张力控制

张力控制方法

一．控制原理

下图是PV800H所用的钢丝线走线原理图，从右侧放线电机4——> 右侧排线电机6——>通过导论到张力调节电机8——>主辊电机1主辊电机2——>通过导论到张力调节电机7——> 左侧收线侧排线电机5——>左侧收线电机1

张力检测3 张力检测4

张力检测1 张力检测2

张力控制基本方案， 电机1，电机2，电机3，电机4伺服工作在速度模式。 电机7，电机8工作在扭矩模式。 电机2，电机5，电机6，工作在位置模式 保持电机1，电机2所带的主辊和电机4，电机3收放线电机的线速度一致。当线速度绝对一致的情况下张力控制电机7电机8保持抱匝不动，则钢线上的张力T为0。 假设线速度一致：通过张力调节电机施加一个扭矩M通过力臂L转换到导轮上的力就是线的张力T。（忽略摩擦力、导轮的大小、摆杆的重量和电机自身的惯量），设作用在滚轮3上的力F。

L=0.3m（测量得） M=0~30nm（电机输出扭矩）

则F=M/L=0~100（n）

（力矩：力臂(L)和力（F）的叉乘(M)。物理学上指使物体转动的力乘以到转轴的距离） 作用在线上的张力T=F/2=0~50（n）

计算所得数据和PV800H所查询的钢线扭矩可设定的范围0~50n吻合。FANUC系统参数查看电机7电机8也工作在扭矩控制模式下。可以肯定PV800H是用这个控制方式。

以上是假设线速度一致，张力控制的精度就取决于伺服电机输出的扭矩精度（需要咨询

伺服厂家）。

但实际上线速度不可能控制到完全的一致，由于左右收放线桶通过绕线其外径会随时变化。也就是说收放电机需要跟随外径的变化而变化。此时如何控制其线速度的统一。

1． 通过张力伺服电机的绝对值编码器反馈张力摆杆的实时位置，调整收放线电机的速

度。

右侧放线侧：当摆杆往左摆动时，张力过大，电机4线速度太慢。当摆杆往右摆动时，张力过小，电机4线速度过快。

左侧收线侧：当摆杆往左摆动时，张力过大，电机3线速度太快。当摆杆往右摆动时，张力过小，电机4线速度过慢。 反方向绕线毅然。

2． 通过收放线桶的走线量计算桶直径的变化来调整转速试线速度统一。

以收线桶为例，假设桶绕线区高度H=360mm，系统设置绕线卷螺距P=0.6mm，绕线桶直径D，钢丝线径Dx=0.1mm

计算收线一排的圈数N=H/P=360/0.6=600圈。也就是说电机600转为单位绕线桶直径D=D-Dx。通过直径D的变化来计算收线轮的转速（线速度不变） 收线侧相反D=D+Dx

3． 通过张力传感器的检测到张力和实际电机输出扭矩的力做比较计算，调整其输出扭

矩。

二．所用电机

电机1：FANUC αis 300/2000HV 锥轴，带风扇，绝对编码器1000 电机22：FANUC αis 300/2000HV 锥轴，带风扇，绝对编码器1000

电机3：FANUC αis 200/2500HV 直轴光轴，带风扇，绝对编码器1000 电机4：FANUC αis 200/2500HV 直轴光轴，带风扇，绝对编码器1000

电机7：FANUC αis 30/4000HV 直轴光轴，带抱闸，无风扇，绝对编码器1000 电机8：FANUC αis 30/4000HV 直轴光轴，带抱闸，无风扇，绝对编码器1000

选择转动惯量 J 较小的伺服电机 。

电机5：FANUC βis2/4000HV 直轴带键，带抱闸，无风扇，绝对编码器128 电机6：FANUC βis2/4000HV 直轴带键，带抱闸，无风扇，绝对编码器128 电机2：FANUC βis2/4000HV 锥轴，带抱闸，无风扇，绝对编码器128

三．系统工作参数

电机2带动工件下降，慢速0.1 ～ 2.5 mm/min 快速50 ～ 500 mm/min

钢丝走行方式：往返走行/单方向走行； 钢丝速度 (MAX) 900 m/min； 钢丝速度加减 3 秒；

钢丝往返循环 2 个循环/分；

最大钢丝贮线量 φ0.12 mm × 750 km (66 kg)。

裴忠 Pzowen@163.com