CN108369131A - 用于在纺织制造操作中使用的重量测量系统和方法 - Google Patents

Abstract

在一个方面中，测量在纺织制造过程期间所使用的材料的重量的方法包括将在纺织制造过程期间所使用的材料定位在与载荷单元相关联的接纳表面上。可以使用载荷单元测量材料的第一重量。纺织制造机器可以被操作使得材料的至少一部分在该过程中被使用，其中材料在该过程期间保持设置在接纳表面上。可以使用载荷单元测量材料的第二重量。

Description

用于在纺织制造操作中使用的重量测量系统和方法

背景

1.技术领域

本发明涉及用于测量在纺织制造操作期间所使用的材料的重量的系统和方法。

2.背景信息

纺织制造操作可以被用于制造各种物，诸如衣服、鞋类、配件和其他制。这些操作可以包括例如但不限于通过编织、针织、成毡或其他技术执行的处理。

这些操作使用各种类型的材料，诸如纱线。因此，用于制造这些物的机器可以包括(特别是对于商业用途)若干纱线线轴(spool of yarn)、纱锥(yarn cone)或卷线轴(bobbin)以容纳用于制造物的各种纱线。诸如物的图案的其他因素或诸如在制作物时提高生产率的商业目标可能要求机器容纳若干纱线线轴、纱锥或卷线轴以及各种纱线。

纱锥通常是按重量购买的，但用于这些物的纱线的量是按长度测量的。纱线的长度可能基于纺织制造机器所位于的位置处的空气的温度和湿度而变化。例如，在一定的温度和湿度条件下，纱线可能收缩或伸长，这影响所使用的纱线的量的长度测量。因为计算没有考虑到温度和湿度条件，故随着纱线长度的变化，纱线的密度或线密度会对提供关于所使用的纱线的重量的不准确估计。因此，纱线的购买者常常难以准确地识别针对给定物所需购买的纱线量或用于制造物的纱线的量，这导致购买过多或过少的纱线以及纱线剩余和浪费。

简要概述

在一个方面中，测量在纺织制造过程期间所使用的材料的重量的方法包括将在纺织制造过程期间所使用的材料定位在与载荷单元相关联的接纳表面上。可以使用载荷单元测量材料的第一重量。纺织制造机器可以被操作使得在该过程中使用材料的至少一部分，其中材料在该过程期间保持设置在接纳表面上。可以使用载荷单元测量材料的第二重量。

在另一个方面中，系统包括第一区段，该第一区段适于相对于纺织机器被稳定定位。块体可以耦合到第一区段。载荷单元包括第一端部部分和第二端部部分，其中载荷单元的第一端部部分可以耦合到块体。接纳表面可以与载荷单元相关联。接纳表面可以适于接纳在纺织制造过程期间所使用的材料，并且接纳表面可以被定位在使材料在纺织制造过程期间能够由载荷单元称重的位置处。

在另一个方面中，系统包括第一区段，该第一区段适于相对于纺织机器被稳定定位。载荷单元可以耦合到第一区段。接纳表面可以适于接纳在纺织制造过程期间使用的材料。接纳表面可以被定位在使材料在纺织制造过程期间能够由载荷单元称重的位置处。

并入本文中且构成本说明书的一部分的附图连同上面给出的总体描述和下面的详细描述一起用于说明本发明的特征。

附图简述

图1示出了示例性重量测量系统的实施例的侧视图；

图2示出了图1的重量测量系统的前视图；

图3示出了图1的重量测量系统的俯视图；

图4示出了图1的重量测量系统的侧视图；

图5示出了图1的重量测量系统的示例性载荷单元的透视图；

图6示出了用于重量测量系统的各种示例性方面的示意性框图；

图7示出了示例性重量测量系统的第二实施例的侧视图；

图8示出了图7的重量测量系统的示例性载荷单元的侧视图；以及

图9示出了包括多个载荷单元的示例性重量测量系统的第三实施例的俯视图。

附图和当前优选实施例的详细描述

图1至图5示出了用于测量在纺织制造操作中所使用的材料的重量的系统100。系统100可以被定位在支撑表面上，包括被定位在纺织制造机器的一部分上。在一个实施例中，系统100包括适于相对于纺织制造机器被稳定定位的第一区段。在一个示例中，该第一区段包括可以被定位在平坦表面上的第一板102。第一板102包括诸如在图3中所示出的示例性矩形形状的形状。第一板102的材料可以变化，并且可以包括钢、金属、它们的合金或其他合适的材料。第一板102还可以包括耦合到第一板102的底部的摩擦衬垫104。摩擦衬垫104可以粘合性地固定到第一板102并且使第一板102沿着支撑表面的移动最小化。摩擦衬垫104的形状可以顺应于第一板102的形状。

系统100还可以包括被定位在第一板102的顶部上方并且连接到第一板102的块体106。块体106可以粘合性地连接到第一板102或通过螺钉、紧固件、螺栓、螺母、夹具或其它机械固定装置机械式地连接到第一板102。块体106的材料可以与第一板102的材料相同或不同。块体106提供用于放置载荷单元108的一个区段的抬高表面和稳定基础，如下面进一步解释的。

如在本实施例中所使用的，术语“载荷单元(load cell)”涵盖系统100的重量测量部件。在本申请中使用的“载荷单元”可以包括常规类型的载荷单元或者根据本文的原理的能够测量重量的其它部件。简而言之，对载荷单元的讨论旨在覆盖任何这样的重量测量设备。

如在图5中所示，系统100的载荷单元108可以是用于将力或机械变形转换成电输出的换能器。本文所描述的载荷单元108可以包括呈梁形式的应变计式载荷单元类型；然而，本文的公开内容不限于梁类型的应变计式载荷单元。可以使用包括弯曲梁或剪切梁式载荷单元、单点式载荷单元、S形梁或Z形梁式载荷单元、载荷按钮式载荷单元、环式载荷单元、薄饼式或低轮廓载荷单元，或罐式载荷单元的载荷单元。如果使用压缩类型的载荷单元，则块体106可以不需要为载荷单元提供抬高表面并且能够被移除。也可以使用气动和螺旋式载荷单元。如所指出的，在不脱离本实施例的情况下，还可以使用其他重量测量设备。

载荷单元108可以包括具有第一端部部分110、第二端部部分112、顶部114和底部116的大致线性的形状，如在图5中所示。可以利用一个或更多个耦合元件(诸如螺钉或螺栓)118将第一端部部分110安装到块体106。一个或更多个耦合元件118可以穿过载荷单元108的顶部114被插入并且然后穿过载荷单元108的底部116，用于与块体106相连接。

在其他实施例中，可以省略块体106，或者可以省略块体106和第一板102这两者。在后者的实施例中，载荷单元的一体的第一区段适于相对于纺织机器被稳定定位。因此，第一区段可以指载荷单元本身的第一区段且省略第一板102，或者第一区段可以指大体上在载荷单元外部的第一板102。在任一实施例中，第一区段适于在制造过程期间相对于纺织机器而被稳定定位。

载荷单元108的第二端部部分112可以至少部分地被定位在壳体120内。如果使用压缩类型的载荷单元，则壳体120对于安装载荷单元来说可以是不必要的，并且能够被移除。可以利用一个或更多个耦合元件(诸如螺钉或螺栓)122将第二端部部分112连接到壳体120。一个或更多个耦合元件122可以穿过壳体120的基部124被插入，并且然后穿过载荷单元108的底部116。

如在图2和图4中最佳可见的，在一个实施例中，壳体120可以包括基部124、至少两个侧板126、腔128、第一端部130和第二端部132。载荷单元108的第二端部部分112可以被插入到壳体120的第一端部130中并且被定位在腔128内。至少两个侧板126中的每一个包括两个部分，如在图4中所示。第一部分134包括第一长度136和第一高度138，并且第二部分140包括第二长度142并且从第一部分134的第一高度138延伸并且朝向壳体120的基部124逐渐变小到小于第一高度138的第二高度144。第一长度136和第二长度142共同形成每个侧板126的总长度146。

系统100还可以包括适于接纳在纺织制造过程期间所使用的材料的接纳表面。接纳表面可以被定位在适合于由载荷单元108对材料进行称重的位置处。在一些实施例中，接纳表面可以是载荷单元108本身的一部分，例如，待称重的材料可以直接放置在载荷单元上。在其他实施例中，接纳表面可以包括耦合到载荷单元108的区分开的部件。

在一个示例中，区分开的接纳表面包括第二板148，该第二板148可以被定位在壳体120的侧板126的第一部分134上方，如在图1和图4中所示。在一个实施例中，第二板148可以包括圆形形状，如图3中所示。第二板148的材料可以变化，并且可以包括钢、金属、它们的合金或其他合适的材料。第二板148也可以耦合到被设置在第二板148的顶部上的摩擦衬垫150。摩擦衬垫150可以粘合性地固定到第二板148。摩擦衬垫150的形状可以顺应于第二板148的形状。

将理解的是，尽管在本文的某些示例中，第一区段和接纳表面分别被称为“第一板102”和“第二板148”，但是这样的描述是为了帮助讨论，并且可以设想，第一区段和接纳表面不需要包括“板”形状。相反，可以将其它合适的非板形形状用于第一区段和接纳表面。

纱锥152可以被定位在摩擦衬垫150上。纱锥152可以包括圆形基部，并且第二板148和摩擦衬垫150可以包括圆形形状以适于纱锥152。摩擦衬垫150有助于在制造过程期间，在材料被移除时使纱锥152从第二板148的移动最小化。将理解的是，虽然对纱锥进行了讨论，但是这种锥体可以支撑或收纳除纱线之外的材料，包括线、单丝或复丝以及编织材料。在另外的实施例中，可以使用卷线轴而不是纱锥152，纱线围绕卷线轴布置。卷线轴可以包括卷轴(reel)、纺锤(spindle)、线轴(spool)或纱线、线、编织材料或其他材料可以缠绕的柱体上。

在一个实施例中，第二板148还可以包括或耦合到大体上垂直于第二板148定位的轴、杆、柱或其他圆柱形元件(未示出)。纱锥152的支撑锥体或卷线轴可以包括中空中心，并且纱锥152或卷线轴可以被定位在圆柱形元件上，以在制造过程期间使纱锥152或卷线轴沿着或围绕第二板148的运动最小化。

如上所述，由载荷单元108所测量的材料，诸如纱锥152，可以被安装或定位在载荷单元108上，并且系统100可以不包括第二板148和/或摩擦衬垫150。当不使用第二板148时，载荷单元108可以包括如先前描述的载荷单元的类型中的一种，包括但不限于载荷按钮式载荷单元、环式载荷单元、薄饼式低轮廓载荷单元或其他压缩类型的载荷单元。

根据一个方面，可以由载荷单元108测量纱锥152的重量。在一个实施例中，纱锥的重量可以被测量为支撑锥体本身的实际重量加上在给定时刻设置在支撑锥体上的任何材料的重量，这些重量合计为纱锥的重量。在另外的实施例中，如果支撑锥体本身(没有材料)的重量是已知的并且可以从测量中排除，则纱锥的重量可以仅被测量为被设置在支撑锥体上的材料的重量。在任一种情况下，关于纱锥的重量的测量能够在不同的时间点进行，以计算参考时刻之间从纱锥脱落的材料的重量，如将在下面进一步解释的。

当纱锥152最初被放置在第二板148的摩擦衬垫150上时，基于纱锥152的重量的来自纱锥152的力或负荷被施加到壳体120和载荷单元108的第二端部部分112。当使用应变计式载荷单元时，施加到载荷单元108上的应力导致载荷单元108偏转或变形，并且由此导致载荷单元108和载荷单元108的应变计上的应变。载荷单元108的应变计上的应变导致应变计中的电阻的变化和与纱锥152的重量成比例的输出电压的变化。当没有施加负荷时，电压输出为零或非常接近于零。基于载荷单元108的特性，诸如激励电压、最大重量容量和灵敏度，载荷单元108能够将电压输出转换成纱锥152的重量。在制造过程、基准确定(benchmark)或期望间隔已经完成之后，载荷单元108能够再次测量纱锥152的重量，以确定有多少纱线(基于重量)被用于物。

应变计可以粘接性地粘合在载荷单元108的主体上或以其他方式安装在载荷单元108的主体上。载荷单元108可以包括以惠斯通电桥配置的四个应变计。然而，也可以使用一个或两个应变计。在将应变计载荷单元用于载荷单元108时，载荷单元108提供偏离中心的负荷补偿，这允许即使纱锥152在第二板148的摩擦衬垫150上移动远离第二板148的中心，载荷单元108仍精确地测量纱锥152的重量。

参考图6，示出了重量测量系统的多种示例性方面的框图。载荷单元108的电压输出可能不够大以被精确地测量并且可能是以毫伏特的数量级。因此，放大器154可以被用于放大信号，如在图6中所示。放大器154可以经由载荷单元108的导线或电缆156耦合到载荷单元108。放大器154可以耦合到模数转换器158，并且经放大的信号然后可以被输入到模数转换器158中。模数转换器158可以经由一系列导线或电缆而耦合到放大器154。模数转换器158允许信号被计算机160接收。模数转换器158可以无线地耦合到计算机158或经由诸如USB线缆或以太网线缆的电连接而耦合到计算机158。

环境室内的温度或纺织制造机器所位于的一般位置可能影响载荷单元108的温度，并且由此影响载荷单元108的输出。温度效应能够通过软件、应变计上的热敏电阻、温度补偿电阻或手动地在应变计测量中进行补偿。温度和湿度记录器也可以用于识别在给定时刻时的温度和湿度以补偿温度效应。

计算机160可以包括软件，该软件连续记录并存储纱锥152的重量或在特定时刻测量纱锥152的重量，诸如在制造开始之前纱锥152的重量和在物制造完成之后纱锥152的重量。例如，软件可以测量进行测量的日期和时刻、在那个时刻的纱锥152的重量并且还测量在测量重量时的环境空气的温度和湿度。

图7至图8示出了用于测量纺织制造操作中所使用的材料的重量的系统200的第二实施例。与系统100相比，系统200包括较低的轮廓构型。如先前就系统100所描述的，系统200包括第一区段，诸如第一板102，该第一区段也可以包括摩擦衬垫104。

系统200还可以包括被定位在第一板102的顶部上方并且连接到第一板102的支架202。支架202可以粘合性地连接到第一板102或者通过螺钉、紧固件、螺栓、螺母或其他机械式固定装置机械式地连接到第一板102。支架202的材料可以与第一板102的材料相同或不同。支架202提供了载荷单元108的一个区段的稳定的基础和底座。载荷单元108可以包括如先前所描述的载荷单元的类型中的一种，包括但不限于载荷按钮式载荷单元、环式载荷单元、薄饼式低轮廓载荷单元或其它压缩类型的载荷单元。

可以利用诸如螺钉、紧固件、螺栓、螺母或其他机械固定装置的一个或更多个耦合元件将载荷单元108的第一端部部分110安装、耦合或固定到支架202。如在图7至图8中所示出的，载荷单元108的底部116的一部分可以被安装或耦合到支架202。

如先前就系统100所描述的，系统200也可以包括接纳表面，该接纳表面适于接纳将由载荷单元108所测量的材料。系统200的接纳表面可以是载荷单元本身的一部分，或者可以是耦合到载荷单元的区分开的零件，诸如第二板148，其也可以包括摩擦衬垫150，如上面参考系统100所解释的。

当系统200包括第二板148时，系统200还可以包括支架204。支架204提供载荷单元108与第二板148的耦合和/或固定。支架204的材料可以与第二板148的材料相同或不同。可以利用一个或更多个耦合元件，诸如螺钉、紧固件、螺栓、螺母或其他机械固定装置将载荷单元108的第二端部部分112耦合到支架204。如在图7至图8中所示，载荷单元108的顶部114的一部分可以安装或耦合到支架204。

在一个实施例中，第二板148还可以包括或耦合到大体上垂直于第二板148定位的轴、杆、柱或其他圆柱形元件(未示出)。纱锥152的支撑锥体或卷线轴可以包括中空中心，并且纱锥152或卷线轴可以被定位在圆柱形元件上，以在制造过程期间使纱锥152或卷线轴沿着或围绕第二板148的运动最小化。

参考图9，在一些实施例中，多个载荷单元108可以被定位在具有容纳多个纱锥152的表面的纺织制造机器(诸如工业针织机)上。在图9的示例中，载荷单元108可以被定位在每个纱锥152的下方，使得一个载荷单元108将对应于一个纱锥152。多个载荷单元108可以与中央计算机160通信，该中央计算机160提供位于纺织制造机器上的每个纱锥152的重量输出。如果使用多个纺织制造机器(诸如在多个工厂中)并且与中央计算机160通信，则软件还可以识别特定机器、特定纱锥152以及被测量的纱锥上的纱线类型。

在图9的示例中，载荷单元108的导线或电缆156可以连接到公共电源206。电源206还可以包括或耦合到如先前所描述的放大器154和/或模数转换器158。公共电源206提供了单个源，例如，用于与每个纺织制造机器相关联的载荷单元，以具有电力并且与中央计算机160通信。

如在图9中所示，多个载荷单元108也可以被定位在罩部、垫或衬垫208上。罩部208为多个载荷单元108提供公共基部并且使多个载荷单元108沿着纺织制造机器的移动最小化。罩部208还允许容易地对多个载荷单元108进行定位并且从纺织制造机器移除多个载荷单元108。罩部208可以包括矩形或正方形形状并且可以围绕多个载荷单元108延伸以提供围绕多个载荷单元108的围护结构。第二罩部、垫或衬垫也可以被定位在多个载荷单元108上方并且耦合到第一罩部208以封装或以其他方式封闭多个载荷单元108。

有利地，本实施例测量在纺织制造过程期间所使用的材料(诸如纱线)的重量。如果这些材料是按重量购买的，并且本实施例测量在期望的基准或间隔下所使用的材料的重量，那么不需要将长度测量转换成重量，这导致简化的材料购买。

作为另外的优点，本实施例可以显著减少或消除当将材料长度的测量值转换为所使用的材料的重量的投影测量值时可能出现的不正确的计算。使用纱线作为示例性材料，因为空气的温度和湿度根据纺织制造机器所位于的位置会显著变化，故纱线可能收缩或伸长，这影响所使用的纱线的量的长度测量。随着纱线长度的变化，因为计算没有考虑到温度和湿度条件，故纱线的密度或线密度会对提供关于所使用的纱线的重量的不准确估计。在本实施例中，纱线的购买者能够通过针对给定物的重量或用于制造物的纱线的量改进地精确地识别需要购买的纱线的量，从而减少材料剩余或浪费。

作为另一个优点，用户不需要从第一板移除纱锥来获得所使用的纱线的适当的重量测量。相反，在该过程期间最小化或消除了物理上的用户干预。

作为又一个优点，使用上面描述的系统和方法进行重量测量可以有助于确定对于某些纺织制造操作来说什么地点会是最佳的。例如，可以对这一点进行评估：在对温度和湿度进行监控并且将温度和湿度考虑在内的情况下，哪家工厂能够利用一定重量的纱线在给定的时间量内生产最多的物。

如上所述，虽然示例性地讨论了纱线、纱锥或纱锥的重量，但是将理解的是，除了纱线之外的材料可以用在纺织制造过程中并且根据前文的描述进行测量，并且上述系统和方法旨在覆盖任何这样的变型材料。

由本领域技术人员将认识到的是，在不脱离其广义的发明构思的情况下，因此可以对上面描述的实施例进行改变。因此，应当理解，本发明不限于所公开的特定实施例，而是旨在覆盖如通过权利要求所限定的本发明的精神和范围内的修改。

Claims (20)

1.一种测量在纺织制造过程期间使用的材料的重量的方法，所述方法包括：

将待在所述纺织制造过程期间使用的所述材料定位在接纳表面上，所述接纳表面与载荷单元相关联；

使用所述载荷单元测量所述材料的第一重量；

操作纺织制造机器使得所述材料的至少一部分在所述纺织制造过程期间被使用，其中，所述材料在所述纺织制造过程期间保持设置在所述接纳表面上；以及

使用所述载荷单元测量所述材料的第二重量。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括测量在所述纺织制造过程中使用的纺织制造机器周围的环境区域的温度或湿度中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，计算机存储所述第一重量和所述第二重量以及测量所述第一重量和所述第二重量的日期和时刻。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述载荷单元耦合到放大器和模数转换器。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括将所述模数转换器耦合到用于记录所述第一重量和所述第二重量的计算机。

6.一种用于测量在纺织制造过程期间使用的材料的重量的系统，包括：

第一区段，所述第一区段适于相对于纺织机器被稳定定位；

块体，所述块体连接到所述第一区段；

载荷单元，所述载荷单元包括第一端部部分和第二端部部分，其中，所述载荷单元的所述第一端部部分耦合到所述块体；以及

接纳表面，所述接纳表面与所述载荷单元相关联，

其中，所述接纳表面适于接纳在所述纺织制造过程期间使用的所述材料，并且所述接纳表面被定位在使所述材料在所述纺织制造过程期间能够由所述载荷单元称重的位置处。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述第一区段包括从所述载荷单元区分开的第一板。

8.根据权利要求7所述的系统，还包括被定位在所述第一板的基部上的摩擦衬垫。

9.根据权利要求6所述的系统，其中，所述接纳表面包括从所述载荷单元区分开的第二板，其中，所述第二板适于接纳待被所述载荷单元测量的所述材料。

10.根据权利要求6所述的系统，还包括包围至少所述载荷单元的所述第二端部部分的壳体。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述壳体包括基部、腔和至少两个侧板，其中，所述载荷单元的所述第二端部部分被定位在所述腔内并且耦合到所述壳体的所述基部。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述至少两个侧板中的每一个包括两个部分，第一部分包括第一长度和第一高度，并且第二部分包括第二长度并且从所述第一部分的第一高度延伸并且朝向所述壳体的所述基部逐渐变小到小于所述第一高度的第二高度。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述接纳表面包括从所述载荷单元区分开的第二板，其中，所述第二板被定位在所述壳体的所述至少两个侧板的所述第一部分上方。

14.根据权利要求6所述的系统，其中，所述载荷单元耦合到放大器。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述放大器耦合到模数转换器，并且其中，所述模数转换器耦合到用于记录由所述载荷单元测量的所述材料的重量的计算机。

16.一种用于测量在纺织制造过程期间使用的材料的重量的系统，包括：

第一区段，所述第一区段适于相对于纺织机器被稳定定位；

载荷单元，所述载荷单元耦合到所述第一区段；以及

接纳表面，所述接纳表面适于接纳在所述纺织制造过程中使用的所述材料；

其中，所述接纳表面被定位在使所述材料在所述纺织制造过程期间能够由所述载荷单元称重的位置处。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，待测量的所述材料是纱线，并且其中，所述接纳表面适于接纳包括所述纱线的纱锥。

18.根据权利要求16所述的系统，其中，所述载荷单元耦合到放大器并且所述放大器耦合到模数转换器。

19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述模数转换器耦合到用于记录由所述载荷单元测量的所述材料的重量的计算机。

20.根据权利要求16所述的系统，其中，摩擦衬垫被定位在所述第一区段的基部上。