纤维缠绕张力测量控制设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种纤维缠绕过程的纤维张力测量控制设备。该设备由限位导纱辊８与１０与称重传感器７相固结的张力传感辊９、与变速器６电联结的称重传感器７、微机５、软件４、驱动器３、力矩电机２和张力施加辊１组成，顺利解决了张力施加对纤维损伤较大和大张力无法施加的技术难题。实现了纤维缠绕过程中，在高缠绕速度条件下，对缠绕纤维的张力进行高精度、大张力、宽设定范围的自动控制，实践证明，使用该设备后，缠绕制品的各项性能均得到较大提高。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属一种张力测量控制设备。尤其涉及用称重传感器来检测张力，经微机PID计算，控制力矩电机的力矩，由同力矩电机相直联的张力施加辊，通过静摩擦力在线地给在纱团和芯模间行进的纤维施加和调整张力。该设备实现了高速度缠绕条件下，对纤维缠绕过程中的纤维张力进行高精度、大张力、宽范围的自动微机控制。纤维缠绕玻璃钢/复合材料的制作，主要是通过缠绕机将浸过胶液的纤维，以预定设计的线型缠绕在各种形状的芯模上，然后经固化成型后，脱模而制得，纤维缠绕张力是影响纤维缠绕玻璃钢/复合材料制品质量，特别是高性能制品质量的重要因素，要想完成所设计线型的缠绕，必须对张力进行有效的控制，否则会使纱线从芯模上滑下，无法顺利完成所设计的缠绕线型，从而大大影响制品的力学等性能，也无法制得高性能的缠绕制品，但由于缠绕过程中纤维的张力影响因素多，干扰大，而且张力的定量施加比较困难，因此目前一般缠绕纤维制品生产中很少采用张力控制设备。现有的缠绕机缠绕时的张力控制一般采用传统的机械式张力控制器。它由入工调整张力大小和简单的机械连接反馈形式来控制纤维张力，其控制精度低，不能进行大张力控制，也无张力大小的监测和记录。缠绕中采用这种形式控制张力存在明显的局限性(1)张力检测依靠弹性伸缩杆位移传递张力，由于不同位移下进出纤维作用于杆上力的方向不同，因而张力检测存在较大的非线性系统误差，不能进行张力的准确检测(2)张力施加位置一般有两种，一种在纱团施加张力，这样易使退纱纱团产生勒纱、磨纱等现象，而且纱团直径及退纱位置的变化对张力的影响很大，因此张力无法得到有效调整；另一种在纱团与丝嘴间施加张力，由于采用对纤维施加压力及滑动摩擦方法来调整。因而对纱线损伤大。降低了纱线的强度，使制品质量不能得到有效提高。对于要求高张力缠绕的制品生产，这类张力控制装置根本无法使用。本技术的目的是为了克服现有张力控制器的上述缺点，提供一种新型的纤维缠绕张力测量控制设备，以实现对张力高精度、大张力、宽范围的自动有效控制，来满足高性能缠绕制品的生产要求。本技术的主要工作原理纤维的瞬时张力大小由称重传感器检测，经变送器变换成标准电压信号，送人微机的A/D变换模块，由微机与软件进行比较和PID计算处理，并将结果送至D/A模块，输出相应的控制电压，控制电压经驱动器驱动力矩电机，来控制张力施加辊对纤维的阻力矩，以达到控制纤维张力的目的。 附图说明图1--张力控制装置结构示意图。图2--张力检测示意图。图3--张力施加示意图。图4--软件系统组成图。图5--控制程序框图。以下结合附图详细说明本技术的组成结构及性能参照图1、图2、图3，本技术张力测量控制设备主要由张力检测装置、控制核心部分、张力调整执行机构组成。其特征在于具有由限位导纱辊8、10，与称重传感器7相固接的张力检测辊9，与变送器6电连接的称重传感器7，及与微机电连接的变送器6组成的张力检测装置；由分别与驱动器3及变送器6电连接的微机5及控制软件4组成的控制核心部分；张力调整执行机构由驱动器3，与驱动器3电连接的力矩电机2，及与力矩电机2的输出轴相固接的张力施加辊1组成。张力检测过程是纤维经过辊8、9、10过程中，形成一个固定的拉力角，纤维张力的大小线性地转换为称重传感器上拉力大小，经变送器6后变换成线性反映张力大小的标准电压信号；控制核心部分完成张力电压A/D转换，PID计算处理，控制数D/A转换，并输出0-5V控制电压。控制电压经张力调整执行机构的驱动器3驱动力矩电机2来控制张力辊1的阻力矩(即力矩电机2的电源对力矩电机2施加的力矩方向与其转动方向相反)。纤维经过张力辊1时，在其上绕过一圈使纤维与张力辊间不产生相对滑动，张力辊1的阻力矩通过静摩擦力方式给纤维施加和调整张力。参照图4，本张力控制设备可在实时控制前后进行一系列的前后置处理系统运行环境参数的设置、修改和保存；传感器的标定；各层张力值的设定和保存；控制结果的查看和各参数的打印。参照图5，该控制模块除完成张力正常控制和异常自动处理外，还具有断纱停机报警、各缠绕层张力设定值的自动更新、当前缠绕张力的图文动态显示及记录等功能。权利要求1．一种纤维缠绕张力测量控制设备，其特征在于具有(a)由限位导纱辊(8)、(10)，与称重传感器(7)相固接的张力检测辊(9)，与变送器(6)电连接的称重传感器(7)，及与微机电连接的变送器(6)，组成的张力检测装置，(b)由分别与驱动器(3)及变送器(6)电连接的微机(5)及其内控制软件(4)组成的控制核心部分，(c)张力调整执行机构由驱动器(3)，与驱动器(3)电连接的力矩电机(2)，及与力矩电机(2)的输出轴相固接的张力施加辊(1)组成。2．根据权利要求(1)所述的张力测量控制设备，其特征在于具有(a)力矩电机(2)的电源对力矩电机(2)施加的力矩方向与其转动方向相反，(b)纤维经过张力辊(1)时在其上绕过一圈，张力辊(1)的阻力矩通过静摩擦力方式给纤维施加和调整张力。3．根据权利要求(1)所述的张力测量控制设备，其主要特征在于控制软件(4)具有(a)可对各层张力进行分别设定，(b)运行时能自动更换张力设定值，(c)运行时具有断纱停机报警功能。专利摘要本技术提供了一种纤维缠绕过程的纤维张力测量控制设备。该设备由限位导纱辊8与10与称重传感器7相固结的张力传感辊9、与变速器6电联结的称重传感器7、微机5、软件4、驱动器3、力矩电机2和张力施加辊1组成，顺利解决了张力施加对纤维损伤较大和大张力无法施加的技术难题。实现了纤维缠绕过程中，在高缠绕速度条件下，对缠绕纤维的张力进行高精度、大张力、宽设定范围的自动控制，实践证明，使用该设备后，缠绕制品的各项性能均得到较大提高。文档编号G01L5/04GK2336349SQ97240749公开日1999年9月1日 申请日期1997年4月28日 优先权日1997年4月28日专利技术者徐东亮, 李文彬, 吴耀楚, 刘士华, 刘第楷, 刘彤, 薛妍, 刘雪红, 田会方 申请人:武汉工业大学, 核工业理化工程研究院本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维缠绕张力测量控制设备，其特征在于具有：（ａ）由限位导纱辊（８）、（１０），与称重传感器（７）相固接的张力检测辊（９），与变送器（６）电连接的称重传感器（７），及与微机电连接的变送器（６），组成的张力检测装置，（ｂ）由分别与驱 动器（３）及变送器（６）电连接的微机（５）及其内控制软件（４）组成的控制核心部分，（ｃ）张力调整执行机构由驱动器（３），与驱动器（３）电连接的力矩电机（２），及与力矩电机（２）的输出轴相固接的张力施加辊（１）组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐东亮，李文彬，吴耀楚，刘士华，刘第楷，刘彤，薛妍，刘雪红，田会方，
申请(专利权)人：武汉工业大学，核工业理化工程研究院，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]