CN110132475A - 一种基于称重传感器纱线张力标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及碳玻璃纤维展纤技术领域，尤其涉及一种基于称重传感器的纱线张力标定方法，包括标定称重传感器上实际的压力值；将纱线穿过纱线摆杆、储纱杆和与纱线传感器相连的展纤杆；悬挂一重量为G的砝码于两储纱杆之间的纱线上；牵拉纱线，使砝码上升至最高位置处，同记录此时传感器上显示的压力值Mmax；减小纱线拉力，使砝码降落至最低点位置处，记录此时传感器上显示的压力值Mmin；计算出纱线张力变化数值的范围；取砝码在其高度的中央位置处的值，根据砝码重量计算出克重系数K2；维持砝码在高度的中间位置；根砝码重量计算出纱线张力并显示。本发明可以实时显示纱线的张力值且不会影响展纤工艺。

Description

一种基于称重传感器纱线张力标定方法

技术领域

本发明涉及碳玻璃纤维展纤技术领域，尤其涉及一种基于称重传感器纱线张力标定方法。

背景技术

纱线的张力是指在加工过程中纱线上所承受的拉力，可以理解为纱线受到外力后的张紧程度。在碳玻璃纤维领域，纱线的展纤过程中，纱线的张力控制尤为重要，因为展纤就是通过对纱线进行张拉，并通过其他展纤设备使纱线的宽度发生变化，最终得到的是宽度一致的缠绕在收卷装置上的纱线。如果在此过程中，纱线张力变化较大，则最终得到的纱线的会受到很大影响，其外观和力学性能均无法达到要求。

现有技术中，对纱线张力的测量大多采用对纱线进行牵拉的方式，这种测量方式相当于对纱线施加了额外的拉力，额外的拉力会改变纱线的宽度，无法在纱线牵拉过程中使用，也无法实时显示纱线上的张力。

鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种基于称重传感器纱线张力标定方法，使其更具有实用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于称重传感器纱线张力标定方法，实现纱线张力的实时显示。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于称重传感器纱线张力标定方法，该方法包括如下步骤：

标定称重传感器上实际的压力值；

将纱线穿过纱线摆杆、储纱杆和与纱线传感器相连的展纤杆；

悬挂一重量为G的砝码于两储纱杆之间的纱线上；

牵拉纱线，使砝码上升至最高位置处，同时纱线摆杆的角度旋转至最大位置处，记录此时传感器上显示的压力值Mmax；

减小纱线拉力，使纱线摆杆旋转至最小角度，同时砝码降落至最低点位置处，记录此时传感器上显示的压力值Mmin；

计算出纱线张力变化数值的范围；

取砝码在其高度的中央位置处的值，根据砝码重量计算出克重系数K2；

维持砝码在高度的中间位置；

根据实际砝码重量计算出纱线张力并显示。

进一步地，所述标定传感器上实际的压力值的方法包括如下步骤：

记录安装了展纤杆的称重传感器上的初始数值F1；

悬挂一重量为G1的砝码于展纤杆上并记录此时传感器上的数值F2；

计算传感器的克重系数K1=（F2-F1）/G1；

标定传感器上实际的压力值F=（F3-F1）/K1，其中F3为实际测得的压力即传感器上的压力。

进一步地，所述将纱线穿过纱线摆杆、储纱杆和与纱线传感器相连的展纤杆的步骤中，纱线从放卷装置上放出，并最终缠绕在收卷装置上，所述放卷装置与收卷装置均由电机控制其转动。

进一步地，所述张力值的变化范围为Mmin至Mmax。

进一步地，所述取砝码在高度中间位置处的值，具体值设定为F4=（Mmax+Mmin）/2，此时张力值的克重系数K2=F4/G。

进一步地，所述维持砝码在中间位置处的方法包括如下步骤：

根据需要设定张力值；

读取称重传感器测得的纱线压力值；

判断所述压力值是否与设定张力值相等；

若压力值与设定张力值相等，则不调整放卷装置的转速继续运行；

若压力值与设定张力值不相等，则调整放卷装置的转速，调整完毕后继续检测张力值是否与设定张力值相等，直至张力值符合张力值要求。

进一步地，所述调整放卷装置的转速的方法具体为：

若称重传感器的纱线压力值大于设定范围的最大值，则提高放卷装置的转速；

若称重传感器的纱线压力值小于设定范围的最小值，则降低放卷装置的转速。

进一步地，所述根据实际砝码重计算处纱线张力并显示，所述张力的计算方法为：G*K2。

进一步地，所述放卷装置的转速调整由PLC控制实现。

本发明的有益效果为：本发明将纱线包绕在与重力传感器上的展纤杆上，通过展纤杆上的压力来反应纱线上的张力，并通过砝码在不同位置处的压力变化转换为纱线上张力的变化，并计算出在某一固定位置处纱线张力与砝码重力之间的关系，通过控制放卷装置的转速，控制砝码在固定的位置，从而得出砝码固定位置处的张力值并显示。与现有技术相比，本发明可以实时显示纱线的张力值且不会影响展纤工艺，且可以根据显示的数值在线控制张力值恒定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所涉及的恒张力收放卷装置的结构示意图；

图2为本发明涉及的传感器与展纤杆结构示意图；

图3为本发明中基于称重传感器的纱线张力标定方法的的电气连接示意图；

图4为本发明中基于称重传感器的纱线张力标定方法的流程图；

图5为本发明中称重传感器零点标定方法；

图6位本发明中砝码位置控制的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1和2所示，本发明涉及一种碳玻璃纤维展纤装置，其中包括：

放卷装置1，纱线存储于放卷装置1中，通过放卷装置1 的旋转将纱线释放；

纱线摆杆2，一端转动连接于放卷装置1所在的支架上，另一端上设置有供纱线包绕过的导纱辊，纱线上张力变大时，纱线摆杆2摆动，从而保持纱线张力不变；

储纱杆3，平行设置有两个，经过储纱杆3的纱线上挂设一砝码4，砝码4与纱线滑动接触，用于存储纱线并直观显示纱线张力变化；

称重传感器5，其上设置有用于纱线包绕纱线的展纤杆51，纱线包绕过展纤杆51时，称重传感器5接收展纤杆51上传导的压力，称重传感器5与PLC连接；

收卷装置6，其上的电机匀速转动设置，用于将展纤完成的纱线缠绕在收卷装置上；

如图3所示，PLC还与放卷装置1以及收卷装置6的电机连接，通过在PLC中设定控制程序实现放卷装置1的转速调整，PLC单元还与显示单元连接，显示单元用于显示纱线上的张力值，张力值为经PLC内部数据处理后得出的数值。下面结合流程图对本发明做详细阐述，如图4所示的基于称重传感器纱线张力标定方法，该方法包括如下步骤：

步骤S101，标定称重传感器上实际的压力值；

在步骤S101中，首先要对称重传感器5上的实际的压力值进行标定，如图2所示，由于称重传感器5上固定有展纤杆51，展纤杆51自身有重量，在没有包饶纱线之前，称重传感器5上已经有感应到重量，其显示的数字不为零，为了消除展纤杆51自重的影响，采用如图5所示的步骤,包括：

步骤S201,记录安装了展纤杆的称重传感器上的初始数值F1；

初始数值F1即将称重传感器5固定在支架上，安装展纤杆51之后称重传感器5上显示的数值。

步骤S202，悬挂一重量为G1的砝码于展纤杆上并记录此时传感器上的数值F2；

由于砝码重量已知，将悬挂了砝码后的称重传感器5的显示数值F2与初始数值F1相减即可得出重量为G1的砝码对应的称重传感器5上的显示数值。

步骤S203,计算传感器的克重系数K1=（F2-F1）/G1；

步骤S204,标定传感器上实际的压力值F=（F3-F1）/K1，其中F3为实际测得的压力即传感器上的压力。需要指出的是，这里F3是指在纱线包饶在展纤杆51上之后称重传感器5上面测得的数值，而上述计算均为在PLC上设定的程序并通过内部数据处理单元完成的。

步骤S102，将纱线穿过纱线摆杆、储纱杆和与纱线传感器相连的展纤杆；

在上述步骤中，纱线从放卷装置1上放出，并最终缠绕在收卷装置6上，放卷装置1与收卷装置6均由电机控制其转动，而电机与PLC单元连接，通过电机驱动单元控制其转动速度。

步骤S103，悬挂一重量为G的砝码于两储纱杆之间的纱线上；悬挂一砝码4在两储纱杆3之间的作用在于，通过砝码4的重量存储纱线于两储纱杆3之间，当张力值变大时，砝码4上升，当张力值变小时，砝码4下降。

步骤S104，牵拉纱线，使砝码上升至最高位置处，同时纱线摆杆的角度旋转至最大位置处，记录此时传感器上显示的压力值Mmax；上述步骤中的牵拉纱线，指的是通过控制收卷装置6的转动，使纱线逐渐收紧，从而导致两储纱杆3之间的纱线量变短，从而使砝码上升，同时带动纱线摆杆2往上转动直至转动到最高点。

步骤S105，减小纱线拉力，使纱线摆杆旋转至最小角度，同时砝码降落至最低点位置处，记录此时传感器上显示的压力值Mmin；在此步骤中，减小纱线拉力的方式可以是使收卷装置6倒转，也可以是使放卷装置1转动，由于纱线上张力变小，砝码4在其重力作用下使纱线存储于两储纱杆3之间同时纱线摆杆2上受到的张力变小，纱线摆杆2的旋转角度也逐渐变为最小。

步骤S106，计算出纱线张力变化数值的范围；

在上述步骤中，所述张力值的变化范围为0至Mmax-Mmin，由于纱线张力的变化，砝码4的高度也随之调整，且纱线张力越大，砝码4的高度位置越高，因此在最高点时的纱线张力为Mmax，在砝码4的最低点处纱线的张力值为Mmin，则砝码从最低点升到最高点的张力变化为Mmin至Mmax。

步骤S107，取砝码在其高度的中央位置处的值，根据砝码重量计算出克重系数K2；这里，仍然做一假设：砝码在上升过程中张力的变化为线性的。为了便于计算，取砝码4在从最低点到最高点的高度中间位置处的值，具体值设定为F4=（Mmax+Mmin）/2，此时张力值的克重系数K2=F4/G。

步骤S108，维持砝码在高度的中间位置；所述维持砝码在中间位置处的方法包括如图6所示的如下步骤：

步骤S301，根据需要设定张力值大小；在上述步骤中，张力值的大小是根据张力值的克重系数K2来计算的，用砝码重量G与克重系数相乘得到的数值即为砝码在上升高度的中间位置时的传感器张力值，

步骤S302，读取称重传感器测得的纱线压力值；

步骤S303，判断所述压力值是否与设定张力值相等；

步骤S304，若相等，则执行步骤S305，即不调整放卷装置的转速继续运行；

步骤S306，若称重传感器的纱线压力值大于设定张力值，则执行步骤307，即提高放卷装置的转速；

若称重传感器的纱线压力值小于设定张力值，则执行步骤308，即降低放卷装置的转速。

再执行完步骤S307和步骤S308后，要继续对压力值进行判断，看是否为设定张力值，若是则继续调整，直至张力值符合张力值要求。

步骤S109，根据实际砝码重量计算出纱线张力并显示。当砝码4的位置被维持不变后，砝码4的重量乘以克重系数K2则得到此时纱线上的张力，通过显示单元将次纱线张力显示出来从而更加清楚的知道在展纤过程中的张力值。

当需要更改张力值大小时，改变砝码4的大小即可实现。

本发明借助展纤过程中的展纤杆，通过展纤杆与称重传感器连接的方式，实现了对纱线张力的标定，并且不会影响展纤过程，利用砝码的重力转换，得到的张力值相对准确且便于控制。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种基于称重传感器纱线张力标定方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

标定称重传感器上实际的压力值；

将纱线穿过纱线摆杆、储纱杆和与纱线传感器相连的展纤杆；

悬挂一重量为G的砝码于两储纱杆之间的纱线上；

牵拉纱线，使砝码上升至最高位置处，同时纱线摆杆的角度旋转至最大位置处，记录此时传感器上显示的压力值Mmax；

减小纱线拉力，使纱线摆杆旋转至最小角度，同时砝码降落至最低点位置处，记录此时传感器上显示的压力值Mmin；

计算出纱线张力变化数值的范围；

取砝码在其高度的中央位置处的值，根据砝码重量计算出克重系数K2；

维持砝码在高度的中间位置；

根据实际砝码重量计算出纱线张力并显示。

2.根据权利要求1所述的基于称重传感器纱线张力标定方法，其特征在于，所述标定传感器上实际的压力值的方法包括如下步骤：

记录安装了展纤杆的称重传感器上的初始数值F1；

悬挂一重量为G1的砝码于展纤杆上并记录此时传感器上的数值F2；

计算传感器的克重系数K1=（F2-F1）/G1；

标定传感器上实际的压力值F=（F3-F1）/K1，其中F3为实际测得的压力即传感器上的压力。

3.根据权利要求1所述的基于称重传感器纱线张力标定方法，其特征在于，所述将纱线穿过纱线摆杆、储纱杆和与纱线传感器相连的展纤杆的步骤中，纱线从放卷装置上放出，并最终缠绕在收卷装置上，所述放卷装置与收卷装置均由电机控制其转动。

4.根据权利要求1所述的基于称重传感器纱线张力标定方法，其特征在于，所述张力值的变化范围为Mmin至Mmax。

5.根据权利要求3所述的基于称重传感器纱线张力标定方法，其特征在于，所述取砝码在高度中间位置处的值，具体值设定为F4=（Mmax+Mmin）/2，此时张力值的克重系数K2=F4/G。

6.根据权利要求5所述的基于称重传感器纱线张力标定方法，其特征在于，所述维持砝码在中间位置处的方法包括如下步骤：

根据需要设定张力值；

读取称重传感器测得的纱线压力值；

判断所述压力值是否与设定张力值相等；

若压力值与设定张力值相等，则不调整放卷装置的转速继续运行；

若压力值与设定张力值不相等，则调整放卷装置的转速，调整完毕后继续检测张力值是否与设定张力值相等，直至张力值符合张力值要求。

7.根据权利要求6所述的基于称重传感器纱线张力标定方法，其特征在于，所述调整放卷装置的转速的方法具体为：

若称重传感器的纱线压力值大于设定范围的最大值，则提高放卷装置的转速；

若称重传感器的纱线压力值小于设定范围的最小值，则降低放卷装置的转速。

8.根据权利要求5所述的基于称重传感器纱线张力标定方法，其特征在于，所述根据实际砝码重计算处纱线张力并显示，所述张力的计算方法为：G*K2。

9.根据权利要求7所述的基于称重传感器纱线张力标定方法，其特征在于，所述放卷装置的转速调整由PLC控制实现。