纸卷硬度的定量测试装置和方法制造方法及图纸

能在各种测试条件下给出每个纸卷可重现的定量信息的测试纸卷硬度的方法和设备，该设备可象操作工的操作杆一样操作，仅需在硬度待测点上由用操作者所决定的在一定限度间可变力敲击纸卷即可完成测定工作。该设备包括安装在撞锤上与电路连接的加速仪，以产生涉及（ａ）撞锤和纸卷间冲击能量和（ｂ）撞锤的峰值负加速度信号。处理该信号以产生纸卷硬度测量值，如需要可使该测量值与通用的Ｒｈ－［０］标度相关，该测量值既有可重现性且与操作者的敲击力无关。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及造纸测定设备，尤其涉及一种能获得纸卷硬度的可重现和定量测量值的纸卷硬度测试器。在造纸业中，制好的纸卷的硬度在轴向上保持在一均匀的程度是重要的，因为该硬度表示整个制造过程的均匀性。在现代造纸设备上，卷成的纸卷其直径可以约为100英寸或更大，其长度约为200到300英寸或更大。即使是用于印刷的经纵切并再卷绕的纸卷，其直径也可以约为40英寸或更大，其长度约为36到72英寸。为了测量在制造过程中的均匀性，也在印刷过程中作为纸张的性能的一种预测，测试这些纸卷的硬度和在整个纸卷长度上的硬度的均匀性是有用的。一种已经长时间应用的手持测试装置曾描述在授与普法伊弗的美国专利3，425，267中，这种装置在此处常常称为Rho测试仪。它利用了测量一个具有已知质量的撞锤的峰值负加速度值的原理，该撞锤在一具有已知弹性系数的弹簧推动力下从一固定的高度径向投射到卷绕的纸卷上。因此，美国专利3，425，267提供了一个用已知速度的撞锤击卷绕的纸卷的峰值负力加速度的读数。硬度值用Rho单位(源自希腊字母ρ，用以表示密度)表示，该单位是在造纸业中广泛接受的一种独立的标度。虽然该仪器如果正确使用时，能给出有再现性的结果，但是，它也存在一些困难，特别是在大容积使用的场合则困难更大。在使用美国专利3，425，267中叙述的Rho测试仪中，保证该仪器与被测试的纸卷精确地对准是非常重要的，以便装置在其上与纸接触的各导板精确地在撞锤的中心线中与纸卷相切。如果这些导板不是与该纸卷相切，或者该切线不在撞锤的中心线上，则撞锤的力就不会垂直于纸卷，因而不能获得所希望得到的撞击速度，导致不正确的读数。美国专利3，425，267中介绍的装置的另一困难是用一弹簧型机构控制撞锤对纸卷的撞击，并且由该机构施加的力部分地与该装置的触发器被驱动的速度有关。因此，使用者必须慢慢地并以一恒定的速度拉该触发器，以便从每次的读数和每天的读数中都能获得有再现性的结果。由于该系统利用一弹簧驱动一块体，所以它是定向灵敏的。在最好的形式中，该装置必须使撞锤的运动精确地垂直的情况下使用，以消除由于对块体受引力引起的速度变化。因此，连续使用该装置的能力和根据它规定的操作模式必须假定操作者能达到接近纸卷的最顶部为前提。当测试40英寸的纸卷时，做到这一点也许不困难，但当纸卷的直径为六英尺、八英尺或更大时，在预期的仪器定向上获取读数便可能成为问题。最后，在美国专利3，425，267叙述的装置中构造成在一个模拟的测量仪上锁定最后测试的读数，而该模拟测量仪则为该仪器的一个整体部分。市场上已有这种仪器的商业型式产品出售，它带有一个模拟传动装置，以驱动一个图表记录器或类似装置，使操作者可以获得一组读数，并显示一个图表型的纸卷硬度分布图，而不必手动记录这些Rho数值。虽然那样做确实方便了一些，但操作者在上述的手控步骤中仍要非常小心谨慎，以保证用一个恒定的力进行撞击。该图表记录实际上比完整的成套读数用途还小，而这些读数则可以用图表示或予以统计分析。一种没有美国专利3，425，267叙述的装置中多种手控限制缺点的纸卷硬度测试装置就是简单的操作工的操作杆。这种装置是一根硬木杆，操作工(在造纸机的卷绕端的操作者)常用以敲打纸卷来测量(一般是用耳听和手模)由此产生的振动的频率和振幅。操作者试图用一个预定的力敲打纸卷，并且由操作者将操作杆撞击纸卷所产生的声音(以及由操作者的手感觉到的纸卷的振动)被操作者主现地理解为一种纸卷的卷紧度的测量度。这种方法所引入的测量值对于不同操作者或者即使是同一操作者在整个一天的测量中显然会很不精确。这种方法不论怎么说都不能给出定量的值。综上所述，本专利技术的总的目的是提供一种测试如卷绕的纸卷的材料的硬度的方法和设备，该设备象操作工的操作杆一样可极容易地进行操作，但它能给出不受操作者不可预测的行为支配的可重现的定量数据。有鉴于此，本专利技术的一个目的是提供一种电子纸卷硬度测试装置，该装置可以象操作工的操作杆那样容易操作，但它提供一个可重现的定量的卷纸硬度测量值。根据本专利技术的一个实施例的一个方面，其目的是提供一个直接与Rho单位或其它的这种测量单位相关的定量测量，这种测量已被或可以被造纸业所接受。根据本专利技术的另一方面，其目的是提供一种纸卷硬度测试装置，该装置能绘制低卷的硬度分布图，一个操作者便可以自由地操作该装置，而该装置能自动地收集所需信息并使这些信息相关，以产生纸卷硬度分布图。关于这方面，本专利技术的一个目的是在撞锤的一次撞击之后，向操作者指出两种情况之一，指示这次撞击对于获取硬度读数是可接受的，或者是不可接受的，从而在指示不可接受的，先前所做一个点应当重复。本专利技术的一个重要目的是允许撞锤对纸卷的撞击力存在差异，而不会损害定量结果的再现性。即使撞锤做成对每次撞击具有大体上可重复的力(如装载弹簧的撞锤)，对于撞击力的变化进行系统输出的规范化，对在消除一组同类单位中的个别单位的机械定方面是有用的，这些单位可具有不同的撞击力。因此，本专利技术提供了一种用于决定材料的相对硬度的硬度测试器，该测试器包括一个用以撞击纸卷并产生一个与该撞击力有关的加速度信号的撞锤。由该加速度信号导出两种信号，第一种信号与撞击时的峰值负加速度有关，第二种信号与该撞击的能量有关(撞击力的定量手段)。这两种信号配合在一计算机装置中，该计算机装置产生一个用与撞击的能量无关的单位表示的材料硬度的响应。本专利技术的一个特点是，该撞锤的操作可以象操作工的操作杆那样简单，其形状象一把普通的锤子，操作者只需沿着纸卷在选定的点上敲击纸卷，便可产生一个该纸卷的硬度分布图。关于这方面，本专利技术的另一特点是提供了与这种硬度测试器组合的自动装置，这种自动装置在操作者撞击纸卷时用来获取各个读数，并且如果在任何撞击过程中产生的信号不能在产生一个那次撞击的分布点上被接受时，则用信号通知操作者。因此，只要通过操作者简单地沿纸卷移动，并在选定的点上敲打该纸卷，这样一种系统具有在12秒钟之内就可产生纸卷分布图的能力。沿着该纸卷的每一次敲打便产生分布图上的一个硬度点。本专利技术的其它目的和优点将通过结合附图的详细说明更为清楚。其中附图说明图1 表示作为本专利技术的实例的纸卷硬度测试器的两个部件的立体图，即手动撞锤和相关的手提式计算机;图2 表示带有内装置加速度测试仪的撞锤操作端的示意图;图3 说明一个类似的撞锤的示意图，但它适用于自动横向测量被测的纸卷;图4 说明本专利技术纸卷硬度测试系统的方框图;图5 说明由不同的纸卷硬度和不同的撞击力引起的在加速度测试仪输出方面不同的曲线图;图6 说明根据本专利技术制造的一个示范性仪器的输出读数和一个独立但被接受的用Rho标度表示的纸卷硬度之间的相关性的曲线图。虽然本专利技术结合一些最佳实施例进行说明，但并不为这些实施例所限制。相反，本专利技术覆盖所有包括在权利要求书中限定的在本专利技术精神和范围内所做的变更、变型等。现在参看附图，图1表示根据本专利技术构成的装置的两个部件，这两个部件用于获得硬度测量值。该装置20包括一个“探测器”22，它是一个锤状装置，适合于手握并由操作者用于撞击纸卷。在探测器22内的电子元件通过电缆24与一相关的手持(或带夹)式计算器或计算机装置26相连。如果所有用于探测器的驱动电子元件不包括在探测器中，这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种决定材料的相对硬度的硬度测试器，其特征在于：该测试器组合包括：一个用于敲击纸卷并产生与敲击有关的加速度信号的撞锤，产生与撞锤冲击能量有关的信号的第一装置，产生与该撞锤的峰值负加速度有关的信号的第二装置，响应第一和第二装置 以产生材料的相对硬度的定量输出指示的计算机装置，该材料的相对硬度基本上与产生敲击的力的大小无关。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：理查德J阿当斯，斯科特A鲍姆，威廉K奥利弗，戴维R罗伊森姆，
申请(专利权)人：美商贝洛特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]