专利名称：一种拉线热收缩率的测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及卷烟拉线检测技术领域，具体涉及拉线热收缩率的测量装置。
背景技术：
卷烟拉线不仅是一种帮助消费者打开卷烟外包薄膜的工具，而且是卷烟企业防伪的重要手段之一。据统计，全世界薄膜外包的卷烟90%以上使用了拉线技术。拉线的性能特别是受热收缩的特性对香烟外包薄膜的美观有着重要影响，适当的热收缩率可使香烟外包具有更紧、更均匀的包裹性，避免包装封面产生褶皱和包装不完全的问题。拉线本质是一种带压敏胶的薄膜，它的热收缩性测试方法和薄膜的热收缩性测试方法相似。现行的拉线热收缩率的测试方法没有标准，实际测试方法引用的是YC-266《烟用包装膜》的测试标准。YC-266《烟用包装膜》规定的薄膜热收缩性测试方法是先取样并用直尺测量原始尺寸，在烘箱里加热一段时间，取出冷却至试验环境温度后测量热收缩后的尺寸，计算其热收缩率。这种测试方法的缺陷主要有1、自动化程度低，操作复杂，不能自动计算和记录拉线的热收缩率，效率低；2、人工测量误差较大；3、测试使用的是通用烘箱，烘箱体积过大同时，在拉线热收缩率的实际测试过程中也存在一些问题，由于该标准主要是针对烟用包装用的薄膜，而拉线有其自身的特点，其宽度很窄，本身比较柔软，在烘箱加热过程中容易起皱、扭曲，变形比较严重，很难准确测量尺寸。在实际测量过程中一般把拉线拉直张紧后再测量，但是拉线张紧过程中都是人工操作的，拉线所受的拉力很难保证一致，所以测量得到的数据不准确，怎样实现准确快速的测量拉线热收缩率是行业内亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是针对卷烟拉线热收缩率测量困难的现状，解决目前存在的技术难点，提供一种符合行业标准的准确、可靠的拉线热收缩率测量装置。本发明的测量原理是首先通过电动平台将拉线适当张紧，通过位移传感器记录拉线原始长度为L，然后电动平台运动使拉线处于松弛状态，将拉线放入烘箱中加热一段时间，取出拉线冷却至试验环境温度后，电动平台运动使拉线张紧至同样程度，通过位移传感器记录此时的拉线长度S，根据热收缩率的计算公式ε = (L-S) /LX 100%，可计算出拉线的热收缩率。本发明通过以下方案达到上述目的
一种拉线热收缩率的测量装置，包括测量单元和烘箱，测量单元包括移动组件、电动平台、拉力传感器、位移传感器、烘箱固定门、左夹具和右夹具；
电动平台与烘箱固定门固定在移动组件上，由移动组件推动；
位移传感器和拉力传感器固定在电动平台上；
烘箱固定门上设有一个孔，拉力传感器穿过孔与左夹具相连，右夹具与烘箱固定门固定连接(或者说，右夹具与烘箱固定门两者间的距离保持固定)。其中，移动组件驱动测量单元移动，使拉线分别处于烘箱外和烘箱内，即常温状态和加热状态，从而测量拉线不同状态下的长度。移动组件的功能可以通过多种方案实现，本发明提供的优选方案是移动组件包括无杆气缸，电动平台与烘箱固定门固定在无杆气缸的滑块上，通过无杆气缸与气源的连接与关闭来推动测量单元移动。更优选地，为了使组件的连接更稳固，移动组件还含有固定板，固定板固定在无杆气缸的滑块上，电动平台和烘箱固定门固定在固定板上。更优选地，为了使测量单元的移动更平稳，移动组件还包括导轨，固定板在导轨上滑动，导轨固定在固定板的下方、无杆气缸的两侧。其中，电动平台通过拉力传感器和夹具带动拉线平稳移动，使拉线分别处于拉紧 和松弛状态，以使测量更精确。并且通过位移传感器计算拉线的长度。电动平台的功能可以通过多种方案实现，本发明提供的优选方案是电动平台包括步进电机、平台固定块和平台移动块；步进电机固定在平台固定块上，带动平台移动块进行移动；位移传感器一端固定在平台固定块上，另一端固定在平台移动块上；拉力传感器固定在平台移动块上。更优选地，步进电机通过丝杠带动平台移动块进行移动。更优选地，为了使平台移动块的移动更平稳，电动平台还包括精密导轨，平台移动块在精密导轨上滑动。位移传感器的功能是显示电动平台移动的距离，从而计算拉线的长度。其实施方式可以有多种，本发明提供的优选方案是位移传感器由两个可以相互滑动的元件组成，位移传感器的一端即其中一个元件固定在平台固定块上，位移传感器的另一端即另一个元件固定在电动平台移动块上；电动平台处于初始位置，即安装测试拉线的状态，此时系统的初始距离为Ltl (理论上这个位置按行业标准是100mm);当放置拉线后，通过电动平台的移动使拉线张紧，此时位移传感器记录的移动的距离为L1，此时拉线的长度L=Ltl + U。夹具中位置固定的一端称为右夹具，与拉力传感器相连且可移动的另一端称为左夹具，拉线被夹持在左右夹具之间。右夹具的固定方式可以有多种，例如含有与烘箱固定门固定连接的固定座。为了防止烘箱内的热量传递到拉力传感器上，在拉力传感器和左夹具之间通过隔热的连接杆连接。拉力传感器通过夹具与拉线连接，准确测量拉线所受的拉力。烘箱固定门与移动组件连接，与电动平台一起通过移动组件移动，测试时通过移动组件将烘箱固定门与烘箱箱体部分密封。测试用的烘箱可以是传统的烘箱，由箱体、电阻丝、风扇及温度控制部分等部分组成。箱体部分优选由保温材料制成，具有很好的保温作用。电阻丝是将烘箱内空气加热到指定的温度，风扇的作用使烘箱内部的温度均匀一致，温度控制单元采用先进的温度控制设计，保证烘箱的温度在允许的范围内。为了适应拉线自动测试的需要，本发明还设计了适合拉线测试的烘箱尺寸和烘箱结构，与传统的烘箱相比大大减小了体积，实验的精度有了进一步的提高。烘箱尺寸优选为32 cmX31 cmX30 cm。特别设计的烘箱结构为烘箱活动门升降单元,烘箱活动门升降单元包括烘箱活动门、钢丝绳和气缸，烘箱活动门安装在烘箱箱体有烘箱门孔的一侧并能密封烘箱门孔，烘箱活动门通过钢丝绳与固定在烘箱顶部的气缸的气缸杆连接。拉线加热完成后，烘箱固定门离开烘箱箱体，此时烘箱活动门下移密封烘箱门孔以防止热量散失，便于下次測量。优选地，烘箱活动门升降单元还包括滚轮，钢丝绳绕过滚轮与气缸杆连接，用于控制活动门的升降。优选地，烘箱固定门由保温材料制成，能够起到密封避免热量散失的作用；气缸卧式安装在烘箱箱体的顶部，以进一歩减少烘箱的体积。
本发明还可设置有底板，底板用于固定測量装置各个部件，使整个装置成为一体。使用上述优选方案进行拉线热收缩率测试时，烘箱活动门将烘箱门孔密封，烘箱温度升高至设定值。将拉线一端夹持在右夹具上，另一端夹持在左夹具上，电动平台向远离夹具方向移动使拉线受到拉力，当拉カ传感器测量值达到规定值时，位移传感器记录电动平台的位移，计算拉线的原始长度L。然后电动平台带动左夹具向靠近夹具方向移动一段距离，使拉线处于放松状态。气缸接通气源，通过钢丝绳使烘箱活动门上升，烘箱门孔打开，此时无杆气缸接通气源，将测量单元向烘箱方向移动，直到左夹具通过烘箱门孔完全进入烘箱，烘箱固定门压紧烘箱门孔，拉线在烘箱内受热。到达加热时间后，无杆气缸接通气源，将烘箱固定门移离烘箱门孔的同时将夹具和拉线移出烘箱。气缸关闭气源，烘箱活动门下降，密封烘箱门孔，等待下次測量。待拉线在空气中冷却至室温后电动平台动作，使拉线受到一定程度的张紧力，通过拉カ传感器测量拉カ值，达到与上述相同的规定值时，位移传感器记录电动平台的位移，计算拉线长度S，根据热收缩率的计算公式ε= (L-S) /LX 100%，即可计算出拉线的热收缩率。由于拉线本身宽度很窄，材质比较柔软，在烘箱加热过程中容易起皱、扭曲，不易于其长度的測量。本发明创新的提出通过电动平台移动的方式使拉线适当张紧，用以模拟人手測量拉线时张紧拉线的过程，并通过拉カ传感器测量张紧力，保证了拉线在不同测试状态下拉线所受的拉カ相同，并通过位移传感器測量拉线长度，保证了拉线测量长度的准确性，实现了拉线热收缩率的自动测量。与现有技术相比，本发明的优点在于
I)本发明创新提出通过电动平台带动拉线进行移动，利用拉カ传感器测量拉线所受的拉力，并通过位移传感器測量拉线长度变化的方法，实现了拉线热收缩率的自动测量。2)本发明设计了特殊的烘箱结构。本发明设计了烘箱固定门和烘箱活动门，分别在拉线安装时和加热时使用，在实现自动化测量的同时，避免热量散失。本发明设计使用无杆气缸，最大程度的节约了安装空间，无杆气缸驱动测量単元的移动，动作迅速，实现了烘箱固定门对烘箱门孔的可靠压紫。本发明烘箱活动门的驱动气缸采用卧式安装方式，避免了传统烘箱升降门气缸竖直安装所导致的竖直方向尺寸大的缺陷，利用导轨、气缸、钢丝绳等实现烘箱活动门的自动升降，自动化程度高。3)本发明设计了专用的拉线夹具。传统的拉线热收缩率测试时是将拉线直接放置在不锈钢托盘上，由于拉线本身不是完全的平直，导致了拉线受热时有一定的不均匀性。新设计的夹具结构保证了拉线受热的均匀性，夹具操作简单可靠，可以夹持不同宽度的薄膜进行热收缩率测试。本发明设计夹具不仅可以测量拉线(宽度2. 5mm)的热收缩率，而且可以测量宽度最大30_，长度100_的塑料薄膜的热收缩率，具有很好的通用性。本发明结构设计合理，使用方便，可以实现卷烟拉线热收缩率的快速測量，人为误差低，自动化程度高。
图I :本发明测量装置拉线加热状态时的示意 图2 :本发明测量装置拉线长度测量时的示意 图3 :本发明电动平台的一个实施方式的局部视 图4 :本发明测量装置的一个局部的侧面视图
具体实施例方式结合图I和图2对本发明的具体实施内容作详细描述
实施例I
如图I所示，一种拉线热收缩率的测量装置，包括测量单元、烘箱活动门升降单元和烘箱，测量单元包括导轨2、无杆气缸3、电动平台4、拉力传感器5、位移传感器6、固定板7、连接杆8、烘箱固定门9、左夹具10和右夹具12 ；
电动平台4参照图3进行设置，包括步进电机18、平台固定块22、平台移动块20、丝杠19和精密导轨21，步进电机18固定在平台固定块22上，通过丝杠19带动平台移动块20在精密导轨21上滑动；
固定板7固定在无杆气缸3的滑块上,平台固定块22和烘箱固定门9固定在固定板7上，导轨2固定在固定板7的下方、无杆气缸3的两侧，固定板7在导轨2上滑动，具体参照图4进行设置，图4为表示导轨2、无杆气缸3和固定板7连接关系的侧面视 位移传感器6 —端固定在平台固定块22上，另一端固定在平台移动块20上；
拉力传感器5固定在平台移动块20上；
烘箱固定门9上设有一个孔，连接杆8 一端穿过孔与拉力传感器5相连，连接杆8另一端与左夹具10相连，右夹具12与烘箱固定门9固定连接；
烘箱活动门升降单元包括烘箱活动门13、滚轮14、钢丝绳15和气缸16，烘箱活动门13安装在烘箱箱体17有烘箱门孔的一侧并能密封烘箱门孔，烘箱活动门13通过钢丝绳15与固定在烘箱顶部的气缸16的气缸杆连接。钢丝绳15绕过滚轮14与气缸杆连接。烘箱固定门13由保温材料制成。气缸16卧式安装在烘箱的顶部。还设置有底板1，用于固定上述测量装置的部件。实施例2
使用实施例I构建的装置进行拉线热收缩率测试。首先，烘箱活动门13将烘箱门孔密封，烘箱温度升高至设定值。将拉线11 一端夹持在右夹具12上，另一端夹持在左夹具10上，此时系统的初始距离为Ltl (理论上这个位置按行业标准是100mm)。电动平台4向远离夹具方向移动使拉线11受到拉力，当拉力传感器5测量值达到规定值时，位移传感器6记录电动平台4的位移L1，计算拉线11的原始长度 L=L0 + L10然后电动平台4带动左夹具10向靠近夹具方向移动一段距离，使拉线11处于放松状态。气缸16接通气源，通过钢丝绳15使烘箱活动门13上升，烘箱门孔打开，此时无杆气缸3接通气源，将测量单元向烘箱方向移动，直到左夹具10通过烘箱门孔完全进入烘箱，烘箱固定门9压紧烘箱门孔，拉线11在烘箱内受热。
到达加热时间后，无杆气缸3接通气源，将烘箱固定门9移离烘箱门孔的同时将夹具和拉线移出烘箱。气缸16关闭气源，烘箱活动门13下降，密封烘箱门孔，等待下次测量。待拉线11在空气中冷却至室温后，此时系统的初始距离与上面ー样为Ltl (理论上这个位置按行业标准是100mm)。电动平台4动作，使拉线11受到一定程度的张紧力，通过拉カ传感器5测量拉カ值，达到与上述相同的规定值时，位移传感器6记录电动平台4的位移L2(此时L2可能是负数)，计 算拉线11的加热后长度S=Ltl+ L2。根据热收缩率的计算公式ε =(L — S) /LX 100%,即可计算出拉线的热收缩率。
权利要求
1.一种拉线热收缩率的測量装置，包括测量单元和烘箱，其特征在于测量単元包括移动组件、电动平台(4)、拉カ传感器(5)、位移传感器(6)、烘箱固定门(9)、左夹具(10)和右10 夹具(12)； 电动平台(4)与烘箱固定门(9)固定在移动组件上，由移动组件推动； 位移传感器(6 )和拉カ传感器(5 )固定在电动平台(4 )上； 烘箱固定门(9)上设有ー个孔，拉カ传感器(5)穿过孔与左夹具(10)相连，右夹具(12)与烘箱固定门(9)固定连接。
2.如权利要求I所述的测量装置，其特征在于所述移动组件包括无杆气缸(3)，电动平台(4)与烘箱固定门(9)固定在无杆气缸(3)的滑块上。
3.如权利要求2所述的测量装置，其特征在于移动组件还含有固定板(7)，固定板(7)固定在无杆气缸(3)的滑块上，电动平台(4)和烘箱固定门(9)固定在固定板(7)上。
4.如权利要求3所述的测量装置，其特征在于移动组件还包括导轨(2)，固定板(7)在导轨(2)上滑动。
5.如权利要求I所述的测量装置，其特征在于所述电动平台(4)包括步进电机(18)、平台固定块(22)和平台移动块(20);步进电机(18)固定在平台固定块(22)上，带动平台移动块(20)进行移动；位移传感器(6) —端固定在平台固定块(22)上，另一端固定在平台移动块(20)上；拉力传感器(5)固定在平台移动块(20)上。
6.如权利要求5所述的测量装置，其特征在于所述电动平台(4)还包括丝杠(19)，步进电机(18 )通过丝杠(19 )带动平台移动块(20 )进行移动。
7.如权利要求5所述的测量装置，其特征在于所述电动平台(4)还包括精密导轨(21)，平台移动块(20 )在精密导轨(21)上滑动。
8.如权利要求I所述的测量装置，其特征在于拉カ传感器(5)通过连接杆(8)与左夹具(10)相连。
9.如权利要求I所述的测量装置，其特征在于还包括烘箱活动门升降単元，烘箱活动门升降単元包括烘箱活动门(13)、滚轮(14)、钢丝绳(15)和气缸(16)，烘箱活动门(13)安装在烘箱箱体(17)有烘箱门孔的ー侧并能密封烘箱门孔，烘箱活动门(13)通过绕过滚轮(14)的钢丝绳(15)与卧式安装在在烘箱顶部的气缸(16)的气缸杆连接。
10.如权利要求I所述的测量装置，其特征在于还包括底板(1)，底板(I)用于固定测量装置的部件。
全文摘要
本发明公开了一种拉线热收缩率的测量装置，其测量原理为首先通过电动平台将拉线适当张紧，通过位移传感器记录拉线原始长度为L，然后电动平台运动使拉线处于松弛状态，将拉线放入烘箱中加热一段时间，取出拉线冷却至试验环境温度后，电动平台运动使拉线张紧至同样程度，通过位移传感器记录此时的拉线长度S，根据热收缩率的计算公式ε=(L－S)/L×100%，可计算出拉线的热收缩率。本发明创新提出通过电动平台带动拉线进行移动，利用拉力传感器测量拉线所受的拉力，并通过位移传感器测量拉线长度变化的方法，实现了拉线热收缩率的自动测量。
文档编号G01N25/16GK102621175SQ20121009490
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者刘丹, 叶长文, 张勍, 张龙, 方细玲, 李志刚, 李旭华, 苗芊, 谢定海 申请人:中国烟草总公司郑州烟草研究院, 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 广东中烟工业有限责任公司
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