Способ определения массы и силы натяжения ленты и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК G01G17/02 

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения массы гибких протяжных материалов (погонной величины, заданной длины), например лент канатов, пленок, нитей как в процессе их производства при непрерывном перемещении, так и в эксплуатационных условиях при дискретном или непрерывном взвешивании.

Целью изобретения является повышение точности и производительности измерения.

Сущность способа состоит в том, что воздействуют противоположно направленными силами на два силоизме- рительных датчика, установленных на смежных, противолежащих по отношению к траектории движения ленты роликах, оси которых параллельны и лежат в горизонтальной плоскости, отслеживают на смежных горизонтальных калиброванных по длине измерительных учас

25

30

ках моменты прохождения отрезков лент, по разности силового воздействия определяют величину веса, а по сумме силового воздействия на датчики - величину силы натяжения.

На фиг„1 представлено устройство для измерения массы заданной длины ленты; на фиг.2 - устройство для измерения массы и силы натяжения ленты при непрерывном ее перемещении.

Устройство содержит (фиг.1) кор- ,с пус 1, первый измерительный участок 2, включающий входной ролик 3, первый измерительный ролик 4„ второй измерительный ролик 5Р первый преобразова- . тель 6„ включающий датчик 7 силы, Q усилитель 8, ключ 9, второй измерительный участок 10, включающий выходной ролик 11 j, второй преобразователь 12, включающий датчик 13 силы, усилитель 14, ключ 159 пентопритяж- 45 ный механизм 16, блок 17 питания, блок 18 обработки информации, включающий таймер 19, вычитатепь 20, делитель 21, индикатор 22 погонной массы, фиксатор 23 погонной массы, инди- ,Q катор 24 общей массы, фиксатор 25 общей массы, стартовый элемент 26, пусковые контакты 27, сумматор 28, делитель 29, индикатор 30 силы натяжения, направление местной вертикали 00, направление горизонтальной оси оси NN .

Устройство работает следующим образом.

0

0

5

0

с Q 5 Q

5

Для измерения массы ленты (погонной длины, суммарного значения, заданной длины) ее протягивают с помощью лентопротяжного механизма 16 (или вручную) в направлении стрелки С через входной 3, измерительные 4 и 5 (первый и второй) и выходной 11 ролики и создают с помощью ленты и измерительных роликов 4 и 5 двухстороннее силовое воздействие (давление) в направлении толщины ленты по направлению местной вертикали 00.

При совпадении первого погонного участка ленты (длина о. Ъ с 1 с первым измерительным участком 2 устройства (А В С), стартовый элемент 26 (выполненный, например, в виде металлического вкладыша в неметаллический входной ролик 3) замыкает пусковой контакт 27, который запускает таймер 19 блока 18, формирующий измерительный импульс (например длительностью 0S1 с), открывающий и закрывающий (на время длительности импульса) ключ 9. Силовое воздействие, воспринимаемое первым измерительным роликом 4 и датчиком 7 силы через усилитель 8 первого преобразователя 6 в виде электрического сигнала (например частоты) передается на первые входы вычитателя 20 и сумматора 28, где запоминается

fL F 3,- Р„,(О

где F, - сила, действующая на 1-й

измерительный ролик; Fei- сила натяжения ленты, действующая на 1-й измерительный ролик; Р,, вес погонкой длины ленты

(a b с)

За время 1-го измерения (длительностью, например 0,1 с) лента (участок a b с) несколько перемещается в сторону второго измерительного участка 10 и, при совпадении длины (a b с), при дальнейшем движении ее в указанном направлении, с вторым измерительным участком 10 устройства (BCD), от таймера 19 (второй выход) на ключ 15 поступает измерительный импульс (указанной, например, длительностью 0,1 с), открывающий и закрывающий (на время длительности импульса) ключ 15. Силовое воздействие, воспринимаемое вторым . измерительным роликом 5 и датчиком 13 силы, через усилитель 14 второго измерительного участка 10 в виде электрического сигнала (например частоты) передается на вторые входы вычитателя 20 и сумматора 2g

Fz

где F2 i

+р,

(2)

it

сила, действующая на 2-й измерительный ролик;, сила натяжения ленты, действующая на 2-й измерительный ролик;

вес погонной длины ленты (a b с). Благодаря гибкости ленты силы натяжения ленты, действующие на измерительные ролики 4 и 5, равны по абсолютной величине, с учетом чего определяют массу и силу натяжения ленты.

С вычитателя 20 электрический сигнал подается на масштабирующий блок- делитель 21 и выдается на индикатор 22 и фиксатор 23 величина массы ленты (длиной a b с ) с первого участка, где она индицируется и фиксируется. Одновременно с 2-го выхода масштабирующего блока 21 на индикатор 24 суммы и фиксатор 25 суммы выдаются аналогичные сигналы, где они также индицируются и фиксируются Аналогично в сумматоре 28 происходит алгебраическое сложение сигналов.

Результат через делитель 29 подается на индикатор 30 силы натяжения.

При дальнейшем перемещении ленты стартовый элемент 27 поворачивается на соответствующий оборот и второй раз замыкает пусковой контакт 27, что происходит при совпадении конца С ленты с началом А измерительного участка 2, после чего начинается второй цикл измерения аналогично описанному выше.

По мере продвижения ленты производится двухтактное измерейие каждого отрезка ленты с последующим определением массы ленты.

Устройство для измерения массы и силы натяжения ленты в процессе непрерывного перемещения ленты представлено на фиг.2, где блок обработки информации содержит первый и второй сумматоры 31 и 32, связанные с датчиками 7 и 13 силы, и индикатор 33 массы, связанный с первым сумматором 31 и индикатор 34 силы натяжения ленты, связанный с вторым сумматором 32. Для установки нулей и масштабирования введен блок 35 коррекции, связанный с датчиками

8056

7 и 13 силы и первым и вторым сумматорами 31 и 32.

Поскольку диаметры роликов 3, 4, 5, 11 равны и расстояние между ними

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

одинаково, то абсолютные значения углов наклона ленты к горизонтальной плоскости также будут равны между собой.

Регулировка сигналов с датчиков, при равной нагрузке, действующей на них, производится в блоке 35 коррекции.

Угол наклона ленты определяет величину силового воздействия на измерительные ролики 4- и 5 по синусоидальному закону.

Устройство работает следующим образом.

Лента последовательно проходит через силозадающий блок, входной ролик 3, снизу через первый измерительный ролик 4, сверху через второй измерительный ролик 5 и снизу под выходным роликом 11, ролики 4 и 5 подвешены (опираются) на силоизме- рительные датчики 7 и 13.

Сигнал с датчика 7 подается на первый суммирующий вход первого сумматора 31 и вычитающий вход второго сумматора 32.

Сигнал с датчика 13 подается на второй суммирующий вход первого сумматора 31 и на суммирующий вход второго сумматора 32 с выхода сумматора 31 сигнал, пропорциональный погонной массе ленты, подается на индикатор

33массы, а с выхода сумматора 32 сигнал,пропорциональный силе натяжения ленты, подается на индикатор

34силы натяжения ленты . .

Формула изобретения

1. Способ определения массы и силы натяжения ленты, заключающийся в том, что перемещают ленту и определяют погонную массу ленты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности измерения и расширения функциональных возможностей, воздействуют лентой на два силиозмеритель- ных датчика, измеряют противоположно направленные по вертикали величины силового воздействия, при этом определяют момент прохождения фиксированного по длине отрезка ленты на смежных с датчиком измерительных участках, по разности величин силовоГо воздействия рассчитывают величину массы отрезка ленты, а по сумме величины силового воздействия - величину силы натяжения ленты.

2.Устройство для определения массы и силы натяжения ленты, содержащее лентопротяжный механизм, четыре направляющих ролика, силоизмери- Фельный датчик, и блок обработки Информации отличающееся feM, что, с целью повышения точности и производительности, в него введен дополнительный силоизмерительный датчик, при этом оси направляющих Роликов расположены параллельно в (рдной горизонтальной плоскости и на равном расстоянии между собой, сило- змерительные датчики установлены на межных роликах, расположенных на Противоположных сторонах линии Движения ленты, с одной стороны от Которых установлен входной,по ходу Движения ленты ролик, а с другой - выходной ролик.

3.Устройство по п.2, отличающееся тем, что блок обработки информации выполнен, в виде блока коррекции, двух сумматоров и индикаторов погонной массы и силы Натяжения ленты, при этом силоизмери тельные датчики подключены соответственно к первым суммирующим входам первого и второго сумматоров, к второму суммирующему входу первого сумматора и второму вычитающему входу второго сумматора, выход первого сумматора соединен с индикатором погонной массы, выход второго сумматора соединен с индикатором силы натяжения ленты.

4.Устройство по п.2, отличающееся тем,что, с целью измерения массы заданной длины ленты, в него введены контактная пара, старто

5

0

5

0

5

0

вьй элемент, два усилителя, два ключа и таймер, два смежных калиброванных по длине измерительных участка, один из которых включает входной, первый и второй связанные с силоизмерительными датчиками ролики, а другой - первый и второй связанные с силоизмеритель-, ными датчиками и выходной ролики, стартовый элемент установлен на входном ролике, контактная пара связана с входным роликом, силоизмерительный датчик первого ролика подключен через первый усилитель к первому входу первого ключа, силоиэмеритель- ный датчик второго ролика подключен через второй усилитель к первому i входу второго ключа, вход таймера подсоединен с контактной парой, а выходы таймера подсоединены к вторым входам первого и второго ключей, при этом блок обработки информации содержит вычитатель, делитель, фиксаторы общей и погонной массы, индикаторы общей и погонной массы, выходы первого и второго ключей подсоединены к первому и второму входам вычитателя, выход которого соединен с делителем, первый выход которого подсоединен к индикатору и фиксатору погонной массы, а второй выход - к индикатору и фиксатору суммарной массы.

5.Устройство по.п.4, о т л и - чающееся тем, что стартовый элемент выполнен в виде постоянного магнита, а контактная пара - в виде герконов.

6.Устройство по п.4, отличающееся тем, что каждый силочувствительный элемент силоиз- мерительного датчика выполнен в виде пьезорезонатора, включенного в цепь обратной связи соответствующего усилителя.

5

Изобретение относится к способу и устройству для определения массы и силы натяжения ленты и других гибких протяженных материалов как в процессе их производства, так и в процессе эксплуатации при дискретном и непрерывном взвешивании, и позволяет повысить точность и производительность измерения. Сущность способа состоит в том, что воздействуют на силоизмерительные датчики 7,13, расположенные с обеих сторон траектории движения ленты и связанные с горизонтально расположенными смежными роликами 4, 5 силами, отслеживают на двух смежных измерительных калиброванных по длине участках ABC и BCD моменты прохождения отрезков ленты 17, при этом лента последовательно охватывает ролики 3,4,5,11 по зигзагообразной кривой, и определяют на первом и втором преобразователях 6 и 12 силы, действующие на датчики 7,13, и затем вычисляют в электронном блоке 18 по величине разности сил массу ленты, а по величине их суммы - силу натяжения. Данный способ реализован в устройствах, обеспечивающих как измерение дискретной величины массы ленты, так и непрерывное измерение величин силы натяжения ленты и массы. 2 с

4 з.п.ф-лы. 2 ил.

Фиг. 2