[发明专利]一种钢丝张力测试仪及基于该仪器的多钢丝弹簧加工系统

说明书

技术领域

本发明涉及钢丝张力检测以及多钢丝弹簧加工控制技术，具体地说，是一种钢丝张力测试仪及基于该仪器的多钢丝弹簧加工系统。

背景技术

目前，钢丝弹簧已经广泛应用于各种机械设备中，采用单股钢丝扭制成的弹簧张力有限，往往不能满足重型机械的需求。为了针对运动频繁且负荷沉重的重型机械，国内外逐步研制出了多钢丝弹簧加工技术，采用多股钢丝扭制在一起的方式来提高弹簧的张力和寿命。

而现有多钢丝弹簧加工过程中，其加工机床往往由普通车床改造而成，不同螺距和不同索距的多股钢丝采用手动的挂轮进行调节，钢丝的张力也是凭人工经验调节，生产效率和产品合格率都比较低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明首先提出一种钢丝张力测试仪，希望能够对多根钢丝的张力进行实时检测，当钢丝的张力超过预定的门限值时，给出报警信号，便于人工调节。其次还提出一种基于上述仪器的多钢丝弹簧加工控制系统，希望将该仪器与多钢丝弹簧加工控制系统融合，利用该仪器检测出的每根钢丝的张力状况，实现多钢丝弹簧加工时的自动控制，最终提高生产效率和生产产品的合格率。

为了达到上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：

一种钢丝张力测试仪，其关键在于：包括一个或多个张力传感器，所述一个或多个张力传感器的信号输出端连接在多路电子转换开关上，该多路电子转换开关由单片机控制，多路电子转换开关输出的信号经过采样保持器和A/D采样模块送入所述单片机，在单片机上还连接有无线通信模块、显示器、报警器以及键盘输入模块。

张力传感器的数目可以根据钢丝簧加工过程中的具体需求设定，利用单片机控制多路电子转换开关，实现多个张力传感器的检测数据轮流上传，单片机可以根据采样保持器和A/D采样模块实现精确采样，通过显示器可以显示出某一通道张力传感器所检测到的张力大小，如果张力传感器检测到钢丝的张力超过预设的门限值时，报警器可以自动发出报警信号，设计时，报警器可以采样蜂鸣器报警，也可以采样声光报警，键盘输入模块主要用于设定各个控制参数，通过无线通信模块可以实现检测数据的上传。整个仪器可以独立工作，也可以配合工控计算机实现自动化控制。

根据具体应用需求，所述多路电子转换开关上连接的张力传感器的数目为1个、6个或17个。

作为进一步描述，所述张力传感器的测力范围为0～2000N。

再进一步描述，所述无线通信模块为RF无线通信模块。

在上述电路结构的基础上，本发明还提出一种基于上述钢丝张力测试仪的多钢丝弹簧加工系统，其要点在于：设置3个钢丝张力测试仪分别作为内层钢丝张力测试仪、外层钢丝张力测试仪以及中心钢丝张力测试仪，所述内层钢丝张力测试仪、外层钢丝张力测试仪以及中心钢丝张力测试仪分别通过无线通信单元与工控计算机连接，该工控计算机通过RS232/485转换器与PLC控制器连接，所述PLC控制器分别通过一路驱动器驱动绕簧主电机、簧距控制电机、外层钢丝旋转电机以及内层钢丝旋转电机工作，在PLC控制器上还连接有操控面板。

在多钢丝弹簧加工过程中，结合机床结构，多根钢丝通常分为内层钢丝、外层钢丝和中心钢丝，配置相应的钢丝盒组件，通过相应的旋转电机扭转相应的钢丝，最终成型为多钢丝弹簧。

本设计通过配置内层钢丝张力测试仪、外层钢丝张力测试仪以及中心钢丝张力测试仪分别测试各条钢丝的张力值，采用无线通信的方式将各条钢丝的张拉状态传送到工控计算机中，利用工控计算机内设的控制程序确定相应的控制参数，最后通过PLC控制器控制相应电机工作。由于多钢丝弹簧加工机床结构复杂，空间分布比较大，采用有线方式存在布线的麻烦，稍不注意检测仪器的连线就会缠绕到钢丝上，因此选用了无线通信克服上述问题。

整个系统既可以集中的显示和修改各自加工参数，还能实现手动控制和自动控制的切换，通过实时检测各条钢丝的张力值来进行多钢丝弹簧加工控制，在提高加工效率的同时还提高了产品的合格率。

为了适应具体的加工需要，所述绕簧主电机和簧距控制电机的力矩为18N·M，调速范围为0～240转/分；所述外层钢丝旋转电机和内层钢丝旋转电机的力矩为12N·M，调速范围为0～240转/分。

根据多钢丝弹簧钢丝数目的需求，所述内层钢丝张力测试仪上设置有6个张力传感器，所述外层钢丝张力测试仪上设置有17个张力传感器，所述中心钢丝张力测试仪上设置有1个张力传感器。