阅读说明：本技术 用于硬质金属线的绕紧力传感器和绕紧力检测方法 (Tension sensor for hard metal wire and tension detection method ) 是由 罗少轩 乔爱民 汤庆国 于 2019-05-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于硬质金属线的绕紧力传感器,包括过线导轮、悬臂式压力传感器和压线导轮,所述的压线导轮分为左右2组,分别安装在所述的悬臂式压力传感器的左右两侧的支撑台上。本发明还公开了所述用于硬质金属线的绕紧力传感器的绕紧力检测方法,首先让硬质金属线依次通过左侧压线导轮、过线导轮和右侧压线轮,然后启动绕线机将金属线绷紧并进行卷绕,金属线会对过线导轮以及悬臂式压力传感器的检测轴产生向下的压力,再通过三角函数运算就可以得出压力和绕紧力之间的关系,并计算出金属线的绕紧力,从而实现了硬质金属线在卷绕过程中对绕紧力的实时监测,并且安装灵活方便,适合大型电缆生产设备进行升级改造。(The invention discloses a winding force sensor for a hard metal wire, which comprises a wire passing guide wheel, a cantilever type pressure sensor and a wire pressing guide wheel, wherein the wire pressing guide wheel is divided into a left group and a right group 2, and the left group and the right group are respectively arranged on supporting tables at the left side and the right side of the cantilever type pressure sensor. The invention also discloses a winding force detection method of the winding force sensor for the hard metal wire, which comprises the steps of firstly enabling the hard metal wire to sequentially pass through the left wire pressing guide wheel, the wire passing guide wheel and the right wire pressing wheel, then starting the winding machine to tighten and wind the metal wire, enabling the metal wire to generate downward pressure on the wire passing guide wheel and the detection shaft of the cantilever type pressure sensor, obtaining the relation between the pressure and the winding force through trigonometric function operation, and calculating the winding force of the metal wire, so that the real-time monitoring of the winding force of the hard metal wire in the winding process is realized, the installation is flexible and convenient, and the method is suitable for upgrading and transforming large-scale cable production equipment.)

用于硬质金属线的绕紧力传感器和绕紧力检测方法

技术领域

本发明属于绕紧力检测领域，特别涉及一种用于硬质金属线的绕紧力传感器和绕紧力检测方法。

背景技术

硬质金属线是硬质电缆的内芯，在大型硬质电缆生产设备中，为了保证硬质金属线卷的卷绕质量和规格一致性，对绞盘在卷绕金属线时的卷绕力控制有很高的要求，即要求绞盘在卷绕金属线时始终保持合适大小的卷绕力。如果卷绕力太小，一是可能无法将硬质金属线拉直，线卷上会出现很多凸起，二是由于硬质金属线在通过生产设备上的各个过渡导轮时阻力比较大，卷绕力太小则会降低整个绕线速度，影响生产效率；如果卷绕力太大，绞盘上则会出现金属线被拉的太紧而勒陷入线卷表层的情况，导致日后成品线卷在放线过程中出现卡阻和不顺畅的情况。

目前，各种软线、细线的卷绕力测量技术已经出现，并广泛应用于各类纺织设备中。但是对于硬质金属线生产设备，由于金属线自身较硬较重，另外绞盘的卷绕力也很大，所以卷绕时金属线的振动也很大，会影响检测精度；另外由于硬质金属线变形后较难恢复，所以在测量过程中还需要控制好弯曲角度，因此不再适合采用软线、细线的卷绕力传感器和测量方法。目前对于直径5mm以上的硬质金属线，比如单股铜芯线，还没有实用的卷绕力传感器和卷绕力检测方法，在实际生产过程中只能凭借操作人员的经验来判断和控制卷绕力的大小，因此生产设备的自动化程度较低，而且不同批次的成品线卷的质量和规格一致性也很难保证，目前国内很多大型电缆生产企业都在寻求设备升级改造方法，因此亟需提供一种新型的用于硬质金属线的卷绕力传感器和卷绕力检测方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于硬质金属线的绕紧力传感器和绕紧力检测方法，能够精确检测硬质金属线在卷绕过程中的卷绕力，用于对大型电缆生产设备进行升级改造。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于硬质金属线的绕紧力传感器，包括过线导轮、悬臂式压力传感器和压线导轮，所述的过线导轮只有1个，并通过其内部的轴承与所述悬臂式压力传感器的检测轴的末端连接，所述的悬臂式压力传感器固定在支撑台上，所述的悬臂式压力传感器内部有弹性体，所述的弹性体上粘贴有电阻式应变片，所述的压线导轮分为左右2组，分别安装在所述的悬臂式压力传感器的左右两侧的支撑台上，所述的压线导轮每1组有2个导轮；

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供所述用于硬质金属线的绕紧力传感器的绕紧力检测方法，包括以下步骤：

A、在生产设备中选取一段金属线平直的测量区域，所述测量区域的宽度约2m，在所述测量区域的左右两端分别安装1组压线导轮，所述压线导轮固定在设备的支撑台上，并且水平高度相等，压线导轮的目的是消除所述测量区域内金属线的抖动。

B、在所述测量区域的中心位置安装悬臂式压力传感器和过线导轮，所述传感器固定在设备的支撑台上，所述过线导轮的水平高度低于左右两侧的压线导轮，以所述过线导轮为顶点，与两侧压线导轮的夹角θ约为120°。

C、将硬质金属线依次穿过左侧压线导轮、过线导轮和右侧压线导轮，转动绞盘让金属线绷紧，由于所述压线导轮和过线导轮之间有一个夹角θ，因此金属线会对所述过线导轮产生压力F，此压力F是金属线绕紧力f的一个分力，与金属线的绕紧力f之间满足三角函数关系，此压力F通过过线导轮传递到悬臂式压力传感器的检测轴，所述悬臂式压力传感器内部的弹性体发生微形变，粘贴在弹性体上的电阻式应变片组成的惠斯通电桥的输出电压发生变化，此电压的变化与压力的变化呈线性关系，再经过三角函数运算，就可以得出绕紧力f的数值。

本发明的有益效果为：通过绕紧力传感器和绕紧力检测方法，可以准确测量生产设备在卷绕硬质金属线过程中的实时卷绕力，并反馈给卷绕力控制器作为卷绕力调节的依据，形成闭环控制系统，避免了人工凭经验判断带来的误差，提高了生产设备的自动化程度和生产效率，保证了成品硬质金属线卷的卷绕质量。

附图说明

图1为绕紧力传感器的侧视图；

图2为绕紧力传感器的立体图；

图3为绕紧力传感器的安装图；

图4为绕紧力检测方法原理图。

具体实施方式

结合附图1～4对本发明做出进一步的说明：

一种用于硬质金属线的绕紧力传感器，其外形如图1和图2所示，包括过线导轮4和悬臂式压力传感器2，所述过线导轮4安装在所述悬臂式压力传感器2的探测轴7上，所述的悬臂式压力传感器2的内部加工有圆柱型的弹性体3，所述的弹性体3的结构为类似工字型结构，即在所述圆柱型结构的对称两侧各加工了一个盲孔，所述的每个盲孔内部粘贴有2片电阻式应变片5，两侧的盲孔一共粘贴有4片电阻式应变片，并组成惠斯通电桥结构，所述的压力传感器2后部有安装座1，所述的安装座1上有4个安装孔8，传感器的供电和信号电缆5通过所述的安装座1的后部引出。

在本发明的一个较佳实施例中，绕紧力传感器的安装方式如图3所示：左侧压线导轮9、悬臂式压力传感器2和右侧压线导轮11安装在设备的支持台10上，过线导轮3安装在悬臂式压力传感器2上，硬质金属线13依次通过左侧压线导轮9、过线导轮3和右侧压线导轮11，所述的压力传感器2通过电缆5和显示仪表12连接。

在本发明的一个较佳实施例中，绕紧力检测方法的原理如图4所示：

绕紧力传感器安装好以后，绕线绞盘14顺时针转动，拉动金属线13沿方向15运动，由于硬质金属线13通过两侧的压线导轮9、11以后，金属线上的绝大部分振动被消除，这样就能保证金属线对过线导轮3的压力是平稳的，不会因为金属线抖动剧烈而造成测量误差；又由于硬质金属线13在过线导轮3的左右两侧形成了夹角θ，而且硬质金属线13在卷绕过程中处于绷紧状态，因此在过线辊轮3两侧的金属线上存在大小相等方向相反的绕紧力f，此绕紧力f会对过线导轮3产生一个向上的压力F，且F的大小等于过线导轮3两侧的绕紧力f共同作用产生的合力，根据力学原理可知绕紧力f与压力F的关系为：

此压力F通过过线导轮3和探测轴6传递到悬臂式压力传感器2，压力传感器2内部的弹性体3产生形变，粘贴在弹性体3上的电阻式应变片5组成的惠斯通电桥的输出电压发生变化，此电压的变化与压力F的变化呈线性关系，通过线缆4传输到显示仪表12就可以准确的测量出硬质金属线13对过线导轮3的压力F，显示仪表12内部经过信号处理和三角函数换算以后，就可以把绕紧力f的数值显示出来，从而准确的测量出绕紧力的大小。

综上所述，本发明可以有效的实现准确测量硬质金属线在卷绕过程中的实时卷绕力，避免了人工凭经验判断带来的不确定性和误差，极大的提高了生产设备的自动化程度，保证了成品线卷的质量并提高了生产效率，解决了直径5mm以上的硬质金属线在卷绕过程中的卷绕力检测问题，由于将金属线的卷绕力检测巧妙的转换为压力检测，然后通过三角函数运算将压力数据重新转换为卷绕力数据，解决了硬质金属线卷绕力不易直接测量的问题；同时，在过线导轮的两侧加装了2组压线导轮，解决了金属线卷绕过程中抖动大的问题，避免了因金属线自身抖动而引起的测量误差，并且安装简单、成本低，适合大型电缆生产设备进行升级改造。