摘 要：鋼簾線(xiàn)并捻機(jī)合股并捻以后要用過(guò)捻器去除簾線(xiàn)徑向內(nèi)應(yīng)力，消除殘余扭轉(zhuǎn)，過(guò)捻器的轉(zhuǎn)速控制是去應(yīng)力控制的關(guān)鍵。丹佛斯的運(yùn)動(dòng)控制器有很強(qiáng)的用戶(hù)定制編程功能和高精度的同步控制特性。本文介紹了采用丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器解決去應(yīng)力控制難題的辦法和經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞： 過(guò)捻 去應(yīng)力 同步控制 張力
引言：中國(guó)目前已經(jīng)是世界上最大的子午線(xiàn)輪胎用鋼簾線(xiàn)生產(chǎn)國(guó)，由于行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，國(guó)內(nèi)的大型鋼簾線(xiàn)制造企業(yè)現(xiàn)在一般多自己研制鋼簾線(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備。其中CDT410W型并捻機(jī)是較為先進(jìn)的股繩機(jī)，不僅車(chē)速高，還集成了外繞功能。其中有一項(xiàng)工藝很難掌握，即鋼簾線(xiàn)合股并捻以后的軸向去應(yīng)力控制。作者憑多年生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，利用丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器的優(yōu)異控制性能，成功地解決了這個(gè)問(wèn)題，大大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和設(shè)備的生產(chǎn)效率。
一、 CDT410W并捻機(jī)過(guò)捻器的工作原理：
圖一為CDT410W并捻機(jī)的基本機(jī)械構(gòu)造框圖。
圖一、CDT410并捻機(jī)結(jié)構(gòu)圖
CDT410W為兩級(jí)串聯(lián)式內(nèi)放外收型并捻合股機(jī)，旋轉(zhuǎn)座1繞制的簾線(xiàn)能作為芯線(xiàn)再被旋轉(zhuǎn)座2的鋼絲外包捻合，能繞制復(fù)雜結(jié)構(gòu)鋼簾線(xiàn)。并捻合股后的鋼簾線(xiàn)然后通過(guò)過(guò)捻器去應(yīng)力，再被外繞，最后以成品進(jìn)入收卷機(jī)。
從過(guò)捻器的工作原理可以發(fā)現(xiàn)過(guò)捻器的功能相當(dāng)于紡紗工藝中的假捻器，即過(guò)捻器之前端鋼簾線(xiàn)由于過(guò)捻器的旋轉(zhuǎn)加捻作用，其捻度T’為：
T’ = ( 1 + λ) T
(根據(jù)文獻(xiàn)1推導(dǎo)) 其中，T為并捻機(jī)設(shè)定的捻度
λ為過(guò)捻速比，即過(guò)捻器與主機(jī)的轉(zhuǎn)速比
鋼簾線(xiàn)從過(guò)捻器出來(lái)以后會(huì)立即減去λT的捻度，最后總捻度保持T不變，所以過(guò)捻器的轉(zhuǎn)速不影響鋼簾線(xiàn)的最終捻度，但他能改變其前段鋼簾線(xiàn)的捻度，因此可以用于去應(yīng)力控制。鋼簾線(xiàn)加捻以后的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形可表示為：
(根據(jù)文獻(xiàn)1) 式中： t — 捻距，毫米
D — 過(guò)捻時(shí)該層鋼絲的外徑，毫米
d — 單根鋼絲的外徑，毫米
p— 該層鋼絲的彎曲曲率半徑，毫米
&— 該層鋼絲的單位長(zhǎng)度扭轉(zhuǎn)角，弧度
從鋼簾線(xiàn)的應(yīng)力公式可以發(fā)現(xiàn)，捻距越小，簾線(xiàn)的變形越大，而扭矩與捻度成反比，因此有結(jié)論捻度越大變形越大。這樣過(guò)捻器前段簾線(xiàn)是過(guò)度變形的，經(jīng)過(guò)過(guò)捻器以后恢復(fù)正常變形。對(duì)于特定形狀，特定材料的鋼簾線(xiàn)，在特性溫度和特定軸向張力條件下，消除簾線(xiàn)殘余應(yīng)力的效果只與過(guò)變形的程度有關(guān)，要使過(guò)變形的程度保持不變，需且只需保持過(guò)捻速比λ不變。所以過(guò)捻器的控制應(yīng)該是角度同步控制。
二、 丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器的功能：
丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器上的接口端子如右圖所示：
X55為編碼器2輸入接口，缺省用于連接從電機(jī)編碼器;
X56為編碼器1輸入接口，缺省用于連接主電機(jī)編碼器;
X57為10數(shù)字量輸入接口;
X58為24VDC電源;
X59為8數(shù)字量輸出接口。
(根據(jù)文獻(xiàn)2)
丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器的編程方式
丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器使用丹佛斯公司開(kāi)發(fā)的Aposs運(yùn)動(dòng)控制語(yǔ)言，其編程風(fēng)格模仿C語(yǔ)言，并提供多種便利指令，其界面如下圖所示： (根據(jù)文獻(xiàn)3)
丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器能提供如下基本功能：
1. 輸入輸出邏輯控制功能;
2. 同步控制功能，如角度同步，速度同步，電子凸輪;
3. 主從同步速比調(diào)節(jié);
4. 中斷功能，如時(shí)間中斷，I/O中斷等;
5. 基本數(shù)學(xué)運(yùn)算功能
……
三、 丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器在過(guò)捻控制中的應(yīng)用：
丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器控制示意圖如右：
主機(jī)即為主傳動(dòng)變頻器;
主機(jī)電機(jī)上安裝編碼器作為運(yùn)動(dòng)控制器主編碼器接口的輸入;
從機(jī)即為過(guò)捻器，運(yùn)動(dòng)控制器的控制邏輯保證過(guò)捻器轉(zhuǎn)過(guò)的角度與主機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的角度嚴(yán)格滿(mǎn)足用戶(hù)設(shè)置的速比關(guān)系，速比可以作為變頻器的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)通過(guò)RS485通訊口，由上位控制PLC設(shè)置。
丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器程序例(部分)：
main:
if in 32 then
if f_motoron==0 then
motor on
f_motoron=1
endif
if f_syncp==0 then
syncp
fsyncp=1
endif
out 1 1
else
f_syncp=0
f_motoron=0
motor off
endif
goto main
(參照文獻(xiàn)3)
其主體程序?yàn)椤癝yncP”角度同步控制宏指令，加上輔助控制命令。另外考慮到加減速時(shí)鋼簾線(xiàn)的張力發(fā)生變化，還要作相關(guān)處理。
運(yùn)行效果：
系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行效果非常理想，對(duì)同一種線(xiàn)材，在多種線(xiàn)速度條件下，用同一速比就能保證在加速勻速減速的全部階段的去應(yīng)力效果，減少了以前繁瑣的參數(shù)設(shè)置步驟，大大提高了生產(chǎn)效率。結(jié)束語(yǔ)： 鋼簾線(xiàn)并捻機(jī)過(guò)捻去應(yīng)力控制提出了同步控制的要求，丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器的強(qiáng)大功能保障了同步控制的精度，其編程功能的靈活性提高了整機(jī)的性能和設(shè)備的運(yùn)行效率，值得在鋼簾線(xiàn)生產(chǎn)企業(yè)推廣。
參考文獻(xiàn)
[1] 鋼絲雙捻時(shí)的變形特點(diǎn). 金屬制品. ISSN 1003-4226. 1990年16卷6期. 13-15
[2] 運(yùn)動(dòng)控制器MCO305使用說(shuō)明. MG.33.K2.02. Danfoss A/S. 2007
[3] 運(yùn)動(dòng)控制器MCO305設(shè)計(jì)指南. MG.33.L2.02. Danfoss A/S. 2007
