DE2443692A1

DE2443692A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung des steigungswinkels von mit einer drehung versehenen garnen

Info

Publication number: DE2443692A1
Application number: DE19742443692
Authority: DE
Inventors: Johann Packl
Original assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Current assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date: 1974-09-12
Filing date: 1974-09-12
Publication date: 1976-03-25
Also published as: DE2443692C3; DE2443692B2; US3985451A; FR2284862A1; JPS5177270A; GB1494264A

Description

PATENTANWÄLTE ' <£ 4 4 3 6 9 2

MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

München, den /Co-S 3017

Erwin Sick

Optik - Elektronik

7808 Waldkirch

Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Steigungswinkels von mit einer Drehung versehenen Garnen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Steigungswinkels von mit einer Drehung versehen Garnen.

Ein texturiertes Garn besteht bekanntlich aus vielen Einzelfasern, die miteinander verdreht werden. Der Steigungswinkel der einzelnen Windungen gibt dabei Aufschluß über das Maß an Verdrehung bzw. an Fadendichte und -stärke.

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren der eingangs genannten Gattung, mit dem auf einfache Weise und dennoch mit einem hohen

DR. G. MANITZ · DIPL.-1NG. M. FINSTERWALD DIPL.-ING. W. G R A M K. O W ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

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Grad an Genauigkeit der Steigungswinkel der Drehung gemessen werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung Tor, daß die Fadenoberfläche auf eine Schiitsblende abgebildet wird, daß Schlitzblende und Faden um ihre Verbindungsaehs© relativ zueirmnder ν erdrehbar sind und daß die Stärke des durch die Schlitzblende hiadurchfallenden lichtes in Abhängigkeit vom relativen Verdrehungswink®! «wischen Faden und Schlitzblende gemessen wird. !Dadurch, d®£ die einzelnen Fasern durch ihre glänzend© Oberfläche «ie erhabene Spiegel (insbesondere erhabene SorÜod-Spiegel) wirken, entsteht ia der Bildebene nebeneinanderliegend eine Kette von Reflexen adh&aler iusdehnung, die entsprechend! dem Italllwinkel und der Fadenstärk® nebeneinandergereiht si&ä· Ei® durch die Schlitzblende g®lang#o.äe Lichtmenge wird somit in dem Augenblick maximal, wo die ÜeMtmng dee Schlitzes und der Garnwiadaagen aiteiasader ®usg©rieiit®t sind« Durch Messung des Drehwinkels der Heads kamt somit der Steigungswinkel auf einfache Veiee bestirnt werden. Um die erÄfeatem Beflexe mn bekommen, wird der Faden vorzugsweise senkrecht mn mmlmmr Lingseriitreckung unl in Riehtuag d«r optischen Achse alt ©lass parallelea Liclitbündel beleuchtet.

Eine besonderm zweekaäBige Mäfüliryrag@form k@a®i©I einet sieh dadurch, daß sieht der Fatat. sondern die llmde «m eine senkrecht auf ihr attAead® Achse g®dr®ht wird· ¥eit@r wird v@rgiagii*f®iae ame dem die BlsmSe passierenäen Licht ein elektrisches Signal gebildet, das denn in irgendeiner gewünschtem Meise elektronisch ausgewertet werden kam

Die Blende wird hi«rb®i vorzmggweie® kontinuierlich und zweckmäßig mit aetzfrequenz gedreht. Ee kam aber m®h ©ime in die ^Drehachse erfolgende Schwingbmegung dtr Blend@/@®ln» m erbet wird dann bei eiaer ¥orfe®stimmt®a Minkelstellwag ®ln Mull-Sriggersignal gebildet, ύ::..., dem abjr der Uiiskel bis eum masd-malen elektrischen Signal gemessen wird^ Itexlä die ¥emendung der Hetssfrequeas für die

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Synchronisierung der !Drehung der Schiitsblende kann das betreffende Triggeraignal auf sehr einfache Weise gewonnen werden.

Eine besonders einfache Auswertung ergibt eich, wenn das HuIliriggersignal in dem Moment gebildet wird, wo der Schlitz senkrecht zur Läxgjprichtung des auf die Blende entworfenen Bildes dee Fadens steht.

Vorzugsweise wird der Faden in seiner Längsrichtung mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt. Die Zahl der pro Zeiteinheit auf dem Schiit χ der Blende vorbeilaufenden Windungen des Garnes ist dabei zweckmäßig wesentlich größer, vorzugsweise mindestens zehnmal so groß, wie die pro Zeiteinheit erfolgenden Umdrehungen der Schlitzblende. Auf diese Weise erzeugen die am Schlitz vorbeiziehenden Reflexe von der Fadenoberfläche ein für die Auswertung mittels Wechselstromverstärkern besser geeignetes Wechselspannungssignal, das durch die Drehung der Schlitzblende noch zusätzlich moduliert wird. Die Modulation wird dann zur Bestimmung des Maximums ausgewertet.

Erfindung hat auch eine Vorrichtung zur Ausführung des vorgenannten Verfahrens zum Gegenstand, wobei erfindungsgemäß ein Objektiv zwischen dem Faden und der um eine durch den Schlitz verlaufende Achse drehbaren Schlitzblende angeordnet ist. Das Objektiv bildet die Oberfläche des Garnes in die Ebene der Schlitzblende ab.

lach de* vorzugsweise direkt an der Texturiermaschine gemessen werden soll, muß auch berücksichtigt werden, daß sich der Faden wie eine Gewindestange dreht. Bei geeignfcer Abstimmung der Drehung und Längsbewegung des Fadens scheinen so die Windungen relativ zur Blende stillzustehen und es entfällt eine Modulation. Bei einer derartigen Ausführung wird eine Modulation vorzugsweise dadurch herbeigeführt, daß das licht der Beleuchtungequelle periodisch unterbrochen wird.

Für Laborzwecke kann der Faden auch auf einer drehtrommel angeordnet werden, um die Geschwindigkeit in Längsrichtung zu erzielen«

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Vorzugsweise ist zwischen Faden und Objektiv ein Strahlenteller angeordnet, über den der Faden senkrecht beleuchtet v/ird. Auf diese Weise wird mit einfachen Mitteln eine senkrechte Beleuchtung des Fadens in Richtung der optischen Achse gewährleistet.

Hinter der Schlitzblende ist vorteilhafterweise ein Kondensor angeordnet, der das durch den Schlitz gelangende Licht auf einem Fotoempfänger vereinigt. Das am Ausgang des Fotoempfängers gebildete elektrische Signal wird dann der elektronischen Auswertung zugeführt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Breite des Schlitzes im wesentlichen der Breite eines Reflexes von einer Fadenwindung entspricht. Hierdurch v/ird ein besonders ausgeprägtes Maximum im Falle der Ausrichtung der Reflexe und des Schlitzes gewährleistet.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Schlitzblende an einem Drehlagerring befestigt, der in einem feststehenden Gegenlagerring drehbar gelagert ist. Der Drehlagerring ist dabei zweckmäßig von einem Motor angetrieben.

Die Erfindung wird im folgenden, beispielsweise an Hand der Zeichnung, beschrieben; in dieser zeigt

Fig. 1 eine stark vergrößerte schematische Draufsicht eines für die Messung gemäß der Erfindung geeigneten Garnes aus miteinander verdrillten Einzelfäden,

Fig. 2 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie IH-III in Fig. 2 und

Fig. 4 ein Spannungs/Zeitdiagramm des am Ausgang des Fotoempfängers der Vorrichtung nach Fig. 2 erhaltenen elektrischen Signals.

ORIGINAL INSPECTED

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Mach fig. 1 weisen die einzelnen Windungen der fasern 11 eines Fadens 12 relativ zur Längerichtung v_y eine Steigung <x auf. Auf Grund der in_sbesondere Kunststoffgasen eigenen glänzenden Oberfläche entstehen bei senkrechter Beleuchtung des Fadens 12 nach Fig. 1 Reflexe 13« Physikalisch handelt es sich bei den glänzenden Oberflächen der Einseifasern um erhabene Toroid-Spiegel. Nach den Fig. 2 und 3 werden die Oberflächen der Einzelfäden und insbesondere die BefJexe 13 durch ein Objektiv 18 auf eine Schlitzblende 14 abgebildet, welche «it ihrer Ebene parallel zur Längserstreckung des Fadens 12 in einem geeigneten Abstand vom Objektiv 18 angeordnet ist. Der Faden 12 ist auf einer Fadenführung angeordnet, welche den Faden 12 mit einer Geschwindigkeit Vj, sich in seiner Längsrichtung im Bereich des optischen Strahlenganges parallel zur Schlitzblende 14 bewegen läßt.

Der Faden 12 wird durch eine Lampe 22 über einen Kondensor 21 und einen Strahlenteilerspiegel 20 senkrecht von oben beleuchtet. Auch der Abbildungsstrahlengang verläuft durch den Teilerspieg^B 20,

lach Fig. 2 ist die einen Schlitz 17 aufweisende Schlitzblende derart zur optischen Achse 31 angeordnet, daß ihre Drehachse 15 durch die Mitte des Schlitzes 17 verläuft und mit der optischen Achse y\ zusammenfällt.

Die drehbare Lagerung der Schlitzblende 14 erfolgt dadurch, daß ihr Band mit einem Drehlagerring 24 fest verbunden ist, der seinerseits beispielsweise mittels angedeuteter Kugellager in einem gehäusefesten Gegenlagerring 25 um die Achse 15 drehbar gelagert ist. Der Antrieb erfolgt über einen Motor 27 mittels eines Antriebsriemens 28, welcher jedoch, beispielsweise durch Anbringung von ZahjKungen so mit den Antriebsrädern zusammenarbeitet, daß ein genau synchroner Antrieb der Schlitzblende 14 durch den Motor 27 Möglich ist.

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Das durch die Blende Ii+ hindurchlallende Lic.-t wird mittels eines Kondensors 23 gesammelt und auf einen Fotowandler 16 konzentriert.

Dadurch, daß die einzelnen Fasern 11 auf Grund der senkrechten Beleuchtung einen erheblichen Teil des auffallenden Lichtes in den optischen Strahlengang reflektieren, entsteht in der Bildebene auf der Schlitzblende IZf nebeneinander eine Reihe von Reflexen 13 relativ schmaler Ausdehnung, wie das in Fig. 1 angedeutet ist. Der Steigungswinkel crt stimmt genau mit dem Winkel cz der einzelnen Windungen relativ zur Längsrichtung (Fig. 1) überein. Die Breite der einzelnen Windungen erscheint in der Schlitzblende, je nach dem, ob eine optische Vergrößerung oder Verkleinerung stattfindet, etwas größer oder kleiner.

Die Breite des Schlitzes 17 ist zweckmäßigerweise so gewählt, daß sie gerade das Bild eines Reflexes 13 in der Breite überdeckt.

Auf Grund der Vorschubgeschwindigkeit Vn des Fadens in seiner Längsrichtung entsteht am Ausgang des Fotowandlers 16 ein Wechselsignal, wie es durch die Kurve 30 in Fig. Zf dargestellt ist. Wird gleichzeitig die Schlitzblende IZf in Richtung des Pfeiles f in Fig. 3 in Drehung versetzt, so wird das Wechselsignal 30 in Fig. 1 gemäß der Hüllkurve 29 moduliert.

Das Maximum der Hüllkurve 29 entspricht dem Zeitpunkt der Ausrichtung des Schlitzes 17 mit de'n Reflexen 13. Das Minimum wird in einer um 90° davon verschiedenen Winkelstellung des Schlitzes 17 erreicht.

Eine sehr einfache und dennoch genaue Messung des Winkels et wird dadurch ermöglicht, daß die Schlitzblende IZf synchron mit der Netzfrequenz von z.B. 50 Hz angetrieben wird. Aus der Netzfrequenz kann dann auf einfache Weise ein Null-Triggersignal gewonnen werden, von demaus dann elektronisch die Winkelmessung bis zum

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anschließenden Implitudenmaximum erfolgt. Bei dem Diagramm nach Fig. Zf entspricht der Anfangspunkt der Hüllkurve 29 dem Zeitpunkt des Null-Triggersignals. Nach dem Fortschreiten der Drehung der Schlitzblende Ik um den Winkel cc wird dann das Amplitudenmaximum erreicht. Nach 180°+ <*- wird das nächste Maximum erreicht. Durch eine an den Fotoempfänger 16 angeschlossene elektronische Ausv/ertestufe kann dann auf einfache Weise der Fadenv/inkel qfbis sum Maximum, d.h. der Steigungswinkel CC des Garnes festgestellt v/erden.

- Patentansprüche -

ORIGIWAL (H¹SPECTED

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Claims

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PATEITAHSPlffOHE

¥®rf ahrea zur Messung äee Steigungswinkels ton. mit ©iaor Börehimg versehenen Garnen., dactacli gelcaaaseicluet daß äie Fadenotoerflaclie auf eiae Sei£Litabl«aäe (14) abgebildet wird, daß ScMItslbl«.de (14) und Faden (12) ea ferbinäiiagsachse (15) relativ raelaaaier ¥©r<ärelbar sia€

falleaden Idchte® in AbMagigkelt ¥oa relativem aiiikal zwiscJhen laäea (12) mad ScMIitsbleade (14) wird»

2» TferfaSarea n&cä

a β t ₉ daß dia Bl©aä© (1#) im @ia@ sea&reelt auf ihr Aciiae

3» ferfatoen nach iaspnaeli 1 ©eier 2_% elaste©! g e k β m a sseislsaet ₉ daS aas dem die Blende (14) passierenden Meint; ein elektriaeiiee Sigaal gebildet niräL

· Verfa&tren nach eiaea der vorliergelienäea Mspricbe gekennzeicliaet; , daB die Blead© lieh gedreht

5· ¥erfalaren nacia Aasprucli 4₉ dadarcli gekeaaseielin β t , da£ die Bleade (14) Bit Jfetsfrequens gedrÄt wird»

6» ¥er£aliren mmch Aaspmcli # oäer 5» iaömrela g β k β a a ~ seielaaet , daß bei einer vorbestimmten Winicelstelliimg eia Hiill-friggersisaal gebildet wird_ä T©a dem ab äer Winkel bis aus. maadiaaleB elektriscliea Sigaal gesessen

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7* Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hull-Triggereignal in des Moment gebildet wird, wo der Schlitz (1?) senkrecht zur Längsrichtung (vg>) des auf die Blende (14) entworfenen Bildes des Fadens (12) steht.

δ. Verfahren nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der faden (I2)in seiner Längerichtung alt einer konstanten Geschwindigkeit (v_f) bewegt wird·

9· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der pro Zeiteinheit an dem Schlitz (17) der Blende (14) vorbeilaufenden Windungen wesentlich größer, vorzugsweise mindestens zehnmal so groß ist, wie die pro Zeiteinheit erfolgenden Umdrehungen der Schlitzblende (14).

10. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrene nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Objektiv (18) zwischen dem Faden (12) und der um eine durch den Schlitz (17) verlaufende Achse (15) drehbaren Schlitzblende (14) angeordent ist.

11« Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen faden (12) und Objektiv (18) ein Strahlenteiler (20) angeordnet ist, über den der Faden (12) senkrecht beleuchtet wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet , daß hinter der Schlitzblende (14) ein Kondensor (23) angeordnet ist, der dag durch den Schlitz (17) gelangende Licht auf einem Photoempfänger (16) vereinigt ·

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13· Verfahren nach ®ia« ä&r Assprüeti® 10 Tbis 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Breite des Schlitzes (17) im wesentlich« übt Breit® ©inee Eteflexes (13) von einer Fadenwindung entspricht.

14· Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13t dadurch gekennzeichnet _t daß die Schlitzblende (14) an einem Drehlagerring (25) befestigt ist, der in einem feststehenden Gegenlagerring (26) drehbar gelagert ist.

15· Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehlagerring (25) von einem Motor (27) angetrieben ist.

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