用于连续测量粗纱或相似纤维束中的粘合力的方法和装置

摘要

本发明涉及一种用于连续测量粗纱（3）的纤维或相似纤维束之间的粘合力的方法，其中，在牵伸区（4）中，行进的粗纱（3）受到恒定牵伸力的作用，由此，在牵伸的区域中，在所述粗纱（3）中产生抵抗该牵伸的轴向阻力，因此，在所述轴向阻力作用的区域中，力传感器（42）的接触构件（41）使粗纱（3）的轨迹偏离直线路径，所述粗纱（3）在所述接触构件（41）上受到测量到的横向力的作用。在与供给装置（1）的辊子（11、12）相距的最短的可能距离处，在所述牵伸区（4）内执行使所述粗纱（3）的所述轨迹偏离直线路径，并且所述牵伸区（4）的长度（L）选择为稍大于所述粗纱（3）中的最长纤维的长度，因此，借助于所述力传感器（42）的适当校准，通过由所述力传感器（42）测量到的所述横向力的大小来确定恒定牵伸期间的所述轴向阻力，并且通过恒定牵伸期间的所述横向力的大小的变化来确定该轴向阻力的变化，所述轴向阻力对应于在所述粗纱（3）的纤维之间的所述粘合力。本发明还涉及一种用于连续测量粗纱的粘合力的装置。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于连续测量粗纱或相似纤维束的粘合力的方法，在测量期间，牵伸区中的行进的粗纱受到恒定牵伸力的作用，由此，在牵伸的区域中，在粗纱中产生抵抗牵伸的轴向阻力，因此，在轴向阻力所作用的区域中，力传感器的接触构件使粗纱轨迹偏离直线路径，粗纱在该接触构件上受到测量到的横向力的作用。

本发明还涉及一种用于连续测量粗纱或相似纤维束的粘合力的装置，该装置包括：至少一个牵伸区，该至少一个牵伸区形成在粗纱的供给装置与粗纱的牵拉机构之间，该供给装置和牵拉机构的驱动辊子联接至单独的驱动器以在牵伸区中设定和产生粗纱的恒定牵伸力；以及力传感器的接触构件，该力传感器的接触构件延伸至粗纱在供给装置与牵拉机构之间的路径，并且使粗纱的轨迹偏离直线路径，因此，力传感器用于测量横向力，通过该横向力，粗纱作用于力传感器的接触构件上。

背景技术

在环锭纺纱期间，正在供给的粗纱首先被机械拉细，然后被加捻。为了生产出高质量的纱线，必须提供高质量的粗纱，该高质量的粗纱的特征在于高水平的纤维分离和纤维平行化以及低数值的线性质量不均匀性。

如在常规环锭纺纱期间，首先通过高牵伸力机械拉伸粗纱，例如，多达6次，并且粗纱纤维的相互位移所需的最大可能的均匀性取决于在纤维之间或者在纤维束之间作用的力的均匀性，自然，粗纱的粘合力的可能波动也需要最小。获取粗纱的质量的控制技术中的一种控制技术是已经使用了几个世纪的技术，即，在测试用破布机上测量粗纱的粘合力。测量结果是粘合力依赖于粗纱的相对伸长量的图表，该图表具有与正在测量的粗纱样本的最大粘合力对应的特性顶点。

该测量方法的缺点是测量的不连续性（包括在测试机上重复夹住限定长度的样本）以及这样的事实，通过测量而发现的尤其是正在被测试的样本的最弱粘合点的特性。如果仅仅存在一个这样的点，而且，如果这样的点与粗纱样本的剩余部分明显不同，则我们实际上无法发现关于样本的剩余部分的任何信息。而且，不连续的测量是劳动密集型的，因此不是非常有效。

这是为什么存在连续地测量粗纱的纤维之间的粘合力的趋势的原因。

DE 19538142 A1描述了一种测量装置的实施例，在该测量装置中，在两对辊子之间引导粗纱，因此，第二对辊子的牵拉速度大于第一对辊子的供给速度。在成对辊子之间的路径的中间，粗纱由具有支撑张紧辊子的测量装置支撑，因此，粗纱的路径形成三角形的支腿。缺点在于牵伸和测量粗纱的较长一段，即，0.5 m长以及更长，这也会导致检测到粗纱的被测量段的最弱粘合点，因为其处于破布机上的不连续测量期间。由于装置的重量大且其机械部分的刚度低，测量系统本身频率非常低，这既不能够测量粗纱的短段上的粘合力的大小的波动，也不能够进行高速测量。

由于感测装置的刚度更高，根据FR 2651888 B1的测量系统具有稍高的频率。然而，缺点在于具有用于获得其压力的辊子对具有大的移动质量。结果是对力进行低频率的单独测量（采样），这导致在两次测量之间存在较大长度的粗纱，因为其遵循如下事实，即，该长度与测量频率成反比。此外，伸长量和测量也在较长一段粗纱上进行，但是具有上面已经描述的缺点。

根据CZ187253B1，通过梳理通过旋转形的金属辊子连续供给的粗纱的末端来进行粗纱中的粘合力的测量，因此，测量到的是对梳理粗纱中纤维的阻力。所测量的是精梳辊子的金属齿和纤维在辊子圆周的相对高的速度下的相互作用，该速度达大约20 m/s。装置的主要目的是发现在无锭纺纱期间使纤维束变松弛所必需的力。总阻力是几个力分量的总和，因此，纤维之间的粘合力仅仅构成了一个并不重要的部分。然而，就沿粗纱的纤维的长度在粗纱的纤维之间的粘合力的波动而言，该测量无法将粗纱表征为线性形式。

本发明的目的是消除或者减少背景技术的缺点，尤其是实现粗纱的粘合弱的区域的更准确定位。

发明内容

本发明的目的是通过一种用于连续测量粗纱的粘合力的方法来实现的，该方法的原理在于：在与供给装置的辊子相距的最短的可能距离处，力传感器的接触构件在牵伸区内执行使粗纱轨迹偏离直线路径，并且牵伸区的长度选择为略大于粗纱中的最长纤维的长度，因此，借助于适当的校准，通过由力传感器测量到的横向力的大小来确定恒定牵伸期间的轴向阻力，并且通过恒定牵伸期间的横向力的大小的变化来确定轴向阻力的变化，因此，轴向阻力等于待确定的粗纱的粘合力以及拉直未完全拉直或者相互交织的纤维所需的力的总和，因此，第一力大体上大于另一力，因为在粗纱横截面中彼此平行的纤维的数量也远远高于彼此不平行的纤维的数量。因此，在下文中，将认为正在测量的力等于粗纱的粘合拉力。

与当采用具有数十厘米典型长度的长牵伸区的迄今为止所知道和所使用的方法时相比，缩短牵伸区并且将力传感器的接触构件使粗纱轨迹偏离直线路径的点放置到供给装置的辊子附近使得能够明显更准确地检测到具有更小粘合力的区域。

力传感器的校准是通过使纱线穿过竖直设置的牵伸区而执行的，该纱线由与测量到的粗纱相同的材料形成或者将是测量到的粗纱的材料，因此，通过以恒定速度降低的校准重物来加载纱线，该速度等于粗纱进入牵伸区中的输入速度的大小，将通过该牵伸区测量粗纱，因此，作用于力传感器的接触构件上由力传感器测量到的横向力与校准重物施加的力成正比。

优选地，能够针对纱线的与粗纱进入牵伸区中的期望输入速度对应的不同速度并且针对粗纱的不同材料来执行校准。

为了具体地执行根据本发明的方法，如果牵伸区的长度比粗纱中的最长纤维的长度大5 mm至15 mm，则是有利的。

通过测量串联设置的两个或更多个牵伸区中的粘合力来获得更准确的结果。

根据本发明的装置的原理在于，力传感器的接触装置位于牵伸区的起点处，尽可能靠近粗纱的供给装置的辊子，但不存在与辊子接触的可能并且在供给装置与牵拉机构之间不具有直线路径，该接触装置由粗纱包围并且用于使粗纱偏离直线路径。

供给装置的单独的驱动器然后优选地联接至其自身的控制单元，该控制单元的输出和力传感器的输出连接至分析器，因此，供给装置的驱动器、牵拉机构的驱动器以及分析器联接至包含程序的计算机，该程序用于收集测量到的数据以评估纤维束的粘合力的测量的结果，并且用于控制粗纱的供给装置和牵拉机构的驱动辊子的驱动器的马达。

进一步的优点和特征由装置的其它从属权利要求获得。

附图说明

在附图中示意地描绘了根据本发明的装置的示例性实施例，在附图中，图1描绘了具有一对输入和输出辊子、力传感器的接触构件和被牵伸通过牵伸区的测量到的纤维束的牵伸区的示图；图2描绘了通过根据图1的牵伸区的横截面C-C；图3示出了具有一个牵伸区的装置的布置中的驱动马达块、其动力供应和控制、力传感器、用于数据收集和分析的分析器、以及外部计算机的相互连接的示例性实施例的示图，该外部计算机用于控制马达、显示测量到的数据和计算分析的结果；图4示出了前后设置的两个或更多个牵伸区的布置，因此，所示的第二牵伸区具有弯曲度与第一牵伸区相同的纤维束的路径；图5示出了了前后设置的两个或更多个牵伸区的布置，因此，所示的第二牵伸区具有弯曲度与第一牵伸区相反的纤维束的路径；并且图6示出了具有一个牵伸区的装置的校准。

具体实施方式

在根据图1至图3的用于连续测量纤维束的粘合力的装置的示例性实施例中，按照与环锭纺纱机相似的方式来形成牵伸力。包括一对供给辊子11、12的供给装置1在方向x上将粗纱3从未示出的供应包携带至牵伸区4，因此，将驱动供给辊子11联接至由步进马达或者其它合适类型的马达构成的单独的驱动器13。

在优选实施例中，驱动供给辊子11具有带槽的或者带凸边的表面，并且由驱动供给辊子以已知的未示出的方式抵靠的压力供给辊子12设置有橡胶涂层。包括一对牵拉辊子21、22的牵拉机构2从牵伸区4抽出粗纱3，因此，将驱动牵拉辊子21联接至由步进马达或者其它合适类型的马达构成的单独的驱动器23。驱动牵拉辊子21和压力牵拉辊子22按照与供给装置1的辊子11、12相似的方式被制成。在所示的实施例中，驱动供给辊子的单独的驱动器13联接至其本身的控制单元131和动力单元132。驱动牵拉辊子21的单独的驱动器23也联接至其本身的控制单元231和动力单元232。驱动牵拉辊子11的单独的驱动器13的控制单元131连接至分析器6，力传感器42的输出也连接至该分析器6，该力传感器42的接触构件41在粗纱3的路径中设置在供给装置1与牵拉机构2之间，接触构件41使粗纱3偏离供给装置1与牵拉机构2之间的直线路径。接触构件41定位为尽可能靠近一对供给辊子11、12的夹持点，该夹持点位于由供给辊子11、12的面向牵伸区的表面形成的楔形区中，从而通过与粗纱3接触，该接触构件41将会在最小的可能程度上减少对发生在牵拉机构2前面的牵伸区4中的纤维的相互位移的影响。在所示的实施例中，力传感器42由张力计传感器构成，并且接触构件41由安装在张力计传感器中的销形成。力传感器42也可以由例如电容式或者电感式力传感器构成，因此，传感器总是设置有改变粗纱3的轨迹的机械部件。

驱动供给辊子11的单独的驱动器13的控制单元131、驱动牵拉辊子21的单独的驱动器23的控制单元231、和分析器6连接至外部计算机7。

力传感器42的接触构件41的纵向轴线与辊子11、12、21、22的旋转轴线平行。粗纱3在牵伸区4内移动所沿循的路径在接触构件41的圆周上是弯曲的，路径在接触构件41前面的部分在所示的实施例中与在供给辊子11、12前面的粗纱3的供给方向对应，并且与路径在接触构件41后面路径的部分形成角度α，同时，该角度α是接触构件41的包围角度。关于接触构件41的位置，如果其直径尽可能小，则是有利的，因为可以将更细的接触构件41放置为更靠近输入对的供给辊子11、12的夹持点，并且，同时，更细的接触构件41具有会导致力传感器42的频率增加的更小的重量。然而，必须考虑到这一事实，细的接触构件41弯曲更多，这会带来其与下金属驱动供给辊子11接触的危险。因此，基于接触构件41的抗扭刚度（gir）和抗弯刚度（杨氏弹性模量）来优化其直径。

因此，力传感器42的接触构件41的外直径的范围为从4 mm到10 mm，在示例性实施例，外直径优选为5 mm。选择尽可能小的角度α，以便测量到的粗纱3将会受到接触构件41的尽可能少的影响，但是，同时，角度α将与力传感器42的灵敏度成比例并且范围将为从1°到40°，优选为从10°到20°。当使用张力计传感器时，可按照测量与力的合力的方向对应的这种方式通过绕接触构件41的纵向轴线转动来调整力传感器42，通过这些力，粗纱3作用于接触构件41上。在该布置中，张力计提供最大信号。

张力计力传感器42具有其本身的频率，即，至少1000 Hz，优选更高，诸如，在从1300 Hz到2000 Hz的范围内。

在一对供给辊子21、22 后面设置有粗纱3的吸嘴5，该吸嘴5确保在粗纱3穿过牵伸区4之后吸出整个量的粗纱3，因此防止纤维包围牵拉辊子21和22或者在装置附近累积。

粗纱3的牵伸区4的长度L由粗纱3在一对供给辊子11和12以及一对牵拉辊子21和22之间的夹持点限定，并且，在图1中，用粗线强调。

供给装置1的辊子11和12、牵拉机构2的辊子21和22、以及力传感器42的接触构件41可调整地设置在装置的未示出的框架上。可以通过其位置的相互变化来改变牵伸区4的长度L和力传感器42的接触构件41的包围的角度α。改变接触构件41的包围的角度导致径向力的大小改变，通过该径向力，粗纱3作用于力传感器42的接触构件41上。通过供给装置1的辊子11、12的轴线的相互位移，可以实现辊子11、12的轴线偏置量S1，并且，在需要的情况下，可以改变轴线偏置量S1。同样，在牵拉机构2的辊子21、22的情况下可以通过它们的相互位移来实现轴线偏置量S2，并且，在需要的情况下，可以改变轴线偏置量S2。

装置的重要特征是非常短的牵伸区4、高灵敏度的力传感器42、以及其本身频率高的事实。牵伸区4的长度L仅仅稍大于包含在正被监测的粗纱3中的最长纤维的长度。一般而言，长度L选择为比被监测的粗纱3中的纤维的最大长度大5 mm至15 mm。同样，接触构件41的短距离也非常重要，在该接触构件41上，行进的粗纱3从供给辊子11、12相互接触的地方弯曲。因此，可以借助于具有准确性明显更大的根据本发明的装置定位粗纱的弱粘合点。

在测量期间，借由单独的驱动器13和23，通过供给装置1独立设定粗纱3的输入速度V1并且通过牵拉机构2独立设定输出速度V2来设定粗纱3的牵伸，因此，行进的粗纱3在牵伸区中受到恒定牵伸力的作用，由此，在牵伸区域中，在粗纱3中产生抵抗该牵伸力的阻力。在轴向阻力作用的区域中，力传感器42的接触构件41使粗纱3偏离直线路径，粗纱3利用测量到的横向力作用在该接触构件41上。比值V2/V1表征粗纱3的牵伸力大小p，并且差值V2-V1表征粗纱3的牵伸速度r。选择尽可能小的角度α，通过这种方式，可以实现在较小程度上影响在牵拉机构2前面的牵伸区4中发生的纤维的相互位移。

速度V1和V2由步进马达的控制脉冲测量，该步进马达通常构成单独的驱动器13、23，如上面已经陈述的，由牵拉机构2的驱动器23的控制脉冲与供给装置1的驱动器13的控制脉冲的比值来确定牵伸力。然而，也可以例如通过增量传感器（位于马达外或者内置在马达中）按照不同的方式来测量速度V1和V2。粗纱的偏离发生在与供给装置1的辊子11、12相距最短的可能距离处，并且牵伸区4的长度L选择为稍长于粗纱3中的最长纤维的长度。基于力传感器42的校准通过计算横向力的大小来确定粗纱3的纤维之间的粘合力，该粘合力的变化是根据在恒定牵伸期间的横向力的大小的变化来确定的。

如果在串联连接的两个牵伸区4中进行测量，则根据本发明的方法将变得更准确。该方法中的测量条件非常接近在实际环锭纺纱期间牵伸粗纱的条件。

装置可以补充有另一传感器或者其它传感器（未示出），这些传感器检测在粗纱3上的先前识别到的具体点或者在粗纱3上的更多点，并且使得在连接成例如闭环的粗纱3的相同样本重复穿过期间能够重复测量和分析粗纱3的粘合力。这允许获得关于正在被测试的纤维束的粘合力以及还有间接的关于其结构的进一步的信息。

借助于重物8非常准确地执行力传感器42的校准，该重物8悬挂在插入装置中并且由与测量到的粗纱3相同的材料制成的纱线30上，如图6所示。为了进行校准，将牵伸区4设置在抽出的纱线30的竖直位置中。将纱线保持在供给辊子11、12之间，该供给辊子11、12以与测量期间供给粗纱的速度相等的速度旋转。通过重物8使纱线30在接触构件41上弯曲，并且在打开的牵拉辊子21、22之间抽出纱线30，因此，在所示的实施例中，该纱线30接触停止不动或者旋转的驱动牵拉辊子21，由此，在优选实施例中，该驱动牵拉辊子21以与供给辊子11、12相同的速度旋转。在替代实施例中，驱动牵拉辊子21以与测量粗纱3期间相同的速度旋转。传感器42测量作用于其接触构件41上的横向力。在校准期间测量到的该横向力与校准重物所施加的力成比例。这些力的比值被视为校准常数。在粗纱3的粘合力的后续测量期间，通过该校准常数将由力传感器42测量到的径向力转换为粗纱的粘合力。

在校准期间，纱线以恒定速度移动，该恒定速度与测量期间供给粗纱3的速度相同。这对于粗纱3的纤维与力传感器42的接触构件41的表面接触的摩擦作用的补偿是重要的，行进的粗纱3在该接触构件41上是弯曲的。

如果期望在更多供给速度下进行粗纱的粘合力的多次测量，则有利的是，针对每个期望的测量速度执行校准，并且可以在限定出校准关系的参数的图标中将测量到的校准值连接成曲线。

相似地，也在粗纱中测量到的材料改变的情况下执行校准。可以提前准备针对不同材料的校准曲线。

根据本发明的方案也包括用于控制供给装置1和牵拉机构的单独的驱动器13和23的软件、用于收集和显示测量到的数据以供计算机分析并且显示分析的结果的装置。为此，使用由分析器6与计算机7构成的系统。

在示例性实施例中，驱动器13和23的设定和控制由外部计算机7例如经由USB连接或者串行线路执行。按照将来自供给装置1的单独的驱动器13的控制单元131的矩形信号和来自力传感器42的模拟信号引入专门设计的分析器6中的这种方式来执行测量粗纱3作用于张力计力传感器42的接触构件41上的力，在该专门设计的分析器6中，力传感器42的信号由矩形信号离散化并且由模数转换器数字化和处理。例如，经由USB连接将因此获得的数字文件带到外部计算机7以存储在合适的存储介质中，以连续显示正在加载的数据并且对结果进行后续分析处理和显示。

可以通过将两个或更多个牵伸区4、4´串联连接来修改根据本发明的装置，如图4和图5所示。关于被分析的粗纱3的信息在这种情况更丰富并且提供更多细节。前一牵伸区4的牵拉机构2同时是后一牵伸区4´的供给装置1´，等等，因此，接触构件41的包围的角度、α1、α2、……、辊子的偏置量S1、S2、S3、……、牵伸力p1、p2、……可以改变。

在根据图4的装置中，牵伸区4、4´的粗纱3的路径具有彼此相同的弯曲度。在根据图5的装置中，牵伸区4、4´的粗纱3的路径具有彼此相反的弯曲度。

这种装置能够获得关于测量到的粗纱的粘合力的更详细的信息，而且，具有两个牵伸区的测量设备与环锭纺纱机的实际牵伸装置更相似，其中，众所周知，在测量设置中由第一牵伸区表示的初步牵伸对粗纱的结果牵伸的质量有正面影响。

工业适用性

根据本发明的方法和装置都可以用于连续测量待进一步处理的（尤其是在环锭纺纱机上）粗纱中的纤维的粘合力或者用于连续测量纺织股的纤维的粘合力。

附图标记列表

1、1´、1´´供给装置

11驱动供给辊子

12压力供给辊子

13驱动供给辊子的单独的驱动器

131 驱动供给辊子的单独的驱动器的控制单元

132 驱动供给辊子的单独的驱动器的动力供应单元

2、2´、2´´牵拉机构

21驱动牵拉辊子

22压力牵拉辊子

23驱动牵拉辊子的单独的驱动器

231 驱动牵拉辊子的单独的驱动器的控制单元

232 驱动牵拉辊子的单独的驱动器的动力供应单元

3 粗纱

30用于悬挂校准重物的纱线

4, 4´ 牵伸区

41力传感器的接触构件

42, 42´ 力传感器

5 吸嘴

6 分析器

7 计算机

8 校准重物

L 牵伸区的长度

p1、p2 牵伸力大小

r 牵伸速度

S1供给装置的辊子的轴线的偏置量

S2牵拉机构的/下一牵伸区的供给装置的辊子的轴线的偏置量

S3下一牵伸区的牵拉机构的辊子的轴线的偏置量

V1纤维束的输入速度

V2纤维束的输出速度

α、α1、α2 力传感器的接触构件的包围的角度。