CN205194303U - 一种张力控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种张力控制装置，包括平衡杆，所述平衡杆一端设有张力轮，所述平衡杆中部通过转轴连接于张力控制器，所述张力控制器通过对转轴施加扭力来控制所述张力轮的张力，所述张力控制器上设有用于检测所述平衡杆扭转动作的传感器；还包括送线机构、送线控制器和用线机构，所述送线机构输出的线绕过所述张力轮送至用线机构，所述送线控制器用于根据所述传感器输出的信号控制所述送线机构的送线速度，具有结构简单且能准确控制张力的优点。

Description

一种张力控制装置

技术领域

本实用新型涉及金属线加工领域，具体为一种张力控制装置。

背景技术

在金属线加工领域，特别是在乐器琴弦加工领域，通常用金属线来缠绕琴弦。但是在用金属线缠绕琴弦时，不同张力的金属线缠绕的琴弦往往会影响琴弦的音准，为了确保金属线缠绕的琴弦质量达标，在金属线缠绕琴弦之前，往往要用到张力控制装置来控制金属线的张力，例如在钢琴弦加工领域，往往会用张力控制装置控制铜丝的张力。

现有中国专利公开号为CN101231840A的实用新型专利公开了一种钢琴自动缠弦机，通过位于同一竖直面的两个固定的导向轮来控制金属线的松紧度（也就是张力），该实用新型专利有以下缺点：1、在送线过程中，因无法控制两个导向轮的位置，受送线速度等影响，金属线仍然会出现张力不均匀的情况；2、无法及时检测金属线的张力是否均匀；3、精度不高，误差大。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单且通过自动调整送线速度进而准确控制张力的张力控制装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了两种技术方案，其中：

一种张力控制装置，包括平衡杆，所述平衡杆一端设有张力轮，所述平衡杆中部通过转轴连接于张力控制器，所述张力控制器通过对转轴施加扭力来控制所述张力轮的张力，所述张力控制器上设有用于检测所述平衡杆扭转动作的传感器；还包括送线机构、送线控制器和用线机构，所述送线机构输出的线绕过所述张力轮送至用线机构，所述送线控制器用于根据所述传感器输出的信号控制所述送线机构的送线速度。

进一步地，所述张力控制器包括磁粉离合器和张力电机。

进一步地，所述磁粉离合器包括输入轴和被输入轴带动旋转的输出轴，所述张力电机的动力输出轴连接有第二传动轮，以及被第二传动轮带动转动的第一传动轮，所述第一传动轮与所述输入轴固定连接，所述输出轴与转轴固定连接。

进一步地，所述平衡杆的两端在无外力作用下呈平衡状态。

进一步地，所述平衡杆连接有用于使平衡杆两端在无外力作用下呈平衡状态的平衡块。

进一步地，所述张力轮的周向设有凹槽。

进一步地，所述传感器为所述扭矩传感器。

进一步地，所述扭矩传感器为无线扭矩传感器，所述无线扭矩传感器内设有编码器。

一种张力控制装置，其特征在于，包括平衡杆，所述平衡杆一端设有张力轮，所述平衡杆中部通过转轴连接于支架上，所述支架上设有用于检测所述平衡杆扭转动作的传感器；还包括送线机构、送线控制器和用线机构，所述送线机构输出的线绕过所述张力轮送至用线机构，所述送线控制器用于根据所述传感器输出的信号控制所述送线机构的送线速度；所述平衡杆连有张力轮的一端的力矩大于未连接张力轮的一端。

进一步地，所述平衡杆上连接有用于调整所述张力轮张力大小的张力调整机构。

进一步地，所述张力轮的周向设有凹槽。

进一步地，所述传感器为所述扭矩传感器。

进一步地，所述扭矩传感器为无线扭矩传感器，所述无线扭矩传感器内设有编码器。

本实用新型具有以下优点：

1、通过传感器时时感应转轴扭转角度并将感应数据发送至送线控制器，通过调整送线机构的送线速度，使送线速度与用线速度相适应，从而实现使金属线的张力均匀；

2、结构简单，精度高。

附图说明

图1是本实用新型中张力轮等的主视图；图2是本实用新型中第一传动轮和第二传动轮的结构示意图；

图3是本实用新型中张力轮等的俯视图；

11-平衡杆，12-张力轮，13-磁粉离合器，14-第一传动轮，15-传动带，16-平衡块，17-第二传动轮，18-张力电机，19-转轴，

4-支架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

实施例一：

一种张力控制装置，包括平衡杆11，所述平衡杆11一端设有张力轮12，所述平衡杆11中部通过转轴19连接于张力控制器，所述张力控制器通过对转轴19施加扭力来控制所述张力轮12的张力，所述张力控制器上设有用于检测所述平衡杆11扭转动作的传感器；还包括送线机构、送线控制器和用线机构，所述送线机构输出的线绕过所述张力轮12送至用线机构，所述送线控制器用于根据所述传感器输出的信号控制所述送线机构的送线速度。最佳的，所述平衡杆11的两端在无外力作用下呈平衡状态。

所述张力轮12位于平衡杆11的一端，所述转轴19与所述平衡杆11的中部固定连接，所述送线机构输出的线绕过所述张力轮12向某一方向送线，所述张力控制器给予所述张力轮12一个与所述送线机构送线方向相反的力，进而达到控制所述金属线张力的作用。

在某些机械领域，例如琴弦缠绕领域，用于缠绕琴弦的金属线的张力必须保持均匀并控制在一定数值内，在张力控制器所控制的张力不变的情况下，所述送线速度（相对于所述用线速度）达到一送线平衡值后，所述平衡杆11的两端处于平衡状态，所述张力控制器将所述金属线的张力控制在一定的范围内。但是在实际操作过程中，用线机构在用线过程中往往要调整用线速度而且每卷金属线本身的特性（粗细等）不同，很难根据送线速度及金属线特性等来准确并及时的调整送线速度，特别是在初始送线状态时，很难一开始就设定一个准确的送线速度值，使平衡杆11的两端处于平衡状态。本实时例一所述的张力控制装置，不仅起到张力控制的作用，而且能准确的调整送线速度，使张力控制器将所述金属线的张力控制在一定范围内。

在琴弦缠绕领域，初始状态调整送线速度的操作过程如下：

所述张力控制器给予一恒定张力；设定一初始送线速度（假设初始送线速度小于送线平衡值）；传感器时时检测转轴19扭转角度，平衡杆11水平状态时，所述转轴19的扭转角度为0；

所述平衡杆11设有张力轮12的一端9相对于水平状态向下倾斜并带动转轴19扭转，当传感器检测到所述转轴发生向下扭转后，提高送线速度至使平衡杆11设有张力轮12的一端向上倾斜并带动转轴19扭转，此时，送线速度大于送线平衡值；

当传感器检测到所述转轴19发生向上扭转后，降低送线速度至使平衡杆11设有张力轮12的一端向下倾斜并带动转轴19扭转，此时，送线速度小于送线平衡值但大于初始送线速度；

当传感器检测到所述转轴19发生向下扭转后，提高送线速度至使平衡杆11设有张力轮12的一端向下倾斜并带动转轴19扭转，此时，送线速度大于送线平衡值但小于上一次送线提高值；

当传感器检测到所述转轴19发生向上扭转后，再次降低送线速度至使平衡杆11设有张力轮12的一端向上倾斜并带动转轴19扭转，此时，送线速度小于送线平衡值但大于上一次送线降低值；

……

通过传感器时时感应转轴19扭转并不断调整送线速度，使平衡杆11恢复水平平衡，并使送线速度不断趋近于送线平衡值，最后达到送线平衡值后，结束调整，在实际操作过程中，只需要几秒时间便能使送线速度达到平衡值。

上述方法只是琴弦缠绕领域一个在初始送线状态下控制张力的实施例，当然在其他领域或者在持续送线过程中，也可以通过上述方法调整送线速度，这对于本领域的工作人员来说是显而易见的。

另外，张力控制器的张力控制是指能够持久地控制料带在设备上输送时的张力的能力。所述张力控制器包括1.手动张力控制器，就是在收卷或放卷过程中，当卷径变化到某一阶段，由操作者调节手动电源装置，从而达到控制张力的目的；2.脉冲式锥度张力控制器，脉冲式锥度张力控制器的张力控制方法是通过霍尔开关检测收卷或放卷的运行脉冲数，当脉冲计数到达控制控制器预置脉冲时张力输出递增或递减一个单位，从而实收卷或放卷的锥度张力控制。3.全自动张力控制器，全自动张力控制是由张力传感器直接测定料带的实际张力值，然后把张力数据转换成张力信号反馈回张力控制器，通过此信号与控制器预先设定的张力值对比，计算出控制信号，自动控制执行单元则使实际张力值与预设张力值相等，以达到张力稳定目的。

实施例二：

在实施例一的基础上，所述实施例二作了进一步改进，所述张力控制器包括磁粉离合器13和张力电机18，所述磁粉离合器13包括输入轴和被输入轴带动旋转的输出轴，所述张力电机18的动力输出轴连接有第二传动轮17，以及被第二传动轮17带动转动的第一传动轮14，所述第一传动轮14与所述输入轴固定连接，所述输出轴与转轴19固定连接。

磁粉离合器13是控制输入电流，达到改变输出转钜的自动化器件。当线圈不通电时，输入轴旋转，磁粉在离心力的作用下，压附于夹环内壁，输出轴与输入轴没有接触，此时，为空转状态。当线圈通电时，磁粉在磁力线作用下产生磁链，从而使输出轴与输入轴成为一刚体而旋转，并在超载时产生滑差，此时为工作状态，从而达到传递扭矩的目的。

当然所述磁粉离合器13也可以由磁粉制动器替代，这对于本领域工作人员来说容易想到的，仍然属于本实用新型的保护范围。所述第一传动轮14带动第二传动轮17转动可以通过以下方式实现：1、所述第二传动轮17与第一传动轮14同轴转动；2、在第一传动轮14和第二传动轮17外侧设置传动带15。

实施例三：

在实施例一和/或实施例二的基础上，所述实施例三作了进一步改进，所述平衡杆11连接有用于使平衡杆11两端在无外力作用下呈平衡状态的平衡块16。所述平衡块16可以连接在所述平衡杆11未连接张力轮12的一端。当然本领域工作很容易想到也可以通过加长平衡杆11长度或调整张力轮12位置来实现平衡杆11的水平平衡，均属于本实用新型的保护范围。

所述平衡块16与平衡杆11可以通过快速连接件连接，快速连接件主要有以下几种：1、插拔式连接；2、螺纹连接；3、别针式连接。所述快速连接件可以包括设置在平衡块16上的挂钩和设置在平衡杆11上用于连接挂钩的挂钩连接件，通过将挂钩挂至挂钩连接件上，完成平衡块16与平衡杆11的连接，所述挂钩连接件可以是挂圈或者挂块。

实施例四：

一种张力控制装置，包括平衡杆11，所述平衡杆11一端设有张力轮12，所述平衡杆11中部通过转轴19连接于支架上，所述支架上设有用于检测所述平衡杆11扭转动作的传感器；还包括送线机构、送线控制器和用线机构，所述送线机构输出的线绕过所述张力轮12送至用线机构，所述送线控制器用于根据所述传感器输出的信号控制所述送线机构的送线速度；所述平衡杆11连有张力轮12的一端的力矩大于未连接张力轮12的一端。

本实施例通过张力轮12自身来控制金属线的张力，其余原理与实施例一一致。

实施例五：

在实施例四的基础上，所述实施例五作了进一步改进，所述平衡杆11上连接有用于调整所述张力轮12张力大小的张力调整机构。所述张力控制装置可以是与平衡杆11连接的张力块。

所述力矩等于力乘以力臂，所述张力控制装置可以通过控制平衡杆11两端的力臂或控制施加在平衡杆11两端的重力，来控制所述金属线应该施加的力，进而控制金属线的张力，同时使平衡杆11的两端仍然保持力矩平衡。所述张力控制装置可以转轴19与平衡杆11的移动连接装置，可以使转轴19在平衡杆11的中部移动，进而改变平衡杆11两端的力臂，进而改变金属线的张力；也可以通过在平衡杆11任一处（除转轴19与平衡杆11连接处外）设置加重或减重装置，来改变平衡杆11两端的重力，进而实现改变金属线的张力。

当然所述张力控制装置可以是与平衡杆11连接的张力块，当所述张力块与所述张力轮12位于同一侧时，所述平衡杆11连接张力轮12的一端重力加重，这时，所述金属线所施加的向上的力要增大才能使平衡杆11再次恢复力矩平衡状态。当所述张力块位于平衡杆11与所述张力轮12相对的另一侧时，所述平衡杆11与所述张力轮12相对的另一侧的重力加重，这时，所述金属线所施加的向上的力要减小才能使平衡杆11再次恢复到力矩平衡状态。另外的所述张力块也可以通过快速连接件与平衡杆11进行连接，通过快速更快张力块来进行张力控制。

快速连接件主要有以下几种：1、插拔式连接；2、螺纹连接；3、别针式连接。所述快速连接件可以包括设置在张力块上的挂钩和设置在平衡杆11上用于连接挂钩的挂钩连接件，通过将挂钩挂至挂钩连接件上，完成张力块与平衡杆11的连接，所述挂钩连接件可以是挂圈或者挂块。

实施例六：

在实施例一、实施例二、实施例三、实施例四和/或实施例五的基础上，所述实施例六作了进一步改进，所述张力轮12的周向设有凹槽。

在张力轮12的周向设置凹槽的作用在于，防止金属线绕张力轮12进行张力控制过中，与张力轮12脱离。

实施例七：

在实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五和/或实施例六的基础上，所述实施例七作了进一步改进，所述传感器为所述扭矩传感器。

所述扭矩传感器为现有技术，为了检测旋转扭矩，使用较多的是扭转角相位差式传感器。该传感器是在弹性轴的两端安装着两组齿数、形状及安装角度完全相同的齿轮，在齿轮的外侧各安装着一只接近(磁或光)传感器。当弹性轴旋转时，这两组传感器就可以测量出两组脉冲波，比较这两组脉冲波的前后沿的相位差就可以计算出弹性轴所承受的扭矩量。

扭矩传感器类别主要有以下两种：1、非接触式扭矩传感器，非接触式扭矩传感器输入轴和输出轴由扭杆连接起来，输入轴上有花键，输出轴上有键槽。当扭杆受方向盘的转动力矩作用发生扭转时，输入轴上的花键和输出轴上键槽之间的相对位置就被改变了。花键和键槽的相对位移改变量等于扭转杆的扭转量，使得花键上的磁感强度改变，磁感强度的变化，通过线盘3转化为电压信号。非接触扭矩传感器由于采用的是非接触的工作方式，因而寿命长、可靠性高，不易受到磨损、有更小的延时、受轴的偏转和轴向偏移的影响更小，已经广泛用于轿车领域。2、应变片扭矩传感器，应变片传感器扭矩测量采用应变电测技术。在弹性轴上粘贴应变计组成测量电桥，当弹性轴受扭矩产生微小变形后引起电桥电阻值变化，应变电桥电阻的变化转变为电信号的变化从而实现扭矩测量。应变片扭矩传感器就完成如下的信息转换；应变片扭矩传感器由弹性轴、测量电桥、仪器用放大器、接口电路组成。

最佳的所述扭矩传感器为无线扭矩传感器，所述无线扭矩传感器内设有编码器。

所述无线扭矩传感器和所述编码器为现有技术。无线扭矩传感器是将传感器与无线通信技术结合在一起，实现了数据的无线传输。编码器（encoder）是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号。本实用新型中，编码器将不同扭矩下的角位移转换成电信号进行传输。

本实施例七具有以下优点：1、通过传感器时时感应转轴19扭转角度并将感应数据发送至送线控制器，通过控制送线机构的送线速度从而实现使金属线的张力均匀；2、结构简单，精度高。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种张力控制装置，其特征在于，包括平衡杆（11），所述平衡杆（11）一端设有张力轮（12），所述平衡杆（11）中部通过转轴（19）连接于张力控制器，所述张力控制器通过对转轴（19）施加扭力来控制所述张力轮（12）的张力，所述张力控制器上设有用于检测所述平衡杆（11）扭转动作的传感器；还包括送线机构、送线控制器和用线机构，所述送线机构输出的线绕过所述张力轮（12）送至用线机构，所述送线控制器用于根据所述传感器输出的信号控制所述送线机构的送线速度。

2.一种张力控制装置，其特征在于，包括平衡杆（11），所述平衡杆（11）一端设有张力轮（12），所述平衡杆（11）中部通过转轴（19）连接于支架（4）上，所述支架（4）上设有用于检测所述平衡杆（11）扭转动作的传感器；还包括送线机构、送线控制器和用线机构，所述送线机构输出的线绕过所述张力轮（12）送至用线机构，所述送线控制器用于根据所述传感器输出的信号控制所述送线机构的送线速度；所述平衡杆（11）连有张力轮（12）的一端的力矩大于未连接张力轮（12）的一端。

3.如权利要求1所述的张力控制装置，其特征在于，所述张力控制器包括磁粉离合器（13）和张力电机（18）。

4.如权利要求3所述的张力控制装置，其特征在于，所述磁粉离合器（13）包括输入轴和被输入轴带动旋转的输出轴，所述张力电机（18）的动力输出轴连接有第二传动轮（17），以及被第二传动轮（17）带动转动的第一传动轮（14），所述第一传动轮（14）与所述输入轴固定连接，所述输出轴与转轴（19）固定连接。

5.如权利要求1所述的张力控制装置，其特征在于，所述平衡杆（11）的两端在无外力作用下呈平衡状态。

6.如权利要求5所述的张力控制装置，其特征在于，所述平衡杆（11）连接有用于使平衡杆两端在无外力作用下呈平衡状态的平衡块（16）。

7.如权利要求1或2所述的张力控制装置，其特征在于，所述张力轮（12）的周向设有凹槽。

8.如权利要求1或2所述的张力控制装置，其特征在于，所述传感器为扭矩传感器。

9.如权利要求8所述的张力控制装置，其特征在于，所述扭矩传感器为无线扭矩传感器，所述无线扭矩传感器内设有编码器。

10.如权利要求2所述的张力控制装置，其特征在于，所述平衡杆（11）上连接有用于调整所述张力轮（12）张力大小的张力调整机构。