JP2013541648A - 繊維測定装置の調節 - Google Patents

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Abstract

調節方法は、糸のような縦長の繊維試供品(9)を検査する装置(1)の自動調節に用いられる。装置(1)は供試品(9)の特性用のセンサ(21)を持つ測定回路を含んでいる。測定回路が少なくとも1つの電気制御信号(71,72)により離調可能な少なくとも1つの部品(31,32)を持っている。調節のため測定回路が離調され、離調により引き起こされる測定回路の出力信号(69)の変化が求められる。離調する制御信号及び出力信号(69)の求められる変化に基いて、装置(1)の調節が行われる。調節が個々の相違を補償し、複数の装置(1)の測定を互いに比較可能にする。

Description

本発明は繊維測定装置の分野にある。本発明は、請求項1の上位概念に記載の縦長の繊維供試品を検査する装置の調節方法、及び別の従属請求項の上位概念に記載の縦長の繊維供試品を容量により検査する装置に関する。
本発明の好ましい使用範囲は、カードスライバ、粗糸、糸又は織物のような縦長のなるべく繊維構成体の容量による検査である。このような検査は、例えば単位長さ当たりの質量変化の検出及び/又は供試品の湿気の測定を目的とすることができる。本発明は、例えば紡糸機又は巻取り機のヤーンクリヤラにおける製造過程(オンライン)において又は実験室試験(オフライン)において、糸試験機に使用することができる。
例えばカードスライバ、粗糸、糸又は織物のような縦長の繊維供試品の検査又は試験のために、多数の異なる種類の装置が公知である。それらは、その使用に応じて、実験室試験(オフライン)と製造過程中の試験(オンライン)に区分される。装置は、種々の公知のセンサ原理に基くセンサを使用する。しばしば使用されるセンサ原理は容量原理(例えば国際公開93/13407号参照)及び光センサ原理である。摩擦電気センサ原理もしばしば使用される(例えば欧州特許出願公開第1037047号明細書参照)。本明細書では、主として容量測定原理に立入る。なぜならば、それが本発明の説明に特によく適しているからである。容量測定装置では、板コンデンサとして構成されている測定コンデンサを持つ測定回路が使用される。測定回路へ交番電圧が印加され、それにより測定回路に交番電界が発生される。供試品は板コンデンサを通って動かされて、交番電界にさらされる。供試品の誘電特性が求められる。誘電特性から、単位長さ当たりの質量及び/又は材料組成のような供試品のパラメータが求められる。適当な測定回路及びその出力信号用の評価回路の例は、欧州特許出願公開第0924513号明細書、国際公開第2006/105676号及び第2007/115416号に見られる。
空気温度又は空気湿度のような外部の影響を受けない正確な測定を行うことができるようにするため、しばしば補償法が使用される。この目的のため、測定回路は本来の測定コンデンサのほかに基準コンデンサを含んでいる。この基準コンデンサは、例えば両方の測定コンデンサ板に対して平行に設けられてそれらに直列接続される第3のコンデンサ板の付加によって形成することができる。
供試品が存在しないと、交番電圧が印加される際、装置は出力信号零を供給する。しかし実際には、実際の電気部品の種々の不完全さのため、供試品なしで零信号を得るため、装置を対称に構成しても十分でない。個々の装置は、対称化のため個々に平衡させねばならない。国際公開第2010/043065号は、自動的に平衡可能な糸検査用容量装置及び装置の作動方法を開示している。装置は糸を受入れる測定コンデンサ、容量測定回路、及び電気制御信号により変化可能な容量を持つ少なくとも1つの部品を含んでいる。零平衡のために、閉じた制御回路が存在し、その制御器が容量測定回路の出力信号を目標値零に制御する。国際公開第2010/043065号も、零平衡用制御回路を持つ糸検査用容量装置を開示している。前記の両国際刊行物の教示の主な相違点は、前者では平衡手段が測定回路自体に組込まれており、後者では平衡手段が測定回路外にある点である。
紡糸機又は巻取り機にあるヤーンクリヤラは、仮想的に複数の群にまとめられ、これらの群の各々が数ダースのヤーンクリヤラ測定ヘッドまで含むことができる。同じ群内のすべてのヤーンクリヤラ測定ヘッドは同じ設定を持っている。ヤーンクリヤラ測定ヘッドの互いに一致する測定は、アウトライアーを見出すために、一部互いに比較される。こうして例えば各ヤーンクリヤラ測定ヘッドは、糸番手即ち糸の質量当たりの長さを測定し、ヤーンクリヤラ測定ヘッドの糸番手測定が同じ群の他のヤーンクリヤラ測定ヘッドの測定と著しく相違していると、糸番手の誤りが記録され、警報信号が出力される。このような比較測定を実行できるようにするため、ヤーンクリヤラ測定ヘッドは完全に測定を行うか又は少なくとも同じに調節されねばならない。調節は、使用される電子部品の僅かな相違を考慮し、ヤーンクリヤラ測定ヘッドの引渡し前に工場側で1回行われる。調節は調節値を生じ、この調節値がヤーンクリヤラ測定ヘッドに記憶され、その全寿命の間もはや変化されない。しかし経験の示すところによれば、電子部品の特性は、長い期間に例えば老化過程又は消耗により変化する可能性がある。それによりヤーンクリヤラ測定ヘッドの感度も変化する。これが測定を不正確にし、誤った欠陥通報を行う。
零平衡及び調節の上述した過程は、互いによく区別されねばならない。零平衡は各測定に対して根本的に重要である。なぜならば、零点を前もって規定しないと、測定結果は説得力がない。これとは異なり、調節は、本発明においてその概念が使用されるように、測定目盛の伸張又は圧縮に用いられ、前もって規定された零点は固定点として役立つ。すべて短い期間ないし中位の期間内に得られた同一の測定装置の測定結果のみが互いに比較される場合、調節をやめることができるであろう。異なる測定装置の測定結果又は時間的に大きく離れている測定が互いに比較される時、又は絶対測定が行われる時に初めて、調節が重要になる。本発明はまさにこの調節に関する。
従って本発明の課題は、縦長の繊維供試品の検査装置を自動調節する方法を提示することである。別の課題は、自動的に調節可能な縦長の繊維供試品の検査装置を提供することである。
この課題及び別の課題は、独立請求項に規定されているような本発明による調節方法及び本発明による装置によって解決される。有利な実施形態は従属請求項に示されている。
本発明の容量の実施例の出発点は国際公開第2010/043063号であった。そこに述べられている測定回路は、電気制御信号により可変な容量を持つ少なくとも1つの部品を含んでいる。しかし国際公開第2010/043063号とは異なり本発明によれば、部品は零平衡のために使用されるのではなく、調節のために使用される。調節の際測定回路は、電気制御信号の印加により目的に合わせて離調され、電気出力信号が測定される。電気制御信号が与えられると、出力信号は測定回路の感度又はゲインの尺度であり、従って調節のために使用することができる。全調節過程は自動的に行われるのがよい。容量の実施例が好ましいけれども、本発明を実施できるセンサ原理は例えば光又は摩擦電気のセンサ原理である。
本発明による調節方法は、縦長の繊維試供品を検査する装置に用いられる。装置が少なくとも1つの電気制御信号により離調可能で供試品の少なくとも1つの特性用のセンサを持つ測定回路を含む。測定回路が少なくとも1つの電気制御信号により離調されて、測定回路の出力信号の離調により引き起こされて零とは異なる変化が平衡値に関連して生じる。離調により引き起こされる出力信号の変化が求められる。離調される制御信号及び出力信号の求められる変化が計算により互いに結合される。結合の結果から調節値が計算され、かつ装置の記憶装置に記憶される。
計算による結合が商の形成を含んでいるのがよい。これは有利である。なぜならば、互いに結合される両方の量が動作範囲内で互いにほぼ比例していると、その商は一定だからである。出力信号の変化と離調した制御信号との商は、調節に入りこむゲインに相当する。
調節値が、出力信号の求められる変化と制御信号の生じる変化との比に例えば比例又は逆比例している。最初の調節の際質量具体化が行われ、最初の調節値及び前記の比が求められ、後続のすべての調節の際前記の比が新たに求められ、それから新しい調節値が計算される。
前記の平衡値は、測定回路が平衡し、供試品が挿入されていない時、測定回路の出力信号がとる値である。容量測定回路の自動平衡方法は国際公開第2010/043063号に記載されている。平衡値が零であるのがよい。
供試品は例えば糸である。糸がセンサの測定範囲にない時に、調節が自動的に行われるのがよい。しかし別の使用においても、供試品がセンサの測定範囲にない時に、調節を行うのが有利である。同様に、調節中に温度及び湿度のような周囲条件が安定したままであり、検査の際存在する周囲条件に一致していることも考慮すべきである。
センサは容量センサ、光センサ及び/又は摩擦電気センサであってもよい。容量センサを持つ特に好ましい実施形態では、センサが供試品を受入れる測定コンデンサであり、測定回路が、少なくとも1つの電気制御信号により変化可能な容量を持つ部品を含み、容量がこの少なくとも1つの電気信号により変化され、この変化により引き起こされる測定回路の出力信号の変化が求められる。装置が、少なくとも1つの電気制御信号により変化可能な容量をそれぞれ持つ2つの部品を含み、容量が実質的に互いに非対称に変化されるのがよい。
本発明による調節方法の好ましい適用はヤーンクリヤラの調節である。
本発明により縦長の繊維供試品を検査する装置は、少なくとも1つの電気制御信号により離調可能で供試品の少なくとも1つの特性用のセンサを持つ測定回路を含んでいる。更に装置は、本発明による上述した調節方法を実施するために設けられている評価装置を含んでいる。
センサが容量センサ、光センサ及び/又は摩擦電気センサである。容量センサを持つ特に好ましい実施形態では、センサが供試品を受入れる測定コンデンサであり、測定回路が少なくとも1つの電気制御信号により変化可能な容量を持つ少なくとも1つの部品を含んでいる。
測定回路が、少なくとも2つのブリッジ分枝を持つ容量ブリッジとして構成されている。第1のブリッジ分枝が、測定コンデンサを含む測定分枝であり、第2のブリッジ分枝が、少なくとも1つの電気制御信号により変化可能な容量を持つ部品を含んでいる。
少なくとも1つの部品は次の集合のうちの部品である。即ち容量ダイオード、他のダイオード、互いに並列接続されて適当な電気制御信号により接続されるが又は切離される多数の平衡コンデンサ特にMEMSコンデンサ、逆方向に作動せしめられるトランジスタ、金属酸化物半導体電界効果形トランジスタ、微小電気機械コンデンサ、圧電素子による電極間隔が可変なコンデンサ。
測定回路は、1つのブリッジ幹によって互いに接続されてない2つの分枝を持つ容量全ブリッジとして構成されているのがよい。第1のブリッジ分枝は測定コンデンサ及び基準コンデンサを含み、第2のブリッジ分枝は、少なくとも1つの電気制御信号により変化可能な容量をそれぞれ持つ2つの部品を含んでいる。評価装置は、測定コンデンサと基準コンデンサとの接続個所で第1のブリッジ分枝から取出される第1のアナログ出力信号と、両方の部品の接続個所で第2のブリッジ分枝から取出される第2の出力信号との差を求めるために、設けることができる。
装置は更に、測定コンデンサに交番電界を発生するため測定回路に電気交流信号を印加する手段と、測定コンデンサにあって交番電界を印加可能な供試品用通過開口とを含むことができる。
装置は、なるべくカードスライバ、粗糸、糸、織物のような縦長の繊維供試品の検査のために使用され、装置を通って動かされる供試品がセンサにより走査される。特に好ましい使用は糸欠点除去である。この場合供試品は糸であり、装置は例えば紡糸機又は巻取り機において使用可能なヤーンクリヤラである。
本発明による調節は、縦長の繊維供試品を検査する装置の個々の相違を補償する。この調節は、複数の装置例えば巻取り機にあって1つの群にまとめられる複数のヤーンクリヤラの測定を互いに比較可能にする。それによりアウトライアー例えば糸番手欠陥の確認の際信頼度を高め、生産性を向上する。それは絶対測定の実施も可能にする。
本発明の好ましい実施例が、図面により以下に詳細に説明される。
本発明による装置の容量実施例のブロック線図を示す。 本発明による方法の実施例の流れ図を示す。
図1は本発明による容量装置1の実施例を示す。この装置は、容量測定ブリッジとして構成される測定回路を含んでいる。それは並列接続される2つのブリッジ分枝11,12を含み、これらのブリッジ分枝は直列接続される少なくとも2つの容量をそれぞれ持っている。交流信号発生器4は供給電圧VDDを受けて、互いに180°位相がずれている2つの交流信号を容量ブリッジへ印加する。2つの出力端子51,52は、容量測定ブリッジのアナログ出力信号を、直列接続されている2つの容量の間からそれぞれ取出す。出力信号は、アナログ導線58,59により、差動入力端を持つ評価装置6へ導かれ、そこで評価される。評価装置6は、中間導線69上でディジタル中間信号を出力し、この中間信号が調節装置8において調節されるディジタル出力信号に換算されて、ディジタル出力導線89上で出力される。
第1のブリッジ分枝11には、カードスライバ、粗糸、糸又は織物にように長手方向に動かされる縦長の繊維供試品9の受入れに適している測定コンデンサ21がある。測定コンデンサ21に直列接続されるコンデンサ22は、基準コンデンサとして設けることができる。基準コンデンサ22は、空気温度又は空気湿度のような外部の影響を受けない正確な補償測定を、供試品9において可能にする。できるだけ同じ容量を持つようにするため、測定コンデンサ21と基準コンデンサ22はできるだけ一致しているようにする。測定コンデンサ21及び基準コンデンサ22の互いに向き合う両方のコンデンサ板は同じ電位にあり、ただ1つのコンデンサ板として実現することができ、それにより起こり得る非対称の根源が除去される。
第2のブリッジ分枝12は、変化可能な容量を持つ部品31,32を持っている。これらの部品31,32は、例えば容量ダイオード(容量変化ダイオード又はバリキャップとも称される)として実現することができる。部品31,32は、制御導線71,72上のそれぞれ1つのアナログ制御電圧により制御される。好ましい実施例では、両方の部品31,32の制御電圧は、基準電圧に関して互いに非対称な直流電圧であり、即ち基準電圧に対するその差は、値が同じで逆の符号を持っている。制御電圧は制御装置7から供給され、この制御装置7は評価装置6により制御される。
図1の実施例の展開では、一緒に1つの測定装置とみなすことができる測定コンデンサ21及び基準コンデンサ22は、多重に存在することもできる。その場合別のこのような測定装置は、図1に示される第1の測定装置21,22に対して並列に接続されている。これらの測定装置はなるべく異なる容量を持つコンデンサを含んでいる。これらの容量は、異なる供試品9例えば異なる太さの糸の測定のために使用することができる。この明細書において測定コンデンサと基準コンデンサの区別は、むしろ機能の固定的な割当てとして一義的な命名に役立つ。なぜならば、多くの場合測定コンデンサは基準コンデンサとしても用いることができ、その逆も可能である。1つの測定回路に複数の測定コンデンサが存在する場合、一般に1回の測定の際、コンデンサの1つが測定コンデンサとして用いられ、残りのコンデンサが基準コンデンサとして役立つ。
本発明による調節方法が図2の流れ図により説明されるが、その際参照される構造は図1に示されている。
顧客への引渡し前に、本発明による装置1は、製造者により1回調節される。なるべく供試品9が測定コンデンサ21内にない時に、本発明による調節方法が実施される。各調節中に、温度及び空気湿度のような安定した周囲条件にも注意する。
例えば国際公開第2010/043063号に記載されているように、なるべく測定装置1の零平衡が各調節に先行するようにする。零平衡から、本発明による方法の基礎として必要とされる平衡値が生じる。まず直前に調節が行われなかった場合、新たな検査前に同様に零平衡が行われるようにする。最初に述べたように、零平衡は測定装置1のすべての使用のために根本的に重要である。
最初の調節101〜104は、ゲインAを求めること(段階101〜103)及び調節値Cを求めること(段階104)を含んでいる。
平衡せしめられた状態で、中間導線69上の評価装置6(図1参照)が、一定の平衡信号なるべく零信号を出力する。ゲインAを求めるため、変化可能な部品31,32の容量を制御装置7の電気制御信号±ΔUにより変化することによって、容量測定ブリッジが適切に離調(101)される。この離調(101)により、中間導線69上の中間信号が、最初の平衡値例えば零から他の値に変化する。離調(101)により引き起こされる中間信号の変化ΔSは、零とは異なっており、求められる(102)。両方の信号ΔU,ΔSから、商の形成によりゲインAを計算し(103)、調節装置8に記憶することができる。
A:=ΔS/ΔU
工場側の最初の調節の際、(図示しない)質量具体化物が測定コンデンサ21へ挿入され、初期調節値Cが求められる(104)。装置1を後で使用する際(110)、調節値Cが、中間導線69上の中間信号から所望の大きさの出力信号例えば糸番手を出力導線89上に得るために使用される。その際測定される中間信号は調節値Cにより除算されるか、又はこれに乗算される。ゲインA及び初期調節値Cは、調節装置8のメモリに記憶される。
調節値Cを求めて(104)記憶することにより初期調節(101〜104)が終了し、装置1を顧客へ引き渡すことができる。顧客は、装置1により規定通りに糸のような縦長の繊維供試品9の検査(110)を行うであろう。調節値Cは、種々の影響例えば測定回路に使用される電気部品の形式、その老化及びその摩耗、又は温度及び空気湿度のような外部の影響にも関係する従って1回の工場側初期調節だけでは、確実で反復可能で比較可能な絶対測定のためにしばしば不十分である。
供試品9が測定コンデンサ21に存在しない時、新たな調節過程(106〜109)を自動的に行うことができる(105)。ヤーンクリヤラにおいてこれは、例えば管糸の交換中又はクリヤラ切断後の場合である。初期調節(101〜104)と同じように、まず新しいゲインAnewが求められる。この目的のため前に平衡値に平衡せしめられた容量測定ブリッジが、制御信号ΔUにより離調される(106)。離調(106)は、中間導線69上の中間信号の零とは異なる変化を平衡値に関して引き起こす。中間信号の変化ΔSが求められ(107)、新しいゲインAnewが中間信号ΔSと制御信号ΔUの比として計算される(108)。調節値CはゲインAに比例するので、調節装置8に記憶されている古い値C及びAと新たに計算されるゲインAnewから、次式により新しい調節値Cnewを計算することができる(109)。
new:=(Anew/A)・C
こうして新たに求められる値Anew及びCnewは、調節装置8のメモリにある古い値A及びCに代わる。それにより新しい調節(106〜109)が終了する。
調節(106〜109)後、縦長の繊維供試品9の検査(110)を再開又は続行することができる。その際調節装置8に記憶されている現在の調節値Cnewが使用される。検査(110)が終了していると、装置1を停止するか(111)、又は適当な時点に新しい調節過程(106〜109)を開始することができる(105)。
本発明が上述した実施例に限定されないことは自明である。特に強調すべきことは、上述した容量による実施例が本発明の普遍性を制限しないことである。同様に本発明は、他のセンサ例えば光センサで実施可能である。後者の場合例えば光源に印加される電気信号の変化により、離調(101,106)を行うことができる。容量による実施例において説明した離調は、可変容量によるのではなく、例えば可変抵抗によって行うことができる。図1において行った評価装置6、制御装置7及び調節装置8への分割は、機能に対応しているが、必ずしも物理的な構造に対応しない。同じ機能を別のやり方で電子部品に分配するか、又はただ1つの部品により行うことができる。本発明を知れば、当業者は、本発明の対象にも属する別の変形例を推論することができる。
1 装置
11,12 ブリッジ分枝
21 測定コンデンサ
22 基準コンデンサ
31,32 可変容量を持つ部品
4 交流信号発生器
51,52 出力端子
58,59 アナログ出力導線
6 評価装置
69 中間導線
7 制御装置
71,72 制御導線
8 調節装置
89 ディジタル出力導線
9 供試品
101,106 測定回路の離調
102,107 出力信号の変化を求める
103,108 ゲインの計算
104 初期調節
105 調節についての決定
109 新しい調節値の計算
110 供試品の検査
111 検査の終了についての決定

Claims (15)

  1. 縦長の繊維供試品(9)を検査する装置(1)の調節方法であって、装置(1)が少なくとも1つの電気制御信号(ΔU)により離調可能で供試品(9)の少なくとも1つの特性用のセンサ(21)を持つ測定回路を含み、測定回路が少なくとも1つの電気制御信号(ΔU)により離調(101,106)されて、測定回路の出力信号の離調(101,106)により引き起こされて零とは異なる変化(ΔS)が平衡値に関して生じ、離調(101,106)により引き起こされる出力信号の変化(ΔS)が求められ(102,107)、
    離調する制御信号(ΔU)及び出力信号の求められる変化(ΔS)が計算により互いに結合され(103,108)、結合(103,108)の結果から調節値(C)が計算され(104,109)、かつ装置(1)の記憶装置に記憶される調節方法。
  2. 計算による結合(103,108)が商の形成を含んでいる、請求項1に記載の調節方法。
  3. 調節値(C)が、出力信号の求められる変化(ΔS)と制御信号(ΔU)の生じる変化(ΔS)との比(ΔS/ΔU)に比例又は逆比例している、先行する請求項の1つに記載の調節方法。
  4. 質量具体化により行われる最初の調節(101〜104)の際、最初の調節値(C)及び前記の比(ΔS/ΔU)が求められ、後続のすべての調節(106〜109)の際前記の比(ΔS/ΔU)が新たに求められ、それから新しい調節値(Cnew)が計算される、請求項3に記載の調節方法。
  5. 平衡値が零である、先行する請求項の1つに記載の調節方法。
  6. 供試品(9)が糸であり、なるべく糸がセンサ(21)の測定範囲にない時に、調節が自動的に行われる、先行する請求項の1つに記載の調節方法。
  7. センサが供試品(9)を受入れる測定コンデンサ(21)であり、
    測定回路が、少なくとも1つの電気制御信号(ΔU)により変化可能な容量を持つ部品(31,32)を含み、
    容量がこの少なくとも1つの電気信号(ΔU)により変化され(106)、
    この変化(106)により引き起こされる測定回路の出力信号の変化(ΔS)が求められる(107)、
    請求項6に記載の調節方法。
  8. 装置(1)が、少なくとも1つの電気制御信号(±ΔU)により変化可能な容量をそれぞれ持つ2つの部品(31,32)を含み、容量が実質的に互いに非対称に変化される(106)、請求項7に記載の方法。
  9. ヤーンクリヤラの調節のために使用される、先行する請求項の1つに記載の方法。
  10. 縦長の繊維供試品(9)を検査する装置(1)であって、少なくとも1つの電気制御信号(ΔU)により離調可能で供試品(9)の少なくとも1つの特性用のセンサ(21)を持つ測定回路を含んでいるものにおいて、先行する請求項の1つに記載の調節方法を実施するために設けられている評価装置(6)を特徴とする、装置。
  11. センサ(21)が容量センサ、光センサ及び/又は摩擦電気センサである、請求項10に記載の装置。
  12. センサが供試品(9)を受入れる測定コンデンサ(21)であり、測定回路が少なくとも1つの電気制御信号(ΔU)により変化可能な容量を持つ少なくとも1つの部品(31,32)を含んでいる、請求項11に記載の装置。
  13. 測定回路が、少なくとも2つのブリッジ分枝(11,12)を持つ容量ブリッジとして構成され、
    第1のブリッジ分枝(11)が、測定コンデンサ(21)を含む測定分枝であり、
    第2のブリッジ分枝(12)が、少なくとも1つの電気制御信号(ΔU)により変化可能な容量を持つ部品(31,32)を含んでいる
    請求項12に記載の装置。
  14. 測定コンデンサ(21)に交番電界を発生するため、測定回路へ電気交流信号を印加する手段(4)、及び測定コンデンサ(21)にあって交番電界を印加可能な供試品(9)用通過開口を更に含んでいる、請求項12又は13に記載の装置。
  15. 装置(1)がヤーンクリヤラである、請求項10〜14の1つに記載の装置。
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