手术缝合线涂层工艺中张力自稳定系统的设计

发布时间：2019-10-11 19:52

【摘要】：为保持手术缝合线涂层工艺过程中丝线张力的稳定性,通过分析传统张力的控制方式及其局限性,提出了一种基于速度跟随原理的张力自稳定系统。该系统采用主动放线方式,从动力学角度建立放线系统张力控制模型,设计弹簧-张力杆机构。通过实时检测走线过程中张力的波动,改变主动放线速度,从而减小走线过程中丝线张力的波动幅度,提高系统稳定性。构建了虚拟样机,在ADAMS中进行动力学仿真,仿真结果表明该弹簧-张力杆机构能将张力的波动幅度减小70%。最终以与强生(中国)医疗器材有限公司共同研制的四头上蜡机作为测试对象,与传统设备相比,该方案可将张力的波动幅度减小53%。
【图文】：

图１上蜡机机械结构等效示意图Ｆｉｇ．１Ｗａｘｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｄｉａｇｒａｍ到左依次循环进行排线，由伺服电机驱动线筒旋转，将涂层后的缝合线收卷。２传统张力控制方式在实际生产过程中，一台设备需能生产不同型号的线，但不同的线需要对应不同的张力值。强生（中国）医疗器材有限公司上蜡机的传统张力产生方式如图２所示，这是一种被动放线方式。用两个氧化铝陶瓷夹爪夹住丝线，通过增减砝码改变丝线与夹爪之间的摩擦力ｆ，从而调整丝线的张力值Ｔ，即Ｔ＝ｆ＝μｍｇ，原理如图３所示。实际操作中不同型号线需要更换不同的砝码。文献［５］中陶瓷磨损实验结果表明：丝线与陶瓷之间的速度变化导致摩擦因数μ发生变化，从而导致摩擦力的上升，丝线张力Ｔ也发生改变。这样的张力产生方式不仅不能保持张力的恒定，而且使丝线容易磨损。此外走线过程中张力设定完成后，张力不能实现自我调节，易产生波动。图２传统张力产生方式Ｆｉｇ．２Ｔｒａｄｉｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ图３传统张力产生原理Ｆｉｇ．３Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ在一般纺织业中，张力装置控制类型通常分为被动放线式、主动放线式和力矩式［６］。（１）被动放线式结构。在被动放线式结构中，纱线是由线绕电机牵引出来的，放线轮在纱线被拉出的同时跟随收线轮转动，其结构原理如图４所示。收线轮在电机控制下转动，将纱线从放线轮中拉出，放线轮被动地跟随收线电机转动。运行过程中，在纱线上下表面安装压力轮，通过调节电磁铁电流调节压力轮施加在纱线上的压力，进而调节压力轮与纱

图１上蜡机机械结构等效示意图Ｆｉｇ．１Ｗａｘｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｄｉａｇｒａｍ到左依次循环进行排线，由伺服电机驱动线筒旋转，将涂层后的缝合线收卷。２传统张力控制方式在实际生产过程中，一台设备需能生产不同型号的线，但不同的线需要对应不同的张力值。强生（中国）医疗器材有限公司上蜡机的传统张力产生方式如图２所示，这是一种被动放线方式。用两个氧化铝陶瓷夹爪夹住丝线，通过增减砝码改变丝线与夹爪之间的摩擦力ｆ，从而调整丝线的张力值Ｔ，，即Ｔ＝ｆ＝μｍｇ，原理如图３所示。实际操作中不同型号线需要更换不同的砝码。文献［５］中陶瓷磨损实验结果表明：丝线与陶瓷之间的速度变化导致摩擦因数μ发生变化，从而导致摩擦力的上升，丝线张力Ｔ也发生改变。这样的张力产生方式不仅不能保持张力的恒定，而且使丝线容易磨损。此外走线过程中张力设定完成后，张力不能实现自我调节，易产生波动。图２传统张力产生方式Ｆｉｇ．２Ｔｒａｄｉｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ图３传统张力产生原理Ｆｉｇ．３Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ在一般纺织业中，张力装置控制类型通常分为被动放线式、主动放线式和力矩式［６］。（１）被动放线式结构。在被动放线式结构中，纱线是由线绕电机牵引出来的，放线轮在纱线被拉出的同时跟随收线轮转动，其结构原理如图４所示。收线轮在电机控制下转动，将纱线从放线轮中拉出，放线轮被动地跟随收线电机转动。运行过程中，在纱线上下表面安装压力轮，通过调节电磁铁电流调节压力轮施加在纱线上的压力，进而调节压力轮与纱
【作者单位】： 上海大学机电工程与自动化学院
【分类号】：R61;TP273

【参考文献】

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本文编号：2547643