一种生丝抱合自动检测装置及其使用方法与流程

本发明涉及生丝抱合领域，具体涉及一种生丝抱合自动检测装置及其使用方法。

背景技术：

生丝抱合检验是指检验构成生丝的各茧丝之间相互胶着的牢固程度，抱合力是指丝条抵抗外界作用于其横截面方向上的力而产生的应力,而直接测量这种应力值较为困难,同时在实际应用中意义不大,因此人们选择了以摩擦试验结果即摩擦次数来表示生丝的抱合。在生丝国家标准制定过程中,考虑到标准应尽可能使用规范化的名词术语,以摩擦次数表示抱合力不妥,而将“抱合力检验”改称“抱合检验”。

针对这种检测，目前国际上广泛使用杜泼浪式抱合机模拟丝织工程中丝条的摩擦形态进行摩擦试验,以试样丝条在摩擦试验过程中发生6处及以上分裂为检验终止点,检验终止时所对应的摩擦次数表示抱合检验结果，每一批次生丝中随机抽取20个丝锭，每一个丝锭进行20段生丝的抱合检验，以这20个丝锭的摩擦次数的平均值取整作为该批次生丝的抱合检验结果。这是一套由机械往复机构、摩擦往复次数计数器、摩擦刀片组、驱动电动机、电动机调速器以及挂丝机架等组成。往复机构是一个曲柄连杆滑块机构，由电动机通过蜗轮蜗杆带动曲柄轮旋转，使安装在曲柄连杆另一端的滑块带动摩擦板组作往复运动而对被测生丝进行往复摩擦。在摩擦到一定程度时由人工观察生丝的分裂状况来判断、确定被测生丝的抱合性能成绩。

如今，随着纺织技术的更新，如何实现生丝在现阶段实现生丝的快速抱合检验，以及得到更为准确的检验结果，是一项迫在眉睫需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种生丝抱合自动检测装置及其使用方法，旨在实现多丝锭、多工位的生丝抱合自动检测工序。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种生丝抱合自动检测装置，包括主体装置和外部装置两部分；所述主体装置包括：自动上丝机构、生丝夹紧机构、刀具摩擦机构；所述外部机构包括：张力传感器、控制柜；所述的控制柜为一个矩形小盒子，控制柜内固定有单片机、输入显示模块、电机驱动模块，张力传感器控制模块。

所述装置的自动上丝机构包括：上丝机架、滑块滑轨机构、刀架抬升(下落)机构、工作台、光电式限位开关，该机构可实现装置起始位置到工作位置的水平移动。所述机架为整个装置的外部机架，支撑整个装置以及确定装置的尺寸；所述滑块滑轨机构用于确定工作台的运动方向以及运动的行程范围，将光电式限位开关安装在光杆上，光电式开关到起始位置之间的距离即为工作台的水平行程距离；所述的刀架抬升(下落)机构包括：抬升机架、丝杆、电机、电机座、丝杆支座、固定板、杜波浪刀，丝杆通过丝杆支座安装在抬升机架上，所述固定板上开设有多个安装孔，用于安装固定杜波浪刀和丝杆；电机安装在电机座上，两个电机座分别安装在抬升机架的顶部与底部，丝杆通过联轴器与电机相配合，带动装有固定板的杜波浪刀上(下)移。

所述装置的生丝夹紧机构包括：电磁铁夹丝机构，卷丝机构，该机构可实现将完成上丝工序后的生丝水平两侧夹紧的功能；所述电磁体机构包括：数个电磁铁、数个过丝钩、电磁铁支架、弹簧、铁片，所述的过丝钩在电磁铁支架上有序排列，穿过过丝钩的丝经过拉伸后不会相互影响；铁片焊在弹簧的底部，弹簧安装在电磁铁支架的顶部，电磁铁安装在铁片的正下方，生丝从铁片和电磁铁中间的缝隙中穿过；电磁铁通电后会产生磁力，可以对电磁铁正上方的铁片产生吸引力，从而实现对生丝的夹紧；当电磁铁断电后，在弹簧弹力的作用下，铁片恢复初始位置。

所述卷丝机构包括：一个微型直流电机、电机架、张力传感器、联轴器、卷丝轴、电机支座；微型直流电机通过电机架安装在电机支座上，卷丝轴通过联轴器与微型直流电机相连，张力传感器可以实时检测卷丝轴上20根丝的张力，达到一定数值后反馈给单片机，单片机再对微型直流电机发出命令，完成一个闭环控制；张力传感器主要功能由一块cs1237adc芯片实现，它是一块高精度、低功耗的sigma-delta数模转换芯片，采用两阶sigmadelta调制器，通过低噪声仪用放大器结构实现pga放大，在此功能上，再在单片机的程序上，按照芯片手册给出的通信时序，2线spi，读取内部转化的24位adc数值，按照公式计算出张力大小显示在lcd屏上即可。

所述装置的刀具摩擦机构包括：曲柄滑块机构、刀架抬升机构、滑块滑轨机构，该机构可实现杜波浪刀对生丝进行摩擦工序的功能；所述曲柄滑块机构包括：75mm曲柄、145m摇杆、摇杆底座、联轴器、电机，曲柄和摇杆相连，曲柄通过联轴器与电机固连，摇杆固定在摇杆支座上，摇杆支座固定刀架抬升机构上，电机通过曲柄摇杆带动刀架抬升机构往复书水平移动，在电机的控制下实现150mm行程的直线往复运动；刀架抬升机构固定在滑块上，可在滑块滑轨机构上进行水平移动。

所述的输入显示模块包括按键、指示灯、2.8英寸lcd液晶显示屏，控制按键用于装置的启动以及紧急状态的停止功能，指示灯用于反映装置的工作状态，2.8英寸的lcd液晶显示屏用于实时反映摩擦次数和连接曲柄摇杆电机的转速，输入显示模块的按键、指示灯、lcd液晶显示屏均安装在控制柜表面，便于工作人员获取信息并采取相应的操作。

所述单片机与操作显示模块、张力传感器、光电式限位开关、电机驱动模块、电磁铁驱动模块的控制信号接入端连接。

张力传感器作为生丝是否通过卷丝轴的拉紧达到1.5n张力的检测工具，当生丝起始位置端被电磁铁夹紧后，卷丝轴在直流电机的带动下开始旋转，此时生丝被逐渐拉紧，当张力传感器检测生丝受张力为1.5n时，通过一个外部中断信号反馈给单片机，单片机输出信号控制电机停止转动，生丝摩擦前的准备工作基本完成。

光电式限位开关作为行程控制的工具，正常无遮挡状态下，输出信号为高电平，当开关被遮挡时，输出信号为低电平，单片机通过对限位开关输出信号的检测，即可判断工作台或刀架是否到达指定位置，从而执行相应的程序。

电机驱动模块分为步进电机驱动模块和直流电机驱动模块。通过外部按键或者光电式开关对电机状态进行控制。步进电机驱动模块使能端，方向端和pwm输出端分别与单片机相连；直流电机驱动模块与电磁铁驱动模块类似，单片机只需控制其使能端和pwm输出端。

附图说明

附图1为本发明装置的俯视图。

附图2为本发明主体装置的电磁铁夹丝机构。

附图3为本发明主体装置的卷丝机构。

附图4为本发明主体装置的刀架抬升机构。

附图5为本发明主体装置的曲柄滑块机构。

附图6为本发明主体装置的安装示意图。

附图7为本发明生丝抱合检验流程图。

附图标记说明：

ⅰ—电磁铁夹丝机构；ⅱ—卷丝机构；ⅲ—刀架抬升机构；

ⅳ—曲柄摇杆机构；

101—过丝钩；102—底座；103—电磁铁机架；

104—电磁铁右支架；105—长底座；106—电磁体；

107—铁片；108—弹簧；109—电磁铁上支架；

110—电磁体左支架；

201—10mm滑块；202—旋转体支座；203—轴承支座；

204—卷丝轴；205—电机端轴承支座；206—电机架；

301—光杆直线法兰；302—8mm光杆；303—光杆支架；

304—上摩擦板；305—上摩擦板支架；306—8mm丝杆；

307—光电传感器；308—丝杆法兰；309—步进电机；

310—下摩擦板；311—下摩擦板支架；

401—8mm光杆；402—直线滑块；403—滑块连接板；

404—支撑板；405—150mm摇杆；406—65mm曲柄；

407—直流减速电机；

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种生丝抱合自动检测装置俯视图如图1所示，包括电磁体夹丝机构ⅰ、主体装置的卷丝机构ⅱ、刀架抬升机构ⅲ、曲柄滑块机构ⅳ。

装置的电磁铁夹丝机构ⅰ如附图2所示，过丝钩(101)通过过渡配合安装在底座(102)上，底座(102)也采用过渡配合安装在电磁铁机架(103)上，电磁铁右支架(104)和电磁铁左支架(110)通过过渡配合安装在底座(102)上；长底座(105)与底座(102)之间是间隙配合；铁片(107)通过焊接与弹簧(108)连为一体，再通过m9螺钉和m9螺母安装在电磁铁上支架(109)上；电磁铁上支架(109)与电磁铁左支架(110)之间用m3螺钉和m3螺母固定。

主体装置的卷丝机构ⅱ如图3所示；为了能使卷丝机构在丝杆的带动下移动，两块10mm滑块(201)分别安装在一根10mm丝杆和一根10mm的光杆上，通过m3螺钉与旋转体支座(202)安装固定；电机架(206)通过m3螺钉安装在电机端轴承支座(205)；卷丝轴(204)通过2mm/1mm联轴器与电机连接。张力传感器的一端环形扣在轴承支座(203)的3mm圆柱上，另一端套在处于同一光杆的滑块的3mm圆柱上，当卷丝机构ⅱ到达限位点后，通过张力传感器数值的变化控制带动卷丝机构ⅱ移动的步进电机的启停，从而使生丝处于一定张力的绷紧状态下，达到国家标准下的生丝抱合检测状态。

刀架抬升机构ⅲ如图4所示，刀架开合机构如图所示，上摩擦板(304)通过m3螺钉和上摩擦板支架(305)相配合，下摩擦板(310)通过m3螺钉螺母和下摩擦板支架(311)相配合，上摩擦板、下摩擦板通过m3螺栓和螺母与光杆直线法兰(301)和丝杆法兰(308)固定，光杆直线法兰和8mm光杆(302)相配合，丝杆法兰和8mm丝杆(306)相配合，光杆和光杆支架(303)固定，丝杆和丝杆支架固定，光杆支架和丝杆支架用m5的t型螺钉和螺母固定在机架上，光电传感器(307)安装在丝杆底部安装的铝型材上，步进电机(309)通过8mm/6mm联轴器和丝杆相固定。

曲柄滑块机构ⅳ如图5所示，直流减速电机(407)通过8mm/10mm联轴器与65mm曲柄(406)相连，曲柄(406)和150mm摇杆(405)通过6mm子母螺钉相连，摇杆和支撑板(404)通过6mm子母螺钉相连，直线滑块(402)通过m4螺钉和滑块连接板(403)固定，滑块连接板与支撑板通过m5的t型螺钉和螺母固定在刀架开合机构上。

附图6为本发明主体装置的装配图。

本装置通过电磁铁夹丝机构和卷丝机构的工作将20个丝锭的生丝合成一个整体，刀具抬升机构通过电机带动的曲柄滑块机构进行整体移动，杜波浪刀具对生丝整体进行整体摩擦，达到实现国家标准要求的20段生丝检测的国家抱合检测标准，通过图像处理的方法得到生丝抱合的数据。其使用方法及具体流程如下：

步骤1：初始位置时，需人手工将20段生丝穿过过丝钩，然后固定到卷丝轴上，为卷丝轴旋转卷绕生丝提供基础。卷丝机构开始时放置在电磁铁夹丝机构的后侧50mm处，抱合检测开始后，在步进电机的带动下往丝杆远处运动，按照现有标准，生丝需要进行40mm的摩擦行程，到运动到指定限定位置后，电机停止转动。

步骤2：电磁铁供电夹紧，卷丝机构的微型直流电机带动卷丝轴转动，当张力传感器检测到生丝受张力到达1.5n时，微型直流电机停止转动，使生丝处于国家标准生丝抱合检测的状态下。

步骤3：当完成上一步后，刀架抬升机构在电机带动丝杆的前提下开始闭合(之前两个杜波浪刀分别处于上，下两个极限位置)，上杜波浪刀以自重置于生丝上。随后整体刀架通过连接的曲柄摇杆开始在电机带动下以140r/min的速度往复摩擦45次后，刀架通过电机带动的丝杆开始抬升，采集图像，记录抱合数据。

本装置相比原有生丝抱合装置改进以下几点：

使用电磁铁夹丝机构电压的调整和卷丝轴平台的移动加上卷丝轴的卷丝，由张力传感器的反馈，实现了自动上丝和多丝锭多工位的效果。

使用丝杆传动和光电式限位开关的反馈，实现了刀架的自动开合。

使用曲柄滑块机构实现了140r/min以及有效摩擦范围到达40mm以上的要求。