專利名稱：排線控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)控制系統(tǒng)，特別涉及一種排線控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
排線層繞機(jī)的排線控制系統(tǒng)的好壞直接影響到排線的質(zhì)量。請(qǐng)參照?qǐng)D1，通常，排線控制系統(tǒng)包括伺服電機(jī)11、絲杠12、排線機(jī)構(gòu)13、工字輪14、第一編碼器15以及第二編碼器16 ;其中，伺服電機(jī)11與所述絲杠12和設(shè)置在所述絲杠12上的排線機(jī)構(gòu)13相連；所述第一編碼器15設(shè)置在所述工字輪14上，所述排線機(jī)構(gòu)13的一端設(shè)有排線頭17，所述第二編碼器16與所述排線頭17和排線機(jī)構(gòu)13相連。當(dāng)工字輪14相應(yīng)卷取排線，排線機(jī)構(gòu)13沿著絲杠12運(yùn)行，理想狀態(tài)為每當(dāng)工字輪14轉(zhuǎn)一圈，排線頭17中排出的排線相應(yīng)移動(dòng)一個(gè)排線直徑的位移，也就是排線與工字·輪17時(shí)刻保持垂直，即排線角度α ”始終等于零。當(dāng)工字輪14 一層排滿后，換向繼續(xù)反方向排線到達(dá)原點(diǎn)，形成一個(gè)循環(huán)周期。但由于排線控制系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的機(jī)械振動(dòng)、排線張力不均、伺服電機(jī)11頻繁的加減速、排線直徑的變化以及工字輪14的尺寸誤差等諸多原因造成排線出現(xiàn)縫隙(指肉眼能夠明顯分辨的縫隙)，為保證排線的緊密性，排線機(jī)構(gòu)13需要相對(duì)于工字輪14有一個(gè)滯后的角度，同時(shí)在換向時(shí)既要保證每一層的最后一根排線貼緊工字輪14的邊緣，又不能使排線疊加在一起，由于這過(guò)程中夾雜了伺服電機(jī)11的減速-停機(jī)-加速的過(guò)程，使得在換向時(shí)控制的難度大大增加。而實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，必須要人工利用分卷棒(未圖示)抵住排線來(lái)確保排線之間無(wú)縫隙或疊加，但是這樣，既不能做到對(duì)所述排線進(jìn)行精確定位，整個(gè)排線控制系統(tǒng)也無(wú)法離開(kāi)操作工，增加人工成本及管理成本，同時(shí)排線層繞機(jī)是一個(gè)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)，一旦發(fā)生斷線的情況會(huì)非常危險(xiǎn)，傷及操作工。因此，如何提高排線層繞機(jī)的層繞成功率和生產(chǎn)效率，仍然是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種排線控制系統(tǒng)，能夠在保證排線的緊密性的前提下，有效提高排線層繞機(jī)的層繞成功率和生產(chǎn)效率。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種排線控制系統(tǒng)，包括伺服電機(jī)、絲杠、排線機(jī)構(gòu)、工字輪、第一編碼器以及運(yùn)動(dòng)控制器；其中，所述伺服電機(jī)與所述絲杠和設(shè)置在所述絲杠上的排線機(jī)構(gòu)相連；所述第一編碼器設(shè)置在所述工字輪上；所述運(yùn)動(dòng)控制器分別與所述伺服電機(jī)、排線機(jī)構(gòu)和第一編碼器相連。作為優(yōu)選，在所述的排線控制系統(tǒng)中，所述運(yùn)動(dòng)控制器為PLC。作為優(yōu)選，在所述的排線控制系統(tǒng)中，所述排線機(jī)構(gòu)包括排線頭、第二編碼器和排線頭處理器，所述排線頭通過(guò)所述第二編碼器與所述排線頭處理器相連，所述排線頭處理器與所述運(yùn)動(dòng)控制器相連。作為優(yōu)選，在所述的排線控制系統(tǒng)中，包括平行設(shè)置的兩根絲杠。
本發(fā)明還提供一種應(yīng)用排線控制系統(tǒng)的排線控制方法，包括在所述運(yùn)動(dòng)控制器中輸入排線控制系統(tǒng)的各工作參數(shù)；根據(jù)所述工作參數(shù)生成凸輪表；檢測(cè)排線系統(tǒng)中的排線機(jī)構(gòu)是否已啟動(dòng)，若未啟動(dòng)，所述排線控制系統(tǒng)停止工作；若已啟動(dòng)，所述排線機(jī)構(gòu)調(diào)用所述凸輪表并進(jìn)行周期性的排線工作，同時(shí)，所述排線機(jī)構(gòu)進(jìn)行亂線檢測(cè)，并根據(jù)所述亂線檢測(cè)的結(jié)果判斷所述排線控制系統(tǒng)是否需要停止工作，若否，繼續(xù)進(jìn)行所述排線控制系統(tǒng)的周期 性的排線工作，若是，所述排線控制系統(tǒng)停止工作。作為優(yōu)選，在所述的排線控制方法中，所述工作參數(shù)包括工字輪寬度、排線直徑、滯后角度和原點(diǎn)偏置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的排線控制系統(tǒng)，包括伺服電機(jī)、絲杠、排線機(jī)構(gòu)、工字輪、第一編碼器以及運(yùn)動(dòng)控制器；其中，所述伺服電機(jī)與所述絲杠和設(shè)置在所述絲杠上的排線機(jī)構(gòu)相連；所述第一編碼器設(shè)置在所述工字輪上；所述運(yùn)動(dòng)控制器分別與所述伺服電機(jī)、排線機(jī)構(gòu)和第一編碼器相連。排線控制系統(tǒng)工作時(shí)，伺服電機(jī)根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制器發(fā)出的信號(hào)，快速反應(yīng)以控制所述絲杠上的排線機(jī)構(gòu)進(jìn)行周期性排線，所述工字輪相應(yīng)旋轉(zhuǎn)收線。其中，所述第一編碼器不僅具有對(duì)所述工字輪進(jìn)行圈數(shù)計(jì)數(shù)的功能，而且所述第一編碼器具有精確定位的特性，能夠準(zhǔn)確定位所述排線在工字輪中的位置，為運(yùn)動(dòng)控制器精準(zhǔn)的控制伺服電機(jī)提供可能。所述排線機(jī)構(gòu)進(jìn)行排線工作并確定排線是否平穩(wěn)，所述排線機(jī)構(gòu)能夠進(jìn)行排線，同時(shí)提供亂線檢測(cè)的功能，判斷所述排線是否穩(wěn)定。此外，伺服電機(jī)具有響應(yīng)迅速快、機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高的特點(diǎn)，所述運(yùn)動(dòng)控制器控制整個(gè)排線控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)、高速、精密、連續(xù)的排線控制系統(tǒng)，保證無(wú)人工抵擋的情況下，高成功率的實(shí)現(xiàn)排線的精密排列，在降低人工成本的同時(shí)又能提升產(chǎn)量。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)中排線控制系統(tǒng)的平面示意圖；圖2為本發(fā)明一具體實(shí)施例中排線控制系統(tǒng)中的平面示意圖；圖3為本發(fā)明一具體實(shí)施例中排線控制系統(tǒng)工作的流程圖。圖中I-運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，2、11-伺服電機(jī)，3、12-絲杠，4、13-排線機(jī)構(gòu)，5、14-工字輪，6、15-第一編碼器，7、16-第二編碼器，8、17-排線頭，α ”、α-排線角度。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。需說(shuō)明的是，本發(fā)明附圖均采用簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。請(qǐng)參照?qǐng)D2，本發(fā)明提供一種排線控制系統(tǒng)，包括伺服電機(jī)2、絲杠3、排線機(jī)構(gòu)4、工字輪5、第一編碼器6以及運(yùn)動(dòng)控制器I ;其中，所述伺服電機(jī)2與所述絲杠3和設(shè)置在所述絲杠3上的排線機(jī)構(gòu)4相連，用以控制所述排線機(jī)構(gòu)4沿所述絲桿3移動(dòng)；所述第一編碼器6設(shè)置在所述工字輪5上；所述運(yùn)動(dòng)控制器I分別與所述伺服電機(jī)2、排線機(jī)構(gòu)4和第一編碼器6相連。所述排線控制系統(tǒng)工作時(shí)，伺服電機(jī)2根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制器I發(fā)出的信號(hào)，快速反應(yīng)以控制所述絲杠3上的排線機(jī)構(gòu)4進(jìn)行周期性排線，所述工字輪5相應(yīng)旋轉(zhuǎn)收線。其中，所述第一編碼器6不僅具有對(duì)所述工字輪5進(jìn)行圈數(shù)計(jì)數(shù)的功能，而且所述第一編碼器6具有精確定位的特性，能夠準(zhǔn)確定位所述排線在工字輪5中的位置并傳遞給運(yùn)動(dòng)控制器1，以便運(yùn)動(dòng)控制器I精準(zhǔn)的控制伺服電機(jī)2。所述排線機(jī)構(gòu)4進(jìn)行排線工作并確定排線是否平穩(wěn)，所述排線機(jī)構(gòu)4能夠進(jìn)行排線，同時(shí)提供亂線檢測(cè)的功能，判斷所述排線是否穩(wěn)定，一旦出現(xiàn)亂線現(xiàn)象，所述排線控制系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)。此外，本實(shí)施例中的伺服電機(jī)2具有響應(yīng)迅速快、機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高的特點(diǎn)，所述運(yùn)動(dòng)控制器I控制整個(gè)排線控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)、高速、精密、連續(xù)的排線控制系統(tǒng)，保證無(wú)人工抵擋的情況下，高成功率的實(shí)現(xiàn)排線的精密排列，在降低人工成本的同時(shí)
又能提升產(chǎn)量。本實(shí)施例中，所述運(yùn)動(dòng)控制器I為PLC。操作人員在所述PLC中輸入工作參數(shù)，并生成相應(yīng)的凸輪表，便于排線控制系統(tǒng)工作時(shí)的調(diào)用。此外，所述PLC根據(jù)設(shè)定好的程序?qū)φ麄€(gè)排線控制系統(tǒng)進(jìn)行控制及監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了排線的自動(dòng)化，有效提高了排線的生產(chǎn)效率。
本實(shí)施例中，所述排線機(jī)構(gòu)4包括排線頭8、第二編碼器7和排線頭處理器(未圖示)，所述排線頭8通過(guò)所述第二編碼器7與所述排線頭處理器相連，所述排線頭處理器與所述運(yùn)動(dòng)控制器I相連。所述排線頭8為排線的出口，所述排線頭8與排線的方向一致。由于排線角度α需要保持在一個(gè)波動(dòng)范圍內(nèi)從而實(shí)現(xiàn)緊密排線，因此，所述第二編碼器7用于監(jiān)控所述排線頭8的狀態(tài)并且實(shí)時(shí)將檢測(cè)到的排線角度α反饋至排線頭處理器，所述排線頭處理器根據(jù)所述排線角度α判斷所述工字輪5上的排線是否出現(xiàn)縫隙或者疊加的情況(即亂線現(xiàn)象)，當(dāng)所述排線出現(xiàn)縫隙或者疊加的情況時(shí)，所述排線頭處理器將信息反饋至運(yùn)動(dòng)控制器I中，所述排線機(jī)構(gòu)4自動(dòng)停機(jī)并退回原來(lái)的位置處。所述絲杠3為平行設(shè)置的兩根。絲杠3的啟動(dòng)力矩極小，所述排線機(jī)構(gòu)4在所述絲杠3上不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)那樣的爬行現(xiàn)象，能保證實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給。需要說(shuō)明的是，由于所述排線控制系統(tǒng)是一個(gè)周期性的循環(huán)系統(tǒng)，排線控制系統(tǒng)從放線器中連入排線，開(kāi)始以工字輪5其中一端為原點(diǎn)開(kāi)始排線，到達(dá)另一端，然后下一層以該側(cè)為起始位置繼續(xù)排線到達(dá)原點(diǎn)，形成一個(gè)循環(huán)周期。由此可以看出只有在換向時(shí)伺服電機(jī)2存在減速-停止-加速的過(guò)程，且加減速位置固定，在非換向時(shí)排線角度α保持一個(gè)波動(dòng)范圍即可實(shí)現(xiàn)緊密排線。下面請(qǐng)參照?qǐng)D3，并結(jié)合圖2，對(duì)排線控制系統(tǒng)的工作過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。首先，在所述運(yùn)動(dòng)控制器I中輸入排線控制系統(tǒng)的各工作參數(shù)，所述工作參數(shù)包括工字輪寬度、排線直徑、滯后角度、原點(diǎn)偏置，為保證不同速度下排線的全自動(dòng)效果，上述的四組參數(shù)需要按照下列的原理進(jìn)行確定I、所述工字輪寬度為排線排滿所述工字輪5 —層所移動(dòng)的位移，因此，所述工字輪寬度等于排線直徑與補(bǔ)償系數(shù)的和乘以每層排線根數(shù)，加補(bǔ)償系數(shù)是因?yàn)榕啪€實(shí)際的橢圓度不標(biāo)準(zhǔn)以及機(jī)械上的允許誤差造成排線之間有肉眼不能分辨的微小間隙，影響排線的準(zhǔn)確性，作為優(yōu)選，本實(shí)施例中，實(shí)心鍍銅排線的補(bǔ)償系數(shù)為O. 00002mm、實(shí)心不銹鋼排線的補(bǔ)償系數(shù)為O. 000014mm ；2、所述排線直徑為所述工字輪5轉(zhuǎn)一圈時(shí)排線機(jī)構(gòu)4剛好移動(dòng)的位移，由于排線控制系統(tǒng)對(duì)排線的直徑相當(dāng)敏感，所以排線直徑誤差必須控制在±0. 002mm以內(nèi)；3、所述滯后角度也就是排線角度α，保證排線的緊密性，排線控制系統(tǒng)通常選取排線機(jī)構(gòu)4非轉(zhuǎn)向時(shí)排線角度α的最小值作為滯后角度；4、零點(diǎn)偏置就是以原點(diǎn)為零點(diǎn)，排線機(jī)構(gòu)4移動(dòng)參數(shù)中輸入的位移量，移動(dòng)方向由參數(shù)的正負(fù)決定，需要說(shuō)明的是，原點(diǎn)可以設(shè)置在所述絲杠3上，但本發(fā)明對(duì)所述原點(diǎn)的具體位置并不作限定。接著，根據(jù)所述參數(shù)生成凸輪表，生成凸輪表后，即可實(shí)現(xiàn)后續(xù)的排線工作。所述凸輪表儲(chǔ)存與運(yùn)動(dòng)控制器I，便于后續(xù)系統(tǒng)的調(diào)用。
接著，檢測(cè)排線控制系統(tǒng)中的排線機(jī)構(gòu)4是否已啟動(dòng)，若是，所述排線機(jī)構(gòu)4調(diào)用所述凸輪表并進(jìn)行周期性的排線工作；若否，所述排線控制系統(tǒng)停止工作。運(yùn)動(dòng)控制器I根據(jù)上述各工作參數(shù)，生成凸輪表，運(yùn)動(dòng)控制器I自動(dòng)將工字輪5平均分成74份(本實(shí)施例以每層74跟排線為例)。然后，檢測(cè)排線機(jī)構(gòu)4是否已經(jīng)啟動(dòng)，若否，所述排線控制系統(tǒng)停止工作，若是，所述排線機(jī)構(gòu)4調(diào)用所述凸輪表并在所述絲杠3上以原點(diǎn)為起始點(diǎn)進(jìn)行周期性的排線工作，即，以工字輪5中心為零點(diǎn)向左右分別為正負(fù)位移，其中零點(diǎn)就是正或者負(fù)一半的位移處，以工字輪5中心為零點(diǎn)的好處在于不論原點(diǎn)在哪一側(cè)都能使用同一組數(shù)據(jù)進(jìn)行排線，因?yàn)闊o(wú)論正、負(fù)位移全部要向零點(diǎn)方向移動(dòng)。所述排線機(jī)構(gòu)4周期性排線的同時(shí)進(jìn)行亂線檢測(cè)，根據(jù)亂線檢測(cè)結(jié)果判斷所述排線控制系統(tǒng)是否需要停止工作，若否，排線機(jī)構(gòu)4繼續(xù)進(jìn)行所述周期性的排線工作，若是，所述排線控制系統(tǒng)停止工作。所述亂線檢測(cè)通過(guò)排線機(jī)構(gòu)4和運(yùn)動(dòng)控制器I共同實(shí)現(xiàn)，此處不予贅述。綜上所述，本發(fā)明的排線控制系統(tǒng)，包括伺服電機(jī)2、絲杠3、排線機(jī)構(gòu)4、工字輪5、第一編碼器6以及運(yùn)動(dòng)控制器I ;其中，所述伺服電機(jī)2與所述絲杠3和設(shè)置在所述絲杠3上的排線機(jī)構(gòu)4相連；所述第一編碼器6設(shè)置在所述工字輪5上；所述運(yùn)動(dòng)控制器I分別與所述伺服電機(jī)2、排線機(jī)構(gòu)4和第一編碼器6相連。排線控制系統(tǒng)工作時(shí)，伺服電機(jī)2根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制器I發(fā)出的信號(hào)，快速反應(yīng)以控制所述絲杠3上的排線機(jī)構(gòu)4進(jìn)行周期性排線，所述工字輪5相應(yīng)旋轉(zhuǎn)收線。其中，所述第一編碼器6不僅具有對(duì)所述工字輪5進(jìn)行圈數(shù)計(jì)數(shù)的功能，而且所述第一編碼器6具有精確定位的特性，能夠準(zhǔn)確定位所述排線在工字輪5中的位置，為運(yùn)動(dòng)控制器I精準(zhǔn)的控制伺服電機(jī)2提供可能。所述排線機(jī)構(gòu)4進(jìn)行排線工作并確定排線是否平穩(wěn)，所述排線機(jī)構(gòu)4能夠進(jìn)行排線，同時(shí)提供亂線檢測(cè)的功能，判斷所述排線是否穩(wěn)定。此外，伺服電機(jī)2具有響應(yīng)迅速快、機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高的特點(diǎn)，所述運(yùn)動(dòng)控制器I控制整個(gè)排線控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)、高速、精密、連續(xù)的排線控制系統(tǒng)，保證無(wú)人工抵擋的情況下，高成功率的實(shí)現(xiàn)排線的精密排列，在降低人工成本的同時(shí)又能提升產(chǎn)量。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種排線控制系統(tǒng),其特征在于，包括伺服電機(jī)、絲杠、排線機(jī)構(gòu)、工字輪、第一編碼器以及運(yùn)動(dòng)控制器；其中， 所述伺服電機(jī)與所述絲杠和設(shè)置在所述絲杠上的排線機(jī)構(gòu)相連； 所述第一編碼器設(shè)置在所述工字輪上； 所述運(yùn)動(dòng)控制器分別與所述伺服電機(jī)、排線機(jī)構(gòu)和第一編碼器相連。
2.如權(quán)利要求I所述的排線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)控制器為PLC。
3.如權(quán)利要求I所述的排線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述排線機(jī)構(gòu)包括排線頭、第二編碼器和排線頭處理器，所述排線頭通過(guò)所述第二編碼器與所述排線頭處理器相連，所述排線頭處理器與所述運(yùn)動(dòng)控制器相連。
4.如權(quán)利要求I所述的排線控制系統(tǒng)，其特征在于，包括平行設(shè)置的兩根絲杠。
5.一種應(yīng)用權(quán)利要求I所述的排線控制系統(tǒng)的排線控制方法，其特征在于，包括 在所述運(yùn)動(dòng)控制器中輸入排線控制系統(tǒng)的工作參數(shù)； 根據(jù)所述工作參數(shù)生成凸輪表； 檢測(cè)排線系統(tǒng)中的排線機(jī)構(gòu)是否已啟動(dòng)； 若未啟動(dòng)，所述排線控制系統(tǒng)停止工作； 若已啟動(dòng)，所述排線機(jī)構(gòu)調(diào)用所述凸輪表并進(jìn)行周期性的排線工作，同時(shí)，所述排線機(jī)構(gòu)進(jìn)行亂線檢測(cè)，并根據(jù)所述亂線檢測(cè)的結(jié)果判斷所述排線控制系統(tǒng)是否需要停止工作，若否，繼續(xù)進(jìn)行所述排線控制系統(tǒng)的周期性的排線工作，若是，所述排線控制系統(tǒng)停止工作。
6.如權(quán)利要求5所述的排線控制方法，其特征在于，所述工作參數(shù)包括工字輪寬度、排線直徑、滯后角度和原點(diǎn)偏置。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種排線控制系統(tǒng)，包括伺服電機(jī)、絲杠、排線機(jī)構(gòu)、工字輪、第一編碼器以及運(yùn)動(dòng)控制器；其中，伺服電機(jī)與絲杠和設(shè)置在絲杠上的排線機(jī)構(gòu)相連；第一編碼器設(shè)置在工字輪上；運(yùn)動(dòng)控制器分別與伺服電機(jī)、排線機(jī)構(gòu)和第一編碼器相連。排線控制系統(tǒng)工作時(shí)，伺服電機(jī)根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制器發(fā)出的信號(hào)，快速反應(yīng)以控制絲杠上的排線機(jī)構(gòu)進(jìn)行周期性排線，工字輪相應(yīng)旋轉(zhuǎn)收線。此外，伺服電機(jī)具有響應(yīng)迅速快、機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高的特點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)控制器控制整個(gè)排線控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)、高速、精密、連續(xù)的排線控制系統(tǒng)，保證無(wú)人工抵擋的情況下，高成功率的實(shí)現(xiàn)排線的精密排列，在降低人工成本的同時(shí)又能提升產(chǎn)量。
文檔編號(hào)B65H54/28GK102897593SQ201210338380
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者成蜀元, 代維德 申請(qǐng)人:昆山川普自動(dòng)化科技有限公司