CN109406275B - 捻制用钢丝的表面质量检测装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种捻制用钢丝的表面质量检测装置及方法，该表面质量检测装置包括：放线装置；弓带，包括弓带主体及复数个拱形硬质合金元件；第一张力检测装置，用以检测捻制用钢丝进入弓带之前的第一张力；第二张力检测装置，用以检测捻制用钢丝经过弓带后的第二张力；牵引装置，用以带动捻制用钢丝以设定的牵引速度通过弓带；收线装置，用以对经过牵引装置的捻制用钢丝进行收线；及控制组件，用以比较并判第一张力与该第二张力的差值是否在预设范围内，若判断结果为否，则表明捻制用钢丝的表面质量不合格。本发明可以鉴定出钢丝表面质量的优劣，保证捻股机运行平稳，防止捻制过程中整绳断裂，减少半成品的产生。

Description

捻制用钢丝的表面质量检测装置与方法
技术领域
本发明涉及钢帘线、钢绞线和钢丝绳的生产领域，尤其涉及到一种捻制用钢丝的表面质量检测装置与方法。
背景技术
钢帘线是汽车轮胎的重要骨架材料，其生产制造过程需要进行严格的工艺控制。不仅如此，某些对轮胎质量要求特别严格的轮胎制造商在采购钢帘线时，对帘线焊点也有相应的控制标准。所以，钢帘线生产过程中，能够最大程度减少半成品的产生不仅能够降低工人的工作强度，也能够提升公司的竞争力，最终降低产品的成本。由于钢帘线的整体粗度规格偏小，其组成钢丝的直径便更细。就目前企业的检测指标而言，钢丝经湿拉拉拔后，对钢丝的检测指标中除了镀层重量与厚度外并没有其它和钢丝表面质量有关的检测项，由此而形成的质量隐患也无人可知。而且，和这种细规格钢丝相关的表面质量检测专利也基本没有。目前，钢帘线的生产的一些机型由于受内放线设备的制约，在很多过线机构处采用的是以滑动摩擦的形式通过（例如内放线式双捻机的飞轮弓，芯丝进入机床内部以及钢丝捻合后出机床时的轴承套管），钢丝表面质量的优劣直接影响捻制过程中与机床这些部件间的摩擦力，牵引轮需要提供更大的牵引力，而在牵引力大于钢帘线的所能承受的极限时，便会发生整绳断裂。
发明内容
因此，本发明的目的之一在于提供一种捻制用钢丝的表面质量判定方法与装置，用以解决现有技术在钢帘线等产品生产过程中由于钢丝表面质量原因产生的硬磨加剧、摩擦力增大的问题。
为达上述目的，本发明提供一种捻制用钢丝的表面质量检测装置，其特征在于，该捻制用钢丝的表面质量检测装置包括：放线装置，用以对被检测的该捻制用钢丝进行放线；弓带，包括弓带主体以及复数个拱形硬质合金元件，该复数个拱型硬质合金元件依次间隔第一距离排列并固定于该弓带主体上形成一排过线孔；第一张力检测装置，设置于该放线装置与该弓带之间，用以检测该捻制用钢丝进入该弓带之前的第一张力；第二张力检测装置，用以检测该捻制用钢丝经过该弓带后的第二张力，且该弓带设置于该第一张力检测装置与该第二张力检测装置之间；牵引装置，用以带动该捻制用钢丝以设定的牵引速度通过该弓带；收线装置，用以对经过该牵引装置的该捻制用钢丝进行收线，该牵引装置设置于该第二张力检测装置与该收线装置之间；以及控制组件，与该第一张力检测装置以及该第二张力检测装置耦接，用以比较并判断该第一张力与该第二张力的差值是否在预设范围内，若判断结果为否，则表明该捻制用钢丝的表面质量不合格；若判断结果为是，则表明该捻制用钢丝的表面质量合格。
作为可选的技术方案，该控制组件包括控制面板与计算机，该控制面板通过数据线与该计算机相连接，该计算机包括PLC控制模块、数据采集模块、数据转换显示模块、张力比较模块、声光报警模块；该数据采集模块与该张力比较模块、该数据转换显示模块相连，该张力比较模块、该数据转换显示模块以及该声光报警模块通过CAN或LIN总线与该PLC控制模块相连接；该控制柜面板上设置有声光报警装置，该声光报警装置与该声光报警模块的输出端口相连；该张力比较模块内预先设定有该预设范围；该数据采集模块实时采集该第一张力以及该第二张力，并通过该数据转换显示模块将该第一张力以及该第二张力显示于该计算机的界面上，该张力比较模块将该第一张力以及该第二张力的差值与该预设范围进行比较，该PLC控制模块根据比较结果控制该声光报警模块工作。
作为可选的技术方案，该控制面板上还设置有操作按钮，该操作按钮用以设定该牵引装置的牵引速度。
作为可选的技术方案，该放线装置包括放线轴以及与该放线轴连接的放线张力调节装置，该放线张力调节装置用以根据该捻制用钢丝的强度级别调整该捻制用钢丝的张力。
作为可选的技术方案，拱形硬质合金元件的内表面平整光滑无缺陷，且过线孔与该捻制用钢丝之间为滑动摩擦。
作为可选的技术方案，该弓带主体为厚度为3mm、宽度为20mm的钢条主体。
作为可选的技术方案，该第一张力检测装置包括框架、走线导向轮、压力导向轮和压电转换元件，该压力转换元件与该控制组件连接，该框架由底板以及立柱构成，该底板上固定安装有压力转换元件，该压力转换元件连接张力检测轴的底端，该压力导向轮可转动地安装于该张力检测轴的顶端，其中两根该立柱分别设置于该张力检测轴的两侧，该张力检测轴与该立柱两平行，且每根立柱的顶端可转动地安装有该走线导向轮，该走线导向轮中心与该底板的距离小于该压力导向轮中心与该底板的距离，该捻制用钢丝依次经过其中一走线导向轮、压力导向轮以及其中之另一走线导向轮；该第二张力检测装置与该第一张力检测装置结构相同。
作为可选的技术方案，还包括无线发射器，该压力转换元件的信号线与该无线发射器连接，经该无线发射器与该控制组件连接。
作为可选的技术方案，该收线装置包括张力臂、排线装置和收线工字轮，该捻制用钢丝依次经过该张力臂、该排线装置以及该收线工字轮。
本发明还提供一种捻制用钢丝的表面质量检测方法，该捻制用钢丝的表面质量检测方法包括：提供如上所述的捻制用钢丝的表面质量检测装置；运行该捻制用钢丝的表面质量检测装置，捻制用钢丝依次经过该放线装置、该第一张力检测装置、该弓带、该第二张力检测装置、该牵引装置以及该收线装置，并采用该第一张力检测装置检测该捻制用钢丝进入该弓带前的第一张力；以及采用该第二张力检测装置检测该捻制用钢丝经过该弓带后的第二张力；以及比较并判断该第一张力与该第二张力的差值是否在预设范围内，若判断结果为否，则表明该捻制用钢丝的表面质量不合格；若判断结果为是，则表明该捻制用钢丝的表面质量合格。
与现有技术相比，本发明能够检测不同表面质量的钢丝与弓带发生滑动摩擦后张力的变化，从而判定该钢丝是否适合捻制，能够有效的剔除拉拔过程中由于润滑、散热不良而引起表面质量存在缺陷的钢丝，从而避免钢丝在使用过程中引起整绳断裂或断丝。而且本发明的捻制用钢丝的表面质量检测装置作为一种钢丝表面质量的检测装置，设备制造简单，操作方便。
关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
附图说明
图1为根据本发明的捻制用钢丝的表面质量检测装置的整体示意图；
图2为图1中的放线装置的放大示意图；
图3为图1中的第一张力检测装置的放大示意图；
图4为图1中的弓带的放大示意图；
图5为图1中的收线装置的放大示意图。
具体实施方式
如图1-5所示，图1为根据本发明的捻制用钢丝的表面质量检测装置的整体示意图；图2为图1中的放线装置的放大示意图；图3为图1中的第一张力检测装置的放大示意图；图4为图1中的弓带的放大示意图；图5为图1中的收线装置的放大示意图。本发明提供一种捻制用钢丝的表面质量检测装置，该捻制用钢丝的表面质量检测装置包括：放线装置1、弓带4、第一张力检测装置2、第二张力检测装置3、牵引装置5、收线装置6以及控制组件。
其中，放线装置1用以对被检测的捻制用钢丝16进行平稳放线。如图2所示，放线装置1包括放线轴8以及与放线轴8连接的放线张力调节装置9，放线张力调节装置9用以根据捻制用钢丝16的强度级别调整捻制用钢丝16的张力以满足设备需求。弓带4包括弓带主体13以及复数个拱形硬质合金元件14，这些拱型硬质合金元件14依次间隔第一距离排列固定于弓带主体13上形成一排过线孔，捻制用钢丝16从该排过线孔内穿过，而且，在弓带4的两端还设置有导轮17以导向该捻制用钢丝16。且拱型硬质合金元件14通过固定螺栓15固定于弓带主体13上。上述弓带主体13例如为3mm厚、20mm宽的钢条主体，另外，拱形硬质合金元件13的内表面平整光滑无缺陷，且过线孔与捻制用钢丝16之间为滑动摩擦。
第一张力检测装置2设置于放线装置1与该弓带4之间，用以检测该捻制用钢丝16进入弓带4之前的第一张力。第二张力检测装置3用以检测该捻制用钢丝16经过该弓带4后的第二张力，且弓带4设置于该第一张力检测装置2与第二张力检测装置3之间。牵引装置5用以带动该捻制用钢丝16以设定的牵引速度通过该弓带4。收线装置6用以对经过该牵引装置5的该捻制用钢丝16进行收线，该牵引装置5设置于该第二张力检测装置3与该收线装置6之间。控制组件与第一张力检测装置2以及该第二张力检测装置3耦接，用以比较并判断该第一张力与该第二张力的差值是否在预设范围内，若判断结果为否，则表明该捻制用钢丝的表面质量不合格；若判断结果为是，则表明该捻制用钢丝的表面质量合格。因为对于某一种常规生产用钢丝，在规定的放线张力的情况下，其在本发明装置上的两个张力检测装置上张力差值会稳定在某一个区间。而当张力差值大于区间的上限时，首先要规避此种钢丝的集中捻制；其次要关注钢丝湿拉工序或者其它工序是否存在问题，防止更为严重的钢丝表面质量问题出现。
此外，本实施方式中，控制组件包括控制面板7与计算机100，该控制面板7通过数据线与计算机100相连接，计算机100包括PLC控制模块、数据采集模块、数据转换显示模块、张力比较模块、声光报警模块；该数据采集模块与该张力比较模块、该数据转换显示模块相连，该张力比较模块、该数据转换显示模块以及该声光报警模块通过CAN或LIN总线与该PLC控制模块相连接；该控制柜面板上设置有声光报警装置，该声光报警装置与该声光报警模块的输出端口相连；该张力比较模块内预先设定有该预设范围；该数据采集模块实时采集该第一张力以及该第二张力，并通过该数据转换显示模块将该第一张力以及该第二张力显示于该计算机100的界面上，该张力比较模块将该第一张力以及该第二张力的差值与该预设范围进行比较，该PLC控制模块根据比较结果控制该声光报警模块工作。
而且控制面板7上还设置有操作按钮，用以设定牵引装置5的牵引速度。
另外，计算机100中还包括存储模块，所述存储模块与PLC 控制模块相连并实时存储上述第一张力以及第二张力数值。
如图3所示，第一张力检测装置2包括框架21、走线导向轮10、压力导向轮11和压电转换元件12，压力转换元件12与控制组件连接，框架21由底板以及立柱110构成，底板上固定安装有压力转换元件12，压力转换元件12连接张力检测轴120的底端，压力导向轮11可转动地安装于张力检测轴120的顶端，其中两根立柱110分别设置于张力检测轴120的两侧，张力检测轴120与立柱110相平行，且每根立柱110的顶端可转动地安装有走线导向轮10，走线导向轮10中心与底板的距离小于压力导向轮11中心与底板的距离，捻制用钢丝16依次经过其中一走线导向轮10、压力导向轮11以及其中之另一走线导向轮10。而且，较佳地，本实施方式中，第二张力检测装置3与第一张力检测装置2结构相同。另外，上述两个走线导向轮10的直径相同，且两个走线导向轮10与该底板的距离相同。
另一实施方式中，本发明的捻制用钢丝的表面质量检测装置还包括无线发射器，其中，压力转换元件12的信号线与无线发射器连接，经无线发射器与控制组件连接。
如图5所示，收线装置6包括张力臂18、排线装置19和收线工字轮20，捻制用钢丝16依次经过张力臂18、排线装置19以及收线工字轮20，上述结构结合牵引装置可以带动捻制用钢丝以设定的速度通过弓带4以及进行平稳收线。
此外，本发明还提供一种捻制用钢丝的表面质量判定方法，该捻制用钢丝的表面质量判定方法包括：
提供如上所述的捻制用钢丝的表面质量检测装置；
运行上述捻制用钢丝的表面质量检测装置，捻制用钢丝依次经过该放线装置、该第一张力检测装置、该弓带、该第二张力检测装置、该牵引装置以及该收线装置，并采用第一张力检测装置检测捻制用钢丝进入弓带前的第一张力；以及采用第二张力检测装置检测捻制用钢丝经过弓带后的第二张力；以及
比较并判断第一张力与第二张力的差值是否在预设范围内，若判断结果为否，则表明该捻制用钢丝的表面质量不合格；若判断结果为是，则表明该捻制用钢丝的表面质量合格。
下面结合具体实施例进一步说明。
实施例1：
本实施例对XD-12内放线双捻机捻制用的钢丝进行捻制前检测。由于钢丝较多，对捻制前的钢丝采用抽样检测方法。钢丝的直径规格为0.225HTmm的镀铜单丝，破断力为130N。通过调整张力调节装置9将单丝的放线张力控制为13N±2N，通过控制面板7设定牵引装置5的牵引速度为1.0m/s。在钢丝表面质量无异常的情况下，Φ0.225HTmm的钢丝在通过本发明的表面质量检测装置后，第二张力检测装置3的数值与第一张力检测装置2的数值之差会落在32N～55N之间（此范围标准的制定是根据现场正常捻制的Φ0.225HTmm钢丝检测数据统计所得），当第二张力检测装置3与第一张力检测装置2的数值之差大于55N时，应根据所测单丝的编号追本溯源，检查湿拉机床模具是否需要提前更换，润滑液指标是否存在异常，同时与被检测单丝同等批次的钢丝应该分开投用，不能集中在一台捻股机中捻制。通过本发明对捻制前钢丝表面质量的检测判定可以明显降低机床整绳断裂的几率，降低半成品的产生。
实施例2
本实施案例对整绳断裂时XD-6双捻机捻制用的钢丝进行测试。生产粗度为6×7-IWS-Φ2.0mm镀锌钢丝绳时，其股线由XD-6双捻机捻制。捻制用的镀锌单丝为Φ0.21NTmm，破断力为100N。生产初期拉拔使用的镀锌丝是仓库中储存两年左右的Φ1.20NTmm镀锌丝，经过湿拉水箱机床拉拔后进行捻制，拉拔后的Φ0.21NTmm单丝经过实验室检测，破断力、打结力、镀层重量等各项指标均合格。而在XD-6双捻机捻制过程中发现，生产过程很不稳定，总会发生机床整绳断裂的情况，生产出很多不到定长的股线，部分机床甚至在调试过程中都会发生整绳断裂。在机床放线张力没有异常以及单丝破断力指标合格的情况下，单丝断口仍表现出明显的颈缩。对出现频繁整绳断裂机床中的六轮单丝采用本发明的捻制用钢丝的表面质量检测装置进行单丝表面质量检测，放线装置1的放线张力调定为10N±2N，通过控制面板7设定牵引装置5的牵引速度为0.5m/s。结果显示，第二张力检测装置3与第一张力检测装置2的张力数值之差分别为50N、51N、48N、50N、45N、31N。对捻制正常机床中的同批次Φ0.21NTmm放线单丝留底线进行检测，结果显示，第二张力检测装置3与第一张力检测装置2的张力数值之差分别为21N、24N、35N、30N、28N、40N。对采用新生产的Φ1.20NTmm镀锌丝拉拔后的Φ0.21NTmm单丝进行测量，结果显示，第二张力检测装置3与第一张力检测装置2的张力数值之差分别为20N、23N、19N、21N、20N、21N。从这三组数据对比来看，由于Φ1.20NTmm镀锌丝存放时间较长，表面镀锌层质量降低，经过湿拉拉拔后的单丝表面质量同样变差，检测时造成钢丝与弓带2的硬磨程度加剧，摩擦力增加。
综上所述，本发明能够检测不同表面质量的钢丝与弓带发生滑动摩擦后张力的变化，从而判定该钢丝是否适合捻制，能够有效的剔除拉拔过程中由于润滑、散热不良而引起表面质量存在缺陷的钢丝，从而避免钢丝在使用过程中引起整绳断裂或断丝。而且本发明的捻制用钢丝的表面质量检测装置作为一种钢丝表面质量的检测装置，设备制造简单，操作方便。
藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的保护范围加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的保护范围内。因此，本发明所申请的权利要求的保护范围应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims (10)

1.一种捻制用钢丝的表面质量检测装置，其特征在于，该捻制用钢丝的表面质量检测装置包括：放线装置，用以对被检测的该捻制用钢丝进行放线；弓带，包括弓带主体以及复数个拱形硬质合金元件，该复数个拱型硬质合金元件依次间隔第一距离排列并固定于该弓带主体上形成一排过线孔；第一张力检测装置，设置于该放线装置与该弓带之间，用以检测该捻制用钢丝进入该弓带之前的第一张力；第二张力检测装置，用以检测该捻制用钢丝经过该弓带后的第二张力，且该弓带设置于该第一张力检测装置与该第二张力检测装置之间；牵引装置，用以带动该捻制用钢丝以设定的牵引速度通过该弓带；收线装置，用以对经过该牵引装置的该捻制用钢丝进行收线，该牵引装置设置于该第二张力检测装置与该收线装置之间；以及控制组件，与该第一张力检测装置以及该第二张力检测装置耦接，用以比较并判断该第一张力与该第二张力的差值是否在预设范围内，若判断结果为否，则表明该捻制用钢丝的表面质量不合格；若判断结果为是，则表明该捻制用钢丝的表面质量合格。
2.如权利要求1所述的捻制用钢丝的表面质量检测装置，其特征在于，该控制组件包括控制面板与计算机，该控制面板通过数据线与该计算机相连接，该计算机包括PLC控制模块、数据采集模块、数据转换显示模块、张力比较模块、声光报警模块；该数据采集模块与该张力比较模块、该数据转换显示模块相连，该张力比较模块、该数据转换显示模块以及该声光报警模块通过CAN或LIN总线与该PLC控制模块相连接；该控制面板上设置有声光报警装置，该声光报警装置与该声光报警模块的输出端口相连；该张力比较模块内预先设定有该预设范围；该数据采集模块实时采集该第一张力以及该第二张力，并通过该数据转换显示模块将该第一张力以及该第二张力显示于该计算机的界面上，该张力比较模块将该第一张力以及该第二张力的差值与该预设范围进行比较，该PLC控制模块根据比较结果控制该声光报警模块工作。
3.如权利要求2所述的捻制用钢丝的表面质量检测装置，其特征在于，该控制面板上还设置有操作按钮，该操作按钮用以设定该牵引装置的牵引速度。
4.如权利要求1所述的捻制用钢丝的表面质量检测装置，其特征在于，该放线装置包括放线轴以及与该放线轴连接的放线张力调节装置，该放线张力调节装置用以根据该捻制用钢丝的强度级别调整该捻制用钢丝的张力。
5.如权利要求1所述的捻制用钢丝的表面质量检测装置，其特征在于，拱形硬质合金元件的内表面平整光滑无缺陷，且过线孔与该捻制用钢丝之间为滑动摩擦。
6.如权利要求1所述的捻制用钢丝的表面质量检测装置，其特征在于，该弓带主体为厚度为3mm、宽度为20mm的钢条主体。
7.如权利要求1所述的捻制用钢丝的表面质量检测装置，其特征在于，该第一张力检测装置包括框架、走线导向轮、压力导向轮和压力转换元件，该压力转换元件与该控制组件连接，该框架由底板以及立柱构成，该底板上固定安装有压力转换元件，该压力转换元件连接张力检测轴的底端，该压力导向轮可转动地安装于该张力检测轴的顶端，其中两根该立柱分别设置于该张力检测轴的两侧，该张力检测轴与该立柱两平行，且每根立柱的顶端可转动地安装有该走线导向轮，该走线导向轮中心与该底板的距离小于该压力导向轮中心与该底板的距离，该捻制用钢丝依次经过其中一走线导向轮、压力导向轮以及其中之另一走线导向轮；该第二张力检测装置与该第一张力检测装置结构相同。
8.如权利要求7所述的捻制用钢丝的表面质量检测装置，其特征在于，还包括无线发射器，该压力转换元件的信号线与该无线发射器连接，经该无线发射器与该控制组件连接。
9.如权利要求1所述的捻制用钢丝的表面质量检测装置，其特征在于，该收线装置包括张力臂、排线装置和收线工字轮，该捻制用钢丝依次经过该张力臂、该排线装置以及该收线工字轮。
10.一种捻制用钢丝的表面质量检测方法，其特征在于，该捻制用钢丝的表面质量检测方法包括：提供如权利要求1-9中任意一项所述的捻制用钢丝的表面质量检测装置；运行该捻制用钢丝的表面质量检测装置，该捻制用钢丝依次经过该放线装置、该第一张力检测装置、该弓带、该第二张力检测装置、该牵引装置以及该收线装置，并采用该第一张力检测装置检测该捻制用钢丝进入该弓带前的第一张力；以及采用该第二张力检测装置检测该捻制用钢丝经过该弓带后的第二张力；以及比较并判断该第一张力与该第二张力的差值是否在预设范围内，若判断结果为否，则表明该捻制用钢丝的表面质量不合格；若判断结果为是，则表明该捻制用钢丝的表面质量合格。
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