JP2869744B2 - 走行する糸状体又はワイヤ状の試験試料のパラメータを監視及び／又は測定するための装置及びその作動方法 - Google Patents

走行する糸状体又はワイヤ状の試験試料のパラメータを監視及び／又は測定するための装置及びその作動方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は試験試料の通過のための１つの測定溝を有
し、その両側壁には静電容量測定エレメントの各々の一
部を成す測定電極を設けた、走行する糸状体又はワイヤ
状の試験試料のパラメータを監視及び／又は測定する装
置に関する。
〔従来の技術〕
現在ではこの種の静電容量測定原理に基づく何百万も
の装置、専門的にいえば電子的ヤーンクリアラや糸むら
試験機が存在する。ツエルヴエーゲル・ウステル社のUS
TER AUTOMATICタイプで代表されるような電子的ヤーン
クリアラは、糸中の欠陥、例えば短い太い所、細い所、
頻繁に太い所と細い所が生ずるモアレのような邪魔にな
る欠陥の検出に用いられている。同じくツエルヴエーゲ
ル・ウステル社のむら試験器、USTER TESTER（USTERは
ツエルヴエーゲル・ウステル社の登録商標）はスライ
バ、ロービング、糸などの単位長さ当り重量の変動の検
出、分析に用いられている。
その測定精度の高さと、多年にわたる感度の一定性の
故に、静電容量測定原理は広く用いられるに至つてい
る。この原理に基づく装置に加え、光学的測定ヘツドも
使用されており、これにより試験試料の直径が求められ
る。この光学的測定ヘツドは特に静電容量測定ヘツドが
使用できない、例えば導電性試料の測定に用いられてい
る。
測定原理のタイプに拘らず、測定ヘツドはその作動原
理と構造によつて、ある程度外部の影響、例えば水分、
糸断面の形状、測定部における位置への依存性、原料な
どの影響を受ける。利用できる技術をもつてしても、そ
の適用は極めて興味深いものであるにしても、この影響
を除去又は減少することはできない。更にまだ解決して
いない問題として、静電容量測定原理の利点をすべて有
し、あらゆるタイプの糸に使用できる如き普遍的測定ヘ
ツドがある。最後に自動化の進歩と共に、自己診断形測
定ヘツドができることが期待される。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明はこれらの目的を達成することを意図する。従
つて本発明の意図は、公知の測定ヘツドよりも外部影響
を受けず、普遍的に使用できかつ自動診断を行う測定ヘ
ツドを規定しようとするものである。
〔課題を解決するための手段〕
この目的は、本発明によつて達成され、これは、測定
溝の一方の側に配置された光源と、他方の側に配置され
た光電素子を有する光学的測定エレメントを、静電容量
測定エレメントに加えて設け、両測定エレメントが共通
測定ヘツドの各一部を成す如くした事実に基づく。
実際の試験において、両測定エレメントは協働し、外
部影響の依存性とこれにより生ずる精度の変化は、公知
の測定ヘツドに比し減少することが示されている。本発
明により普遍的に適用できることは明らかであり、求め
られる自動チエツクは、２つの測定ヘツドから供給され
る結果の間の偏りが１つ又は２つの測定ヘツドの作動が
異常であると解釈される事実によつて達成される。
本発明による測定ヘツドは、上述の性格の他に更に次
のような利点を有する。即ち、従来監視できなかつた、
あるいは少なくとも、この様な簡単な方法ではできなか
つたパラメータのオンライン測定と監視を可能にする。
かくて、通常監視するパラメータ、即ち断面積と直径に
加え、例えばかさ高さ、毛羽、水分などを監視し測定す
ることが可能となる。更に、従来はできなかつた興味あ
る適用も、２つの測定エレメントの値を組合せ評価する
ことから生じて来る。公知の如く、静電容量測定エレメ
ントは試料の断面の変動、正確にいうならば、単位長さ
当りの試料の重量の変動を測り、また光学的測定エレメ
ントは直径の変動を測定する。２つのタイプの測定値の
組合せにより、単位体積当りの重量、即ち、物理的な密
度に比較し得る変数、と言つた情報も提供される。これ
から他の変数、例えば糸の撚についての結論を引き出す
ことも可能である。
すべてを列挙し尽くすことはできないが、上に述べた
例から、本発明による測定ヘツドは多数の優れた特性を
有し、特に従来は容量式であれ光学式であれ公知の簡単
な測定ヘツドを使用しては不可能てあつた測定と監視を
可能とする。
本発明は更に、上記装置を作動させる方法にも関す
る。本方法は２つの測定エレメントを同一感度に整合さ
せることを特徴とする。
〔実施例〕
以下本発明を実施例について添付の図を用いて詳述す
る。
これらの図に示す装置は、走行する糸状体のパラメー
タを、特に光学的及び静電容量的にその直径及び断面積
の両者を監視し、及び／又は測定する。これらの装置、
即ち測定ヘツドのそれぞれは、測定すべき糸状体Ｆが走
行する測定溝２を有するケース１を持つ。ここに糸状体
とは糸、撚糸、繊維リボン又はワイヤと言つた細長く伸
びた試験試料を指す。例図はそれぞれ、おおよそ5:1の
拡大図を示し、第２図に示した実施例においては測定溝
２は第１図及び第３図の実施例のものよりも広い。
ケース１は一方にオープンスペースを持つ箱形に樹脂
で一体に射出成形されている。該ケースは測定溝２の凹
部で左右の半分３と４に分けられる。本装置の光学的及
び電子的コンポーネントのためのキヤリアプレート５は
ケースのオープンベースに挿入され、ケース１にねじ止
めされる。
同ケースの左半分３の領域には、キヤリアプレート５
に、好ましくは発光ダイオードより成る光源６を有し、
該光源はケースの右半分４の領域に配置されたフオトダ
イオード７上に光を投射する。測定溝２は発光ダイオー
ド６とフォトダイオード７から拡散スクリーン８及び９
で仕切られており、測定溝２には拡散照明が与えられ、
フオトダイオード７には拡散光が入射する。フオトダイ
オード７の前面に配置される拡散スクリーンは、また周
囲光の遮蔽のために１つのフイルタプレートで形成する
こともでき、あるいは拡散スクリーンとフイルタ両者の
役目を同時に果たすようにもできる。
もし測定溝２を通過する糸状体Ｆが糸の欠陥、例えば
太いか細いかの欠陥のために断面変化を示すと、フオト
ダイオードの影、従ってその出力は変化する。この変化
を用いて単にその欠陥の存在を記録するか、あるいは走
行する糸状体Ｆを把持し欠陥を除去するかすることがで
きる。
測定溝２中に均一な照明場を形成するため、膜10（第
１図）あるいはくぼみ12を持つ円錐状光ガイド11（第２
図、第３図）を発光ダイオード６と拡散スクリーン８と
の間に設ける。このエレメントについてはここで更には
触れない。これに関しては欧州特許出願第244788号明細
書に測定ヘツドの光学部分を図示し、詳細に述べてあ
る。
図から判る如く、いわゆる静電容量式測定エレメント
が前述の光学式測定エレメントに加えて設けられてい
て、個々の実施例図には光学式測定エレメントに関連し
て、静電容量式測定エレメントの異なつた配置の可能性
を示してある。静電容量式測定エレメントを持つ測定ヘ
ツドは、ツエルヴエーゲル・ウステル社の電子的ヤーン
クリアラUSTER AUTOMATICと、糸むら試験機USTER TESTE
Rに何10年にもわたつて用いられてきており、従つて公
知である。この種の測定ヘツドに関連する多数の特許の
内、米国特許第2516768号及び第3009101号明細書を挙げ
るにとどめる。
添付の図において、静電容量式測定エレメントは２つ
の容量電極13,14で示してある。静電容量式測定原理は
良く知られているので詳細の例示は省略した。第１図、
第２図においては、光学式と静電容量式測定エレメント
の測定域は一致している配置例を示しているが、実施例
第３図においてはそれらの測定域は隣接して設けられて
いる。
第１図によれば、容量電極13,14は導電性の金属又は
樹脂層より成り、拡散スクリーン8,9に埋め込まれてい
て、光学式測定エレメントに対しては「透明」である。
各拡散スクリーンはここではサンドイツチ構造を取つて
おり、一部に蒸着又は霧化手法（いわゆるスパツタリン
グ）で前記の層が設けられている。他の可能な方法とし
ては容量電極13,14を適当な材料、例えば金属で細かい
メツシユの網で形成することもできる。
第２図の実施例において、容量電極13,14を形成する
層は拡散スクリーン8,9に埋め込まれず、むしろ拡散ス
クリーンの左側に層としてコーテイングしてある。この
面は図示の如く糸状体Ｆに対面する側にあるが、原理的
にはその反対側に面するようにすることもできる。第１
図に関連して述べた注釈はこの層のデイザインと材料に
ついても適用される。
第３図は更に別の実施例を示し、ここでは光学式及び
静電容量式測定エレメントは共通の測定域を持つのでは
なく、空間的に分かれた測定域を持つている。図によれ
ば、測定域と、従つてその測定エレメントも、糸状体の
走行方向に前後して配置されており、２つの測定エレメ
ントは互いに独立である。
第３図に示した測定ヘツドでは、静電容量式測定と、
光学式測定では、糸状体上の同一要素に対しては同一時
点では実行されないが、結合エレメント上でこの２つの
測定信号間の時間的な差は信号処理において補償され
る。この補償は例えば、糸状体の走行方向から見て後方
に配置された測定エレメントからの信号は、その測定域
に糸状体の各部分が、走行方向から見て前方に配置され
た測定エレメントの測定域に比べて時間的に早く入り込
むので、これに対応させて遅延させて評価することで実
行される。しかしある種の適用においては、２つの測定
信号間の時間的な差は厄介なものではなく、その差を補
償する必要もないであろう。
静電容量式、光学式の２つの測定システムは一般に異
なつた感度を有するため、これらは同一感度に整合させ
ねばならない。この整合は測定の前に自動的に行われる
のが好ましく、更に専門的にいえば相関又は同様な方法
で、定常信号成分の有無で実行されるのが好ましい。
より正確な合成信号を生ずるため、２つの測定信号は
平均化されるのが好ましい。更に詳しくは、各々にとつ
て好ましくない外部影響の抑制のため、ある時間範囲又
は周波数範囲において、変換と濾波を行つた後に平均化
されるのが好ましい。
糸状体の挿入によつて、２つの測定エレメントの零点
が合わせられる。ドリフトはより安定な測定エレメント
で修正され、水分が変化するような場合は、光学式測定
エレメントから増幅度を導出する。走行する糸状体Ｆの
むら、例えば太くなつたり細くなつたりする太さ変動
は、２つの測定エレメントの信号を平均して求められ
る。ネツプは光学式測定エレメントの信号から、時間又
は周波数範囲の濾波によつて求められる。
外部影響における変化を検出するためには、外部影響
を選択的に増幅した後、２つの測定信号の和ではなく、
差を形成する。
２つの測定エレメントの使用により、濾波された個々
の信号成分を比較し、もつともらしさに対するテストに
よつて、測定ヘツドの自動チエツクも可能となる。もし
個々の成分が一つ、もしくはかかる成分の組合せが異常
な偏りを示せば、測定エレメントの誤動作が推定され、
仮定される正確な測定値を持つ測定エレメントへの切り
替えが行われる。必要ならじよう乱のある信号成分のみ
を切り離すか、アラームをトリガすることも可能であ
る。
２つの測定エレメントの信号は、これを評価し他の測
定量、例えばかさ高さ、毛羽、水分率、異状繊維、撚、
比重等について述べることも可能である。
最後に、２つのタイプの測定エレメントを同時に使用
することは、一般に２つのシステムの精度の変動を少な
くとも部分的には消去し、測定精度を増す結果と成る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の装置の第１の実施例の糸の走行方向に
直角な面の断面図、第２図は第１図の変形による第２の
実施例、第３図は本発明の装置の第３の実施例を糸の走
行方向で測定溝に直角の方向から見た断面図である。 ２……測定溝、６……発光ダイオード、７……フオトダ
イオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｎ 21/89 Ｇ０１Ｂ 7/12 Ａ (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01B 11/08 G01B 7/12 D06H 3/08 D06H 3/10 B65H 63/00 G01N 33/36 G01N 21/89

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】試験試料の通過のための測定溝を有し、そ
    の両側壁のそれぞれに静電容量式測定エレメントの一部
    を構成する測定電極を有し、該静電容量式測定エレメン
    トに加えて、上記測定溝（２）の一方の側に配置された
    光源（６）と、他方の側の光電エレメント（７）を有す
    る光学式測定エレメントを有し、両測定エレメントが１
    つの共通測定ヘツドの一部を成す如くしたことを特徴と
    する、走行する糸状体又はワイヤ状の試験試料のパラメ
    ータを監視及び／又は測定するための装置。
  2. 【請求項２】２つの測定エレメントが共通担体（５）上
    に取り付けられ、又／あるいは１つの共通ケース中に配
    置されたことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】２つの測定エレメントが試験試料（Ｆ）の
    走行方向に前後して配置され、空間的に分離された測定
    域を持つことを特徴とする、請求項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】２つの測定エレメントが互いに組み合わさ
    れ、その測定域が少なくとも部分的に重複したことを特
    徴とする、請求項２に記載の装置。
  5. 【請求項５】静電容量式測定エレメントの測定電極（1
    3,14）が光学式測定エレメントの光路中に配置されたこ
    とを特徴とする、請求項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】測定溝（２）が両側壁を光学式エレメン
    ト、好ましくは拡散スクリーン（8,9）で区切られ、測
    定電極（13,14）が前記拡散スクリーンに支持されたこ
    とを特徴とする、請求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】各測定電極（13,14）が格子状あるいはふ
    るい状のデザインで、それぞれの拡散スクリーン（８又
    は９）に埋め込まれ、あるいは該スクリーン上に設けら
    れたことを特徴とする、請求項６に記載の装置。
  8. 【請求項８】各測定電極（13,14）がフイルム状の層で
    形成され、光学式測定エレメントに対しては透明である
    如くしたことを特徴とする、請求項６に記載の装置。
  9. 【請求項９】フイルム状の層が、拡散スクリーン（8,
    9）上に金属層の蒸着あるいはスプレイで形成されたこ
    とを特徴とする、請求項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】フイルム状の層が、拡散スクリーン（8,
    9）上に適用された導電性樹脂層で形成されたことを特
    徴とする、請求項８に記載の装置。
  11. 【請求項１１】２つの測定エレメントを同一感度に自動
    的に整合させる如くしたことを特徴とする、請求項１に
    記載の装置を作動させる方法。
  12. 【請求項１２】２つの測定エレメントからの信号を相関
    させることによつて整合を行う如くしたことを特徴とす
    る、請求項11に記載の方法。
  13. 【請求項１３】２つの測定エレメントからの信号が、別
    個に成形し、濾波された後、合成信号を生ずるために平
    均される如くしたことを特徴とする、請求項12に記載の
    方法。
  14. 【請求項１４】各測定エレメントからの信号の個々の成
    分が濾波され、異常な偏りの発生をテストする如くした
    ことを特徴とする、請求項11ないし13のうち１つに記載
    の方法。
  15. 【請求項１５】異常偏りの発生を、１つの測定エレメン
    トの誤動作と解釈し、該測定エレメントからの信号を評
    価には用いないようにしたことを特徴とする、請求項14
    に記載の方法。
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