繞線長度測量控制儀的製作方法
2023-05-29 12:53:01 4
專利名稱：繞線長度測量控制儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種紡織領域測量技術，適用於制線行業和化纖工業，具體用來測量和控制繞線的幾何參數。
我國的繞線長度的測量及控制手段十分落後，目前一般廠家都採用軸線機，這種軸線機是利用齒數比來測量和控制繞線長度的。這種方法的缺點是不同繞線長度的產品要配置不同的齒輪組，這樣給任意長度的設定帶來困難。另外，齒輪本身的設計、加工、調試也十分繁瑣，齒輪搭配還存在著設計上的誤差，因為不是任意線長都恰巧有與之嚴格相配的齒輪組，所以控制精度存在先天不足。近幾年來，曾對上述落後的測量和控制方法作過改進，這種改進是利用測量軸線機軸的轉速，通過近似的比例關係，換算成繞線的實際長度。其實這種由轉速轉換到實際長度的測量方法是不理想的，其測量可靠性差，控制定長的精確度也差。因為影響繞線長度的因素很多，諸如空氣中的溼度、線的上染率、工藝過程中的動態張力的大小變化、繞線線速度周而復始地變化等等，這些都能直接影響繞線的長度及其測量。故上述改進迄今為止都尚未形成商品。
通過上海交通大學情報科學技術研究所使用Dialog系統進行國際聯機查新及檢索，有相關專利三篇，即SU717527、SU1124177、SU934206。
SU717527該繞線長度測量儀上有一個與脈衝分配器相聯的轉速傳感器和長度計數器，隨著軸線機軸的旋轉，轉速信號即被轉速傳感器獲得，並以脈衝形式送入長度計數器。由測得的轉速通過比例關係，可以轉換成繞線的長度。這種由轉速到長度的換算是不嚴謹的，正如前已所述，這種測長方法的可靠性精確度不好，控制定長不理想。
SU1124177該繞線長度測量儀與本發明最為接近，該儀器包括測量圓盤和電感式轉速傳感器，帶有控制繼電器的電子計數器和定長工作時間發生器。這種儀器也是由測量圓盤工作表面l與轉速n之間的關係，算出線長L＝ln。該儀器繞線的定長是由定長工作時間發生器控制的，在設定時間到達的時候，由電子計數器啟動繼電器動作，從而使軸線機停機工作。這種由控制時間t，測量圓盤周長l，轉速n相組合的定長控制不方便，繞線長度測量的可靠性差精確度不高。該儀器上還裝有一種導線鎖，這種導線鎖採用的是長方形開口式結構，由於其底槽長度較寬，致使在繞線過程中，繞線易從測量圓盤底槽中脫出，從而影響繞線測量的可靠性和精確度。另外，該儀器是直接將繞線纏繞在整個測量圓盤上，並使之轉動，這導致繞線經常拉斷，同樣影響繞線測量的可靠性和精確度。
常見的測量圓盤用金屬材料如鋁、不鏽鋼製成。因縫紉寶塔線兩側圓周大小不一，繞線的線速度是變化的，金屬圓盤比重大，造成慣性大，不能保持與繞線速度同步運轉，所以經常造成繞線斷線或產品成形不好。
本實用新型的目的在於提高繞線長度測量的可靠性和精確度。
本實用新型的繞線長度測量控制儀如
圖1、圖2、圖3、圖4所示。它主要由繞線長度檢測變送器1、脈衝整形電路2、BCD四位電子計數器3、四位數字定長器4、電子控制門5、停電保持電路6、七段BCD解碼驅動器7、四位數字顯示器8、驅動執行器9、軸線機工作開關10、直流穩壓電源11、儀器電源開關46、手動復零開關47等組成。
繞線長度檢測變送器1由測長圓盤30、E級微型軸承29、軸31、導線鎖36、紅外發射管33、紅外接收管37、工字支架22、安裝底盤28、連機彎形支座25組成。
測長圓盤30特別要充分考慮其長期工作的耐磨性好、熱變形性小、絕緣性好和比重輕多種機械性能指標，故採用布氏硬度為10.6～12.5N／mm、熱變形溫度為174℃、線膨脹係數為3.5×10－5～5×10－51／℃、絕緣電阻為1013－1014Ω、比重為1.22－1.26CN／cm3的聚碸(PSU)或者聚甲醛(POM)、ABS等工程塑料，以確保測長圓盤30的機械性能的穩定性。經過精密製作測長圓盤30的底槽直徑d應為31.65～32.01mm，底槽寬b為0.5～1.5mm，底槽深h為1.2～2.2mm，從而確保了整機的繞線長度測量精度小於0.6％的實現。距測量圓盤30底槽表面下方1.5～2.5mm處鑽一個測量孔44，其φ1為0.8～1.5mm，並要求測量孔44的中心線與測量圓盤30的垂直度誤差不大於1°。
為了減少測量圓盤30轉動時的摩擦阻力，以免造成不必要的測量誤差，在測量圓盤30中心處安置一隻精度為E級微型軸承29，並通過軸31與安裝底盤28牢固聯結。
由於測長圓盤30是由硬度大、比重輕的工程塑料聚碸(PSU)或者聚甲醛(POM)、ABS經過高精度加工而成，中心孔又裝有E級微型軸承29，所以能輕鬆自如地跟隨繞線13在周而復始的變速條件下，與繞線作同步運轉，並與繞線不產生任何相對滑動。它能直接測量繞線長度，測長圓盤30轉動的周長數即等於繞底槽運動的繞線長度值，所以提高了測量的可靠性。又由於測長圓盤30的底槽周長根據圓周l＝πd關係，精確設計製作成d＝31.65～32.01mm，故使測量精度始終在0.6％以內。
另外使繞線13與測量圓盤30間成100°～120°包角，以弧形摩擦接觸，從而解決了現有技術中繞線13在測量圓盤30的底槽中經常產生斷線而影響繞線測量的可靠性和精確度的缺點。
為了使紅外發射管33和紅外接收管37能正常工作，紅外發光管33和紅外接收管37都必須安裝在工字支架22左右兩側安裝孔內，且不得有任何鬆動現象，並使紅外發光管33和紅外接收管37組成的光路有效地穿過測量孔44中心。
導線鎖36是用陶瓷或金屬材料特製而成，其導線鎖孔φ2應為1.2～2.2mm，導線鎖叉間的夾角α應為24°～32°。導線鎖孔φ2中心線x－x必須與測量圓盤30底槽的中心線y－y重合，安裝時應在同在一個平面內，誤差不得大於0.2mm。
繞線長度檢測變送器1在組裝時，其測長圓盤30的軸31，紅外發射管33、紅外接收管37的工字支架22，導線鎖36以及連機彎形支座25都必須垂直地與安裝底盤28連結，垂直度誤差不得大於1°。連結處必須分別用螺母26、29和螺絲42、43擰緊，且不得產生滑動現象，以免產生工作不穩定和不必要的測量誤差。
脈衝整形電路2，電子控制門5，由施密觸發器4093、雙向可控矽等組成。
BCD四位電子計數器3，停電保持電路6由CMOS電路雙BCD同步加法器CC4518、二極體、9V層疊式電池組成。
四位數字定長器4，由4片小型撥盤開關組成。在每片撥盤上按順序標有0－9，給繞線任意的額定長度的預置帶來了方便。直流穩壓電源11由交流電源變壓器，7800系列三端式集成穩壓器、電容、散熱片等組成。
另外，儀器用PVC塑料製成美觀耐用的面板。
本儀器的電路工作原理如圖1所示首先將儀器電源開關46合上，使直流穩壓電源11輸出正常的直流工作電壓，以供各電路用。然後將四位數字定長器4的撥盤開關撥到繞線額定長度值，再將手動復零開關47啟動，使四位數字顯示器8全為零，此時合上軸線機工作開關10，使軸線機軸20旋轉繞線，通過繞線長度檢測變送器1，將繞線13的長度值轉變成電信號，並經過脈衝整形電路2使之成為連續的矩形波送入BCD四位電子計數器3計長，最後經BCD七段解碼驅動器7由數字顯示器8顯示繞線長度值。待四位數字顯示器8顯示繞線長度值與四位數字定長器4的設定值相符的那一瞬間，電子控制門5便打開，通過電子執行器9使交流牽引電磁鐵45吸合，軸線機工作開關10即斷開，軸線機21停止工作。另外，當軸線機21因停電而中止工作時，原先已被測量的繞線13的長度值即被停電保持電路6所貯存，當軸線機21重新工作時，停電保持電路6裡貯存的繞線長度值，又由七段BCD解碼驅動器7通過四位數字顯示器8顯示，繞線13的長度測量和控制便可在此基礎上繼續進行，直到與四位數字定長器4的設定值相符，軸線機21停止工作為止。
圖1是繞線長度測量控制儀工作狀態示意圖。
圖2是繞線長度檢測變送器1結構示意圖。
圖3是測長圓盤30結構示意圖。
圖4是導線鎖36結構示意圖。
配用本儀器的軸線機21其工作狀態如圖1所示在合上軸線機工作開關10之前，首先要把繞線13從線筒12中引出，經過矽油浸盒14，穿過導線孔15，在繞線機械張力盤16底盤繞一周，再經過斷線保護機構17，以100°～120°的包角繞在繞線長度檢測變送器1的測量圓盤30的底槽中，然後穿進導線鎖36的中心孔，經過繞線導線盤19上端，最後在軸線機軸20的寶塔線筒上連續繞3～5數圈，繞線13的繞制準備工作就緒。此時可以合上儀器電源開關46，同時將四位數字定長器4的撥盤開關撥在需要的額定繞線數值上，然後合上軸線機工作開關10，使軸線機軸20轉動，繞線長度檢測變送器1的測長圓盤30，通過其底槽與繞線13的摩擦接觸，與繞線13作同步運轉，繞線13和測長圓盤30之間不產生任何相對滑動。測長圓盤30將繞線長度值通過紅外發射管33和紅外接收管37轉換成電信號，經過脈衝整形電路2，以連續的矩形波送入BCD四位電子計數器3計長，通過BCD七段解碼驅動器7由四位數字顯示器8顯示，當繞線長度值與四位數字定長器4的設定值相符時，電子控制門5便打開，通過驅動執行器9使交流牽引電磁鐵45吸合，軸線機工作開關10斷開，軸線機21停車。
本實用新型的優點是(1)採用耐磨性好，熱變形性小，絕緣性好，比重輕的聚碸(PSU)或者聚甲醛(POM)、ABS等工程塑料精密製作成繞線長度測量圓盤30，它能直接測量繞線長度，同時也減少了溼度，線的上染率、動態張力大小和周而復始變化的繞線線速度等因素所帶來的影響，又克服了由轉速到長度以間接測量方式所帶來的誤差和不便，提高了繞線測量的可靠性和精確度。
(2)用陶瓷或金屬材料特製成的導線鎖36的設計和安裝，克服了現有技術所採用的長方形開口式結構，開口長度較寬易使在繞線過程中繞線13從測量圓盤30底槽中脫出，影響繞線測量的可靠性和精確度的缺點。
(3)停電保持電路6在當軸線機21因停電而中止工作時，能有效地貯存已被測量的繞線13的長度值，這給繞線13連續測量提供了保障，提高了繞線長度測量的可靠性和精確度。
本實用新型經有關單位試用表明，整機的繞線測量和控制精度在0.6％以內，大大優於國家有關的允許誤差標準。
如從上海第一制線廠試用報告可知，在繞4540米時，國家誤差標準為2％，使用本實用新型現場實測為0.45％。
又如從上海星火線廠試用報告可知，在繞9000米時，國家誤差標準為1.5％、使用本實用新型現場實測為0.40％。
權利要求1.一種用以測量紡織材料的繞線長度測量控制儀，其中的繞線長度檢測變送器1包括測長圓盤30，E級微型軸承29，軸31，導線鎖36，紅外發射管33，紅外接收管37，工字支架22，安裝底盤28，連機彎形支座25，其特徵是測長圓盤30的底槽直徑d為31.65～32.01mm，測長圓盤30的底槽寬b為0.5-1.5mm，測長圓盤30的底槽深h為1.2-2.2mm，在測量圓盤30上的測量孔44φ1為0.8-1.5mm，測量孔44的中心，距測量圓盤30槽底表面為1.5-2.5mm，導線鎖36的導線鎖孔φ2為1.2-2.2mm，導線鎖36的叉間夾角α為24°～32°。
2.根據權利要求1所說的繞線長度測量控制儀，其特徵是測長圓盤30的材料可採用聚碸、聚甲醛、ABS等工程塑料。
3.根據權利要求1或2所說的繞線長度測量控制儀，其特徵是測量孔44的中心線與測量圓盤30的垂直度誤差不大於1°。
4.根據權利要求3所說的繞線長度測量控制儀，其特徵是導線鎖36的材料可採用陶瓷或金屬製成。
5.根據權利要求4所說的繞線長度測量控制儀，其特徵是導線鎖36的導線孔φ2的中心線X－X與測量圓盤30底槽的中心線y－y相重合。
專利摘要本實用新型對繞線長度測量控制儀和其中的繞線長度檢測變送器作了有效的改進，尤其是對測量圓盤和導線鎖。該儀器以合理的設計參數、精密的構造，直接的測長方式，克服了由轉速到長度換算所帶來的不便和誤差。整機的繞線測量和控制精度小於0.6％，優於國家誤差標準。本儀器涉及紡織領域測量技術，適用於制線行業和化纖工業的繞線長度的測量和控制。
文檔編號G01B21/06GK2090966SQ91215480
公開日1991年12月18日 申請日期1991年5月20日 優先權日1991年5月20日
發明者楊定海, 陳建平 申請人:中國紡織大學