[发明专利]一种基于单点弯曲法的线材张力测量装置

说明书

本发明公开一种基于单点弯曲法的线材张力测量装置，包括工作平台与测力辊模组。该工作平台为XYZ三轴工作平台，控制测力辊模组在空间x、y、z三轴上的移动。所述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。由此，通过控制测力辊模组接触待测线材，并施加不同强度的压紧力，根据待测线材的待测张力值与压紧力、弯曲位移的函数关系，计算处理得到待测线材的待测张力值大小。本发明在不释放线材张力、不串入线材的情况下，实现对本身运动或不运动的线材的静、动张力的测量。

技术领域

本发明涉及张力测量领域，具体来说，是一种用于逐根检测线材张力的检测装置。

背景技术

张力是纤维缠绕、纺织、印刷、冶金等领域的重要工业参数。在纸张、纺织品、塑料薄膜、电线、印刷品、磁带、金属带线材等的生产过程中，张力对产品的质量至关重要。

在线材张力测量方面，普遍做法是基于三点弯曲法的原理，将三滚轮张力传感器串入被测线材中，迫使线材产生三点弯曲的形变，由输出信号和张力一定的数学关系通过计算处理得到被测线材的张力。但是该方法只适用于线材两端不封闭的张力系统，而且线材与张力传感器是一一对应的关系，每个张力传感器只能测取一根线材的张力数值，具有较大的局限性。

实际工业生产中，有时无法将张力传感器串入被测线材中，针对该类线材的张力测量，目前缺乏高效准确的手段。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于单点弯曲法的线材张力测量装置，基于单点弯曲法的原理，可以在不串入被测线材、不释放线材张力的情况下，测出本身不运动或运动的线材的静、动张力，同时可以对多根线材进行逐根扫描检测。

本发明一种基于单点弯曲法的线材张力测量装置，包括工作平台与测力辊模组。其中，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。

在测量线材张力时，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。

本发明的优点在于：

1.本发明基于单点弯曲法的线材张力测量装置采用模块化设计，可根据实际情况自由置换X/Y/Z轴线性模组、测力辊模组，满足多变的张力测量需要；