[发明专利]一种基于转动惯量的卷径计算方法及收放卷装置

说明书

本发明公开了一种基于转动惯量的卷径计算方法及收放卷装置，包括收卷组件、放卷组件和传动组件组成收放卷装置，采用卷径计算公式得到卷径半径，根据转动惯量大小进行卷径计算，由主传动变频器采用本发明提出的上述卷径计算方法，实现控制传动轴转速，该方法不需要改变收放卷装置的结构或增加控制模块；在不增加硬件成本的情况下，能够满足低速时的卷径计算需求。结构简单，成本低，计算结果精确。

技术领域

本发明属于生产线上卷径确定技术领域；具体涉及一种基于转动惯量的卷径计算方法及收放卷装置。

背景技术

在工业生产中，很多行业都需要生产线上确定卷径技术，进行精确的张力控制，保持张力的恒定，以提高产品的质量。诸如造纸、印刷印染、包装、电线电缆、光纤电缆、纺织、皮革、金属箔加工、纤维、橡胶和冶金等行业都被广泛应用。

在生产机组生产操作中如何确定收放卷的卷径是一个重要问题。常见的卷径计算方法为根据线速度计算卷径的方法。

线速度计算法是通过系统运行线速度和电机运行角速度以及系统传动比计算卷径，当线速度较低时，卷径计算将有较大的误差，所以需要设定一个最低线速度，当线速度低于此值时卷径计算停止，卷径值将保持。

线速度卷径计算法方法在启动过程以及低速运行时，系统稍有波动就会严重影响当前卷径的准确性，造成系统控制精度不高，降低了产品质量。

厚度积分法：根据材料的厚度按卷筒旋转圈数进行卷径累加，对于线材还需设定每层的圈数。计圈的方法可选用外部计圈信号通过多功能端子输入。需要附加一个记圈设备，增加成本。

卷径检测传感器检测：用作当选用外部卷径传感器时。模拟输入的满值对应最大卷径的设定。但是使用成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于转动惯量的卷径计算方法及收放卷装置，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于转动惯量的卷径计算方法，利用以下卷径计算公式得到卷径半径：

其中ρ为材料密度，g为重力加速度，L为收卷宽度，r₀为收卷空卷半径，T_e为电动机电磁转矩，T_L为负载阻转矩；

其中J为系统转动惯量，w为角速度，t为时间。

进一步的，所述系统转动惯量J表示为：其中m为卷材的质量。

进一步的，其特征在于，所述系统转动惯量J表示为：

进一步的，所述系统转动惯量J表示为：

一种收放卷装置，包括收卷组件、放卷组件和传动组件；

收卷组件包括完成卷绕材料的收卷盘和用于控制收卷盘转动方向以及提供材料收卷所需张力的收卷变频器；

放卷组件包括提供材料的放卷盘和用于控制放卷盘转速和方向的放卷变频器；

传动组件包括用于放卷组件和收卷组件提供动力的传动轴，控制传动轴转速的主传动变频器；

所述主传动变频器运行如权利要求1-4任意一项所述的卷径计算方法，计算得到收卷盘的收卷卷径。

进一步的，所述主传动变频器上设定卷材的密度、收卷盘的收卷宽度；主传动变频器获取传动轴的电动机电磁转矩。

进一步的，所述收卷变频器获取收卷盘的系统转动惯量、角速度、负载阻转矩和收卷盘的收卷空卷半径，并且将上述参数发送给主传动变频器。