一种带有缓冲结构的放卷装置论文和设计-许向阳

全文摘要

本实用新型涉及电缆制造领域，更具体地说，它涉及一种带有缓冲结构的放卷装置，旨在解决金属丝在放线时可能断丝的问题，其技术方案要点是：包括机架、连接于机架的变频电机、连接于变频电机输出轴的放线辊、转动连接于机架的缓冲架，其中丝线绕过缓冲架进入下一工序，缓冲架上设有检测缓冲架转动情况并控制变频电机功率的控制电路。本实用新型通过变频电机、缓冲架与控制电路的设计，使得金属丝的收放线速度能够保持一致，从而有效防止金属丝损坏。

主设计要求

1.一种带有缓冲结构的放卷装置，其特征在于：包括机架（1）、连接于机架（1）的变频电机（7）、连接于变频电机（7）输出轴的放线辊（2）、转动连接于机架（1）的缓冲架（3），其中丝线（8）绕过缓冲架（3）进入下一工序，缓冲架（3）上设有检测缓冲架（3）转动情况并控制变频电机（7）功率的控制电路（1000）。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种带有缓冲结构的放卷装置，其特征在于：所述机架（1）底部设有限位缓冲架（3）转动角度的转角限位板（6），所述转角限位板（6）于缓冲架（3）的两侧各设有一块，其中一块设于缓冲架（3）朝向放线辊（2）的一侧，另一块设于缓冲架（3）运动轨迹中垂直于地面的位置；所述转角限位板（6）朝向缓冲架（3）的一面设有控制变频电机（7）启闭的触点开关（61），所述触点开关（61）位于缓冲架（3）的转动轨迹上。

3.根据权利要求2所述的一种带有缓冲结构的放卷装置，其特征在于：所述缓冲架（3）朝向机架（1）的一侧同轴固定凸轮（39）；所述机架（1）上连接有检测块（11），所述检测块（11）正对凸轮（39）的侧壁，且在检测块（11）上设有检测凸轮（39）侧壁与检测块（11）之间间距的位移传感器（5）。

4.根据权利要求3所述的一种带有缓冲结构的放卷装置，其特征在于：所述控制电路（1000）包括：

检测电路（100），包括用于检测凸轮（39）与检测块（11）之间距离的位移传感器（5），并发出检测信号；

比较电路（200），耦接于检测电路（100）的输出端以接收检测信号并输出比较信号；

执行电路（300），耦接于比较电路（200）并根据比较信号控制变频电机（7）功率。

5.根据权利要求4所述的一种带有缓冲结构的放卷装置，其特征在于：所述比较电路（200），包括，

第一比较部（201），耦接于检测电路（100）以接收检测信号，并将检测信号与第一预设值进行比较后输出第一控制信号；

第二比较部（202），耦接于检测电路（100）以接收检测信号，并将检测信号与第二预设值进行比较后输出第二控制信号。

6.根据权利要求4所述的一种带有缓冲结构的放卷装置，其特征在于：所述执行电路（300）包括，

第一控制部（301），耦接于第一比较部（201）以接收第一控制信号，当位移传感器（5）的感应信号小于第一预设值时，第一控制部（301）使变频电机（7）功率降低；

第二控制部（302），耦接于第二比较部（202）以接收第二控制信号，当位移传感器（5）的感应信号大于第二预设值后，第二控制部（302）使第一控制部（301）断电并使变频电机（7）功率增大。

7.根据权利要求6所述的一种带有缓冲结构的放卷装置，其特征在于：所述第一控制部（301）包括：

第五电阻（R5），一端耦接于第一比较部（201）；

第一三极管（Q1），发射极接地，基极耦接于第五电阻（R5）的另一端；

第六电阻（R6），一端耦接于第五电阻（R5）与第一三极管（Q1）基极的连接点，另一端耦接于第一三极管（Q1）与地的连接点；

第九电阻（R9），一端耦接于直流电，另一端耦接于第一三极管（Q1）的集电极；

第一继电器（KM1），包括线圈、第一常开触点开关（KM1-1），线圈一端耦接于第九电阻（R9）与直流电的连接点，线圈的另一端耦接于第九电阻（R9）与第一三极管（Q1）的连接点，第一常开触点开关（KM1-1）与变频电机（7）耦接。

8.根据权利要求6所述的一种带有缓冲结构的放卷装置，其特征在于：所述第二控制部（302）包括，

第七电阻（R7），耦接于第二比较部（202）；

第二三极管（Q2），基极耦接于第七电阻（R7），发射极接地；

第八电阻（R8），一端耦接于第七电阻（R7）与第二三极管（Q2）基极的连接点，另一端耦接于第二三极管（Q2）与地的连接点；

第二继电器（KM2），包括第二常开触点开关（KM2-1）、线圈、第一常闭触点开关（KM2-2），线圈的一端耦接于直流电，线圈的另一端耦接于第二三极管（Q2）的集电极，第二常开触点开关（KM2-1）与变频电机（7）耦接,第一常闭触点开关（KM2-2）一端耦接于第二常开触点开关（KM2-1）与变频电机（7）的连接点，另一端耦接于第一常开触点开关（KM1-1）与电源的连接点。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电缆制造领域，更具体地说，它涉及一种带有缓冲结构的放卷装置。

背景技术

电缆是用以传输电能，信息和实现电磁能转换的线材产品。其可定义为：由一根或多根绝缘线芯，以及它们各自可能具有的包覆层，总保护层及外护层组成的集合体。随着经济社会的不断发展，电缆在各个行业中的应用越来越广泛。

在电缆生产过程中，所用金属丝都要经过放线、整线、切线、分头、打端等工序，其中放线是指将金属丝从成捆的金属丝捆中自动抽离，为电缆加工的最开始阶段，对电缆的质量有很大的影响。

现有金属丝放线架的放线张力很难控制，一旦电机转动波动，导致放线张力与收线拉力未能保持一致，就会出现金属丝夹丝的问题，严重时还会出现断丝的后果。

因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种带有缓冲结构的放卷装置，通过变频电机、缓冲架与控制电路的设计，使得金属丝的收放线速度能够保持一致，从而有效防止金属丝损坏。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种带有缓冲结构的放卷装置，包括机架、连接于机架的变频电机、连接于变频电机输出轴的放线辊、转动连接于机架的缓冲架，其中丝线绕过缓冲架进入下一工序，缓冲架上设有检测缓冲架转动情况并控制变频电机功率的控制电路。

在进行金属丝的放卷时，通过缓冲架对金属丝进行缓冲，使得当收卷速度大于放卷速度或者放卷速度大于收卷速度时，金属丝都会带动缓冲架转动，从而通过缓冲架进行缓冲，使金属丝不会承受过大的拉力；

在缓冲架被转动的同时，控制电路根据缓冲架的转动方向判断收卷速度比放卷速度更大还是更小，从而实现对变频电机的调节，使金属丝始终保持稳定状态。

本实用新型进一步设置为：所述机架底部设有限位缓冲架转动角度的转角限位板，所述转角限位板于缓冲架的两侧各设有一块，其中一块设于缓冲架朝向放线辊的一侧，另一块设于缓冲架运动轨迹中垂直于地面的位置；所述转角限位板朝向缓冲架的一面设有控制变频电机启闭的触点开关，所述触点开关位于缓冲架的转动轨迹上。

转角限位板用于限位缓冲架的转动角度，一方面用于防止缓冲架转动角度过大难以复位；

另一方面通过触点开关的设计，当金属丝的放卷速度持续过快，直至缓冲架抵接于转角限位板时，能够控制放卷电机即变频电机停止运行，达到更进一步的调节效果；

同理，缓冲架另一侧转角限位板的触点开关用于控制收卷电机。

本实用新型进一步设置为：所述缓冲架朝向机架的一侧同轴固定凸轮；所述机架上连接有检测块，所述检测块正对凸轮的侧壁，且在检测块上设有检测凸轮侧壁与检测块之间间距的位移传感器。

在转角限位板的限位范围内，检测块与凸轮的间距随缓冲架的转动不断变化，在缓冲架处于两转角限位板中间位置时，位移传感器朝向凸轮侧壁的中间位置。

本实用新型进一步设置为：所述控制电路包括：

检测电路，包括用于检测凸轮与检测块之间距离的位移传感器，并发出检测信号；

比较电路，耦接于检测电路的输出端以接收检测信号并输出比较信号；

执行电路，耦接于比较电路并根据比较信号控制变频电机功率。

通过采用上述技术方案，使得位移传感器能够对凸轮与检测块之间的距离进行检测，当凸轮随缓冲架一同转动时，位移传感器的读数发生变化，从而控制变频电机的转动频率更快或者更慢；

同时位移传感器也能够通过检测凸轮与检测块间距的变化速度，达到检测缓冲架转动速度的目的，从而对收卷速度远大于放卷速度或放卷速度远大于收卷速度的异常情况进行记录。

本实用新型进一步设置为：所述比较电路，包括，

第一比较部，耦接于检测电路以接收检测信号，并将检测信号与第一预设值进行比较后输出第一控制信号；

第二比较部，耦接于检测电路以接收检测信号，并将检测信号与第二预设值进行比较后输出第二控制信号。

第一预设值与第二预设值相同，均为位移传感器对准凸轮中间时的距离信号，比较电路将位移传感器与第一预设值、第二预设值进行对比，当感应信号大于第一预设值时，说明凸轮与检测块的间距变大，此时发出第一控制信号，当感应信号小于第二预设值时，说明凸轮与检测块的间距变小，此时发出第二控制信号。

本实用新型进一步设置为：所述执行电路包括，

第一控制部，耦接于第一比较部以接收第一控制信号，当位移传感器的感应信号小于第一预设值时，第一控制部使变频电机功率降低；

第二控制部，耦接于第二比较部以接收第二控制信号，当位移传感器的感应信号大于第二预设值后，第二控制部使第一控制部断电并使变频电机功率增大。

通过采用上述技术方案，当位移传感器的感应信号大于第一预设值时，缓冲架逐渐变的竖直，此时收卷速度大于放卷速度，变频电机的功率需要增大，以维持缓冲架的位置；

当位移传感器的感应信号小于第二预设值时，缓冲架的倾斜角度增大，此时放卷速度大于收卷速度，变频电机的功率需要降低，以维持缓冲架的位置。

本实用新型进一步设置为：所述第一控制部包括：

第五电阻，一端耦接于第一比较部；

第一三极管，发射极接地，基极耦接于第五电阻的另一端；

第六电阻，一端耦接于第五电阻与第一三极管基极的连接点，另一端耦接于第一三极管与地的连接点；

第九电阻，一端耦接于直流电，另一端耦接于第一三极管的集电极；

第一继电器，包括线圈、第一常开触点开关，线圈一端耦接于第九电阻与直流电的连接点，线圈的另一端耦接于第九电阻与第一三极管的连接点，第一常开触点开关与变频电机耦接。

通过采用上述技术方案，第一控制信号将第一继电器导通，从而使第一常开触点开关闭合，进而使得变频电机功率增大。

本实用新型进一步设置为：所述第二控制部包括，

第七电阻，耦接于第二比较部；

第二三极管，基极耦接于第七电阻，发射极接地；

第八电阻，一端耦接于第七电阻与第二三极管基极的连接点，另一端耦接于第二三极管与地的连接点；

第二继电器，包括第二常开触点开关、线圈、第一常闭触点开关，线圈的一端耦接于直流电，线圈的另一端耦接于第二三极管的集电极，第二常开触点开关与变频电机耦接,第一常闭触点开关一端耦接于第二常开触点开关与变频电机的连接点，另一端耦接于第一常开触点开关与电源的连接点。

通过采用上述技术方案，输出的第二控制信号将第二三极管导通，使第二继电器工作，第二继电器的第一常闭触点断开，使第一控制部不再控制变频电机工作，转为通过第二控制部控制变频电机降低功率；

如此设置，使得第一控制部与第二控制部只能有一个在生效，防止对变频电机的控制出现问题。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

其一，通过变频电机、缓冲架与控制电路的设计，使得金属丝的收放线速度能够保持一致，从而有效防止金属丝损坏；

其二，通过转角限位板的设计，使得缓冲架的转动角度受到限制，防止缓冲架转动角度过大。

附图说明

图1为本实施例一的结构示意图一；

图2为本实施例一的结构示意图二；

图3为图1的A部放大图；

图4为图2的B部放大图；

图5为图2的C部放大图；

图6为隐藏缓冲架后的结构示意图；

图7为控制电路的电路图。

图中：1、机架；11、检测块；2、放线辊；3、缓冲架；31、转动轴；32、架体；33、绕线辊；34、配重机构；341、延伸杆；342、配重块；343、摩擦垫；344、悬挂杆；35、加强杆；36、收纳环槽；37、封闭板；38、卡接球；39、凸轮；4、限位架；41、限位杆；42、限位片；43、限位槽；44、限位套；45、限位通孔；46、锁定螺栓；47、锁定孔；48、限位块；5、位移传感器；6、转角限位板；61、触点开关；7、变频电机；8、丝线；1000、控制电路；100、检测电路；200、比较电路；201、第一比较部；202、第二比较部；300、执行电路；301、第一控制部；302、第二控制部；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R4、第四电阻；R5、第五电阻；R6、第六电阻；R7、第七电阻；R8、第八电阻；R9、第九电阻；A、第一比较器；B、第二比较器；Q1、第一三极管；Q2、第二三极管；KM2、第二继电器；KM1、第一继电器；KM2-1、第二常开触点开关；KM2-2、第一常闭触点开关；KM1-1、第一常开触点开关。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细描述。

实施例一：一种带有缓冲结构的放卷装置，如图1所示，包括机架1、连接于机架1的变频电机7、连接于变频电机7输出轴的放线辊2、转动连接于机架1的缓冲架3、连接于机架1且对钢丝线8进行限位的限位架4，其中丝线8绕过缓冲架3进入限位架4，最终沿限位架4进入下一工序，缓冲架3上设有检测缓冲架3转动情况并控制变频电机7功率的控制电路1000。

如图2、图3所示，缓冲架3不仅用于对金属丝的放线进行缓冲，同时也对金属丝进行一定程度的限位。缓冲架3包括转动连接于机架1的转动轴31、固定于转动轴31周壁的架体32、连接于架体32且对金属丝限位的绕线机构、连接于架体32且调整架体32重量的配重机构34、连接于架体32的多个加强杆35，其中加强杆35平行于绕线辊33。绕线机构包括连接于架体32的绕线辊33，绕线辊33周壁开设有多个收纳金属丝的收纳环槽36，金属丝收纳于收纳环槽36内，从而实现对金属丝的初步限位。

收纳环槽36的开口处还设有封闭收纳环槽36的封闭板37，封闭板37用于防止金属丝在缓冲架3运动时从收纳环槽36中脱出。绕线辊33周壁上远离放线辊2的一侧开设有卡接槽，封闭板37设有与卡接槽配合的弹性卡接球38，封闭板37通过卡接球38与卡接槽的配合卡接于绕线辊33。

为了避免金属丝被封闭板37磨出划痕损伤，在封闭板37朝向金属丝的一侧设有弹性缓冲垫。同时，为了降低金属丝与收纳环槽36的摩擦力，在收纳环槽36底部套设有转动套，转动套与绕线辊33同轴设置且转动连接于绕线辊33，金属丝位于转动套与封闭板37之间。在金属丝运动时，环绕过转动套并带动转动套转动。

如图2、图4所示，为了增加缓冲架3的重量，使缓冲架3的转动阻力即不会过大导致金属丝被拉断，又不会过小导致无法平衡金属丝的拉力，在架体32上设有配重机构34。配重机构34包括连接于架体32的延伸杆341、套设于延伸杆341外的配重块342，其中延伸杆341朝向垂直于转动轴31的方向延伸，从而对架体32形成扭力，与拉力形成平衡。

在架体32转动时，为了防止配重块342从延伸杆341上滑落，在延伸杆341周壁设有摩擦垫343。摩擦垫343套设于延伸杆341外，且在朝向延伸杆341远离转动轴31的一侧开设有导向面，配重块342穿过导向面并套设于摩擦垫343外。

如图2所示，由于配重块342需要根据金属丝的承受力进行调节，所以在机架1上设有存放配送块的悬挂杆344，配重块342套设于悬挂杆344外，从而方便取用。

实施例二：一种带有缓冲结构的放卷装置，如图2所示，与实施例一的不同点在于：限位架4包括滑动连接于机架1的限位杆41、连接于限位杆41顶部的限位片42，其中限位片42顶部开设有收纳金属丝的限位槽43，限位槽43内壁连接有封闭限位槽43的限位套44。金属丝从绕线辊33穿出后，再经过限位槽43的二次限位，从而通过两个位置的限位，使得金属丝的角度更接近预期角度偏斜，达到限位金属丝的目的。

如图5所示，为了避免金属丝被划损，限位套44使用橡胶制成。在使用时，限位套44将限位槽43填充满，并在限位套44中心处开设有与金属丝配合的限位通孔45，使得金属丝能够被限位套44包裹，不易造成划损。

为了便于将金属丝放入限位通孔45内，在限位通孔45顶部设有贯通限位套44的连通槽。限位套44包括设于限位槽43开口处且过盈配合的两限位块48，两限位块48使用橡胶制成，且彼此按压，从而将连通槽封闭。

放线辊2上可能同时放出多组金属丝，所以限位套44需要能够根据放线辊2上的放线组数进行调节，以满足放线需求。因此在机架1侧壁设有滑动槽，限位杆41滑动连接于滑动槽内，滑动槽的长度方向平行于限位杆41的长度方向，从而对限位杆41的伸出长度进行调节，进而调节限位杆41上限位片42的数量。每个限位片42顶部均设有多个限位槽43，从而与收纳环槽36对应。

限位杆41与限位片42通过锁定螺栓46连接，具体的，限位杆41侧壁开设有螺纹孔，限位片42开设有与螺纹孔配合的锁定孔47，锁定螺栓46穿过锁定孔47并拧入螺纹孔，从而实现限位杆41与限位片42位置的锁定。在锁定螺栓46与锁定孔47之间还设有弹性垫片，从而使限位片42能够在金属丝倾斜方向力量过大时进行一定程度的弹性形变，防止金属丝断裂。

锁定孔47呈腰型，且锁定孔47的长度方向垂直于限位杆41的延伸方向，从而使得限位片42相对限位杆41的高度能够进行调节。

实施例三：一种带有缓冲结构的放卷装置，如图6所示，与实施例一的不同点在于：机架1底部设有限位缓冲架3转动角度的转角限位板6，转角限位板6于缓冲架3（图1）的两侧各设有一块，其中一块设于缓冲架3朝向放线辊2的一侧，另一块设于缓冲架3运动轨迹中垂直于地面的位置；转角限位板6朝向缓冲架3的一面设有控制变频电机7启闭的触点开关61，触点开关61位于缓冲架3的转动轨迹上。

转角限位板6用于限位缓冲架3的转动角度，一方面用于防止缓冲架3转动角度过大难以复位；另一方面通过触点开关61的设计，当金属丝的放卷速度持续过快，直至缓冲架3抵接于转角限位板6时，能够控制放卷电机即变频电机7停止运行，达到更进一步的调节效果；同理，缓冲架3另一侧转角限位板6的触点开关61用于控制收卷电机。

缓冲架3朝向机架1的一侧同轴固定有凸轮39；机架1上连接有检测块11，检测块11正对凸轮39的侧壁，且在检测块11上设有检测凸轮39侧壁与检测块11之间间距的位移传感器5。

在转角限位板6的限位范围内，检测块11与凸轮39的间距随缓冲架3的转动不断变化，在缓冲架3处于两转角限位板6中间位置时，位移传感器5朝向凸轮39侧壁的中间位置。

如图6、图7所示，控制电路1000包括用于检测凸轮39与检测块11之间距离并输出检测信号的检测电路100、耦接于检测电路100的比较电路200、耦接于比较电路200的执行电路300，其中检测电路100使用的位移传感器5。

比较电路200包括第一比较部201、第二比较部202。

第一比较部201包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一比较器A，第一电阻R1一端耦接于直流电，第一电阻R1另一端耦接于第二电阻R2一端，第二电阻R2另一端接地，第一比较器A正相端耦接于第一电阻R1与第二电阻R2的连接点以接收第一预设值，第一预设值与第二预设值相同，均为位移传感器5对准凸轮39中间时的距离信号；第一比较器A反相端耦接于位移传感器5以接收检测信号。

第二比较部202包括第三电阻R3、第四电阻R4、第二比较器B，第三电阻R3一端耦接于直流电，第三电阻R3另一端耦接于第四电阻R4一端，第四电阻R4另一端接地，第二比较器B正相端耦接于第三电阻R3与第四电阻R4的连接点以接收第二预设值，第二比较器B反相端耦接于位移传感器5以接收检测信号。

执行电路300包括第一控制部301、第二控制部302。

第一控制部301包括第五电阻R5、第六电阻R6、第一三极管Q1、第九电阻R9、第一继电器KM1，第五电阻R5的一端耦接于第一比较器A输出端，第五电阻R5的另一端耦接于第一三极管Q1基极；第一三极管Q1的集电极耦接于第二继电器KM2，第一三极管Q1的发射极接地。

第六电阻R6一端耦接于第五电阻R5与第一三极管Q1基极的连接点，第六电阻R6另一端耦接于第一三极管Q1与地的连接点。

第九电阻R9，一端耦接于直流电，另一端耦接于第一三极管Q1的集电极。

第一继电器KM1，包括线圈、第一常开触点开关KM1-1，线圈一端耦接于第九电阻R9与直流电的连接点，线圈的另一端耦接于第九电阻R9与第一三极管Q1的连接点，第一常开触点开关KM1-1与变频电机7耦接。

第二控制部302包括第七电阻R7、第八电阻R8、第二三极管Q2、第二继电器KM2、续流二极管，第七电阻R7一端耦接于一端耦接于第二比较器B输出端，第七电阻R7另一端耦接于第二三极管Q2基极；第二三极管Q2的集电极耦接于第二继电器KM2，第二三极管Q2的发射极接地。

第八电阻R8一端耦接于第七电阻R7与第二三极管Q2基极的连接点，另一端耦接于第二三极管Q2与地的连接点；第二继电器KM2耦接于直流电，第二继电器KM2包括耦接于变频电机7的第二常开触点开关KM2-1，第二常开触点开关KM2-1连接于地；第二继电器KM2还包括一端耦接于第二常开触点开关KM2-1与变频电机7连接点的第一常闭触点开关KM2-2，第一常闭触点开关KM2-2的另一端耦接于第一常开触点开关KM1-1与电源的连接点。续流二极管一端耦接于第二继电器KM2与第二三极管Q2集电极的连接点，续流二极管另一端耦接于第二继电器KM2与地的连接点。

工作过程：通过位移传感器5检测凸轮39与检测块11的间距，当位移传感器5的感应信号大于第一预设值时，缓冲架3逐渐变的竖直，此时第一比较部201发射第一控制信号，第一继电器KM1将第一常开触点开关KM1-1闭合，从而使直流电、第一常开触点开关KM1-1、变频电机7、第二常开触点开关KM2-1电连，最后接地，控制变频电机7功率增大；

当位移传感器5的感应信号小于第二预设值时，第二比较部202发射第二控制信号，使得第二继电器KM2启动，从而使第二常开触点开关KM2-1打开，变频电机7不再受第一控制部301控制，而是通过第二控制部302控制使，使变频电机7的功率需要降低，以维持缓冲架3的位置。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

设计图

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