(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維処理プラントによる繊維処理を制御するシステムであって、
複数の繊維処理ユニット（１２、３０、３４、４０、５２、５６、６４、７８、８０、８２）と、
前記処置ユニット間および前記処置ユニットから流動化された繊維フローストリームを転送するための流体化移送システム（２０、３２、３９、４７、５４、６２、７４、８６）とを有し、前記移送システムがフローストリーム搬送配管（１１０）を含み、
前記移送システム内の代替繊維流通路を調整する流動化されたフロー制御手段（１００）と、
前記搬送配管内の繊維の流動化されたフローストリームから或る量の繊維サンプルを固めて集中化する前記搬送配管に固定されたサンプル収集手段（１３０）とを有し、繊維長さ、及び／又は、強さ特性を含む前記繊維サンプルの複数の物理的特性を測定するために、前記サンプル収集手段は集中化された繊維サンプルを感知手段（１５０、１７０）に提示するようにも作動可能であり、
対応する物理的特性にそれぞれ相当する値に比例する信号を生成するために前記感知手段によって測定された物理的特性に反応する信号生成手段（１１４，１５０）と、
前記フローストリーム内繊維の物理的特性を修正するために調整ステーションの所定シーケンスを介して繊維流に指示するために前記フロー制御手段（１００）を作動化する前記信号生成手段の信号へ反応するプロセス制御手段（２００）と、
を有するシステム。
【請求項２】
更に、前記測定手段へ結合された処理手段を有し、前記繊維フローストリームを処理するように前記複数の補助処理ユニットの最適組合わせを選択するために前記処理手段が前記センサデータを処理する請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
ここに、前記感知手段が繊維の伸びも測定する請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
ここに、前記感知手段が繊維長の多様性も測定する請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
ここに、前記感知手段が微細組織寸法も測定する請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
ここに、前記感知手段が綿の色および含有水分も測定する請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
ここに、前記感知手段が綿繊維の長さも測定する請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
ここに、前記感知手段が屑含有量も測定する請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
ここに、前記サンプル収集手段が、
綿供給ストリームから乾燥設備へ第１テストサンプル流を抽出し、
第２手段が前記乾燥設備の綿放出ストリームから第２テストサンプル流を抽出し、
第３手段が前記第１テストサンプル内平均繊維長さを測定し、
第４の手段が前記第２テストサンプル内平均繊維長さを測定し、
第５手段が第３手段の測定値と第４手段の測定値の間の平均繊維長さの差を測定する
ように設計されている請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
ここに、前記サンプル収集手段が、
実綿フローストリームから第１テストサンプルを抽出し、
第２手段がリント綿フローストリームから第２テストサンプルを抽出し、
第３手段が前記第１テストサンプル内の平均繊維長さを測定し、
第４手段が前記第２テストサンプル内の平均繊維長さを測定し、
第５手段が第３手段の測定値と第４手段の測定値の間の平均繊維長さの差を測定する
ように設計されている請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
ここに、前記サンプル収集手段が実綿フローストリームから第１テストサンプルを抽出し、
ここに、第２手段がリント綿フローストリームから第２テストサンプルを抽出し、
第３手段が前記第１テストサンプル内の平均繊維強さを測定し、
第４手段が前記第２テストサンプル内の平均繊維強さを測定し、
第５手段が第３手段の測定値と第４手段の測定値の間の平均繊維強さの差を測定する
ように設計されている請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
ここに、前記サンプル収集手段が実綿フローストリームから第１テストサンプルフローストリームを抽出し、
ここに、第２手段がリント綿フローストリームから第２テストサンプルを抽出し、
第３手段が前記第１テストサンプル内の平均繊維微細組織寸法を測定し、
第４手段が前記第２テストサンプル内の平均繊維微細組織寸法を測定し、
第５手段が第３手段の測定値と第４手段の測定値の間の平均繊維微細組織寸法を測定する
ように設計されている請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は概して綿のような繊維材料を処理する方法および装置に関する。更に詳細には、本発明は綿の品質を最適化する綿繰処理の方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
用語「綿」は「実綿」又は「リント」のどちらかに関して用いられる。実綿は花の繊維と密着して存在する植物種子を有する綿木の未加工天然花である。リントは種と分離した花繊維である。
【０００３】
綿繰り（ジニング）には、乾燥および実綿からの屑除去、リントからの植物種子分離、リントから屑の追加的除去、リントの圧密化およびベイル包装が含まれる。プロセス装置の機械的容量に応じて、綿繰機（コットンジン）は毎時１５０，０００ポンドの実綿を毎時１２，０００ポンドのリントに処理、即ち、５００ポンドベイルに包装されたリントに処理する。これは、綿繰システムが幾つかの異なるタイプの処理機械または装置で構成されることを意味する。各機械は、リント製品の１つ又は複数の物理的性質に影響するように設計される。
【０００４】
綿繰り後におけるリントの品質は、その最初の天然品質ならびに清浄化のタイプと程度、綿繰りプロセス期間中に受ける乾燥または加湿処理の関数である。繊維の色、長さ、強さ、密度は品質の天然属性である。ただし、水分および屑の存在は外部的に課せられる機械的影響によって変化を受け易い品質特性である。研究によれば、綿繊維の見かけ強度は繊維の水分に正比例し、従って、水分レベルが高ければ高い程強度が大きくなることが判明している。従って、例えば乾燥によって繊維水分が下げられると、見かけ強度が低下し、繰綿期間中の繊維切断頻度が増加する。
【０００５】
吸湿性材料であるので、綿の天然水分は周囲の空気の相対湿度に関して変化する。高湿期間中に収穫された綿は１２％以上の含水状態でジン（綿繰機）に届けられることがあるが、低い湿期間中に収穫された綿は、４％以下の繊維水分を含むことがあり得る。これらの理由により、前以て決定された所定の含水率のリントを繰り加工しようとする綿繰機は、処理しようとする綿に水分を加えるか、水分を除去するかして準備が整えられなければならない。それにも拘わらず、米国における大抵の綿は、実働中のプロセスバッチ内に存在する屑または水分の実際量に関係なく標準化された順序で処理される。従って、綿によっては、綿内に元来存在するレベルの屑に関して必要であるよりも多い個数のクリーナを経て過剰に乾燥または処理されることがあり得る。この種の不必要な、或いは、有害でさえある処理を施すと、その結果として、繊維の品質を低下し、コスト、及び／又は、処理時間を増大させることがあり得る。
【０００６】
多くの米国綿作物は低湿度期間中に収穫され、繊維水分が４から５％で綿繰機に届くことが多いので、繊維と種子の分離、及び、綿繰機スタンド及びリントクリーナ内で切断する繊維の本数を減少させることによるリント清浄化以前に水分を加えることによってこの種綿繊維の平均長さを改良することが可能である。ただし、繰り処理の終了したリントの水分復元では繊維の長さは改良できない。一方、繊維水分が９％以上の綿は綿繰機を円滑に通過しないばかりでなく、リントクリーナを経て適切に処理もされない。従って、綿繰機の生産の観点および製品の品質の観点から推奨される繊維水分レベルは６．５から８％である。
【０００７】
屑の除去は主として販売のための等級および販売価格の経済的配慮に関連する。ただし、それ以上屑を除去することによって得られる利益が繊維および綿種子の破損、及び、過度の重量の目減りによって相殺される収益率減少点が存在する。最新綿繰機は作動範囲内において予測される屑の状態を最も厳格に処理するための清浄化装置を備える。この装置を実際に使用する場合には、入来する綿が含む屑の内容に基づかなくてはならず、綿繰機において利用可能であるというだけの理由で比較的清浄な綿までも全ての清浄化機械を通過させてはならない。屑の除去に関しては、綿の色によって決定される等級の綿を生産するために必要な屑だけを除去するように制限されなければならない。それ以上の清浄化はベイルの価を上げることなしに、重量を目減りさせるだけである。
【０００８】
綿処理シーケンス（順序）を最適化する１つの方法は、例えばドライヤのような装置の温度を制御し、例えば処理中の特定の綿にとって必要でない実綿クリーナ及びリントクリーナのような特定の機械をバイパスさせることである。従来、例えば、屑の内容、含水率、色、繊維の長さ、長さの多様性、繊維の強さ、繊維の伸び、及び、繊維の太さのような綿の物理的性質は、綿繰機のプロセスが進行するにつれて監視されなかった。従って、リント製品の品質、等級、または、価格を最適化するはずのプロセスシーケンスを決定するシステム又は方法は存在しなかった。最適品質シーケンスを決定する方法がなかったので、最適品質シーケンスを実施する手段または装置はなかった。
【０００９】
従来の綿繰システムにおいて使用される幾つかのクリーナを変更するには、システムの運転停止期間ならびにバルブ構成を手動で変えるための労働コストが必要である。流量シーケンス変更バルブを装備したこの種綿繰システムに関して、１つの単一綿繰スタンドリントクリーナ装置のバルブ弁を変えるためには少なくとも５分間が必要であると見積もられている。通常、綿繰機は、直列または並列処理ライン内に３組以上のリントクリーナを装備するが、全ての綿繰機がバイパスバルブを装備しているとは限らない。
【００１０】
従来型の綿繰システムにいて例えばリントクリーナのような機械をバイパスするためには、当該リントクリーナに直前先行するジンスタンドを通過する綿の流れが停止される。前述のように装備されている場合には、バイパスされるべき機械へ接続された材料流導管内のバルブが、通常、手動で閉じられる。その後で、バイパスされる機械が停止される。バイパスされる機械をオンライン状態に戻すには、前記のプロセスを逆にしなければならない。例えば実綿クリーナ又はドライヤのような機械をバイパスするためには、全ての先行機械を停止しなければならず、従って、実綿クリーナバルブが手動で変更される数分間、綿繰システム全体に亙って綿の流れを停止する。
【００１１】
更に最近になって、色、水分、及び、屑の値を測定するオンラインセンサの開発が米国農務省その他により後援されている。この種の開発は、Ｗ．Ｓ．Ａｎｔｈｏｎｙ等に許可された米国特許第５，０５８，４４４号、Ｗ．Ｓ．Ａｎｔｈｏｎｙに許可された米国特許第５，０８７，１２０号、および、同じくＷ．Ｓ．Ａｎｔｈｏｎｙに許可された米国特許第５，６３９，９５５号によって部分的に記述されている。本発明に関連して、これら従来の技術特許開示全体が参照によって組み込まれている。
【００１２】
同様に参照により全体がここに組み込まれている係属中の米国特許出願第０８／６９１，０６９号は色および水分の物理的性質に関するオンラインセンサを備えた綿繰システムについて記述している。更に、国際公開第ＷＯ９８／０６０５３号は、システム流量ストリーム内相対屑含有量のオンライン測定について教示している。これらの測定に対応するデータは中央処理装置（ＣＰＵ）に伝送される。ＣＰＵは、流量ストリームの経済的価値を最適化するように流量シーケンスを決定する綿繰機決定マトリックスを生成するためにオンラインセンサデータを受け取って処理するコンピュータプログラム論理を備えた中央制御コンピュータである。特定の流量シーケンスが終了すると、例えば、実綿またはリント移送導管内のモータ作動バルブのような電源供給されている流量コントローラに適切な演算信号が発出される。
【００１３】
係属国際公開第ＷＯ９８／０６０５３号はオンライン品質開発に向けられた重要な進歩について記述しているが、プログラム論理に貢献する可変データベースは未だ色、水分、及び、屑に限られる。従来技術のプログラム論理は、繊維の長さ、繊維長さの多様性、繊維の強さ、繊維の伸び容量、及び、繊維の周囲長と微細組織寸法の性質に関係した管壁の厚さについては考慮しない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、最適品質処理シーケンスの開発における色、水分、及び、屑と共に繊維の強さ、繊維の長さ、繊維長さの多様性、繊維の伸び容量、及び、微細組織寸法で表した綿の性質について考察する自動綿繰機制御システムが必要である。
【００１５】
【発明を解決するための手段】
従って、本発明の１つの目的は、色、水分、及び、屑、ならびに、繊維の強さ、繊維の長さ、長さの多様性、伸び容量、及び、微小構造を測定するためのオンラインセンサを備えた綿繰機制御システムを提供することにある。
【００１６】
また、本発明の１つの目的は綿繰機システムの材料流通路に沿った多くの場所に配置される実質的に単一化された計器アセンブリを提供することにある。
【００１７】
本発明の更なる一目的は、移動中の繊維の平均長さ、繊維長さの多様性、繊維の伸長値、及び、繊維見本の切断強さを決定するための物理的見本の自動操作のために綿の流量ストリームの連続性を実質的に中断することなく作動中の綿繰機処理ストリームから物理的見本を抽出する装置を提供することにある。
【００１８】
また、本発明の一目的は、微細構造測定のための幾つかの新規計器を提供することにある。
【００１９】
本発明の他の一目的は、見本の重量測定の必要性を回避する微小構造決定を行うための方法および装置を提供することにある。
【００２０】
さらに、本発明の一目的は  綿見本の成熟度を決定するための修正された方法および装置を提供することにある。
【００２１】
更に、本発明の他の一目的は、流量ストリームへの手動侵入または実質的な中断なしに、そこに流れる流量ストリームから微細組織特有の寸法を得るための方法および装置を提供することにある。本発明の更なる一目的は、例えば、綿繰機のような供給源から既に除去され、スタンドアローン計器へサンプルとして手動で呈示された綿繊維を試験するように適応された、装置のスタンドアローン設備として実質的に単一化された計器アセンブリを提供することにある。
【００２２】
更に本発明の他の目的は、例えば、綿繰機のような供給源から既に除去された綿繊維を試験するように適応され、手作業による支援なしで試験されるサンプルを収集して準備することのできる、装置のスタンドアローン設備として実質的に単一化された計器アセンブリを提供することにある。
【００２３】
複数の処置ユニットを有し、綿同伴空気流を移送するための導管を備える綿繰機において、特定の処置ユニットを選択的に取り入れるか又は外すために、例えば遠隔制御されたモータバルブのような流量制御装置が導管内に配置される。各流量制御装置の導管流量制御状態は、オンライン綿特質測定からのデータに基づいて綿繰プロセスシーケンスを選択するようにプログラムされた綿繰制御コンピュータによって指示される。繊維強度、繊維長さ、繊維長多様性、及び、長さの伸び、ならびに、湿気、色汚染、微細組織寸法、及び、成熟度に関して綿特質試験が行われる。制御プログラムは、リント製品の品質、リントの等級、リントの値、または、他のこの種制御対象に、必要に応じて、バイアスをかけるように書くことができる。コンピュータによって指示されるプログラムシーケンスの完全性に関する要諦は、コンピュータへ伝送される綿特質データの精度および一貫性である。
【００２４】
本発明は、導管流量ストリームから或る量のサンプルを一時的に収集し、それを導管内の透明窓の壁部分に押し付けるパドル型サンプラによって材料移送配管内で分離されるべきオンライン綿流量ストリームサンプルに備える。透明窓の肉部分の外側に設置されている反射率またはスペクトログラフ的光学センサは窓の壁部分の内側に押し付けられたサンプルの塊から反射された光の値に反応する。この種の反射光の値は光学センサによって検出され、サンプルの色および屑含有量を決定するために用いられる。
【００２５】
オンラインパドルによって捕捉される流量ストリームサンプルの水分含有量は、電気抵抗グリッドを備えたセンサるによって測定される。この抵抗グリッドは、好ましい一実施形態におけるダクト壁に埋め込まれるか、又は、その代りに、パドルに埋め込まれる。パドルが壁に堆積したサンプルを押し付けるにつれて、サンプルの塊は抵抗グリッドに密接に押し付けられ、サンプルを通過する小さいが測定可能な電流値がサンプルの水分含有量に比例する漏洩電流を誘発する。
【００２６】
導管内流量ストリームサンプルを導管内のスクリーン（ふるい）またはアパーチャグリッド（小孔格子）に対して押し付けるために同一または独立したパドル型サンプルアキュムレータ（堆積装置）を使用することもできる。導管壁の外側に、ただし外気から絶縁されて、複数の櫛形を担持する閉回路ベルトコンベヤが設置される。閉回路のまわりでベルトが駆動されると、櫛形はアパーチャグリッドの外側表面に対抗して接触しながら通過し、パドルの圧縮圧力の下でグリッドの小孔を通って突出した繊維のパックされたパッチ（詰められた小片）からサンプルを掻き出す。櫛形のタイン（鋭角先端）にビアードとして（あごひげ状に）付着した繊維サンプルは、ピンチバー（こじり棒）によって堅固に固定されている。コンベヤベルトが前進するにつれて、櫛形および付着した繊維はコウミング（くしけずり）ステーションに到着し、ベルト櫛形によって固定されている繊維サンプルはここでコウムされる（くしけずられる）。第２のインクリメント（増分）運動は、ベルト櫛形、および、それによって保持されている繊維サンプルをブラッシング（ブラシがけ）ステーションまで前進させ、ここで、ビアード繊維（あごひげ様繊維）の平行化が完了し、緩い繊維および異物が除去される。ベルト回路内の第３ステーションは先ず、長さプロファイルの合成内容に関してサンプルビアードを光学的に走査し、それによって、平均長、短い繊維の長さ、及び、長さの均一性（についての情報）を派生する長さ分布データ（ファイバグラム）を提供する。
【００２７】
次に、拡張されたサンプルビアードは、ロードセルに固定された万力顎の間でグリップされ（掴まれ）、掴み櫛形と万力顎の間に、ビアードが切断するまで、測定済み（既知）の引張り力が供給される。この測定済み引張り力は繊維の引張り強さおよび繊維の伸びに関係する。
【００２８】
長さ測定／切断ステーションに続いて、掴み櫛形内に残っているビアード残留部分がドッフィング（櫛形から繊維を外す）ステーションに進められ、ここで、ピンチバー（こじり棒）と櫛形タイン（鋭角先端部）とのかみ合いが解除され、繊維粒子が真空除去システム内に解放される。コンベヤベルト回路内の各ステーションに関しては、サンプリング（見本採取）櫛形が装備され、それによって、測定された繊維長さ、繊維長さの多様性、繊維の引張り強さ、及び、繊維の伸びに比例する電気伝送され増分的に連続するデータの流れが生成される。
【００２９】
微細組織寸法は、繊維の周囲および繊維の肉厚に基づいて綿の繊細さを表す織物業界特有の経験的に設定された寸法である。微細組織寸法測定値は、サンプル内を通過する空気の流量を測定することによって決定される。繊維の全表面は流体抵抗を決定する。伝統的な微細組織寸法測定手法によれば、繊維を詰めた所定容量のシリンダ（円筒）の所定の軸方向長さを貫いて或る既知流量の空気を強制的に通過させる。この場合、その軸の長さ全体に亙る圧力損失が測定され、この測定値は、詰められた容量内の繊維の重量によって正規化される。当然のこととして、微細組織寸法測定の特質試験は次に示す幾つかの個別的ステップを必要とするものとする。即ち、試験量の繊維を分離するステップと、その試験量の繊維を円筒形テストセル内に置くステップと、試験流量ストリームをテストセルに、試験量の繊維を貫いて供給するステップと、軸方向の長さの両端における空気流の圧力降下を測定するステップと、試験量の繊維の重量を測定するステップとである。
【００３０】
本発明において、微細組織寸法のオンライン測定は、主材料キャリヤダクトから分路した配管によって達成される。浮遊状態の繊維を含む流量ストリームは分路に導かれ、試験セルの端部壁を構成する多孔性または孔あきピストンの面に対して繊維を堆積させる。分路の流量ストリームが継続するにつれて、多孔性ピストン面に対し、かつピストン面の前に位置するシリンダボアに沿って繊維が堆積する。軸方向に間隔を保って、シリンダボアに沿って所在する１対の圧力タップ帯域の圧力は、シリンダボア内に堆積した繊維の量の表示（インジケータ）として差圧力に関して監視される。所定の堆積点において、分路は繊維移送メインダクトに対して閉じられ、第２の孔あきピストンは繊維の堆積容量内に入って、対面するピストン面の間で堆積した繊維を圧縮する。堆積した繊維が圧縮される容量は既知の値であるか、又は、測定して決定される値である。測定して決定される値である場合、圧縮ピストンの面は、堆積した繊維の塊に所定値の圧力または力を加える。所定の圧縮力が加えられた状態におけるピストン面の位置が測定され、対応する容量が決定される。このような配置において、対面位置にあるピストン面の間の固定容量内に堆積した繊維の塊を貫いて流れる既知の空気流量が確立され、これに対応する圧力差が測定される。既知容量の両端における圧力差の測定に続いて、第１の多孔性ピストンが引っ込められ、堆積シリンダの軸方向拡張部を正接方向の出口導管に向けて開かせる。堆積した繊維サンプルの第２ピストン端部に空気圧パルスが突然加えられることにより、サンプルは試験位置から出口導管内へ移動する。出口導管に沿った移送により、テストサンプルは、秤量プラットフォーム上に堆積させられ、そこで、重量測定を必要とする方法のために、テストサンプルの重量が測定される。試験差圧力およびテストサンプル重量に比例する信号（測定するか、又は、経験的に決定する）微細組織寸法測定に関するＣＰＵに伝送される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
プロセスフローシステム
図１Ａ−１Ｄを参照することとし、一般的な綿繰機を表す幾つかの図面の特徴を通して、同様の参照文字は同様または類似の機械または要素素子を表すものとする。一般的に綿は空気路導管の中で制限された空気流ストリーム内の各処理ステーション自体およびそれらの間を経て順次移送される。実綿の流動化移送用望遠鏡型ピックアップシステム内の空気流速度は５，５００から６，０００ｆｔ／ｍｉｎである。リント綿の流動化移送用て空気流速度は約２，０００から３，５００ｆｔ／ｍｉｎである。
【００３２】
綿は育成畑から綿繰機へルースバルク（ばら荷）またはまとめられたモジュールの形で引き渡される。ルースバルク送り出し荷物（デリバリ）は真空ドラフトにより、望遠鏡型ピックアップパイプ１０を経て、供給移送配管２０へ引き込まれる。他方、レールカー（気動車）またはハイウェイバン用サイズにまとめられたモジュール１６は分散ヘッド１２内へスパイク付き回転式被駆動ローラ１４のバッテリに対して管理された供給用としてフィードコンベヤ１５上に置かれる。スパイク付きローラは先行端面に沿ってモジュールを寸断して個々の実綿ボウル（さや）を解放し、解放されたこれらの実綿ボウルはファン１８のドラフトによってフィードホッパ１７に引き込まれる。吸入ピックアップパイプ１１は実綿流を供給移送ダクト２０に通過させる。
【００３３】
次に、実綿プロセスラインに沿って、グリーンボウル（未熟なさや）および岩石分離装置２２が配置される。機械によってストリップされた綿は多数の緑色の未熟ボウル（さや）を含むことが多く、この種のボウルは、綿繰鋸の歯の詰まり、シードロールの回転不能、ロールボックスの内側およびソー（鋸）、綿繰機、スタンド、その他の機械の可動表面における粘着物の堆積などのような綿繰機故障の原因となる。多数のグリーンボウル（未熟なさや）が清浄化機械によって破壊され、それらの中実は隣接する綿に水分を加える。また、水分は他の湿った植物材料から乾いた綿へ移され、綿繰機故障の原因となる。綿および綿種子は、特に未熟な場合、水分を含んでいる時には、粘着性を生じて綿繰機の粘着故障の原因となり得る少量の物質を含む。その上、スピンドルピッカ及びマシンストリッパは岩石、土壌の塊、金属スクラップ、根、及び、現場における重量物体を拾いあげる。これらの汚染物質は、綿が綿繰処理機械に到達して機械の損傷、流れ障害、または、火災の原因となる以前に除去されなければならない。
【００３４】
幾つかのタイプのグリーンボウル（未熟な綿鞘）および岩石の分離器の中の１つのタイプでは、管路流の方向を突然変更することによって生じる遠心力を利用する。成熟して開いたボウル（綿鞘）は、より重くて密度の大きい物体よりも空気流の通路により接近して流れに従う傾向がある。この種の密度の大きい物体は、空気流の突然変化方向の正接直線方向に沿って移動を継続しようとする傾向がある。この正接経路の行く先は汚染物質収集チャンバであり、汚染物質をシステムからの排除に導く。
【００３５】
実綿が供給移送導管２０へ供給され、グリーンボウル及び岩石の分離器を通過する速度はサージビン２４によって制御される。サージビン内のセンサは、供給移送導管２０内バルブを開閉することによって吸込みをオン・オフする。
【００３６】
実綿の流れは、サージビン真空ドロッパ２６を通過して、第１ドライヤ供給ダクト２８に入る。このダクトは、図１Ｂに示すように、第１乾燥タワー３０内へ流れを送り出す。綿の流れがドライヤに入るにつれて、この流れは乾燥した加熱空気と混合される。第１ドライヤ吐き出しダクト３２は、微細に分割された粒子を除去し、実綿を開かせて、後続する乾燥および抽出プロセスの準備を整えるために、流動化された実綿の流れを第１の６個シリンダ傾斜フロークリーナ３４内に移送する。シリンダクリーナ３４は、通常４から７個の一連のスパイク付きシリンダ円筒によって構成され、これらのシリンダは、実綿を撹拌し、小さな開口部またはスロットを施した清浄化表面を横断して運搬する。清浄化表面は凹面のスクリーン、または、グリッドロッドセクション、または、鋸歯付きディスクのいずれであっても差し支えない。シリンダの作用によって実綿から除去された異物はスクリーン又はグリッドロッド又はディスク状開口部を経て落下し、収集され、トラッシュダクト３６を経て処分される。処理された流量ストリームは真空ドロッパ３８および移送ダクトセクション３９に引き渡される。真空供給ダクト３７は、スクリーン又はグリッド境界の両端の圧力差を維持し、除去された屑の移送を偏向させて、スクリーン又はグリッドを経てトラッシュ収集ビンへ入れる。
一般的な繰綿システムにおけるその次の実綿清浄化装置は、２つの鋸式シリンダ４２及び再生鋸式シリンダ４４を含むスチック（小枝）及び緑葉機械４０である。清浄化された綿は真空ドロッパ４５を経て第２タワードライヤ供給ダクト４７内に移動を継続する。スチック及び緑葉機械４０によって分離された屑および拒絶された物質は真空ドロッパ４９を通って屑吐き出しダクト５０に入る。
【００３７】
湿った綿を適当に乾燥させると、生産機、綿繰機、紡績機にとって幾つかの方法において有益である。ドライヤは、繰綿プラントが一層円滑に、かつ一層連続的に稼働するように、過剰湿気を除去し、部分的に開いた房をけばだてることによって実綿を調整する。これらの理由から、「最悪」情況に適応するようによく考案された繰綿設備とするために十分な乾燥容量が装備される。ただし、過度の乾燥は品質上の問題を引き起こすことがあり得る。乾燥し過ぎによる損傷は次の２つに起因する、即ち、繊維を過度に熱くすることと、過度の繊維破損を生じさせることである。乾燥し過ぎで脆くなった状態で、機械式クリーナ、繰綿スタンド、および鋸型リントクリーナによって綿を処理すると、繊維破損を引き起こし、それによって繊維の平均長さを短縮する。第２タワードライヤ５２が用いられる場合には、図１Ｃに示す第２シリンダ傾斜クリーナ５６へ引き渡すために第２ドライヤ吐き出しダクト５４を通る材料流量ストリームが出現する。スパイク付きシリンダによってシリンダ配置構成の上と下を経て実綿を通過させるにつれて、真空はスクリーンドラフトダクト５９から綿の流れおよびスクリーンまたはグリッドを通して空気を引く。スパイク付きシリンダによるマウリング（強打運動）によって剥がされた綿上の乾いた汚染物質は、屑ダクト５８を経て吐き出されるように、スクリーン又はグリッドを経て屑収集ビン容器に引き出される。合格綿はシリンダ傾斜の最上部において放出され、第３の傾斜シリンダ清浄化機械６４への引き渡しのために真空ドロッパ６０および中間移送ダクト６２へ入れられる。
【００３８】
ただし、この第３クリーナも、同様に、流量ストリームから捕捉された緩いリントを真空ドロッパ６８内に放出するリント再生鋸式シリンダ６６を含む。真空ドロッパ６８を通過したリントは空気リントクリーナ８０又はジンスタンド後流量ストリーム内の制御されたバット（打ち延べ綿毛）鋸型リントクリーナ８２に向かって交互に経路指定される。第３傾斜シリンダクリーナ６４からのメインフローは、次に、ジン供給シュート７４に沿ってジンスタンドフィーダアセンブリ７６に供給するためにスクリュコンベヤ／ディストリビュータ７２に導かれる。フィーダアセンブリの主要機能は実綿フローを、制御可能な速度でジンスタンド内へ均等に供給することである。
【００３９】
ジンスタンド７８はジンプラントの心臓部である。このメカニズムは綿リントから綿種子を分離する。システムの容量および生産されたリントの品質および潜在的な紡績可能性はジンの運転状態に依存する。綿繰スタンドの作動品質は、繊維強度および微細組織寸法を除いて全ての共通測定された繊維特質に影響する。通常、綿繰スタンドの直後には空気リントクリーナ８０が配置される。綿繰スタンドからの緩いリントには、空気リントクリーナのチャンバ内ダクトを経て空気が吹きつけられる。ダクト内を移動する空気と綿は、狭い屑排出スロットを横断して通過する時に、突然方向を変更する。綿繊維より重く、繊維によってさほど緊密に保持されていない異物は慣性力によってスロットを経て噴出される。
【００４０】
綿繰スタンド７８及び空気リントクリーナ８０からの流動化されたリント流は、鋸型リントクリーナ８２によってコンデンサスクリーンドラム上でバット（打ち延べた綿毛）に形成される。次に、このバットは１つ又は複数の組の圧縮ローラにより、非常に密接に接触したフィードローラとフィードプレート又はバーの間を通過して鋸式シリンダに供給される。各組の圧縮ローラは、先行する一連のローラの組よりも僅かに速い速度で回転し、バットを幾分薄くする。鋸の歯が繊維を噛み込むにつれて結合作用が起きるように、フィードローラとプレートはマットを掴む。鋸式シリンダの歯は繊維を吐き出し点までに運ぶ。繊維は、鋸型シリンダ上を移動する期間中に、遠心力と、鋸型シリンダとグリッドバーの間のこすりつけ作用と、空気流によって支援された重力との組合わせによって清浄化される。繊維は、回転ブラシ又は空気ブラスト又は空気吸い込みによって鋸歯から剥ぎ取られる。使用される綿繰スタンドの個数および容量に応じて、複数の鋸型リントクリーナ８２が並列バッテリ８４状または直列シーケンス状に協調的に接続される。
【００４１】
ベイル（梱）包装工程は、綿繰機における綿処理の最終ステップである。図１Ｄに示すように、包装（パッケージング）システムは、バッテリコンデンサ９０、リントスライド９４、リントフィーダ９６、及び、ベイル圧縮機械９８で構成される。リントクリーナバッテリ８４からの清浄なリントの流れはコンデンサ排出ダクト８６内に放出される。コンデンサ９０は低速回転するスクリーン付き又は孔あき金属カバーで覆われたドラム９２を備え、綿繰機にかけられたリントはその上でバットを形成する。バットは、剥ぎ取りローラーの間を通ってリントスライダ９４へ放出される。羽根軸式または大容量遠心ファンによって供給された運搬空気はドラム上のスクリーンを通過し、エアダクト９９を経てドラムの一端から放出される。リントスライドは、バッテリコンデンサ９０をベイル用ステーション９８のリントフィーダ９６に接続する板金トラフである。リントスライダは、リントバットの回転なし摺動運動を保証するために、水平と３３度から４５度の角度で設置される。
【００４２】
材料移送システム
図２において、図１Ａから１Ｄまでに関して以上に述べた基本的プロセス機械がブロック表示される。機械ロックを接続する線は綿移送配管を表す。ダクトライン（配管を表す線）の矢印は、それぞれのダクト内における優勢な流れ方向を表す。簡易化のために、各プロセス機械は、それに対して流入および流出する綿のフローライン（流れを表す線）と共に図示される。実際には、ファンドラフトシステムによって動力化され、かつ動力化された真空ドロッパによってチェックされる並列および直列フローを伴い、フローシステムは遥かに複雑である。しかし、当面の目的のためには、それぞれのプロセス機械に対して出入する流れ制御は、単一４方向バルブ記号１００によって表せば十分である。各機械に関して用いられる実際の１つ又は複数の流れ制御デバイスは複数の装置であり得るので、流れ経路が４方向バルブの場合とは異なるとか、或いは、特定のプロセス機械マの間では流量コントローラは完全に省略されて図示されていることもあり得ることを理解されたい。前述の注意が理解されているならば、１００Ａから１００Ｋまでの４方向バルブが２つの流れ制御経路を提供し、それによって、主要材料流量ストリームは、関連プロセス機械に対して交互に経路指定されるか、または、中央コンピュータ２００からの制御信号による要求または命令に従って当該機械を通り過ぎることが分かるはずである。材料の主流がプロセス機械に経路指定されている場合には、当該プロセス機械からの放出流は、制御されて主要流量ストリームへ復帰するために４方向バルブへ戻るように経路指定される。プロセス機械がバイパスされる場合には、当該機械からダクトによって吐き出される流れは阻止されるか、または、閉ループ隔離のために入り口フローダクトへ接続される。
【００４３】
１００Ａから１００Ｋまでの各バルブは特定機械の用途に適した形式のモータによって操作される。この種モータは電気、圧縮空気、または、油圧によって動力がを与えられても差し支えない。ここに、用語「モータ（原動機）」には、回転式およびリニア駆動機械の両方が含まれると拡張解釈されるものとする。従って、モータ制御には、コンピュータ２００からの特定コマンド信号を所要のダクト流量制御目的に変換するために不可欠な全ての作用および装置が含まれるものとする。この種技術は当業者にとって周知の技術であり、図５から８までに示されるダクトフローコントロール（導管内流制御）に特に適当である幾らかのメカニズムを除き、ここでは更に説明しないこととする。従って、ダクト流量制御装置１００Ａ−Ｋを制御コンピュータ２００に接続する図２の線１０２Ａ−Ｋはそれぞれのダクト制御信号伝送経路を表す。
【００４４】
センサデータ送信機１２０Ａ−Ｌは各処理機械の間の綿移送配管と関連する信号搬送波導管１２２Ａ−Ｌによって接続される。実際には、図２の各データ送信機１２０は複数のデータ送信機を表し、各送信機は対応する試験計器による特定の綿の性質測定に用いられる。
【００４５】
綿サンプル抽出
図３は、透明なアウトラインを用いた、方向性流れ矢印１１２によって表される空気に含まれた綿の流動化移送のための一般的な方形横断面ダクト１１０を示す。１つのダクト境界壁１０４に沿って、側壁１１８の間に床平面１１６を有するサンプルくぼみ１１４が配置される。くぼみ床平面１１６内に、透明窓１２４と床平面１１６を貫通する小孔のマトリックス１２６が設定される。フラッパエレメント１３０は、床綿に平行な軸１３６のまわりに回転するように対面する側壁１１８の間に蝶番式に取り付けられる。図４の断面図において、フラッパが回転してダクト流量ストリームの外に出た時、くぼみ床平面１１６はフラッパエレメントの上流面１３２から実質的に間隔を保つ。フラッパ１３０が回転してダクト流量ストリームの外に出た時に、下流面１３４はダクト管壁１０４平面に実質的に平行であることが好ましい。フラッパの回転は、例えばクランクアーム１３８に作用する図示されていないリニアストラットモータのような適当に制御された任意の動力手段によって駆動されることが好ましい。
【００４６】
完全な明細書が参照によってここに組み込まれている米国特許第５，０８７，１２０号、及び、第５，６３９，９５５号によって開示されているように、フラッパを流量ストリーム内に横断して立てた場合に、ダクト流量ストリーム内の綿サンプル必要量はフラッパの上流面１３２に対して迅速に堆積される。フラッパを更に回転させると、窓１２４および小孔マトリックス１２６に対して堅く締められた綿１２８の塊として綿サンプル堆積体はくぼみ１１４内に圧し下げられる。窓の外側１２４には、例えば色および屑含有量のような綿の性質を検出するための光学分析器１５０が配置される。例えば、全体が参照によってここに組み込まれている国際公開第９９／２２２２５号に開示されているＭｏｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｉｎｃ．及びＺｅｌｌｗｅｇｅｒ  Ｕｓｔｅｒ，Ｉｎｃ．製のビデオカメラを基調とする計器がこの目的に適する。内部窓１２４表面に対して堅く圧し締められた綿の表面で反射された光はビデオカメラ１５０からの電気信号を刺激する。これらの信号、または、それらの調整された形は、綿の色と屑含有量に比例した関係を持つ未加工入力データとしてコンピュータ２００へ伝送される。
【００４７】
くぼみ１１４の床１１６に接合された充電されたグリッド１４０は少なくとも２つの平行導体回路を有する。フラッパを回転して堆積物をグリッド１４０に対して圧縮した時に、フラッパ１３０の上流面１３２の面堆積物と密接に電気接触するように、導体エレメントは絶縁されていない。並列回路間の漏洩電流は可変抵抗体としての堅く締められた綿サンプルによって導通される。綿サンプル１２８の抵抗値は綿サンプルの水分含有量に比例する。並列回路間の電位が既知であれば、サンプルの水分含有量は対応する回路電流に比例する。従って電流値はサンプル含水データとしてコンピュータ２００へ伝送される。
【００４８】
一代替実施形態において、含有水分検出のための並列導体回路はフラッパ１３０の上流面１３２に対して接合されても差し支えない。水分センサについては、その全体が参照によってここに組み込まれている国際公開第ＷＯ９９／２３４８２号に更に完全に開示されている。
【００４９】
くぼみ１１４内に圧縮されたフラッパ１３０の上流面１３２上の綿サンプル堆積物１２８は、フラッパの回転によって、同様に、小孔マトリックス１２６に対して圧し付けられる。結果的に、繊維のレンズ状ふくらみ１４２が小孔プレート１２６の外部から突出する。図４及び９に関して、そこに固定された複数の櫛形装置１６２を備えた閉コースコンベヤ即ち無限軌道運搬ベルト１６０は複数のスプロケット１６４のまわりを巡回する。米国特許第５，１７８，００７号によって開示されているように、各櫛形は、回転可能なタイン（鋭角先端部）キャリヤを備えて構成される。このキャリヤベルトは、小孔プレート及び綿のふくらみ１４２によるマトリックスの外面に極めて近接した経路を移動する櫛形１６２を位置合わせするために、配管１１０または他の堅固な枠構造体に固定される。櫛形１６２が動くと、突出している綿のふくらみ１４２によって伸長したタイン（鋭角先端部）を駆動し、綿繊維のサブサンプルを掻き出す。
【００５０】
このサブサンプルは、細長く薄く平ぺんな種々長さの異なる繊維の房のような物理的外観によって「あごひげ」として特徴付けられる。キャリヤベルトの動きは、幾つかのあごひげ準備体と試験ステーション１６６、１６８、１７０、１７２との間の最小分離距離に対等な距離を移動するベルトの各増分を伴った間欠運動であることが好ましい。キャリヤベルトに沿った連続したベルト櫛形１６２の間の配置間隔はベルト運動のインタバルに対応することが好ましい。キャリヤベルトの運動の間の静止すなわち停止インタバルは、整列した複数のサンプルの中の最大あごひげサンプル処理時間によって決定される。通常、停止インタバルは、長さ／強さ試験計器１７０の完全１サイクルに必要とされる時間によって決定される。キャリヤベルト１６０の運動はベルトキャリヤスプロケット１６４の１つに結合されているモータ（図示せず）によって駆動される。ベルト駆動モータの操作制御は中央コンピュータ２００によって実施されてもよいが、そうでなくても差し支えない。ベルト１６０の操作は、繊維プロパティデータのコンピュータ２００への伝送を除き、コンピュータ２００操作から実質的に独立している。
【００５１】
また、フラッパ１３０によるサンプル収集もサンプル浄化相を含む間欠的操作である。コンパクトにされた綿サンプル１２８の少なくとも１回のビデオ走査および少なくとも１つのあごひげサブサンプルの掻き出しに続いて、フラッパ１３０はコンパクト化されたサンプル１２８から離れて下流の流線くぼみ１４４に入るように回転させられる。ダクトフロー主流１１２によって引き起こされる正常な境界層乱流および吸気現象はコンパクト化されたサンプル１２８をサンプルくぼみ１１４から追い出し、フラッパ１３０の上流面１３２を浄化する。
【００５２】
微細組織寸法試験に関する主ダクト流量ストリーム１１２の代表的サンプルは、図３に示す分路ダクト１８０によって抽出されることが好ましい。大きい方の流量ストリームから小さい流量ストリームを分離させる多くのよく知られている技法があり、それらの大部分は、メインダクト１００との接合部１８２に近い分路ダクト１８０内に部分的真空または絶対低圧帯域を含む。図３の例において、フラッパ１３０を直立させると、接合部１８２に近いメイン流量ストリーム内に局部的な静圧上昇を生成する。分岐ダクト１８０に沿って接合部１８２から離れる方向に引き起こされる退出ドラフトは綿粒子をメイン流量ストリームから引き出して分岐ダクト１８０内に入れる。分岐ダクト１８０用の安定したドラフト源は、分岐ダクトフローチャネル内のディスクバルブ１８４によって都合よく制御される。円盤型アクスルシャフトは、例えば、クランクアーム１８６およびリニアモータ（図示せず）によって回転させることができる。
【００５３】
微細組織寸法試験その他のための一代替案としてのサンプル抽出方法および装置を図２１に示す。移送ダクト１１０内の綿サンプル堆積物１２８は、例えば回転タイン又はカーディングシリンダ１４８の歯１４９に対して綿ベッド１２８を圧し付ける逆転タンパ１４６のような、任意の適当な手段によって圧縮される。ダクト壁部分１０４におけるスロット付き小孔１５８は、歯１４９の周囲によって、堆積した綿ベッド１２８内に浅い侵入を起こさせる。歯１４９によって堆積ベッド１２８からむしり取られた繊維は、カーディングシリンダ１４８の回転弧の周りの歯１４９によって、回転ブラシ２４６を備えた回転ニップ１８８内へ運ばれる。この場合、更に迅速に回転ブラシ２４６がより急速に回転すると、カードシリンダ歯からサンプルを抽出する。ブラシ２４６の周囲に隣接したピックアップ開口部を持つ真空パイプ２４８は、ブラシの剛毛によって保持されている繊維を微細組織寸法試験チャンバへ引き渡すためにパイプ内に吸引する。
【００５４】
代替実施形態において、綿サンプルは収集されずに、綿繰機内の綿フィードストリームから試験装置へ自動的に引き渡される。これらの代替実施形態において、綿サンプルは何等かの他の仕方において収集され、試験装置のスタンドアロン部分に引き渡される。スタンドアロン試験ステーションは、繊維長さ、繊維長さ分布、繊維強さ、繊維伸び、繊維の水分含有量、繊維の屑含有量、繊維の屑識別、繊維の色、繊維の色分布、繊維の微細組織寸法、および、繊維の成熟度の試験装置を含む、ここで説明した計測装置の多数の異なる組合わせの全てまたは任意の１つを収容する。スタンドアロン試験ステーションは繊維の長さ、繊維の水分含有量、繊維の色に関する試験ステーションを含むことが好ましい。
【００５５】
図２６に示す一実施形態において、大きい綿のサンプルが収集され、例えば図２７に示すように、ビンまたはカセット４０２内のテストステーション４００にもたらされる。各ビンまたはカセット４０２がテストステーション４００によって一意的に識別可能であるようにビンまたはカセット４０２はある種の識別子を含むことが好ましい。これを達成する一方法は、テストステーション４００によって走査され、テストステーション４００によって実施される全ての測定と相互関係を持たせられる取外し可能なバーコードラベル４０４を各ビンまたはカセット４０２に、備えることである。ビンまたはカセット４０２は、例えば動くコンベヤベルト４０６で、自動化されたステージング及びインデクシングシステムにロードされる。この仕方において、前にロードされビン容又はカセット４０２の測定の実施にテストステーション４００が未だ使用されている期間中に、新しい綿サンプルを含むビン又はカセット４０２はテストステーション４００に運ばれてロードされる。現行ビン又はカセット４０２の読み取りが完了すると、ステージング及びインデックシングシステムがインクレメントされ、次のビンまたはカセット４０２を、その中の綿サンプルが測定できる位置へ移動し、他方において、その前のカセットが、例えば他の移動コンベヤベルト４０８のような出力手段上に置かれる。以前に測定済みの綿サンプルは、後程それから除去できるように保持ステーションへ自動的に移動される。
【００５６】
この実施形態において、サブサンプルは、ビン又はカセット４０２内に含まれる綿サンプルから収集されることが好ましい。サブサンプルの収集過程において、綿サンプルは更に十分に開かれることが好ましい。換言すれば、サブサンプルの収集過程は、綿サンプル内の繊維を一層大きい程度に個別化する傾向がある。図２４に示されるこの種のサンプル抽出装置は相互に反対の循環方向に駆動される１対の閉じたベルト回路３５０及び３５１を含む。ベルト３５０回路のセグメント３８２は、ベルト３５１回路のセグメント３８４と強調作動し、その間の繊維捕捉帯域３８０の境界の輪郭を描く。それぞれの回路のまわりを反対方向に移動することにより、これらのベルトセグメント３８２及び３８４は相互のスロートゾーン３８６に集中する。
【００５７】
ベルト３５１は、３５２及び３５３を含み、フレームプレート３５４に対して固定された位置軸を有するキャリヤローラのまわりで駆動される。ただし、キャリヤローラ３５５、３５６、３５７の回転軸は変換アーム３５８に固定される。また、キャリヤローラ３５５の回転軸は、カーディングシリンダ３６２の軸と共通の反対端部回転軸を有するスイングリンク３６０によっても拘束される。キャリヤロール３５５及び３５０の回転軸も、フレームプレート３５４に固定された案内スロット通路３６６及び３６８に対して制限される。変換アーム３５８の変換運動は、シリンダ３７２のロッド３７０の拡張部に応答する。ロッド３７０のこの種の拡張部は、カーディング（繊維揃え）シリンダ３６２の軸のまわりのベルト回路３５０を変換し、他方、ガイドスロット３６６及び３６８はベルト回路３５１に対するベルト回路３５０の定位を維持する。この種の変換は、綿粒子をスロートエリア３８６内にまとめるためにベルト回路の間のサンプル捕捉帯域３８０の容積を選択的に調節する。このスロート（喉）エリア３８６は、カーディングシリンダ３６２と３６４の間で回転収束的に解消する。カーディングシリンダの収束作用によって出現する十分に開かれた綿粒子は、微細組織寸法測定チャンバまたは例えば綿成熟度テストステーションのような他の綿特質試験計器へ吐き出しダクト３７６を経て移送するために真空ノズル３７４内に吸引される。
【００５８】
一代替実施形態において、微細組織寸法および成熟度テストステーション用サブサンプルは、別の場所で更に詳細に説明される図２１に示すカーディング（繊維揃え）およびドッフィング（剥脱）装置によって収集される。
【００５９】
繊維の長さ、長さ分布、強度、および、伸びテストステーション４２２用の繊維サブサンプルは、例えば本明細書の別の場所で更に詳細に説明されるように、サーキット状ベルト上の櫛形サンプラを用いて収集されることが好ましい。櫛形はカセット４０２内の綿と１つ又は複数の異なる方法で接触する。例えば、櫛形は、カセット４０２の頂部、底部、または、側部におけるスロット４１０を介して綿と接触し得る。その代わりに、櫛形は、カセット４０２の頂部、底部、または、側部における小孔４１２から綿サブサンプルを除去することができる。この場合、綿は、もう一方の側からカセット４０２に入るラム４１８によって小孔４１２を通して圧縮される。
【００６０】
繊維色、色分布、屑含有量、および、屑識別のためのサブサンプルは、カセット４０２の一方の側のポート４１４を入り、綿特質テストステーション４２０のカセット４０２の反対側の第２ポート４１６に隣接して配置された透明プレートに対して綿サブサンプルを圧し付けるラム４１８によってカセット４０２内の繊維サンプルを圧縮することによって収集されることが好ましい。繊維水分感知ステーションは、一実施形態においては、透明プレートに隣接して配置され、別の実施形態においては、ラム４１８の端部に配置される。
【００６１】
図２８Ａ−２８Ｄに示す更に他の一実施形態において、スタンドアロン試験装置はビン又はカセット４０２からはサブサンプルを収集しない。この一実施形態において、サブサンプルは、例えば、綿サンプルを手作業で開き、そこで測定が行われる試験表面又はチャンバに個別に隣接するか又はその中にそれらのサンプルを置くような他の仕方において準備される。例えば、水分読取り用サンプルは水分センサアレイ４２４と接触して配置され、微細組織寸法読取り用サンプルは微細組織寸法チャンバ４２６内に置かれる。更に、長さ、強さ、伸び、および、繊維長さ分布読取り用サンプルは、そこで櫛形がサブサンプルを収集できる小孔グリッド４２８の頂部に置かれる。従って、これは、本発明の一層手作業に依存する実施形態であり、生産高が比較的低い綿繰機、或いは、他の実施形態のように十分に自動化された制御を必要としないように長期間に亙って未加工綿が非常に均一な特質を持つ状況下の綿繰機において利用可能である。
【００６２】
本実施形態の好ましい構成において、例えば可動プレート４３０のような繊維抑制手段は、プレート４３０と例えば試験表面４３２のような周囲の壁との間に静止様式において繊維サンプルを圧縮および限定する。繊維水分テストステーション４２４は、可動プレート４３０内または試験表面４３２上のどちらに位置決めしても差し支えない。繊維色テストステーション４３６は試験表面４３２の一部分の中の透明光学窓４３８に隣接して配置されることが好ましい。
【００６３】
小孔プレート４２８は、試験表面４３２内の光学窓４３８に隣接して配置されることが好ましい。可動プレート４３０は、小孔４４０を通して綿サンプルの一部分を圧縮する。綿サンプルのこの部分は、小孔プレート４２８のもう一方の側部上の櫛形と接触し、例えば繊維長さテストステーションのような繊維テストステーションに取り込まれる。他の場所でさらに詳細に説明したように櫛形はサーキット状サンプラの一部であっても差し支えない。その代わりに、櫛形はグルーミング（整理）ステーションと、その後でテストステーションへ向かう通路に沿って移動し、次に、同一通路に沿って他のサブサンプルを収集するために戻る１つの単一櫛形であっても差し支えない。好ましい一実施形態において、櫛形は、試験装置の休止状態に対する基準位置に静止で保持される綿サンプルに対して動かされる。従って、サブサンプリング櫛形は、試験装置の休止位置に対して移動する。これは、サブサンプリングプロセスの機械的操作を非常に簡素化し、更に、例えば繊維長さサブサンプルを採取した同一繊維サンプルの部分に関して同時に実施される水分含有量および屑含有量試験のような他の試験の実施を可能にする。テスト中の繊維サンプルに関する識別その他の情報を入力するためにコンソール４４２が用いられる。情報はキーボード４４６上で、又は、バーコード読取り装置４４４によって入力される。情報および試験結果はディスプレイ４４８上に呈示される。
【００６４】
ダクトフロー経路指定
図５及び６を一緒に参照することとし、鋸式リントクリーナ８２１に使用される一般的なダクトフロー経路指定（ルーティング）装置が図示される。
リントクリーナ８２１に関して以下に説明するダクトフロー経路指定原理は、例えばドライヤおよびグリーンボウルセパレータのような  綿繰システムにおける他の材料処理機械および水分検査機にも同様に適用可能である。
【００６５】
選定した例に関して、遷移ダクト１０６Ｉ及び１０８Ｉは流量コントローラ本体１００Ｉを主流量ストリームダクト１１０Ｉに接続する。遷移ダクト１０６Ｉおよび１０８Ｉに対するメインダクト１１０Ｉとの接合部の間に、リニアモータ１９７Ｉによって操作象限のまわりに回転させられるダクトフローゲート１９６Ｉが配置される。フローゲート１９６Ｉを配置することによって、上流ダクトセクション１１０Ｉと下流ダクトセクション１１０Ｊの間のメイン流量ストリームをブロックする。ダクトセクション１１０Ｉと１１０Ｊの間の流れをブロックするためにフローゲート１９６Ｉが配置されている場合、リニアモータ１９９Ｉが作動すると、フローゲート１９８Ｉを上流ダクトセクション１１０Ｉと入り口遷移ダクト１０６Ｉの間の開フロー接続位置まで回転させる。その上、リニアモータ１９４Ｉが作動して出口流量ストリームから入り口流量ストリームを分離するように流量コントローラスイッチプレート１９０Ｉを位置決めする。従って、ダクトセクション１１０Ｉに沿って到着する綿を同伴する流量ストリームは遷移ダクト１０６Ｉに導かれ、最終的には、リントコンデンサ供給シュート８１１に導かれる。吐き出しダクト８６Ｉは、リントクリーナ８２１から入来する流量ストリームを流量コントローラ１００Ｉへ移送し、そこから、メインストリームダクトの下流セクション１１０Ｊへ戻すために吐き出し遷移ダクト１０８Ｉへ移送する。
【００６６】
代替状態において、図５及び６のダクトフロー経路指示装置はメインストリームフローゲート１９６Ｉを回転させ、上流ダクトセクション１１０Ｉと下流ダクトセクション１１０Ｊの間のメインフローストリームダクトを開く。同時に、フーゲート１９８Ｉは、上流ダクトセクション１１０Ｉと遷移入り口ダクト１０６Ｉとの間の連結開口部を閉じるように回転させられる。クリーナ８２Ｉへ流入するメインストリームフローはフローゲート１９８Ｉによってブロックされるが、プロセス機械はドラフト電力管理にためにメイン移送ダクト１１０Ｊから分離されることはが不可欠である。従って、フロースイッチプレートはクリーナ入り口および放出ダクト８１Ｉと８６Ｉを流量コントローラ出口１０８Ｉ及びメインダクト１１０Ｊから分離するためにするために閉止位置まで回転させられる。
【００６７】
本発明に関する自動化された流量コントロールの一代替実施形態は図７において概略図示される。この実施形態において、回転型アクチュエータ２１４によりフローゲート２１２を閉止すると、メイン流量ストリームの上流セクション１１０Ｂを下流セクション１１０Ｃから分離する。協調的に作動する遠隔制御された回転型アクチュエータ２１８は、メインストリームダクト１１０Ｂから流量コントローラ入り口１００Ｂまでの通路を開くようにフローゲート２１６を位置決めする。その上、遠隔制御された回転型アクチュエータ２１１は、傾斜シリンダクリーナ３４に流入する流量ストリームを吐き出し流量ストリーム３９から分離するように、４方向バルブ１００Ｂのフロースイッチプレート２１０を位置決めする。同時に、４方向バルブ１００Ｂは、シリンダクリーナの吐き出しダクトをバルブ弁吐き出し導管１０８Ｂおよびメイン流量ストリームの下流セクション１１０Ｃに接続する。
【００６８】
スチックおよび緑葉クリーナ４０を通る材料流量ストリームの処理が不必要であって望ましくないことが材料特質テストデータによって決定された場合には、遠隔制御された回転型アクチュエータ２２６は、機械４０入り口ダクト１０６をＣメイン流量ストリーム１１０Ｃから閉じるようにフローゲート２２４を操作する。フローゲート２２０は、次の連続フローセクションン１１０Ｄへのメインストリーム流量セクション１１０Ｃを開くように、回転型アクチュエータ２２２によって操作される。
【００６９】
図８に示す本発明の一実施形態は、流量コントローラ入り口１０６Ｂとメインストリームダクト１１０の接合部における配管にＹ接合セクション２２８を使用する。本発明のこの一実施形態において、フローゲート２１２と２１６は実質的に平行にスイングするので、１つの単一アクチュエータによって操作可能である。
【００７０】
繊維の長さおよび強さ試験
再び図９を参照することとし、キャリヤベルト櫛形１６２による繊維サブサンプルビアード（あごひげ）１６１の抽出に続くベルトの第１インクリメント運動により第１グルーミングステーション１６６の正面のベルト櫛形が停止する。この第１グルーミングステーション１６６はビアードの個別繊維を修正し、「ｎｅｐｓ」と呼ばれるからまった繊維房を除去する堅いワイヤブラシを有する回転型カーディングシリンダ１６７を含むことが好ましい。空気ドラフトはシリンダ剛毛ブラシからｎｅｐｓおよび緩んだ繊維を除去するために回転型カーディングシリンダを介して吸引される。
【００７１】
キャリヤベルトの第２前進インクリメントは、櫛けずったビアード１６１が回転型ブラシがけステーション１６８の変換通路と位置合わせされるように、ベルトが担持する櫛形を位置決めする。ブラシがけステーション１６８は、ベルトによって担持される櫛形１６２に最も近い作動可能位置と櫛形１６２の運動経路からさらに離れた作動不能位置との間に位置する第２ステッピングモータ（図示せず）によって駆動される制御された運動を実施するように、線形ベアリング１６９に取付けられる。以前に櫛けずられたビアード（あごひげ）は、この段階で、更に細い柔軟な剛毛ロータリーブラシ１５４と強調作動プレート１５６との間のニップに引き込まれる。ブラシがけインタバルが完了すると、ブラシがけステーション１６８は、線形ベアリング軸受１６９によって決定される変換経路に沿ってベルトから後退する。
【００７２】
キャリヤベルト１６０の第３前進インクリメントにより、ベルトによって担持される櫛形１６２から突き出した櫛けずられ、かつブラシがけされたビアード１６１と、長さ／強さテスタ１７０における試料スロット２３０（図９に図示されず）の位置合わせが実施される。長さ／強さテスタ１７０は１つのユニットとして、第３ステッピングモータ（同じく図示されず）よって線形ベアリング１７６に沿って往復運動させられる。図１０から１６までに関して、テスタ１７０は、正面壁プレート２３２を有するハウジングによって収納される。特に図１４を参照することとし、ハウジングの正面壁プレートは、ガラス製光ガイド２３３が正面壁プレート２３２に対して、限定された範囲内で、独立運動可能にする「浮動」マウントを用いて堅固な光ガイドプレート２３３を支持する。ガイドプレート２３３のスロット２３０は、上側光ガイドセクション２３４と下側光ガイドセクション２３６の間のプレートを分割する。ガラス製上側光ガイドセクション２３４の上側エッジ（縁）２３８はすりガラス様凹表面を持つ拡散性光レセプタである。レセプタ凹面の収束軸に沿って一連の多重発光ダイオード（ＬＥＤ）２４０が配列される。下側光ガイド２３６の下側縁に沿って、細長い大面積フォトセンサ２４２が配置される。従って、この光センサの極めて敏感なエレメントは、位置合わせ保守整備のために相対的に固定されている。ドラフトパイプ２４４は、ビアードスロット２３０内に向かうエアドラフトを刺激するためにハウジング内側から空気を引き出す。ステッピングモータの回転によってテスタの正面壁部分が線形ベアリング１７６に沿ってキャリヤベルトの方向に前進するにつれて、スロット２３０内に向かうエアドラフトにより、ビアード１６１はスロット２３０に確実に侵入する。
【００７３】
スロット２３０内にビアード１６１が侵入することにより、上側光ガイド２３４から下側光ガイド２３６への較正済み光伝達が阻止され、それによって、フォトセンサ２４２によって放射される信号値に影響をおよぼす。ビアードがスロット２３０内へ前進するにつれてテスタユニット１７０の位置に対してフォトセンサ信号値を調整することにより、一貫性を持つビアードに関して最大繊維長および繊維長変動量の両方が決定される。ステッピングモータ駆動装置の角度位置決定は、テスタ制御プログラムに対するテストユニット１７０の相対位置を高精度で信号化する。材料メインストリームから抽出された各ビアードのサブサンプルに関する繊維長さおよび繊維長さ変動値は、代表的平均値をもとめるために、所定個数の先行値と組合わされる。
【００７４】
長さ／強さテスト計器によってサンプルとしてのビアードから収集されたエータを検討することは有益である。上側光ガイドと下側光ガイドの間でビアードが前進するにつれて、フォトセンサ２４２によって検出されるスロット２３０横断伝達光の初期減少はビアード内最長繊維の先行端の到着を信号化する。この到着信号は、位置的基準点に関して同時ステッピングモータ信号と相関性を持つ。ビアードの侵入が継続する限り、フォトセンサ２４２信号が実質的に不変状態を維持するようになるまで、この相関関係は継続する。この位置的な点におけるステッピングモータ信号は、先行端基準点と信号安定化点の間の線形微分方程式を解くために制御プログラムによって記録される。安定したフォトセンサ信号から、ビアード内の全ての繊維が少なくともスロット２３０の光伝達を中断するに十分な長さであることが推論される。従って、スロットのこの位置的場所はビアード内の最も短い繊維を示す。スロット内へビアードが更に侵入しても、光の伝達はそれ以上失われない。従って、基準点と安定化点の間の直線距離は繊維長さの変動量である。
【００７５】
基準点と安定化点の間の中間スロット位置を長さ分布評価に関する全体微分における各線形インクリメントについての光減少の大きさ又は百分率と相関性を持たせるために反復計算を用いて前述の手順を拡大することもできる。
【００７６】
ベルトが担持する櫛形１６２に対して最も近接した場所に試験ユニット１７０を配置すると、ビアード１６１は、２対の万力の顎２５０と２５２の間でビアードを通過するスロット２３０内へ侵入する位置に在る（図１６）。万力２５０は、線形ベアリング１７６によって支持された試験ユニット１７０フレームに対して固定位置に在る。万力２５２には固定位置に在る万力２５０に対して相反運動が与えられる。万力２５２の相反運動は線形ベアリング１７６運動に平行である。固定位置万力２５０は固定下顎２５０ｂと可動上顎２５０ａで構成される。横方向に平衡した２対のエアシンダ２６０は固定位置下顎２５０ｂに固定される。各シリンダ２６０から突出したピストン作動するロッド２６２は固定位置万力２５０の可動上顎２５０ａに固定される。それぞれ可動上顎２５０ａおよび固定位置下顎２５０ｂにそれぞれ固定された対面する万力顎バー２５４ａ及び２５４ｂはビアードスロット２３０の平面と位置合わせされ、開いているときに、それらの間にビアード１６１を受けいれる。
【００７７】
また、可動万力２５２は固定位置下顎２５２ｂと可動上顎２５２ａで構成される。エアシンダ２６４は固定位置下顎２５２ｂに固定される。それぞれのシリンダ２６４から突出するピストンロッド２６６は可動上顎２５２ａに固定される。万力顎バー２５６ａは、ビアード侵入平面の上の可動上顎２５２ａに固定され、万力顎バー２５６ｂは、ビアード侵入平面の下の固定位置下顎２５２ｂに固定される。
【００７８】
例えばジャッキねじ又はウォーム、および、固定位置万力２５０の下顎２５０ｂと可動万力２５２の下顎２５２ｂの間に固定されたラックのような相反伝達機構は高度に精確なステッピングモータ１７４によって駆動される。ステッピングモータに関する角度位置信号によって決定される固定万力と可動万力の間の相対移動測定精度を維持するために、可動万力２５２の下顎に固定された較正磁石２６８は較正スイッチ２６９と協調作動する。その上、伝達機構は、ロード又は力測定セル２７０を介して可動万力２５２に固定される。浮動接合部２７２は、ロードセル２７０と可動万力２５２の間の較正調整装置を収容する。
【００７９】
一貫性のある、かつ有意義な繊維の伸び及び強さ測定値に関して故障応力のかかる繊維の個数が既知であるか、又は、少なくとも一貫性のある個数が測定用に分離されることが好ましい。光センサから収集された長さおよび長さ分布データから、図２５に示すようなビアード１６１平面図が視覚化される。ビアード平面図内において、平坦線１６３の位置は基準平面に対して位置決めされる。この線１６３の位置は、ビアード平面を横断する繊維分布シーケンスに関係なく前以て決定された繊維の全体数に亙って選定される。従って、試験ユニット１７０の位置は、ビアードを締付ける顎２５４と２５６の間の線１６３の平面を位置合わせするためにビアード１６１に対して調節される。この場合、それぞれの静止顎２５０ｂ及び２５２ｂへ向かって可動顎２５０ａおよび２５２ａを閉じるために、エアシンダ２６０及び２６４は加圧空気が充填される。従って、ビアード１６１内の実質的にの一貫性のある個数の繊維が万力顎バー２５４及び２５６のそれぞれの対の間に締め付けられる。繊維を締め付けた状態で、固定位置万力顎２５０から可動万力顎の組２５２を分離するために、ステッピングモーター１７４は伝達機構を駆動する。ステッピングモータの累積カウントはパルス数に伝達比を乗じた値であり、かなりの精度で顎対分離の直線距離を決定する。顎が分離すると同時に、ロードセル２７０が感知し、繊維引き伸ばしを継続するために必要な力の値を制御コンピュータに伝達する。この力によって監視されるサブサンプルビアードの伸長は切断するまで継続される。２対の締め付けバー２５４と２５６の間でビアードが切断した場合には、繊維の伸びおよび最大の強さの値が決定される。その後で、制御コンピュータは万力シリンダに開くことを命じる。締付けバー２５６の間に締め付けられていた切断されたビアードの端部は、ドラフトパイプ２４４を介してスロット２３０ドラフトによって除去される。ビアード１６１の前端部は、ベルトに担持された櫛形１６２に固定された状態を維持する。図９に示すように、ベルト１６０が次に前進すると、櫛形１６２をビアード処分ステーション１７２と位置合わせする。ここで、櫛形１６２の繊維締付け機構が開かれ、ビアードの残り部分はブラシと真空の操作によって除去される。
【００８０】
当該技術分野における当業者は、例えば乾燥および綿繰のような最も重要な綿処理工程の前と後における図９−１６の長さ／強さオンライン測定システムの位置決めの値を識別するであろう。特に、設定されたドライヤシーケンスの通過に際してフローシステムにおける平均繊維長さが縮小したかどうかを知ることは有益である。同様に、綿繰スタンドから出てくる繊維の平均強さが低下した場合には、特定の上流工程を変えることによって調子を整えることができるはずである。
【００８１】
微細組織寸法試験
微細組織寸法値に関する基礎は、無視できる程度の個数の「ブラインド」微小孔を持つ粉末の浸透率に関して信頼のおける近似値を提供するＫｏｘｅｎｙの方程式から派生したものである。米国物理学協会ハンドブック参照。この方程式は、質量と容積が既知である物体の表面における空気の流体抵抗の関係を特徴付ける。
Ｍ＝（ＲＭ）３
ここに、
ＲＭ＝［（ＨＭＣ−ＬＭＣ）／（ＬＭＰ−ＨＭＰ）］［ＬＭＣ＋（ＬＭＰ−Ｐ）］
および、
Ｘ＝１＋［（Ｗ−１０）１００］［０．００１２５−（３．５−ＲＭ（０．０００１５］
この場合、全サンプル重量範囲は８〜１２グラム：
Ｍ＝修正済み微細組織寸法値
ＲＭ＝未加工微細組織寸法値
ＨＭＣ＝綿の高較正値
ＬＭＣ＝綿の低較正値
ＬＭＰ＝綿の低較正値の圧力
ＨＭＰ＝綿の高較正値圧力
ｐ＝試験中の綿の圧力
Ｗ＝試験中の綿の重量（ｇ）
【００８２】
図３に示す例の場合、フラッパエレメント１３０を立てると、メインストリーム材料サンプルを抽出するための分路ダクト１８０を経て微細組織寸法試験装置への外部ドラフト引き込みを補う局部化された圧力領域が提供される。図１７から１９までは開口部１８２のまわりに微細組織寸法分路１８０に向かう局部化された圧力帯域を発生させるための孔あきバッフル２８０を利用するサンプル抽出装置を示す。フラッパ１３０と同様に、孔あきバッフル２８０は、ダクト１１０メインストリーム内において、コンピュータ制御された回転型アクチュエータ（図示せず）により、作動化位置に対して選択的に回転させられる。
【００８３】
この場合における第１の微細組織寸法試験計器は、ピストンボア２９２の反対側の軸端を示すピストン２９４及び２９６を備えたシリンダボア２９２を有する。各ピストン２９４及び２９６は、伸長した位置と、空気圧作動シリンダ２９５及び２９７に対して引っ込められた位置の間で往復運動する。ピストン２９４及び２９６のどちらか又は両方は、空気が実質的に自由に通過できるように孔があけられているか又は多孔性である。ただし、この種の孔は十分に小さく、そこを通過する空気の流量ストリーム内のあらゆるリントの通り抜けを阻止する。シリンダ２９５のロッド端面２９８とピストン２９４のロッド側部との間は空気流整流機構（図示せず）であり、ピストン２９４が作動シリンダ２９５から伸長したときには、空気流はシリンダボア２９２に入ることが可能である。この種の機構は、覆われているか又はピストンが引っ込められた位置に在るときはピストン２９４によって閉じられるシリンダボア２９２の壁部分を貫くオリフィスである。
【００８４】
好ましいこの微細組織寸法試験装置の一実施形態において、微細組織寸法シリンダボアの直径は約１．５インチである。シリンダボア１９２の長さの途中に所在するサンプル収集帯域Ｘの軸方向の長さは約６．０インチである。引っ込められたピストン２９４の面平面と収集帯域Ｘの上流輪郭形成平面の間において、サンプル分路ダクト１８０が、分路ダクト１８０からシリンダボア２９２内へ流動化されたリントが円滑に遷移可能であるように十分に小さい交差角度で微細組織寸法シリンダボア２９２の壁部分に侵入する。同様に、真空ドラフトダクト３００は、サンプル収集帯域Ｘの下流輪郭形成平面と引っ込められたピストン２９６の面との間における小さい交差角度を持ってシリンダボア２９２の壁部分に侵入する。
【００８５】
微細組織寸法試験ボア２９２のサンプル収集帯域Ｘ内に長さ約４．０インチの圧力差測定帯域Ｙが所在する。図２０において、シリンダボア壁部分２９２はその周のまわりに小孔グループ３０２および３０４が配列された２つの平面を形成するように小孔が設けられる。上流グループの小孔３０２は上流マニフォルドカラー３０６内に向かって開き、下流グループの小孔３０４は下流マニフォルドカラー３０８内に向かって開く。２つのマニフォルドカラーは圧力差信号送信機３１０に作動的に接続される。
【００８６】
微細組織寸法試験装置の作動サイクルは、図１７に示すように、上流孔あきピストン２９４が引っ込み位置に在り、下流孔あきピストン２９６が伸長した位置に在る時にに始まる。その上、バルブディスク１８４は回転型アクチュエータ１８６によって分路ダクト１８０の軸と位置合わせされた平面内に向かって回転させられ、分路ダクトを微細組織シリンダボア２９２のサンプル収集帯域Ｘ内に向かって開かせる。真空がドラフトダクト３００内で引かれる場合、孔あきピストン２９６を通過する空気流はダクト１１０から分岐ダクト１８０を経てサンプル収集帯域Ｘに向かって繊維を引き出す。同伴繊維は、下流ピストン２９６面に対抗するこの流量ストリームからスクリーンにかけられ、サンプル収集帯域Ｘ内に堆積する。堆積が成長して圧縮するにつれて、堆積を通り抜ける空気流に対する抵抗が次第に増加する。堆積量は堆積塊の両端の圧力差に関係する。圧力差送信機３１０によって監視されている上流孔３０２と下流孔３０４との間の圧力差が微細組織寸法試験に十分な堆積を表す所定のしきい値レベルまで増加すると、制御コンピュータはコマンド信号を回転型アクチュエータ１８６に送り、ディスクバルブ１８４を閉じる。順番に、上流作動シリンダ２９５は上流ピストン２９４を伸長させるように作動化される。この点において、両ピストン２９４及び２９６は十分に伸長し、シリンダボア２９２内の可変ではあるが決定可能な容量Ｚを画定する。この容量Ｚは実質的に既知であるコンパクトにされた繊維の量である。
【００８７】
上流ピストン２９４が十分に引っ込められた時には、内部のシリンダボア１９２内への外部空気通路は閉じられることを想起されたい。上流ピストン２９４が伸長すると、これらの外部空気通路は開かれる。ここで、真空ドラフトダクト３００によって引かれた空気流は上流ピストン２９４の後から到着し、ピストンの孔を経て２つのピストン面の間の堆積した繊維の塊を通過する。図１８参照。ピストン通過の圧力損失は無視可能であるか又は較正済みの値であるので、容積Ｚの軸の長さに沿った圧縮繊維塊通過の空気圧力損失は圧力差送信機３２０によって測定される。制御コンピュータは、容積Ｚの軸方向の長さに沿った圧力差の値に対応する信号を送信機３２０から受け取る。
【００８８】
図１９を参照することとし、第２の圧力差が送信機３２０によって測定された後で、下流ピストン２９６は作動シリンダ２９７によって引っ込められ、それによって真空ドラフトダクト３００をシリンダボア２９２内に直接開かせる。この段階では、ピストン２９６の面によって拘束されないので、堆積した繊維の塊は１個の栓としてドラフトダクト３００内へ移動する。ダクト３００は前記の栓を重量計３１２へ移送する。繊維の栓の重量に対応する信号は、このサンプルの微細組織寸法値を解明するように圧力差送信機３１０からの信号値と調和させるために制御コンピュータ２００へ送られる。
【００８９】
微細組織寸法試験装置の他の一実施形態を図２２の分解組み立て説明図に示す。この配置構成は、メインチューブ本体２７４に通じる１つの繊維サンプル供給ダクト２７８のみを必要とする。一次キャリヤダクト（図示されず）から流れる空気ドラフトはメインチューブ本体２７４に沿って、同心円配列された測定チャンバ２７６および流量制御ボールエレメント２８７の円周上に対面して所在する１対のスクリーン付きポート２８２を通過する。また、ボールエレメント２８７は開いたポートアパーチャ２８５を備える。回転型アクチュエータ（図示せず）によって制御される第１回転位置において、スクリーン付きポート２８２はバルブ本体２８４を経て開口している。第１位置に対して９０度方向に向いたボールエレメント２８７の第２回転位置は、バルブ本体２８４を経て開いたポート孔２８５を位置合わせする。
【００９０】
図２０に関して説明済み装置のような圧力差測定装置は測定チャンバ２７６内に装備される。ピストンロッド３２４の端部に固定された孔あき又は多孔性サンプル圧縮ピストン３２２は測定チャンバ２７６と同心的に位置合わせされる。ロッド３２４シャフトは、メインチューブ本体２７４用キャップ３２５を経て摺動侵入する。圧縮ピストンロッド３２４の外部端は、位置フィードバック空気シンダ（図示せず）に固定され、これによって位置的に制御される。位置フィードバック空気シリンダは主として、反対方向のどちらかに選択的に正圧駆動変位する複動空気シンダである。ただし更に、例えばピストンまたはロッドのような変位エレメントの所在場所はシリンダに対して、又は、これと逆に監視される。どちらの場合にも、位置制御信号は、例えば圧縮ピストン３２２のような可動エレメントの相対位置を指示または報告するために利用できる。
【００９１】
一次移送ダクトから空気ドラフトによって運ばれた綿粒子はボールポート２８２のスクリーンに堆積する。測定チャンバ２７６内におけるこれら粒子の堆積は、図２０の圧力差測定装置によって検出および監視される。堆積した綿サンプルの適当な量に対応する所定の圧力差が検出された場合、制御プログラムは、空気ドラフトソースおよび測定チャンバへの追加綿入力を終結する。次に、位置フィードバック空気シンダは、圧縮ピストン３２２を、堆積サンプルに対する所定圧力負荷まで測定チャンバ２７６内に前進させる。同時に、ピストン位置が制御プログラムへ報告され、それによって、サンプル容量の決定に不可欠なデータを提供する。この状態において、既知の空気流速度が圧縮されたサンプルによって引き起こされ、圧縮ピストン３２２及びスクリーン付きボールポート２８２を通過する。空気流体抵抗は、圧縮された綿サンプルの両端における圧力損失から既知の流速の関数として決定される。次に、微細組織寸法値は、コンピュータ２００によって、流体抵抗および他の既知パラメータの関数として算定される。
【００９２】
結果として得られた空気流体抵抗を用いて、流量制御ボールエレメントは、開いたポート小孔２８５を位置合わせするために、９０度回転させられる。更に、位置フィードバック空気シリンダによって圧縮ピストン３２２が更に伸長されると、図１９の実施形態に示すように、綿サンプルが測定チャンバ２７６から押し出され、次に、自動化された重量ステーション３１２へ押し込まれる。この種の重量データは大量検査のために参照される。抽出されたサンプルは、必要に応じて、廃棄または再利用され得る。どちらの場合にも、ボールエレメント２８７を介してサンプルを放出する際に、ボールエレメントの角度位置は元のサンプル堆積位置に復元される。
【００９３】
本発明の組織試験装置の第３実施形態は図２３の装置を含む。ここに、綿サンプルコア１２９は、大きい方の堆積１２８から除芯ポンチ３３０によって分離される。大きい方の堆積１２８は、例えば芯抜き孔１３９を備えたフラッパ１３０のような幾つかの周知の手段によって固めることができる。刃の付いた端部３３２を備えたコアパンチ（ポンチ）３３０が芯抜き孔１３９と位置合わせされる。パンチ（ポンチ）本体は、ダクト壁１０４の円形密封／切断チャネル３３６と刃の付いた端部３３２とを選択的にかみ合わせるために、中空ボアロッドエレメント３３４によって可逆的に変換される。コアサンプル１２９が大きい方の堆積１２８から完全に切り放されることは必要条件ではない。
【００９４】
チャネル３３６によって囲まれた周囲内に、大気中に開口した１つ又は複数のダクト壁孔３３８が所在する。必要に応じて小孔３３８を選択的に閉じるために、ダクト壁１０４の外側にスライドプレート機構３３９が配置される。孔あき圧縮ピストン３４０は、芯抜きポンチ３３０の測定チャンバ３４４内において同心的に位置合わせされる。ピストン３４０は、圧縮ピストン３４０に固定され、ロッド３３４の内部の中に同心的に限定されたロッド棒３４２によって軸方向に位置決めされる。空気排出ダクト３４６は、芯抜きポンチ本体３３０の円筒形壁に侵入する。測定チャンバ３４４内の圧力（または真空）は圧力トランスジューサ３４８によって感知され、制御コンピュータへ伝送される。
【００９５】
この図２３に示す本発明の実施形態は、十分に開かれた綿サンプルが収集される可能性のある綿繰スタンド及びリントクリーナの後の全プロセスストリームにおいて最も有用である。この種の十分に開いたサンプルは、測定チャンバ３４４内における繊維密度の均一性およびサンプル一貫性を保証するために所望される。
【００９６】
ポンチ本体ロッド３３４の動作は単純な完全行程運動であり、エレメント１３０のコンパクト化と整合される。ただし、圧縮ピストン３４０の位置決定は測定チャンバ３４４内における行程限界の間で、ピストンロッド３４２を駆動するフィードバック制御された空気式または電動機（図示せず）によって、無限に制御される。ピストン３４０フィードバック制御の一機能は、サンプル１２９にかかるピストン３４０圧力（または力）を所定の設定点の範囲内で調整することである。第２に、フィードバック制御は、ピストン３４０ストロークの極限の間において無限の可変性をもつ対応する測定チャンバ容量を決定するためにピストン３４０面について報告する。
【００９７】
測定チャンバ内の占有容量が既知である場合に、圧縮ピストン３４０によって所定の負荷をかけたサンプル１２９を用いて、対応するサンプル１２９重量がアルゴリズムによって決定される。ダクト３４６を経て流れる既知の空気流がトランスジューサ３４８によって測定された対応するチャンバ圧力と整合される。このデータアレイから、「無重力」微細組織寸法値が算定される。
【００９８】
図２３に示す実施形態の更なる用途として、従来の技術における「成熟」値に対応する綿サンプルの特質が決定される。従来技術による「成熟値」測定値手順に従えば、既知重量の十分に開いた綿が第１所定容量に圧縮される。既知の「低」空気流通過が最初の圧縮された容量に適用され、そのときの圧力差が記録される。続いて、同一サンプルが第２の所定容量に更に圧縮され、既知の「高」空気流量が第２の容量に適用される。旧ＡＳＴＭ式を用いて繊維成熟値を計算するために「高」空気流量の場合の圧力差が「低」空気流量の場合の圧力差と組合わされる。
【００９９】
修正された成熟値は、図２３に示す実施形態を用いて操作手順から決定される。圧縮ピストン３４０が２つ以上の位置に順々にプログラムされる。対応する容量を決定するプリプログラムされた各ピストン位置において、サンプルを通過する空気流量、サンプルにおいて生じる圧力差、及び、ピストン負荷がデータとして書きとめられる。書きとめられたデータから、綿成熟値が決定可能である。この成熟値決定プロセスは増分的または連続的である。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】  実綿供給制御セクションの綿繰り工程を示す概略流れ図である。
【図１Ｂ】  図１Ａの続きとして２つの実綿ドライヤ及び中間スチックおよび緑葉清浄化機械を含む概略流れ図である。
【図１Ｃ】  図１Ｂの続きとしての２つの追加実綿クリーナク、綿繰スタンド及び２つのリントクリーナを含む概略流れ図である。
【図１Ｄ】  図１Ｃの続きとしてのリント梱包ステーションの概略流れ図である。
【図２】  本発明に従った綿繰機用フロー制御概略図である。
【図３】  本発明の実施に適用可能な代表的現状綿フローストリームサンプリング装置を示す図である。
【図４】  図３及び図９に示す装置の切断線４−４に沿った断面図である。
【図５】  本発明に適用可能な第１のタイプの導管流量制御装置の概略図である。
【図６】  図５の丸印６内に相当する図５の装置の拡大詳細図である。
【図７】  本発明に適用可能な第２のタイプの導管流量制御装置の概略図である。
【図８】  本発明に適用可能な第３のタイプの導管流量制御装置の概略図である。
【図９】  本発明用の繊維長さ及び強度サンプリング及び試験装置の現状機械概略図である。
【図１０】  機械概略図様式で表した本発明の繊維長さおよび強度特質試験装置の切断側面図である。
【図１１】  機械概略図様式で表した本発明の長さおよび強度特質試験装置の部分的切断平面図である。
【図１２】  分解機械概略図様式で表した本発明の繊維長さおよび強度特質試験装置の切断側面図である。
【図１３】  本発明の繊維長さおよび強度特質試験装置の端面図である。
【図１４】  図１３に示す装置用光学走査エレメントの切断平面１４−１４に沿った断面図である。
【図１５】  図１３に示す繊維強度測定エレメントの切断平面１４−１４に沿った断面図である。
【図１６】  図１５の丸印１６内に相当するエレメントの拡大詳細図である。
【図１７】  サンプル抽出モードにおける本発明用サンプリング及び微細組織寸法試験装置の第１実施形態の現状を示す機械概略図である。
【図１８】  空気流測定モードにおけるサンプリング及び微細組織寸法試験装置の第１実施形態の現状を示す機械概略図である。
【図１９】  サンプル放出モードにおけるサンプリング及び微細組織寸法試験装置の第１実施形態の現状を示す機械概略図である。
【図２０】  微細組織寸法試験装置の第１実施形態における空気流測定セクションの断面拡大図である。
【図２１】  サンプル抽出装置の第１代替実施形態の立面概略図である。
【図２２】  微細組織寸法試験装置の第１代替実施形態を示す図である。
【図２３】  微細組織寸法試験装置の第２代替実施形態を示す図である。
【図２４】  サンプル抽出装置の第２代替実施形態の立面概略図である。
【図２５】  試験準備を整えたビアードサンプルの拡大図である。
【図２６】  半自動化されたスタンドアロン試験装置の斜視図ある。
【図２７】  半自動化されたスタンドアロン試験装置用カセットの斜視図ある。
【図２８Ａ】  手動スタンドアロン試験装置の斜視図および平面図である。
【図２８Ｂ】  手動スタンドアロン試験装置の斜視図および平面図である。
【図２８Ｃ】  手動スタンドアロン試験装置の斜視図および平面図である。
【図２８Ｄ】  手動スタンドアロン試験装置の斜視図および平面図である。
【符号の説明】
１０  望遠鏡型ピックアップパイプ
１４  スパイク付きローラ
２０  供給移送ダクト
２２  グリーンボウル及び岩石セパレータ
３８  真空ドロッパ
４２  鋸式シリンダ
８０  空気入り口クリーナ
８２  鋸式リントクリーナ
９６  リントフィーダ
９８  梱包ステーション
１０４  ダクト境界壁
１１４  サンプルくぼみ
１２６  小孔マトリックス
１３０  フラッパ
１３２  上流面
１３４  下流面
１６２  櫛形
２００  中央コンピュータ
【図１Ａ】
0004203874.tif 000002
【図１Ｂ】
0004203874.tif 000003
【図１Ｃ】
0004203874.tif 000004
【図１Ｄ】
0004203874.tif 000005
【図２】
0004203874.tif 000006
【図３】
0004203874.tif 000007
【図４】
0004203874.tif 000008
【図５】
0004203874.tif 000009
【図６】
0004203874.tif 000010
【図７】
0004203874.tif 000011
【図８】
0004203874.tif 000012
【図９】
0004203874.tif 000013
【図１０】
0004203874.tif 000014
【図１１】
0004203874.tif 000015
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２８Ｃ】
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【図２８Ｄ】
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