專利名稱：鋼絲繩捻股斷絲保護(hù)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鋼絲繩捻股斷絲保護(hù)儀，用于鋼絲繩捻股機(jī)上，以便及時(shí)可靠地發(fā)現(xiàn)斷絲、逃頭。
鋼絲繩捻股機(jī)是鋼絲繩生產(chǎn)的重要設(shè)備。其主要功能是將鋼絲捻成股。鋼絲的股由面絲捻在中心絲上組成。捻股是鋼絲繩生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，在實(shí)際應(yīng)用中不可避免地遇到缺絲保護(hù)的問(wèn)題。有的企業(yè)采用在面絲出口處套一個(gè)相對(duì)于鋼絲帶直流電位的金屬圓環(huán)，當(dāng)斷絲打在圓環(huán)上時(shí)停車報(bào)警。這種方法不可靠，且不能檢測(cè)中心絲，今已廢棄不用。目前一些企業(yè)均采用人工看護(hù)方法，這樣每人只能看2-4臺(tái)捻股機(jī)。由于工人的疏忽，極易造成缺絲不停車的問(wèn)題，從而影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種鋼絲繩捻股斷絲保護(hù)儀，以及時(shí)可靠地發(fā)現(xiàn)斷絲、逃頭，提高自動(dòng)化程度，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高看臺(tái)率，減少?gòu)U次品。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種鋼絲繩捻股斷絲保護(hù)儀，它包括面絲信號(hào)傳感器、中心絲信號(hào)傳感、原點(diǎn)信號(hào)傳感器、各自信號(hào)處理器、單片機(jī)和輸出報(bào)警器，所述的面絲信號(hào)傳感器置于鋼絲合攏點(diǎn)前；中心絲信號(hào)傳感器置于中心絲進(jìn)車身的部位；原點(diǎn)信號(hào)傳感器置于車身尾部一側(cè)，它采用三個(gè)傳感器分別獲取面絲信號(hào)、捻股機(jī)原點(diǎn)信號(hào)(即捻股機(jī)每轉(zhuǎn)一周就發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào))及中心絲的檢測(cè)，經(jīng)信號(hào)處理器和單片機(jī)判斷相鄰兩個(gè)原點(diǎn)信號(hào)之間的鋼絲信號(hào)個(gè)數(shù)是否與絲數(shù)預(yù)置值相一致，若一致則表明正常，否則認(rèn)為缺絲并通過(guò)輸出報(bào)警器報(bào)警。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型能及時(shí)可靠地發(fā)現(xiàn)斷絲、逃頭，并自動(dòng)停車報(bào)警?？纱蟠筇岣呱a(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)自動(dòng)化程度。同時(shí)性能穩(wěn)定，工作可靠。可達(dá)到如下指標(biāo)1、可檢測(cè)捻股機(jī)的最高轉(zhuǎn)速達(dá)到3000轉(zhuǎn)/分；
2、檢測(cè)鋼絲的有效直徑≥0.1mm；3、檢測(cè)鋼絲根數(shù)為1-99根；4、軟件具有抗干擾及容錯(cuò)功能。
本保護(hù)儀的鋼絲傳感器為自己研制。具有檢測(cè)面小、檢測(cè)速率高、可靠性高的特點(diǎn)。其具體指標(biāo)體現(xiàn)為用Φ0.04mm的細(xì)鋼絲，在離開傳感器20mm處快速滑過(guò)時(shí)，傳感器能夠得到信號(hào)。采用這種傳感器，可方便地調(diào)節(jié)傳感器與鋼絲之間的距離，以利于安裝調(diào)試，同時(shí)可克服捻股時(shí)因鋼絲張力不均帶來(lái)誤動(dòng)作的現(xiàn)象。


圖1為本實(shí)用新型的安裝示意圖。
圖2為本實(shí)用新型的原理框圖。
圖3為紅外線反射式光電傳感器電路原理框圖。
圖4為光電傳感器電路框圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作一詳細(xì)描述如
圖1，一種鋼絲繩捻股斷絲保護(hù)儀。它主要有面絲信號(hào)傳感器9、中心絲信號(hào)傳感器6、原點(diǎn)信號(hào)傳感器8、面絲信號(hào)處理器12、中心絲信號(hào)處理器13、原點(diǎn)信號(hào)處理器11、單片機(jī)9、鋼絲數(shù)設(shè)定電路10、系統(tǒng)監(jiān)視電路8和輸出報(bào)警器14等部件組成。
一、捻股機(jī)缺絲保護(hù)儀的組成和原理。
由于纏繞面絲1的工字輪位于高速旋轉(zhuǎn)的筒體內(nèi)，對(duì)面絲根數(shù)的測(cè)量無(wú)法直接進(jìn)行，這也是測(cè)量的難點(diǎn)所在。根據(jù)多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)和調(diào)查，面絲信號(hào)傳感器7、中心絲信號(hào)傳感器4及原點(diǎn)信號(hào)傳感器5的安裝位置如
圖1所示較合理。即面絲信號(hào)傳感器7置于鋼絲合攏點(diǎn)前，傳感器的中心線垂直于鋼絲面絲線，調(diào)節(jié)距離約為15～20mm。中心絲信號(hào)傳感器4置于中心絲進(jìn)車身的部位，探頭離中心絲約為15mm。原點(diǎn)信號(hào)傳感器5置于車身2尾部一側(cè)，傳感器探頭離筒體約2mm。在使用捻股缺絲保護(hù)儀之前，先將捻股機(jī)的絲數(shù)通過(guò)面板上的拔碼開關(guān)預(yù)置好。保護(hù)儀采用兩個(gè)傳感器分別獲取面絲信號(hào)和捻股機(jī)原點(diǎn)信號(hào)(即捻股機(jī)每轉(zhuǎn)一周就發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào))，通信號(hào)處理器和單片機(jī)判斷相鄰兩個(gè)原點(diǎn)信號(hào)之間的鋼絲信號(hào)個(gè)數(shù)是否與絲數(shù)預(yù)置值相一致，若一致則表明正常，否則認(rèn)為缺絲。為保證工作的可靠性，采用了多圈判斷的方式，即僅當(dāng)連續(xù)在固定的圈數(shù)(經(jīng)驗(yàn)采用6圈)范圍內(nèi)均出現(xiàn)缺絲標(biāo)志時(shí)方才報(bào)警、停車、其電路原理框圖見圖2。二、相關(guān)信號(hào)的獲取和傳感器的安裝。
1、原點(diǎn)信號(hào)的獲取原點(diǎn)信號(hào)傳感器5選用霍爾接近開關(guān)，將磁鋼6鑲在捻股機(jī)的車身2上，霍爾接近開關(guān)的安裝見
圖1。
2、面絲可靠的鋼絲傳感器7的選擇是解決問(wèn)題的關(guān)鍵，也是一個(gè)難點(diǎn)。根據(jù)現(xiàn)埸實(shí)際情況，為確保檢測(cè)儀工作的可靠，該傳感器應(yīng)具備如下性能a、對(duì)燈光(如白熾燈、日光燈等)、陽(yáng)光電焊弧光等不敏感；b、測(cè)量距離至少應(yīng)大于1cm，否則容易刮斷高速旋轉(zhuǎn)且振動(dòng)劇烈的鋼絲；c、體積小，應(yīng)能有效測(cè)量排列緊密的鋼絲；d、能有效測(cè)量直徑為0.1mm的鋼絲；e、響應(yīng)時(shí)間快，至少應(yīng)能滿足300r/min的轉(zhuǎn)速下測(cè)量36根鋼絲的需要；f、抗電磁干擾能力強(qiáng)；g、價(jià)格便宜，容易安裝。
解決好這些問(wèn)題是保護(hù)儀在復(fù)雜惡劣的工業(yè)現(xiàn)埸中能否實(shí)用和可靠工作的關(guān)鍵。
由于鋼絲排列緊密，線速度很高，電磁式接近開關(guān)的靈敏度、體積及響應(yīng)時(shí)間很難滿足要求，且價(jià)格昂貴；光電傳感器是一種比較理想的選擇，但是對(duì)光的干擾問(wèn)題需要徹底解決。
我們選用了紅外線反射式光電傳感器，其電路原理框圖如圖3所示。
圖3電路中，R1和R2的選取直接關(guān)系到工頻光源的抑制問(wèn)題。R1限制流入發(fā)射二極管的電流，當(dāng)R1減小時(shí)(在光電傳感器發(fā)射極允許通過(guò)最大電流的范圍之內(nèi))，傳感器的發(fā)射功率提高，這將有助于提高傳感器的靈敏度。隨著R2阻值的增加，輸出信號(hào)的幅值也將增大，從而傳感器的靈敏度隨之提高。但是傳感器的靈敏度與抗干擾性之間存在矛盾，圖3中R1、R2的選值要根據(jù)不同的傳感器和具體情況經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)得出，以保證能有效抑制工頻日光燈和一般雜散光的干擾。當(dāng)有1cm的鋼絲通過(guò)時(shí)，后級(jí)比較器能夠輸出可靠的低電平脈沖信號(hào)。另外由于傳感器輸出信號(hào)的能量與鋼絲的粗細(xì)、速度及鋼絲距傳感器的遠(yuǎn)近也有很大關(guān)系；鋼絲越細(xì)，運(yùn)動(dòng)速度越快，距傳感器的距離越遠(yuǎn)，輸出的信號(hào)越弱。因而交流放大器的放大倍數(shù)較高，這時(shí)需要對(duì)放大器的信號(hào)輸入端進(jìn)行良好的屏蔽。
3、中心絲檢測(cè)一般捻股機(jī)中心絲工字輪是最靠近收線機(jī)(即出股處)的工字輪，位于旋轉(zhuǎn)的筒體內(nèi)，且出絲位于中心，故用檢測(cè)面絲的方法無(wú)法直接檢測(cè)到。我們將中心絲的工字輪移至最后(
圖1)，使其不在旋轉(zhuǎn)的筒體內(nèi)，采用光電傳感器如圖4的方式進(jìn)行調(diào)制(調(diào)制頻率為7KHZ)。當(dāng)有鋼絲接近時(shí)，鎖相環(huán)將輸出低電平信號(hào)，該信號(hào)與面絲斷絲檢測(cè)輸出信號(hào)一同控制繼電器的動(dòng)作。
適當(dāng)增大R1’阻值，減小通過(guò)發(fā)射二極管的電流，可以提高調(diào)制頻率，使該頻率遠(yuǎn)離周圍如陽(yáng)光、日光燈、白熾燈及電網(wǎng)等干擾源的頻率，從而有效地消除了來(lái)自外界環(huán)境的干擾；增大R2’阻值，則提高了傳感器的靈敏度，使得檢測(cè)距離較遠(yuǎn)，測(cè)量錐度范圍較大，適合于中心絲的檢測(cè)。大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該傳感器至少可在5cm以內(nèi)有效地檢測(cè)到中心絲是否存在。
三、惡劣工業(yè)環(huán)境中抗干擾問(wèn)題的解決在現(xiàn)埸調(diào)試中，我們發(fā)現(xiàn)鋼絲繩捻股斷絲保護(hù)儀存在如下問(wèn)題1、電網(wǎng)干擾嚴(yán)重，尤其在捻股機(jī)啟停時(shí)電壓波動(dòng)較大，高頻干擾極為強(qiáng)烈，電網(wǎng)電流波形畸變率較大，容易造成直流穩(wěn)壓電源的尖峰干擾，從而使得單片機(jī)系統(tǒng)誤動(dòng)作或程序跑飛。
2、捻股機(jī)頻繁啟停時(shí)，繼電器吸合時(shí)產(chǎn)生電火花的干擾，尤其在潮濕的環(huán)境下干擾更為強(qiáng)烈。
針對(duì)上述問(wèn)題，我們對(duì)電源、接地、信號(hào)輸入和輸出及軟件抗干擾方面采取了如下對(duì)策A、電源問(wèn)題的解決保護(hù)儀供電電源采用開關(guān)電源，并在交流電網(wǎng)輸入端增加了EMI濾波裝置；電源的高頻部分采用單點(diǎn)接地，并將電源的高頻電路部分遠(yuǎn)離單片機(jī)測(cè)量系統(tǒng)，以避免高頻輻射對(duì)單片機(jī)的影響。
B、系統(tǒng)接地、屏蔽問(wèn)題系統(tǒng)良好的接地能大大增強(qiáng)系統(tǒng)工作的可行性，注意測(cè)量系統(tǒng)的地線分布，減小地線回路的干擾，將保護(hù)儀用金屬外殼屏蔽，并將其接大地，有效地防止地線回路電流和靜電的干擾。
C、信號(hào)通道的屏蔽和電氣隔離由于鋼絲和原點(diǎn)的連線較長(zhǎng)，需要用屏蔽電纜線，并將屏蔽層接地；為進(jìn)一步減少外界對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的影響，需將單片機(jī)系統(tǒng)浮置，輸入信號(hào)和單片機(jī)之間加光耦隔離；單片機(jī)控制繼電器的管腳與繼電器之間也加光耦隔離，或選用固態(tài)繼電器。
D、為防止程序跑飛后能可靠地復(fù)位，加入了硬件“看門狗”電路；軟件中加入抗干擾功能(如在程序存儲(chǔ)器的空白區(qū)域加入“NOP，NOP，LJMP，0000H”程序跑飛軟件自動(dòng)復(fù)位語(yǔ)句等)。
該實(shí)用新型在現(xiàn)埸經(jīng)受住了長(zhǎng)期考驗(yàn)，性能穩(wěn)定，工作可靠，對(duì)0.1mm鋼絲的有效檢測(cè)距離為1.5cm以上，最大檢測(cè)絲數(shù)可達(dá)99根，并且在3000r/min轉(zhuǎn)速、18根絲的捻股機(jī)上已通過(guò)生產(chǎn)考驗(yàn)。
權(quán)利要求1.一種鋼絲繩捻股斷絲保護(hù)儀，其特征在于它包括面絲信號(hào)傳感器(7)、中心絲信號(hào)傳感器(4)、原點(diǎn)信號(hào)傳感器(5)、面絲信號(hào)處理器(12)、中心絲信號(hào)處理器(13)、原點(diǎn)信號(hào)處理器(11)、單片機(jī)(9)、鋼絲數(shù)設(shè)定電路(10)和輸出報(bào)警器(14)，所述的面絲信號(hào)傳感器(7)置于鋼絲合攏點(diǎn)前；中心絲信號(hào)傳感器(4)置于中心絲進(jìn)車身的部位；原點(diǎn)信號(hào)傳感器(5)置于車身(2)尾部一側(cè)，它采用三個(gè)傳感器分別獲取面絲信號(hào)，捻股機(jī)原點(diǎn)信號(hào)(即捻股機(jī)每轉(zhuǎn)一周就發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào))及中心絲的檢測(cè)，經(jīng)信號(hào)處理器(12)(11)(13)和單片機(jī)(9)判斷相鄰兩個(gè)原點(diǎn)信號(hào)之問(wèn)的鋼絲信號(hào)個(gè)數(shù)是否與絲數(shù)預(yù)置值相一致，若一致則表明正常，否則認(rèn)為缺絲，并通過(guò)輸出報(bào)警器(14)報(bào)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼絲繩捻股斷絲保護(hù)儀，其特征在于原點(diǎn)信號(hào)傳感器(8)采用霍爾接近開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼絲繩捻股斷絲保護(hù)儀，其特征在于面絲信號(hào)傳感器(9)采用紅外線反射光電傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼絲繩捻股斷絲保護(hù)儀，其特征在于中心絲信號(hào)傳感器(6)采用光電傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種鋼絲繩捻股斷絲保護(hù)儀,它包括面絲信號(hào)傳感器7、中心絲信號(hào)傳感器4,原點(diǎn)信號(hào)傳感器5、各自信號(hào)處理器12、13、11、單片機(jī)9和輸出報(bào)警器14。它采用三個(gè)傳感器分別獲取面絲信號(hào)、捻股機(jī)原點(diǎn)信號(hào)及中心絲的檢測(cè)。判斷相鄰兩個(gè)原點(diǎn)信號(hào)之間的鋼絲數(shù)是否與絲數(shù)預(yù)置值相一致,若一致則表明正常,否認(rèn)為缺絲并通過(guò)輸出報(bào)警器報(bào)警。本實(shí)用新型能及時(shí)可靠發(fā)現(xiàn)斷絲、逃頭,并自動(dòng)停車報(bào)警。可大大提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)自動(dòng)化程度。
文檔編號(hào)D07B7/08GK2402710SQ9922941
公開日2000年10月25日 申請(qǐng)日期1999年9月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月16日
發(fā)明者陸明亮, 張冬來(lái), 秦伯春, 徐殿國(guó), 張國(guó)春 申請(qǐng)人:江蘇法爾勝技術(shù)開發(fā)中心