CN108844841A - 刺针磨损程度的检测装置及采用该检测装置的检测方法 - Google Patents

刺针磨损程度的检测装置及采用该检测装置的检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及刺针磨损程度的检测装置及采用该检测装置的检测方法，装置包括通过导线顺序连接的针刺机针板、用于对电流施加负载的电阻元件、用于读取电流的电信号读取元件、用于将电信号转化成数字信号的电信号转换元件、用于将数字信号的数值与设定的阈值进行比较的中央控制器和显示刺针的磨损级别的结果显示元件。方法为将非织造布生产设备上的刺针与纤维之间摩擦产生的电流经单电极和电阻元件传送至电信号读取元件得到电信号，再将电信号传送至电信号转换元件得到数字信号，再将数字信号传送至中央控制器，中央控制器处理后输出到结果显示元件。本发明装置和方法，解决了刺针磨损程度难以在线测量的问题，实现了针刺工艺实时调控。

Description

刺针磨损程度的检测装置及采用该检测装置的检测方法
技术领域
本发明属于非织造布生产领域，涉及刺针磨损程度的检测装置及采用该检测装置的检测方法。
背景技术
在纺粘和熔喷非织造布生产线上形成的纤网，纤维相互之间主要是在平面重叠在一起，在垂直方向相互之间的结合力非常低，几乎不能承受来自任何方向的外力作用，并不具备实际应用价值，因此必须采用适当的纤维固结工艺来加强纤维间的联系，使纤网成为一张具有一定纵横方向强力的非织造布。其中，针刺加固是常用的纤网固结方式之一。在针刺机的针板上装有很多三角形截面或者其他形状截面的带倒刺的刺针，在针梁的带动下，刺针对蓬松的纤网反复穿刺，刺针刺入纤网时，倒刺将纤网表面及局部的芯部纤维强迫刺入内部，由于纤维间的牵拉和摩擦，原来蓬松的纤网被压缩，获得一定强力。
但当采用针刺加固时，由于在针刺过程中，有部分的纤维会被刺针刺断或刺针与纤维间的摩擦力较大，在长期的生产过程中，较大的摩擦力会对刺针产生不同程度的磨损，也会对纤维造成损伤，从而造成非织造布的强力降低。因此，针刺过程中对刺针磨损情况进行在线测量，以实时对针刺工艺调控从而提升非织造布性能至关重要。针刺与纤维间相对运动时会产生摩擦，摩擦会产生电荷，通过采集电信号表征摩擦力进而确定刺针的磨损程度操作相对简单，且无需对设备进行较大程度地调整，然而现有技术并没有利用摩擦发电原理检测刺针磨损程度的报道，多是通过直接测量针刺力进而计算或判断刺针磨损程度，如专利文献ZL02811338.1通过在针刺压板下方安装传感器可得到施加在刺针穿透纤网期间的瞬时力，并以此瞬时力为基础计算出针刺力或穿透能量。
为了解决上述问题，急需发明一种操作简单且能够在线测量刺针磨损程度的方法和装置。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种操作方便且能在线测量刺针磨损程度的检测装置及采用该检测装置的检测方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
刺针磨损程度的检测方法的检测装置，包括通过导线顺序连接的单电极、电阻元件、电信号读取元件、电信号转换元件、中央控制器和结果显示元件；
所述单电极为表面固定有刺针的针刺机针板，单电极是根据摩擦发电机工作模式定义的，单电极式是摩擦发电机工作模式的一种，是由一个导电电极构成的，所述针刺机针板与针梁由绝缘层进行分隔，绝缘层防止电荷通过其他金属部件逸散，所述电阻元件用于对电流施加负载，所述电信号读取元件用于读取电流的电信号，所述电信号转换元件用于将电信号转化成数字信号，所述中央控制器用于将数字信号的数值与设定的阈值进行比较，所述结果显示元件用于显示刺针的磨损级别。
作为优选的技术方案：
如上所述的检测装置，所述针刺机针板的下方为剥网板和托网板，所述纤维以纤维网的形态堆放在剥网板和托网板之间，刺针刺入并穿透纤维网，使纤维之间彼此缠结，所述刺针与纤维网相互垂直。
如上所述的检测装置，所述电阻元件为电阻箱、固定电阻器或可变电阻器；所述电信号读取元件应用Labview软件对电信号进行读取，电信号读取元件为静电计、电势差计、验电器、交流电压表、多功能电能表或万用表。
如上所述的检测装置，所述电信号转换元件为电信号转换器、模数转换器、A/D转换器或ADC；所述中央控制器为PLC、DDC或MCU。
如上所述的检测装置，所述绝缘层的材质为橡胶、塑料、酚醛树脂或陶瓷粉末填充的聚合物。
如上所述的检测装置，所述阈值包括a和b，a<b，a和b由刺针材质(钢、铁)、刺针形状(普通型、单针刺型、侧开叉型、开叉型)、刺针出厂使用寿命(T)、非织造布的材质(聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯、聚乳酸)决定，假设钢材质的单针刺型刺针出厂使用寿命时间为T小时，在与聚丙烯非织造材料作用时，通过连续使用来加速刺针的磨损，当连续使用时间t与出厂使用寿命T的比值为1/3时采集的数字信号的数值为a；当连续使用时间t与出厂使用寿命T的比值为2/3时采集的数字信号的数值为b。
如上所述的检测装置，所述磨损级别分三级，当数字信号的数值小于a时，为轻度磨损，当数字信号的数值大于等于a小于等于b时，为中度磨损，当数字信号的数值大于b时，为重度磨损。磨损级别的数量与阈值数量有关，阈值还可以是三个以上，磨损等级还可以是四级以上，阈值是根据生产经验得到的，具体阈值个数和磨损等级级数可根据生产需要进行调整。
如上所述的检测装置，所述结果显示元件为信号指示灯；所述信号指示灯有绿黄红三色，绿色、黄色和红色分别表示轻度磨损、中度磨损和重度磨损。中央控制器将数字信号的数值与设定的阈值进行比较，数字信号的数值小于a时，输出信号为亮绿灯；数字信号的数值在a和b之间时，亮黄灯；数字信号的数值大于b时，亮红灯。
本发明还提供采用如上所述的检测装置的检测方法，将非织造布生产设备上的刺针与纤维之间摩擦产生的电流经单电极和电阻元件传送至电信号读取元件后得到电信号，再将电信号传送至电信号转换元件得到数字信号，再将数字信号传送至中央控制器，中央控制器将数字信号的数值与设定的阈值进行比较后控制结果显示元件显示刺针的磨损级别。检测时可以为在线测量，也可以是非在线测量，当刺针使用一段时间后检测器磨损程度，具体可根据实际需求进行选择。
其中摩擦力是刺针在运动过程中与纤维接触时产生的瞬时力，刺针固定在针板上并在垂直于纤维网的方向上被驱动作上下往复运动，通过采集刺针与纤维之间摩擦产生的电流，将摩擦力转变成电信号输出，最后进一步将电信号转换成数字信号输出，从而得到表征刺针与纤维间摩擦力大小的数值。
作为优选的技术方案：
如上所述的检测方法，所述电信号为交变电流信号，分别对应刺针刺入纤网和从纤网中拔出的运动过程。
有益效果：
(1)本发明的刺针磨损程度的检测装置，结构简单，成本低廉，能够获得优异性能的非织造布，适用于对现有设备的改造，极具应用前景；
(2)本发明的使用刺针磨损程度的检测装置的检测方法，实现了对刺针磨损程度的在线检测，操作简单，检测精准，实现了对针刺工艺的实时调控，极大地提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明的检测刺针磨损程度装置的结构示意图；
图2为本发明的刺针磨损程度的检测方法过程中电信号传递过程示意图；
其中，1-针梁，2-绝缘层，3-针板，4-刺针，5-剥网板，6-纤维网，7-托网板，8-导线，9-电阻元件，10-电信号读取元件，11-电信号转换元件。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，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。
一种刺针磨损程度的检测装置，如图1所示，包括通过导线8顺序连接的单电极、电阻元件9、电信号读取元件10、电信号转换元件11、中央控制器和结果显示元件；
其中，单电极为表面固定有刺针4的针刺机针板3，针刺机针板3与针梁1由绝缘层2进行分隔，绝缘层2的材质为橡胶、塑料、酚醛树脂或陶瓷粉末填充的聚合物，针刺机针板3的下方为剥网板5和托网板7，纤维以纤维网6的形态堆放在剥网板5和托网板7之间，刺针4与纤维网6相互垂直；电阻元件9为电阻箱、固定电阻器或可变电阻器，用于对电流施加负载；电信号读取元件10为静电计、电势差计、验电器、交流电压表、多功能电能表或万用表，应用Labview软件对电信号进行读取；电信号转换元件11为电信号转换器、模数转换器、A/D转换器或ADC，用于将电信号转化成数字信号；中央控制器为PLC、DDC或MCU，用于将数字信号的数值与设定的阈值a和b进行比较，其中，a和b由刺针材质、刺针形状、刺针出厂使用寿命、非织造布的材质和非织造布的生产工艺条件决定；结果显示元件为信号指示灯，用于显示刺针的磨损级别，磨损级别分三级，当数字信号的数值小于a时，为轻度磨损，当数字信号的数值大于等于a小于等于b时，为中度磨损，当数字信号的数值大于b时，为重度磨损，信号指示灯有绿黄红三色，绿色、黄色和红色分别表示轻度磨损、中度磨损和重度磨损。
采用上述检测装置的检测方法，具体为：将非织造布生产设备上的刺针与纤维之间摩擦产生的电流经单电极和电阻元件传送至电信号读取元件后得到电信号，再将电信号传送至电信号转换元件得到数字信号，再将数字信号传送至中央控制器，中央控制器将数字信号的数值与设定的阈值进行比较后控制结果显示元件显示刺针的磨损级别，其中电信号为交变电流信号。
现对检测过程中电信号传递过程进行举例说明，如图2所示，单电极采集电流经电阻箱发送至静电计，静电计读取电流电信号并通过Labview软件处理后发送至电信号转换器，电信号转换器将电信号转换成数字信号输出至中央控制器，中央控制器接收数字信号并将其数值与阈值进行比较后向信号指示灯发送控制信号，信号指示灯接收控制信号后显示。
本发明装置和方法实现了对刺针磨损程度的在线检测，实现了对针刺工艺实时调控，能够获得性能优异的非织造布，极大地提高了生产效率，极具应用前景。

Claims (10)

1.刺针磨损程度的检测装置，其特征是：包括通过导线顺序连接的单电极、电阻元件、电信号读取元件、电信号转换元件、中央控制器和结果显示元件；
所述单电极为表面固定有刺针的针刺机针板，所述针刺机针板与针梁由绝缘层进行分隔，所述电阻元件用于对电流施加负载，所述电信号读取元件用于读取电流的电信号，所述电信号转换元件用于将电信号转化成数字信号，所述中央控制器用于将数字信号的数值与设定的阈值进行比较，所述结果显示元件用于显示刺针的磨损级别。
2.根据权利要求1所述的刺针磨损程度的检测装置，其特征在于，所述针刺机针板的下方为剥网板和托网板，所述纤维以纤维网的形态堆放在剥网板和托网板之间，所述刺针与纤维网相互垂直。
3.根据权利要求1所述的刺针磨损程度的检测装置，其特征在于，所述电阻元件为电阻箱、固定电阻器或可变电阻器；所述电信号读取元件应用Labview软件对电信号进行读取，电信号读取元件为静电计、电势差计、验电器、交流电压表、多功能电能表或万用表。
4.根据权利要求1所述的刺针磨损程度的检测装置，其特征在于，所述电信号转换元件为电信号转换器、模数转换器、A/D转换器或ADC；所述中央控制器为PLC、DDC或MCU。
5.根据权利要求1所述的刺针磨损程度的检测装置，其特征在于，所述绝缘层的材质为橡胶、塑料、酚醛树脂或陶瓷粉末填充的聚合物。
6.根据权利要求1所述的刺针磨损程度的检测装置，其特征在于，所述阈值包括a和b，a<b，a和b由刺针材质、刺针形状、刺针出厂使用寿命、非织造布的材质和非织造布的生产工艺条件决定。
7.根据权利要求6所述的刺针磨损程度的检测装置，其特征在于，所述磨损级别分三级，当数字信号的数值小于a时，为轻度磨损，当数字信号的数值大于等于a小于等于b时，为中度磨损，当数字信号的数值大于b时，为重度磨损。
8.根据权利要求7所述的刺针磨损程度的检测装置，其特征在于，所述结果显示元件为信号指示灯；所述信号指示灯有绿黄红三色，绿色、黄色和红色分别表示轻度磨损、中度磨损和重度磨损。
9.采用如权利要求1～8任一项所述的刺针磨损程度的检测装置的检测方法，其特征是：将非织造布生产设备上的刺针与纤维之间摩擦产生的电流经单电极和电阻元件传送至电信号读取元件后得到电信号，再将电信号传送至电信号转换元件得到数字信号，再将数字信号传送至中央控制器，中央控制器将数字信号的数值与设定的阈值进行比较后控制结果显示元件显示刺针的磨损级别。
10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述电信号为交变电流信号。
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