CN1134551A - 短纤维试样特性的鉴定设备的自动装载设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及短纤维试样特性鉴定设备的自动装载设备和方法。该设备包括：多个夹杆，其上有多个接受纤维试样的夹线件；至少一个储备夹杆的装置；及一个运输装置。该方法包括：给多个夹杆装上纤维试样，各夹杆上均有多个用于接纳纤维试样的夹线件；将装好的夹杆储放在储备装置上；用一运输装置将各夹杆或各纤维试样从储备装置上自动地送到设备上。本发明可提高纤维试样鉴定工作的自动化程度。

Description

短纤维试样特性的鉴定设备 的自动装载设备和方法

本发明涉及一种纤维试样的储库，其可以自动为设备装载以便鉴定短纤维试样的机械和/或几何特性、特别是卷曲特性；还涉及一种采用该储库为上述设备自动装载的方法。

鉴定纤维的机械和/或几何特性、例如卷曲特性的方法是公知的。

其中一种纤维卷曲特性鉴定方法是建立在所谓的卷缩率测量基础上的，为此纤维两次被预定的力加载，第一个力选得如此之小以致尚不足以退卷；；第二个力选得如此之大以致卷曲完全消除，但又不会使纤维纵向被拉伸。从纤维的卷曲状态与伸直状态之间的长度差可以推导出“卷缩率”特性参数。这类方法例如在DE—A—2,925,810中有说明。

为实施这种测量，采用了所谓的“卷曲秤”。这里涉及一种装置，其中待测短纤维的两端被夹住，其中一个夹件安装在秤杆的一端，而秤杆的另一端设有装置用于接纳质量块，该质量块产生必要的力，使得测纤维有限地退卷。

第二夹件通过马达传动件可以在纤维轴线方向上移动，并且位于微调螺钉的轴上。活动的夹件使纤维拉伸如此之长，直到纤维承受的拉力与质量块在秤衡杆的另一端上产生的力相当。

这样，卷曲秤处于平衡状态，其被光电地探测到，然后利用有关电器停止夹件的运动。

从微调螺丝上可以读出纤维的长度变量ΔL，该长度变量与夹件的行程相应。

采用光学方法测量卷曲特性也是已知的。SU—A—1,183,898公开了一种卷曲的单纤维的力—延伸率关系的光学测量方法。US—A—4,057,350公开了一种丝束卷曲缩率的测量方法，其中激光束的散射被用作卷曲缩率的测量值。丝束的卷曲缩率的其他光学测量方法在WO A—92—2,001、US—A—4,270,252及RD—209,007公开。DE—PS—1,473,750用机械方法对丝束卷曲的均匀性进行监测。

另外，在预定的纤维张力下测定纤维上每单位长度的卷曲弧圈数，从而测出纤维的卷曲特性，这也是已知的。为此通常要使用“卷曲秤”，拉伸纤维的卷曲弧圈数要凭肉眼确定，因此该公知方法不适于自动化并需要大量人力和财力。

DE—A—1,648,802披露了一种将试样自动送往纺织纤维扯碎机的装置，其试样托架呈盘状。

DE—A—3,137,713公开了一种测量装置，其具有自动给料和自动工作循环功能，以便对纤维作拉力实验。该测量装置上设一储库，存放粘在张紧件上的纤维试样。测量时该张紧件与纤维试样一起送到测量装置上。

上述自动测量方法的另一方案在DE—C—3,829,197中公开，其具有简化的试样准备装置并采用了商业上常见的、不对单根的纤维测量作调整的测试装置。依据该文献，单纤维连接在一长丝上，然后进行测试程序。

另一种自动鉴定短纤维的机械和/或几何特性的方法以及实施该方法的设备在未公开的德国专利申请P 43 43 157.7中作为了说明。

本发明的目的在于提供一种设备和方法，其可以进一步提高纤维试样。机械和/或几何特性的鉴定工作的自动化程度。

为实现上述目的，本发明涉及一种设备，用于为短纤维试样的机械和/或几何特性的鉴定设备自动地装载，该自动装载设备包括下列部件：

A)多个夹杆，夹杆上具有多个接受纤维试样的夹线件；

B)至少一个夹杆的储备装置，以及

C)一个运输装置，该装置将夹杆或单根的纤维试样从储备装置上自动地移送到设备中。

纤维试样可以采用任何方式固定在夹杆上，例如采用机械方法，像利用弹簧或平衡重、或者气动或液动夹子、或者磁动的(永磁或电磁的)夹子。

夹杆可以在储备装置上固定定位，但最好是可移动的。

特别有利的是，夹杆可以在储备装置上水平移动。夹杆在储备装置上的这种水平运动可以通过例如链传动或者气动或液动活塞来实现。

在一个最佳实施例中，上述储备装置由多条、特别是两条相互平行延伸的输送带组成，每条输送带都在至少两个辊子或者说辊对之间环绕运行，该辊对中的至少一个辊子用于驱动相应的输送带。

在另一个优选实施例中，夹杆带有磁性特别是铁磁性材料，需要时还可与非磁性材料结合。在输送带上设置多个磁体，例如永磁体或电磁体，借助这些磁体，夹杆可以在输送带上固定住。

一个运输装置可以将夹杆从储备装置上取走。这里，运输装置可以在储备装置上的每个夹杆的位置上移动，但最好是在储备装置上设置交接位置，在该位置上，运输装置将夹杆取走。

随着夹杆一起，储备装置中的夹杆上的各个纤维试样也可以被运输装置取走。

在另一优选实施例中，本发明的设备具有检测器，用该检测器可以确定夹杆在储备装置上的位置。

检测器可以是例如：光障物、照像机、微开关、特别是接近开关。

在夹杆或纤维试样的运输装置上，可以设置各种适于运输目的的装置，例如：夹具、锭子传动机构、滑板装置或机械手。

特别有利的是，在运动装置上设置一个液动最好是气动的携带装置，特别是还带有一个夹具，该夹具最好是气动驱动的。

为了将各个纤维试样从储备装置上的夹杆运输到设备上，运输装置最好具有一个气动的单纤维夹件，借助于夹具该夹件被移动。这种在夹杆与设备之间的运输工作可以例如用线性导轨或摇壁来完成。

在本发明设备的一个优选实施例中，设备具有一个接受装置，在该装置上，一个待测的夹杆借助运输装置被卸下。

该接受装置最好具有一个或多个用于夹杆定位的挡块。

该接受装置的侧面又在设备中定位，从而尽量精确地调节夹杆的检测位置。上述定位最好通过竖直和水平地移动接受装置来实现。其中，先进行竖直移动对检测位置进行粗调整。

特别有利的是，接受装置借助于立轴驱动在竖直方向上移动。

在本发明的另一个实施例中，设备以及为设备自动上料的设备由一个机壳包围起来，从而的一种简单的方法避免了空气的扰动，气流运动会妨碍检测的进行。

本发明还涉及一种方法，用于为短纤维试样的机械和/或几何特性的鉴定设备自动地上料，该自动上料方法包括下列步骤：

a)给多个夹杆(2)装上纤维试样，每个夹杆上均具有多个用于接纳纤维试样的夹件，

b)将装好的夹杆储放在储备装置上，

c)用一个运输装置将各夹杆或各纤维试样从储备装置上自动地移送到设备上。

在准备试样时，纤维试样通常的手工方式装在夹杆上。

接着，装有纤维试样的夹杆手工地安放到储备装置上。

在一个优选的实施例中，夹杆铺放在输送带上，从而安放在储备装置上。该储备装置由多条、特别是两条相互平行延伸的输送带组成。

在本发明方法的一个特别优选的实施例中，由于输送带的运行并且在检测器的控制下，装有夹杆的输送带移动进入起始位置，在该位置上第一根待测的夹杆移入一个预定的交接位置。

在本发明方法的一个特别优选的实施例中，由于输送带的运行和检测器的控制，装有夹杆的输送带将各个有待鉴定的夹杆移入一个预定的交接位置。一个携带装置设置在位于交接位置处的夹杆的上方，通过下降、夹持、提升、沿水平方向运走、并且将夹杆卸在一个位于开始位置处的接受装置上等一系列动作，有待鉴定的夹杆便从交接位置处转移到设备上；或者，通过下降、夹持、提升、沿水平方向运走、并且卸在设备的夹件上等一系列动作，将待鉴定的各个纤维试样从交接位置转移到设备上。

在本发明方法的另一个优选实施例中，上述有待鉴定的并卸在接受装置上的夹杆随着接受装置从开台位置下降到一个预定的交出位置的高度上。然后，在设备中对夹杆上的各个纤维试样进行测量鉴定，其中，在各测量过程开始前，接受装置水平移动将纤维试样分别带入规定的测量位置中。

夹杆上装有纤维试样的夹线件借助于运输装置移动了一段预定的行程，以便各纤维试样进入设备的测量位置，由此鉴定其机械和/或几何特性。为此，夹线件借助一个校准装置定位在设备的上夹板附近。

纤维试样可以从测量位置进入到设备中，以便鉴定其机械和/或几何特性。为此，设备可以带有一个上夹件，需要时还带有一个下夹件，以便固定那些待鉴定的纤维试样。这里，上夹件是可移动的，而夹杆借助于接受装置是这样定位的，让夹杆的夹线件能在设备的上夹件的附近移动。

接着，用一台运输装置来移动上述纤维试样机械和/或几何特性的鉴定设备上的上夹件，使其位于打开位置；当纤维试样到达后，一台开关装置将上述的机械和/或几何特性鉴定设备的上夹件关闭，从夹杆上取走纤维试样。

然后，该机械和/或几何特性鉴定设备的上夹件与纤维试样一起，借助该运输装置移入设备，以便鉴定其机械和/或几何特性。

采用设备来鉴定纤维的机械和/或几何特性时，可以对各种纤维试样进行鉴定，不仅可以对非卷曲的、而且还特别可以对卷曲的纤维试样进行测试。

举例来说，机械特性的鉴定是指测取“力—延伸率”曲线图(KD—曲线)、收缩和收缩力及卷曲情况的测量、单纤维细度的测量、或者上述测量的组合。

几何特性鉴定的一个良好的例子是测定短纤维的卷曲弧圈数。

本发明的设备和方法对于单纤维纤度和纤维材料没有限制要求。

典型的单纤维纤度为1至20dtex(分特)。

典型的纤维材料是聚苯撑硫、聚醚酮、玻璃、或碳化丙烯腈(碳素纤维)、聚丙烯腈、聚酰胺包括芳族聚酰胺、聚酯、特别是聚乙烯对苯二(甲)酸酯。

下面将举例说明设备对纤维试样(4)的机械和/或几何特性的鉴定。在该例中涉及短纤维每单位长度上卷曲弧圈数的自动测定。

依据该例，设备是以下述方式测定短纤维试样每单位长度上卷曲弧圈数的：

i)借助一个可沿纤维纵轴线移动的成像装置，产生短纤维试样的预定长度和预定宽度的图像，

ii)由该图象产生一个数字光栅，该光栅的图像以数值的形式贮存在一个存贮器中，其中这些数值表示该图像各点的亮度的值，

iii)借助数字图像处理技术，从该数字图像中确定被成象短纤维试样的卷曲弧圈数。

上述方法可以由成像装置来实施，该装置用于产生上述处于设备(1)中的短纤维试样的预定长度和宽度的图像，并且该装置可以沿纤维的纵轴线移动。一台数据处理装置控制着该成像装置，由图像产生一个数字光栅，该光栅的图像以数值形式贮存在一个存贮器中。

每单位长度上卷曲弧圈数可以象下面那样测定：

iv)在该图像中产生一个纤维纤轴，其于短纤维试样处于伸直状态时所具有的走向相应；

v)在该图像中产生一个中线，根据步骤iv)该中线在纤维纵轴线上延伸，或者以预定的间隔平行于所述的纤维纵轴线延伸，并且该中线至少多次与步骤i)产生的短纤维试样的图像相割；

vi)测出步骤v)产生的中线与步骤i)产生的短纤维试样图像之间的交割点的数量，以此数值作为该图像中的短纤维试样的卷曲弧圈数。

上述成像装置可以采用例如行式照像机。

鉴定完成后，上述开关装置将设备的上夹件打开，使纤维试样从该机械和/或几何特性鉴定设备中脱离下来。

在本发明方法的一个优选实施例中，当夹杆上的纤维试样鉴定完之后，接受装置与夹杆一起向开始位置移动。上述位于接受装置上方的携带装置通过下降、夹住、提升、水平移走及在输送带的交接位置卸下夹杆这一系列动作，将夹杆送回到储备装置上。由于输送带的运行和检测器的控制，装上夹杆的输送带向前运动一段预定的距离，从而将下一个待测的夹杆带入交接位置。

接着，运输装置抓起该下一个夹杆，并按照前述的步骤将该夹杆送入上述的机械和/或几何特性鉴定设备中。

本发明有下列附图：

图1是储备装置、运输装置以及机械和/或几何特性鉴定设备的总体透视图；

图2是夹杆的一个特别优选实施例的示意图。

图1中表示出一个储备装置5与一台运输装置6和该机械和/或儿何特性鉴定设备1共同工作的情况。

在所示的设备中，由两条输送带构成储备装置，这两条载有夹杆并且相互平行设置的输送带10由于输送带的运行和检测器15的控制移动到交接位置14。该夹杆2上带有待测的纤维试样。上述输送带10在两个辊子11、12之间环绕运行，两辊子驱动输送带。借助于磁体13，夹杆2固定在输送带10上。运输装置6上气动夹具16a将相应的夹杆2从储备装置5的交接位置4移送到设备1上。运输装置6上的气动夹具16a将相应的夹杆2从储备装置5的交接位置14移送到设备1上，以便进行机械和/或几何特性的鉴定。夹具16a通过一个溜板25移动。

上述气动夹具16a将夹杆2卸在一个处于开始位置22上的接受装置17上。在该实施例中，该接受装置17具有一个用于夹杆2定位的挡块19。

接受装置17可以竖直方向移动，以适应试样之长度。为此，接受装置17从开始位置22下降到预定的交出位置21的高度上。在所示的设备中，上述竖直移动是通过立轴驱动装置18来实现的。通过接受装置17的水平进给，试样一个接一个地进入试样夹件26的夹持区。各个纤维试样4从夹杆2上送到试样夹件26上以便测量，该夹件26可借助溜板27水平移动。像机28实现了纤维试样的成像。另外还有一个卸料夹具29，测量完之后该夹具29可以将纤维试样4从设备1中取出。该夹具29还可以用吸出装置代替，以除去纤维试样。

夹杆2上的纤维试样4测量完成后，上述的工作过程颠倒进行，这意味着，接受装置17与夹杆2一起移回开始位置22；接着，位于接受装置17上方的气动夹具16a通过下降、夹住、提升、水平移走及在输送带10的交接位置14卸下夹杆2这一系列动作，将夹杆2送回到储备装置5上；然后，由于输送带的运行和检测器15的控制，载有夹杆2的输送带10向前运动一段预定的距离，从而将下一个待测的夹杆2带入交接位置14。

图2表示出夹杆2的一个特别优选的实施例，其中，夹线件3由夹销7构成，这些夹销7沿横向贯穿夹杆2并在横向上可动，夹销的一端还带有一个加粗的销帽8。该销帽由一个安装在夹杆内部的弹簧9压靠在夹杆2上。这种实施方式的优点是操作简单、结构牢固、生产成本低廉。

Claims (22)

1.短纤维试样的机械和/或几何特性的鉴定设备(1)的自动装载设备，包括：

A)多个夹杆(2)，夹杆上具有多个接受纤维试样(4)的夹线件(3)，

B)至少一个夹杆(2)的储备装置(5)，以及

C)一个运输装置(6)，该装置将夹杆(2)或单根纤维试样(4)从储备装置(5)上自动地移动到设备(1)中。

2.如权利要求1的设备，其特征在于：上述夹线件(3)由夹销(7)构成，夹销(7)沿横向贯穿夹杆(2)并在横向上可运动，夹销(7)的一端带有一个加粗的销帽(8)，销帽通过一个安装在夹杆内部的弹簧(9)压靠在夹杆(2)上。

3.如权利要求1的设备，其特征在于：上述夹杆(2)在储备装置(5)上可水平移动。

4.如权利要求3的设备，其特征在于：上述储备装置(5)由多条、特别是两条相互平行延伸的输送带(10)组成，每条输送带在至少两个辊子(11、12)之间环绕运行，其中至少一个辊子用于驱动相应的输送带(10)。

5.如权利要求4的设备，其特征在于：上述夹杆(2)由磁性材料、最好是铁磁性材料制成，在输送带(10)上设置多个磁体(13)，用这些磁体将夹杆(2)固定在输送带(10)上。

6.如权利要求3的设备，其特征在于：上述储备装置(5)设有一交接位置(14)，在该交接位置上，运输装置(6)将夹杆(2)或单根纤维试样(4)取走。

7.如权利要求1的设备，其特征在于还包括检测器(15)，其可确定夹杆(2)在储备装置(5)上的位置。

8.如权利要求7的设备，其特征在于：在该检测器(15)上有接近开关。

9.如权利要求1的设备，其特征在于：在运输装置(6)上设置一个液动最好是气动的携带装置(16)，特别是带有一个夹具(16a)。

10.如权利要求9的设备，其特征在于：上述夹具(16a)具有一个气动的单纤维夹件。

11.如权利要求1的设备，其特征在于：该设备(1)具有一接受装置(17)，借助运输装置(6)将夹杆(2)卸到该接受装置上。

12.如权利要求11的设备，其特征在于：通过立轴驱动装置(18)接受装置(17)在竖直方向上可移动。

13.如权利要求11的设备，其特征在于：该接受装置(17)具有用于夹杆(2)定位的档块(19)。

14.如权利要求11的设备，其特征在于：该接受装置(17)可水平移动。

15.如权利要求1的设备，其特征在于：设备(1)及其自动装载设备由一个机壳(30)包围起来。

16.短纤维试样的机械和/或几何特性的鉴定设备(1)的自动装载方法，包括：

a)给多个夹杆(2)装上纤维试样(4)，每个夹杆上设有多个用于接纳纤维试样(4)的夹线件(3)；

b)将装好的夹杆(2)储放在储备装置(5)上；

c)用一个运输装置(6)将各夹杆(2)或纤维试样(4)从储备装置(5)上自动地移送到设备(1)上。

17.如权利要求16的方法，其特征在于：装有纤维试样(4)的夹杆(2)手工地安放到储备装置(5)上，该装置由多条、特别是两条相互平行延伸的输送带(10)构成，每条输送带在至少两个辊子(11、12)之间环绕运行，其中至少一个辊子用于驱动相应的输送带(10)；夹杆(2)铺放在输送带(10)上。

18.如权利要求17的方法，其特征在于：通过输送带的运行并且在检测器(15)的控制下，装有夹杆(2)的输送带(10)移入起始位置，在该位置上第一个待测的夹杆(2)移入一个预定的交接位置(14)。

19.如权利要求17的方法，其特征在于：通过输送带的运行和检测器(15)的控制，装有夹杆(2)的输送带(10)将各个有待鉴定的夹杆(2)移入一个预定的交接位置(14)；一个携带装置(16)设置在交接位置(14)处的夹杆(2)的上方，该装置(16)通过下降、夹持、提升、沿水平方向运走、并将夹杆卸在一个位于开始位置(22)处的接受装置(17)上这一系列动作，将待测的夹杆(2)从交接位置(14)处转移到设备(1)上。

20.如权利要求19的方法，其特征在于：上述有待鉴定的并卸在接受装置(17)上的夹杆(2)通过接受装置(17)的下降，到达预定的测量位置(20)的高度上，接着在该设备(1)中对夹杆(2)上的各纤维试样(4)进行测量；在各测量过程开始之前，接受装置(17)水平移动将纤维试样(4)分别带入规定的测量位置(20)中。

21.如权利要求20的方法，其特征在于：当夹杆(2)上的纤维试样(4)鉴定完成后，接受装置(17)运动回到开始位置(22)，上述位于接受装置(17)上方的携带装置(16a)通过下降、夹持、提升、水平移走并在输送带(10)的交接位置(14)卸下夹杆(2)这一系列动作，将夹杆(2)送回到储备装置(5)上；借助输送带的运行和检测器(15)的控制，载有夹杆(2)的输送带(10)向前运动一段预定的距离，从而将下一个待测的夹杆(2)带入交接位置(14)。

22.如权利要求17的方法，其特征在于：通过输送带的运行和检测器(15)的控制，载有夹杆(2)的输送带(10)将各个有待鉴定的夹杆(2)移入一个预定的交接位置(14)；一个携带装置(16a)设置在交接位置(14)处的夹杆(2)的上方，该装置(16a)通过下降、夹持、提升、沿水平方向运走、并卸在设备(1)的夹件上这一系列动作，将待测的各纤维试样(4)从交接位置(14)处转移到设备(1)上。