DE2116782C3

DE2116782C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens pro Längeneinheit von fadenförmigen Erzeugnissen der Textilindustrie

Info

Publication number: DE2116782C3
Application number: DE19712116782
Authority: DE
Inventors: Ernst Uster Felix (Schweiz)
Original assignee: Zellweger Uster AG
Current assignee: Zellweger Uster AG
Priority date: 1970-06-16
Filing date: 1971-04-06
Publication date: 1980-01-24
Also published as: HK74078A; SU463273A3; GB1347695A; FR2095284A1; BE766801A; NL165552B; NL7107309A; DE2116782A1; CH509569A; NL165552C; DE2116782B2; ES392314A1; JPS53155650U

Description

zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das gegenüber Störeinflüssen wie Verschmutzung, Schwankungen von mit dem Garnquerschnitt nicht korrelierten Eigenschaften des Textilerzeugnisses usw. weitgehend unabhängig ist und das sich mit Hilfe eines relativ geringen technischen Aufwandes realisieren läßt. Außerdem soll eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens angegeben werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß als Meßfeld ein Schallfeld Verwendung findet und daß die aufgrund von Beugungen der Schallwellen um das fadenförmige Textilerzeugnis herum auftretenden Laufzeitänderungen des Schalls von der Schallquelle zum Schallempfänger als Maß für die zu bestimmende Größe ermittelt und ausgewertet werden.

Bei diesem erfindungsgernäßen Verfahren wirkt das Meßgut trotz seiner an sich >weichen< Zusammensetzung (Fasern und von diesen eingeschlossene Luft) gegenüber den verwendeten Schallwellen als kompakter Fremdkörper, um den herum die Schallwellen gebeugt werden, wobei sich ihre Laufzeit zwischen Schallquelle und Schallempfänger in Aohängigkeit sowohl von der >Breite< als auch der >Dicke< des fadenförmigen Textilerzeugnisses, insgesamt also in Abhängigkeit von dessen jeweiligem Querschnitt ändert. Da hierbei weder mit dem Eindringen der Schallwellen in das Meßgut zusammenhängende Resonanzeffekte noch Reflexionen der Schallwellen im bzw. am Meßgut erfaßt oder ausgewertet werden, besteht keine Gefahr, daß das Meßergebnis durch nicht interessierende, weil mit dem Querschnitt des Meßgutes nicht korrelierte Größen, wie beispielsweise durch den Feuchtigkeitsgehalt oder die Licht-Reflexionseigenschaften des Meßgutes verfälscht wird. Maßgebend für die entstehenden Laufzeitunterchiede sind vielmehr ausschließlich die geometrischen Querschnittsgesamtabmessungen des jeweils gerade im Schallfeld befindlichen Meßgutabschnitts, so daß sowohl kurzzeitig als auch über längere Zeiten hinweg auftretende Dünn- ocer Dickstellen mit sehr hoher Zuverlässigkeit erkannt werden können.

Zwar ist aus der US-PS 3 163 784 ein Meßverfahren bekannt, bei dem ein linear bewegtes und in dieser Bewegungsrichtung praktisch unendlich langes Meßgut berührungslos zwischen einem Schallsender und einem Schallempfänger hindurchgeführt wird. Dieses Meßgut ist jedoch platten- bzw. bahnförmig ausgebildet und weist quer zur Meßrichtung eine erheblich größere Ausdehnung als das als Meßsonde verwendete, eng begrenzte Schallbündel auf. Bei diesem bekannten Meßverfahren sollen nicht die gesamten Quersch'.iittsabmessungen des Meßguts sondern lediglich dessen Dicke bzw. >Qualität< bestimmt bzw. überprüft werden, wozu die Frequenz des Abtast-Schallbündels ständig verändert und das Auftreten von Amplitudenmaxima beobachtet wird, die sich dann einstellen, wenn die Frequenz der in das Meßgut eindringenden Schallwellen mit einer der von der Dicke, der Dichte, dem Feuchtigkeitsgehalt und einer ganzen Reihe weiterer physikalischer Eigenschaften des Meßgutes abhängenden Resonanzfrequenzen zusammenfällt. Hieraus ergibt sich unmittelbar, daß dieses bekannte Verfahren nicht geeignet ist, die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe zu lösen, da es ebenso wie die eben beschriebenen, bekannten optoelektronischen bzw. kapazititven oder pneumatischen Meßverfahren nicht 'r der Lage ist, hinsichtlich der das Meßsignal beeinflussenden Parameter zwischen interessierenden und nicht interessierenden Parametern zu unterscheiden.

Gleiches gilt auch für das in der US-PS 2612 772 beschriebene Meßverfahren, demgemäß zu untersuchende Proben zwischen zwei elektroakustisch^ Umformer eingespannt und die aufgrund von Längenunterschieden und/oder in den Proben vorhandenen Diskontinuitäten auftretenden Laufzeitunterschiede bezüglich einer genau bekannten Referenzprobe bestimmt werden. Unterschiedliche Abmessungen der Proben quer zur Meßrichtung gehen in die so gewonnenen Meßwerte nicht ein, so daß der Gesamtquerschnitt des Meßgutes nicht erfaßt werden kann. Hinzu kommt noch der Nachteil, daß dieses bekannte Verfahren weder kontinuierlich noch berührungsfrei durchgeführt werden kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemiißen Verfahrens, bei denen äußere, die Laufzeit der Schallwellen beeinflussende Störgrößen, wie beispielsweise Luftdruck und Tem;, ,ratur erfaßt und in ihren Auswirkungen auf das meüergebnis kompensiert werden, sind in den Unteransprüchen 2 und 3 niedergelegt. Im Anspruch 4 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Meßverfahrens beschrieben. Ausgestaltungen hierfür sind in den Unteransprüchen 5 und 6 angegeben.

Mit Vorteil werden Schallquelle und Schallempfänger im Gebiet des oberen Teiles des hörbaren Spektrums bzw. im Ultraschallbereich betrieben, was einerseits störende Geräusche durch die Schallquellen vermindert, andererseits kleine Abmessungen der Prüfapparatur zuläßt, da die einzuhaltenden Größen der Bauteile weitgehend von der Wellenlänge der eingesetzten Schallwellen bestimmt werden.

Anhand der Figuren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine einfache Meßeinrichtung,

Fig. 2 eine Meßeinrichtung mit Bezugsiueßfeld,

Fig. 3 eine Anordnung nach Fig. 2 für eine Mehrzahl von Meßstellen.

In Fig. 1 stellt 10 eine Schallquelle dar, die von einem Speisegerät 11 mit Energie versorgt wird. Das Garn 15 bewegt sich zwischen Schallquelle 10 und Schallempfänger 12 quer zur Schallrichtung und beeinflußt dabei die Laufzeit der Schallwellen in Funktion der Materialmenge. Bei hohen Frequenzen kann die Schallenergie hinreichend eng gebündelt werden, so daß ein erheblicher Teil der Schallenergie den Laufzeitänderungen unterworfen wird. Die vom Schallempfänger 12 abgegebene Spannung U₁ wird einem an sich bekannten Laufzeitdiskriminator 13 zugeführt, der aus dem empfangenen, in seiner Laufzeit veränderten Signal U_x und dem unveränderten Signal U₂ ein Meßsignal U₃ bildet, das in einer Anzeige-, Registrier- oder sonstigen Auswertevarrichtung 14 zur Wirkung gebracht wird. Im Falls, daß die erfindungsgemäße Querschnittsbestimmung zur Reinigung von Garnen eingesetzt wird, enthält die Auswerteschaltung 14 ehie Schneidvorrichtung für die Trennung des Garns beim Auftreten von Fehlern vorgegebener Art.

Gemäß Fig. 2 ist die Anordnung dadurch erweitert, daß der Schallquelle 10 zwei Schallempfänger 12, 16 gegenübergestellt sind, wovon jedoch nur einer, 12, vom Textilerzeugnij 15 beeinflußt wird; auf den Empfänger 16 wirkt das unveränderte Schallfeld und liefert ein Signal U,. In der Fig. 2 ist das Textilerzeugnis

15 in Projektion (d. h. als Punkt) gezeigt, um darzulegen, daß es nur das zwischen Schallquelle 10 und Schallempfänger 12, jedoch nicht das /wischen Schallquelle 10 und Schallempfänger 16 bestehende 12". 12'"... 12". Diesen ist analog der Anordnung ge maß Fig. 2 je ein l.auf/eitdiskriminator 17'. 17" 17'"... 17" zugeordnet. Den letzteren wird einerscit; das Bc/ugssignal U₂ vom Bezugsschaliempfänger 16

Schallfeld beeinflußt. U₁ vom Empfänger 12 und Ii. ■ andererseits je das Signal U₁'. U,". U₁'"...U," de

vom Empfänger 16 sind an den Laufzeitdiskriminator 17 geführt, der das resultierende Signal U_x wieder an die Auswertevorrichtung 14 weitergibt.

In der Praxis ist die Bestimmung des Querschnittes von Garnen, Vorgarnen und Bändern gleichzeitig in gewissen Fällen an einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Verarbeitungsstellen zu ermitteln, wobei jeder Vcrarbeitungsstelle ein Mf "organ zuzuordnen ist. Der Aufbau kann in diesem r-all gemäß I ig. } getroffen werden. Von einer Speisespannungsquelle 11 werden eine Bezugsschallquelle 10 und für jede Meßstelle eine Schallquelle 10', 10", 10"'... 10" versorgt. Der Bezugsschallquelle 10 ist ein Bezugsschallerü"f:!P."er 16 "e°er!über"es!e!!!, und den Sch;:!!-"_t:c! len 10', 10". 10'"... 10" je ein Schallempfänger 12'.

Schallempfänger 12', 12". 12'"..12" zugeführt. At jedem Laufzeitdiskriminator 17'... 17" ist eine Auswertevorrichtung 14'... 14" angeschlossen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die entspre ehenden Vorrichtungen sind universell einsetzbar; dit resultierenden Signale i.·', (bzw. (/,', U_x"...) könnet entweder als Meßwerte für den Verlauf des Quer schnittes angezeigt oiler registriert werden (Messung) oder sie können als Steuergroßen für die Regeluni von Einrichtungen dienen, die auf die Größe de Querschnittes des Textilerzeugnisses bei dessen Bildung zurückwirken (Regulierung), oder sie könnet Organe steuern, die das Textilerzeugnis beim Auftre

schnitt durchtrennen (Reinigung)

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung des Volumens pro Längeneinheit von fadenförmigen Erzeugnissen der Textilindustrie, insbesondere von Garnen, Vorgarnen und Bändern, bei dem das fadenförmige Textilerzeugnis durch ein zwischen mindestens einem Sender und mindestens einem Empfänger ausgebildetes Meßfeld berührungsfrei und kontinuierlich hindurchbewegt wird, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß als Meßfeld ein Schallfeld Verwendung findet und daß die aufgrund von Beugungen der Schallweilen um das fadenförmige Textilerzeugnis herum auftretenden Laufzeitänderungen des Schalls von der Schallquelle zum Schallempfänger als Maß für die zu bestimmende Größe ermittelt und ausgewertet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Schallsender ausgehende Schallfeld auf zwei Schallempfänger einwirkt, wovon einer vom Textilerzeugnis beeinflußte Schallwellen und der andere unbeeinflußte Schallwellen empfängt, und daß die von den beiden Schallempfängern abgegebenen Signale miteinander verglichen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben einem oder mehreren Meßschallfeld(ern), in dem bzw. in denen sich das Meßgut bewegt, ein Bezugsschallfeld ohne Meßgut mit Bezugsschal !sender und Bezugsschallempfänger vorgesehen ist und daß die von dem bzw. den MeP,schallempfänger(n) abgegebenen Signale mit dem vom Bezugsschallempfänger abgegebenen Signal verglichen werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit mindestens einem Meßfeld zwischen jeweils einem Sender und einem Empfänger, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender und der Empfänger als Schallsender (10) bzw. -empfänger (12) ausgebildet sind und daß ein auf Laufzeitänderungen der Schallwellen ansprechender Diskriminator (13, 17), dem die Ausgangssignale des Schallempfängers (12) zugeführt werden, die er mit einer der Schallaufzeit ohne Textilerzeugnis im Schallfeld entsprechenden Zeit vergleicht, sowie eine daran angeschlossene Auswertevorrichtung (14) vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bezugsschallempfänger (16) zur Bildung eines Signals vorgesehen ist, das der Schallaufzeit ohne Textilerzeugnis im Schallfeld entspricht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch die Anordnung von einem aus Bezugsschallsender (10) und Bezugsschallempfänger (16) - zwischen denen kein Meßgut angeordnet ist - gebildeten Bezugsschallfeld, und durch mindestens einem aus Schallquellen (10', 10"... 10") und Schallempfängern (12', ι 12"... 12") gebildeten Meßschallfeld, sowie durch jedem Meßschallfeld zugeordnete Laufzeit-Diskriminatoren (17', 17"... 11"), welchen einerseits die Meßsignale (U', U^"... υ/) der Schallempfänger (12', 12"... 12"), andererseits das Bezugssignal ι (U₁) des EJezugsschallempfängers (16) zugeführt sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Volumens pro Längeneinheit von fadenförmigen Erzeugnissen der Textilindustrie, insbesondere von Garnen, Vorgarnen und Bändern, bei dem das fadenförmige Textilerzeugnis durch ein zwischen mindestens einem Sender und mindestens einem Empfänger ausgebildetes Meßfeld berührungsfrei und kontinuierlich hindurchbewegt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus der Kenntnis des Verlaufs des Querschnitts von Garnen, Vorgarnen und Bändern (die insgesamt im folgenden kurz als >Garne< bezeichnet werden sollen) werden in der Textilindustrie Rückschlüsse auf die Qualität des Spinnereiprozesses gezogen. Andererseits dienen die aus der Qualitätskontrolle (wovon die Bestimmung des Querschnittsverlaufes eine Kontrollart darstellt) ermittelten Werte der Beurteilung des Erzeugnisses hinsichtlich seiner Verwendungsfähigkeit.

Eine objektive und von äußeren Einflüssen weitgehend unabhängige Messung des Garnquerschnitts bzw. des Garnvolumens pro Längeneinheit ist daher ein unbedingtes Erfordernis für diese Meßaufgabe.

Bisher wurden im wesentlichen elektro-optische, kapazitive und pneumatische Einrichtungen zur Ermittlung des Garnvolumens pro Längeneinheit angewendet. Dabei weist jedes dieser Systeme bestimmte Vor- und Nachteile auf und es war bisher im wesentlichen eine Optimierungsfrage, welches System in einem bestimmten Fall das geeignetere war.

Allen diesen Systemen ist jedoch ein sehr gravierender Nachteil gemeinsam: Das mit ihrer Hilfe ermittelte und auszuwertende Meßsignal wird nicht ausschließlich von der in diesem Zusammenhang einzig interessierenden Größe, nämlich dem Garnvolumen pro Längeneinheit, sondern, je nach Art des gewählten Meßverfahrens auch von anderen Garneigenschaften bzw. von garnunabhängigen Parameteränderungen im Bereich des Meßfeldes mitbeeinflußt, ohne daß es möglich wäre, die von d'ssen nicht interessierenden Änderungen stammenden Schwankungen des Meßsignals von den Meßsignaiänderungen zu unterscheiden, die durch die zu untersuchenden Querschnittsschwankungen des durch das Meßfeld hindurchlaufenden fadenförmigen Textilerzeugnisses selbst verursacht werden.

So sind beispielsweise die bekannten elektro-optischen Meßverfahren sehr anfällig gegenüber Ablagerungen von Schmutz, Staub, Schwankungen der Lichtintensität infolge nicht konstanter Spannungen, unterschiedlichen Reflexionseigenschaften bzw. verschiedenen Farbtönungen des Prüfmaterials usw.

Die bekannten kapazitiven Meßverfahren sind empfindlich gegenüber Änderungen der dielektrisehen Eigenschaften des Garns, wobei insbesondere die im Garn enthaltene natürliche Feuchtigkeit die Dielektrizitätskonstante sehr stark beeinflußt, so daß sich Änderungen dieses Feuchtigkeitsgehaltes unmittelbar im Meßergebnis niederschlagen.

Die Verwendung pneumatischer Systeme beschränkt sich im wesentlichen auf Vorgarne und Bänder und wird in ihrem Einsatzbereich dadurch eingeschränkt, daß das Material nicht berührungslos durch die Meßeinheit gezogen werden kann. Mit Rücksicht auf die Festigkeit des Materials bleiben dadurch die Durchlaufgeschwindigkeiten und damit die zu bewältigende Materialmenge sehr klein.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe