JP4411562B2

JP4411562B2 - 繊維製品の特性を測定する装置

Info

Publication number: JP4411562B2
Application number: JP37781098A
Authority: JP
Inventors: マルクス・シエーニ
Original assignee: ウステル・テヒノロジーズ・アクチエンゲゼルシヤフト
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1998-12-14
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2018-12-14
Also published as: CN1165743C; DE59813793D1; CN1236090A; US6072319A; EP0924518A1; JP2000065776A; EP0924518B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの平らな面により区画される測定ギャップ内において繊維製品の特性を測定する装置であって、繊維製品が導入される測定コンデンサの電極をこれらの面が含んでいるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような装置は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３６２１３２４号明細書により公知である。その際、２つのコンデンサ、すなわち測定コンデンサ及び補償コンデンサが設けられており、これらのコンデンサは、両方ともそれぞれ１つの自身の発振器回路に接続されており、かつ電極又はコンデンサプレートの間に、それぞれ１つの自身のギャップを有する。繊維製品は、測定コンデンサのギャップを通って動かされ、かつその際、測定される。測定コンデンサのギャップと補償コンデンサのギャップは、両方ともそれぞれギャップの幅を調節することができる装置を備えている。この装置は、両方のギャップが同じ割合で開き又は閉じるように形成されている。したがって装置は、繊維製品の種々の寸法に合わせて調節することができる。
【０００３】
この公知の装置の欠点は、両方のコンデンサのプレートの間の間隔を変える前記の装置がきわめて高価でかつ重いという点にある。この装置は、測定コンデンサにおけるギャップ幅の変化をできるだけ正確に補償コンデンサにおけるギャップ幅の変化に移すために、十分に正確に動作しなければならない。測定の間に場合によっては意図に反して行なわれるギャップ幅の機械的な変化は、この装置によっては補償することができない。このことは、例えば湿った糸に帰すものでありかつ局所的にしか生じない測定ギャップにおける湿度の変化のような両方のギャップにおいて同時に起こるのではない両方のギャップにおける状態の別の変化にも、同様に当てはまる。
【０００４】
スイス国特許第５５１００７号明細書によれば、糸のための容量測定ヘッドが公知であり、ここでは対称的に、したがって測定コンデンサの両側に、それぞれ１つの補償コンデンサが設けられている。電極は、測定コンデンサ内にできるだけ均一な電界を発生するために、糸よりもずっと幅広く形成されている。妨害電界を避けるために、測定コンデンサ及び補償コンデンサの電極への端子又は供給部は、電極を固定保持する支持体材料内又はその後に移されている。
【０００５】
それ故にこの別の公知の装置の欠点は、測定ヘッドにおいて、したがって測定ギャップにおいても、電極により比較的大きな面積が占有されており、かつこれに対して垂直に電極に近付きかつ離れるように案内される電極への供給導線が、全体として多くの空間を要求しかつ製造困難である構造を生じる点にある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この時、特許請求の範囲に特徴を示すような本発明の課題は、測定コンデンサにおけるギャップの幅の変化の作用が簡単な様式で修正され、かつ電極及び供給部の空間を節約する配置も可能にする、できるだけ正確に動作しかつ妨害を受けにくい装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題は、次のようにして解決される。すなわち電極を含む面が更に、繊維製品によって覆われないか又は陰にならない補償コンデンサの電極、及び両方のコンデンサに対する導線を含んでいる。両方のコンデンサは、共通の評価回路に接続されており、この評価回路において測定容量が、補償容量と比較される。
【０００８】
とくに本発明によって達成される利点は、測定コンデンサにおけるギャップ幅の変化により、又は空気の湿度、温度又は気流における相違によって生じることがある測定誤差が、自動的に補償されるという点にある。提案された解決策は、機械的に運動する部分を前提とせず、かつ測定ギャップにおける特殊な状態に良好に整合できる。その簡単なこと及びその空間を節約した配置に基付いて、この解決策は、複数の測定ギャップを有する装置においても考慮することができる。それによりこの時、種々の寸法への測定装置の整合は、種々の幅の測定ギャップが固定的に設けられ、かつ横断面に応じて繊維製品が、とくにそのために適した測定ギャップ内に導かれることによって行なってもよい。考慮された解決策によって、測定の際に生じた信号が妨害作用の結果としてドリフトしないようにも、自動的に配慮されている。コンデンサを形成する種々の電極の適当な配置により、測定ギャップを区画しかつ電極が配置された面が受けることがある変形も、測定信号に影響を及ぼさないように、容易に配慮することができる。測定ギャップの両方の側において測定電極、補償電極及びそのための端子が、それぞれ共通の面上に配置されているので、面上にこれらの電極及び端子を形成する金属被覆は、きわめて容易に面上に取付けることができる。このことは、例えばスクリーン印刷法又は圧力接触のないエッチング法によって可能である。このことは、セラミック部材上に電極が配置されているとき、これらはわずかだけの困難で加工できるので、とくに有利である。したがって本発明によれば、絶対的に対称な構成において、表面に電極を有する板を、とくにセラミック板を互いに接して並べることによって、任意に多数の測定ギャップを実現することができる。寄生容量は、この場合、わずかであり、このことは、高い測定周波数を可能にし、かつわずかしか雑音を生じない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明を例によりかつ添付の図面を引用して詳細に説明する。
【００１０】
図１は、例えば帯、粗糸又は糸のような繊維製品２のための測定ギャップ１の概略的な表示を示している。測定ギャップ１は、大体において２つの面３及び４によって区画されている。電極５、６、７及び８は、これらの面３及び４内に埋め込まれており、その際、これらの電極５ないし８が、面３、４からいくらか突出しているか、又は引っ込んでいるかどうかは、ささいなことである。これらの電極５、６、７、８は、それぞれ１つの自身の導線９、１０を介し又は共通の導線１１を介して、回路のここでは明らかでない別の要素に接続されている。電極５及び６は、一緒になって測定コンデンサを形成するように、互いに対向して配置されている。電極７及び８は、補償コンデンサを形成するように、互いに対向して配置されている。テストすべき繊維製品は、それ自体周知のかつそれ故にここには詳細に図示しないように、測定コンデンサの電極５及び６の間にあり、かつ場合によってはその長手方向に動くように、案内されている。その際、補償コンデンサの電極７、８も、導線９、１０も、製品によって覆われず、又は陰にならない。コンデンサの電極５、６、７、８は、それぞれ１つの長手側５６及び狭い側５７を有する。測定コンデンサの電極５、６の長手側は、例の構成において、移動する繊維製品２の長手方向に対して少なくともほぼ平行になっている。例えば複数の測定ギャップを、互いに並べて配置するようにすることを前提とすれば、供給部７７、７８、７９は、複数の測定コンデンサ及び補償コンデンサに対して同一に、供給部７７−７９を通って張られたような横断面８０に配置することができる。
【００１１】
図２は、すでに図１から明らかなように、測定コンデンサ及び補償コンデンサに関して信号を評価する可能な回路１２を示している。ここにおいて例えば４つの測定コンデンサ１３、１４、１５、１６及び４つの補償コンデンサ１７、１８、１９、２０、及び２つの平衡コンデンサ８１、８２が認められる。その際、それぞれ１つだけの測定コンデンサが、ここでは測定コンデンサ１４について示すように、繊維製品２１を備えている。共同動作するコンデンサ対１３−１７、１４−１８、１５−１９及び１６−２０は、ここでは並列接続されており、かつ線２２、２３及び２４に接続されており、これらの線は、これらのコンデンサ対を、一方において評価回路２５に、かつ他方において信号源２６に接続する。信号源として、ここでは例えば２つの逆相の信号又は交流電圧２８及び２９を送出するサイン発振器が設けられている。線２３を介してコンデンサ１３ないし２０に接続された評価回路２５は、ここでは例えば整流器３１及びフィルタ３２からなり、これらは、直列に接続されている。したがって出力端子３３から信号を得ることができ、この信号は、測定された製品の特性を再現する。信号源２６は、それぞれ２つのコンデンサ１３、１７又は１４、１８等とともにブリッジ回路を形成する。ブリッジ回路は、コンデンサ１３ないし１６及びコンデンサ１７ないし２０が一緒になってブリッジ回路のそれぞれ１つの分岐を形成するように理解してもよい。
【００１２】
図３ａは、測定コンデンサに所属の電極３５及び補償コンデンサに所属の電極３６を有する測定ギャップの面３４を見た図を、概略的な表示で示している。同様にこれらの電極に通じる導線３７及び３８が明らかである。
【００１３】
図３ｂは、前記の面３４とともに測定ギャップを形成する面３９を、同様に示している。ここでは測定コンデンサの電極４０及び補償コンデンサのもの４１は、共通の線４２を介して接続されており、かつその他の回路部分に接続されている。
【００１４】
図３ｃは、この時に明らかな両方の面３４、３９を示しており、これらの面は、互いに対向しているので、測定ギャップを形成する。それにより線３７、３８及び４２の案内も明らかであり、この案内は、相互の影響をわずかにするために、互いに広く離れるように選定されている。
【００１５】
図４ａ、４ｂ及び４ｃは、電極３５ａ、３６ａ、４０ａ、４１ａ及び導線３７ａ、３８ａ、４２ａの別の配置を示している。その際、両方の電極対３５ａ、４０ａ及び３６ａ、４１ａは、矢印４３の方向に見て、互いにできるだけ近くにあるが、互いに重ならないように配置されている。
【００１６】
図５ａ、５ｂ及び５ｃは、電極３５ｂ、３６ｂ、４０ｂ、４１ｂ及び導線３７ｂ、３８ｂ、４２ｂの別の配置を示している。その際、両方の電極対３６ｂ、４０ｂ及び３５ｂ、４１ｂは、矢印４３の方向に見て、互いにできるだけ同じ高さに又は基準線４４から同じ距離にあるが、互いに重ならないように配置されている。それにより製品４５が補償コンデンサの電極３５ｂ、４１ｂの間にあるようにならないようにも配慮されている。前に説明した構成においても、明らかにそのように配慮されている。
【００１７】
図６は、時間軸４６上に置かれた信号４７を示しており、その偏差は、測定すべき製品の特性を表わしている。このような特性は、例えば製品の質量又は横断面である。信号４７は、ここではとくに時間の関数として、平均値からのこのような特性の偏差を示している。
【００１８】
図７は、すでに図６から明らかなような信号４７を示しているが、この信号は、範囲４７ａにおける外部妨害作用によってそらされている。
【００１９】
図８は、異なった幅の複数の測定ギャップ４８、４９、５０及び５１の配置を示しており、これらの測定ギャップは、１つの要素５２内に一緒に配置されている。それぞれの測定ギャップは、別の寸法を有する製品の測定に適している。太い製品は、測定ギャップ５１において、細い製品は、測定ギャップ４８において測定する。
【００２０】
図９ａ、９ｂ、９ｃは、今や周知のように、上下に重ねた位置において測定コンデンサを形成する電極６０ａ、６０ｂ又は６０ａｂ、補償コンデンサを形成する電極６１ａ、６１ｂ又は６１ａｂの別の概略的な表示を示している。電極は、ここではもはや製品６２の長手方向ではなく、主としてそれに対して横向きに延びた広がりを有する。それにより製品は、種々の位置を占めることができ、かつもはやこれまで図示した構成において当てはまるように、それほど正確に案内する必要はない。又は例えば粗糸又は帯のようなとくに太い別の製品を測定することができる。
【００２１】
別の構成は、図１０ａ、１０ｂ及び１０ｃに示されており、この構成において、測定コンデンサのためにそれぞれ３つの電極６３ａ、６４ａ及び６５ａ及び６３ｂ、６４ｂ、６５ｂが並べて配置されている。相応して補償コンデンサのために、電極６６ａ、６７ａ、６８ａ及び６６ｂ、６７ｂ、６８ｂも並べて配置されている。その際、電極６３は、主として太い方の製品に適しているが、一方電極６５は、細い製品に適している。このようにして特殊化された３つの測定コンデンサ及び相応する３つの補償コンデンサが、測定ギャップにして配置されている。追加的に測定ギャップを相応してその幅について段階付けすることも考えられるので、これは、電極６３の範囲において電極６５の範囲におけるよりも広く開いている。
【００２２】
別の可能性は、図１１ａ，図１１ｂ及び１１ｃに示される。ここでは製品６９のための測定コンデンサのために電極範囲７０ａ及び７０ｂ、及び補償コンデンサのための電極範囲７１ａ及び７１ｂが設けられている。ここでは電界の電気力線は、もはやこれまで示して配置におけるように製品に対して横向きではなく、これに沿って延びている。
【００２３】
このことは、とくに図１２から明らかであり、ここではこのような電極範囲を有するコンデンサの斜視図が示されている。ここでは製品６９、及びこれに対して平行に延びかつ矢印７２及び７３によって示される電気力線が明らかである。できるだけ均一な電界を得るために、導体像は、１つの板に取付けられるだけでなく、横向き電界センサにおけるように、２つの板が利用され、その際、両方の板において同じ導体像が対向している。その際、感度は、横向き電界センサにおけるように橋絡片７４と７５の間の間隔Ａによってではなく、同じ導体像又は電極範囲の橋絡片７５と７６の間の橋絡片間隔Ｓによって与えられる。このセンサにおいて、ドリフトは、補償範囲によってとくに大幅に改善することができる。なぜなら容量は、きわめて小さく、したがってきわめて大きな電流感度が存在するからである。
【００２４】
図１３は、５つの支持体板８５、８６、８７、８８及び８９の配置を示しており、これらの支持体板は、異なったギャップ幅の４つの測定ギャップ９０、９１、９２及び９３を形成している。なるべく大きい方のギャップ幅を有する測定ギャップ９０及び９１は、外側に、かつ小さい方のギャップ幅を有する測定ギャップ９２、９３は、内側に配置されている。測定ギャップ９０ないし９３における電極は、ここではそのうち１つの導線９４だけが見える導線を介して、プリント板９５に接続されており、このプリント板上に例えば前記のブリッジ回路の又は図２に示した回路の要素が配置されている。
【００２５】
図１４は、ハウジング９６内における図１３による支持体板８５ないし８９の配置を後から示している。これらそれぞれの支持体板８５ないし８９は、その後側端面に、複数の切り欠き９７、９８及び９９を有し、これらの切り欠きは、側面の一部を露出しており、この側面上に図１による電極５、６、７、８及び導体９、１０、１１が配置されている。このことは、供給部１００、１０１、１０２、１０３、１０４を接続することができるはんだ付け装置に対してアクセスを提供する。前記の供給部１０１−１０３は、例えば図２による導線２２、２３、２４に対応する。供給部１００及び１０４は、シールドのために設けられている。図１３から明らかなプリント板９５は、ハウジング９６内において支持体１０５ないし１０９上に固定することができる。
【００２６】
図１５ａは、支持体板１１３の眺めを示しており、この支持体板上に電極１１０及び導体１１１に並べて、シールド１１２も配置されている。図１５ｂは、電極１１０とともにコンデンサを形成する相応する電極１１５、導線１１６及びシールド１１７を有する支持体板１１４を示している。端子１１８ないし１２２は、図１４による導線１００ないし１０４に接続するために使われる。シールドは、一方においてコンデンサにおける測定電界を外部からの妨害作用に対して遮蔽する。他方においてこれは、測定電界が妨害を外部に運ばないように配慮している。
【００２７】
本発明による装置の動作は、例えば次のようになっている：
中継器又は発振器によって、同じ大きさであるが逆相の２つの交流電圧２８及び２９（図２）が発生される。ブリッジがバランスしている際、かつテスト品２１がない際、測定コンデンサ１３ないし１６は、補償コンデンサ１７ないし２０と同じ大きさの値を有する。したがって導線２３に、電圧は生じない。測定ギャップ内に製品２１が挿入されると、測定コンデンサと補償コンデンサの間のバランスが変化して、かつ導線２３内に交流電圧が発生し、この交流電圧の振幅は、測定電極の間の製品の質量に比例する。整流器３１及びフィルタ３２における整流及びフィルタ処理の後に、信号３３が得られ、この信号の時間経過は、導線２３内における交流信号の包絡線に相当し、かつこの信号は、それによりテスト品が測定ギャップを通って動くときに、テスト品の測定経過に相当する。この信号は、図６により明らかである。
【００２８】
しかし本発明による装置によれば、妨害作用を中立化することができる。このような妨害作用は、例えば測定ギャップ１を形成する面３及び４の機械的な移動、又は異なった空気−又は湿度状態である。機械的又は熱的な負荷により矢印５３（図１）の方向に、測定ギャップ１が広がると、電極５及び６の間の電界の密度は減少し、かつ製品２は、電極５及び６の当初の位置におけるよりも小さな信号を生じる。しかし電極５及び６は、図２による回路に接続されているので、電極５及び６の間の電界の状態は、単独で尺度となるのではなく、電極５及び６の間の状態は、尺度として電極７及び８の間の状態において測定されており、かつこの相対的な状態は、電極７及び８が電極５及び６と同程度に互いに離れるとき、変化しない。それによりゼロ点はシフトしない。
【００２９】
両方の面３及び４が前記の妨害作用によって平行に動くのではなく、妨害作用によってもはや平行な位置を占めないことが、同様に考えられる。この場合、信号４７の絶対的な値は、変化を受けないが、信号は、それにもかかわらずある程度中心に配置されている。ただし電極の特別な配置は、このような場合をとくに考慮することができる。例えば図３による構成は、軸５４の回りにおける一方の面の他方の面に対する旋回を補償するために、とくに適している。これに対して図５による構成は、軸５５の回りにおける一方の面の旋回を補償するために、とくに適している。
【００３０】
本発明による解決策は、図８に示すような複数の測定ギャップ４８ないし５１を互いに並べて配置する際に、とくに有利である。これらの測定ギャップ４８ないし５１の電極は、すべて共通の回路内に配置することができ、かつ互いに接続することができる。例えば測定ギャップ５０が、なんらかの理由により縮小したとき、おそらくその結果、隣接する測定ギャップ４９又は５１の一方が相応する拡大を受ける。図２による回路において、このことは、例えばコンデンサ１４及び１８におけるギャップが縮小し、コンデンサ１３及び１７又は１５及び１９におけるギャップが相応して拡大することを表わしている。このことから、それによりゼロ点が移動しないことは、容易に認めることができる。少なくとも近似的に電極を有する平面内に導線を配置することによって、かつ片側だけに、したがってテスト品に対して非対称に配置された補償コンデンサにより、きわめてコンパクトな測定ヘッドを構成することができる。なるべく測定ギャップを形成する板の表面は、コーティング、例えばガラス層によって覆われかつ保護されるので、電極及び供給線を形成する金属被覆は、相応して薄い層に形成することができる。
【００３１】
同じ挙動は、例えば個々の測定ギャップの間の温度差、湿度差、別の気流又は材料の老化のような別の妨害作用の際にも現われる。
【００３２】
本発明による解決策によれば、１つの測定ギャップを設けることも考えることができ、この測定ギャップの面３及び４は、おおいに異なった太さの製品をこの中において測定できるように、任意の機構によって矢印５３（図１）の方向に互いに調節可能である。その際、補償コンデンサの適正な調節は、自動的に行なわれる。
【００３３】
同様に別の評価回路を設けることができる。このような回路は、例えばドイツ連邦共和国特許出願第３６２１３２４号明細書により公知である。その際、常に測定容量は、直接であろうと、又は例えば電圧、周波数又は電流のような別の物理的な量に容量を変換してであろうと、補償容量と比較される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の略図である。
【図２】そのために可能な回路装置の図である。
【図３】コンデンサ電極の第１の配置を示す図である。
【図４】コンデンサ電極の第２の配置を示す図である。
【図５】コンデンサ電極の第３の配置を示す図である。
【図６】妨害を受けていない信号の図である。
【図７】妨害を受けた信号の図である。
【図８】複数の測定ギャップを有する装置の図である。
【図９】コンデンサ電極の第４の配置を示す図である。
【図１０】コンデンサ電極の第５の配置を示す図である。
【図１１】コンデンサ電極の第６の配置を示す図である。
【図１２】第６の配置の電極を示す斜視図である。
【図１３】装置の一部を示す図である。
【図１４】装置の裏側を示す斜視図である。
【図１５】要素の別の配置を示す図である。
【符号の説明】
１測定ギャップ
２製品
３面
４面
５電極
６電極
７電極
８電極
９導線
１０導線
１１導線
２６信号源
８５支持体板
８６支持体板
８７支持体板
８８支持体板
８９支持体板
９７切り欠き
９８切り欠き
９９切り欠き
１０１供給部
１０２供給部
１０３供給部

Claims

２つの平らな面（３，４）により区画される測定ギャップ（１）内において繊維製品（２）の特性を測定する装置であって、繊維製品（２）が導入される測定コンデンサの電極（５，６）をこれらの面（３，４）が含んでいるものにおいて、これらの面（３，４）が更に、繊維製品（２）によって覆われないか又は陰にならない補償コンデンサの電極（７，８）、及び両方のコンデンサに対する導線（９，１０，１１）を含んでいることを特徴とする、繊維製品の特性を測定する装置。
測定コンデンサと補償コンデンサが、信号源（２６）に直列に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
測定コンデンサ及び補償コンデンサが、それぞれ同じ数の電極を有することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
測定コンデンサと補償コンデンサの電極が、互いに傾斜して配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
コンデンサを形成するため互いに対応する電極が、製品に対して横向きに延びる電気力線を発生することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
コンデンサを形成するため互いに対応する電極が、製品に沿って延びる電気力線を発生することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
電極と導線が、支持体板（８５−８９）上に取付けられており、これらの支持体板が、導線を供給部（１０１−１０３）接続するために、端面に切り欠き（９７，９８，９９）を有することを特徴とする、請求項１に記載の装置。