精梳短纤维的连续自动测量.pdf

纺织精梳设备，它装备有在设备运转期间用于监视精梳短纤维产量的装置。第一装置(30、40)连续地或每隔一段时间地确定第一组空间参数值，这是输入设备的总纤维输入量的量度。第二装置(60、70)连续地或每隔一段时间地确定第二组空间考数值，这是从设备输出的精梳纤维输出量的量度。精梳短纤维产量的指标可由这些空间参数值确定。

1.  纺织精梳设备，它装备有在设备运转期间用于监视精梳短纤维产量的装置，该设备包括：
第一装置，用于连续地或每一段时间地确定第一组空间参数值，这是输入设备的总纤维输入量的量度；以及
第二装置，用于连续地或每隔一段时间地确定第二组从设备输出的精梳纤维输出量，
从这些空间参数值可确定精梳短纤维产量的指标。

2.  如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一和第二组空间参数值之一或两者至少包括两种互补的空间参数，它们组合起来共同反映分别输入或从梳轮输出的质量流量。

3.  如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述互补的空间参数包括由移动纤维的各自质量引起的机器部件的位移。

4.  如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述互补的空间参数包括由移动纤维的各自质量确定的机器部件之间间隙的宽度。

5.  如权利要求3或4所述的设备，它还包括恢复负载或偏移所述机器部件(若干部件)的装置。

6.  如权利要求2至5中任一权利要求所述的设备，其特征在于，所述互补的空间参数包括各自的纤维质量在给定的时间间隔内移动的距离。

7.  如权利要求6所述的设备，它包括一个或多个数字开关，用以对作为所述给定的时间间隔基准的机器循环进行计数。

8.  如任一前述权利要求所述的设备，其特征在于，所述第一组空间参数是输入精梳设备中的总纤维输入量的量度，该所述第一组空间参数包括进给滚柱间的间距，进给滚柱引导长条进入机器的精梳段。

9.  如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述进给滚柱包括上进给滚柱，它独立地支承在机器的两侧上，而所述第一装置包括在上进给滚柱各自端部上的相应的位移传感器，用以获得总纤维质量的厚度变化的精确测量。

10.  如任一前述权利要求所述的设备，其特征在于，所述第二组空间参数是精梳纤维输出量的量度，它包括一对弹簧加载滚柱间的间距，纤维质量在精梳后由此间距通过。

11.  如任一前述权利要求所述的设备，它还包括计算机装置，该计算机装置被加以编程，用以分析所述空间参数值，从而确定精梳短纤维产量的所述指标。

12.  如任一前述权利要求所述的设备，其特征在于，精梳短纤维产量的所述监视包括，或由对精梳短纤维产量比例的变化进行监视构成。

13.  一种方法，用于监视纺织精梳中精梳短纤维的产量，该方法包括连续地或每隔一段时间地确定相应的第一和第二组空间参数值，它们是总纤维输入量和精梳纤维输出量的量度，从这些空间参数值可确定精梳短纤维产量的指标。

14.  如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一和第二组空间参数值之一或两者至少包括两种互补的空间参数，它们组合起来共同反映分别输入或从梳轮输出的质量流量。

15.  如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述互补的空间参数包括由移动纤维的各自质量引起的机器部件的位移。

16.  由权利要求14所述的方法，其特征在于，所述互补的空间参数包括由移动纤维的各自质量确定的机器部件之间间隙的宽度。

17.  如权利要求14、15或16所述的方法，其特征在于，所述互补的空间参数包括各自的纤维质量在给定的时间间隔内移动的距离。

18.  如权利要求17所述的方法，其特征在于，机器循环包括作为所述的给定时间间隔的基准。

19.  如权利要求13至18中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述第一组空间参数是输入精梳设备中的总纤维输入量的量度，该所述第一组空间参数包括进给滚柱间的间距，进给滚柱引导长条进入机器的精梳段。

20.  如权利要求13至19中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述第二组空间参数是精梳纤维输出量的量度，它包括一对弹簧加载滚柱间的间距，纤维质量在精梳后由此间距通过。

21.  如权利要求13至20中任一权利要求所述的方法，该方法还包括分析所述空间参数值，从而确定精梳短纤维产量的所述指标。

22.  如权利要求13至21中任一权利要求所述的方法，其特征在于，精梳短纤维产量的监视包括，或由对精梳短纤维产量比率的变化进行监视构成。

精梳短纤维的连续自动测量
发明的技术领域
本发明总体涉及精梳短纤维的，或相当于长叶莴苣(romaine)的测量。以特定的较优形式，本发明提供了对精梳短纤维输出量的基本为连续的监视，从而也就是对精梳机性能，或更简单地说，对梳轮性能的基本为连续的监视。
发明的背景
精梳短纤维是在麻棉毛纤维精梳期间产生的废纤维，并包括短纤维、纤维缠结物和在精纺毛纱(长绒)系统中形为植物性物质，而在棉花(短绒)系统中形为落叶的异物。精梳短纤维是精梳中的一个重要经济参数，任何由于疏忽，但可避免原因引起的增加都会对现代工厂的通过量造成显著的经济损失。例如，对生产能力为15兆千克/年(Mkg/year)的毛精梳厂而言，精梳短纤维减少0.5％，其价值在旺季2000平均毛条和精梳短纤维价格下约为A$600000/年。
测量精梳短纤维的常规过程是收集精梳长条的样品及其生产期间产生的废纤维，并将它们称重。然后从已知的质量中计算百分数比率的精梳短纤维。虽然此方法在原理上简单，但实际上在生产环境中是复杂的，因为为了收集精梳短纤维需要中断生产。在许多工厂中，精梳短纤维用气动方法加以去除，人工收集只有在此系统停顿时才可能。
因为现有测量精梳短纤维的方法很慢，又不方便，因此不经常进行测量，这意味着，梳轮性能的合理控制如果不是不可能的话，也是很困难。精梳短纤维的连续在线测量方法将给予精梳机以降低精梳短纤维的新对策。例如，它可用来识别那些精梳短纤维产量高于平均的梳轮，并对它们加以校正，或用于确定上游过程对精梳短纤维的冲击，诸如在长绒加工情况下的梳理和刺网捕集。
商业化工厂中的精梳短纤维确定问题是众所确认的，也是美国专利5404619及其副本欧洲专利EP 0571517中描述的棉精梳机的精梳短纤维测量系统的推动力。此专利描述了一种方法，其中的精梳短纤维百分数比例是根据同时测量输入梳轮的纤维质量流量和精梳期间产生的精梳短纤维质量流量计算得到的。输入流量按线密度、纤维厚度和速度的乘积确定。精梳短纤维则直接收集，在专利中描述的基本方法是在精梳短纤维管中应用过滤器，用以收集部分精梳短纤维，然后借助标定由此外推至整个样品。百分数比例的精梳短纤维则根据这两种测量计算获得。
此方法的问题在于精梳短纤维管中的物质流量十分小，因此测量误差潜在地大。专利试图通过延长精梳短纤维在过滤器上积聚的时间以增加试验物质的厚度来克服这一问题。但是，由于收集和测量方法固有的误差潜能，因此此技术从根本上讲是不精确的。此外，因为收集要求较长时间，精梳短纤维不能在短时间间隔内测量。为测量精梳短纤维已报道了若干替换技术，如织品厚度、光学密度和称重。
由直接收集和测量精梳短纤维产生的另一问题在于，这无疑是对毛精梳而言的，精梳短纤维流分裂成两股单独的流：主流，从圆梳轮收集到的主流最多相当于90％的废料，即“前”精梳短纤维，和互补流，它包括从梳轮配制平衡的工作部件周围得到的飞逸细小物，即“后”精梳短纤维。但是后精梳短纤维的贡献不能忽视，因为测量表明，两股流之间的精梳短纤维的划分在正常运转期间也发生。这意味着，应用前精梳短纤维作为总精梳短纤维的量度所导致的误差将大于控制目的的变化，而实际上在前述常规过程中就是这样做的。
美国专利5404619的基本方法的又一缺点是，为将系统装配至现有梳轮上要求有相当的机械改变，因此改型看来是困难和昂贵的。
专利还简短地描述了另一个方法，它根据输入梳轮和从梳轮输出的质量流量的测量来测量精梳短纤维。质量流量通过测量输入和输出纤维流的线密度乘以滚柱速度而确定。线密度通过测量纤维流的厚度加以测量，而滚柱速度则不是像这样测量的，而是从梳轮速度和进给长度计算得到的。重要的是，信息中没有一个是测量和直接记录的；取而代之，数据不时由人工加以更新。因此，在一个拥有大量机器的精梳厂中，例如一个毛精梳厂，实际困难是要以真实值将记录数据保留至最近。精梳短纤维测量地全自动系统将克服这些问题，但滚柱速度的自动测量要求将轴编码器装配至合适的滚柱上，这大大增加系统的复杂性和价格。
本发明的目的是对精梳中的总精梳短纤维提供连续、精确、自动的监视，但无需直接测量精梳短纤维，也无需测量滚柱的速度，从而大大降低了实施的成本和复杂性。此外，为了改型，精梳短纤维测量系统能较好明显地适配至已存的、安装的梳轮上。
最好还提供一种用于测量精梳短纤维的改进的装置和设备，它适用于精梳短纤维的连续监视，保证梳轮性能的改进管理。
发明内容
本发明源于以下一系列方程的实现，这些方程是用于计算精梳短纤维的不同表达式：



其中，t是从纤维梳出精梳短纤维的时刻，τ是纤维在精梳后移动至输出滚柱上要求的时间，而Δt是某个方便的时间间隔，在此时间间隔内收集了物质。
这些方程有若干重要特征，它们对精梳短纤维的测量技术具有显著影响。首先，最后一个方程表明总精梳纤维，而不是某个部分，可通过测量连续不断输入梳轮和从梳轮输出的物质质量而加以测量，也即不必直接测量精梳短纤维。其次，精梳短纤维的较好或适当定义包括对纤维通过梳轮的过境时间的考虑。这改进了测量的精确度，特别对平均时间(Δt)，它们与过境时间(τ)相比是短的。
最后，由于精梳短纤维的定义完全根据质量而不是质量流量，因此不必要按照由输入和输出滚柱的速度确定的长度测量纤维质量。根据本发明，这导致重大的简化，即输入和输出样品的质量可用2个或多个空间参数代表，而精梳短纤维转而又可由它们确定。在一个特定实施例中，适当的空间参数包括若干由适当滚柱产生的定时脉冲。实际中，这意味着轴编码器可由数字开关替代，从而大大降低了实施的成本。
由此，在一个方面，本发明提出一种监视纺织精梳中精梳短纤维产量的方法，该方法包括连续地、或每隔一段时间地确定空间参数值，它们是总纤维输入量和精梳纤维输出量的量度，由这些空间参数值可确定精梳短纤维产量的指标。
装备有在设备运转期间用于监视精梳短纤维产量的装置的纺织精梳设备包括：
第一装置，用于连续地或每隔一段时间地确定第一组空间参数值，这是输入设备的总纤维输入量的量度，和
第二装置，用于连续地或每隔一段时间地确定第二组从设备输出的精梳纤维输出量，
由这些空间参数值可确定精梳短纤维产量的指标。
精梳短纤维产量的监视可包括，或由监视精梳短纤维产量比例的变化构成。
较好的是，空间参数值的所述确定包括测量，例如同时测量两种空间参数，它们组合起来共同反映输入或从梳轮输出的质量流量。一个这样的参数是由移动纤维的各自质量引起的机器部件的位移，或是由移动纤维的各自质量确定的机器部件之间间隙的宽度。另一参数最好是各自的纤维质量在给定时间间隔内，如一个机器循环内，移动的距离。此距离事实上是卡规长度。在选定时间段内移动的位移或距离的测量要比速度的测量简单、便宜，因为它只要求被监视梳轮的循环时间，这可应用开关来实现，因此在实际中只需简单地对适当的滚柱的循环进行计数就可确定距离。相反，速度的测量要求同时确定两个参数，例如，轴旋转的数值和相关的时间间隔，这通常需用轴编码器来实现。
优越的是，被纤维质量位移的部件是置于恢复负载或偏移之下，以优化测量的可靠性和一致性。
在一个较优实施例中，作为输入精梳设备中总纤维输入量量度的空间参数是引导长条进入机器精梳段的进给滚柱的间距。优点是，在此位置纤维质量被设计成处于合理的压力之下，它具有降低纤维质量的厚度测量的可变性。由于上进给滚柱独立地支承在梳轮的两侧上，需要两个位移传感器以获得总纤维质量厚度的变化的精确测量。从每一位移传感器发生的信号被线性地加以组合以给出信号读数。当然也可只要求一个传感器，如果进给滚柱很紧凑，并由短轴加以支承。
作为精梳纤维输出量量度的空间参数可以是一对弹簧加载滚柱的间距，纤维质量，现称作精梳长条，在精梳之后由此间距通过。这些滚柱最好是正规的高压滚柱，它们用于将精梳长条进给至折皱箱中，但任何一对精梳长条由它们通过的合适滚柱都可应用。
测量弹簧加载滚柱随线密度变化而位移的适当装置是近程传感器，但其它技术也可应用，诸如测力传感器、应变仪以及线性电压差式变压器。最好应用数字开关以便对机器循环进行计数，这可用于测量各自的卡规长度。
传感器的输出一般加以数字化，数据被计算机收集用于分析。

附图简述
现在参考附图，对本发明将只借助举例进一步加以说明，其中：
图1是梳轮的输入滚柱组件左手侧的示意等轴内部视图，它表示测量输入长条线密度的近程传感器的较优设计和位置；
图2是输入滚柱组件左侧外视等轴图，它表示数字开关的位置，数字开关用于监视当输入滚柱将长条进给至梳轮中时输入滚柱的旋转；
图3是成套检测系统的后视等轴图，用于检测从商业化原型毛梳轮输出的精梳毛条的输出量；
图4是图3所示组件的侧视图；
图5表示商业化原型梳轮的质量通过量相对输入和输出滚柱的间距的标定；而
图6表示梳轮在24小时间隔内运转的典型时间纪录。
较优实施例的说明
图1至4是成对的局部图，它们描绘了纺织梳轮中要求的空间参数值藉以测量的配套装置，图1和2展示了输入滚柱组件的改型，而图3和4展示了输出对的一根滚柱。
首先参看图1和2，下滚柱20是驱动滚柱，该驱动滚柱的每一端被可转动地安装在突出的托架组件22上，而托架组件22本身则被其底座23固定至机器框架(未表示)上。上从动滚柱25具有突出轴26，通过它上从动滚柱25的每一端支承在枢轴杠杆臂28上，杠杆臂28使滚柱20、25的间距得以随着通过的长条厚度而改变。杠杆臂28保持于压力之下，从而将上滚柱压紧在驱动滚柱上，以便确保欲精梳长条的强制送进。
上滚柱25一端的自然位置，即它在该端离滚柱20的间隔决定于安装至支承板31上的近程传感器30，而支承板31转而又受托架组件22的支持。更具体的说，滚柱25的位置由位移敏感装置传递给近程传感器30，该位移敏感装置包括拉杆32和枢轴臂34，它们又分别在枢轴36、37处可枢轴转动地铰接至压力杠杆臂28和支承板31。
如早已预示的，可调节定位的输入滚柱的轴26独立支承在梳轮框架的每一侧上，且因其长度较长，要求在滚柱的每一端都有近程传感器，以便精确测量通过柱间间隙的总纤维质量的厚度变化。
输入卡规的长度参数由安装在托架组件22外侧上的数字开关40加以测量。输入驱动滚柱20在托架22之外携带了多齿驱动板或盘42，它被楔固至滚柱20的轴21上，每隔一段时间驱动数字开关40，这些时间段是滚柱20的旋转圈数的量度，因此也就是通过的长条移过的距离。
转向图3和4，现在说明位于输出滚柱对上的测量装置。这时，滚柱对的上滚柱(未表示)在输出滚柱对安装于其上的框架部件50的外侧携带着楔固至滚柱轴53上的驱动齿轮52。驱动齿轮通过枢轴臂组件54支撑在轴承51上，枢轴臂组件54转而又在55处被可旋转地安装至框架部件56上。近程传感器60测量臂组件54的精确旋转位置，从而测量了滚柱之间的间距，它代表精梳长条的厚度。如在输入滚柱上一样，有一个数字开关70，它被齿轮52的齿所驱动，用以在齿轮驱动输出滚柱时，测量齿轮的旋转，从而确定输出卡规的长度。
可以想到，必须标定滚柱间隔，用以将测量精确至微米的滚柱间隔转换至通常以克/米进行测量的纤维的线密度。系统的标定分两步获得，它们被称为主要和次要标定。
主要标定的目的是将近程传感器给出的数字信号转换成滚柱间隔。这通过在滚柱之间放置一系列标定填隙片或塞尺卡规，并同时记录填隙片厚度和数字输出而实现。结果合并成输入和输出滚柱对的线性图，而增减率和偏移则由软件加以记录和贮存。
次要标定要求在固定时刻通过梳轮进给纤维，并分别对相对应的输出量和精梳短纤维m_out和m_noil进行称重。当梳轮转动时，软件对输入和输出滚柱对上传感器给出的信号进行积分，以分别给出a_in＝∫x_in·dn_in和a_out＝∫x_out·dn_out，其中“n”是滚柱的旋转圈数，而“X”是从主要标定获得的滚柱间隔。然后，次要标定常数k根据输入和输出滚柱的标定质量计算如下：k_in＝(m_out+m_noil)/a_in和k_out＝m_out/a_out，其中m_out+m_noil是进给至梳轮的纤维质量，m_noil是精梳短纤维的质量，m_out是精梳长条的质量，而a_in和a_out是如说明的积分传感器信号。然后，由主要和次要标定常数通常对近程传感器给出的信号进行按比例换算，获得精梳短纤维。
图5表示商业化毛梳轮上精梳短纤维测量系统的主要标定的结果，其中，右手曲线代表输入梳轮的质量流量，而左手曲线是梳轮输出的质量流量。结果清楚地表明，如高关联系数表明的精梳短纤维监视系统的线性，即对输出量和输入量分别为0.997和0.999的十分高的R²值。
经验已表明，测量精度对滚柱的几何形状特别敏感，小的变化趋于引入误差。这对输入滚柱特别正确。在一个商业化毛精梳厂中，输入滚柱按常规被移去和替换，以便操作员将新的长条穿入梳轮。已发明，由于放置枢轴的不同间距，只简单地将滚柱的位置相对滚柱用于标定的位置加以颠倒，就能引入显著的误差。此问题对改进应用可用以下方法加以消除，即对滚柱设置锁扣，它只允许滚柱在一个方向插入梳轮中。显然，对新机器应用可采取更为精细的措施。
在传感器标定后，精梳短纤维监视系统根据上述精梳短纤维确定方程中的最后一个计算精梳短纤维。
操作实例
为了举例，发明通过在一个典型商业化梳轮上将模拟感应近程传感器安装于输出滚柱和梳轮进给滚柱上以监视纤维的厚度，而加以试验。安装数字开关如说明的，用以监视滚柱的旋转，这些配套装置如图1至4中所示。
图6所示是典型23微米直径纤维的精梳短纤维在12小时间隔内随时间变化的最终图表。图表表示对输入量、输出量和计算的精梳短纤维(％)的数据记录。对于不同的纤维类型，必须应用个别标定曲线，对于工业应用，它通过从在先标定运转选择数据而加以应用。
图6中的数据如精梳短纤维监视系统所揭示的一样揭示了精梳的重要性能细节。首先，输入量的记录展示了向梳轮的输入量的台阶型减少。如果将此按输入量的平均水平进行按比例换算，产生的比例约为1∶5。对毛梳轮的输入量通常由约20个独立的、线密度十分相似的“端”或毛条构成，因此，所得的记录与从输入落下至梳轮的约4个端相符。时间历史表明，输入传感器系统正确地测量着进给至梳轮的质量。
其次，在输入量减少的周期期间，伴随着输出长条的线密度的减少。但是，随着变化的输入量，精梳短纤维的结果表明没有变化。虽然，这在理论基础上是期望的，因为正被精梳的毛纤维没有改变，但计算的精梳短纤维保持不变这一事实展示了精梳短纤维监视系统正确地运转。
第三，记录表明在所选日的0700至2300的16小时间隔内，有若干次对精梳的中断，由此可确定工序效率。
这些实例表明，精梳短纤维的自动测量是如何为精梳机提供重要的新信息，这将有助于减少精梳短纤维。
精梳短纤维监视系统的一个较优的重要改进是考虑了纤维通过梳轮的过境时间。这是希望的，因为输入传感器通常在进给的这一段到达输出滚柱之前的时刻检测进给的变化。忽视过境时间导致所计算精梳短纤维较大的变化性，因为信号的比例并不严格地对应产生的精梳短纤维。但是，测量表明，虽然不考虑通过梳轮的过境时间的长期平均计算值接近长期运转值，困难产生于短期情况，如果有长条从进给落下或加入至进给中。图6所示的精梳短纤维记录包括对通过梳轮的过境时间的考虑。
为了将近程传感器和开关的输出转换成适合于商业化可应用软件操作用数据，需要若干电子仪器。电子仪器最好布置成，有一个组合件用于记录来自若干梳轮的未处理的输入，并应用熟知的流程将数据传递给中央计算机以处理和存贮。
可为中央计算机设置专利软件，用以将数据处理成精梳短纤维监视系统使用者适用的形式。例如，应用数据的一种方法是，可将加工同一种纤维的若干梳轮的显示器组合在一起，这样就可容易地比较梳轮的精梳短纤维率。这种列表输出的实例示于表1中。数据自动表示成输入量(千克/小时)、输出量(千克/小时)，计算的精梳短纤维(％)，机器速度(Hz)和梳轮效率(％)，它是表示成总时间百分数比率的运转时间。
                                        表1