專利名稱：轉(zhuǎn)動(dòng)式手提數(shù)字張力測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)動(dòng)式手提數(shù)字張力測量儀，適用于化纖工業(yè)和絲綢工業(yè)，具體用來測量絲束運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)張力。
背景技術(shù)：
我國張力測量儀產(chǎn)品，相關(guān)技術(shù)差，商品化程度低。目前，國內(nèi)大多數(shù)化纖廠、絲綢廠都使用國外張力測量儀。
眾所周知，被測絲束運(yùn)行的方向，根據(jù)不同的紡絲設(shè)備和工藝要求是會(huì)變化的。有時(shí)是以水平方向運(yùn)行，有時(shí)是以垂直方向運(yùn)行，有時(shí)又是沿著一定的角度方向運(yùn)行。為了精確地測量絲束動(dòng)態(tài)張力值，這就需要張力測量儀也要隨著絲束運(yùn)行方向的變化而變化。然而，這種方向和位置的變化，常常會(huì)使操作人員無法正常地從張力測量儀顯示屏上讀取測量值。這是由于張力測量儀上的顯示屏和張力測量頭的三個(gè)導(dǎo)絲輪是同時(shí)被固定安裝在同一個(gè)機(jī)殼的，顯示屏本身只能隨張力測量頭的三個(gè)導(dǎo)絲輪作同步位置變化。操作人員在讀取顯示屏上的測量值時(shí)，均是用雙眼垂直平視處在水平位置時(shí)的顯示屏上的測量值，當(dāng)張力測量頭三個(gè)導(dǎo)絲輪不處在水平位置時(shí)，顯示屏也同樣不處在水平位置，顯然就會(huì)使讀取顯示屏上的測量值變成困難甚至成為不可能。
目前，國內(nèi)外大都數(shù)張力測量儀產(chǎn)品，都存在上述這一缺陷。即是有些國外張力測量儀產(chǎn)品對此作了某些改進(jìn)，如使顯示屏和張力測量頭的三個(gè)導(dǎo)絲輪之間可以相對轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度。然而，這種局部的改進(jìn)由于受到儀器整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響，仍然存在著由于顯示屏不能自始自終處在水平位置而造成讀取張力測量值困難的缺陷。
通過上海科學(xué)情報(bào)研究所檢索，有相關(guān)專利四篇，即US4098115，US4577512，SU848489，DE3429864。
US4577512專利所表述的張力測量儀與本發(fā)明最為接近。如圖1所示，該張力測量儀分為前后兩個(gè)機(jī)殼2。電子和機(jī)械部分被裝在前半個(gè)機(jī)殼2內(nèi)，顯示屏3(指針顯示或者數(shù)字顯示)被裝在后半個(gè)機(jī)殼2內(nèi)，前后兩個(gè)機(jī)殼2通過機(jī)械連結(jié)，在彈簧、銷子等作用下，組成一臺張力測量儀，后半個(gè)機(jī)殼2上的顯示屏3與前半個(gè)機(jī)殼2相互間可以轉(zhuǎn)動(dòng)90°。當(dāng)前半個(gè)機(jī)殼2上的張力測量頭1的三個(gè)導(dǎo)絲輪14a、14b、14c測量時(shí)是處在水平位置，后半個(gè)機(jī)殼2上的顯示屏3是處在垂直位置時(shí)，顯示屏3可以從左向右方向轉(zhuǎn)動(dòng)90°到水平位置讀取張力測量值。然而，當(dāng)張力測量頭1的三個(gè)導(dǎo)絲輪14a、14b、14c測量時(shí)是處在垂直位置時(shí)，此時(shí)顯示屏3就無法從下方轉(zhuǎn)動(dòng)到水平位置讀取張力測量值。
另外，該張力測量儀的張力測量頭1的三個(gè)導(dǎo)絲輪14a、14b、14c被安裝在前半個(gè)機(jī)殼2的前端，而顯示屏3被安裝在后半個(gè)機(jī)殼2的末端，兩者相對距離最遠(yuǎn)。這樣，當(dāng)操作人員手持張力測量儀在現(xiàn)場測量絲束動(dòng)態(tài)張力時(shí)，既要使上半個(gè)機(jī)殼2前端的張力測量頭1的三個(gè)導(dǎo)絲輪14a、14b、14c與被測絲束運(yùn)行方向垂直，又不能左、右傾斜或晃動(dòng)，以免人為改變絲束運(yùn)行方向而給測量帶來誤差；又要隨時(shí)從下半個(gè)機(jī)殼2末端的顯示屏3上讀取動(dòng)態(tài)張力測量值。實(shí)際情況是眼睛的視角不可能同時(shí)顧及到張力測量儀前端的張力測量頭1的三個(gè)導(dǎo)絲輪14a、14b、14c的位置和張力測量儀末端顯示屏3上的動(dòng)態(tài)張力值，故常常顧此失彼，最終很容易造成人為的測量誤差，使測量值不準(zhǔn)確，讀數(shù)不穩(wěn)定，有時(shí)甚至由于張力測量頭1的三個(gè)導(dǎo)絲輪14a、14b、14c偏離原有的測量位置而拉斷絲束，中止紡絲，使生產(chǎn)受到影響。
再則，該張力測量儀機(jī)殼2的高度尺寸與寬度的尺寸不一致，且高度尺寸大于寬度尺寸，當(dāng)安裝在末端的顯示屏3轉(zhuǎn)動(dòng)到水平位置時(shí)，使末端原先為高度方向的尺寸，變成為與上半個(gè)機(jī)殼2寬度方向平行尺寸時(shí)，明顯大于上半個(gè)機(jī)殼2原先寬度方向的尺寸，致使整個(gè)張力測量儀看起來好象是由兩個(gè)完全大小不同的機(jī)殼2硬湊在一起似的，從而影響了張力測量儀整體的外觀美和操作人員的良好手感。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)動(dòng)式手提數(shù)字張力測量儀。該儀器無論被測絲束S處在何種運(yùn)行方向和位置，張力測量儀均能在水平位置，或者通過張力測量頭自身左、右轉(zhuǎn)動(dòng)90°在垂直位置，都能方便正常地測量動(dòng)態(tài)張力，并使顯示屏自始自終都能保持在水平位置讀取測量值，從而提高該儀器現(xiàn)場測量動(dòng)態(tài)張力的可靠性、重復(fù)性和準(zhǔn)確性。
本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種轉(zhuǎn)動(dòng)式手提數(shù)字張力測量儀，它包括張力測量頭1、機(jī)殼2、顯示屏3、調(diào)零裝置4、數(shù)據(jù)保持開關(guān)5、電源欠壓報(bào)警指示燈6、電源開關(guān)7以及裝在機(jī)殼2內(nèi)的電子線路、定位孔(161、161′)、連接軸(162)、引線孔(163)、連接孔(171)、固定孔(1721、1722、1723、1724)，其特征是分別安裝在張力測量頭1上的張力測量桿13a、13b、13c前端的導(dǎo)絲輪14a、14b、14c表面摩擦系數(shù)μ為0.2～0.3，導(dǎo)絲輪(14a、14b、14c)所構(gòu)成的被測絲束S張力測量包角α為140°～145°、安裝在張力測量頭1上的轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊16在距其上邊9.8～10mm和距其右邊9.8～10mm的相交處打一個(gè)園孔A，園孔A直徑φ為3.8～4.0mm，園孔A深度h為9.5～10mm、轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊16的園孔A對準(zhǔn)固定板17的園弧底槽B中心處，允許誤差為0.02～0.05mm，轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊16的園孔A在固定板17的園弧底槽B中心處可以沿園弧底槽B左右轉(zhuǎn)動(dòng)90°，允許誤差為1～2°、安裝在機(jī)殼2上的固定板17的園弧底槽B深a為1.1～1.3mm，底槽寬b為4.1～4.2mm，弧度β為180°190°，園弧半徑R為12.5～13.5mm。
與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、張力測量頭1通過采用耐磨性好，熱變形性小，比重輕的聚砜(PSU)工程塑料精密加工成轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊16和固定板17，保證了張力測量頭1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的靈活性和穩(wěn)定性。
2、張力測量頭1自身可以轉(zhuǎn)動(dòng)且不論其轉(zhuǎn)動(dòng)在何種位置，均不影響顯示屏3初始處在的水平位置，且張力測量頭1和導(dǎo)絲輪14a、14b、14c與顯示屏3相對距離設(shè)計(jì)為最近，既可方便地一直在水平位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)張力測量，又可從處在水平位置的顯示屏3上讀取張力測量值，故該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，方便了現(xiàn)場操作，保證了測量時(shí)的正確姿勢，提高了張力測量的可靠性、重復(fù)性和準(zhǔn)確性。


圖1是現(xiàn)有的手提式張力測量儀圖1中，1-張力測量頭， 2-機(jī)殼，3-顯示屏，4-零點(diǎn)調(diào)整裝置， 7-電源開關(guān)，14a、14b、14c-導(dǎo)絲輪，28-按鈕。
圖2是本發(fā)明轉(zhuǎn)動(dòng)式手提數(shù)字張力測量儀圖2中，1-張力測量頭，2-機(jī)殼，3-顯示屏，4-調(diào)零裝置， 5-數(shù)據(jù)保持開關(guān)，6-電源欠壓報(bào)警指示燈，7-電源開關(guān)。圖3是張力測量頭1結(jié)構(gòu)示意3中，11-張力感應(yīng)器，12-張力感應(yīng)器調(diào)節(jié)螺釘，13a、13b、13c-張力測量桿， 14a、14b、14c-導(dǎo)絲輪，15-張力測量桿底座， 16-轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊，17-固定板，18-調(diào)節(jié)螺母，19-緊固螺母。圖4是被測絲束S張力測量包角α示意4中，14a、14b、14c-導(dǎo)絲輪，S-被測絲束，α-包角。圖5是轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊16和固定板17連接示意5中，16-轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊，17-固定板，18-調(diào)節(jié)螺母，19-緊固螺母，26-彈簧， 27-園頭銷子。
A-園孔， h-園孔A深度。圖6是轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊16結(jié)構(gòu)示意6中，A-園孔，16-轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊， 161、161′-定位孔，162-連接軸，163-引線孔。圖7是固定板17結(jié)構(gòu)示意7中，B-園弧底槽， a-槽深，b-槽寬，β-弧度，R-園弧半徑， 17-固定板， 171-連接孔，1721、1722、1723、1724-固定孔。圖8是電子線路原理框8中 3-顯示屏， 4-調(diào)零裝置，5-數(shù)據(jù)保持開關(guān)， 11-張力感應(yīng)器，20-工作電源， 21-信號放大器，22-摸擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，23-零點(diǎn)補(bǔ)償，24-線性補(bǔ)償， 25-溫度補(bǔ)償。
張力測量頭1由張力感應(yīng)器11，張力感應(yīng)器調(diào)節(jié)螺釘12，張力測量桿13a、13b、13c，導(dǎo)絲輪14a、14b、14c，張力測量桿底座15，轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊16，固定板17，調(diào)節(jié)螺母18，緊固螺母19組成。
張力測量頭1是一個(gè)獨(dú)立的張力檢測裝置，它的前端連接張力測量桿13a、13b、13c和導(dǎo)絲輪14a、14b、14c，后面與轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊16相連。固定板17是與儀器機(jī)殼2的前端緊固在一起，轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊16與固定板17兩者又是通過自身的園弧底槽B、彈簧26、園頭銷子27和調(diào)節(jié)螺母18、緊固螺母19緊密聯(lián)結(jié)在一起，并可在水平位置朝左、右方向轉(zhuǎn)動(dòng)90°，其結(jié)果是無論張力測量頭1的導(dǎo)絲輪14a、14b、14c是處在水平位置，還是經(jīng)過轉(zhuǎn)動(dòng)左、右90°在垂直位置，都不影響顯示屏3保持在水平位置方便地讀取張力測量值。
張力感應(yīng)器11由四組優(yōu)質(zhì)高靈敏度鉑式電阻絲組成動(dòng)態(tài)張力測量電橋，并精心匹配好測量電橋的零點(diǎn)補(bǔ)償23，線性補(bǔ)償24和溫度補(bǔ)償25，經(jīng)過高、低溫老化試驗(yàn)，制作成高穩(wěn)定性的張力感應(yīng)器11。
張力測量桿13a、13b、13c，安裝在張力測量桿底座15上，由不銹鋼材料經(jīng)機(jī)械精密加工而成。在各自前端分別安裝上材料為99.7％高純度的AL2O3導(dǎo)絲輪14a、14b、14c，導(dǎo)絲輪14a、14b、14c表面摩擦系數(shù)μ為0.2～0.3，導(dǎo)絲輪14a、14b、14c所構(gòu)成的被測絲束S張力測量包角α為140°～145°，以便讓動(dòng)態(tài)絲束順利通過。
轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊16、固定板17均呈方形，考慮到兩者在測量中經(jīng)常作相對轉(zhuǎn)動(dòng)，要求耐磨性好，熱變形性小，比重輕，故均可采用布氏硬度為10.6～12.5N/mm，熱變形溫度為174℃，線膨脹系數(shù)為3.5×10-5～5×10-51/℃，比重為1.22～1.26cN/cm3聚砜(PSU)工程塑料，以保證轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊16、固定板17的機(jī)械性能的穩(wěn)定性。為了方便，也可以采用鋁合金材料制作。轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊16在距其上邊9.8～10mm范圍和距其右邊9.8～10mm范圍的相交處打一個(gè)園孔A，園孔A直徑φ為3.8～4.0mm，園孔A深度h為9.5～10mm。轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊16上還開有定位孔161、161′，在轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊16中心處固有連接軸162，引線孔163。定位孔161、161′是為了讓連結(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊16和張力感應(yīng)器11的螺絲通過，并使螺絲緊固在張力感應(yīng)器11上。連接軸162底部與固定板17的連接孔171滑動(dòng)配合，并在連接軸162上部安裝上調(diào)節(jié)螺母18和緊固螺母19，使轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊16與固定板17緊固成一體。引線孔163是讓張力感應(yīng)器11的信號線穿過并與機(jī)殼2內(nèi)的電子線路相連結(jié)。轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊16的園孔A對準(zhǔn)固定板17的園弧底槽B中心處，允許誤差為0.02～0.05mm，轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊16的園孔A在固定板17的園弧底槽B中心處，可以沿園弧底槽B左右轉(zhuǎn)動(dòng)90°，允許誤差為1～2°。安裝在機(jī)殼2上經(jīng)過精密加工的固定板17的園弧底槽B槽深a為1.1～1.3mm，槽寬b為4.1～4.2mm，弧度β為180°～190°，園弧半徑R為12.5～13.5mm。固定板17除有連接孔171外，還有固定孔1721、1722、1723、1724，固定孔1721、1722、1723、1724是為了讓連結(jié)固定板17與機(jī)殼2的螺絲通過。
調(diào)節(jié)螺母18是調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊16與固定板17之間的間隙大小，緊固螺母19是固緊調(diào)節(jié)螺母18的位置。調(diào)節(jié)螺母18、緊固螺母19均采用不銹鋼材料加工而成。
機(jī)殼2是由事先精密加工好的專用塑料模具壓塑而成，材料選擇ABS工程塑料。機(jī)殼2色彩大方，外形美觀，手感舒適。
顯示屏3是由31/2LCD液晶顯示器組成，可以顯示0-1000cN之間的張力測量值。
調(diào)零裝置4由微型精密電位器組成，它通過儀器機(jī)殼2內(nèi)的電子線路調(diào)節(jié)顯示屏3的初值顯示為0000。
數(shù)據(jù)保持開關(guān)5由帶復(fù)位功能的機(jī)械鎖定開關(guān)組成，它通過儀器機(jī)殼2內(nèi)的電子線路在測量動(dòng)態(tài)張力的過程中，隨時(shí)鎖定張力測量值。
電源欠壓報(bào)警顯示燈6由紅色發(fā)光二極管組成，它通過儀器機(jī)殼2內(nèi)的電子線路在工作電壓不足時(shí)，其亮度便會(huì)明顯變暗，告知用戶應(yīng)及時(shí)更換層疊式9V電池。
電源開關(guān)7由微型開關(guān)組成，朝儀器前方推動(dòng)它，即可接通工作電源，使張力測量儀處在工作狀態(tài)。
機(jī)殼2貼面采用PVC塑料制成醒目美觀的面板。
本發(fā)明電子線路原理框圖如圖7所示，原理如下
工作電源19采用層疊式9V電池，供給張力感應(yīng)器11，信號放大器21，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器22，31/2LCD顯示屏3使用。張力感應(yīng)器11將動(dòng)態(tài)張力信號檢測出并變成模擬電信號，該模擬電信號被送入信號放大器21進(jìn)行信號放大，隨后被傳輸?shù)侥M數(shù)字轉(zhuǎn)換器22轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并由31/2LCD液晶顯示屏3顯示出被測張力值。零點(diǎn)補(bǔ)償23，線性補(bǔ)償24，溫度補(bǔ)償25是張力感應(yīng)器11的附加電路，目的是使張力感應(yīng)器11的相關(guān)電性能符合設(shè)計(jì)要求。調(diào)零裝置4是使31/2LCD顯示屏3顯示張力測量初值為零。數(shù)據(jù)保持開關(guān)5在測量動(dòng)態(tài)張力過程中，保持所需的張力測量值。
本發(fā)明的儀器操作步驟首先使電源開關(guān)7接通，使張力測量儀處在工作狀態(tài)，此時(shí)，顯示屏3點(diǎn)亮其個(gè)位、十位、百位和千位LCD數(shù)碼，調(diào)節(jié)調(diào)零開關(guān)4，使上述各個(gè)位數(shù)均顯示張力初值0000，隨后將被測絲束S置入由導(dǎo)絲輪14a、14b、14c組成的140°～145°張力測量包角α內(nèi)，通過導(dǎo)絲輪14b和張力測量桿13b的機(jī)械傳遞作用給張力感應(yīng)器11，動(dòng)態(tài)絲束的張力信號轉(zhuǎn)變成模擬電信號，通過儀器機(jī)殼2內(nèi)的電子線路處理后，由顯示屏3以數(shù)字形式顯示出被測絲束S的動(dòng)態(tài)張力值。如需保持顯示屏3的張力測量值，按下數(shù)據(jù)保持開關(guān)5即可，在讀取顯示屏3上顯示的張力測量值后，關(guān)閉電源開關(guān)7，張力測量結(jié)束。若需再次測量或者測量其它位置的絲束動(dòng)態(tài)張力，可重復(fù)上述操作步驟。
本發(fā)明不論被測絲束S以何種方向運(yùn)行或者在何種位置，轉(zhuǎn)動(dòng)式手提數(shù)字張力測量儀，均可通過張力測量頭1朝左、右方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，有效地測量動(dòng)態(tài)張力，并十分方便地在水平位置從顯示屏3上讀取張力測量值，極大地提高了動(dòng)態(tài)張力測量的可靠性、重復(fù)性和準(zhǔn)確性。測量精度為±1％(F.S)，優(yōu)于現(xiàn)有同類產(chǎn)品精度。
本儀器涉及紡織領(lǐng)域測量技術(shù)，適用于化纖工業(yè)和絲綢工業(yè)，并可推廣應(yīng)用到一切柔束材料的動(dòng)態(tài)張力的測量。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)動(dòng)式手提數(shù)字張力測量儀，它包括張力測量頭(1)、機(jī)殼(2)、顯示屏(3)、調(diào)零裝置(4)、數(shù)據(jù)保持開關(guān)(5)、電源欠壓報(bào)警指示燈(6)、電源開關(guān)(7)以及裝在機(jī)殼(2)內(nèi)的電子線路、定位孔(161、161′)、連接軸(162)、引線孔(163)、連接孔(171)、固定孔(1721、1722、1723、1724)，其特征是分別安裝在張力測量頭(1)上的張力測量桿(13a、13b、13c)前端的導(dǎo)絲輪(14a、14b、14c)表面摩擦系數(shù)μ為0.2～0.3，導(dǎo)絲輪(14a、14b、14c)所構(gòu)成的被測絲束S張力測量包角α為140°～145°、安裝在張力測量頭(1)上的轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊(16)在距其上邊9.8～10mm和距其右邊9.8～10mm的相交處打一個(gè)園孔A，園孔A直徑φ為3.8～4.0mm，園孔A深度h為9.5～10mm，轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊(16)的園孔A對準(zhǔn)固定板(17)的園弧底槽B中心處，允許誤差為0.02～0.05mm，轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊(16)的園孔A在固定板(17)的園弧底槽B中心處可以沿園弧底槽B左右轉(zhuǎn)動(dòng)90°，允許誤差為1°～2°、安裝在機(jī)殼(2)上的固定板(17)的園弧底槽B深a為1.1～1.3mm，底槽寬b為4.1～4.2mm，弧度β為180°～190°，園弧半徑R為12.5～13.5mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的轉(zhuǎn)動(dòng)式手提數(shù)字張力測量儀，其特征是所述的導(dǎo)絲輪(14a、14b、14c)可采用99.7％高純度的Al2O3材料，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊(16)和固定板(17)均呈方形，均可采用聚砜(PSU)工程塑料或鋁合金材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)動(dòng)式手提數(shù)字張力測量儀,它對現(xiàn)有的手提式張力測量儀的轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)作了有效合理的改進(jìn),尤其是制作了獨(dú)立的可以自身左、右方向轉(zhuǎn)動(dòng)90°的張力測量頭,且不論被測絲束處于何種運(yùn)行方向均能使顯示屏自始自終都處在水平位置正確地讀取張力測量值,提高了動(dòng)態(tài)張力測量的可靠性、重復(fù)性和準(zhǔn)確性。本儀器涉及紡織領(lǐng)域測量技術(shù),適用于化纖工業(yè)和絲綢工業(yè),并可推廣應(yīng)用到一切柔束材料的動(dòng)態(tài)張力的測量。
文檔編號G01L5/04GK1348093SQ0113227
公開日2002年5月8日 申請日期2001年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月22日
發(fā)明者楊定海, 陳年鎖, 趙炯心 申請人:東華大學(xué)