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的制作方法
【专利摘要】本发明公开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，其仪器包括一个或多个张力传感器，多路电子转换开关单片机、无线通信模块、显示器、报警器以及键盘输入模块，其系统是将3个钢丝张力测试仪通过无线通信单元与工控计算机连接，工控计算机与PLC控制器连接，由PLC控制器控制各个电机工作。其显著效果是：电路结构简单，控制方便，可以根据多钢丝簧的加工需求对每条钢丝的张力进行实时检测，一旦某根钢丝的张力超过预设的门限值时，仪器可以自动报警，加工系统也可以根据每条钢丝的张力状况控制相应的电机工作，在提高加工效率的同时还提高了产品的合格率。
【专利说明】—种钢丝张力测试仪及基于该仪器的多钢丝弹簧加工系统
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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】
[0004]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。
[0005]为了达到上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下:
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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I个、6个或17个。
[0009]作为进一步描述，所述张力传感器的测力范围为O?2000N。
[0010]再进一步描述，所述无线通信模块为RF无线通信模块。
[0011]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。
[0012]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黃。
[0013]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。
[0014]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闻了广品的合格率。
[0015]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O?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O?240转/分。
[0016]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I个张力传感器。
[0017]本发明的显著效果是:电路结构简单，控制方便，可以根据多钢丝弹簧的加工需求对每条钢丝的张力进行实时检测，一旦某根钢丝的张力超过预设的门限值时，仪器可以自动报警，加工系统也可以根据每条钢丝的张力状况控制相应的电机工作，在提高加工效率的同时还提闻了广品的合格率。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是钢丝张力测试仪的电路原理框图；
[0019]图2是基于钢丝张力测试仪的多钢丝弹簧加工系统的电路原理框图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】以及工作原理作进一步详细说明。
[0021]如图1所示，一种钢丝张力测试仪，包括一个或多个张力传感器1，所述一个或多个张力传感器I的信号输出端连接在多路电子转换开关2上，该多路电子转换开关2由单片机5控制，多路电子转换开关2输出的信号经过采样保持器3和A/D采样模块4送入所述单片机5，在单片机5上还连接有无线通信模块6、显示器7、报警器8以及键盘输入模块9。
[0022]在实施过程中，多路电子转换开关2上连接的张力传感器I的数目为I个、6个或17个，张力传感器I的测力范围为O~2000N，多路电子转换开关2可以采用模拟开关，也可以采用数控选路芯片，无线通信模块6为RF无线通信模块，通常选用现有成熟的RF通信芯片即可实现，节约成本，显示器7通常选用LED显示，将每条钢丝对应一条数据通道，通过LED可以依次轮流显示具体每条通道的张力值，也可以采样IXD显示屏，一次性显示多条通道的张力值，报警器8通常为声光报警器，键盘输入模块9通常配置为9*9的数字键盘。
[0023]如图2所示，一种基于钢丝张力测试仪的多钢丝弹簧加工系统，设置3个钢丝张力测试仪分别作为内层钢丝张力测试仪10、外层钢丝张力测试仪11以及中心钢丝张力测试仪12，本例针对24根钢丝的绕制，内层钢丝张力测试仪10上设置有6个张力传感器，外层钢丝张力测试仪11上设置有17个张力传感器，中心钢丝张力测试仪12上设置有I个张力传感器。
[0024]内层钢丝张力测试仪10、外层钢丝张力测试仪11以及中心钢丝张力测试仪12分别通过无线通信单元13与工控计算机14连接，由于各个钢丝张力测试仪上均配置有无线通信模块6，因此可以采用无线通信将各自的检测数据传输到工控计算机14中。
[0025]工控计算机14的控制信号通常采用RS232总线输出，而数控车床上的PLC控制器16的控制信号通常又是采用RS485总线传输，因此设置一个RS232/485转换器15，工控计算机14通过RS232/485转换器15将相应的控制信号传输到PLC控制器16中，所述PLC控制器16分别通过一路驱动器17驱动绕簧主电机18、簧距控制电机19、外层钢丝旋转电机20以及内层钢丝旋转电机21工作，在PLC控制器16上还连接有操控面板22。
[0026]本例中绕簧主电机18和簧距控制电机19的力矩为18N.M，调速范围为O~240转/分；外层钢丝旋转电机20和内层钢丝旋转电机21的力矩为12Ν.Μ，调速范围为O~240转/分。
[0027]工控计算机14根据各个张力测试仪上传的数据判定各条钢丝的张力状况，可以自动确定相应的控制信息到PLC控制器16中，通过PLC控制器16控制各个电机工作。操作人员也读取工控计算机14上显示的各条钢丝的张力值，通过操控面板22手动控制各个电机工作，最终保证产品的合格率。
[0028]尽管这里参照本发明的实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
【权利要求】
1.一种钢丝张力测试仪，其特征在于:包括一个或多个张力传感器(I )，所述一个或多个张力传感器(I)的信号输出端连接在多路电子转换开关(2)上，该多路电子转换开关(2)由单片机(5)控制，多路电子转换开关(2)输出的信号经过采样保持器(3)和A/D采样模块(4)送入所述单片机(5)，在单片机(5)上还连接有无线通信模块(6)、显示器(7)、报警器(8)以及键盘输入模块(9)。
2.根据权利要求1所述的一种钢丝张力测试仪，其特征在于: 所述多路电子转换开关(2)上连接的张力传感器(I)的数目为I个、6个或17个。
3.根据权利要求1或2所述的一种钢丝张力测试仪，其特征在于:所述张力传感器(I)的测力范围为O?2000N。
4.根据权利要求1所述的一种钢丝张力测试仪，其特征在于: 所述无线通信模块(6)为RF无线通信模块。
5.一种基于钢丝张力测试仪的多钢丝弹簧加工系统，其特征在于:设置权利要求1所述的3个钢丝张力测试仪分别作为内层钢丝张力测试仪(10)、外层钢丝张力测试仪(11)以及中心钢丝张力测试仪(12)，所述内层钢丝张力测试仪(10)、外层钢丝张力测试仪(11)以及中心钢丝张力测试仪(12)分别通过无线通信单元(13)与工控计算机(14)连接，该工控计算机(14 )通过RS232/485转换器(15 )与PLC控制器(16 )连接，所述PLC控制器(16 )分别通过一路驱动器(17)驱动绕簧主电机(18)、簧距控制电机(19)、外层钢丝旋转电机(20)以及内层钢丝旋转电机(21)工作，在PLC控制器(16)上还连接有操控面板(22)。
6.根据权利要求5所述的一种基于钢丝张力测试仪的多钢丝弹簧加工系统，其特征在于:所述绕簧主电机(18)和簧距控制电机(19)的力矩为18Ν.Μ，调速范围为O?240转/分；所述外层钢丝旋转电机(20)和内层钢丝旋转电机(21)的力矩为12Ν.Μ，调速范围为O?240转/分。
7.根据权利要求5所述的一种基于钢丝张力测试仪的多钢丝弹簧加工系统，其特征在于:所述内层钢丝张力测试仪(10)上设置有6个张力传感器，所述外层钢丝张力测试仪(11)上设置有17个张力传感器，所述中心钢丝张力测试仪(12)上设置有I个张力传感器。
【文档编号】B21C51/00GK103471758SQ201310382422
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】李健苹 申请人:重庆工商职业学院