[发明专利]一种直进式拉丝机中金属丝张力检测及控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及金属丝生产领域，尤其涉及一种拉丝张力检测控制装置。

背景技术

金属加工中，直进式拉丝机是常见的一种，在以前通常都采用直流发电机－电动机组来实现，金属丝的张力由相邻的拉丝单元的传动速度来进行控制，拉丝单元的传动速度不匹配，往往会出现金属丝无张力或者张力过大，会导致金属丝堆积或者金属丝崩断而影响生产，或者金属线的圆度会受到破坏，金属丝的质量难以保证，需要对拉丝张力进行控制。

 现在随着工艺技术的进步和变频器的大量普及，变频控制开始在直进式拉丝机中大量使用，并可通过PLC控制单元来实现拉拔品种设定、操作自动化、生产过程控制、实时闭环控制、自动计米等功能，对金属丝的张力检测采用设置外置式调节辊，通过调节辊的位置变化来检测金属丝的张力，具体的设备及工艺是：采用多台电机同时对金属丝进行拉伸，对电机的同步性以及动态响应的快速性都有较高的要求，系统设置的活套安装在第一级，将成卷的不锈钢丝牵引到拉丝部分，活套可以自由打滑。拉丝部分有多个转鼓，每个转鼓之间安装有用于检测位置的气缸摆臂，采用位移传感器可以检测出摆臂的位置，当丝拉得紧的时候，丝会在摆臂的气缸上面产生压力使得摆臂下移；收卷电机采用自行滑动的锥形支架。但由于拉丝机的工作环境恶劣，调节辊的故障率较高，使得生产效率和生产成本都大幅增加。

发明内容

为解决背景技术中的不足，本发明旨在提供一种方便检测并控制拉丝过程中金属线的张力的装置。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:

根据在拉丝过程中，收线速度与半径以及旋转速度存在如下的关系：V_收线=R_收线*ω_收线，可以得出，要实现对收线速度的控制，可以检测转鼓的半径的变化，也就是转鼓上收线数量的变化，然后调整旋转速度，使线速度控制在一定的范围内，根据拉丝速度减去速度变化量大于等于收线速度，则加速；如果收线速度大于等于拉线速度加上速度变化量的和，则减速，从而实现对张力的控制。

本发明的拉丝机前端设置放线轮1，末端设置采用变频电机的收线轮2，拉丝单元均采用变频电机3，每个拉丝单元包含有转鼓4、变频器5、机械制动装置等，拉丝系统的各种联动关系，由PLC控制单元实现，同步控制在变频器5内部实现，根据控制面板上设定的作业速度，将该速度的模拟信号接入到PLC控制单元，PLC控制单元考虑加减速度的时间之后输出该模拟信号到变频器5的输入端，作为速度的主给定信号；同时在第n个和第n+1个（n为非零自然数）拉丝单元之间设有超声波传感器6，超声波传感器6用于检测转鼓4半径的变化，根据从超声波传感器6发射端以及接收端到待测物之间的距离变化，超声波传感器6发出相应的数据信号，各超声波传感器6的信号接入到对应的变频器5作为控制的反馈信号，进而控制变频器5的输出频率来调整变频电机3的旋转速度，将线速度控制在一定的范围内，进而实现对张力的控制，同时变频器5将控制变频电机3的信号返回给PLC控制单元进行数据比对，保证控制的精确，系统的工作流程为：

①  启动信号后，PLC控制单元输出使变频器端子闭合，变频器运行；

②  变频器通讯端口发出主速度信号；

③  超声波传感器检测转鼓4半径的变化，发出相应的数据信号接入到对应的变频器作为控制的反馈信号，控制变频电机的旋转速度；

④  变频器将控制变频电机的信号返回给PLC控制单元进行数据比对。

为了保证金属丝在拉拔过程中不会因为转鼓4在工作过程中温度升高而导致张力变化不稳定，可以在每个转鼓4内部设置封闭的循环水冷系统，控制转鼓4的温度，提高转鼓4的冷却效果，提高金属丝的产量和质量。

在拉丝生产中，工作环境的气体组成和气压相对确定，温度是不断变化的，而声速取决于它经过的气体的化学成份、气压和气体的温度，温度变化会影响超声波传感器6的检测精度，进而影响对张力的控制，所以本发明在超声波传感器6检测转鼓4的半径变化时，按照温度变化 6℃，声速变化1%的比例对检测的数据进行温度补偿，减少由于温度引起的误差。