DE2331545A1

DE2331545A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der laenge von stapelfasern

Info

Publication number: DE2331545A1
Application number: DE2331545A
Authority: DE
Inventors: William Lankford Duncan; Ronald George Heitz
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1972-06-20
Filing date: 1973-06-20
Publication date: 1974-01-17
Also published as: JPS4958865A; NL7308512A; FR2189707A1; FR2189707B3; US3816001A; GB1400361A; CA1012245A

Description

" Patentanwälte: 2331545 20. Juni 1973

Dr. Ing. Walter Abftz A-863

Dr. Dieter F. Morf
Dr. Hans-A. Brauns

Manchen 86, Pienzenauentr. 21

E. I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY 10th and Market Streets, Wilmington,Del. 19898, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Länge -von

Stapelfasern

Die Erfindung betrifft schnelle und genaue Nessungen der tatsächlichen Länge einzelner Textil-Stapelfasern. Die Erfindung "betrifft vor allem ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Längen von ungekräuselten Fäden oder von Fasern, bei denen zuvor bestehende Kräuselung während der Untersuchung gleichförmig beseitigt ist, und zur selbsttätigen Durchführung der Bestimmungen, um mögliche durch den Messenden eingeführte Fehler auszuschliessen.

Wenn es erforderlich war, die Längen einzelner Musterfasern zu bestimmen, um die Schwankung der Länge der einzelnen Fasern oder die durchschnittliche Länge zu bestimmen, so war es bisher üblich, die einzelnen Fasern auf einem mit Samt bezogenen Brett voneinander zu trennen, jegliche Kräuselung

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manuell durch Spannen zu glätten und anschliessend die Länge visuell unter Verwendung eines geeichten Masstabs zu messen. Dieses Verfahren ist nicht nur mühevoll, sondern infolge des unterschiedlichen Geschicks und Beurteilungsvermögens der Bedienungspersonen Schwankungen unterworfen. Andere Verfahren zur Längenmessung führen nur zu Durchschnittswerten der Faserlänge innerhalb eines Probebüschels von Fasern. In der US-PS 3 039 303 wird z. B. ein Verfahren beschrieben, bei dem zuerst die in einem Faserbüschel hervorgerufene Spannung als eine Funktion der Zeit gemessen wird, während das Büschel mit einer Standardgeschwindigkeit langsam gestreckt wird. Gleichzeitig wird die Inderung der Lichtdurchlässigkeit ebenfalls als Funktion der Zeit gemessen. Diese Ergebnisse werden kombiniert, um eine Angabe für die mittlere Faserlänge zu erhalten. In der US-PS 2 648 251 wird ein ähnliches Verfahren dargestellt, während die US-PS 2 845 837 das Abschätzen der durchschnittlichen Stapellänge mittels einer optischen Anordnung betrifft, die zur Charakterisierung einer doppelrandigen Schicht im wesentlichen paralleler Probefasern verwendet wird.

Die bisherigen Verfahren zur Messung der Stapellänge sind also entweder umständlich, ungenau oder liefern keine Einzelmessungen. Eine unmittelbare Messung der Streuung der Stapellängen war daher nicht möglich oder war mit der gewünschten Präzision und Schnelligkeit nur schwierig zu erhalten.

Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einzelmessung der Längen von Probefasern. Eine einzelne Faser wird mit einer gemessenen Durchschnittsgeschwindigkeit und in einem von Eestkräuselung im wesentlichen freien Zustand an einer Reihe im Abstand voneinander angeordneter elektrooptischer Detektoren vorbeigeführt, die das Vorhandensein der Faser feststellen. Die Geschwindigkeit der einzelnen Faser wird durch Bestimmung der Zeit gemessen, die ein Ende der einzelnen Faser benötigt, um sich an zwei

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Detektoren mit bekanntem Abstand voneinander in Bewegungsrichtung vorbeizubewegen. Die Zeitdauer zwischen dem Durchgang des Faseranfangs und dem des Faserendes wird möglichst gleichzeitig, mit der Geschwindigkeit gemessen. Die länge der Einzelfaser wird dann aus dem Produkt der Geschwindigkeit und der verstrichenen Zeitdauer berechnet. Die erfindungsgemässe Vorrichtung enthält einen länglichen Aufbau, der so gefertigt und angeordnet ist, dass er in der Nähe seiner Mitte eine Durchführung in Form einer erweiterten Kapillare besitzt, die an dem einen Ende offen ist und zur Aufnahme eines Saugrohres oder einer anderen Quelle verringerten Druckes an dem anderen Ende ausgerüstet ist. Die Kapillare hat wenigstens zwei durchsichtige Seitenwände. In Halterungen, die diesen durchsichtigen Seitenwänden benachbart sind, ist eine Reihe von Lichtquellen im Abstand voneinander in der Weise angeordnet, dass schmale Lichtbündel durch diese Seitenwände geschickt werden, wodurch die Kapillare beleuchtet wird. Mehrere, in gleicher Weise im Abstand voneinander angeordnete Photozellen sind in Bohrungen eingesetzt, die sich in der Nähe der anderen durchsichtigen Seitenwand befinden, und sind-vorzugsweise in der Weise angeordnet, dass sie das Licht aufnehmen, das im rechten Winkel zu den Lichtbündeln abgegeben wird. Die Photozellen sind zur Abgabe elektrischer Signalimpulse eingerichtet, die den Durchgang der Enden einer einzelnen Faser anzeigen, die mittels eines an dem Ausgang der Kapillare angesetzten Saugrohrs in die Kapillare hineingezogen und hindurchgeführt wird. Die Saugwirkung des Saugrohres ist dabei so eingestellt, dass sich im wesentlichen eine laminare Luftströmung in der Kapillare bildet.

Die von den Photozellen erzeugten Impulse werden an elektronische Impulsformer-, Logik- und Zeitschaltkreise gelegt, die zur Bestimmung der Geschwindigkeit der einzelnen Faser und der zwischen Durchgang des Anfangs und des Endes der einzelnen Faser verstrichenen Zeit eingerichtet sind. Ein Hechner berechnet das Produkt der Geschwindigkeit und der

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verstrichenen Zeit und liefert so ein Mass für die Faserlänge. Der Eechner kann auch so eingerichtet sein, dass er die Längenmessungen der einzelnen Fasern aufzeichnet und ausserdem die gewünschten Angaben über die Streuung berechnet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist strömungsabwärts von dem zweiten Detektor in einer genau festgelegten Entfernung ein dritter oder sind mehrere dritte Detektoren mit einer Lichtquelle und einer Photozelle vorgesehen.

Diese Entfernung ist für einen gegebenen Nennwert der Stapellänge in der Weise vorgeschrieben, dass sie etwas geringer ist als die kürzeste Faserlänge, deren Messung man für diese Nennlänge erwartet. Zusätzliche Hilfsdetektoren sind vorgesehen, wenn zusätzliche Nennbereiche der Faserlänge gemessen werden sollen. Eine elektrische Schaltanordnung ist vorgesehen, um den entsprechenden Hilfsdetektor einzuschalten. Bei dieser Auεführungsform ist die elektronische Schaltung in der Weise eingerichtet, dass der Zähler für die verstrichene Zeit eingeschaltet wird, wenn sich der Anfang der einzelnen Fasern an dem Hilfsdetektor vorbeibewegt, und dass diese Zählung beendet wird, wenn das folgende Ende der einzelnen Faser den zweiten Detektor erreicht. Die Faserlänge ist dann eine Konstante, nämlich der Abstand zwischen dem zweiten und dem Hilfsdetektor, zuzüglich einer Grosse, die aus der verstrichenen Zeit und der Geschwindigkeit berechnet wird. Diese Verbesserung führt zu einer erhöhten Messgenauigkeit.

Es zeigen:

Fig. 1 in einer isometrischen Darstellung die Vorrichtung mit der Kapillare und mit dem Detektorteil, wobei der mittlere Bereich zum Teil entfernt ist und zum Teil im Schnitt dargestellt ist, um die Anordnung einer der Lichtquellen und einer der Photozellen darzustellen,

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Fig. 2 in einem Blockschaltbild die elektronischen Komponenten, die im Zusammenhang mit der Vorrichtung gemäss Fig. 1 verwendet werden, und

Fig. 3 in einer schematisehen Darstellung eine einzelne Stapelfaser beim Durchgang durch die Kapillare der Vorrichtung mit dem Faserforder- und Detektorteil. Diese Darstellung dient zur Erläuterung der Arbeitsweise der erfindungsgemässen Ausführung sowohl bei zwei als auch bei drei Detektoren.

Gemäss Fig. 1 besteht die Förder- und Detektorvorrichtung 10 aus einer Anordnung, die eine Photozellenhalterung 20, einem Basisteil 30 und einem Vakuumadapter 40 besteht.'Vier durchsichtige Platten 12, 14, 16 und 18 (z. B. aus Lucite (eingetragenes Warenzeichen) Acrylharz) sind zwischen der Halterung 20 und dem Basisteil 30 angeordnet, um eine Faserförderungsdurchführung 50 zu bilden, die nachfolgend als Kapillare bezeichnet wird. In die Fläche des Basisteiles 30, die mit der Halterung 20 zusammentrifft, ist über die gesamte Länge eine Rinne 15 gearbeitet. Die Rinne 15 ist zur Aufnahme der Platte 16 vorgesehen und besitzt eine Tiefe, die der Dicke der Platte 16 entspricht. In ähnlicher Weise ist in der Unterseite der Halterung 20 eine Rinne 17 vorgesehen, die die Platte 18 in der gleichen Weise aufnimmt, wie das Basisteil 30 die Platte 16. Die Oberseite der Platte 16 und die Ober- und Unterseite der Platte 18 sind poliert. Eine zusätzliche Rinne 21 mit der halben Breite der Rinne 17 ist über die gesamte Länge der Halterung 20 vorgesehen. Sie geht von der Oberseite der Rinne 17 aus und ist symmetrisch zu dieser Rinne. Die durchsichtigen Platten 12 und 14 haben nicht nur polierte Flächen, sondern auch polierte Kanten. Mit parallelen und im Abstand voneinander angeordneten Kanten sind sie zur Bildung der Kapillare 50 für die Faserförderung sorgfältig zwischen den Teilen 20 und 30 eingebaut. Vier, sich durch die Platten 12 und 14 erstreckende Schrauben 22 halten die Teile 20 und 30 fest zusammen, nachdem die Kapillare 50 sorgfältig

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ausgerichtet worden ist. In der bevorzugten Ausführungsfonr. ist ein Satz von sechs nicht-gezeigten Bohrungen von der Oberseite der Halterung 20 bis zum Boden des Basisteils 30 vorgesehen, nachdem die Platten 12 und 14 präzise gegen einen Abstandsstab ausgerichtet wurden, um eine gleichmässig breite Kapillare 50 zu erhalten. Diese Bohrungen werden mit Ausrichtzapfen versehen. Der Abstandsstab wird dann entfernt. Der Vakuumadapter 40 wird dann durch geeignete, nicht gezeigte Mittel an dem rückwärtigen Ende der Vorrichtung 10 befestigt.

Die zusätzliche Rinne 21 ist an jedem Ende durch geschwärzte Abschlusstifte 19 gegen Streulicht abgedeckt. Diese zusätzliche Rinne 21 ist vorgesehen, um den Einbau der Photozellen zu erleichtern, die die Kapillare 50 von Punkten aus erfassen, die unmittelbar überhalb deren Mittellinie liegen und an vorgegebenen Stellen im Abstand voneinander entlang der Photozellenhalt erung angeordnet sind. Eine dieser Photozellenanordnungen ist im Zusammenhang mit dem im Querschnitt gezeigten Ausschnitt von Fig. 1 dargestellt. Danach ist für jede Photozelle 62 eine waagerechte Bohrung 60 vorgesehen, die von der benachbarten Fläche der Halterung 20 ausgeht. Diese Bohrung 60 ist in der Weise angeordnet, dass sie durch die zusätzliche Rinne 21 hindurchragt und so einen optischen Spalt zur Begrenzung des Blickfeldes der Photozelle in Längsrichtung bildet. Eine kleine Photozelle 62 (z. B. Hoffman, Typ EA7E-1) ist in der Bohrung 60 befestigt und in der Weise ausgerichtet, dass der lichtempfindliche Teil senkrecht nach unten zur Mittellinie der Kapillare 50 zeigt. Anschlussleitungen 64 führen aus der Photozelle 62 heraus und verbinden sie mit der elektronischen Zeit-, Rechen- und Anzeigeschaltung von Fig. 2. Eine vorfocusierte Lichtquelle 66 (z. B. Chicago Miniature Lamp Co., Typ CM-253) ist durch nicht-gezeigte Hilfsmittel befestigt und in der Weise ausgerichtet, dass ihre Achse parallel zur Achse der Bohrung 60 liegt, jedoch so versetzt, dass ein Lichtstrahl in horizontaler Richtung durch die durchsichtige Platte 12 geschickt wird. Dieser Strahl schneidet

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in der Mitte der Kapillare 50 die senkrechte Linie, die durch den lichtempfindlichen Teil der Photozelle 62 führt. Nichtgezeigte Spalte können an der Stirnseite der Lichtquelle und der Photozelle verwendet werden. Wenn sich keine Faser in der Kapillare 50 in der Nähe dieses Schnittpunkts der Lichtquelle und der Blickrichtung der Photozelle befindet, sieht die Photozelle demnach ein dunkles Feld. Wenn das Ende einer einzelnen Faser diesen Punkt passiert, tritt eine scharfe Änderung in der Belichtung ein und von der Photozelle wird ein Impuls erzeugt. Zuleitungen 68 führen von der Lichtquelle 66 zu einer herkömmlichen elektrischen Energiequelle einstellbarer Spannung.

Der Vakuumadapter 40 ist mit einer Rohrverlängerung 42 versehen, die mit einer Versorgungseinrichtung für Unterdruckluft verbunden ist, wie z. B. einem herkömmlichen Saugrohr für die Faserbehandlung. Wenn eine einzelne zu messende Faser zu dem linken, offenen Ende der Kapillare 50 gebracht wird, während der Adapter 40 unter Saugwirkung steht, wird die einzelne Faser demnach in die Kapillare gezogen, mit hoher Geschwindigkeit an der Lichtquelle und der Photozelle vorbeibefördert und von dem Rohr 42 in eine nicht-gezeigte Sammelvorrichtung ausgeworfen.

Die Abmessung der Kapillare 50 ist als ein Mittelweg zwischen einem Querschnitt gewählt, der klein genug ist, um den grössten Teil der in der zu messenden Faserart vorgefundenen Kräuselung zu glätten, im Gegensatz zu der Fähigkeit der Kapillare, die Fäden aufzunehmen und mit hoher Geschwindigkeit zu befördern, und einem Querschnitt, der gross genug ist, um die Anhäufung von Verunreinigung innerhalb der Kapillare auf einem vernünftigen Wert zu halten. Der Druckabfall in der Kapillare 50 ist ebenfalls als ein Mittelweg gewählt, damit er gross genug ist, so dass die Fasern mit hoher Geschwindigkeit unter der Bedingung einer laminaren Luftströmung befördert werden, damit aber der Druckunterschied nicht

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hoch genug ist, um diese laminare Strömung zu zerstören. In einer bevorzugten Ausführungsform, die zur Messung von Fäden aus synthetischem Material entworfen wurde, die eine Kräuselung aufwiesen und ein Denier pro Faden zwischen 3 und 20 besassen, wurde ein Kapillarquerschnitt von 0,08 cm in der Höhe und Breite gewählt. Pur diese Ausführungsform wurde ein optimaler Druckabfall durch 'die Kapillare festgestellt, wenn am Ausgang ein Druckunterschied von J>6 cm Hg erreicht wurde.

Die Anordnung und die Anzahl aus Photozelle und Lichtquelle bestehenden Detektoreinheiten hängen von dem Nennwert der Länge, der zu untersuchenden Probefaser und der gewünschten Messgenauigkeit ab. Bei der einfachsten Ausführungsform dieser Erfindung wurden demnach zwei derartige Detektoreinheiten verwendet. Bei der zur Messung von Fasern mit einer Nennlänge von 2,85 cm vorgesehenen Ausführung wurden die beiden Detektoreinheiten entlang der Kapillare in einem Abstand von 1,97 cm angeordnet. Wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, wurde die erste Photozellen-Detektoreinheit entlang der Kapillare ^O an dem durch den Pfeil B bezeichneten Punkt angeordnet und die zweite Detektoreinheit bei dem Pfeil D. Der Abstand zwischen diesen beiden Detektoreinheiten ist als d bezeichnet. Wenn Fasern mit einer grösseren Nennlänge gemessen werden sollen, müssen die Auswirkungen sich ändernder Fasergeschwindigkeit, wie z.B. Beschleunigung innerhalb der Kapillare 50 nach der Stelle, an der sich der Detektor befindet , ausgeglichen werden und eine dritte Detektoreinheit wird verwendet. In Fig. 3 ist demnach eine dritte Detektoreinheit an der Stelle E angeordnet. Der Abstand zwischen der Detektoreiriheit D und der Einheit E ist mit L^ bezeichnet. Bei Fasern mit einer Nennlänge von 3)8 cm wurde L„ zu 2,9 cm gewählt, während für Fasern mit einer Nennlänge von 5>1 cm L_Q zu 4,2 cm gewählt wurde . Offensichtlich können mehrere Photodetektoreinheiten E, E' usw. an Stellen, die für mehrere Nennwerte der zu messenden Faserlänge ausgewählt sind, verwendet

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werden und Schaltanordnungen (siehe Fig. 2) können vorgesehen sein, um jedesmal die einzelne, für die untersuchte Faserlänge geeignete Einheit E auszuwählen. Die Auswahl der Grosse von Lq hängt in weitem Ausmass von der Empfindlichkeit der zu Verfugung stehenden elektrischen Steuereinrichtung ab. Wie sich aus der folgenden Erläuterung des Messverfahrens ergibt, muss die Entfernung L_Q jedoch kleiner gehalten werden als die minimale Faserlänge, deren Messung man in einer gegebenen Gruppe von Probefasern erwartet. Um jedoch die Auswirkungen einer Geschwindigkeitsänderung während des Vorbeigangs der Probefaser an den Detektoren möglichst gering zu halten, muss die Grosse von L_Q innerhalb der obigen Einschränkung so gross wie möglich gehalten werden.

Zum besseren Verständnis des erfindungsgemässen Messverfahrens wird im folgenden Bezug auf Fig. 3 genommen. Die Probefaser ist dabei mit S bezeichnet und besitzt einen Anfang X und ein Ende Y. Bei der einfachsten Ausführungsform, bei der nur zwei Detektoreinheiten B und D verwendet werden, wird der elektrische Impuls, der sich aus dem Vorbeigang des Fasemanfangs X an der Photozelle D ergibt, verformt und dazu verwendet, den ersten Zähler in Gang zu setzen, der als "Längenzähler" bezeichnet wird. Ein zweiter Impuls wird erzeugt, wenn sich das Ende Y an der Photozelle B vorbeibewegt. Dieser zweite Impuls wird dazu verwendet, den zweiten Zähler in Gang zu setzen, der als "Geschwindigkeitszähler" bezeichnet wird. Ein dritter Impuls wird schliesslich erzeugt, wenn sich das Ende Y an der Photozelle D vorbeibewegt. Dieser Impuls wird dazu verwendet, den Längenzähler und den Geschwindigkeitszähler anzuhalten.

Wenn / \t die an dem Geschwindigkeitszähler angezeigte Zeit ist (die Zeit, die Y benötigt, um sich von B nach D zu bewegen, das ist eine Entfernung d cm), dann ergibt sich die Geschwindigkeit ν der Probefaser aus:

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V =

A*«

Wenn ZjLto die von dem Längenzähler angezeigte Zeit darstellt (Zeit, die zwischen dem Durchgang von X "bei D und dem Durchgang von Y bei D verstreicht), dann ist die tatsächliche Länge L bestimmt durch die Gleichung:

tp = d

Bei der Verwendung von drei Detektoreinheiten tritt der erste für die Zählung verwendete Impuls auf, wenn sich der Anfang X an dem Detektor E vorbeibewegt. Dieser Impuls wird zum Ingangsetzen des Längenzählers verwendet. Der zweite in diesem Fall verwendete Impuls tritt auf, wenn sich das Ende Τ an dem Detektor B vorbeibewegt. Dieser Impuls dient zum Ingangsetzen des Geschwindigkeitszählers. Der dritte verwendete Impuls tritt auf, wenn sich Y an D vorbeibewegt, und wird zum Anhalten des Geschwindigkeitszählers und des Längenzählers verwendet.

Ist l\ ty. wieder die Zeit, die von dem Geschwindigkeitszähler aufgespeichert wird, so ist wie oben die Geschwindigkeit ν gegeben durch:

ν =

Wie zuvor ist jL^to die Zeit, die in dem Längenzähler aufgespeichert wird, jedoch ist sie im vorliegenden Fall die Zeit, die zwischen dem Durchgang von X bei E und dem Durchgang von Y bei D verstreicht. /\ to ist daher das Zeitinkrement, das für den Durchgang des Längeninkrements (L- Lq) mit einer Geschwindigkeit ν an dem Punkt D erforderlich ist, wobei Lq

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die Entfernung zwischen D und E ist. Es gilt daher:

d ^t2

und folglich: L = Lq + d

Diese Berechnung oder die, welche für die in dem vorausgehenden Abschnitt dargestellte Gleichung notwendig ist, wird durch eine Universalrechenanlage oder eine Spezial-Kleinrechenanlage auf die in Verbindung mit Fig. 2 angegebene Weise durchgeführt. Andererseits kann die Berechnung durch andere Hilfsmittel, wie z. B. den Rechenschieber aufgrund der Anzeige der Längen- und Geschwindigkeitszählungen durchgeführt werden. Durch die Verwendung der dritten Detektoreinheit E ist es, wie bereits erwähnt, möglich, die beiden Messungen (Geschwindigkeits- und Langenzählungen), während nahezu des gleichen Echtzeitintervalls durchzuführen, und das sogar bei der Messung eines verhältnismässig langen Fadens.

Die elektronische Schaltung, die zur Durchführung der Erfindung erforderlich ist, ist ausreichend bekannt, so dass sie durch Bezugnahme auf die in Fig. 2 dargestellte Blockschaltung beschrieben wird. PC_ß, PC-p, PCg und PCg₁ stellen Photozellen an den entsprechenden Stellen B, D, E und E¹ dar. Diese sind jeweils mit ihren eigenen Verstärkern 70, 72, 74- und 76 verbunden, von denen jeder einen eigenen automatischen Pegelregler 80, 82, 84- und 86 besitzt. Der Ausgang des Verstärkers 70 ist direkt mit dem Diskriminator 90 und der Ausgang des Verstärkers 72 mit dem Diskriminator 92 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 7^· ist dagegen mit einem Eingangspol eines Abschnittes SW-1 eines Wählschalters verbunden. In ähnlicher Weise ist der Verstärker 76 mit einem zweiten Eingangspol dieses Schalterabschnitts verbunden. Der dritte Eingangspol ist isoliert. Der Kontaktarm dieses Schalterab-

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Schrittes ist mit dem Diskriminator 94- verbunden, dessen Ausgang zu zwei- Polen des zweiten Abschnittes SW-2 des Wählschalters führt. Der dritte Eingangspol dieses zuletzt genannten Abschnittes ist durch einen Draht 96 mit der Ausgangsklemme des Diskriminator 92 verbunden. Auf diese Weise besteht eine isolierte mechanische Verbindung zwischen den Kontaktarmen der beiden Abschnitte, um deren Bewegung zu koordinieren. Der Kontaktarm des Abschnittes SW-2 führt zu einem Differentia torkreis 104-, In ähnlicher Weise ist der Ausgang des Diskriminators 90 mit dem Differentiator und der Ausgang des Diskriminators 92 mit dem Differentiator 102 verbunden. Die Ausgänge dieser drei Differentiatorkreise sind in entsprechender Weise mit den drei monostabilen Kreisen 110, 112 und 114 verbunden. Der Ausgang des monostabilen Kreises 110 ist über die Leitung 121 an eine Eingangsklemme des Logik-Steuerkreises 120 angeschlossen. Der monostabile Kreis 112 ist über die Leitung 123 an die zweite Eingangsklemme des Logikkreises 120 und zusätzlich über die Leitung 125 an einen zweiten Logik-Steuerkreis 122 angeschlossen. Der monostabile Kreis 114 ist mit der zweiten Eingangsklemme des Logikkreises 122 verbunden. Der Ausgang eines kristallgesteuerten Oszillators 124 (der z. B. bei 1 MHz arbeitet) ist an den Eingangsklemmen der Gatterkomponenten der beiden Logik-Steuerkreise 120, 122 mit diesen Steuerkreisen verbunden. Die Ausgänge dieser beiden Logik-Steuerkreise 120, 122 sind in entsprechender Weise mit den Dekadenzählern 1JO, 132 verbunden, von denen jeder seinerseits mit den Eingangskleimnen einer Rechnerschnittstelle 134 und von dort mit einem Rechner 136 und schliesslich mit einem Anzeigegerät 138 verbunden ist. Der Ausgang der Zähler 13Ο und 132 kann auch zu einem Dekodier- und Anzeigekreis 140 führen, der die Werte von ΖΛ t^ und ·ΖΛΐ2 anzeigt, die oben in Verbindung mit Pig. 3 definiert wurden. Diese Anzeigewerte können dann dazu verwendet werden, entsprechend den oben, in Verbindung mit Pig. 3 angegebenen Gleichungen den Längenwert der einzelnen Faser zu berechnen.

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Die Anwendung dieser Erfindung in Verbindung mit Routinemessungen der Länge von Stapelfasern zeigte deutliche Fortschritte, nicht nur in der Leichtigkeit der Faserhandhabung für Messungen, sondern auch eine kürzere Messzeit pro Einzelfaden, gleiche Genauigkeit und Erleichterung der Aufzeichnung, Mittelwertbildung und Ausgabe der Resultate. Es wurde z. B. ein Vergleich zwischen von Hand durchgeführten Messungen (gemäss dem oben beschriebenen Verfahren, bei dem einzelne Fasern auf einem mit Samt bezogenem Brett ausgelegt werden und mit einem Masstab gemessen werden) und den Resultaten angestellt, die mit Hilfe der vorliegenden Erfindung an den selben Probefasern erhalten wurden. Die Durchschnittswerte der Faserlänge stimmten dabei innerhalb von Abweichungen von weniger als 2 % überein und die durch den Streuungskoeffizienten und das Vertrauensintervall bei 95 % Wahrscheinlichkeit angegebene Genauigkeit der Messungen war nahezu die gleiche. Eine andere Auswertung umfasste wiederholte Messungen derselben Probefaser mittels einer erfindungsgemässen Vorrichtung. Jede von mehreren Probefasern wurde der Reihe nach von dem Ausgang der Vakuumdüse erfasst und die Messungen wurde 10 mal wiederholt. Es ergab sich eine Reproduzierbarkeit von 0,05 cm, dem theoretischen Auflösungsvermögen des Geräts.

Die Erfindung wurde an Hand von zwei bestimmten, bevorzugten Ausführungen beschrieben. Eine dieser Ausführungen verwendet nur zwei Lichtquellen-Photodetektor-Einheiten, während die zweite Ausführung drei Einheiten verwendet, wobei die Position der dritten, von der zu untersuchenden Stapellänge abhängt. Zur Ausbildung einer Kapillare, die zur Beförderung und zur Glättung der Kräuselung in den Fasern dient,, wird bei diesen Ausführungen ein geschichteter Aufbau beschrieben.

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Claims

Paten fansprüche

Verfahren zur Bestimmung der Länge von Stapelfasern, dadurch gekennzeichnet, dass eine.Stapelfaser ohne wesentliche Restkräuselung an einer Reihe von Detektoren vorbeigeführt wird, die im Abstand voneinander angeordnet sind und das Vorhandensein der Faser erkennen, eine erste Zeitdauer gemessen wird, die ein Faserende benötigt, um sich an zwei der in einem bekannten Abstand voneinander angeordneten Detektoren vorbeizubewegen, die Geschwindigkeit der Faser bestimmt wird, indem dieser Abstand durch die erste Zeitdauer dividiert wird, eine zweite Zeitdauer gemessen wird, die die entgegengesetzten Enden der Faser benötigen, um sich an einem der Detektoren vorbeizubewegen, und die Länge der Faser bestimmt wird, indem die Geschwindigkeit mit dieser zweiten Zeitdauer multipliziert wird.

•Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorbeiführen einer Stapelfaser ohne wesentliche Restkrauseiung das Vorbeiführen der Faser an den Detektoren durch eine Kapillare mittels einer im wesentlichen laminaren Gasströmung beinhaltet.

Verfahren zur Bestimmung der Länge von Stapelfasern, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stapelfaser ohne wesentliche Restkräuselung an zwei, im Abstand voneinander angeordnete elektrooptische Detektoren vorbeigeführt wird, und die Länge entsprechend der folgenden Beziehung bestimmt wird:

d χ

wobei: L « Länge (cm)

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d = Abstand zwischen den beiden Detektoren (cn) ' , A. t. = Zeit, die ein Ende der Faser benötigt, um sich, an den beiden Detektoren vorbeizubewegen, (Mikrosekunden)

und /\tp - Zeit, die die entgegengesetzten Enden der der Faser benötigen, um sich an einem der der Detektoren vorbeizubewegen (Mikrosekunden)

4. Vorrichtung zur Bestimmung der Länge von Stapelfasern, gekennzeichnet durch ein längliches Teil (10) mit einer Durchführung (50), eine Unterdruckquelle (4-0), die mit einem Ende der Durchführung verbunden ist, um eine an dem einen Ende in die Durchführung eingegebene Stapelfaser durch diese Durchführung zu ziehen, eine Mehrzahl von Detektoren (62, 66), die im Abstand entlang dieser Durchführung angeordnet sind und zum Erkennen des Vorhandenseins der Faser dienen, eine durch die Detektoren betätigte Einrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Faser und der verstrichenen Zeit, die die Faser benötigt, um sich an einem der Detektoren vorzubewegen, und eine Einrichtung, die dazu dient, die Länge der Faser als Produkt dieser Geschwindigkeit und dieser Zeit zu berechnen.

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