CN1177210C - 供测量由弹性袜类样片作用的支承力的非破坏性测量仪 - Google Patents
供测量由弹性袜类样片作用的支承力的非破坏性测量仪Info
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Abstract
伸长测量仪(10)，包括：一配有样片的夹具(14)，所述夹具有两细长的分支(16、18)；与分支相对两端(26、28)共同作用使其垂直于长度方向彼此分开的扩大装置(30、32)；用来控制所述扩大装置和并可移动两分支以受控方式并彼此逐渐分开的控制装置；以及若干传感器(40)沿至少一个分支的长度分布并可测量由位于各传感器处的样片局部作用于该分支的力，测得值以垂直于分支轮廓的分力表达。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于测量弹性袜类伸长支承力的非破坏性测量仪，该力施加于弹性袜类上，(其中更精确地说所述力既是支撑力又是压缩力)，术语“弹性袜类”泛指各种袜子，包括如短袜、中统袜、长统袜、自承袜、紧身裤袜、产妇裤袜、男士紧身袜或半身连裤袜等。
背景技术
术语“伸长测量”表示测量方法，该方法包括：使袜子一精确部位变形，并测量由于袜子变形所产生的局部作用力，这种力是所用材料和物品结构的弹性特征的函数。
必须能对一给定的压缩样片(orthesis)所能施加的力做精确和再现的测量，特别是用于检验该作用力与支承所选级别的函数所给出的名义值是否一致。
这样的测量在制造期间尤为重要，用于检验从针织机出来的物品是否合格，并同时进行质量控制和对针织机进行最优化调整。
然而，这种应用并不应当受到限制，本发明也可用于多种其它目的，例如用来测试新材料、开发新产品、研究产品疲劳强度等。
为实现这些目的，已计划使用多种伸长测量装置和规则。然而，这样的方法和装置均具有如下所述的一个或多个缺点。
它们是具有破坏性的，特别是在使用牵引爪而将变形力传递至袜类的系统中。
检测时间很长；一些检测规则要进行长达48小时，这与制造质量控制型的工业制约不相容。
虽然袜类的均匀性使得在物品生产整个长度上获得尽可能多的测点变得重要，但测点的数目仍很少；
设备昂贵；以及
需要提供多重夹具以适应不同袜类和不同袜子的尺寸，由此需要大量的操作。
发明内容
本发明目的是提供一适于产品质量控制(与其他装置一起)的非破坏性伸长测量装置，由于其牢固性、使用时所获得的速度及其柔性、包括于不同物品和不同尺寸的相同物品的快速而又简单的调整，所有上述缺陷均可得以减少。
本发明装置还具有下列优点：
测量精确；
可靠测量使之可由操作者再现地、独立地提供数据；
在大量测量点可进行同时测量；
执行变得简单而又快速；
获得的数据可被数字化、储存、处理并显示，特别用于计算机处理界面；以及
可用来检测所有的标准尺寸，制造效果、当前的生产长度以及用来检测所有待测制品。
在这方面，本发明的伸长测量装置，其特征在于，包括：一在其上适于容纳一样片的夹具，所述夹具有两细长的分支；和分支端平面共同作用使其沿垂直于长度方向彼此分开的扩大装置；用来控制扩大装置并可移动两分支以受控方式使彼此逐渐分开的控制装置；若干传感器沿至少一个分支的长度分布并适于测量由位于传感器处的样片局部作用于该分支的力，即垂直于分支轮廓的分力。
根据本发明的多个优点，其特征在于：
两分支通过枢轴连接于远端，而其近端则和扩大装置配合，两分支间相互分开的移动成为绕对应枢轴点的回转移动。
传感器包括与测量按钮接触的传感元件，该测量按钮与其所在分支的外轮廓线平齐。
扩大装置包括一带传感器的直线分支以及一外形与腿相符的曲线分支，它适于容纳样片；
该装置包括一些设施用以确定样片在各传感器的位置处的横向伸长量，该伸长量是由扩大装置使两分支分开的量的函数；
该装置包括一些设施用来记录各传感器的多对测量值，各对测量值包括测得力和伸长量，特别是，用来动态确定力/伸长量的特性；以及
该装置包括用来动态确定力/伸长量特性的设施。
附图说明
下面将结合附图描述本发明的一个实施例。
图1是本发明装置各部件的示意图；
图2是表示本发明的力传感器结构的详细截面图；
图3是表示受力/伸长量关系的曲线关系图；
图4是表示由本发明装置所确定的压力曲线图。
具体实施方式
在图1中，标号10总体表示本发明的伸长测量装置，该装置主要包括一框架12，其上装有一可变形结构体14、用以容纳在整个长度上已编制完成的一袜类制品(并不包括脚部)。
可变形结构体14包括两分支或“半脚”16、18，它们包括一静止的底部分支16以及一可移动的顶部分支18，两分支绕一共同的枢轴24以类似圆规一双脚的形式枢连于两分支的各端20、22。
在它们的相对端26、28，分支16、18连接于用来使其彼此分开并相对于枢轴24作相对回转运动的扩大装置，可通过诸如使底部分支16的末端26保持静止并使顶部分支18的末端28移动之类方法实现这种彼此的分开，这由驱动器32，例如其速度与振幅可程序调节的电驱动器，通过其杆部30来完成。例如，电驱动器可由一步进电机，其转速一般可在0至500毫米/分钟(mm/min)范围内调节，且可变形结构体14两臂16、18之间的开口幅度可在0至400mm范围内调节。
移动端28沿垂直滑道36的引导狭槽34而移动。
底部分支16的外表轮廓可以是直线形的，所述分支上设有多个可在选定点沿分支16分布的力传感器40。
顶部分支18的外表轮廓可以是曲线形的，和腿的总体形状相对应。
为使不同尺寸的和不同种类的制品都能得以测量，顶部分支18可与其他相似的具有不同外形42的分支互换，类似分支可具有不同形状。另外，可调整枢轴点24，例如抬高枢轴点24以容纳更大直径的袜类尺寸。
通过示例，可沿底部分支16安置十二个传感器40，由此使其与所熟知的“霍汉斯坦标准”(Hohenstein standard)的测点b、b1、c、d、e、f和g标准的测点分布相一致。最好在c、d、e、f和g点位处放两个传感器，由此产生七个测点的总共十二个传感器。
考虑到制品的因素，仅需用到传感器的一部分，例如在点b和b1处的传感器用来测量短袜，在点b、b1和c处的传感器用来测量中统袜，在点b、b1、c、d、e和f处的传感器用来测量长统袜，所有点的传感器用来测量紧身连裤袜。
为保证测量与霍汉斯坦标准所限定的袜类测点相一致，将袜类沿纵向精确地置于夹具14上是非常重要的，通常精确度在正负3mm之间，测量从脚跟线开始(在到达脚跟线之前纬纱的最后一卷处)，在分支16和18上刻蚀一适当记号表示脚跟线的位置。
多个传感器40确定袜类对表面38的作用力，测得参数通过一界面44传输至用来处理、存储并显示所收集数据的微机46。
图2详细表示了其中一传感器。
一测量按钮48，一般在单传感器中有30mm长(在图2的左边)，在一双重传感器中(在图2的右边)有2*20mm长，它们被容纳于底部分支16的孔穴50中，按钮表面与所述底部分支的外轮廓面38平齐。为使摩擦最小化，按钮48安装在与球形轴衬58相连的导向件52之上，以使其只沿垂直于分支16轮廓面38的方向移动。作用于按钮48的力通过杆部56传送至与力传感器60相接触的指部58。例如型号为ELFS60B-25N-/M1.0，5M/MLL、商标为恩特拉(ENTRAN)的传感器，该传感器是一可测量0至25牛顿(N)范围内的压力的应变力测量传感器，并具有相当低的非线性、漂移、滞后等特性。传感器和导线62相连(电源和测量)，该导线沿底部分支16向微机的界面44延伸。
力传感器60连接于一传统测量系统，并通过使袜类与伸长测量仪啮合的方式提供一在测量按钮48上的作用力读数。由该力除以按钮面积得到的比率即可直接获得袜类施加于该点的压强。
测量规则如下所述。
首先，使伸长测量仪的各分支16和18处在最小间距的位置，将袜类用手放在伸长测量仪上，袜类应处于非绷紧状态，即无任何弹性变形。如上所述，从脚跟线开始将袜类的腿部置于伸长测量仪上，袜类的剩下部分也被无弹性变形地展开，由此超过伸长测量仪的长度(超过整体长度还是部分长度取决于产品是短袜、中统袜还是一对连裤袜等)。可以观察到，由于伸长测量仪并不具有直角形的足状(不像其它已知的伸长测量仪)，将袜类防盗装置上就位变得简易而又迅速。
然后使两分支通过驱动器30、32逐渐分开，由传感器40采集的信号全部被实时地送至记录各参数的计算机中。软件利用由驱动器传输的幅度计算出各检测点的位移量。
可以观察到，在这阶段由各传感器提供的参数必须加以处理，因此由传感器测得的力64(图1)垂直于底部分支16的直线轮廓38，需要转换成力66，这是袜类袜类沿纬纱线方向68实际作用的力，这是所需获得的参数。在这里，数据获取软件需要为各测量点(各传感器)和在移动分支18开口的各步骤间确定一适当应变系数。
对一给定的传感器，当两分支正在张开时使袜类横向延长ΔX的作用力F具有如图3所示曲线70的特征，它不同于两分支闭合时的特性曲线(滞后作用)。为使组件趋于稳定，要控制该装置进行连续的循环，其中两分支16、18相对彼此移开/闭合，所获得的最终数据可由第三次或第六次循环来提供。在各循环阶段内，即在移开和闭合的两阶段中每一阶段内的测点数目一般是500点。
可以观察到，数据并非在各测点同时获得。袜类的弹性变形仅开始于伸长测量仪所传递的伸长符合于袜类的使用环境，所以弹性变形只在各测点间有不同间距时才能获得，所以将各测点间与平面宽度一致的间距作为零。
由于滞后性，一单向伸长量会引起两股不同的力F1和F2；其平均量可作为测得量。
在所采集得到的数据的基础上，软件可评估出各种不同的参数，例如：
在各点上的支撑力P；
在各点的韧性；
各点相对于袜子脚踝处的递减量；以及
不同测点之间递减的差异。
数据可以被显示在显示器上，还可附带其他参数，例如批号、测试号和统计数据(在一批中的标准差)等。
可观察各测点的受力/伸长特征曲线(图3)以通过视觉检测察觉到反常，从而排除可疑的测量数据。
该装置还可将被测的袜类的压力曲线显示于屏幕上，该曲线给出袜类分布在长度上的不同测点位置b、b1、c...所施加的压力P值。
Claims (9)
1.一用于测量由弹性袜类样片所施加的支承力的非破坏性的变形测量仪(10)，其特征在于，包括：
一夹具(14)，在其上装有一样片，所述夹具有两细长的分支(16、18)；
与所述分支相对两端(26、28)共同作用使所述分支垂直于长度方向彼此分开的扩大装置(30、32)；
用来控制所述扩大装置和并可移动分支由此以控制方式使其移动并彼此逐渐分开的控制装置；以及
若干传感器(40)沿至少一个分支的长度分布并可测量由位于传感器处的样片局部作用于该分支的力，测得值以垂直于所述分支轮廓的力的分力表达。
2.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述分支通过枢轴连接于与所述扩大装置配合的那一端的远端，两分支相互分开的移动成为绕对应枢轴点的回转运动。
3.如权利要求1所述装置，其特征在于，传感器(40)包括与测量按钮(48)接触的传感元件，所述测量按钮(48)与其所在分支的外轮廓线平齐。
4.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述扩大装置包括一带传感器的直线分支(16)以及一外形与腿形状一致并适于容纳样片的曲线分支(18)。
5.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述扩大装置(30、32)是机动装置。
6.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述装置包括一些设施用以确定样片在各传感器的位置处的横向伸长量(ΔX)，该量是扩大装置将两分支产生的间隔的函数。
7.如权利要求5所述装置，其特征在于，所述装置包括一些设施用来记录各传感器的多对测量值，各对测量值包括测得力(F)和伸长量(ΔX)。
8.如权利要求6和7所述装置，其特征在于，包括用来动态确定力/伸长量特性的装置。
9.如权利要求1所述装置，其特征在于，包括用来确定由样片施加于其整个长度(l)上的支撑力曲线(P)的装置。
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