DE2443692C3

DE2443692C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Steigungswinkels von mit einer Drehung versehenen Garnen

Info

Publication number: DE2443692C3
Application number: DE2443692A
Authority: DE
Inventors: Johann 8025 Unterhaching Ploeckl
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: 1978-06-15
Also published as: JPS5177270A; FR2284862A1; DE2443692B2; US3985451A; GB1494264A; DE2443692A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Steigungswinkels von mit einer Drehung versehenen,

eine glänzende Oberfläche aufweisenden Garnen durch

Abbildung der Garnoberfläche, sowie eine Vorrichtung

zur Ausführung dieses Verfahrens.

Die Messung des Steigungswinkels geschieht nach

Handbuch der Werkstoffprüfung, 2. Auflage, 5. Band, die Prüfung der Textilien, Herausgeber H. Sommer, auf Seite 310 und 311 durch mikroskopische Betrachtung des aufgewickelten, zu untersuchenden Fadens in auffallendem Licht. Dabei werden mit einem Zeichenap parat eine Anzahl der im Mikroskop erscheinenden, schraubenförmig gedrehten Einzelfasern mit den seitlichen Begrenzungslinien des Fadens durch einfache Striche aufgezeichnet. An den schräg verlaufenden Linien und deren Neigung zur Fadenlängsachse wird daraufhin der Neigungswinkel des Fadens bestimmt Es wird dabei der Mittelwert aus zwanzig verschiedenen Garnstellen ermittelt Mit einem Winkelmeßokular kann der Faserneigungswinkel auch direkt bestimmt werden. Diese Untersuchungen mit Mikroskop sind zeitraubend und sind nur von geschultem Personal durchführbar.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen, das auf einfache Weise mit einem hohen Genauigkeits grad den Steigungswinkel der Drehung zu messen gestattet, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfahrung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vor, daß die Abbildung der Garnoberfläche auf eine Schlitzblende erfolgt, welche mit ihrer Ebene parallel zur Längserstreckung des Garns angeordnet ist daß die Schlitzblende und das Garn um ihre Verbindungsachse relativ zueinander verdreht werden und daß, ausgehend von einer Nullstellung, in der der Schlitz der Schlitzblende und die Längserstreckung des Garns eine vorbestimmte Winkelstellung zueinander haben, die Stärke des durch die Schlitzblende hindurchfallenden Lichtes in Abhängigkeit vom relativen Verdrehungs winkel zwischen dem Garn und der Schlitzblende bis zu einem Extremwert gemessen wird.

Da die einzelnen Fasern infolge ihrer glänzenden Oberfläche wie erhabene Spiegel (insbesondere wie

erhabene Toroid-Spiegel) wirken, entsteht in der Bildebene nebeneinanderliegend eine Kette von Reflexen von sehr schmaler Ausdehnung, die entsprechend dem Drehwinkel und der Fadenstärke nebeneinandergereiht sind. Die durch die Schlitzblende gelangende Lichtmenge wird somit gerade dann ihren Maximalwert erreichen, wenn die Richtung des Schlitzes und der Garnwindungen miteinander ausgerichtet sind. Durch Messung des Drehwinkels der Blende kann somit der Steigungswinke! auf einfache Weise bestimm: werden. Um die erwähnten Reflexe zu erhalten, wird der Faden vorzugsweise senkrecht zu seiner Längserstreckung und in Richtung der optischen Achse mit einem parallelen Lichtbündel beleuchtet.

Eine besonders zweckmäßige Ausführung kennzeichnet sich dadurch, daß der Faden festgehalten und die Blende um eine senkrecht auf ihr stehende Achse gedreht wird. Weiterhin wird vorzugsweise aus dem die Blende passierenden Licht ein elektrisches Signal gebildet, das dann in bekannter Weise etektronisch ausgewertet werden kann.

Die Blende wird hierbei vorzugsweise kontinuierlich und zweckmäßigerweise mit Netzfrequenz gedreht. Hierbei wird dann bei der vorbestimmten Winkelstellung ein Null-Triggersignal gebildet, von dem ab der Winkel bis zum maximalen elektrischen Signal gemessen wird. Durch die Verwendung der Netzfrequenz für die Synchronisierung der Schlitzblende kann das betreffende Triggersignal auf sehr einfache Weise gewonnen werden.

Eine besonders einfache Auswertung ergibt sich, wenn das Null-Triggersignal in dem Moment gebildet wird, in dem der Schlitz senkrecht zur Längsrichtung des auf die Blende entworfenen Bildes des Fadens steht. Vorzugsweise wird der Faden in seiner Längsrichtung mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt Die Zahl der pro Zeiteinheit an dem Schlitz der Blende vorbeilaufenden Windungen 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 zu Bestimmung des Maximums ausgewertet.

Zur Auführung dieser Verfahren wird durch die Erfindung eine Verrichtung mit einer Einrichtung zur Abbildung der Garnoberfläche geschaffen, die sich dadurch auszeichnet, daß die Einrichtung zur Abbildung der Garnoberfläche ein Objektiv, das zwischen dem Garn und der um eine durch den Schlitz verlaufende Achse drehbaren Schlitzblende angeordnet ist, sowie eine Beleuchtungsvorrichtung für den Faden umfaßt, daß hinter der Schlitzblende ein Photoempfänger angeordnet ist, der das durch den Schlitz gelangende Licht aufnimmt, und daß eine Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, mit der aus dem Abstand zv. ischen der Nullstellung und einem Extremwert am Ausgang des Photoempfängers der Steigungswinkel ermittelt wird. Der Faden kann dabei kontinuierlich in seiner Längsrichtung mit der vorbestimmten Geschwindigkeit bewegt werden, oder er kann auch nach einer bevorzugten Ausführungsform auf einer Drehtrommel angeordnet sein, welche die erwünschte Relativbewegung zwischen Faden und Stützblende in Längsrichtung des Fadens erzeugt. Vorzugsweise ist zwischen Faden und Objektiv ein Strahlenteiler angeordnet, über den der Faden senkrecht beleuchtet wird. Auf diese Weise wird mit einfachen Mitteln eine senkrechte Beleuchtung des Fadens in Richtung der optischen Achse gewährleistet

Hin'er der Schlitzblende ist vorteilhafterweise ein Kondensor angeordnet

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Breite des Schlitzes im wesentlichen der Breite eines Reflexes von

ίο einer Phasenwindung entspricht Hierdurch wird ein besonders ausgeprägtes Maximum im Falle der Ausrichtung der Reflexe und des Schlitzes gewährleistet

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform

iS ist die Schlitzblende an einem Drehlagerring befestigt der in einem feststehenden Gegenlagerring drehbar gelagert ist Vorteilhafterweise wird der Drehlagerring dabei von einem Motor angetrieben.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann unter Verwendung dieser Vorrichtung die Messung des Drehwinkels auf einfache Art auch von ungeschultem Personal durchgeführt und objektiv einwandfrei ermittelt werden. Im Falle der elektronischen Auswertung ergibt sich die Möglichkeit, die ermittelten Werte auszudrucken und der entsprechenden Garncharge beizugeben.

Die Erfindung wird im folgenden, beispielsweise an Hand der Zeichnung, näher erläutert, in dieser zeigt
F i g. 1 eine stark vergrößerte schematische Draufsieht eines für die Messung gemäß der Erfindung geeigneten Garnes aus miteinander verdrillten Einzelfäden,

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

F i g. 3 einen Schnitt nach Linie III-I1I in Fig. 2 und

F i g. 4 ein Spannungs/Zeitdiagramm des am Ausgang des Fotoempfängers der Vorrichtung nach F i g. 2 erhaltenen elektrischen Signals.
Nach Fig. 1 weisen die einzelnen Windungen der Fasern 11 eines Fadens 12 relativ zur Längsrichtung vy eine Steigung α auf. Auf Grund der insbesondere Kunststoffgarnen eigenen glänzenden Oberfläche entstehen bei senkrechter Beleuchtung des Fadens 12 nach Fig. 1 Reflexe 13. Physikalisch handelt es sich bei den glänzenden Oberflächen der Einzelfasern um erhabene Toroid-Spiegel. Nach den Fig.2 und 3 werden die Oberflächen der Einzelfäden und insbesondere die Reflexe 13 durch ein Objektiv 18 auf eine Schlitzblende 14 abgebildet, welche mit ihrer Ebene parallel zur Längserstreckung des Fadens 12 in einem geeigneten Abstand vom Objektiv 18 angeordnet ist. Der Faden 12 ist auf einer Fadenführung 19 angeordnet, welche den Faden 12 mit einer Geschwindigkeit v_F 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 Teilerspiegel 20.

Nach F i g. 2 ist die einen Schlitz 17 aufweisende Schlitzblende 14 derart zur optischen Achse 31 angeordnet, daß ihre Drehachse 15 durch die Mitte des Schlitzes 17 verläuft und mit der optischen Achse 31 zusammenfällt.

(15 Die drehbare Lagerung der Schlitzblende 14 erfolgt dadurch, daß ihr Rand 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 Zahnungen, so mit den Antriebsrädern zusammenarbeitet, daß ein genau synchroner Antrieb der Schlitzblende 14 durch den Motor 27 möglich ist.

Das durch die Blende 14 hindurchfallende Licht wird mittels eines Kondensors 23 gesammelt und auf einen Fotowandler 16 konzentriert.

Dadurch, daß die einzelnen Fasern U auf Grund der senkrechten Beleuchtung einen erheblichen Teil des auffallenden Lichtes in den optischen Strahlengang reflektieren, entsteht in der Bildebene auf der Schlitzblende 14 nebeneinander eine Reihe von Reflexen 13 relativ schmaler Ausdehnung, wie das in F i g. 1 angedeutet ist. Der Steigungswinkel α stimmt genau mit dem Winkel λ der einzelnen Windungen relativ zur Längsrichtung (Fig. 1) überein. Die Breite der einzelnen Windungen erscheint in der Schlitzblende, je nachdem, 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 Vf· des Fadens in seiner Längsrichtung entsteht am Ausgang des Fotowandlers 16 ein Wechselsignal, wie es durch die Kurve 30 in F i g. 4 dargestellt ist. Wird gleichzeitig die Schlitzblende 14 in Richtung des Pfeiles /in Fig.3 in Drehung versetzt, so wird das Wechselsignal 30 in F i g. 4 gemäß der Hüllkurve 29 moduliert.

Das Maximum der Hüllkurve 29 entspricht dem Zeitpunkt der Ausrichtung des Schlitzes 17 mit den 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 α wird dadurch ermöglicht, daß die Schlitzblende 14 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 dem aus dann elektronisch die Winkelmessung bis zum anschließenden Amplitudenmaximum erfolgt. Bei dem Diagramm nach F i g. 4 entspricht der Anfangspunkt der Hüllkurve 29 dem Zeitpunkt des Null-Triggersignals. Nach dem Fortschreiten der Drehung der Schlitzblende 14 um den Winkel λ wird dann das Amplitudenmaximum erreicht. Nach 180° + λ wird das nächste Maximum erreicht. Durch eine an den Fotoempfänger 16 angeschlossene elektronische Auswertestufe kann dann auf einfache Weise der Fadenwinkel λ bis zum Maximum, d. h. der Steigungswinkel χ des Garnes festgestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Messung des Steigungswinkels von mit einer Drehung versehenen, eine glänzende Oberfläche aufweisenden Garnen durch Abbildung der Garnoberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildung der Garnoberfläche auf eine Schlitzblende erfolgt, welche mit ihrer Ebene parallel zur Längserstreckung des Garns angeordnet ist, daß die Schlitzblende und das Garn um ihre Verbindungsachse relativ zueinander verdreht werden und daß, ausgehend von einer Nullstellung, in der der Schlitz der Schlitzblende und die Längserstreckung des Gams eine vorbestimmte Winkelstellung zueinander haben, die Stärke des durch die Schlitzblende hindurchfallenden Lichtes in Abhängigkeit vom relativen Verdrehungswinkel zwbchen dem Garn und der Schlitzblende bis zu einem Extremswert gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende um eine senkrecht auf ihr stehende Achse gedreht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem die Blende passierenden Licht ein elektrisches Signal gebildet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende kontinuierlich gedreht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende mit Neufrequenz gedreht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der vorbestimmten Winkelstellung ein Null-Triggersigna! gebildet wird, von dem ab der Winkel bis zum maximalen elektrischen Signal gemessen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Null-Triggersignal in dem Moment gebildet wird, wo der Schlitz senkrecht zur Längsrichtung des auf die Blende enfworfenen Bildes des Fadens steht.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden in seiner Längsrichtung mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt wird.

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

10. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Einrichtung zur Abbildung der Garnoberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Abbildung der Garnoberfläche ein Objektiv (18), das zwischen dem Garn (12) und der um eine durch den Schlitz (17) verlaufende Achse (15) drehbaren Schlitzblende (14) angeordnet ist, sowie eine Beleuchtungsvorrichtung (22, 21, 20) für den Faden umfaßt, daß hinter der Schlitzblende (14) ein Photoempfänger (16) angeordnet ist, der das durch den Schlitz (17) gelangende Licht aufnimmt, und daß eine Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, mit der aus dem Abstand zwischen der Nullstellung und einem Extremwert am Ausgang des Photoempfängers (16) der Steigungswinkel ermittelt wird.

11. Vorrichtung 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. IZ Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Schlitzblende (14) ein Kondensator (23) angeordnet isL

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis ίο 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Schlitzes (17) im wesentlichen der Breite eines Reflexes (13) von einer Fadenwindung entspricht

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzblende

(14) an einem Drehlagerring (25) befestigt ist, der in einem feststehenden Gegenlagerring (26) drehbar gelagert ist.

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