CN101936856A - 一种织物弯曲硬挺度的测量装置及方法 - Google Patents

一种织物弯曲硬挺度的测量装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种织物弯曲硬挺度的测量装置，包括底板、框架、驱动机构、定针机构、夹持机构和移动针机构。底板后方与固定在框架上的驱动机构固定连接，前表面上与夹持机构和移动针机构固定连接；移动针机构位于夹持机构的下方；定针机构固定在框架上，并位于移动针机构和夹持机构之间。实现本发明的方法是由夹持机构夹持织物，驱动机构驱动底板和固定在底板上的夹持机构和移动针机构上移，构造由定针机构和移动针机构形成的织物的三点梁弯曲形态，从而获得织物的弯曲硬挺度。本发明特点是测量简便有效，原理科学合理，机构轻巧，结构精巧，可安装于各类微力测量传感器的拉伸测试仪上。

Description

一种织物弯曲硬挺度的测量装置及方法
技术领域
本发明涉及纺织精密计量仪器技术领域，特别是涉及一种织物弯曲硬挺度和手感的测量装置及方法。
背景技术
织物弯曲硬挺度研究是纺织科学与工程学科极为经典的课题，直接影响穿着用、装饰用和工业用纺织品加工成形和应用，如悬垂风格的内衣、挺括的外衣、抗顶破的工业用帆布等。
因此，织物弯曲硬挺度的客观、精准测量极为必要。目前国内外织物弯曲硬挺度测量主要采用KES-F的纯弯曲法和FAST的悬臂梁测试法。KES-F的纯弯曲法虽然能有效测试织物的弯曲刚度，但适用性差，往往只能应用于低应力作用下的弯曲性能测量；FAST的悬臂梁测试法虽获取织物的弯曲长度和弯曲刚度来表征织物的弯曲硬挺度，但织物的制样对结果影响较大，尤其是自由端的裁减对结果影响更大。国内的悬臂梁测试方法(如孙建一、刘壮、杨成丽、徐永平，织物硬挺度自动测定仪，实用新型专利，专利号：ZL00214301.1，申请日：2004年4月12日，授权公告号：CN2421634Y；高洪云，红外光束检测角可调式硬挺度仪，实用新型专利，申请号：87200553，公告日1987年11月4日，公告号：CN87200553U；张红专，织物硬挺度自动测定仪，实用新型专利，申请号：87207744，公告日：1988年7月6日，公告号：CN87207744U)也存在织物制样引入的误差。基于此两种弯曲原理研制的织物弯曲硬挺度仪在原理上传统、落后，且测量误差大、实用性差，故在纺织企业和商检中应用较少。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种织物弯曲硬挺度的测量装置及方法，用于快速、准确地测量机织物、针织物、非织造布、编织物的弯曲硬挺度和手感风格。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种织物弯曲硬挺度的测量装置，包括底板、框架、驱动机构、定针机构、夹持机构和移动针机构，所述的底板后方与固定在所述的框架上的驱动机构固定连接，前表面上与所述的夹持机构和移动针机构固定连接；所述的移动针机构位于所述的夹持机构的下方；所述的定针机构固定在所述的框架上，并位于所述的移动针机构和夹持机构之间；所述的夹持机构包括固定在所述底板上的第一电机和对称传动丝杆；所述的第一电机通过第一涡轮和第一齿轮与所述的对称传动丝杆相连；所述的对称传动丝杆水平放置，两端各套有一个第一滑块；所述的两个第一滑块上均固定连有夹头；所述的移动针机构包括一对移动针、水平丝杆、第二滑块、滑杆和垂直丝杆；所述的一对移动针由左移动针和右移动针组成，移动针的一端为不锈钢杆，另一端为与所述的不锈钢杆焊接的不锈钢长方体；所述的左移动针和右移动针分别通过各自的不锈钢长方体套在所述的水平丝杆的左侧和右侧；所述的水平丝杆放置在所述的第二滑块内；所述的第二滑块一端套在所述的滑杆上，另一端套在所述的垂直丝杆上；所述的水平丝杆一端与水平转动柄固定连接；所述的垂直丝杆与垂直转动柄固定连接；所述的滑杆和垂直丝杆固定在固定板上；所述的固定板固定在所述的底板上；所述的定针机构包括定针、力传感器和L形杆；所述的力传感器下端与所述的定针相连，上端通过螺丝与固定在所述的框架上的L形杆固定连接；所述的驱动机构包括第二电机、丝杆和驱动块；所述的第二电机和丝杆固定在所述的框架上，并通过第二涡轮和第二齿轮相互连接；所述的驱动块套在所述的丝杆上，并固定连接在所述的底板的后表面上。
所述的移动针的不锈钢杆的截面为圆形、或椭圆形、或梅花瓣形；所述的移动针的不锈钢杆表面包覆有聚酯膜、或聚四氟乙烯膜、或橡胶。
所述的移动针的不锈钢杆外径范围为0.5mm-50mm；所述的左移动针和右移动针的不锈钢杆的中心距范围为1.2mm-200mm。
所述的定针的截面为圆形、或椭圆形、或梅花瓣形；所述的定针表面包覆有聚酯膜、或聚四氟乙烯膜、或橡胶。
所述的定针的外径范围为0.5mm-50mm。
所述的力传感器的量程为0kg-5kg，精度小于0.1％。
所述的织物弯曲硬挺度的测量装置用于测量机织物、针织物、非织造布、编织物的弯曲硬挺度和手感风格。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：还提供一种织物弯曲硬挺度的测量方法，包括以下步骤：
(1)将织物一端夹持于夹持机构上的一个夹头上，另一端通过一对移动针的上方和定针的下方，再夹持于夹持机构的另一个夹头上，使位于左移动针和右移动针上方的织物呈水平直线，且与左移动针的垂直顶点和右移动针的垂直顶点接触；
(2)启动第二电机驱动第二涡轮和第二齿轮旋转，从而转动丝杆使得驱动块带动底板垂直向上移动；
(3)一对移动针随着底板垂直向上移动，并与定针组成三点梁对织物实施弯曲，与定针固定连接的力传感器感受力后获得弯曲力值，并根据一对移动针的移动位移获得弯曲力-位移曲线，根据所得弯曲力-位移曲线得到织物的弯曲硬挺度。
所述的织物弯曲硬挺度的测量方法用于测量机织物、针织物、非织造布、编织物的弯曲硬挺度和手感风格。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明基于准三点梁弯曲测试原理，从而实现对织物弯曲硬挺度的快速、精准测量，其测试结果科学、准确，重现率高，误差小，避免了传统悬臂梁单端为自由端引入的误差。本发明的夹持机构能够方便地对测试织物进行夹持，整个装置机构轻巧，结构精巧，可安装于各类拉力测量传感器上的拉伸测试仪上，实现方式相对灵活。本发明可从本质上提取织物的弯曲硬挺度特征值，基于实施织物风格的典型弯曲力与位移曲线，获取弯曲硬挺度的特征指标，建立织物弯曲硬挺度的客观表征方法。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2是本发明的侧视图；
图3是本发明中具有圆形不锈钢杆的移动针示意图；
图4是本发明中具有椭圆形不锈钢杆的移动针示意图；
图5是本发明中具有梅花瓣形不锈钢杆的移动针示意图；
图6是本发明中具有圆形不锈钢杆的定针示意图；
图7是本发明中具有椭圆形不锈钢杆的定针示意图；
图8是本发明中具有梅花瓣形不锈钢杆的定针示意图；
图9是本发明中织物夹持制样示意图；
图10是本发明中实施例1的织物弯曲力-位移曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种织物弯曲硬挺度的测量装置，如图1和图2所示，包括底板1、框架2、驱动机构6、定针机构5、夹持机构3和移动针机构4。所述的底板1后方与固定在所述的框架2上的驱动机构6固定连接，前表面上与所述的夹持机构3和移动针机构4固定连接。所述的移动针机构4位于夹持机构3的下方。所述的定针机构5固定在所述的框架2上，并位于所述的移动针机构4和夹持机构3之间。
所述的夹持机构3包括固定在所述底板1上的第一电机31和对称传动丝杆34。所述的第一电机31通过第一涡轮32和第一齿轮33与所述的对称传动丝杆34相连。所述的对称传动丝杆34水平放置，两端各套有一个第一滑块35。所述的两个第一滑块35上均固定连有夹头36。两个第一滑块35之间的距离可通过启动第一电机31，带动第一涡轮32和第一齿轮33旋转，从而带动对称传动丝杆34转动，使得套在其上的第一滑块35发生移动，从而达到调节两个第一滑块35之间距离的目的。
所述的移动针机构4包括一对移动针41、水平丝杆43、第二滑块42、滑杆47和垂直丝杆45。所述的一对移动针41由左移动针和右移动针组成，移动针41的一端为不锈钢杆，另一端为与所述的不锈钢杆焊接的不锈钢长方体。所述的左移动针和右移动针分别通过各自的不锈钢长方体套在水平丝杆43的左侧和右侧，所述的水平丝杆43放置在所述的第二滑块42内，所述的第二滑块42一端套在所述的滑杆47上，另一端套在所述的垂直丝杆45上。所述的水平丝杆43一端与水平转动柄44固定连接，所述的垂直丝杆45与垂直转动柄46固定连接，通过旋转水平转动柄44和垂直转动柄46来调节整个移动针机构4的位置。所述的滑杆47和垂直丝杆45固定在固定板48上，所述的固定板48固定在所述的底板1上。其中，如图3-图5所示，移动针41的不锈钢杆的截面为圆形、或椭圆形、或梅花瓣形。移动针41的不锈钢杆表面可以包覆有聚酯膜、或聚四氟乙烯膜、或橡胶，其外径范围为0.5mm-50mm。左移动针和右移动针的不锈钢杆的中心距范围为1.2mm-200mm，其中心距的范围可通过滑动套在水平丝杆43上的移动针41不锈钢长方体进行设置。
所述的定针机构5包括定针51、力传感器52和L形杆54。所述的力传感器52下端与所述的定针51相连，上端通过螺丝53与固定在所述的框架2上的L形杆54固定连接。其中，如图6-图8所示，定针51的截面为圆形、或椭圆形、或梅花瓣形。定针51表面包覆有聚酯膜、或聚四氟乙烯膜、或橡胶，其外径范围为0.5mm-50mm。力传感器52的量程为0kg-5kg，精度小于0.1％。
所述的驱动机构6包括第二电机61、丝杆64和驱动块65。所述的第二电机61和丝杆64固定在所述的框架2上，并通过第二涡轮62和第二齿轮63相互连接。所述的驱动块65套在所述的丝杆64上，并固定连接在所述的底板1的后表面上。
使用本测量装置可对机织物、针织物、非织造布、编织物等的弯曲硬挺度和手感风格进行测量，其具体步骤如下：(1)将织物7一端夹持于夹持机构3上的一个夹头36上，另一端通过一对移动针41的上方和定针51的下方，再夹持于夹持机构3的另一个夹头36上，使位于左移动针和右移动针上方的织物7呈水平直线，且与左移动针的垂直顶点和右移动针的垂直顶点接触，如图9所示；(2)启动第二电机61驱动第二涡轮62和第二齿轮63旋转，从而转动丝杆64使得驱动块65带动底板1垂直向上移动；(3)一对移动针41随着底板1垂直向上移动，并与定针51组成三点梁对织物实施弯曲，与定针51固定连接的力传感器52感受力后获得弯曲力值，并根据一对移动针41的移动位移获得弯曲力-位移曲线，根据所得弯曲力-位移曲线得到织物的弯曲硬挺度。
下面以四个具体的实施例来进一步说明本发明。
实施例1：机织物弯曲硬挺度测量
①选择一对不锈钢杆截面为圆形、表面包覆橡胶、外径为2mm的移动针41，将左移动针的不锈钢杆与右移动针的不锈钢杆的中心距调为6mm；选用截面为圆形、表面包覆有橡胶、外径为2mm的定针51和量程为0.1kg，精度为0.01％的力传感器52；②选取规格如下的机织物，厚度为0.327mm，平方米质量为154g/m2，经纱排列密度和纬纱排列密度分别为228根/10cm和214根/10cm，经纱支数为68支、纬纱支数同样为68支；将该机织物一端夹持于夹持机构3的一个夹头36上，另一端通过一对移动针41的上方和定针51的下方，再夹持于夹持机构3的另一个夹头36上，使位于左移动针和右移动针上方的织物7呈水平直线，且与左移动针的垂直顶点和右移动针的垂直顶点接触，如图9所示；③启动第二电机61驱动第二涡轮62和第二齿轮63旋转，从而转动丝杆64，并驱动驱动块65带动底板1垂直向上移动；④一对移动针41随着底板1垂直向上移动与定针51组成三点梁对机织物实施弯曲；⑤与定针51固连的力传感器52感应受力后，获得弯曲力值，并根据一对移动针41的移动位移获得弯曲力-位移曲线，如图10所示，图10中A表示弯曲硬挺度斜率、B表示弯曲硬挺度峰值、C表示弯曲硬挺度功。基于所得弯曲力-位移曲线可得该机织物的弯曲硬挺度指标：弯曲硬挺度斜率A为24.216cN/cm、弯曲硬挺度峰值B为6.046cN、弯曲硬挺度功C为0.956cN·cm。
实施例2：针织物弯曲硬挺度测量
①选择一对不锈钢杆截面为椭圆形、表面包覆橡胶、外径为3mm的移动针41，将左移动针的不锈钢杆与右移动针的不锈钢杆的中心距调为10mm；选用截面为椭圆形、表面包覆有橡胶、外径为3mm的定针51和量程为0.1kg，精度为0.01％的力传感器52；②对选取针织物进行测试，将针织物一端夹持于夹持机构3的一个夹头36上，另一端通过一对移动针41的上方和定针51的下方，再夹持于夹持机构3的另一个夹头36上；③启动第二电机61驱动第二涡轮62和第二齿轮63旋转，从而转动丝杆64，并驱动驱动块65带动底板1垂直向上移动；④一对移动针41随着底板1垂直向上移动与定针51组成三点梁对针织物实施弯曲；⑤与定针51固连的力传感器52感应受力后，获得弯曲力值，并根据一对移动针41的移动位移获得弯曲力-位移曲线，基于所得弯曲力-位移曲线可得该针织物的弯曲硬挺度斜率、弯曲硬挺度峰值和弯曲硬挺度功。
实施例3：非织造布弯曲硬挺度测量
①选择一对不锈钢杆截面为梅花瓣形、表面包覆聚酯膜、外径为10mm的移动针41，将左移动针的不锈钢杆与右移动针的不锈钢杆的中心距调为28mm；选用截面为梅花瓣形、表面包覆聚酯膜、外径为8mm的定针51和量程为1kg，精度为0.01％的力传感器52；②选取非织造布进行测试，将非织造布一端夹持于夹持机构3的一个夹头36上，另一端通过一对移动针41的上方和定针51的下方，再夹持于夹持机构3的另一个夹头36上；③启动第二电机61驱动第二涡轮62和第二齿轮63旋转，从而转动丝杆64，并驱动驱动块65带动底板1垂直向上移动；④一对移动针41随着底板1垂直向上移动与定针51组成三点梁对非织造布实施弯曲；⑤与定针51固连的力传感器52感应受力后，获得弯曲力值，并根据一对移动针41的移动位移获得弯曲力-位移曲线，基于所得弯曲力-位移曲线可得该非织造布的弯曲硬挺度斜率、弯曲硬挺度峰值和弯曲硬挺度功。
实施例4编织物弯曲硬挺度测量
①选择一对不锈钢杆截面为圆形、表面包覆聚四氟乙烯膜、外径为8mm的移动针41，将左移动针的不锈钢杆与右移动针的不锈钢杆的中心距调为18mm；选用截面为圆形、表面包覆聚四氟乙烯膜、外径为8mm的定针51和量程为1kg，精度为0.01％的力传感器52；②选取编织物进行测试，将编织物一端夹持于夹持机构3的一个夹头36上，另一端通过一对移动针41的上方和定针51的下方，再夹持于夹持机构3的另一个夹头36上；③启动第二电机61驱动第二涡轮62和第二齿轮63旋转，从而转动丝杆64，并驱动驱动块65带动底板1垂直向上移动；④一对移动针41随着底板1垂直向上移动与定针51组成三点梁对编织物实施弯曲；⑤与定针51固连的力传感器52感应受力后，获得弯曲力值，并根据一对移动针41的移动位移获得弯曲力-位移曲线，基于所得弯曲力-位移曲线可得编织物的弯曲硬挺度斜率、弯曲硬挺度峰值和弯曲硬挺度功。
不难发现，本发明的测量原理是通过夹持机构夹持织物，经定针和一对移动针组成的三点梁机构实施织物的准三点梁弯曲，实现织物弯曲硬挺度的测量，用于织物的弯曲硬挺度和手感风格的快速、准确表征。即由夹头夹持织物，驱动机构驱动夹头和一对移动针上移，构造由定针和一对移动针组成的三点梁弯曲方式，实施织物的三点梁弯曲，通过与定针相连的力传感器感应受力后获得弯曲力值，计算一对移动针的垂直位移，获得织物的弯曲力-位移曲线，提取织物的弯曲硬挺度。本发明的测量方法简便有效，测量原理科学合理，测量装置紧凑轻巧，可安装于各类微力测量传感器的拉伸测试仪上。通过本发明的测量装置及方法可实施织物的弯曲硬挺度、手感风格和弯曲刚度的测量与评价，可广泛用于科研机构及工厂快速评价织物的弯曲硬挺度和手感风格，以及纺织品的服用性能和风格等。

Claims (9)

1.一种织物弯曲硬挺度的测量装置，包括底板(1)、框架(2)、驱动机构(6)、定针机构(5)、夹持机构(3)和移动针机构(4)，其特征在于，所述的底板(1)后方与固定在所述的框架(2)上的驱动机构(6)固定连接，前表面上与所述的夹持机构(3)和移动针机构(4)固定连接；所述的移动针机构(4)位于所述的夹持机构(3)的下方；所述的定针机构(5)固定在所述的框架(2)上，并位于所述的移动针机构(4)和夹持机构(3)之间；所述的夹持机构(3)包括固定在所述底板(1)上的第一电机(31)和对称传动丝杆(34)；所述的第一电机(31)通过第一涡轮(32)和第一齿轮(33)与所述的对称传动丝杆(34)相连；所述的对称传动丝杆(34)水平放置，两端各套有一个第一滑块(35)；所述的两个第一滑块(35)上均固定连有夹头(36)；所述的移动针机构(4)包括一对移动针(41)、水平丝杆(43)、第二滑块(42)、滑杆(47)和垂直丝杆(45)；所述的一对移动针(41)由左移动针和右移动针组成，移动针(41)的一端为不锈钢杆，另一端为与所述的不锈钢杆焊接的不锈钢长方体；所述的左移动针和右移动针分别通过各自的不锈钢长方体套在所述的水平丝杆(43)的左侧和右侧；所述的水平丝杆(43)放置在所述的第二滑块(42)内；所述的第二滑块(42)一端套在所述的滑杆(47)上，另一端套在所述的垂直丝杆(45)上；所述的水平丝杆(43)一端与水平转动柄(44)固定连接；所述的垂直丝杆(45)与垂直转动柄(46)固定连接；所述的滑杆(47)和垂直丝杆(45)固定在固定板(48)上；所述的固定板(48)固定在所述的底板(1)上；所述的定针机构(5)包括定针(51)、力传感器(52)和L形杆(54)；所述的力传感器(52)下端与所述的定针(51)相连，上端通过螺丝(53)与固定在所述的框架(2)上的L形杆(54)固定连接；所述的驱动机构(6)包括第二电机(61)、丝杆(64)和驱动块(65)；所述的第二电机(61)和丝杆(64)固定在所述的框架(2)上，并通过第二涡轮(62)和第二齿轮(63)相互连接；所述的驱动块(65)套在所述的丝杆(64)上，并固定连接在所述的底板(1)的后表面上。
2.根据权利要求1所述的织物弯曲硬挺度的测量装置，其特征在于，所述的移动针(41)的不锈钢杆的截面为圆形、或椭圆形、或梅花瓣形；所述的移动针(41)的不锈钢杆表面包覆有聚酯膜、或聚四氟乙烯膜、或橡胶。
3.根据权利要求2所述的织物弯曲硬挺度的测量装置，其特征在于，所述的移动针(41)的不锈钢杆外径范围为0.5mm-50mm；所述的左移动针和右移动针的不锈钢杆的中心距范围为1.2mm-200mm。
4.根据权利要求1所述的织物弯曲硬挺度的测量装置，其特征在于，所述的定针(51)的截面为圆形、或椭圆形、或梅花瓣形；所述的定针(51)表面包覆有聚酯膜、或聚四氟乙烯膜、或橡胶。
5.根据权利要求4所述的织物弯曲硬挺度的测量装置，其特征在于，所述的定针(51)的外径范围为0.5mm-50mm。
6.根据权利要求1所述的织物弯曲硬挺度的测量装置，其特征在于，所述的力传感器(52)的量程为0kg-5kg，精度小于0.1％。
7.根据权利要求1所述的织物弯曲硬挺度的测量装置，其特征在于，所述的织物弯曲硬挺度的测量装置用于测量机织物、针织物、非织造布、编织物的弯曲硬挺度和手感风格。
8.一种织物弯曲硬挺度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将织物一端夹持于夹持机构上的一个夹头上，另一端通过一对移动针的上方和定针的下方，再夹持于夹持机构的另一个夹头上，使位于左移动针和右移动针上方的织物呈水平直线，且与左移动针的垂直顶点和右移动针的垂直顶点接触；
(2)启动第二电机驱动第二涡轮和第二齿轮旋转，从而转动丝杆使得驱动块带动底板垂直向上移动；
(3)一对移动针随着底板垂直向上移动，并与定针组成三点梁对织物实施弯曲，与定针固定连接的力传感器感受力后获得弯曲力值，并根据一对移动针的移动位移获得弯曲力-位移曲线，根据所得弯曲力-位移曲线得到织物的弯曲硬挺度。
9.根据权利要求8所述的织物弯曲硬挺度的测量方法，其特征在于，所述的织物弯曲硬挺度的测量方法用于测量机织物、针织物、非织造布、编织物的弯曲硬挺度和手感风格。
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