CH389279A

CH389279A - Verfahren und Vorrichtung zur Messung und Überwachung des Titers von Fäden der Textilindustrie

Info

Publication number: CH389279A
Application number: CH869061A
Authority: CH
Inventors: Locher Hans
Original assignee: Zellweger Uster Ag
Priority date: 1961-07-25
Filing date: 1961-07-25
Publication date: 1965-03-15
Also published as: NL120426C; DK107196C; BE614899A; DE1448061A1; US3221171A; DE1448061B2; GB993859A; NL271951A; FI41692B; ES275035A1

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Messung und tberwachung des Titers von Fäden der Textilindustrie
Die Technik kennt verschiedene Verfahren und entsprechende Vorrichtungen, mit welchen die Messung und Überwachung des Titers von Fäden durchgeführt wird. Diese Verfahren beruhen beispielsweise auf Messkondensatoren, durch deren elektrisches Feld das Prüfgut hindurchbewegt wird, so dass das letztere einen Teil des Dielektrikums darstellt. Das Gewicht pro Längeneinheit (Titer) des Prüfgutes ergibt dabei eine bestimmte Kapazitätsänderung, die über geeignete Mittel auf eine wünschbare Art zur Anzeige gelangt.

Auf diese Weise werden ebenfalls die Veränderungen des Gewichtes pro Längeneinheit sichtbar gemacht.

Solange sich das Prüfgut im Messkondensator in bezug auf das elektrische Feld immer am gleichen Ort befindet, ist die durch den Titer des Garnes bewirkte Kapazitätsänderung der Ruhekapazität des Messkondensators überlagert. Für die Messung des Titers ist es dabei erforderlich, dass die elektrische Schaltung, welche die Kapazitätsänderungen in entsprechende elektrische Spannungsänderungen umwandelt vor der Einführung des Prüfgutes derart abgeglichen wird, dass die Mess-Spannung Null beträgt.

Diese Funktionsweise wird jedoch leider durch den Umstand gestört, dass auch alle nicht dem Prüfgut zuzuschreibenden Änderungen der Ruhekapazität - die beispielsweise durch Temperaturschwankungen, Feuch- tigkeitsschwankungen oder andere Einflüsse verursacht werden - von der Messvorrichtung als Titerschwankungen angezeigt werden.

Es ist deshalb auch schon vorgeschlagen worden, das Prüfgut im Messfeld zwischen Zonen verschieden starker Feldbeeinflussung periodisch hin und her zubewegen. Dabei ist es im Prinzip gleichgültig, ob das Messfeld räumlich feststeht und sich das Prüfgut bewegt oder umgekehrt. Dadurch können alle nicht durch das Prüfgut selbst bewirkten Kapazitätsänderungen und die nicht mit der Frequenz der genannten Relativbewegung verlaufen, ausgeschaltet werden (Vergl. Schweizer Patent Nr. 355 973).

Leider vermögen auch die Vorrichtungen, welche auf diesem verbesserten Verfahren beruhen, nur in wenigen Fällen zu befriedigen. Eine weitere messtechnische Schwierigkeit bei der Kontrolle von Fäden liegt nämlich darin, dass der Querschnitt des Prüfgutes nicht durchwegs rund, sondern oft bandförmig ist. Die Erfahrung hat dabei gezeigt, dass solche bandförmige Querschnittsformen im Falle einer Drehung in bezug auf die Feldlinien des Messkondensators beim Durchlaufen eines kapazitiven Messfeldes ebenfalls Kapazitätsänderungen hervorrufen, deren Grösse vergleichbar ist mit denjenigen, die durch die Titerschwankungen selbst verursacht werden.

Diese Kapazitätsänderungen kommen dadurch zustande, dass die Feldbeeinflussung infolge von Inhomogenitäten des elektrischen Feldes auch bei gleichem Gesamtquerschnitt des Prüfgutes von der Querschnittsform und deren Orientierung im Messfeld abhängig ist.

Die vorliegende Erfindung überwindet diese Nachteile und betrifft ein Verfahren zur Messung und Überwachung des Titers von Fäden der Textilindustrie, welche Fäden durch Messfelder hindurchbewegt werden und dabei mit einer gegebenen Frequenz zwischen Zonen verschieden starker Feldbeeinflussung hin und her schwingen, und besteht darin, dass der zu prüfende Faden alternierend zwei Messfelder beeinflusst, deren Feldlinien unter einem von Null verschiedenen Winkel zueinander orientiert sind, wobei die in den beiden Messfeldern erzeugten Änderungen in einer nachfolgenden Auswerteschaltung entsprechende Spannungsschwankungen erzeugen.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, welche ge kennzeichnet ist durch zwei Messfelder, deren Ebenen miteinander einen von Null verschiedenen Winkel bilden, ferner durch eine Auswerteschaltung zur Erzeugung der den Änderungen der Messfelder entsprechenden Spannungsschwankungen.

Anhand der nachfolgenden Beschreibung und von Figuren werden die Aufgabestellung, Mittel und Anordnungen bekannter Art, die die Aufgabe nur teilweise lösen, sowie A.usführungsbeispiele der Erfindung erIäutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen einfachen elektrischen Kondensator als Messorgan,
Fig. 2 hintereinanderliegende Kondensatorelektroden mit dem Prüfgut in deren Einflusszone,
Fig. 3 als Diagramm den Spannungsverlauf eines Kondensators gemäss Fig. 2 in Funktion der Zeit,
Fig. 4 einen elektrischen Kondensator mit eine und austretendem Faden,
Fig. 5 als Diagramm den Spannungsverlauf einer Anordnung gemäss Fig. 4,
Fig. 6 im Prinzip zwei nebeneinanderliegende Messfelder mit eine und austretendem Faden,
Fig. 7 als Diagramm den Spannungsverlauf einer Anordnung gemäss Fig. 6,
Fig. 8 eine mögliche Anordnung der Messkondensatoren mit mechanischer Antriebsvorrichtung,
Fig.

9 eine weitere mögliche Anordnung der Messkondensatoren mit magnetelektrischer A.ntriebsvor- richtung,
Fig. 10a und b je einen Messkondensator mit verschieden orientierten Fadenquerschnitten,
Fig. 11 den Spannungsverlauf an Messkondensatoren gemäss Fig. 10a und b in Funktion der Zeit mit verschieden orientierten Fadenquerschnitten,
Fig. 12 eine mögliche Messanordnung mit optischen Messfeldern,
Fig. 13 eine weitere Variante der Messkondensatoren,
Fig. 14 eine für die Auswertung der in den Messkondensatoren auftretenden Kapazitätsänderungen geeignete elektrische Schaltung.

Dabei stellen nur die Fig. 8, 9, 12, 13 und 14 mit den entsprechenden Teilen der Beschreibung die eigentlichen Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, während die übrigen Figuren inklusive ihrer Beschreibung der Erläuterung der Aufgabenstellung und der Darstellung des Gedankenganges zum Lösungswege dienen.

Fig. 1 zeigt als Beispiel eines Messfeldes einen einfachen Messkondensator mit zwei Elektroden 11 und 12, zwischen denen das Prüfgut 10 hindurchgeführt wird und infolgedessen einen Teil des Dielektrikums bildet. Die durch diesen Kondensator gebildete Kapazität wird daher durch die Menge des sich zwischen den Elektroden befindlichen Prüfgutes, d. h. durch dessen Gewicht pro Längeneinheit, beeinflusst. Wird nun das Prüfgut in seiner Längsrichtung durch den Kondensator hindurchbewegt, macht die Kapazität alle Schwankungen des Gewichtes pro Längeneinheit mit. Vermittels an sich bekannter Schaltungen können diese Kapazitätsänderungen in Spannungsschwankungen umgeformt werden, die ihrerseits zu Anzeige- und Reguliervorgängen herangezogen werden.

Fig. 2 zeigt eine weitere Kondensatorausbildung, in welcher die Elektroden 11, 12 in mehrere in Laufrichtung des Prüfgutes hintereinanderliegenden und abwechslungsweise parallel geschalteten Teilkondensatoren 11', 11" und 12', 12" angeordnet sind. Das Prüfgut 10 befindet sich dabei gegenüber einer der Elektro denflächen, so dass das sich zwischen den Elektrodenteilen ausbreitende Feld in das Prüfgut eindringt und dieses damit den Kapazitätswert beeinflusst. In einem Wandler 13 werden die so erzeugten Kapazitätsänderungen dC wiederum in Spannungsschwankungen d U umgewandelt. Diese Anordnung weist gegenüber derjenigen der Fig. 1 den Vorteil auf, dass das Prüfgut über die Elektroden hinweggeführt wird und nicht zwischen die einander gegenüberstehenden Elektroden eingebracht werden muss.

Fig. 3 gibt den Verlauf der Spannungsschwankungen z1 U, welche der Ruhespannung U0 des Messorgans ohne Prüfgut überlagert ist, in Funktion der Zeit wieder. Dabei ist angenommen, dass die Ruhespannung U0 konstant ist, d. h., dass der Kondensator für sich eine konstante Ruhekapazität aufweist. Wie die Erfahrung zeigt, sind aber solche Kondensatoren verschiedenen Einflüssen, wie Temperatur, Feuchtigkeit, Staub und ähnlichem unterworfen, welche die Ruhekapazität beeinflussen. Bleibt demnach ein solcher Kondensator im Betrieb ohne Überwachung, so können solche Störungen die Ruhekapazität beeinflussen; sie können dann aber nicht von den vom Prüfgut selbst hervorgerufenen Kapazitätsänderungen getrennt werden, wodurch falsche Werte der Spannungsschwankun gen AU resultieren.

Es sind daher bereits Verfahren und entsprechende Vorrichtungen vorgeschlagen worden, bei denen das Prüfgut periodisch mit einer bestimmten Frequenz im Messfeld zwischen Gebieten verschieden starker Feldbeeinflussung hin und her bewegt wird, hierauf die dadurch entstehende Wechselspannung ausgesiebt und gleichgerichtet wird.

Eine solche Anordnung ist schematisch in Fig. 4 veranschaulicht. Das Prüfgut 10 wird nun die Strecke S zwischen den Elektroden 11, 12 hin und her bewegt, so dass es während jedes Hin- und Herganges mindestens teilweise aus dem Gebiet grosser Feldstärke des Messfeldes in ein Gebiet kleiner Feldstärke gelangt. Die Wirkung ist in Fig. 5 gezeigt. Dem Ruhewert UO- welcher hier als nicht konstant angenommen ist und daher einen beliebigen Verlauf aufweisen kann - ist die intermittierende Spannung iIU überlagert. Als wirkliche Messgrösse wird nun lediglich die Grösse J U gewonnen, die vom Betrag U0 weitgehend unabhängig ist.

Durch Anordnung von zwei getrennten Messfeldern lässt sich nun das Messverfahren erheblich verbessern.

Dabei tritt das zwischen den Messfeldern hin und her bewegte Prüfgut 10 aus dem einen Messfeld mit den Elektroden 11, 12 aus und in das benachbarte Messfeld mit den Elektroden 14, 15 ein. Die Kapazitätsände rung jedes der Messfelder wird hierauf für sich in Wandlern 13' und 13" in Spannungsschwankungen dU, resp. 2 U2 umgeformt und diese Spannungsschwankungen addiert. Dies ist in Fig. 6 dargestellt.

Fig. 7 zeigt die resultierende Spannung zl U 2 Ul t d U2. Diese Summenspannung d U enthält nun während eines wesentlich grösseren, nämlich angenähert des zweifachen Teiles der Messzeit t Inlormations- inhalt, als in einer einfachen Anordnung gemäss Fig. 4.

Da die Bewegung zwischen den Messfeldern und dem Prüfgut nur eine relative zu sein braucht, ist es an sich gleichgültig, ob das Prüfgut bewegt und sich die Messfelder in Ruhe befinden oder umgekehrt.

Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem sich das Prüfgut 10 in Ruhe befindet und die von den Kondensatoren 11, 12 und 14, 15 erzeugten Messfelder bewegt werden. Die analog der Fig. 2 ausgebildeten Messkondensatoren sind dabei senkrecht zur Zeichenebene angeordnet. Sie sind auf einem Träger 16 derart befestigt, dass ihre Ebenen einen Winkel a einschliessen.

Der Träger 18 ist in einem Drehpunkt 19 gelagert und zwischen den Anschlägen 17 und 18 frei beweglich.

Vermittels einer geeigneten Vorrichtung kann der Träger 18 in schwingende Drehbewegung versetzt werden, wie dies beispielsweise in Fig. 8 durch einen Exzenter 20 mit Pleuelstange 21 angedeutet ist. Sobald die Exzenterwelle des Exzenters 20 rotiert, bewegt sich der Träger 16 zwischen den Anschlägen 17, 18 hin und her, wodurch die Messfelder der Kondensatoren 11, 12 resp. 14, 15 sich abwechselnd dem Prüfgut nähern und wieder entfernen.

Fig. 9 zeigt eine im Prinzip ähnliche Anordnung in perspektivischer Ansicht. Zwischen den um die Achse 19', 19" drehbaren Trägern 16' und 16" sind die stabförmigen Elektroden 11, 12 resp. 14, 15 eingespannt, zwischen welchen sich die Messfelder ausbreiten. Der oszillierende Antrieb ist in diesem Falle in der Form von Wechselstrommagneten gezeigt. Ein Wechselstromgenerator 22, dessen Frequenz auf die Schwingfrequenz der Anordnung abgestimmt ist, speist Elektromagnete 23, 24. Zwischen diesen befindet sich ein am Träger 16' befestigter Anker 25, der unter dem Einfluss der magnetischen Kräfte hin und her bewegt wird und diese Bewegung auch den Elektroden 11, 12 und 14, 15 mitteilt.

Das Prüfgut 10 weist vielfach die Eigenschaft auf, dass sein Querschnitt nicht rund, sondern flach, d. h. bandförmig ist. Die üblichen, bekannten Messfelder - sowohl kapazitive als auch optische - werden nun verschieden beeinflusst, je nachdem, ob das flache Prüfgut mit seiner Schmalseite oder mit seiner Breitseite im Messfeld liegt.

Fig. 10a zeigt ein Prüfgut 10, welches mit seiner Breitseite den Elektroden 11, 12 eines Messkondensators gegenübergestellt ist; Fig. 10b zeigt dasselbe Prüfgut, wenn es mit seiner Schmalseite gegenüber den Elektroden orientiert ist.

Fig. 11 stellt ein Diagramm der Messspannung i1 U in Funktion der Zeit dar, und zwar ist beispielsweise während der Zeitintervalle a das Prüfgut gemäss Fig. 10a, und während der Zeitintervalle b gemäss Fig. 10b orientiert. Die Höhendifferenzen der Messspannung d U zwischen den Intervallen a und b deuten auf die verschiedenen Kapazitätswerte hin, die durch dieses bandförmige Prüfgut hervorgerufen werden.

Eine fehlerfreie Messung des Gewichtes pro Längeneinheit des Prüfgutes ist daher nur möglich, wenn diese unterschiedlichen Anzeigewerte dauernd ausgemittelt werden. Dies geschieht erfindungsgemäss dadurch, dass die Ebenen der Messfelder in einem bestimmten, von Null verschiedenen Winkel a (Fig. 8) einander gegen übergestellt werden. Die ie Summe der durch die solcher- massen orientierten Messfelder abgegebenen Messspannung entspricht dann dem Mittel aus den an sich unterschiedlichen Einzelspannungen.

Die Messfelder, welche durch das Prüfgut beeinflusst werden, können auch durch andere Anordnungen als elektrische Kondensatoren verwirklicht werden.

Fig. 12 zeigt schematisch eine Anordnung mit optischen Mitteln. Das Prüfgut 10 beeinflusst hier abwechselnd zwei Lichtstrahlen 36 und 37. Diese werden erzeugt durch Lichtquellen 31 und 32, die aus einem Netz 33 gespeist werden. Linsen 34 und 35 bündeln das Licht zu den genannten Lichtstrahlen 36 und 37, die auf photoelektrische Zellen 38 und 39 geworfen werden. Die einfallende Lichtmenge führt in denselben zu Photo emissionen, die durch eine Spannungsquelle 40 in Photo ströme umgeformt werden. Die Spannungsabfälle an den Photowiderständen 41 und 42 sind dann ein Mass für die einfallenden Lichtmengen, so dass an den Klemmen 43 und 44 eine Spannungsdifferenz auftritt, solange die Lichtmenge auf den photoelektrischen Zellen ungleich gross sind. Die Schwankungen dieser Spannungsdifferenzen sind wiederum ein Mass für die Änderungen des Prüfgutquerschnittes.

Auch dieses optische Messverfahren gestattet die Anwendung des anhand der Fig. 10a und 10b erläuterten Prinzips, dass das Prüfgut aus verschiedenen Richtungen beleuchtet wird. Zu diesem Zwecke wäre einer der Lichtbündel, beispielsweise 36, wie in Fig. 12 gezeigt, in der Zeichenebene von links nach rechts vorzusehen, Lichtbündel 37 dagegen in der Zeichenebene von oben nach unten. Die Bewegung des Prüfgutes selbst gegenüber den Lichtbündeln hätte dann beispielsweise unter einem Winkel von 45" gegenüber den Lichtsrahlenachsen zu erfolgen. Auch eine solche optische Messanordnung kann so getroffen werden, dass das Prüfgut 10 bezüglich seines Querschnittschwerpunktes in Ruhe bleibt und die Lichtstrahlen samt ihren Sen dern und Empfängern - oder durch andere geeignete Vorrichtungen - im Raume periodisch bewegt werden.

Einen der Anordnung gemäss Fig. 9 analogen Auf bau einer Kondensatorausführung zeigt Fig. 13. Zwi schen zwei Wangen 16' und 16" sind die Elektroden stäbe 11, 12 und 14 eingebaut. Hierbei dient der Stab 12 gleichzeitig als Elektrode für beide Messfelder. In einer
Kerbe 26 verläuft der Faden 10, wobei diese Kerbe so bemessen ist, dass der Faden bei der Bewegung um die
Achse 19 des Kondensators nicht an der Wange 16 -streift. Diese Anordnung ist deshalb möglich, weil die beiden Messfelder ein gemeinsames Potential aufweisen, so dass die in Fig. 9 getrennt gezeigten Elektrodenstäbe 12 und 15 vereinigt werden können.

Eine entsprechende Schaltung zeigt schematisch Fig. 14. Die Messfelder liegen zwischen den Elektroden 11, 12 resp. 14, 12, wobei die Elektrode 12 am Wechselpotential 40 liegt. Die Messfelder sind in einer Brückenschaltung Teile einer Auswerteschaltung 13. Diese Brückenschaltung enthält die Gleichrichter 41, 42, 43 und 44 und dazwischen ein Potentiometer 45. Der Abgriff des Potentiometers 45 führt über einen Kondensator 46 auf die Klemme 47. An dieser können die Spannungsschwankungen gegenüber dem Grundpotential an Klemme 48 abgenommen werden, sobald die Messfelder durch Titerschwankungen des Fadens 10 beeinflusst werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Messung und Überwachung des Titers von Fäden der Textilindustrie, welche durch Messfelder hindurchbewegt werden und dabei mit einer gegebenen Frequenz zwischen Zonen verschieden starker Feldbeeinflussung hin und her schwingen, dadurch gekennzeichnet, dass der zu prüfende Faden (10) alternierend zwei Messfelder beeinflusst, deren Feldlinien unter einem von Null verschiedenen Winkel (a) zueinander orientiert sind, wobei die in den beiden Messfeldern erzeugten Änderungen in einer nachfolgenden Auswerteschaltung (13) entsprechende Spannungsschwankungen erzeugen.

II. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Patentanspruch I, gekennzeichnet durch zwei Messfelder, deren Ebenen miteinander einen von Null verschiedenen Winkel (a) bilden, ferner durch eine Auswerteschaltung (13) zur Erzeugung der den Änderungen der Messfelder entsprechenden Spannungsschwankungen.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Messfelder durch elektrische Kondensatoren gebildet werden.

2. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Messfelder durch optische Strahlungsfelder dargestellt werden.

3. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Messfelder bewegt werden.

4. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Faden (10) quer zu seiner Durchlaufrichtung bewegt wird.

5. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Äquipotentiallinien der Messfelder mindestens angenähert parallel zur Achse des Fadens (10) gerichtet werden.

6. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Auswerteschaltung (13) erzeugten Spannungsschwankungen der beiden Messfelder elektrisch addiert werden.

7. Vorrichtung gemäss Patentanspruch 11, gekennzeichnet durch Kondensatoren mit Elektroden (11, 12) zur Bildung der Messfelder.

8. Vorrichtung gemäss Patentanspruch II, gekennzeichnet durch eine optische Strahlenanordnung mit photoelektrischen Zellen (38, 39) zur Bildung der Messfelder.

9. Vorrichtung gemäss Patentanspruch II und Unteranspruch 7, gekennzeichnet durch einen Messkondensator, der als Randfeldkondensator ausgebildet ist.

10. Vorrichtung gemäss Patentanspruch II und Unteranspruch 7, gekennzeichnet durch Kondensatoren, deren Elektroden (11, 12, 14, 15) zylindrische Querschnittsform aufweisen.

11. Vorrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch einen Plattenkondensator als Messkondensator.

12. Vorrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch einen Antrieb zur Bewegung der Messfelder.

13. Vorrichtung gemäss Patentanspruch II, gekennzeichnet durch ein Antriebsorgan zur Bewegung des Fadens (10) quer zu seiner Durchlaufrichtung.

14. Vorrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch Elektroden (11, 12, 14, 15), deren Äquipotentiallinien mindestens angenähert parallel zur Achse des Fadens (10) gerichtet sind).

15. Vorrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch eine Auswerteschaltung (13), in welcher die in den Messfeldern erzeugten Änderungen in Spannungsschwankungen umgeformt und addiert werden.

16. Vorrichtung nach Patentanspruch II und den Unteransprüchen 7 und 12, gekennzeichnet durch mindestens drei stabförmige Elektroden (11, 12, 14), welche mindestens zwei Messfelder bilden, welche Elektroden in mindestens einer Wange (16', 16") befestigt sind und welche Wange die erforderliche Bewegung der Messfelder durch eine entsprechende Bewegung der genannten Elektroden hervorruft.

17. Vorrichtung nach Patentanspruch II und den Unteransprüchen 7, 12 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Wange (16) mindestens eine Kerbe (26) aufweist, durch welche der zu überwachende Faden (10) durchgezogen werden kann.

18. Vorrichtung nach Patentanspruch II und den Unteransprüchen 7 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Elektroden (11, 12 und 14) gebildeten Messfelder so in einer Auswerteschaltung liegen, dass jedes der Messfelder in einem Zweig einer elektrischen Brücke liegt, wobei diejenige Elektrode (12), welche den beiden Messfeldern gemeinsam ist, den Eckpunkt zwischen den genannten Brückenzweigen bildet.