口罩机张力在线校准装置的研制

林晓辉

doi:10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0217

口罩机张力在线校准装置的研制

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0217

林晓辉^{1, 2, 3,}

1.
福建省计量科学研究院，福州 350003
2.
国家市场监管重点实验室(力值计量测试)，福州 350003
3.
福建省力值计量测试重点实验室，福州 350003

基金项目: 福建省科技厅资助项目（2020R1016001）。

详细信息

作者简介:
林晓辉（1988-），福建省计量科学研究院工程师，研究方向：力值与扭矩计量，邮箱：xiaohui9887@163.com

计量
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出版历程
- 收稿日期: 2022-08-23
- 录用日期: 2022-11-24
- 修回日期: 2022-11-24
- 网络出版日期: 2022-12-01
- 刊出日期: 2023-01-17

Development of Online Tension Calibration Device for Mask Machine

LIN Xiaohui^{1, 2, 3
,}

1.
Fujian Metrology Institute, Fuzhou 350003, China
2.
Key Laboratory of Force Measurement for State Market Regulation, Fuzhou 350003, China
3.
Fujian Provincial Key Laboratory of Force Measurement, Fuzhou 350003, China

摘要

摘要: 为了对口罩机张力传感器进行量值溯源，确保其准确性和可靠性，通过对口罩机张力系统的研究，在不拆卸传感器等口罩机零部件的情况下，设计了一种可用于对口罩机张力系统进行在线测量的校准装置（以下简称“校准装置”）。采用力值阶梯加载的方法，沿力传感器受力轴线施加标准力值，对张力传感器进行测量，完成对张力传感器计量特性的在线校准。该校准装置可用于对不同工况下口罩机张力传感器的精确测量和校准，确保所生产的口罩成品达到相关标准的指标要求。校准装置的设计中运用Solidworks软件进行结构设计，装置经过计量检测，性能达到设计要求，口罩机张力传感器的校准结果符合标准规定的范围。
- 口罩机 /
- 张力 /
- 传感器 /
- 校准装置 /
- 计量
Abstract: To ensure the accuracy and reliability of the tension sensor of the mask machine through traceability, a calibration device was designed for online measurement of the tension system without disassembling the sensor and other parts of the mask machine. Using the method of force value step loading, a standard force value is applied along the force axis of the force sensor to measure the tension sensor and complete the online calibration of the metrological characteristics of the tension sensor. The calibration device can be used to accurately measure and calibrate the tension sensor of the mask machine under different working conditions to ensure that the manufactured masks meet the requirements of relevant standards. The calibration device is designed using Solidworks software, and the performance of the device meets the design requirements after metrology testing. The calibration results of the mask machine tension sensor meet the range specified in the standard.
- mask machine /
- tension /
- sensor /
- calibration device /
- metrology

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图 1 张力传感器受力示意图

Figure 1. Schematic diagram of the force applied to the tension sensor

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图 2 在线校准装置结构图

注：1.底板；2.丝杆支撑座（支撑侧）；3.导轨；4.滑块；5.导轨连接座；6.丝杆支撑座（固定侧）；7.手轮；8.丝杆螺母连接座；9.X轴滑台；10.连接法兰；11.S型标准力传感器；12.上夹板；13.星型把手；14.下夹板；15.丝杆

Figure 2. Structure diagram of online calibration device

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图 3 在线校准装置安装图

注：1.校准装置；2.导辊；3.张力传感器；4.布料

Figure 3. Installation diagram of online calibration device

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图 4 校准装置实物图

Figure 4. Physical drawing of calibration device

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图 5 张力校准流程图

Figure 5. Flow chart of tension calibration

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图 6 张力传感器校准前后的数据对比图

Figure 6. Data comparison diagram of tension sensor before and after calibration

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表 1 口罩机恒张力测量与伺服控制系统测试试验对象

Table 1. Mask machine constant tension measurement and servo control system test subjects

名称	生产厂家	型号规格	出厂编号
平面一拖一口罩机	东莞市恒锐机械设备有限公司	ZR-KZ868-A1	E-SC-018

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表 2 恒张力性能测试系统的参数

Table 2. Parameters of constant tension performance test system

名称	测量范围（N）	编号	不确定度/或准确度等级/或最大允许误差
口罩机恒张力测量与伺服控制系统	20～200	01	U_rel=0.5%,k=2

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表 3 张力传感器校准前实测值

Table 3. Measured values before tension sensor calibration

目标校准点（N）	实测值（N）
目标校准点（N）	1	2	3
5	5.005	5.002	5.002
10	10.007	10.007	10.005
20	20.006	20.005	20.006
40	40.010	40.010	40.010
60	60.013	60.013	60.010
80	80.022	80.022	80.022
120	120.025	120.020	120.022
160	160.026	160.035	160.032
200	200.034	200.045	200.042

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表 4 张力传感器校准后实测值

Table 4. Measured values after tension sensor calibration

目标校准点（N）	实测值（N）	力值误差（N)
5	5.000	0.000
10	10.000	0.000
20	20.001	+0.001
40	40.002	+0.002
60	60.001	+0.001
80	80.002	+0.002
120	120.002	+0.002
160	160.002	+0.002
200	200.003	+0.003

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