[发明专利]一种基于单点弯曲法的线材张力测量装置

权利要求书

1.一种基于单点弯曲法的线材张力测量装置，其特征在于：包括工作平台与测力辊模组；

所述工作平台为XYZ三轴工作平台，用来实现z轴上安装的侧立辊模组在空间x、y、z三轴上的移动；测力辊模组具有水平转角与竖直位置可调的单辊张力传感器；

工作平台包括X轴线性模组、Y轴线性模组与Z轴线性模组；其中，X轴线性模组为两条，左右设置；Y轴线性模组两端分别通过X-Y轴转接机构安装于两条X轴线性模组中导轨上的滑动盖上；Z轴线性模组通过Y-Z轴转接机构安装于Y轴线性模组中导轨上的滑动盖上；测力辊模组通过连接板安装与Z轴性模组中导轨上的滑动盖上；

上述X轴线性模组、Y轴线性模组与Z轴线性模组，三者结构相同，包括直线运动单元、伺服电机、滑动盖、外置感应片与光电开关；其中，直线运动单元内置有滚珠丝杠，滚珠丝杠的丝杠由轴承座支撑，一端与驱动电机输出轴同轴相连，由驱动电机驱动转动；滚珠丝杠的螺母上安装有滑动盖，由滚珠丝杠转动带动滑动盖沿滚珠丝杠轴向移动；直线导轨外侧壁上安装有光电开关；同时，同侧的滑动盖壁面上安装有外置感应片；通过光电开关与外置感应片配合，实现滑动盖的滑动限位；

上述滑动盖与直线运动单元内置的拉线位移传感器相连，实现滑动盖的滑动位移测量；

单辊张力传感器安装于旋转轴顶端，旋转轴竖直插入测力辊支座上设计的竖直通道内，通过旋转轴沿竖直通道移动，实现单辊张力传感器高度调节，且旋转轴的转动实现单辊张力传感器水平转角的调节；测力辊支座上还设计有水平通道；水平通道与竖直通道连通，且内部设计为内螺纹，用来与锁紧螺钉的外螺纹配合，实现两者间的螺纹连接；通过拧紧锁紧螺钉，将旋转轴固定，实现单辊张力传感器的固定。

2.如权利要求1所述一种基于单点弯曲法的线材张力测量装置，其特征在于：测量线材张力时，首先，根据待测线材的方向调整单辊张力传感器的方向；然后，将事先测量得到的待测线材坐标值，输入到外部测量控制系统中，由外部测量控制系统控制工作平台按输入的坐标值将单辊张力传感器定位到待测线材下方；并进一步控制使单辊张力传感器逐渐逼近待测线材与之接触并逐渐施加压紧力；若单滑轮张力传感器在压紧力F_i时开始记录第一组数据，此时待测线材中心相对于初始绷紧状态中心位移量为Δy_i，待测线材长度伸长为L_i，待测线材与初始绷紧状态的夹角为α_i，此时待测线材张力大小为T_i； 此后控制使单滑轮张力传感器继续上移动，当压紧力到达F_n时，此时待测线材中心相对于初始绷紧状态中心位移量为Δy_n，待测线材长度伸长为L_n，待测线材与初始绷紧状态的夹角为α_n，此时待测线材张力大小为T_n；在对待测线材施加压紧力的过程中，线材张力值由待测张力值T₁变化到T_n，根据待测线材的待测张力值T₁与压紧力F_n、弯曲位移Δy_n的函数关系T₁＝f(Δy_n,F_n)，计算处理得到待测线材的待测张力值大小T₁：

其中，E为线材的弹性模量，d为线材直径，Y为方程

的解；式中，Δy_ni为Δy_i与Δy_n的差值。