉絲系統(tǒng)的各種聯(lián)動關(guān)系，由PLC控制單元 實現(xiàn)，同步控制在變頻器(5)內(nèi)部實現(xiàn)，根據(jù)控制面板上設(shè)定的作業(yè)速度，將該速度的模擬 信號接入到PLC控制單元，PLC控制單元考慮加減速度的時間之后輸出該模擬信號到變頻 器(5)的輸入端，作為速度的主給定信號；同時在第η個和第η+1個(η為非零自然數(shù))拉絲 單元之間設(shè)有超聲波傳感器(6)，超聲波傳感器(6)用于檢測轉(zhuǎn)鼓(4)半徑的變化，根據(jù)從 超聲波傳感器(6)發(fā)射端以及接收端到待測物之間的距離變化，超聲波傳感器(6)發(fā)出相 應(yīng)的數(shù)據(jù)信號，各超聲波傳感器(6)的信號接入到對應(yīng)的變頻器(5)作為控制的反饋信號， 進(jìn)而控制變頻器(5)的輸出頻率來調(diào)整變頻電機(3)的旋轉(zhuǎn)速度，將線速度控制在一定的 范圍內(nèi)，實現(xiàn)對張力的控制，同時變頻器(5)將控制變頻電機(3)的信號返回給PLC控制單 元進(jìn)行數(shù)據(jù)比對。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直進(jìn)式拉絲機中金屬絲張力檢測及控制裝置，其特征在 于，每個轉(zhuǎn)鼓(4)內(nèi)部設(shè)置封閉的循環(huán)水冷系統(tǒng)，控制轉(zhuǎn)鼓的溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種直進(jìn)式拉絲機中金屬絲張力檢測及控制裝置，其特 征在于，超聲波傳感器(6)檢測轉(zhuǎn)鼓(4)的半徑變化時，按照溫度變化6°C，聲速變化1%的 比例對檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度補償，減少由于溫度引起的誤差。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種方便檢測并控制拉絲過程中金屬線的張力的裝置，用于解決現(xiàn)有張力檢測控制裝置由于工作環(huán)境惡劣，故障率較高的問題，采用以下技術(shù)方案:拉絲機前端設(shè)置放線輪(1)，末端設(shè)置采用變頻電機的收線輪(2)，拉絲單元以及收線單元均采用變頻電機(3)，每個拉絲單元包含有轉(zhuǎn)鼓(4)、變頻器(5)、機械制動裝置等，將設(shè)定速度的模擬信號接入到PLC控制單元，PLC控制單元輸出該模擬信號到變頻器(5)的輸入端；同時在拉絲單元之間設(shè)有超聲波傳感器(6)，根據(jù)從超聲波傳感器(6)發(fā)射端以及接收端到待測物之間的距離變化，超聲波傳感器(6)發(fā)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)信號作為控制的反饋信號，來調(diào)整變頻電機(3)的旋轉(zhuǎn)速度。
文檔編號B21C51/00GK102107226SQ201010603268
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者劉保學(xué), 劉寶平, 劉超, 夏斌, 李家貴, 王紹青, 鄭俊 申請人:玉溪玉杯金屬制品有限公司