DE1448061C - Vorrichtung zur Messung und Überwachung des Titers von Fäden der Textilindustrie - Google Patents

Description

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Die Technik kennt verschiedene Vorrichtungen, den und dabei mit einer gegebenen Frequenz dem

mit welchen die Messung und Überwachung des Titers Einfluß verschieden starker Felder unterworfen

von Fäden durchgeführt wird. Geeignete Vorrich- werden, welche Vorrichtung sich dadurch auszeich-

tungen stellen beispielsweise Meßkondensatoren dar, net, daß parallel zur Laufrichtung des Fadens oriendurch deren elektrisches Feld das Prüfgut hindurch- s tierte, in .Stützen gefaßte Kondensatorelektroden in

bewegt wird, so daß das letztere einen Teil des Di- solcher Anordnung vorgesehen sind, daß die Obcr-

elektrikums bildet. Das Gewicht pro Längeneinheit kanten der gegenüberliegenden Elektroden einen

(Titer) des Prüfguts ergibt ergibt dabei eine bestimmte größeren gegenseitigen Abstand aufweisen als die

Kapazitätsänderung, die über geeignete Mittel auf Unterkanten der gegenüberliegenden Elektroden, woeine zweckmäßige Art zur Anzeige gelangt. Andere io bei die Stützen in Drehpunkten gelagert sind und

.Vorrichtungen arbeiten mit photoelektrischen An- durch Antriebsorgane in pendelnde Bewegung ver-

Ordnungen, durch deren Lichtstrahlen das Prüfgut setzt werden, um den zu prüfenden Faden abwech-

hindurchbewegt wird, so daß es einen Teil der Licht- selnd sowohl auf das eine als auch auf das andere

strahlen entsprechend seinem projizieren Querschnitt Meßfeld einwirken zu lassen.

abschirmt. Die in der Längsrichtung des Prüfgutes 15 An Hand der nachfolgenden Beschreibung und

enthaltenen Veränderungen seines Querschnitts wer- von Figuren werden Ausführungsbeispiele erläutert,

den beim Durchlaufen durch derartige Meßfelder er- Es zeigt

faßt.. Fig. 1 einen einfachen elektrischen Kondensator

Solange sich das Prüfgut in bezug auf das Meßfeld als Meßorgan,

immer am gleichen Ort befindet, ist die durch den 20 Fig. 2 hintereinanderliegende Kondensatorelek-

Titer des Fadens hervorgerufene Beeinflussung des troden mit dem Prüfgut in deren Einflußzone,

Meßfeldes dem Ruhewert des Meßfeldes überlagert. Fig. 3 als Diagramm den Spannungsverlauf eines

Für die Messung des Titers ist es daher erforderlich, Kondensators gemäß F i g. 2 als Funktion der Zeit,

daß die elektrische Schaltung, die die Feldänderungen Fig. 4 einen elektrischen Kondensator mit ein-

in entsprechende Spannungsänderungen umwandelt, 25 und austretendem Faden,

vor der Einführung des Prüfguts derart abgeglichen Fig. 5 als Diagramm den Spannungsverlauf einer

wird, daß die Meßspannung Null beträgt. Diese Ar- Anordnung gemäß Fig. 4,

beitsweise wird jedoch dadurch gestört, daß. auch alle F i g. 6 im Prinzip zwei nebeneinanderliegende

nicht dem Prüfgut zuzuschreibenden Änderungen des Meßfelder mit ein- und austretendem Faden,

Ruhewerts des Meßfeldes von der Meßvorrichtung 30 F i g. 7 als Diagramm den Spannungsverlauf einer

gleich wie Titerschwankungen angezeigt werden. Anordnung gemäß F i g. 6,

Es ist deshalb auch schon vorgeschlagen worden, Fig. 8 eine mögliche Anordnung der Meßkondendas Prüfgut im Meßfeld zwischen Zonen verschieden satoren mit mechanischer Antriebsvorrichtung,
starker Feldbeeinflussung periodisch hin- und her- F i g. 9 eine weitere mögliche Anordnung der Meßzubewegen. Dadurch können alle nicht durch das 35 kondensatoren mit magnetelektrischer Antriebsvor-Prüfgut selbst verursachten Feldänderungen, die nicht richtung,

mit der Frequenz der periodischen Bewegung ver- Fig. 10a und 10b.je einen Meßkondensator mit

laufen, ausgeschaltet werden. Dabei ist es gleichgül- verschieden orientierten Fadenquerschnitten,

tig, ob das Meßfeld räumlich feststeht und sich das Fig. 11 den Spannungsverlauf an Meßkonden-

Prüfgut bewegt oder umgekehrt (vgl. deutsches Pa- 40 satoren gemäß Fig. 10a und 10b als Funktion der

tent 1101816). Leider vermögen auch die Vorrich- Zeit mit verschieden orientierten Fadenquerschnitten,

tungen, welche auf diesem verbesserten Verfahren - Fig. 12 eine weitere Variante der Meßkonden-

beruhen, nur in wenigen Fällen zu befriedigen. Eine satoren,

weitere meßtechnische Schwierigkeit bei der Kon- Fig. 13 eine für die Auswertung der in den Meß-.trolle von Fäden liegt nämlich darin, daß deren 45 kondensatoren auftretenden Kapazitätsänderungen Querschnitt nicht durchweg rund, sondern meist geeignete elektrische Schaltung,
bandförmig flach ist. Die Erfahrung hat dabei gezeigt, F i g. 1 zeigt als Beispiel eines Meßfeldes einen daß derart bandförmige Querschnittsformen im Falle einfachen Meßkondensator mit zwei Elektroden 11 einer Drehung in bezug auf die Feldrichtung des und 12, zwischen denen das Prüfgut 10 hindurchge-Meßfeldes ebenfalls Feldänderungen hervorrufen, 50 führt wird und infolgedessen einen Teil des Dielekderen Größe vergleichbar ist mit denjenigen, die trikums bildet. Die durch diesen Kondensator gebildurch die Titerschwankungen selbst ausgelöst werden. dete Kapazität wird daher durch die Menge des sich

Bekannte Vorrichtungen zur Beseitigung dieses zwischen den Elektroden befindlichen Prüfguts, d. h. störenden Einflusses der Querschnittsform des Prüf- durch dessen Gewicht pro Längeneinheit, beeinflußt, guts verwenden beispielsweise' ein oder mehrere 55 Wird nun das Prüfgut in seiner Längsrichtung durch hintereinanderliegende Meßfelder in solcher Anord- den Kondensator hindurchbewegt, macht die Kapanung, daß ihre Feldlinien mindestens angenähert zität alle Schwankungen des Gewichts pro Längenparallel mit der Längsrichtung des Prüfguts verlaufen. einheit mit. Vermittels an sich bekannter Schaltungen Es soll damit erreicht werden, daß stets der gesamte können diese Kapazitätsänderungen in Spannungs-Prüfgutquerschnitt — gleichgültig ob er rund oder 60 Schwankungen umgeformt werden, die ihrerseits zu flach ist — auf das Meßfeld einwirkt. Diese Vorrich- Anzeige- und Reguliervorgängen herängszogen tungen vermögen aber ihrerseits wieder nicht, die werden.

Änderungen des Ruhewertes der Meßfelder infolge Fig. 2 zeigt eine weitere Kondensatorausbildung,

fremder Einfluüsse zu verhindern. in welcher die Elektroden 11, 12 in mehrere in Lauf-

Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nach- 65 richtung des Prüfguts hintereinanderlieg?nden und

teile und betrifft cine Vorrichtung zur Messung und abwechslungsweise parallelgeschalteten Teilkonden-

Überwachung des Titers von Fäden der Textilindu- satoren 11', 11" und 12', 12" angeordnet sind. Das

strie, welche durch Meßfelder hindurchbewegt wer- Prüfgut 10 befindet sich dabei gegenüber einer der

Elektrodenflächen, 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 A C wiederum in Spannungsschwankungen Δ U umgewandelt. Diese Anordnung weist gegenüber derjenigen der F i g. 1 den Vorteil auf, daß das Prüfgut über die Elektroden hinweggeführt wird und nicht zwischen die einander gegenüberstehenden Elektroden eingebracht werden muß.

F i g. 3 gibt den Verlauf der Spannungsschwankungen Δ U, welche der Ruhespannung U₀ des Meßorgans ohne Prüfgut überlagert sind, als 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 Bereich ohne Überwachung, so können solche Störungen die Ruhekapazität beeinflussen; sie können dann aber nicht von den vom Prüfgut selbst hervorgerufenen Kapazitätsänderungen und damit verbundenen Spannungsschwankungen Δ U getrennt werden. 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 herbewegt wird, hierauf die dadurch entstehende Wechselspannung ausgesiebt und gleichgerichtet wird.

Eine solche Anordnung ist schematisch in F i g. 4 veranschaulicht. Das Prüfgut 10 wird um die Strecke 5 zwischen den Elektroden 11, 12 hin- und herbewegt, 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 F i g. 5 gezeigt. Dem Ruhewert U₀ — welcher hier als nicht konstant angenommen ist und daher einen beliebigen Verlauf aufweisen kann — ist die intermittierende Spannung Δ U überlagert. Als wirkliche Meßgröße wird nun lediglich die Größe Δ 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 herbewegte Prüfgut 10 aus dem einen Meßfeld mit den Elektroden 11, 12 aus und in das benachbarte Meßfeld mit den Elektroden 14, 15 ein. Die Kapazitätsänderung jedes der Meßfelder wird hierauf für sich in Wandlern 13' und 13" in Spannungsschwankungen Δ U₁ respektive Δ U₂ umgeformt und diese Spannungsschwankungen addiert. Dies ist in F i g. 6 dargestellt.

F i g. 7 zeigt die resultierende Spannung AU=AU₁ + Δ U₂. Diese Summenspannung A U enthält nun während der Meßzeit t einen angenähert doppelt so großen Informationsinhalt als in einer einfachen Anordnung, gemäß F i g. 4.

Da die Bewegung zwischen den Meßfeldern und dem Prüfgut nur eine relative zu sein braucht, ist es an sich gleichgültig, ob sich das Prüfgut bewegt und die Meßfelder sich 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 F i g. 2 ausgebildeten Meßkondensatoren sind dabei senkrecht zur Zeichenebene angeordnet. Sie sind auf einem Träger 16 derart befestigt, daß ihre Ebenen einen Winkel ce einschließen. Der Träger 16 ist in einem Drehpunkt 19 gelagert und zwischen den Anschlägen 17 und 18 frei beweglich. Vermittels einer geeigneten Vorrichtung kann der Träger 16 in

ίο schwingende Bewegung versetzt werden, wie dies beispielsweise in F i g. 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 bzw. 14, 15 sich abwechselnd dem Prüfgut nähern und wieder entfernen.

F i g. 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 bzw. 14, 15 eingespannt, zwischen welchen sich die Meßfelder ausbreiten. Der oszillierende Antrieb ist in diesem Fall 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 herbewegt 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 Δ U als Funktion der Zeit dar, und zwar ist beispielsweise während der Zeitintervalle α das Prüfgut gemäß Fig. 10a und während der Zeitintervalle b gemäß Fig. 10b orientiert. Die Höhendifferenzen der Meßspannung Δ 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 Kapazitäts- bzw. Spannungswerte, die in Feldern gemessen werden, deren Ebenen einen bestimmten, von Null verschiedenen Winkel α aufweisen, einer elektronischen Aus-Wertevorrichtung zugeführt werden. Die Summe der durch die solchermaßen orientierten Meßfelder abgebenen Meßspannungen entspricht dann dem Mittel aus den an sich unterschiedlichen Einzelspannungen. Eine in der Praxis gegebene Bedingung für die Ausmittelung unrunder Fadenquerschnitte ist dabei, daß die Strecke, auf welcher die Normale der elliptischen Fadenquerschnittsebene ihre Richtung nicht ändert, wesentlich langer ist als die Strecke, welche der

Faden während einer Hin- und Herbewegung des Meßorgans durchläuft.

Einen der Anordnung gemäß F i g. 9 analogen Aufbau einer Kondensatorausführung zeigt Fig. 12. Zwischen zwei Wangen 16' und 16" sind die Elektrodenstäbe 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 F i g. 9 getrennt gezeigten Elektrodenstäbe 12 und 15 vereinigt werden können.

Eine entsprechende Schaltung zeigt schematisch Fig. 13. Die Meßfelder liegen zwischen den Elektroden 11, 12 bzw. 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 gegen- as über dem Grundpotential an Klemme 48 abgenommen werden, sobald die Meßfelder durch Titerschwankungen des Fadens 10 beeinflußt werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Messung und Überwachung des Titers von Fäden der Textilindustrie, welche durch Meßfelder hindurchbewegt werden und dabei mit einer gegebenen Frequenz dem Einfluß verschieden starker Felder unterworfen werden, gekennzeichnet durch parallel zur Laufrichtung des Fadens (10) orientierte, in Stützen (16', 16") gefaßte Kondensatorelektroden (11, 12, 14, 15) in solcher Anordnung, daß die Oberkanten der gegenüberliegenden Elektroden (11, 14) einen größeren gegenseitigen Abstand aufweisen als die Unterkanten der gegenüberliegenden Elektroden (12, 15), wobei die Stützen (16', 16") in Drehpunkten (19', 19") gelagert sind und durch Antriebsorgane (20, 21 bzw. 22 bis 25) in pendelnde Bewegung versetzt werden, um den zu prüfenden Faden (10) abwechselnd sowohl auf das eine als auch auf das andere Meßfeld einwirken zu lassen. '

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden (10) in- der einen Endlage der die Kondensatorelektroden tragenden Stützen (16', 16") sich in der Nähe des Elektrodenpaares (11, 12) und in der anderen Endlage der Stützen (16', 16") sich in der Nähe des anderen Elektrodenpaares (14, 15) befindet.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einen ersten Kondensator bildenden Elektroden (11, 12) in einen ersten, die einen zweiten Kondensator bildenden Elektroden (14, 15) in einen anderen Zweig einer Brückenschaltung (13) gelegt sind und daß in einer Brückendiagonalen dieser Brückenschaltung (13) ein Meßsignal aus den sich ändernden Kapazitätswerten der genannten Kondensatoren ansteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen