CN214455810U - 锭子张力控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电机驱动式锭子张力控制装置，包括：电机、摆动辊、摆动臂、芯轴、第一支撑机构与第二支撑机构，所述芯轴设置于第一支撑机构上，所述摆动臂设置于第二支撑机构上，所述摆动臂的一端与摆动辊连接设置，所述摆动臂的另一端设置有旋转中心孔或者旋转中心轴，其中所述电机的动力输出端与所述摆动臂的旋转中心孔或者旋转中心轴连接设置并同步运动。本实用新型主要是通过设置创新式的扭矩电机与摆动臂、芯轴的结构位置关系，再通过控制电机扭矩大小进而实现精确控制施加至线状材料的张力大小，具有可精确调整张力大小，长期使用时稳定性高等优点。

Description

锭子张力控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种采用电机作为张力动力源的锭子张力控制装置。具体而言，本实用新型涉及一种利用扭矩电机或者伺服电机精确控制施加于线状材料上的张力大小，以确保在不同的操作参数下，线状材料在放线的过程中，施加至线状材料上的张力均基本保持恒定。

背景技术

线状材料可是天然纤维或者合成纤维线或者金属丝等，常见的材质有棉、人造丝、聚酰胺、聚酯、芳香族聚酰胺、钢丝等。在轮胎工业或者纺织工业或者线缆工业中，一般需要在外部动力源(例如电机)的牵引作用下将一个或者若干个缠绕成卷装的线状材料从线轴中拉出至预定工位以便进行后续作业。而在将线状材料从线轴中拉出时，需要锭子张力控制装置为线状材料提供恒定均匀的张力，而且在不同的操作参数下，例如当由于线状材料持续消耗而导致缠绕在线轴上的线状材料的重量和料卷直径减小时，和/或拉出速度发生变化时，施加至线状材料上的张力也需要基本保持恒定。尤其是在使用多个锭子张力控制装置同步拉出多股线状材料时，需要确保所有锭子张力控制装置施加至各自线状材料上的张力均基本保持恒定且基本均匀，即施加至各线状材料上的张力一致性较高。

但申请人经过调研发现，目前市场上使用最广泛的锭子张力控制装置是利用气缸进行增压或降压的方式控制施加至线状材料上的张力大小，该方式存在至少以下三点不足之处：

一、气缸控制张力的方式是通过控制汽缸内的空气压力大小实现，但控制气缸内的压力是通过人工操作手动旋钮调节气压大小，手动调整压力供给不稳定，导致提供的张力不准确；另外，在同时大量使用该种张力控制装置时(如锭子架)，人工调节气压大小极为不便且消耗工时较长。

二、气缸在长期使用后，其供气管路及气缸本体容易磨损，进而导致压力供给不稳定，导致提供的张力不准确。

三、在工业化生产中，均是采用多个锭子张力控制装置同时拉出多股线状材料，因此需要确保施加至各线状材料的张力基本一致且恒定，但由于上面所述的两点不足可知，通过气缸控制张力的方式难以确保施加至各线状材料的张力基本一致且恒定，尤其在长期使用后，张力稳定性与一致性欠佳。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种电机驱动式锭子张力控制装置，包括：电机、摆动辊、摆动臂、芯轴、第一支撑机构与第二支撑机构，所述芯轴设置于第一支撑机构上，所述摆动臂设置于第二支撑机构上，所述摆动臂的一端与摆动辊连接设置，所述摆动臂的另一端设置有旋转中心孔或者旋转中心轴，其中所述电机的动力输出端与所述摆动臂的旋转中心孔或者旋转中心轴连接设置并同步运动。

较佳地，所述电机的动力输出端与所述摆动臂的旋转中心孔或者旋转中心轴通过同步带组件相连接设置并同步运动。

较佳地，所述电机的动力输出端与所述摆动臂的旋转中心孔或者旋转中心轴通过相互啮合的齿轮机构相连接设置并同步运动。

较佳地，所述同步带组件包括主动轮与从动轮，所述从动轮设置有与所述摆动臂的旋转中心孔或者旋转中心轴相匹配设置的旋转中心轴或者旋转中心孔。

较佳地，所述主动轮与从动轮的齿轮比为1:1至1：20之间。

较佳地，所述相互啮合的齿轮机构为齿轮以及与齿轮相耦合的齿条组件，所述电机的动力输出端与所述摆动臂的旋转中心孔或者旋转中心轴通过齿轮以及与齿轮相耦合的齿条组件相连接设置并同步运动。

较佳地，所述齿条组件包括齿条、齿条摆动臂，所述齿条固定设置于齿条摆动臂的一端，所述齿条摆动臂的另一端与设置有与所述摆动臂的旋转中心孔或者旋转中心轴相匹配设置的旋转中心轴或者旋转中心孔。

较佳地，所述齿条组件包括齿条、连杆结构，所述齿条固定设置于连杆结构的一端，所述连杆结构的另一端直接设置于所述摆动臂上并与摆动臂同步运动。

较佳地，所述齿条组件包括齿条、连杆结构，所述齿条固定设置于连杆结构的一端，所述连杆结构的另一端间接设置于所述摆动臂上并与摆动臂同步运动。

较佳地，还可以设置有检测线状材料的放线速度的线速检测传感器和/或检测线状材料的料卷转速的旋转速度检测传感器。

综上所述，本实用新型公开的锭子张力控制装置，主要是通过设置创新式的扭矩电机与摆动臂、芯轴的结构位置关系，再通过控制电机扭矩大小进而实现精确控制施加至线状材料的张力大小，该技术方案具有张力输出准确度与精度高，可精确调整张力大小且调节方式便捷，长期使用时稳定性高，尤其是在使用多个锭子张力控制装置同时拉出多股线状材料时，即使经过长期使用后各锭子张力控制装置的张力一致性较高等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型第一实施例的整体示意图。

图2为本实用新型第一实施例的部分示意图。

图3为本实用新型第二实施例的整体示意图。

图4为本实用新型第二实施例的部分示意图。

图5为本实用新型第三实施例的部分示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式，均属于本实用新型的保护范围。

本实用新型公开的锭子张力控制装置的具体结构及工作原理，通过以下三个实施例进行详细说明，需说明的是，相同的元器件、构造仅以相同标号表示。

第一实施例，如附图1至附图2所示，本实用新型提供了一种锭子张力控制装置1，其包括：电机63、摆动辊2、摆动臂3、芯轴4、第一支撑机构50与第二支撑机构51，所述电机63设置有动力输出端61，所述芯轴4设置于第一支撑机构50上，所述摆动臂3设置于第二支撑机构51上，所述摆动臂3的一端31与摆动辊2连接设置，所述摆动臂3的另一端32设置有旋转中心孔或者旋转中心轴321，所述电机的动力输出端61与所述摆动臂3的旋转中心孔或者旋转中心轴连接设置并同步运动。其中，所述电机优选伺服电机或者扭矩电机。

本实用新型所述电机的动力输出端61与所述摆动臂3的旋转中心孔或者旋转中心轴通过同步带组件相连接设置并同步运动。具体而言，所述同步带组件包括主动轮651、从动轮652与同步带653，所述从动轮设置有与所述摆动臂3的旋转中心孔或者旋转中心轴相匹配设置的旋转中心轴或者旋转中心孔6521。其中，所述主动轮651与从动轮的齿轮比优选为1:1至1：20之间。

本实用新型所述锭子张力控制装置1通过固定板7固定设置于预定位置；所述芯轴4通过第一支撑机构50支撑并固定设置于所述固定板7上；所述电机63通过侧板66支撑并与所述固定板7固定设置；用于支撑所述摆动臂3的第二支撑机构51可以独立设置或者与所述第一支撑机构50一体设置，所述摆动臂3可绕其上的旋转中心孔或者旋转中心轴带动所述摆动辊2同步摆动。

本实用新型的核心结构及原理具体说明如下，所述电机63的动力输出端61与所述主动轮651固定连接，进而通过同步带653、从动轮652、以及设置于从动轮上的旋转中心孔或者旋转中心轴6521与所述摆动臂3的旋转中心孔或者旋转中心轴相连接设置并同步运动，本实施例图示中仅以从动轮上设置旋转中心轴6521、所述摆动臂3设置旋转中心孔321为例进行说明，以实现将所述动力输出端61与所述摆动臂3相连接设置并同步运动，即将所述摆动臂3与所述动力输出端61连接设置并同步运动，亦即将与所述摆动臂3相连接的摆动辊2与所述动力输出端61连接设置并同步运动。

本实用新型的工作原理如下，先将缠绕设置于线轴(未图示)上的线状材料(如钢丝或尼龙线等，以下仅以钢丝为例进行说明)通过线轴装载至所述芯轴4上，将钢丝的钢丝头部份与外部动力源(未图示)相连接，并将钢丝按照使用需要缠绕至所述摆动辊2上；当钢丝在外部动力源的恒定牵引下放线时，由于动力输出端61与所述摆动辊2连接设置并同步运动，因此通过调节电机的动力输出端61的力的大小即可实现调节施加至所述摆动辊2上的力的大小，所述摆动辊2上的力是与所述外部动力源施加至所述摆动辊2上的牵引力的反作用力，因此通过调节电机的动力输出端61的力的大小即可通过所述摆动辊2实现精确调节施加至钢丝或尼龙线上的张力大小。由于电机输出的力可以进行数字化控制，因此施加至钢丝或尼龙线上张力的控制准确度与精度更高，且可精确调整张力大小；由于电机具有稳定可靠、使用寿命长、张力持久稳定等优点，尤其在工业化生产中，使用具有所述锭子张力控制装置的锭子架等同时拉出多股钢丝生产作业时，整体的张力一致性与稳定性尤其明显，钢丝缠绕至目标物的缠绕效果更佳。

本实用新型中第二实施例、第三实施例与第一实施例的核心结构及原理相似，不同之处在于所述动力输出端61与所述摆动臂3的旋转中心孔或者旋转中心轴是通过相互啮合的齿轮机构相连接设置并同步运动。具体而言，所述相互啮合的齿轮机构为齿轮671以及与齿轮相耦合的齿条组件，所述动力输出端与所述摆动臂的旋转中心孔或者旋转中心轴是通过齿轮以及与齿轮相耦合的齿条组件相连接设置并同步运动。

第二实施例，如附图3至附图4所示。本实施例所述锭子张力控制装置1通过固定板7固定设置于预定位置；所述芯轴4通过第一支撑机构50支撑并经侧板80固定设置于所述固定板7上；所述电机63设置于侧板80内并通过所述侧板80与所述固定板7固定设置；用于支撑所述摆动臂3的第二支撑机构51可以独立设置或者与所述第一支撑机构50一体设置，所述摆动臂3可绕其上的旋转中心孔或者旋转中心轴321带动所述摆动辊2同步摆动。

在本实施例中所述齿条组件包括齿条672、齿条摆动臂673，所述齿条672固定设置于齿条摆动臂的一端6731上，所述齿条摆动臂的另一端6732与设置有与所述摆动臂3的旋转中心孔相匹配设置的旋转中心轴6733，本实施例图示中仅以所述齿条摆动臂的另一端6732设置有旋转中心轴6733、所述摆动臂3设置旋转中心孔321为例进行说明。具体阐述如下：所述动力输出端61与所述齿轮671固定连接并同步转动，所述齿条672与所述齿轮671相耦合并同步运动，进而实现通过齿轮671、齿条672、以及设置于所述齿条摆动臂的另一端6732的旋转中心轴6733与所述摆动臂3的旋转中心轴321相匹配设置并同步运动，进而以实现将所述动力输出端61与所述摆动臂3相连接设置并同步运动，亦即将与所述摆动臂3相连接的摆动辊2与所述动力输出端61连接设置并同步运动。本实施例的技术方案除了完整地具有第一实施例中所述的技术效果外，还对采用同步带组件技术方案进行改进，在第一实施例中如主动轮与从动轮的齿轮比为1:20时，则从动轮的直径较大，从动轮占用空间大，使用不方便，不利于产业化使用。

第三实施例，如附图3至附图5所示。本实施例所述锭子张力控制装置1通过固定板7固定设置于预定位置；所述芯轴4通过第一支撑机构50支撑并经侧板80固定设置于所述固定板7上；所述电机63设置于侧板80内并通过所述侧板80与所述固定板7固定设置；用于支撑所述摆动臂3的第二支撑机构51可以独立设置或者与所述第一支撑机构50一体设置，所述摆动臂3可绕其上的旋转中心孔或者旋转中心轴321带动所述摆动辊2同步摆动。

在本实施例中所述齿条组件包括齿条672、连杆结构674，所述齿条672固定设置于连杆结构的一端6741，所述连杆结构的另一端6742直接或者间接设置于所述摆动臂3上，并与摆动臂3绕所述摆动臂3的旋转中心孔321同步运动。本实施例与第二实施例的核心结构及原理相似，不同之处在于将齿条摆动臂673替换为直接或者间接设置于所述摆动臂3上的连杆结构674，以降低本实用新型所述锭子张力控制装置的制造成本，同时可减少力的传输损耗，可进一步提高施加至钢丝的张力的精确度与稳定性。

本实施例所述锭子张力控制装置1还可以设置有检测所述线状材料的料卷转速的旋转速度检测传感器，并通过控制所述电机的输出大小以匹配所述料卷的转速，以提供恒定的放线张力。

本实施例所述锭子张力控制装置1还可以设置有检测线状材料的放线速度的线速检测传感器，并通过控制所述电机的输出大小以匹配所述线状材料的放线速度，以提供恒定的放线张力。

本实用新型可以对所述锭子张力控制装置的锭子架的各个张力进行单独调节或者选择性调节或者整体调整，具有操作简单的有点。

表1与表2是申请人在相同条件下，在施加放线牵引力的电机的放线速度(单位：毫米/秒)分别为100毫米/秒、200毫米/秒、300毫米/秒、400毫米/秒四个常用的缠绕放线条件下，申请人分别针对施加至钢丝(金属材质)与尼龙线(合成纤维材质)的张力波动进行测试的实验数据，通过对比实验数据可见：本实用新型的锭子张力控制装置的钢丝的张力浮动量与尼龙线的张力浮动量均为0.1牛米；现有的气动式张力控制装置的钢丝的张力浮动量与尼龙线的张力浮动量均为0.4牛米至0.5牛米。也就是说，本实用新型所述锭子张力控制装置施加至钢丝或尼龙线上的张力稳定性比气动式张力控制装置的稳定性高，且由于单独的锭子张力控制装置的稳定性高，在使用由多个本实用新型所述锭子张力控制装置构成的锭子架进行多股钢丝或尼龙线缠绕时，施加至各钢丝或尼龙线的张力的整体一致性必然较高。

表1

表2

表3与表4是申请人在不同的放线速度条件下，使用本实用新型所述的锭子张力控制装置及其控制方法设定施加至钢丝的张力为4牛米与设定施加至尼龙线的张力10牛米的实验数据。通过对比实验数据可知即使放线速度不同，但同样可以精准设定施加至钢丝或尼龙线的张力值；在料卷的直径发生变化时，同样可以精准设定施加至钢丝或尼龙线的张力值。由此可见，采用本实用新型所述的锭子张力控制装置可通过控制电机输出端力的大小进而实现精确控制施加至多股钢丝或尼龙线的张力大小，如采用锭子架，同样可以对多股钢丝或尼龙线的张力可以进行整体统一调整或者有针对性调整。

表3

表4

此外，由于本实用新型是利用电机控制输出张力，电机的稳定性较气动的高，使用寿命也较气动的长，因此无论是单独使用或同时使用多个本实用新型所述锭子张力控制装置，在长期使用时稳定性均较高。

综合上述公开的技术内容可知，本实用新型公开的锭子张力控制装置，主要是通过设置创新式的电机与摆动臂、芯轴的结构及位置关系，再通过控制电机的动力输出大小进而实现精确控制施加至线状材料的张力大小，具有张力输出精度高，可精确调整张力大小，长期使用时稳定性高，尤其是在多个锭子张力控制装置同时拉出多股线状材料时，即使经过长期使用后各锭子张力控制装置的张力一致性较高等技术效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锭子张力控制装置，包括：电机、摆动辊、摆动臂、芯轴、第一支撑机构与第二支撑机构，所述芯轴设置于第一支撑机构上，所述摆动臂设置于第二支撑机构上，所述摆动臂的一端与摆动辊连接设置，所述摆动臂的另一端设置有旋转中心孔或者旋转中心轴，其特征在于：所述电机的动力输出端与所述摆动臂的旋转中心孔或者旋转中心轴相连接设置并同步运动。

2.根据权利要求1所述的锭子张力控制装置，其特征在于，所述电机的动力输出端与所述摆动臂的旋转中心孔或者旋转中心轴通过同步带组件相连接设置并同步运动。

3.根据权利要求1所述的锭子张力控制装置，其特征在于，所述电机的动力输出端与所述摆动臂的旋转中心孔或者旋转中心轴通过相互啮合的齿轮机构相连接设置并同步运动。

4.根据权利要求2所述的锭子张力控制装置，其特征在于，所述同步带组件包括主动轮与从动轮，所述从动轮设置有与所述摆动臂的旋转中心孔或者旋转中心轴相匹配设置的旋转中心轴或者旋转中心孔。

5.根据权利要求4所述的锭子张力控制装置，其特征在于，所述主动轮与从动轮的齿轮比为1:1至1：20之间。

6.根据权利要求3所述的锭子张力控制装置，其特征在于，所述相互啮合的齿轮机构为齿轮以及与齿轮相耦合的齿条组件，所述电机的动力输出端与所述摆动臂的旋转中心孔或者旋转中心轴通过齿轮以及与齿轮相耦合的齿条组件相连接设置并同步运动。

7.根据权利要求6所述的锭子张力控制装置，其特征在于，所述齿条组件包括齿条、齿条摆动臂，所述齿条固定设置于齿条摆动臂的一端，所述齿条摆动臂的另一端与设置有与所述摆动臂的旋转中心孔或者旋转中心轴相匹配设置的旋转中心轴或者旋转中心孔。

8.根据权利要求6所述的锭子张力控制装置，其特征在于，所述齿条组件包括齿条、连杆结构，所述齿条固定设置于连杆结构的一端，所述连杆结构的另一端直接设置于所述摆动臂上并与摆动臂同步运动。

9.根据权利要求6所述的锭子张力控制装置，其特征在于，所述齿条组件包括齿条、连杆结构，所述齿条固定设置于连杆结构的一端，所述连杆结构的另一端间接设置于所述摆动臂上并与摆动臂同步运动。

10.根据权利要求1至9任意一项权利要求所述的锭子张力控制装置，其特征在于，还可以设置有检测线状材料的放线速度的线速检测传感器和/或检测线状材料的料卷转速的旋转速度检测传感器。

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