CN100344969C - 纺纱准备机及求出纺纱准备机上纤维束的纱条质量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在纺纱工业中为求得一个纵长的、基本不扭转的纤维束纱条质量的微波的应用。此外本发明还涉及一种用于在计算上考虑纤维束湿度的情况下根据一个微波传感器的谐振信号的频率失谐和衰减测出纱条质量的方法。本发明还涉及一种相应的纺纱准备机以及一种用于测量纱条质量的实验室用仪器。最后本发明涉及一种用于借助微波识别运动的纤维束中的杂质的一种方法和一种纺纱准备机。
Description
技术领域
本发明涉及在纺纱工业中的微波的应用。本发明还涉及一种用于感测在纺纱准备机上运动的纤维束(fiber assembly)的纱条质量(sliver mass)的方法。此外本发明还涉及一种相应的纺纱准备机以及一种相应的测量仪。本发明还涉及借助微波对纺织的纤维束中的杂质进行识别。
背景技术
在纺纱工业中，例如用棉花在多个工步中首先制造成一个均匀的纤维束，接着制造出扭转的纱线作为最终产品。安置在纱线制造机之前的纺纱准备机如梳毛机和牵伸器的任务特别是，调节一个或多个纱条的纱条质量波动，这些纱条在随后被总括地称为纤维束。为此，例如在牵伸器上安置了纱条传感器，它们测量纱条质量或纱条质量波动并将该信息传送给调节单元，该调节单元控制牵伸装置的拉伸机构中的至少一个。例如RIETER公司的RSB-D30型是一种按这种调节原理工作的牵伸器。在不可调节的牵伸器上在许多情况下也希望获得关于纱条质量波动的信息。当纱条质量高于或低于一个阈值时，安置在这种牵伸器出口上的一个相应传感器发出例如一个相应的使机器断路的信号和/或一个报警信号。
为了测量纱条质量波动或纱条厚度波动，已知特殊的机械式探测装置，它们现在渗透到几乎所有的相应机器中。尽管如此，这种机械传感器的动态特性在输出速度大于1000m/min时是不够的。此外还发现，机械传感器前面必需的、强烈的机械缩合对拉伸能力产生负面影响。
除对纱条厚度波动的机械探测之外还提出了其它的探测原理。例如从US2942303以及DE4445720A1中已知，无接触地借助穿透的光射线测量纱条厚度。但在此测量精度会在很大程度上受到环境因素例如温度、湿度和污染的影响。此外，该方法不能抵抗纤维束的颜色以及反射特性的影响。
其它公知的无接触测量方法使用了超声波。还公知了电容工作或气动工作的测量方法。还建议了使用伦琴射线或γ射线。但所有这些方法的共同点是，它们对湿度敏感。因此，为了能够使气候影响最小，通常补偿气候影响如温度和相对空气湿度，作用是不大的。固有纤维水分的问题不能通过此被没有困难地克服。这里要说的只是，粘胶例如在40％相对空气湿度时具有约13％的水分。在相对空气湿度为90％时该值上升到25％。此外，对于同一批羊毛，在环境条件保持不变的情况下纤维水分的变化可达5％。在与纺纱准备机相对应的条筒中处于上面的羊毛层比处于下面的吸收更多的水分。此外，纺织的纤维由于纺纱厂内气候条件的改变(例如早上、中午、晚上)而具有不同的湿度。所述的这些影响对纱条质量的测量结果有很大影响，从而影响调节效果。
发明内容
本发明的任务是，改善对纤维束的基本无接触的纱条质量测量以及对纤维束的一般测量。
该任务通过使用微波测量纵长的、基本不扭转的纤维束的纱条质量来解决。
该任务还通过本发明所提供的方法以及纺纱准备机来解决。所述方法为一种用于求出在一个纺纱准备机上运动的纤维束的纱条质量的方法，该纺纱准备机具有多个前后相继的、用于牵伸该纤维束的拉伸机构，该方法包括以下步骤：将微波输入耦合到一个微波传感器的至少一个谐振器内；将纤维束通过或沿着该至少一个谐振器这样导引，使得固有谐振由于纤维束的纱条质量和湿度变化而改变；使微波频率通过处理器控制的协调与该固有谐振相适配；探测由该至少一个谐振器输出耦合、适配到频率中的微波的频率失谐和衰减；根据频率失谐和衰减在计算上考虑纤维束湿度的情况下借助一个处理器计算出纱条质量；其特征在于，根据纤维类型和/或其它的与湿度有关的参数采用一个恒定的基本纤维湿度，从该基本纤维湿度出发求得纱条质量波动。
所述纺纱准备机，特别是梳毛机，牵伸机或精梳机，特别是用于实施前述的方法，具有至少一个用于测量连续运动的纤维束的纱条质量的传感器，其中该至少一个传感器包括：至少一个微波发生器，用于产生具有处理器控制的可变化的频率的微波；至少一个微波谐振器，在其中可输入耦合这些频率可改变的微波；一个探测容积作为微波谐振器的一部分，用于容纳纤维束，一个探测器用于探测从谐振器中输出耦合的微波；以及一个计算单元，用于在计算上考虑纤维湿度的情况下分析计算关于纤维束纱条质量的微波谐振信号；其特征在于，该计算单元根据纤维类型和/或其它的与湿度有关的参数采用一个恒定的基本纤维湿度，从该基本纤维湿度出发求得纱条质量波动。
该任务还通过本发明所提供的实验室用仪器来解决。本发明所提供的用于测量纤维束的纱条质量的实验室用仪器，具有至少一个微波发生器用于产生具有处理器控制的可变化的频率的微波，具有至少一个微波谐振器，在其中可输入耦合这些频率可改变的微波，具有一个探测容积作为微波谐振器的一部分，用于容纳纤维束，一个探测器用于探测从谐振器中输出耦合的微波，以及一个计算单元，用于在计算上考虑纤维湿度的情况下分析计算关于纤维束纱条质量的微波谐振信号。
在杂质识别方面该任务通过如下方式来解决。在纺纱工业中为识别一个绳状纺织纤维束中杂质的微波的应用。
本发明提供一种用于识别在一个纺纱准备机上运动的纤维束中的杂质的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将微波输入耦合到具有可改变的固有谐振的一个微波传感器的至少一个谐振器内；将纤维束通过或沿着该至少一个谐振器这样导引，使得固有谐振由于纤维束中存在杂质而改变；使微波频率通过处理器控制的协调与该固有谐振相适配；探测由该至少一个谐振器输出耦合、适配到频率中的微波的频率失谐和衰减；根据频率失谐和衰减在计算上考虑纤维束湿度的情况下借助一个处理器计算出杂质的存在。
本发明提供一种纺纱准备机，特别是用于实施上述的方法，具有至少一个用于识别连续运动的纤维束中的杂质的传感器，其中该至少一个传感器包括：至少一个微波发生器，用于产生具有处理器控制的可变化的频率的微波；至少一个微波谐振器，在其中可输入耦合这些频率可改变的微波；一个探测容积作为微波谐振器的一部分，用于容纳纤维束；一个探测器用于探测从谐振器中输出耦合的微波；以及一个计算单元，用于分析计算关于纤维束中的杂质的微波谐振信号。
本发明第一次建议将微波使用在纺织工业中，用来测量基本不扭转的纤维束的纱条质量或进行杂质识别。微波为此目的的使用迄今没有被公开过，尽管很久已经公知将微波用于测量材料特性。
如果在本发明框架内提到测量纱条质量，则该措辞也包括测量等效参量，如特别是物体横截面或纱条密度以及这些参量的波动。
本发明特别适合于测量纺织的、基本不扭转的也就是说最多只在极小程度上扭转的纤维绳，例如羊毛条，它们被呈送给纺纱准备机或离开它。也可测量其它天然的或合成的纤维类型，以及天然纤维与合成纤维的混合物。
根据本发明使用微波可以例如这样实现：将具有纤维湿度的一个长的纤维束带入到一个探测容积中，该探测容积是至少一个微波谐振器的一部分。微波由至少一个微波发生器产生并被输入耦合到该谐振器内，该谐振器按照反射原理或者透射原理工作。由于存在湿的纤维束，谐振频率，就是说固有谐振，与空的谐振器相比发生变化。借助处理器可以确定并调整该新的谐振频率，其中除该谐振频率外还可借助一个相应构成的探测器测量输出耦合的微波的信号衰减。借助新的固有谐振的测量信号就可以用公知方法在计算上消除纤维湿度。
例如从EP0468023B1中已知一种可能的方法，用于在求出不依赖于湿度的密度测量值或质量测量值时分析计算微波信号，但它主要涉及与密度无关的材料绝对湿度的测量。该文献中描述的方法的基本特点在于与湿度无关地求得一个纤维束的纱条质量或纱条密度。就此，EP0468023B1的公开内容被明确地包含在内。
在EP0468023B1所描述的方法中，得到一条基本取决于纱条质量和纤维湿度的测量曲线，它包含了关于失谐的谐振频率和半值宽度方面的信息。该方法主要以此为基础：将与材料湿度有关的测量信号与初始测量参量如半值宽度和谐振频率联系起来。测量信号被与一个专用于纤维材料的、存储的校准曲线相比较。可以在考虑空谐振器(无测量物)时微波信号的半值宽度和谐振频率的条件下求得测量物的与密度有关的湿度或者与湿度有关的密度，其中本发明特别是对于后者感兴趣。
在DE19705260A1和DE19734978A1中描述了另一种特别是用于卷烟条的略微更费事的方法，其中描述了入射两种频率的微波。这两个文献的公开内容也被明确地包含在此：向谐振器输入具有至少两个不同频率的微波，其中，通过比较谐振器的不被纤维束影响的和被其影响的谐振曲线得出谐振频率偏移，并且，通过比较在输入微波频率下的谐振曲线振幅得出衰减。该至少一个谐振器按一定时间间隔被用压缩空气或抽吸流清理。
根据本发明的微波使用可以最好用于在考虑纤维湿度情况下求得一个纤维束的纱条质量。在此，有利地根据湿度求得纱条质量，最好方式是：在求得纱条质量时在计算上消除纤维湿度。或者也可以从一个恒定的基本纤维湿度出发，其中例如待测的纤维类型和所确定的环境条件被作为参考值采用。还可为采用一定的基本纤维湿度而选择其它参数。这样，例如待处理纤维材料的覆盖层被用来参考。从基本纤维湿度出发可以求得纱条质量的偏差。据此，该方法满足了对纤维束的纤维湿度的相当考虑。
特别有利的是，在可调节牵伸器中使用微波测量原理。所求得的纱条质量或纱条质量波动的值被输送给一个调节单元，该调节单元相应地控制一个纺纱准备机的一个拉伸机构，该纺纱准备机使连续通过的纤维束变均匀。例如纤维束在牵伸器的牵伸机构中在一个预拉伸区中和一个接着的主拉伸区中被牵伸。在此，这些拉伸区由各两个辊对形成，其中纤维束被夹紧在一个这样的夹紧辊对的辊之间。沿着牵伸方向，各个辊对的辊的圆周速度逐渐提高。通过控制三个顺序布置的辊对中的例如入口辊和中间辊来改变它们的圆周速度，从而也改变拉伸情况。以此方式可调节纱条质量波动或纱条厚度波动。
本发明还可有利地用于梳毛机上。在此有的是，例如通过至少一个微波传感器取代通常在探测辊上使用的位移测量传感器(两个探测辊或排出辊中的一个可径向偏移，该偏移是纱条厚度的一个尺度)。梳毛机的拉伸机构就此可被相应地调节。变换地或附加地，可调节梳毛机供料机构。本发明的使用也可以设置在可调节的梳毛机上或设置在牵伸器上，这种梳毛机在出口上具有一个可调节的牵伸装置，用于之后被称为无纺织物的纤维束。本发明还可用于具有一个安置在出口上的可调节牵伸装置的精梳机上，其中在需要的情况下可在该牵伸装置前面连接一个不可调节的牵伸装置。在梳毛机和精梳机中，牵伸装置可有利地以模块的形式被送交给纺纱准备机的出口。名称“模块”表示：梳毛机或精梳机不与牵伸装置构成一个总的、统一的机器，而是一种机器的结合。相互间的相应匹配是必要的。
按照本发明，微波测量技术也可有利地用于实验室用仪器，其中测量从总的纤维束中分离出来的段。还可有利地将一个便携式仪器只用于在纺纱准备机上有时进行的测量。该仪器可根据要求用在不同的纺纱准备机上，例如用在不可调节的牵伸装置上，如Rieter公司的不可调节的SB-D10，以便在机器上进行一定的基础调节，其中例如包括辊对之间的夹紧线距离，预拉伸，被牵伸的纤维束的输出速度，拉伸区中的压杆的位置等等。
原则上本发明可以特别是用在纺纱机的一个牵伸装置的入口和/或出口上。如果微波传感器装在纺纱准备机的入口上并且测量值或测量计算结果被输送给调节装置，则称之为入口调节。微波传感器装在机器的出口上则为出口调节。借助出口调节可以特别调节长波的、周期的纱条质量波动。入口调节和出口调节的组合也是有利的，这形成一种所谓的多回路调节。在EP0176661A2中描述了一个例子，其公开内容被明确地包含在内。
借助纺纱准备机的出口上的一个微波传感器对出口上的机械传感器进行可信度控制，也是有利的。换具话说，机械传感器被借助微波传感器检验，使得例如在达到一个预先选定的A％极限值(长波的纱条波动)时对机器调整值进行自动修正或对拉伸的纤维束进行实验室检验，以便接着手动地相应调整机器，例如调整牵伸装置的辊之间的夹紧线距离。
相对于调节纱条质量波动变换地或者附加地，本发明还可用于监视进入和/或输出的纤维束。特别是在牵伸装置不可调节的情况下，则可例如根据不同的纤维材料借助于微波传感器确定机械调整的质量。还可在输出的纤维束的纱条质量高于或低于一个阈值时使机器停车和/或发出一个报警信号。
微波测量技术还可以作为监视机构用于探测纱条断裂。这种监视可以例如在牵伸器的入口上进行，例如通过在一定数量周期上测量纤维束，其中在低于一个预定的阈值时使机器断路。也可在牵伸器入口上或在其它纺纱准备机上进行这种监视。有利的是，至少一个微波传感器不仅承担纱条质量检测，而且承担对纱条断裂的检测，因为在后一种情况下纱条质量也低于了阈值。
除纤维质量外还有利地检测纤维湿度和/或纤维温度，例如借助相应段上的IR射线测量。这些参数也可以用于控制机器。特别是经常在从条筒中拉出的纱条的覆盖层上会出现大的纤维湿度，这在相当大程度上影响拉伸性能。高的纤维湿度还可能导致产生缠绕。因此有利的是，将纤维湿度也包括在对拉伸机构的控制和/或调节内。纤维温度也相似。
特别有利的是，测量频率与进入到纺纱准备机内的纤维束的进入速度相协调，适配到谐振频率中的微波谐振信号以该测量频率被输出耦合或处理。或者使测量频率与离开机器的纤维束的输出速度相协调。换句话说，调整到机械同步的测量频率。这意味着，与纱条速度无关地遵守确定的探测长度，例如1.5mm。这种沿着纤维束以预定间距按长度确定的探测(恒定的间隔长度)阻止差拍并且使测量结果的分析计算更简单。为了实现这种可变的测量频率或探测频率，可以在探测器上设置一个外部的同步入口，它得到取决于纱条速度的同步信号。
另一种方法是按时间确定的探测，其中测量频率取决于纱条速度。这种措施相当于按长度确定的探测，其中只是选择了一个不同的参考体系。
为了补偿该测量方法的可能过于粗糙的分辨率，最好沿着纱条在多个相继的、位置重叠的测量段上进行测量。如果分辨率例如为1cm，则测量频率例如这样选择：沿纱条每隔2mm进行一次新的测量。这样，纱条长度的1cm被分五步探测。换句话说，每次沿纱条方向相互错开2mm进行相继的测量，使得每个2mm长的纤维束段被测量五次。这种测量值重叠减少了积分长度并通过数学计算提高了有效分辨率。在此，每次测量的真实分辨率保持不变，例如为约1cm。
所述的提高有效分辨率的方法最好用在牵伸装置的出口上。迄今，从牵伸装置离开的纱带的光谱图在约1cm以下或者甚至10cm以下插补，因为所使用的机械探测装置的动力太小。因此在1cm和更小时实际测得的CV值具有重要意义。因此，特别是也在纺纱准备机的入口上和/或出口上，最好借助至少一个微波传感器记录纤维束的一个光谱图或最好在很短波的范围内补充一个这样的光谱图的一部分。
特别有利的是，纤维束基本无波动地被导引通过至少一个谐振器。按此方式可避免测量值失真。实现这种无波动性或波动减小的一种有利的可能性通过侧面、即垂直于纤维束导引实现。纤维束或者只在一侧被导引，或者在多侧被导引(尽管这种导引涉及无接触的测量原理)。
纤维束最好在沿纵向张紧的情况下通过至少一个谐振器，有利地具有小的张紧力，使得纤维束不会因此被拉伸。这样的张紧最好通过所述至少一个谐振器前面的和后面的导引装置实现。这些导引装置可以最好还承担使纱条在纱条横向上定向的作用。
用于导引和/或张紧的导引装置可以有利地通过所述至少一个谐振器前面的和后面的各一个将纤维束夹紧的输送辊对实现，其中这些辊为了改善夹紧效果最好具有波纹(ondulieren)。
变换地或附加地，在所述至少一个谐振器前面连接至少一个在圆周方向上敞开或闭合的喇叭口，纤维束或一组纱条通过它被缩合并在横向上被导引，其中多个组构成一个纤维束。代替喇叭口，例如也可以使用导板、导杆等。
变换地或附加地，纤维束或构成纤维束的各个纱条组在所述至少一个谐振器前面通过一个作为缩合元件构成的导引装置被导引，该导引装置具有垂直于纤维束纵向逐渐升高的导引面。这样，纱条朝向中心滑动并被缩合。这种导引装置最好基本作为具有彼此相对并相互过渡的尖的双圆锥构成，从而成为一个导引滚子。此外这样的导引装置可以可转动地构成，以使纤维束在纤维纵向上的输送更容易。
最好在所述至少一个谐振器前面安置至少一个可在纤维束横向上移动的压杆作为替换的或附加的导引装置。一个这样的压杆最好在纤维束进入谐振器内之前安置在先前描述的导引滚子的后面。
在另一种方案中，可以在牵伸装置的辊一同起作用的情况下实现所希望的张紧力。如果传感器例如直接安置在牵伸装置前面，则连接在传感器后面的牵伸装置入口辊对与例如传感器前面的一个输送辊对配合作用使得张紧。此外，传感器以短的距离安置在牵伸装置前面是有利的，因为与现有技术中例如借助机械探测辊探测时相反，待牵伸的纺织材料没有先被压缩，因此也不必再在一个直到牵伸装置的较长的路径上被扩宽。
如果相反传感器连接在牵伸装置的后面，则一方面连接在它前面的牵伸装置输出辊对、另一方面一个连接在后面的压延辊对负责使被牵伸的纤维束张紧。
纤维束最好成至少两个组被导引通过一个或多个谐振器，这些谐振器在横向上具有间距。为此，可以或者将纱条在纺纱准备机的入口上、最好在被从前置的条筒中拉出时就已分成两个在空间上相互分开的组，或者将纤维束在通过所述至少一个谐振器之前分成至少两个组。通过对纤维束的这样划分可以提高微波传感器的测量精度，因为分别只有纤维束的一部分通过该至少一个谐振器的一个探测容积。此外使得对纱条的导引更容易。
所述至少两个纱条组最好在通过该至少一个谐振器之后被相互重叠地导引，以便接着进入纺纱准备机的一个牵伸装置内，在该牵伸装置内它们最好被基本相互平行地牵伸。
在该至少一个谐振器内纱条之间的相对运动会导致给调节单元传送失真的信息并从而导致错误的拉伸，为了避免该相对运动，这些纱条最好被相应地导引。为此有利地设置了转向元件，它们这样定位：使得被不同纱条的相应段从谐振器到牵伸装置所经过的路径基本同样长。为此目的有利地为每个纱条设置了至少两个转向元件，它们在纤维束的纵向和横向上相互错开。按此方式将各个纱条的每段路径长度调整到相同尺度上。
这些转向元件最好可转动地构成，以降低纱条与转向元件之间的摩擦。
在一个优选的实施方式中，纱条并列并且平行行进地被导引通过该至少一个谐振器。在此，纱条可以相互具有基本恒定的间距或者还相互接触。在此省去了将纱条划分成两个或多个组。由此实现了结构简单的微波传感器。这样导引纱条的优点是，它们有利地均匀分布在谐振器腔内。为了实现纱条在谐振器内或谐振器腔内的这种均匀分布，可以将被输送的纱条根据空间布置在输送时缩合和/或扩宽。
在本发明的另一个方案中，纱条不只在谐振器内、而是从进入到出去都被并列地并且在俯视图中看基本平行地导引通过纺纱准备机。由此特别是避免了由于纱条转向和缩合造成的摩擦损失。
有利的是，至少与纤维束接触的探测容积段的材料基本耐磨地构成，以便在一个长的持续时间上得到精确的测量结果并保证传感器具有长的寿命。
因为总是会有纤维从纤维束中脱离出来(纤维飞毛)，符合目的的是，以一定时间间隔清理被纤维束通过的探测容积。为此使用作用在探测容积上的压缩空气或负压是有利的。变换地或附加地，该至少一个谐振器的至少探测容积在纤维束静止期间可移动，例如可在纤维束横向上移动，以便为了在该至少一个谐振器的一个清理位置中自动地或手动地清理探测容积而能够被更方便地接近。
通过从属权利要求的特征给出有利的进一步改进。
附图说明
下面借助附图解释本发明的实施例。图中示出：
图1 一个用于牵伸纤维束的牵伸机的第一实施方式，
图2 一个牵伸机的第二实施方式的示意侧视图，
图3 图2的牵伸机的俯视图，
图4a 一个牵伸机的第三实施方式的俯视图一个局部，带有六个被呈送来的纱条，
图4b 沿图4a的剖面I-I的一个视图，
图5 带有一个牵伸装置的一个梳毛机或精梳机的示意图。
具体实施方式
下面借助附图1解释牵伸机10的基本工作方式，它作为一个纺纱预备机的例子。按照该例，多个基本不扭转的纱条1′被并列地呈送给牵伸机10。也可以只将一个纱条1′熟输送给牵伸机10。在这两种情况下都在本发明范围内对所呈送的纤维材料使用术语“纤维束”，它在后面具有参考标号1。在牵伸机10的入口上安置了一个喇叭口11，它使纱条1′或纤维束1缩合。或者也可以使用其他的缩合装置。也可以设想完全放弃缩合。在通过一个后面要描述的探测装置或者说一个传感器之后，纱条1被导引到一个牵伸装置1中，该牵伸装置构成牵伸器10的核心部件。通常的牵伸装置一般具有一个预拉伸区和一个主拉伸区。在牵伸不可被调节的情况下，在拉伸过程中不仅预拉伸而且主拉伸都保持恒定。相反，在牵伸可被调节的情况下通过改变拉伸高度进行调整。为此，在可调整的牵伸装置中不仅预拉伸、而且主拉伸都可以改变，但几乎总是选择主拉伸。原因在于：主拉伸大于预拉伸，使得可以进行更精确的调节。
牵伸装置2通常具有三个拉伸机构或者说辊对，在它们之间进行真正的拉伸。这些辊对是入口辊对21，中间辊对22和出口辊对或输出辊对23，它们以按顺序逐渐提高的圆周速度旋转。通过辊对的不同的圆周速度，纤维束1被相应于圆周速度之比而拉伸。在此，入口辊对21和中间辊对22形成所谓的预拉伸区27，中间辊对22和输出辊对23形成所谓的主拉伸区28。通常在主拉伸区附加设置一个压杆3，它使由纱条组成的纤维束1转向，从而对纤维提供更好的导向，特别是对未被夹紧在两个辊对之间的纤维(所谓游离的纤维)。被预拉伸的纤维束1借助一个上转向辊24和一个毛纤维喇叭口4被合并，并且通过一个压延辊对6和一个偏转的纱条通道7以一个速度VL被存放在一个筒子9中，纱条通道7安置在一个以角速度ω旋转的转盘8中。
为了平衡可调节的牵伸器上的纱条质量波动，所呈送的纱条通常通过一个安置在牵伸器2前面的传感器14，该传感器连续记录纱条厚度并以电压信号的形式首先传送给一个存储器15，该存储器考虑通过传感器14与进入牵伸器2之间的位移差或时间差(FIFO存储器，即First-In-First-Out存储器)，然后在经过该时间差之后再传送给一个计算和调节单元16。据此，测量信号在存储器15中被中间存储，这样，计算和调节单元16在一个预定时间之后或者纤维束1经过一个预定位移之后接通调节装置，该调节装置通过改变中间辊对22以及可能还有入口辊对21的圆周速度来平衡(见箭头方向)质量波动。该接入点被称为调节接入点。在主拉伸区28中对质量波动的平衡通过改变伺服电机(未示出)的转速来达到，该伺服电机驱动入口辊21和中间辊22，其中用于驱动输出辊23的电机的转速保持恒定。
按照本发明，探测装置或传感器14借助微波工作，其中最好应用谐振器原理。为此，传感器14包括至少一个微波发生器25，其频率可被一个处理器25′调节而改变，将微波输入耦合到至少一个谐振器14′的一个空腔或一个探测容积中，该谐振器也是微波传感器的一部分。在探测期间纤维束1通过该探测容积。在此，纤维束1的经过该探测容积的区段相应于其对应的厚度或质量以及湿度而影响谐振器频率和衰减，该衰减反映在从谐振器14′中输出耦合并借助一个相应构成的、同样构成传感器14的一部分的微波探测器26被探测到的信号的振幅及半值宽度的变化中。根据探测到的信号就可以计算被探测的纤维束段的纱条质量，其中可计算出该段的湿度，从而可以接着借助计算和调节单元16进行对纱条质量波动的调节。本发明除微波的应用外还涉及相应的方法以及相应的装置，它们按这种方式测量纺织的、基本不扭转的纤维束。
在图2中以侧视图、在图3中以俯视图表示出以一个牵伸装置10构成的本发明纺纱准备机的一个实施例。纤维束1按两个组1″被输送给牵伸器2的入口12，通常通过从安置在机器10前面的纱筒(未示出)中拉出，每个组分别包括四个基本平行地行进的纱条1′。纱条1′在输送方向上通过两个前后布置的金属导引辊17，18被导引，在这些导引辊上在中间支承着多个平行于辊轴线并列布置的加载辊19(在图3中为了视图清楚而省掉了)。如果要将纱条1′扯断，则通过辊17，18，19使电触头闭合并使纱条的输送停止。
在图3中为了视图清楚起见将纱条1′作为连续的线表示出，尽管它们在俯视图中应当被部分地遮盖，例如在传感器14中和在牵伸装置2中。
在辊17，18，19上连接着一个作为导引装置构成的输送辊对30。在该输送辊对后面跟随着两个在纤维束或输送方向的横向上隔开距离的、作为缩合元件37构成的另外的导引元件。通过每个缩合元件37分别导引一个由四个纱条1′组成的组1″。缩合元件37作为双圆锥构成，它们的尖部彼此相对并且相互过渡。纱条1′在侧向升高的导引面38上向下滑，从而被缩合。
替换这些缩合元件37，也可以例如分别使用一个喇叭口(未示出)，它同样用于使对应的四个纱条1′缩合。
在缩合元件37后面跟随着一个压杆39，纱条1′在它的下面被导引过来，以便接着进入一个微波传感器14的一个谐振器的一个探测容积中。该传感器14基本具有两个探测容积，其中例如可从牵伸器10的两侧分别各将一个纱条组1″导入传感器14的一个相应的探测容积中。当然传感器14也可以是其它的构造。
在传感器14后面连接着一个另外的输送辊对31，它与输送辊对30(以及缩合元件37和压杆39)配合也用于导引纤维束1并且特别是用于使纤维束1产生一个张紧力。特别是通过此避免纱条1′的波动：将输送辊对30到传感器14的距离x或输送辊对31到传感器14的距离y选择得小。
在输送辊对31的下游设置了用于纱条1′的转向元件42，这些转向元件使纱条1′再聚合。这些转向元件42的目的特别是：使各个纱条1′从传感器14直到牵伸装置2经过相等长的一段路径。按此方式可保证：在相同时间被测量了纱条质量的纱条段也在相同的时间通过牵伸装置2，从而可达到精确的拉伸。如果纱条1′在其从传感器14到牵伸装置2的路径上发生了相对移动，则会引起错误的拉伸。
在图2和图3表示出的实施方式中，各四个转向元件42分别合并成一个四件组40，41，其中一个组40，41中的一个转向元件42用于一个纱条1′的转向。每个组40，41中的转向元件42相互对齐并且与纤维束输送方向成一个约45°角地延伸。为每个纱条1′总共设置两个转向元件42，它们在纤维束输送方向上既在纵向上也在横向上偏错开，使得一个纱条1′在从传感器14到牵伸装置2的路径上两次转向。在此，组40，41中的转向元件42这样安置：使得一个纱条组1″的在外侧行进的纱条1′与在内侧行进的纱条1′相比，在位于上游的四件组40中在一个较晚的时间点转向，而在位于下游的四件组41中在一个较早的时间点转向。总的来说每个纱条1′从传感器14到牵伸装置2经过的路径段相等长。
在图2和图3的实施方式中转向元件42作为竖直定向的圆杆构成。转向元件42可以可围绕竖直轴线转动地构成，以便减小纱条1′的摩擦。
纱条1′在通过转向元件42转向之后进入牵伸装置2中并被拉伸。在此，如先前描述过的，传感器14的测量信号(微波探测器没有示出)经过中间存储器15被传送给计算和调节单元16，它对入口辊对和中间辊对21，22进行控制(入口调节)。在牵伸装置2后面安置了一个收缩的喇叭口4，接着是一个另外的微波传感器114，它例如用于牵伸装置2的出口13上的纱条控制。该传感器114可以特别是这样构成：使得当已被拉伸的纤维束1不具有所希望的质量时，它使机器10关闭和/或使得发出一个报警信号。也可以借助安置在出口13上的这个传感器114进行出口调节(未示出)。
在图2和3中分别表示出了牵伸装置2前面和后面只有各一个传感器14，114(为视图清楚起见都不带有微波发生器和微波探测器)。也可以使用多个传感器14或114，它们只测量纤维束1的一部分的质量。这样，例如代替图2和3中表示的具有两个探测容积的传感器14，可以使用两个传感器14，其中，一个这样的传感器个测量一个纱条组1″。
同样，纱条1′也不是必须如从图3中看到的那样在一个平面中被导引。纱条1′的输送横截面也可以选择得不同。例如可以使各两个纱条1′并列地并且上下叠置地或相互偏错地被导引通过探测容积
在图4a(俯视图)中和在图4b的一个小的局部(沿图4a中方向I-I看)中，示意地表示出一个牵伸器的一个变换的实施方式。六个被呈送的纱条1′在一个喇叭口或两个沿纱条输送方向相对收缩的导板33(或者是两个导杆)中被合并。借助一个后随的扩宽元件35使纱条1′被这样扩宽：每两个相邻行进的纱条1′具有基本相等的间距。扩宽元件35例如作为向上弯曲的压杆构成。在变换方案中，纱条1′在基本恒定的横向间距上被合并，；例如借助图2和3所示的缩合元件38。在此重要的是，纱条1′均匀分布地通过谐振器空腔。在图4b中清楚地表示出这一点：六个纱条1′垂直于其输送方向基本具有一个恒定的间距。这些纱条1′也可以相互接触。在此，在输送速度相同的情况下不产生干扰性的摩擦效应。
如从图4a中还可看到的，被纱条1′在传感器14之后直到牵伸装置2所经过的路径是短的。相反，在传统的牵伸器中，借助机械式纱条探测装置工作并因此具有纱条压缩，该路径明显较长，因为例如粘胶在压缩之后相当难打开，因此必须在机械式探测装置与牵伸装置之间设置比较大的距离。在借助微波进行无接触探测的情况下就不必过渡设置较长的距离，使得传感器14可以直接安置在牵伸装置2的前面。这样，整个机器长度可以明显减小。
在图4a的牵伸装置2后面最好连接(未示出)一个毛纤维喇叭口，一个纱条喇叭口和接着连接一个压延辊对，其中可在这些不同的构件之间安置一个另外的微波传感器。
在图5中表示出一个梳毛机50与一个连接在后面的可调节牵伸装置2的组合，在它们之间安置了一个微波传感器14。传感器14的测量值通过一根信号导线52传送给一个计算和调节单元16(略去了如图1和3中的存储器15)并且在那里被分析利用。然后，计算和调节单元16就可以通过信号导线51及54激发对梳毛机50的调节(调节梳毛机拉伸机构和/或梳毛机供料机构)以及对作为辊构成的拉伸机构21，22的控制。在控制牵伸装置2的情况下，通过信号导线54使用一个后面连接有差动传动装置(未示出)的伺服电机58，用于通过信号导线56控制拉伸机构21，22的驱动。拉伸机构23的驱动未表示出(如图1中一样)。
在牵伸装置2后面连接了一个第二微波传感器114，它不只可进行纱条出口控制，而且还可用于传感器14的校准。为此设置了一个从计算和调节单元16到传感器14的信号导线53。两个传感器14，114可以用这种方式相互适配。
传感器114也可以用于调节牵伸装置2的拉伸机构，以便特别是平衡长波的纱条波动。由此，和基于传感器14的测量信号的控制一起实现所谓的多回路调节。
代替梳毛机50可以设置一个精梳机，在它后面也连接一个可调节的牵伸装置。此外，在该精梳机与该可调节牵伸装置之间可以设置一个不可调节的牵伸装置(未示出)。如梳毛机一样，该精梳机可借助计算和调节单元16被调节，而可调节的牵伸装置2被控制和/或被调节。
本发明还延伸到用于识别纺织的纤维束中的杂质的应用，相应的方法以及相应装置，其中，该纤维束可以或者被基本不扭转地(无纺织物，纱条)呈送、或者被扭转地(作为纱线)呈送。在此对微波信号进行分析利用的原理与在前对于基本不扭转的纤维束所介绍的原理相似。由于杂质的介电常数，杂质例如会导致比实际更高的纱条质量值。在此，测量信号可以标志相应的杂质，其中，例如在计算机支持信号分析计算的情况下可以动用所存储的特征值(例如知识基础形式的)。在此，杂质可以是金属类型的或植物类型的。特别是当杂质的介电常数明显不同于纤维材料的介电常数时，可以很好地确定出杂质。可以如先前所描述的那样考虑纤维湿度。
Claims (51)
1.一种用于求出在一个纺纱准备机(10)上运动的纤维束的纱条质量的方法，该纺纱准备机具有多个前后相继的、用于牵伸该纤维束(1)的拉伸机构(21，22，23)，该方法包括以下步骤：
将微波输入耦合到一个微波传感器(14；114)的至少一个谐振器(14′)内，
将纤维束(1)通过或沿着该至少一个谐振器(14′)这样导引，使得固有谐振由于纤维束(1)的纱条质量和湿度变化而改变，
使微波频率通过处理器控制的协调与该固有谐振相适配，
探测由该至少一个谐振器(14′)输出耦合、适配到频率中的微波的频率失谐和衰减，
根据频率失谐和衰减在计算上考虑纤维束(1)湿度的情况下借助一个处理器计算出纱条质量，
其特征在于，根据纤维类型和/或其它的与湿度有关的参数采用一个恒定的基本纤维湿度，从该基本纤维湿度出发求得纱条质量波动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分析计算出与对应纱条质量相应的谐振频率以及在该谐振频率时的信号的半值宽度。
3.根据前述方法权利要求之一所述的方法，其特征在于，向谐振器(14′)输入具有至少两个不同频率的微波，其中，通过比较谐振器(14′)的不被纤维束(1)影响的和被其影响的谐振曲线得出谐振频率偏移，并且，通过比较在输入微波频率下的谐振曲线振幅得出衰减。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在纺纱准备机(10)的一个牵伸装置(2)的入口(12)和/或出口(13)上进行该微波谐振测量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，监视纺纱准备机(10)的一个牵伸装置(2)的入口(12)上和/或出口(13)上的纱条质量波动，在需要的情况下，在纱条质量或纱条质量波动低于或高于阈值时使纺纱准备机(10)关闭和/或发出一个报警信号。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，微波传感器(14；114)用于感测纤维束(1)或纤维束(1)的一个纱条(1′)的纱条断裂。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，纺纱准备机(10)的一个调节单元(16)借助计算出的纱条质量值控制拉伸机构(21，22，23)中的至少一个，以便在入口调节纱条质量波动。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，纺纱准备机(10)的一个调节单元(16)借助计算出的纱条质量值控制拉伸机构(21，22，23)中的至少一个，以便在出口调节纱条质量波动。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，该入口调节和出口调节构成一个多回路调节，从而同时控制和调节纱条质量波动。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，求出纤维束(1)的局部纤维温度，将该局部纤维温度和/或借助所述至少一个微波传感器求出的纤维湿度附加用于求出纤维密度，以便控制该纺纱准备机。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使测量频率与进入纺纱准备机(10)的纤维束(1)的进入速度或离开纺纱准备机(10)的纤维束(1)的输出速度相协调，其中以该测量频率进行谐振频率适配。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，使测量频率与一个确定的、恒定的探测长度适配。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，使测量频率与一个确定的时间间隔适配，该时间间隔取决于纤维束速度。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，该探测每次测量分别感测一个确定的纤维束段，该探测分成多个沿着纤维束(1)相互偏移并相互重叠的测量进行。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助所述至少一个微波传感器(14；114)得到的测量值建造或补充纤维束(1′)的光谱图或光谱图的一部分。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，记录在纺纱准备机的入口上和/或出口上的纤维束(1′)光谱图。
17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，纤维束(1)无振动地被导引通过该至少一个谐振器(14′)。
18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，纤维束(1)被侧面导引地被输送通过该至少一个谐振器(14′)。
19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，纤维束(1)带有张紧力地被导引通过该至少一个谐振器(14′)，其中通过该至少一个谐振器(14′)前面的和后面的导引装置(30，31；37，39)实现张紧。
20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，多个纱条(1′)从纺纱准备机(10)的一个牵伸装置(2)的入口(12)一直到出口(13)被并列地并且在俯视图中平行地导引通过该纺纱准备机。
21.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，纤维束(1)或构成纤维束(1)的纱条(1′)的各个组(1″)在穿过该至少一个谐振器(14′)之前经过至少一个喇叭口或经过引导元件被导引。
22.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，纤维束(1)或构成纤维束(1)的纱条(1′)的各个组(1″)在穿过该至少一个谐振器(14′)之前通过至少一个导引元件(37)被导引，该导引元件具有朝侧向逐渐升高的导引面(38)，其中纤维束(1)或至少一个组(1″)的纱条(1′)被缩合。
23.根据权利要求1所述的方法，其中纤维束(1)由多个被基本并列地导引的纱条(1′)组成，其特征在于，纱条(1′)按至少两个被隔开距离导引的组(1″)被导引通过一个或多个谐振器(14′)。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，纱条(1′)的该至少两个组(1″)在穿过该至少一个谐振器(14′)后被分段地彼此重叠并接着相互平行地导引到纺纱准备机(10)的一个牵伸装置(2)中。
25.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，纱条(1′)被这样导引：使得一个组(1″)的纱条(1′)从谐振器(14′)到牵伸装置(2)不相对运动。
26.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该至少一个谐振器(14′)按一定时间间隔被用压缩空气或抽吸流清理。
27.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该至少一个谐振器(14′)的至少容纳纤维束(1)的段在纤维束静止期间从其测量位置移动一个清理位置中，以便进行自动的或手动的清理。
28.一种纺纱准备机，特别是梳毛机(50)，牵伸机(10)或精梳机，特别是用于实施根据前述方法权利要求之一所述的方法，具有至少一个用于测量连续运动的纤维束(1)的纱条质量的传感器(14；114)，其中该至少一个传感器(14；114)包括：
至少一个微波发生器(25)，用于产生具有处理器控制的可变化的频率的微波，
至少一个微波谐振器(14′)，在其中可输入耦合这些频率可改变的微波，
一个探测容积作为微波谐振器(14′)的一部分，用于容纳纤维束(1)，一个探测器(26)用于探测从谐振器(14′)中输出耦合的微波，以及
一个计算单元，用于在计算上考虑纤维湿度的情况下分析计算关于纤维束(1)纱条质量的微波谐振信号，
其特征在于，该计算单元根据纤维类型和/或其它的与湿度有关的参数采用一个恒定的基本纤维湿度，从该基本纤维湿度出发求得纱条质量波动。
29.根据权利要求28所述的纺纱准备机，其特征在于，将具有至少两个不同频率的微波从发生器(25)输送到谐振器(14′)，具有一个电路装置，用于通过将被纤维束(1)影响的谐振曲线与不被纤维束(1)影响的谐振曲线相比较来得出谐振频率偏移以及用于通过将被纤维束(1)影响的与不被影响的谐振曲线相比较来得出衰减。
30.根据前述装置权利要求之一所述的纺纱准备机，其特征在于，该至少一个传感器(14)安置在纺纱准备机的入口上。
31.根据权利要求28所述的纺纱准备机，其特征在于，该至少一个传感(114)安置在纺纱准备机的出口上。
32.根据权利要求28所述的纺纱准备机，其特征在于，该至少一个传感器(14)与一个调节单元(16)连接，该调节单元(16)借助对于纤维束(1)的纱条质量的测量值控制和/或调节纺纱准备机的至少一个拉伸机构(21，22，23)。
33.根据权利要求28所述的纺纱准备机，其特征在于，多个纱条可被并列地并且相互平行行进地导引穿过该至少一个传感器(14)。
34.根据权利要求28所述的纺纱准备机，其特征在于，多个纱条从入口到出口可被并列地并且相互平行行进地导引穿过该纺纱准备机。
35.根据权利要求28所述的纺纱准备机，其特征在于，导引装置(30，31；37，39；21；23)设置在传感器(14；114)的前面及后面，用于带有张紧力地导引纤维束(1)。
36.根据权利要求35所述的纺纱准备机，其特征在于，导引装置(30，31；37，39；21；23)包括旋转的辊对，纤维束(1)可被夹紧在它们之间。
37.根据权利要求36所述的纺纱准备机，其特征在于，安置在传感器(14)前面和/或后面的辊对(30，31)到传感器(14)的距离小。
38.根据权利要求35所述的纺纱准备机，其特征在于，导引装置(30，31；37，39；21；23)包括至少一个作为喇叭口、作为导板或导杆构成的缩合元件，安置在该至少一个谐振器(14′)前面，用于使纤维束(1)或该纤维束(1)的纱条(1′)的单个组(1″)合并。
39.根据权利要求35所述的纺纱准备机，其特征在于，导引装置(30，31；37，39；21；23)包括至少一个缩合元件(37)，该缩合元件具有垂直于纤维束纵向逐渐升高的导引面(38)，用于使纤维束(1)或该纤维束(1)的纱条(1′)的单个组(1″)合并。
40.根据权利要求39所述的纺纱准备机，其特征在于，该至少一个缩合元件(37)作为具有相互面对和相互过渡的尖的双圆锥构成。
41.根据权利要求35所述的纺纱准备机，其特征在于，导引装置(30，31；37，39；21；23)包括一个在传感器(14)前面的压杆(39)。
42.根据权利要求35所述的纺纱准备机，其特征在于，导引装置(30，31；37，39；21；23)中的至少一个可转动地构成。
43.根据权利要求28所述的纺纱准备机，其特征在于，在传感器(14)与纺纱准备机(10)的一个牵伸装置(2)之间这样安置用于使纤维束(1)的纱条(1′)转向的转向元件(42)，使得纱条(1′)在传感器(14)与牵伸装置(2)之间经过相同的路径。
44.根据权利要求43所述的纺纱准备机，其特征在于，设置至少两个在纤维束纵向和横向上错开的、用于使至少一个纱条(1′)转向的转向元件(42)。
45.根据权利要求43或44所述的纺纱准备机，其特征在于，至少一个转向元件(42)可转动地构成。
46.根据权利要求28所述的纺纱准备机，其特征在于，至少与纤维束(1)接触的探测容积段的材料耐磨地构成。
47.根据权利要求28所述的纺纱准备机，其特征在于，具有用于产生抽气流或吹气流的装置，它可与该至少一个谐振器(14′)的探测容积作用连接，以便清理该探测容积。
48.根据权利要求28所述的纺纱准备机，其特征在于，该至少一个谐振器(14′)的至少探测容积可移动地构成。
49.根据权利要求28所述的纺纱准备机，其特征在于，它作为带有可调节的牵伸装置的梳毛机或作为带有可调节的牵伸装置的精梳机构成，其中在可调节的牵伸装置前面各连接一个不可调节的牵伸装置。
50.根据权利要求28所述的纺纱准备机，其特征在于，它作为梳毛机(50)或精梳机构成，它们的出口可被送上一个呈模块形式的可调节的牵伸装置(2)。
51.根据权利要求28所述的纺纱准备机，其特征在于，它作为梳毛机(50)构成，在它的出口上安置至少一个微波传感器(14)来代替机械式位移测量传感器。
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