专利名称：转动式手提数字张力测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种转动式手提数字张力测量仪，适用于化纤工业和丝绸工业，具体用来测量丝束运行时的动态张力。
背景技术：
我国张力测量仪产品，相关技术差，商品化程度低。目前，国内大多数化纤厂、丝绸厂都使用国外张力测量仪。
众所周知，被测丝束运行的方向，根据不同的纺丝设备和工艺要求是会变化的。有时是以水平方向运行，有时是以垂直方向运行，有时又是沿着一定的角度方向运行。为了精确地测量丝束动态张力值，这就需要张力测量仪也要随着丝束运行方向的变化而变化。然而，这种方向和位置的变化，常常会使操作人员无法正常地从张力测量仪显示屏上读取测量值。这是由于张力测量仪上的显示屏和张力测量头的三个导丝轮是同时被固定安装在同一个机壳的，显示屏本身只能随张力测量头的三个导丝轮作同步位置变化。操作人员在读取显示屏上的测量值时，均是用双眼垂直平视处在水平位置时的显示屏上的测量值，当张力测量头三个导丝轮不处在水平位置时，显示屏也同样不处在水平位置，显然就会使读取显示屏上的测量值变成困难甚至成为不可能。
目前，国内外大都数张力测量仪产品，都存在上述这一缺陷。即是有些国外张力测量仪产品对此作了某些改进，如使显示屏和张力测量头的三个导丝轮之间可以相对转动一定的角度。然而，这种局部的改进由于受到仪器整体结构设计的影响，仍然存在着由于显示屏不能自始自终处在水平位置而造成读取张力测量值困难的缺陷。
通过上海科学情报研究所检索，有相关专利四篇，即US4098115，US4577512，SU848489，DE3429864。
US4577512专利所表述的张力测量仪与本实用新型最为接近。如图1所示，该张力测量仪分为前后两个机壳2。电子和机械部分被装在前半个机壳2内，显示屏3(指针显示或者数字显示)被装在后半个机壳2内，前后两个机壳2通过机械连结，在弹簧、销子等作用下，组成一台张力测量仪，后半个机壳2上的显示屏3与前半个机壳2相互间可以转动90°。当前半个机壳2上的张力测量头1的三个导丝轮14a、14b、14c测量时是处在水平位置，后半个机壳2上的显示屏3是处在垂直位置时，显示屏3可以从左向右方向转动90°到水平位置读取张力测量值。然而，当张力测量头1的三个导丝轮14a、14b、14c测量时是处在垂直位置时，此时显示屏3就无法从下方转动到水平位置读取张力测量值。
另外，该张力测量仪的张力测量头1的三个导丝轮14a、14b、14c被安装在前半个机壳2的前端，而显示屏3被安装在后半个机壳2的末端，两者相对距离最远。这样，当操作人员手持张力测量仪在现场测量丝束动态张力时，既要使上半个机壳2前端的张力测量头1的三个导丝轮14a、14b、14c与被测丝束运行方向垂直，又不能左、右倾斜或晃动，以免人为改变丝束运行方向而给测量带来误差；又要随时从下半个机壳2末端的显示屏3上读取动态张力测量值。实际情况是眼睛的视角不可能同时顾及到张力测量仪前端的张力测量头1的三个导丝轮14a、14b、14c的位置和张力测量仪末端显示屏3上的动态张力值，故常常顾此失彼，最终很容易造成人为的测量误差，使测量值不准确，读数不稳定，有时甚至由于张力测量头1的三个导丝轮14a、14b、14c偏离原有的测量位置而拉断丝束，中止纺丝，使生产受到影响。
再则，该张力测量仪机壳2的高度尺寸与宽度的尺寸不一致，且高度尺寸大于宽度尺寸，当安装在末端的显示屏3转动到水平位置时，使末端原先为高度方向的尺寸，变成为与上半个机壳2宽度方向平行尺寸时，明显大于上半个机壳2原先宽度方向的尺寸，致使整个张力测量仪看起来好象是由两个完全大小不同的机壳2硬凑在一起似的，从而影响了张力测量仪整体的外观美和操作人员的良好手感。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种转动式手提数字张力测量仪。该仪器无论被测丝束S处在何种运行方向和位置，张力测量仪均能在水平位置，或者通过张力测量头自身左、右转动90°在垂直位置，都能方便正常地测量动态张力，并使显示屏自始自终都能保持在水平位置读取测量值，从而提高该仪器现场测量动态张力的可靠性、重复性和准确性。
本实用新型解决技术问题的技术方案如下一种转动式手提数字张力测量仪，它包括张力测量头1、机壳2、显示屏3、调零装置4、数据保持开关5、电源欠压报警指示灯6、电源开关7以及装在机壳2内的电子线路、定位孔(161、161′)、连接轴(162)、引线孔(163)、连接孔(171)、固定孔(1721、1722、1723、1724)，其特征是分别安装在张力测量头1上的张力测量杆13a、13b、13c前端的导丝轮14a、14b、14c表面摩擦系数μ为0.2～0.3，导丝轮(14a、14b、14c)所构成的被测丝束S张力测量包角α为140°～145°、安装在张力测量头1上的转动滑块16在距其上边9.8～10mm和距其右边9.8～10mm的相交处打一个园孔A，园孔A直径Φ为3.8～4.0mm，园孔A深度h为9.5～10mm、转动滑块16的园孔A对准固定板17的园弧底槽B中心处，允许误差为0.02～0.05mm，转动滑块16的园孔A在固定板17的园弧底槽B中心处可以沿园弧底槽B左右转动90°，允许误差为1～2°、安装在机壳2上的固定板17的园弧底槽B深a为1.1～1.3mm，底槽宽b为4.1～4.2mm，弧度β为180°～190°，园弧半径R为12.5～13.5mm。
与现有技术相比本实用新型的优点是1、张力测量头1通过采用耐磨性好，热变形性小，比重轻的聚砜(PSU)工程塑料精密加工成转动滑块16和固定板17，保证了张力测量头1转动时的灵活性和稳定性。
2、张力测量头1自身可以转动且不论其转动在何种位置，均不影响显示屏3初始处在的水平位置，且张力测量头1和导丝轮14a、14b、14c与显示屏3相对距离设计为最近，既可方便地一直在水平位置进行动态张力测量，又可从处在水平位置的显示屏3上读取张力测量值，故该结构设计合理，方便了现场操作，保证了测量时的正确姿势，提高了张力测量的可靠性、重复性和准确性。
图1是现有的手提式张力测量仪图1中，1-张力测量头， 2-机壳，3-显示屏，4-零点调整装置， 7-电源开关，14a、14b、14c-导丝轮， 28-按钮。图2是本实用新型转动式手提数字张力测量仪图2中，1-张力测量头， 2-机壳，3-显示屏，4-调零装置，5-数据保持开关，6-电源欠压报警指示灯， 7-电源开关。图3是张力测量头1结构示意图图3中，11-张力感应器， 12-张力感应器调节螺钉，13a、13b、13c-张力测量杆， 14a、14b、14c-导丝轮，15-张力测量杆底座， 16-转动滑块，17-固定板， 18-调节螺母， 19-紧固螺母。图4是被测丝束S张力测量包角α示意图图4中，14a、14b、14c-导丝轮，S-被测丝束，α-包角。图5是转动滑块16和固定板17连接示意图图5中，16-转动滑块， 17-固定板， 18-调节螺母，19-紧固螺母， 26-弹簧，27-园头销子。
A-园孔， h-园孔A深度。图6是转动滑块16结构示意图图6中，A-园孔， 16-转动滑块，161、161′-定位孔，162-连接轴， 163-引线孔。图7是固定板17结构示意图图7中，B-园弧底槽， a-槽深， b-槽宽， β-弧度，R-园弧半径， 17-固定板， 171-连接孔，1721、1722、1723、1724-固定孔。图8是电子线路原理框图图8中 3-显示屏， 4-调零装置，5-数据保持开关，11-张力感应器，20-工作电源， 21-信号放大器，22-摸拟数字转换器， 23-零点补偿，24-线性补偿， 25-温度补偿。
本实用新型转动式手提数字张力测量仪如图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示。它在由张力测量头1，机壳2，显示屏3，调零装置4，数据保持开关5，电源欠压报警指示灯6，电源开关7，以及装在机壳2内的电子线路组成的基础上作了巧妙的改进。
张力测量头1由张力感应器11，张力感应器调节螺钉12，张力测量杆13a、13b、13c，导丝轮14a、14b、14c，张力测量杆底座15，转动滑块16，固定板17，调节螺母18，紧固螺母19组成。
张力测量头1是一个独立的张力检测装置，它的前端连接张力测量杆13a、13b、13c和导丝轮14a、14b、14c，后面与转动滑块16相连。固定板17是与仪器机壳2的前端紧固在一起，转动滑块16与固定板17两者又是通过自身的园弧底槽B、弹簧26、园头销子27和调节螺母18、紧固螺母19紧密联结在一起，并可在水平位置朝左、右方向转动90°，其结果是无论张力测量头1的导丝轮14a、14b、14c是处在水平位置，还是经过转动左、右90°在垂直位置，都不影响显示屏3保持在水平位置方便地读取张力测量值。
张力感应器11由四组优质高灵敏度铂式电阻丝组成动态张力测量电桥，并精心匹配好测量电桥的零点补偿23，线性补偿24和温度补偿25，经过高、低温老化试验，制作成高稳定性的张力感应器11。
张力测量杆13a、13b、13c，安装在张力测量杆底座15上，由不锈钢材料经机械精密加工而成。在各自前端分别安装上材料为99.7％高纯度的AL2O3导丝轮14a、14b、14c，导丝轮14a、14b、14c表面摩擦系数μ为0.2～0.3，导丝轮14a、14b、14c所构成的被测丝束S张力测量包角α为140°～145°，以便让动态丝束顺利通过。
转动滑块16、固定板17均呈方形，考虑到两者在测量中经常作相对转动，要求耐磨性好，热变形性小，比重轻，故均可采用布氏硬度为10.6～12.5N/mm，热变形温度为174℃，线膨胀系数为3.5×10-5～5×10-51/℃，比重为1.22～1.26cN/cm3聚砜(PSU)工程塑料，以保证转动滑块16、固定板17的机械性能的稳定性。为了方便，也可以采用铝合金材料制作。转动滑块16在距其上边9.8～10mm范围和距其右边9.8～10mm范围的相交处打一个园孔A，园孔A直径Φ为3.8～4.0mm，园孔A深度h为9.5～10mm。转动滑块16上还开有定位孔161、161′，在转动滑块16中心处固有连接轴162，引线孔163。定位孔161、161′是为了让连结转动滑块16和张力感应器11的螺丝通过，并使螺丝紧固在张力感应器11上。连接轴162底部与固定板17的连接孔171滑动配合，并在连接轴162上部安装上调节螺母18和紧固螺母19，使转动滑块16与固定板17紧固成一体。引线孔163是让张力感应器11的信号线穿过并与机壳2内的电子线路相连结。转动滑块16的园孔A对准固定板17的园弧底槽B中心处，允许误差为0.02～0.05mm，转动滑块16的园孔A在固定板17的园弧底槽B中心处，可以沿园弧底槽B左右转动90°，允许误差为1～2°。安装在机壳2上经过精密加工的固定板17的园弧底槽B槽深a为1.1～1.3mm，槽宽b为4.1～4.2mm，弧度β为180°～190°，园弧半径R为12.5～13.5mm。固定板17除有连接孔171外，还有固定孔1721、1722、1723、1724，固定孔1721、1722、1723、1724是为了让连结固定板17与机壳2的螺丝通过。
调节螺母18是调节转动滑块16与固定板17之间的间隙大小，紧固螺母19是固紧调节螺母18的位置。调节螺母18、紧固螺母19均采用不锈钢材料加工而成。
机壳2是由事先精密加工好的专用塑料模具压塑而成，材料选择ABS工程塑料。机壳2色彩大方，外形美观，手感舒适。
显示屏3是由31/2LCD液晶显示器组成，可以显示0-1000cN之间的张力测量值。
调零装置4由微型精密电位器组成，它通过仪器机壳2内的电子线路调节显示屏3的初值显示为0000。
数据保持开关5由带复位功能的机械锁定开关组成，它通过仪器机壳2内的电子线路在测量动态张力的过程中，随时锁定张力测量值。
电源欠压报警显示灯6由红色发光二极管组成，它通过仪器机壳2内的电子线路在工作电压不足时，其亮度便会明显变暗，告知用户应及时更换层叠式9V电池。
电源开关7由微型开关组成，朝仪器前方推动它，即可接通工作电源，使张力测量仪处在工作状态。
机壳2贴面采用PVC塑料制成醒目美观的面板。
本实用新型电子线路原理框图如图7所示，原理如下工作电源19采用层叠式9V电池，供给张力感应器11，信号放大器21，模拟数字转换器22，31/2LCD显示屏3使用。张力感应器11将动态张力信号检测出并变成模拟电信号，该模拟电信号被送入信号放大器21进行信号放大，随后被传输到模拟数字转换器22转换成数字信号，并由31/2LCD液晶显示屏3显示出被测张力值。零点补偿23，线性补偿24，温度补偿25是张力感应器11的附加电路，目的是使张力感应器11的相关电性能符合设计要求。调零装置4是使31/2LCD显示屏3显示张力测量初值为零。数据保持开关5在测量动态张力过程中，保持所需的张力测量值。
本实用新型的仪器操作步骤首先使电源开关7接通，使张力测量仪处在工作状态，此时，显示屏3点亮其个位、十位、百位和千位LCD数码，调节调零开关4，使上述各个位数均显示张力初值0000，随后将被测丝束S置入由导丝轮14a、14b、14c组成的140°～145°张力测量包角α内，通过导丝轮14b和张力测量杆13b的机械传递作用给张力感应器11，动态丝束的张力信号转变成模拟电信号，通过仪器机壳2内的电子线路处理后，由显示屏3以数字形式显示出被测丝束S的动态张力值。如需保持显示屏3的张力测量值，按下数据保持开关5即可，在读取显示屏3上显示的张力测量值后，关闭电源开关7，张力测量结束。若需再次测量或者测量其它位置的丝束动态张力，可重复上述操作步骤。
本实用新型不论被测丝束S以何种方向运行或者在何种位置，转动式手提数字张力测量仪，均可通过张力测量头1朝左、右方向的转动，有效地测量动态张力，并十分方便地在水平位置从显示屏3上读取张力测量值，极大地提高了动态张力测量的可靠性、重复性和准确性。测量精度为±1％(F.S)，优于现有同类产品精度。
本仪器涉及纺织领域测量技术，适用于化纤工业和丝绸工业，并可推广应用到一切柔束材料的动态张力的测量。
权利要求1.一种转动式手提数字张力测量仪，它包括张力测量头(1)、机壳(2)、显示屏(3)、调零装置(4)、数据保持开关(5)、电源欠压报警指示灯(6)、电源开关(7)以及装在机壳(2)内的电子线路、定位孔(161、161′)、连接轴(162)、引线孔(163)、连接孔(171)、固定孔(1721、1722、1723、1724)，其特征是分别安装在张力测量头(1)上的张力测量杆(13a、13b、13c)前端的导丝轮(14a、14b、14c)表面摩擦系数μ为0.2～0.3，导丝轮(14a、14b、14c)所构成的被测丝束S张力测量包角α为140°～145°、安装在张力测量头(1)上的转动滑块(16)在距其上边9.8～10mm和距其右边9.8～10mm的相交处打一个园孔A，园孔A直径Φ为3.8～4.0mm，园孔A深度h为9.5～10mm，转动滑块(16)的园孔A对准固定板(17)的园弧底槽B中心处，允许误差为0.02～0.05mm，转动滑块(16)的园孔A在固定板(17)的园弧底槽B中心处可以沿园弧底槽B左右转动90°，允许误差为1°～2°、安装在机壳(2)上的固定板(17)的园弧底槽B深a为1.1～1.3mm，底槽宽b为4.1～4.2mm，弧度β为180°～190°，园弧半径R为12.5～13.5mm。
2.根据权利要求1所说的转动式手提数字张力测量仪，其特征是所述的导丝轮(14a、14b、14c)可采用99.7％高纯度的Al2O3材料，所述的转动滑块(16)和固定板(17)均呈方形，均可采用聚砜(PSU)工程塑料或铝合金材料。
专利摘要本实用新型涉及一种转动式手提数字张力测量仪,它对现有的手提式张力测量仪的转动结构作了有效合理的改进,尤其是制作了独立的可以自身左、右方向转动90°的张力测量头,且不论被测丝束处于何种运行方向均能使显示屏自始自终都处在水平位置正确地读取张力测量值,提高了动态张力测量的可靠性、重复性和准确性。本仪器涉及纺织领域测量技术,适用于化纤工业和丝绸工业,并可推广应用到一切柔束材料的动态张力的测量。
文档编号G01L5/04GK2508237SQ0125484
公开日2002年8月28日 申请日期2001年11月22日 优先权日2001年11月22日
发明者杨定海, 陈年锁, 赵炯心 申请人:东华大学