JP3683276B2 - 移動している繊維細片の量を連続的に測定するための方法及び装置 - Google Patents

Description

この発明は、ガイド装置内を移動する繊維細片の量を連続的に測定するための方法と装置に関するものである。繊維細片は複数の放射器からの放射が横切る。繊維細片からの残余放射は、物理的法則により決められた特性で動作する測定装置により、測定される。この測定された残余放射は電気的信号に変換される。この電気的信号は、表示するためや、記憶するためや、調整プロセスのために、電気的演算装置へ取り込まれる。
このような種類の方法及び装置は、ＤＤ−ＰＳ２７４２４１（東独特許明細書２７４２４１）により知られている。
このようなプロセスでは、公知の比較的小さい断面の漏斗を使って、繊維細片を圧縮して細長くする。放射器は、圧縮された繊維細片の周囲における一方側に取り付けられている。その反対側には測定装置が設けられており、この測定装置は、放射器の反対側で放射の強さを測定するフォトダイオードである。そして、その通過した放射により、電気信号としてのさらなる評価をする。
特に、異なる色や異なる反射特性の繊維細片を測定したときに、このようにして得られた測定結果が間違っている場合がある。測定信号のこの間違いを除去するため、第２の測定ポイントが繊維細片の前記ガイド装置の内側に設けられている。この第２の測定ポイントの特徴は、放射器と測定装置のＶ字形の配置にある。それは基本的に反射光線の量だけを測定する。この信号は、測定した部分の繊維細片の量に比例する信号として転送されて、得られた信号とともに、記録され、処理され、変換される。
しかしながら、測定プロセスから反射値を用いて測定値を訂正する方法は、測定値と実際の繊維細片の量との間の比例関係を保証することはできない。
ＤＤ２７４２４２（東独２７４２４２）は、繊維細片の色や反射特性と相関関係にある測定信号を訂正する方法として、他の方法を提案する。繊維細片は、異なる度合いに圧縮された種々の部分を、連続的に測定される。種々の度合いで圧縮された転送される分の異なるサイズは、測定信号の訂正のための初期値として用いられる。
この方法も、測定値が、測定された繊維細片の量と比例しない結果を引き起こす。
ＤＥ４１０６５６７Ａ１（西独４１０６５６７Ａ１）は、異なる測定手順、異なる測定装置を、提案する。ここで繰り返しになるが、繊維細片は測定部分で述べたように、圧縮される。いくつかは、放射器と測定装置とからなる測定配置が互いに交差して、測定面に設けられる。２又はそれ以上の放射器が各測定装置に割り付けられる。この配置の目的は、明らかに、対応する放射器を強くすることなしに、測定装置へ十分に強く安定した光信号を与えることにある。
ガラスリングが、放射器と繊維細片の表面との間、及び、繊維細片と測定装置との間に、設けられている。それは繊維細片を通る光を確実に遮断しないようにし、半透明の要素のように同時の測定プロセスを容易にする。
しかしながら、放射器からの光の放射のかなりの部分が、繊維細片を通らない。しかし、リングは通過する。
この装置を用いて得られた測定値は、参照文献とともに上述したのと同様に、不正確である。一般に知られているパルス方法を用いることは、これら間違った測定結果を変更しない。
欧州特許０５０９１８７Ａ１は、光を発する放射よりも、音響上の放射を用いることを提示する。
バイブレーターは、繊維細片を通る振動を発生する。この振動は、繊維細片により消された後に、マイクによって記録され、電気的信号に変換される。
繊維細片により吸収された振動の大きさは、繊維細片の量に比例する。しかし、このようなことは、実際問題としては起きない。振動は測定装置のハウジングの本体を通って伝わるので、測定データは実際的な目的に用いることができない大きさとなり、無効となる。
本発明の課題は、それぞれの部分で測定した繊維細片の実際の量と比例するように、測定値を形成することにある。そして、繊維細片の色や反射特性に依存しないようにすることにある。
上述した課題は、請求項１に記載の方法により、簡単な方法で驚くほどの結果で、解決される。
請求項１に記載の方法の普遍的なアイディアは、与えられた繊維細片の束が同じであれば、伝達する測定値は、繊維細片の量と比例する値として常に得られることにある。
しかしながら、この測定値は、繊維細片の色や反射特性により、測定装置の異なる測定範囲に位置するであろう。測定装置の特性の異なる形態は、記録された放射が異なる原因となり、異なる電気的信号に変換される。
異なる測定範囲においては、これらの信号は、異なる繊維細片の量に比例する。
本手順は、放射の強さを、デフォルト値としての、測定装置の特性から選択された最適の中間値に調整することにより、確実に、このシステムが常に同じ測定範囲で動作するようにする。このように、測定値を正確に限定することができ、もし必要ならば、知られている正確な記録可能な物理的プロセスを用いて正確に訂正することができる。
したがって、本発明は、繊維細片の測定した部分の量と正確に比例する測定値を提供する。
もし、請求項２に記載のように、デフォルト値と最適な測定範囲とを選択すれば、簡単な技術的手段により、繊維細片の量と得られた測定値とを確実に比例させることができる。光の光線を繊維細片の厚さの測定のために用いたときは、簡単な測定により、外部の障害を大きな度合いで除去することができる。
請求項４に記載のように、放射器の強さをセッティングすると、十分な精度を保証するとともに、現存する機械コントロールを用いることにより速く確かな動作をすることが可能となる。
請求項５に記載の装置を用いることにより、上述した方法を問題なく実行することができる。
切り換えユニットとは、スイッチング装置を意味する。このスイッチング装置は、放射器の強さをオン、オフするためのコントロールユニットを切り換えて適合させる。また、このスイッチング装置は、測定結果の評価に基づく特殊なコンピュータプログラムにより動作させるか、又は、手動で生産プロセスを新しい繊維材料や繊維細片の束に合わせて調整する（請求項６及び請求項７）。
請求項８に記載のように、パルスジェネレーターを付加すれば、測定するための最適な放射の強さを確保できるとともに、繊維細片への放射の全体エネルギーを低く抑えることができる。
請求項９は、請求項３に記載の方法を測定装置に適用したものである。
もし、請求項１０に記載のように、ガイド装置が設計されれば、多くの測定ポイントが、繊維細片の幅を横切る状態で、又は、一群の繊維細片を横切る状態で、配置することができる。これらの放射は共同で訂正され、そして、これらの出力は簡単な付加により結合される。
請求項１１に記載のガイド装置及びその調整機構によれば、１つの測定配置で極めて異なる量の繊維細片が、測定可能となる。
次に、本発明を実施例と図面とを参照して、より詳細に説明する。ここで、図１は、測定手順をブロックダイアグラムを用いて示す図であり、図２は、測定装置における繊維細片の移動方向に沿った断面を示す図であり、図３は、繊維細片の移動方向におけるガイド装置を一部切り欠いて示す図である。
繊維細片６の量を測定するために、この繊維細片６はガイド装置７に案内される。このガイド装置７は移動方向を横断するすべての面が、閉じられている。測定のために繊維細片６のガイダンスについて必要なのは、測定装置４の平面にほぼ同じ厚さで繊維細片６がガイドされるエリアである。繊維細片６は圧縮されていないのが好ましく、また、上側ガイド面７２に接触してはならない。
ガラス板７１１、７２１は、ガイド装置７の内側における下側ガイド面７１と上側ガイド面７２とに、設けられている。
いくつかの放射器３１、３２、３３…３ｎが、ガラス板７２１の上方に、１又は複数の列をなして、繊維細片の移動方向に、１つが他のもので隠れるように、設けられている。
測定装置は、例えば、フォトダイオード４１、４２、４３…４ｎからなる、受信器４として設計されている。これらは、下側のガラス板７１１の下方から挿入されている。
コントロールユニット３には、放射器３１、３２、３３…３ｎが割り付けられている。このコントロールユニット３は、放射器３１、３２、３３…３ｎへ異なる強さの放射を与えるようにする。与えられた放射エネルギーの量は、象徴的に現した切り換えユニット２６により決定される。これは、ライン２６１で訂正された放射の強さを与えたり、ライン２６２で一定の放射の強さを与えたりする。切り換えユニット２６は、コンピュータユニット２と連携している。このコンピュータユニット２は、それ自体は知られている方法で、メモリ２１と、品質データ収集用メモリ２２と、総合分析ユニット２３（例えば、コントローラ）と、ディスプレイユニット２４とに、接続されている。このコンピュータユニット２は、別の上位の命令用のコントロールユニット１に接続されている。この命令用のコントロールユニット１は、機械やプラントの全体のプロセスをコントロールし、かつ、モニタする。
受信器４は繊維細片からの残余放射を記録する。すなわち、放射は繊維細片によって消されない。受信機４は、この情報をこれらの特性にしたがって、電気的信号に変換する。
これらの電気的信号は結合され、例えば、追加される。そして、評価手続のために、Ａ／Ｄコンバータ５とライン５１とを経由して、コンピュータユニット２に送られる。
処理される一束の繊維細片の標本としての繊維細片６を、測定装置の目盛調整のために、ガイド装置７に挿入する。そのとき、測定プロセスのための最適な測定範囲は、測定装置の特性に基づいて定められる。選択した測定範囲のおよそ中央に位置する値が、デフォルト値として選ばれる。それは、コントロールするための設定値のように、コンピュータユニット２に入力される。切り換えユニット２６のデフォルトのセッティングは、放射の強さを変化させるように、セットされている。
異なる信号が発生したときは、選択した中間のデフォルト値と測定した残余放射とが一致するように決定された電気的信号の値に、増加させるように変化させて、放射の強さを近づける。
このようにすれば、測定プロセスは最適な測定範囲で実行される。
何らかの理由で、生産工程の進行において、繊維細片の量や色、繊維の反射特性が変わってしまい、同じ側の量が多くなり、測定の平均値がデフォルト値よりもずれてしまう場合がある。もしこのような場合は、コンピュータユニット１や２は、この差異に基づいて、切り換えユニット２６を操作することができ、また、放射器３１、３２、３３…３ｎの放射の強さを、測定値がもう一度およそデフォルト値のあたりに均一に散らばるように、上下方向に調整することができる。
このプロセスは動的な目盛調整と見ることができる。この動的な目盛調整は、静的な目盛調整（停止中における放射の強さの調整）の後に、動的にデフォルト値を確認してセットする測定装置にも用いることができる。
放射機関として、様々な放射機関に用いることができる。光の範囲の波長の放射器は、好適である。なぜなら、この放射は、使っている一般材料を安全に保護することができるからである。
我々の見解によれば、期間的に連続する測定は、連続的な測定信号が存在している測定プロセスをカバーするだけではない。このような期間には、プロセスの稼働中の要求により、必要な測定がなされるような、測定も含まれる。その測定間隔は、そのプロセス自体の特徴により、決定される。
用いられた参照符号のリスト
１ コントロールユニット、上位命令
２ コンピュータユニット
２１ − メモリ
２２ − 品質データ記録
２３ − 分析、一般
２４ − ディスプレイ
２６ − 切り換えユニット
２６１ − ライン、可変的な放射の強さ
２６２ − ライン、一定の放射の強さ
３ コントロールユニット
３１ − 放射器
３２ − 放射器
３３ − 放射器
３ｎ − 放射器
４ 受信器
４１ − 測定装置、例えばフォトダイオード
４２ − 測定装置、例えばフォトダイオード
４３ − 測定装置、例えばフォトダイオード
４ｎ − 測定装置、例えばフォトダイオード
５ Ａ／Ｄコンバータ
５１ ライン
６ 繊維細片
７ ガイド装置
７１ − ガイド面
７１１ − ガラス板
７２ − ガイド面
７２１ − ガラス板
７３ − ガイド面、調整可能
７４ − ガイド面、固定

Claims (11)

1. ガイド装置内を移動する繊維細片の量を連続的に測定するための方法であって、
   前記繊維細片を横断する放射が、複数の放射器によりなされ、
   繊維細片からの残余放射が、物理的法則で決められる特性に基づいて動作する測定装置により、測定され、
   前記測定された残余放射は、電気的信号に変換され、
   前記電気的信号は、表示、記憶、調整プロセスのうちの少なくとも１つのために電気的演算装置へ取り込まれるとともに、
   一束の繊維細片のために、ガイド装置内のこの一束の標本である繊維細片を用いて、前記放射器の強さを、前記電気的信号の値が予め選択された中間デフォルト値になるようにセットし、
   前記中間デフォルト値は、前記測定装置の特性に基づいて定められた測定範囲におけるおよそ中間に位置する電気的な値であり、
   前記複数の放射器における放射の強さは、コントロールユニットにより調整される、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記中間デフォルト値は、ほぼ直線的で、測定装置の特性の最適な測定範囲から選択されている、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記放射器は、光の光線を出力し、好ましくは、赤外線のスペクトル範囲で出力し、且つ、前記測定装置の前記特性は、フォトトランジスタの特性であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記測定値と前記中間デフォルト値との許容される差が見つけられたときは、前記測定値と前記中間デフォルト値とが一致するまで、前記放射器の強さを増大させてセットすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の方法により、ガイド装置内を移動する繊維細片の量を連続的に測定するための装置であって、
   前記繊維細片（６）の周囲に設けられた、放射器（３１、３２、３３…３ｎ）と、測定装置（４１、４２、４３、４ｎ）としての受信機（４）と、
   受け取った前記残余放射を電気的測定値に変換するための、変換器（４１、４２、４３、４ｎ）と、
   前記電気的値を演算するためのコンピュータユニット（２）と、
   を備えるとともに、
   前記放射器（３１、３２、３３…３ｎ）は、前記放射器の強さについてのコントロールユニット（３）と連携され、
   切り換えユニット（２６）は、前記コントロールユニット（３）を、一定又は放射の強さを強めるのうちのどちらか一方を択一的に選択し、
   前記測定装置（４）は、処理される繊維細片の束の光学的特徴に基づく特徴の、ほぼ中央値で動作する、
   ことを特徴とする装置。
6. 前記切り換えユニット（２６）は、前記コンピュータユニット（２）の必須の部分であり、ソフトウエアプログラムとして、組み込まれていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記切り換えユニット（２６）は、手動で操作するスイッチであることを特徴とする請求項５に記載の装置。
8. 前記放射器（３１、３２、３３…３ｎ）及び前記受信器（４）のうちの少なくとも一方は、パルス発生器と連携していることを特徴とする請求項５乃至７のうちのいずれかに記載の装置。
9. 前記放射器（３１、３２、３３…３ｎ）は光の放射器であり、前記受信器（４、４１、４２、…４ｎ）はフォトダイオードであることを特徴とする請求項５乃至８のうちのいずれかに記載の装置。
10. 前記繊維細片（６）を囲うガイド装置（７）は、前記繊維細片（６）に向かい合う２つの並列なガイド面（７１、７２）を、最小限、備え、
    前記放射器（３１…３ｎ）及び前記受信器（４、４１、４ｎ）のうちの少なくとも一方が、前記ガイド面（７１、７２）に組み込まれていることを特徴とする請求項５乃至９のうちのいずれかに記載の装置。
11. 前記ガイド装置（７）は、互いに並列に設けられた前記ガイド面（７１、７２）に加えて、さらに２つのガイド面（７３、７４）を備え、
    少なくともガイド面（７３）は、前記ガイド面（７１、７２）に対して平行に調整可能にされていることを特徴とする請求項５乃至１０のうちのいずれかに記載の装置。

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