УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАТЯЖЕНИЯ НИТИ МЕЖДУ БЕГУНКОМ И ПАКОВКОЙ КОЛЬЦЕВОЙ ПРЯДИЛЬНОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к прядильному производству текстильной промышленности и предназначено для непрерывного контроля натяжения продукта в зоне бегунок-паковка.
Известен способ измерения натяжения нити между бегунком и паковкой (Авторское свидетельство СССР №1130750, МПК G01L 5/04. Способ контроля натяжения нити на прядильной машине / Б.Н. Гусев, А.А. Поляков, В.Ф. Коробова, B.C. Шумарина, Т.Ю. Николаева. Заявитель и патентообладатель: Ивановский ордена Трудового Красного Знамени текстильный институт им. М.В. Фрунзе, 3615611/28-12, заявл. 01.07.1983.; опубл. 23.12.1984), заключающийся в измерении частоты вращения початка при помощи строботахометра без осуществления наматывания на него нити и при наматывании, при этом натяжение нити определяют по отношению разности частот вращения початка без наматывания к частоте вращения початка при осуществлении процесса наматывания.
Недостатком данного способа измерения натяжения нити является большая трудоемкость и невозможность оперативного контроля натяжения нити с целью его регулирования и оптимизации.
За прототип принято устройство для измерения натяжения нити в зоне бегунок-паковка (пат. 2485226 Российская Федерация, МПК 7 D01H 13/26, G01L 5/04 Устройство для измерения натяжения нити между бегунком и паковкой кольцевой прядильной машины / Столяров А.А.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановская государственная текстильная академия" (ИГТА). - №2011153666/12; заявл. 27.12.11, опубл. 20.06.2013, Бюл. №17), которое содержит шпиндель, установленный на нем приводной шкив и патронодержатель с бортиком, выполненным в нижней его части и соприкасающимся с шарикоподшипником. Патронодержатель соединен с втулкой, смонтированной на шпинделе посредством металлических шариков, размещенных в выполненных под углом к оси веретена канавках. Втулка смонтирована на шпинделе с возможностью свободного вращения вокруг его оси при помощи подшипников, установленных на шпинделе на уровнях верхней и нижней частей паковки. При этом нижняя часть втулки сопряжена с переходной втулкой, свободно размещенной на шпинделе, а переходная втулка связана с дополнительным шкивом, смонтированным соосно с приводным шкивом и втулкой с установленным на ней патронодержателем. При этом бортик, выполненный на нижней части патронодержателя, связан с тензодатчиком.
Недостатком прототипа является трудоемкость проведения измерительных работ.
Техническим результатом является снижение трудоемкости выполнения измерительных работ с одновременным повышением точности измерения.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения натяжения нити между бегунком и паковкой кольцевой прядильной машины, содержащем шпиндель с подшипниками, наружные кольца которых являются опорой втулки с канавками коаксиально которой установлен патронодержатель с канавками, сопряженными с втулкой через металлические шарики, размещенные в канавках, нижняя часть втулки сопряжена с переходной втулкой, а патронодержатель через упругую балочку с тензорезистором связан с электрической схемой, согласно полезной модели, на упругую балочку, выполненную в виде тонкой печатной платы, наклеен дополнительный тензорезистор, включенный в симметричное плечо мостовой схемы, и установлен узел памяти, связанный с микроконтроллером, а измерительная схема устройства, через фильтр соединена с аналогово-цифровым преобразователем, связанным с входом микроконтроллера, при этом на кольцевую планку вблизи кольца крутильно-мотального механизма установлен оптический датчик, подключенный к триггеру Шмитта, который через фильтр соединен с микроконтроллером, связанным с входом USB, а вся схема подключена к формирователю стабилизированного опорного напряжения.
Технический результат, заключающийся в снижении трудоемкости выполнения измерительных работ, осуществляется за счет автоматизации измерительного процесса и осуществления процесса калибровки. Точность измерения повышается благодаря повышению чувствительности тензометрического датчика.
На фиг. 1 представлена блок-схема заявляемого устройства, на фиг. 2 - общая схема системы веретена, на фиг. 3 - втулка, на фиг. 4 - патронодержатель.
Устройство для измерения натяжения нити между бегунком и паковкой кольцевой прядильной машины содержит электрическую схему I и систему веретена II. Электрическая схема I (фиг. 1) состоит из тензометрического датчика, выполненного в виде тонкой печатной платы 1, на которую установлен тензорезистивный мост 2 и узел памяти 3. При этом тензорезистивный мост 2 подключен к измерительной схеме 4, которая через фильтр 5, соединена с аналогово-цифровым преобразователем 6, подключенным к микроконтроллеру 7, связанному с входом USB, узлом памяти 3 и, через триггер Шмитта 8 и фильтр 9, с оптическим датчиком 10. При этом схема подключена к формирователю стабилизированного опорного напряжения 11. Система веретена II состоит из шпинделя 12 (фиг. 2) и приводного шкива 13. На шпинделе 12, с обеих сторон на уровне паковки, установлены подшипники 14, наружные кольца которых служат опорой втулки 15. На нижней и верхней части втулки 15 (фиг. 3) и патронодержателя 16 (фиг. 4), находятся канавки 17 и 18 выполненные под углом к оси шпинделя 12, в которых размещены металлические шарики 19. Нижняя часть втулки 15 сопряжена с переходной втулкой 20, в нижней части которой имеются шлицы (не показаны), входящие в зацепление со шпильками (не показаны) дополнительного шкива 21, смонтированного соосно с приводным шкивом 13 при помощи винта 22. Бортик 23, выполненный на нижней части патронодержателя 16, соприкасается с шарикоподшипником 24, связанным с электрической схемой I печатной платой 1.
Перед началом измерительных работ выполняется калибровка тензометрического датчика. Данные о результатах калибровки заносятся в узел памяти 3. После процедуры калибровки датчик готов к работе.
Если тензометрический датчик предварительно уже был откалиброван, то в дополнительной калибровке он не нуждается и можно сразу приступить к измерениям.
Устройство для измерения натяжения нити между бегунком и паковкой кольцевой прядильной машины работает следующим образом.
Система веретена II устанавливается на кольцевую прядильную машину и соединяется с откалиброванным тензорезистивным датчиком. Микроконтроллер 7 считывает данные из узла памяти 3, которые в дальнейшем будут использованы в процессе измерения. Оптический датчик 10 устанавливается на кольцевую планку вблизи кольца крутильно-мотального механизма.
В процессе наматывания пряжи на патрон на кольцевой прядильной машине при использовании заявляемого устройства вращательное движение от приводного шкива 13 при помощи дополнительного шкива 21, связанного с переходной втулкой 20 с выполненными на ней шлицами (не показаны), шпильками (не показаны), вращательное движение передается втулке 15, посаженной на шпиндель 12 с помощью подшипников 14. С наружной стороны, в верхней и нижней частях, втулка 15 имеет канавки 17 (фиг. 3), выполненные под углом к оси шпинделя 12, в которых размещаются металлические шарики 19, осуществляющие связь с патронодержателем 16, в котором выполнены канавки 18 (фиг. 4), расположенные напротив канавок втулки 15.
При повышении натяжения нити между бегунком и паковкой нить, воздействуя на паковку и патронодержатель 16, вызывает перемещение последнего вверх вдоль оси шпинделя 12, в результате чего подшипник 24, контактируя с бортиком 23 патронодержателя 16, перемещается вместе с ним и сообщает деформацию тензометрическому датчику. Приложенное усилие приводит к изменению сопротивления тензорезисторов и, как следствие, к изменению дифференциального напряжения на входе измерительной схемы 4, которая его усиливает до необходимого значения и преобразует в однополюсный сигнал и, через фильтр 5, подает на вход аналогово-цифрового преобразователя 6. При снижении натяжения нити патронодержатель 16 вместе с паковкой под действием собственной массы возвращается в начальное положение.
При появлении бегунка, скользящего по поверхности кольца, в видимой зоне оптического датчика 10, на его выходе происходит изменение уровня сигнала, на которое реагирует триггер Шмитта 8, формируя на своем выходе прямоугольный импульс. Далее импульс через фильтр 9 поступает на цифровой вход микроконтроллера 7, запуская прерывание на оцифровку сигнала на входе аналогово-цифрового преобразователя 6 и считывание полученного кода с его выхода, характеризующего текущее значение натяжение нити в точке наматывания. После чего данные накапливаются микроконтроллером 7. Накопив массив из необходимого количества значений, микроконтроллер 7 отправляет их на вход USB компьютера, где они обрабатываются с учетом характеристики о тензометрическом датчике, полученной до начала работы из узла памяти 3.