DE2117969A1

DE2117969A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Be Stimmung des Querschnittes pro Langenein heit von Erzeugnissen der Textilindustrie, insbesondere demjenigen von Garnen, Vor garnen und Bandern

Info

Publication number: DE2117969A1
Application number: DE19712117969
Authority: DE
Inventors: Ernst El Ing Uster Felix (Schweiz)
Original assignee: Zellweger Uster AG
Current assignee: Zellweger Uster AG
Priority date: 1970-06-16
Filing date: 1971-04-14
Publication date: 1971-12-23
Also published as: GB1356957A; FR2096782A2; SU586854A3; NL7107369A; JPS53155651U; BE766875R; DE2117969B2; ES392315A1; CH515487A; SU564829A3; CS174160B2; HK74178A; JPS5738569Y2; IT986805B; FR2096782B2; DE2117969C3

Description

PATENTANWÄLTE yjP 4 DR. MOLLER-BORe - DR. MANITZ · DR, DEUFEL .. _. _

DIPL-ING. FINSTERWALD ■ DIPL-ING. GRÄMKOW ~

■-. β München22,RosERT-KocH-sTR.i " München, den' H *HL

ZELLWEGER AG

Apparate- und Maschinenfabriken Uster

Ch 8610 Uster / Schweiz

Zusatzpatent zu Patentgesuch JTr F².¹.¹.⁵.^²:.? (ZAG 4 70 05)

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Querschnittes pro Längeneinheit von Erzeugnissen der Textilindustrie, insbesondere demjenigen von Garnen, Vorgarnen und Bändern.

In den Patentansprüchen des Hauptpatentes (Patentgesuch Nr. ) wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Querschnittes pro Längeneinheit von Erzeugnissen der T ext Hindus tr ie* insbesondere demjenigen von Garnen, Vorgarnen und Bändern unter Schutz gestellt, bei welchen das zu prüfende Textilerzeugnis beim Durchlaufen eines aus mindestens einer Schallquelle und mindestens einem Schallempfänger bestehenden Schallfeldes Laufzeitänderungen der Schallwellen hervorruft, die in einem Laufzeitdlskriminator in Signale umgewandelt werden.

Dieser Erfindungsgedanke wird nun dadurch weiter verbesseret, dass das zwischen Schallquelle und Schallempfänger bestehende Schallfeld zur Verstärkung der

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vom lextilerzeugnis verursachten LaufZeitänderungen mit mindestens angenähert auf die Arbeitsfrequenz ■·■■' oder einer deren Oberwellen abgestimmten Resonatoren betrieben wird. Die entsprechende Vorrichtung sieht Resonatoren vor, die mindestens angenähert auf die Arbeitsfrequenz oder auf einer deren Oberwellen abgestimmt sind.

In der grundlegenden Ausführung besteht ein Resonator in einer auf die halbe Wellenlänge der Arbeitsfrequenz bemessenenDistanz zwischen Schallquelle und Schallempfänger. -

Als weitere Verbesserung werden Resonatoren verwendet, die eine auf mindestens angenähert Viertelwellenlänge der Arbeitsfrequenz bemessene« Resonanzkammer bilden, die entweder der Schallquelle, oder dem Schallempfänger,' oder aber beiden gleichzeitig zugeordnet sind.

Der grösste Einfluss des Textilerzeugnisses auf die Laufzeit der Schallwellen wird dann erreicht,, wenn es mindestens angenähert in einem Geschwindigkex-tsmaximum (=Druckminimum) oder aber in einem Gesehwindig— keitsminimum (= Druekmaximum) der im Resonator herrschenden stehenden Welle verläuft.

Anhand der Figuren, wird die Erfindung näher erläutert. · Dabei zeigte

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Fig. 1 ein Phasendiagramm,

Fig. 2 ein auf die halbe Wellenlänge abgestimmtes Sehallfeld mit angedeutetem Verlauf des Drucks

bzw. der Geschwindigkeit, Fig. 3 die Anordnung gemäss Fig. 1 mit symmetrisch im

Schallfeld orientiertem Textilerzeugnis, Fig. 4 die Anordnung gemäss Pig. I mit unsymmetrisch im Schallfeld orientiertem Textilerzeugnis,

Fig. 5

und 6 Anordnungen mit unsymmetrisch angeordneten

Resonanzkammern,
Fig. 7 eine Anordnung mit symmetrisch angeordneten

Ee s onanzkammem,
Fig. 8 als Blockschema eine Regeleinrichtung zur Kompensation von Störeinflüssen.

Fig. 1 zeigt als Diagramm den Verlauf 30 der Phasenänderung $ bzw. der Lauf zeit änderung in Funktion der normierten Frequenz bzw. Wellenlänge. Dieses Verhalten ist an sich aus der Theorie der Schwingungai bekannt. Je nach der Resonanzschärfe (= Güte der Resonanzkreise) ist die Steilheit der Phasenänderung (Tangente 32) im Wendepunkt 31 grosser oder kleiner, d.h. bei grosser Resonanzschärfe ist die Tangente 32 steil, bei geringerer Resonanzschärfe weniger steil (Tangente 33)· Werden nun die Resonanzbedingungen dadurch gestört, dass ein Material, beispielsweise ein Textilerzeugnis

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in der Form eines Garnes, Vorgarnes oder Bandes, in das Schallfeld eingebracht wird, ändern sich die Laufzeitbedingungen für das mindestens näherungsweise in Resonanz schwingende Schallfeld, wodurch erhebliche Phasenänderungen am Schallempfänger 12 auftreten. Diese Phasenänderungen lassen sich zu Signalen auswerten, die der Menge des in das Schallfeld eingeführten Materials entsprechen. Durch hohe Resonanzschärfe der Anordnung können bereits sehr kleine Materalmengen sehr gut messbare Signale erzeugen.

Gemäss Fig. 2 sind Schallquelle 10 und Schallempfänger 12 - genau ausgedrückt deren druck- bzw. gesehwindigkeitserzeugende resp. aufnehmenden Organe - um X/2 (= halbe Wellenlänge der Arbeitsfrequenz) distanziert. Bekanntlich bilden sich dabei, wenn die Begrenzungen des Schallfeldes durch reflektierende Flächen 18, 19 gebildet werden, stehende Wellen aus, bei der einerseits die Geschwindigkeit der bewegten Luft, andererseits deren Druck örtlich konstant bleibt.

Werden diese stehenden Wellen gestört, was beispielsweise durch ein in das Schallfeld verbrachtes Textilerzeugnis 15 (Fig. 3) erreicht wird, resultiert eine Laufzeitverschiebung und der Schallempfänger 12 erhält ein gegenüber dem ungestörten Zustand phasenverschobenes Schallsignal. Je nach der Menge des eingeführten Textilerzeugnisses wird diese Laufζextänderung mehr oder

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weniger gross ausfallen. '

Es gibt auch Unterschiede in der Grosse der Laufzeitänderung bei gleichbleibender Störgrösse in Bezug auf die Stelle, wo die stehende Welle gestört wird. Am ausgeprägtesten sind diese Laufzeitänderungen, wenn die Störung entweder in einem Schwingungsknoten oder in

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einem. Schwingungsbau'auftritt. Schwingungsknoten bzw. -bauche bilden sich bei der stehenden Welle an den Reflexionsflächen 18, 19 einerseits, und in der Ebene in der halben Distanz zwischen denselben andererseits. Pur die Auswertung dieser Erscheinung bedingt dies, dass das Textilerzeugnis 15 entweder mit Vorteil -in der Mitte zwischen den Reflexionsflachen 18, 19 (Pig· 3) oder unmittelbar entlang einer derselben (Fig. 4) geführt wird. '

Die Ausbildung stehender Wellen wird durch die Verwen-*· dung von Resonanzkammern erheblich erleichert. Es wird damit nicht nur vermieden, dass die Schallquelle 10 und der Schallempfänger 12 mit (theoretisch unendlich grossen) Reflexionsflächen umgeben werden müssen, sondern es ist auch eine Konzentration der Schallenergie im Bereich des Materialdurchganges möglich.

In Fig. 5 ist eine Schallquelle 10 mit Resonanzkammer 20 gezeigt, der der Schallempfänger 12 in der Reflexionsfläche 19 gegenübersteht. Die Resonanzkammer 20 wird mit

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Vorteil auf ein . Viertel der Wellenlänge der Arbeitsfrequenz abgestimmt. Die inverse Anordnung zeigt Fig. mit einer den Schallempfänger 12 umgebenden Resonanzkammer 22.

Fig. 7 illustriert ein Schallfeld, das sich zwischen zwei Resonanzkammern 20, 22 ausbreitet, von welchen eine die Schallquelle 10, die andere den Schallempfänger 12 umgibt.

Der Gewinn an Laufzeitänderungenist bei dieser Anordnung am grössten, da die einander gegenüberliegenden Oeffnungen der Resonanzkammern 20, 22 nur ein kleines Streufeld verursachen und der. Hauptanteil der Schallenergie von einer Resonanzkammer zur anderen übergeht.

Die Wirkung der Resonanzkammer ist noch weiter dadurch steuerbar, dass die Grosse der Laufzeitänderung durch das Textilerzeugnis 15 von ihrer Resonanzgüte abhängig ist.

Für die Beseitigung von äusseren Einflüssen, die sich auf die Laufzeit, auf die Resonanzfrequenz oder auf weitere Faktoren auswirken, und damit das aus den Phasenänderungen resultierende Signal verfälschen, können verschiedene Mittel herangezogen werden. In

einem bevorzugten Fall ist eine Bezugseinrichtung noten)
wendig, die den gleich/äusseren Einflüssen unterworfen

ist wie das Mess-Schallfeld, sodass alle die Laufzeit

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"bzw. die Schallgeschwindigkeit beeinflussenden Parameter in beiden Systemen gleichzeitig wirksam werden. Hierfür wird ein Schallfeld eingesetzt, das nicht vom zu prüfenden Textilerzeugnis beeinflusst wird» Dieses System liefert die Bezugsgrösse, mit der das vom Messsystem gelieferte Signal verglichen wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung für die Kompensation der äusseren Einflüsse besteht darin, dass die Frequenz der Schallquelle derart gesteuert wird, dass die Phasenlage zwischen Schallgeber und -empfänger konstant bleibt. Hierzu wird gemäss Fig. 8 in einem Bezugsschällfeld mit Schallquelle 10' und Schallempfänger 1.6 über einen Phasendiskriminator 13 ein Steuersignal TJ- erzeugt, welches auf den oszillator für die Schallquelle 10 derart einwirkt, dass die Frequenz in jedem Augenblick den durch die Distanz geforderten Bedingungen entspricht.

Zur Erzielung einer in bezug auf die Querschnittsschwankungen das Textilerzeugnis¹"^ symmetrischen Phasenveränderung bei sich verdickendem oder verdünnendem Querschnitt des Textilerzeugnisses ist es weiter vorteilhaft, die Frequenz des leeren Schallfeldes auf einen Wert 35 abzustimmen, der an der Grenze des praktisch linearen Teiles der Phasenkennlinie liegt. Durch das Einfuhren des zu prüfenden Textilerzeugnisses 15 wird der Arbeitspunkt auf der Phasenkennlinie gegen

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den Wendepunkt 31 und über diesen hinaus verschoben, so dass die um einen mittleren Wert des Querschnittes schwankenden positiven und negativen Abweichungen von diesem Mittelwert mindestens angenähert gleiche Phasenänderungen hervorrufen.

Die Resonanzbedingungen lassen sich auch verwirklichen, wenn die geometrischen Abmessungen der Resonanzkammern auf eine der Oberwellen der Arbeitsfrequenz abgestimmt werden.

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Claims

Patentansprüche

11.) Verfahren zur Bestimmung des Querschnittes pro Längeneinheit von Erzeugnissen der Textilindustrie, insbesondere demjenigen von Garnen, "Vorgarnen und Bändern, wobei das zu prüfende Textilerzeugnis in ein Schallfeld geführt wird, in dem sich mindestens eine Schallquelle und mindestens ein Schallempfänger befinden, und die durch das Textilerzeugnis hervorgerufenen Laufzeitänderungen von der Schallquelle zum Schallempfänger in Signale umgewandelt werden, nach Patent . ...... (Patentanmeldung P 21 16 782.8 ), dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen Schallquelle (10) . ™ und Schallempfänger (12) bestehende Schallfeld zur Verstärkung der vom Textilerzeugnis verursachten Laufzeitänderungen mit mindestens einem angenähert auf die Arbeitsfrequenz oder einer deren Oberwellen abgestimmten Resonator betrieben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Textilerzeugnis (15) mindestens angenähert im Bereich des Geschwindigkeitsmaximums (bzw. Druckminimums) der im Eesonator erzeugten stehenden Welle geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gek-ennzeich- | net, daß das TextilerZeugnis (15) mindestens angenähert im Bereich des Druckmaximums (bzw. Geschwindigkeitsminimums) der im Eesonator erzeugten stehenden Welle geführt wird.

4-, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Eesonator ein Schallfeld verwendet wird, bei welchem die Distanz zwischen Schallquelle (10) lud Schallempfänger (12) mindestens angenähert der halben Wellenlänge der Arbeitsfrequenz entspricht.

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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallquelle (10) und/oder dem Schallempfänger (12) je eine mindestens angenähert auf .λ-/4 abgestimmte Resonanzkammer (20, 22) zugeordnet sind.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem aus Schallquelle (1O) und Schallempfänger (12) bestehenden Schallfeld ein Bezugsschallfeld mit Schallquelle (10') und Bezugsschallempfänger (16) zugeordnet xiird, und daß das vom Schallempfänger (12) abgegebene Signal (U..)" mit dem Bezugssignal (U^) des Bezugsschallempfängers (16) verglichen wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch g e k e η η ζ ei chnet, daß das vom Bezugsschallempfänger (16) gelieferte Bezugssignal (U^) für die Steuerung der Frequenz der Schallquelle (10) herangezogen wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich net durch Resonatoren, die auf die Arbeitsfrequenz von Schallquelle (10) und Schallempfänger (12) oder auf eine deren Oberwellen abgestimmt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine mindestens angenähert, auf die halbe Wellenlänge der Arbeitsfrequenz oder einer ihrer Oberwellen abgestimmtes Schallfeld.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9» dadurch g e ken η ζ ei chnet, daß das Textil erz eugnis (15) im Bereiche eines Geschwindigkeitsmaxxmums (Druckminimums) der stehenden Welle geführt ist.

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11. Vorrichtung nach den ^Ansprüchen 8 und 9» dadurch g e kennzeichnet, daß das Textilerzeugnis (15) Bereich eines Geschwindigkeitsminimums (=* Druckmaximuni) der stehendaa Welle geführt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η -

ζ ei chnet, daß der Schallquelle (10) und/oder dem Schallempfänger (12) eine auf mindestens angenähert 1/4· Wellenlänge der .Arbeitsfrequenz oder einer ihrer Oberwellen abgestimmte Resonanzkammer (20, 22) vorgeschaltet ist.

13. Vorrichtung nach den -Ansprüchen 8 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Textilerzeugnis (15) im Bereich des Austrittes der Schallwellen aus der Resonanzkammer (20) der Schallquelle (10) bzw. im Bereich des Eintrittes der Schallwellen in die Resonanzkammer (22) des Schallempfängers (12) geführt ist.

14-· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η zeichnet, daß ein aus Bezugsschallquelle (10') und Bezugsschallempfänger (16) bestehende Bezugsschallfeld vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 14-, dadurch g e kennz ei chnet, daß dem Bezugsschallempfänger (16) ^ ein Phasendiskriminator (13) zugeordnet ist, mit dessen Bezugssignal (U-,) die Frequenz der Schallquelle (1O) steuerbar ist.

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