УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЛИНЕЙНОЙ ПЛОТНОСТИ ВОЛОКНИСТОЙ ЛЕНТЫ Российский патент 1994 года по МПК G01B7/06 D01H5/72 

Изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано на ленточных, кардочесальных и им подобных машинах.

Целью изобретения является повышение удобства обслуживания и точности измерения.

На фиг. 1 представлено устройство для контроля линейной плотности волокнистой ленты, общий вид; на фиг.2 - размещение катушки индуктивности и ферритового сердечника в разъемных частях воронки; на фиг.3 - положение подвижной и неподвижной частей воронки при прохождении в ее канале волокнистой ленты; на фиг.4-5 - поперечные соевые разрезы воронки при изменении линейной плотности ленты; на фиг.6 - электрическая блок-схема; на фиг.7 - принципиальная электрическая схема генератора частоты; на фиг.8 - принципиальная электрическая схема преобразователя "частота - напряжение".

Устройство для контроля линейной плотности волокнистой ленты содержит разъемную воронку, в неподвижной части 1 которой выполнен сужающийся канал 2 в формуле полуконуса. Со стороны канала 2 на равном расстоянии от него запрессованы перпендикулярно торцу цилиндрические направляющие 3. В неподвижной части 1 запрессованы перпендикулярно торцу ферритовые сердечники 4, также размещенные симметрично относительно оси канала 2.

Подвижная часть 5 воронки снабжена каналом 6, таким же как канал 2, и насажена на направляющие 3 посредством цилиндрических отверстий 7. Подвижная часть 5 размещена на направляющих с возможностью перемещения так, что при полном сближении частей 1 и 5 их каналы 2 и 6 образуют коническое отверстие. Средство для измерения линейной плотности содержит катушки индуктивности 8, размещенные в подвижной части 5 воронки, и соосные им, установленные в неподвижной части 1 воронки сердечники 4. Концы обмоток катушек 8 выведены наружу подвижной части 5 через сквозные отверстия 9, соосные катушкам 8, причем диаметр отверстий меньше диаметра катушек. Катушки 8 соединены электрически последовательно (фиг.1, 6, 7). Длина выступающей от торца части сердечника 4 меньше длины катушки 8, но больше половины ее длины (фиг. 2). При этом катушки 8 могут быть размещены в неподвижной части 1, а ферритовые сердечники 4 - в неподвижной части 5 воронки аналогично изложенному выше.

Направляющие 3 выполнены одинаковой длины, выступающими за пределы подвижной части 5. На свободных концах направляющих 3 поcредством винтов 10 жестко закреплен корпус 11 средства для перемещения подвижной части воронки, на котором неподвижно установлена катушка электромагнита 12, а его сердечник 13 одним концом посредством скобы 14 жестко соединен с противоположным от канала 6 торцом подвижной части 5. На направляющие 3 между подвижной частью 5 и корпусом 11 обмотки 12 надеты цилиндрические пружины 15, отжимающие корпус 11 от подвижной части 5 и тем самым поджимающие подвижную часть к неподвижной части 1. Схема регистрации величины линейной плотности ленты содержит индуктивный генератор 16, выходами подключенный к регистратору 17 частоты, например, к частотометру. Катушки индуктивности 8 средства измерения линейной плотности электрическими клеммами К1 и К2 включены в контур генератора 16. Выход К3 и К4 генератора 16 может быть подключен ко входу преобразователя "частота-напряжение" 18 (фиг.6, 7, 8), выход которого подключен к регистратору электрического напряжения 19. Выход генератора 16 может быть одновременно подключен (параллельно) как к регистратору частоты 17, так и к входу преобразователя 18 в известные принципиальные электрические схемы генератора 16 частоты.

Генератор 16 частоты (фиг.7) содержит интегральный усилитель 19 (Y1) с входными резисторами 20, 21 (R, R₁), делитель напряжения 22, 23 (R₂, R₃), стабилитрон 24 (VD 1) и контур индуктивности из двух катушек 8 (L₁ и L₂). Преобразователь 18 "частота-напряжение" (фиг.8) содержит входной потенциометр 25 (R₁), транзистор 26 (VТ1), резисторы 27, 28 (R₂, R₃), конденсаторы 29-32 (С₁-С₄) и диоды 33, 34 (VD1, VD2). Обе части 1 и 5 воронки размещены над плющильными валами 35 (фиг.4,5), протягивающими волокнистую ленту 36 в канале воронки.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии электрического напряжения в обмотке 12 в случае незаправленной лентой 36 разъемной воронки пружины 15 поджимают подвижную часть 5 воронки к неподвижной без зазора между ними. При этом выступающие от торца части 1 участки ферритовых сердечников 4 размещены внутри катушек 8 с индуктивностью L₁ и L₂ на всю длину этих участков. Индуктивность L₁ и L₂ катушек в этом случае максимальна. Стабилитрон VD1 (фиг.7) генератора 16 (фиг. 6) стабилизирует амплитуду выходного напряжения частотой f_x. Положительная обратная связь реализуется с помощью делителя напряжения R₂ и R₃. Коэффициент обратной связи β определяется
β= R₃/(R₂+R₃), при R₁≥ R₂ ≥ R₃ (1)
Входные резисторы R₁ используются для гарантии полного входного сопротивления усилителя Y1, снабженного защитой входа при больших дифференциальных сигналах. Когда значение напряжения на резисторе R достигает значения напряжения на неинвертирующих входе +U вых β, выход схемы переключается, его напряжение резистора меняет полярность (-Uвых β) и цикл повторяется. Период колебаний такого генератора для симметричных сигналов прямоугольной формы составляет
L = L₁ + L₂
τ= 2L/R ˙ ln[(1+ β)/(1- β)] (2) при β= 0,473 τ=2/R, а f_x = 1/ τ =R/2L (3)
Таким образом, при плотно поджатых частях 1 и 5 корпуса (фиг.1), когда суммарная индуктивность катушек 8L = L₁ + L₂ имеет максимальное значение, частота f_x согласно зависимости (3) минимальна.

Для заправки ленты 36 обмотку 12 электромагнита 12 подключают к источнику электрического напряжения (не показан). Магнитное поле обмотки 12 втягивает сердечник 13 и преодолевая упругость пружин 15, перемещает подвижную часть 5 по направляющим 3 от неподвижной части 1.

В зазор между каналами 2 и 6 (фиг.3) помещают волокнистую ленту 36 так, чтобы ее конец попал в зажим между плющильными валами 35 (фиг.4,5). После этого отключают электрическое питание обмотки 12, пружины 15 прижимают подвижную часть 5 к неподвижной 1, поcле чего включают машину и плющильные валы 35 протаскивают ленту 36 между поверхностями каналов 2 и 6 (фиг.3, 4, 5).

Поскольку между этими каналами 2 и 6 зажата лента 36, постольку и между подвижной 5 и неподвижной 1 частями образуется зазор х (фиг.3), эквивалентный линейной плотности (толщине) ленты 36. При уменьшении линейной плотности - уменьшается зазор (х₁, фиг.4), а при увеличении линейной плотности ленты он увеличивается (х₂, фиг.5). В соответствии с величиной зазора х изменяется и длина ферритового сердечника 4 внутри катушки 8. Увеличение зазора х уменьшает длину сердечника 4 в катушке 8, однозначно уменьшается L₁ и L₂ катушек, уменьшается их суммарная индуктивность L и возрастает частота f_x в соответствии с формулой (3). Таким образом, происходит изменение частоты переменного тока с напряжением ±Uвых на выходе К3 и К4 генератора 16, однозначное с изменением толщины (линейной плотности) волокнистой ленты 36 между каналами 2 и 6. Подключая к выходу К3 и К4 генератора частотомер 17, измеряют частоту, эквивалентную линейной плотности.

После параллельного подключения выхода К3 и К4 генератора 16 по входу К5 и К6 преобразователя "частота-напряжение" (фиг.8) и на выходе преобразователя 18 (фиг.6, фиг.8) получаем напряжение, пропорциональное частоте f_x т.е. U=U(f_x). В преобразователе 18 (фиг.6,8) транзистор VT1 работает в ключевом режиме и управляется напряжением частоты f_x, которое подводится к его базе со входного потенциометра R₁. При отсутствии входного сигнала VT1 открыт, поскольку его база через резистор R₃соединена с отрицательным полюсом источника питания. При этом на резисторе R₂ создается падение напряжения. Последнее, благодаря наличию конденсатора большой емкости С₂, фиксируется в качестве напряжения питания транзисторного каскада и при быстрых периодических изменениях режима транзистора почти не меняется. В положительный полупериод входного напряжения частоты f_x транзистор закрывается, и напряжение на его коллекторе резко возрастает до максимального значения, при этом происходит быстрый заряд конденсатора С₃, зарядный ток которого протекает через диод VD1. В отрицательный полупериод транзистор VT1 открывается, его сопротивление становится очень малым, что приводит к быстрому разряду конденсатора С₃ током, протекающим через диод VD2. За один период преобразуемой частоты f_x количество электричества g, сообщаемое конденсатору при зарядке и разрядке определится
g = C ˙ U, где U - напряжение питания транзисторного каскада.

Поскольку процесс заряда-разряда повторяется с частотой f_x, то среднее значение зарядного тока I или напряжение U(f_x) = I˙R оказываются пропорциональными этой частоте
I = g ˙ f_x = CUf_x (4)
U(f_x) = CUf_x ˙ R (5)
Конденсатор С₄, шунтирующий выход преобразователя, сглаживает пульсацию выходного сигнала U(f_x). Таким образом напряжение на выходе преобразователя "частота-напряжение" пропорционально частоте f(_x), а следовательно и толщине ленты 36. Поэтому подключение к выходу преобразователя 18 регистратора напряжения (например цифрового или стрелочного вольтметра, осциллографа, самописца) позволяет непрерывно измерять и фиксировать значение линейной плотности или записывать графическую информацию (осциллограммы) об изменениях линейной плотности (толщины) ленты 36.

Использование: в текстильной промышленности для формирования и уплотнения волокнистой ленты, для повышения удобства обслуживания, для измерения линейной плотности ленты, в том числе и в системе автоматической микропроцессорной системы регулирования линейной плотности на ленточных, кардочесальных, штапелирующих и гребнечесальных машинах. Сущность изобретения: подвижная часть воронки смонтирована на двух направляющих, закрепленных концами в неподвижной части. На противоположных концах направляющих неподвижно закреплен корпус электромагнита, соединенный якорем с подвижной частью. Между корпусом электромагнита и подвижной частью воронки на направляющих установлены цилиндрические пружины сжатия. В одной из частей воронки параллельно направляющим установлены катушки индуктивности, а в другой - ферритовые сердечники, причем катушки индуктивности включены в контур генератора частоты. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЛИНЕЙНОЙ ПЛОТНОСТИ ВОЛОКНИСТОЙ ЛЕНТЫ, содержащее разъемную в продольном направлении воронку, смонтированное на ней средство для измерения линейной плотности с электрической схемой регистрации, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит направляющие, жестко закрепленные на одной из частей воронки, средство для перемещения другой части воронки и электрически соединенную с ним схему управления, при этом подвижная часть воронки установлена в направляющих и подпружинена к неподвижной части. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство для перемещения подвижной части воронки содержит электромагнит, сердечник которого связан с подвижной частью воронки, а катушка закреплена на выступающих концах направляющих. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство для измерения линейной плотности ленты содержит катушки индуктивности, размещенные в одной из частей воронки, и сердечники, размещенные в другой части воронки, а схема регистрации величины линейной плотности ленты содержит генератор частоты и регистратор частоты, при этом одни выводы обмоток катушек индуктивности соединены электрически последовательно и подключены в контур генератора частоты, выход которого подключен к регистратору частоты, а другие выводы обмоток электрически связаны между собой. 4. Устройство по пп.1 и 3, отличающееся тем, что схема регистрации величины линейной плотности содержит преобразователь частоты в напряжение и регистратор напряжения, причем вывод генератора частоты параллельно подключен к входу преобразователя частоты в напряжение, а выход преобразователя соединен с регистратором напряжения.