WO2006070008A1 - Verfahren zur bestimmung der längenbezogenen masse oder des querschnitts von textilem faserverbund sowie entsprechende vorrichtung - Google Patents

Verfahren zur bestimmung der längenbezogenen masse oder des querschnitts von textilem faserverbund sowie entsprechende vorrichtung Download PDF

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WO2006070008A1
WO2006070008A1 PCT/EP2005/057202 EP2005057202W WO2006070008A1 WO 2006070008 A1 WO2006070008 A1 WO 2006070008A1 EP 2005057202 W EP2005057202 W EP 2005057202W WO 2006070008 A1 WO2006070008 A1 WO 2006070008A1
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fiber composite
registration body
section
cross
textile fiber
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PCT/EP2005/057202
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Jirí SLOUPENSKY
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Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau Ag
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    • G01N2291/101—Number of transducers one transducer

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the length-related mass or cross-section of a fiber composite consisting of textile fibers o. The like., In which the deformations of a registration body, which is in contact with the textile fiber composite, are detected and - based on these Deformations of the registration body - the length-related mass or the cross section of the textile fiber composite is determined.
  • the invention also relates to a device for determining the length-related mass or the cross-section of textile fiber composite o.
  • a device for determining the length-related mass or the cross-section of textile fiber composite o.
  • the like With a registration body with at least one guide element for the textile fiber composite.
  • the registration body is equipped with at least one measuring device detecting its deformations, which can be connected to an evaluation device.
  • the invention also relates to a textile machine, for example a track, carding machine, combing machine, a flyer or a spinning machine with such a device.
  • a textile machine for example a track, carding machine, combing machine, a flyer or a spinning machine with such a device.
  • the determination of the length-related mass of textile fiber composite by means of capacitors is known.
  • the disadvantage of capacitors is their high sensitivity to moisture of the material to be measured.
  • Another known and currently commonly used method for determining the linear mass or the cross section of Textile fiber composite uses a mechanical measuring device either with deflection of a measuring body due to leverage acting on it or by deformation of a deformation element.
  • Mechanical leverage detectors can present problems in transforming the mechanical signal into an electrical signal suitable for further processing.
  • standardized and industrially produced sensors can be used with swiveling deflector.
  • such sensors have only a low sensitivity and usually a low operating frequency because of the leverage required to achieve a greater mechanical deflection that must be registered by the sensor.
  • the force to be measured acts on this element.
  • tensometric sensors monitor the deformation of this element, from which the acting force is determined.
  • the tensometric sensors are either of the resistance or semiconductor type and connected to a suitable measuring bridge.
  • the tensometric resistance sensors are advantageous because of their time and temperature stability. Their disadvantage lies in their low sensitivity to small deformations. Therefore, amplifiers with a high gain must be used. In environments with high levels of industrial electromagnetic interference, there is a risk that these amplifiers will interfere with other external electromagnetic fields.
  • the tensometric semiconductor sensors have a greater sensitivity to small deformations. However, they have a problematic long-term stability and have a considerable temperature dependence.
  • the common disadvantage of tensometric sensors is their analog output signal, which must be digitized before further processing by a digital device, such as a computer. In addition, this means a further danger with regard to the accuracy and stability of the measurement. This also causes additional costs.
  • the object of the present invention is to eliminate or at least reduce the disadvantages of the prior art.
  • the operating frequency of at least one SAW sensor which is arranged on a registration body, is monitored.
  • the term "deformation” does not only include (partial) deformations or deformations of the registration body, but also, if applicable, registerable total or partial deflections of the registration body by the at least one SAW sensor.
  • the force acting on the registration body is determined from the changes in the operating frequency of this at least one SAW sensor.
  • the SAW sensors used in the invention are essentially electromechanical resonators which respond to external or external changes by changing their operating frequency. These external changes may be mechanical as well as chemical or other changes (according to the particular structural and material arrangement of the individual type of SAW sensor). Based on the changes in the operating frequency, it is possible to easily and accurately determine the amount of external force applied to the SAW sensor. In the present case, this force exists in the constantly changing deformation of the registration body due to the constantly changing cross section of the fiber composite to be measured, advantageously transported continuously in a conveying direction.
  • Another advantage is provided by the digital output signal from SAW sensors, which brings about a simplification, in particular with regard to recording, further processing and the evaluation of changes in the operating frequency of the SAW sensor.
  • a conventional computer or microcomputer with a microprocessor can be easily used.
  • the measurement is advantageously measured at at least two points of the registration body where the deformation effects are inverse.
  • the length-related mass of the textile fiber composite (usually specified in tex or ktex) is determined by mathematical evaluation of changes in the operating frequencies of the SAW sensors at individual points on the registration body.
  • the principle of the device for determining the length-related mass of the textile fiber composite is that at least one deformation measurement of the registration body is carried out with the aid of at least one SAW sensor.
  • a pair of SAW sensors is advantageously arranged on the registration body.
  • At least one pair of SAW sensors has a common semiconductor base body, by which the number of individual parts of the device is reduced and the assembly of the parts is substantially facilitated.
  • the registration body comprises a boom which is installed in a base or supporting body.
  • the boom has at its free end a funnel as a guide element for the fiber composite and advantageously has a perpendicular to the boom passage for the fiber composite.
  • the registration body is realized as a sheet metal spring having means for contacting the textile fiber composite.
  • Figure 1 is a schematic representation of a device according to the invention.
  • FIG. 1 shows an example of the device for determining the length-related mass or the cross-section of a textile fiber composite.
  • the method for determining the length-related mass or the cross section of a textile fiber composite is to monitor the changes in the operating frequency of at least one SAW sensor 5, which operates on the principle of surface acoustic waves (Surface Acoustic Waves).
  • the operating frequency of the at least one SAW sensor 5 is influenced by its mechanical deformation, which in turn is generated by a deformation (in particular compression or expansion) of the registration body 1, on which the at least one SAW sensor 5 is arranged.
  • the changes in the operating frequency of the at least one SAW sensor 5 are evaluated by suitable methods and means, advantageously digital.
  • the respective length-related mass or the cross section of the moving textile fiber composite is determined based on these changes.
  • the force exerted by the ever-changing cross-section of the fiber composite FB 'on the registration body 1 thus changes the operating frequency of the at least one SAW sensor 5.
  • the measurement results can then be used to calculate the cross-section or the length-related mass of the fiber composite FB'.
  • the changes in the operating frequencies of at least two SAW sensors 5 are monitored at at least two points of the registration body 1. These points are advantageously selected at those locations of the registration body 1 at which the mechanical de Formation inversely or oppositely acting, in particular compression on the one hand, strain on the other.
  • the illustrated in the figure 1 embodiment of the device 11 for determining the length-related mass or the cross section of textile fiber composite FB ' comprises a registration body 1, whose one end is applied or mounted on a fixed support body 2.
  • the other, free end of the registration body 1 has a transverse to the boom 4, from the fiber composite FB 'to be passed funnel 3 (guide element), which is realized as a tapering funnel and part of the registration body 1.
  • the fiber composite FB ' moves during the measurements in the direction of the arrow M. However, it can also move in the opposite direction with respect to the arrow M.
  • the strength of the action of the fiber composite FB 'on the hopper 3 and thus on the boom 4 depends on the current cross section or the current length-related mass of the fiber composite FB'.
  • At least one SAW sensor 5 is arranged at least on the surface of the front side 8 or the rear side 9 of the registration body 1 near the location at which the registration body 1 or the extension 4 is enclosed in the support body 2 the rear side is determined relative to the direction of movement of the textile fiber composite FB ').
  • the SAW sensors 5 are either independent (i.e., each SAW sensor 5 is separately formed as an independent part), or at least two SAW sensors 5 are formed as a part on a common semiconductor base body. The latter makes it possible to eliminate possible negative effects on the measurements due to inaccurate positioning of one or more SAW sensors 5 on the registration body 1.
  • the SAW sensors 5 are advantageously incorporated in a suitable measuring arrangement, e.g. to eliminate a possible time and temperature instability of the SAW sensors 5 or to increase the measurement accuracy.
  • Possibilities and methods for evaluating the digital output signals of the SAW sensors 5 with respect to the different operating frequencies are known in the field of digital electronics and can be considered as general technical knowledge.
  • a common method is to calculate the difference in the operating frequencies of the individual SAW sensors 5.
  • Other mathematical evaluations are also possible. This can be achieved by various methods, e.g. directly digitally or by means of differential converters, e.g. are known from broadcasting technology.
  • the SAW sensor 5 or the SAW sensors 5 are connected by means of lines 7 to a digital signal processing unit 6, for example realized by a suitable microprocessor, so that the signals can be processed with high accuracy at low cost.
  • a digital signal processing unit 6 for example realized by a suitable microprocessor, so that the signals can be processed with high accuracy at low cost.
  • the stability in particular the long-term stability and the stability with regard to the measurement accuracy, can be further improved, if necessary, if changes in the operating frequencies of SAW sensors 5 are monitored or measured at more than two points of the registration body 1 (not shown).
  • the length-related mass or the cross-section of the textile fiber composite is determined based on suitable mathematical methods from the changes in the operating frequencies of the individual SAW sensors 5, which are used for the measurements.
  • a route as an example of a textile machine, which is shown in a schematic side view in FIG.
  • a plurality of substantially untwisted fiber ribbons FB (only these are shown here for the sake of clarity from above) of the track side by side presented.
  • a sliver FB which is presented directly from an upstream carding or combing machine.
  • a funnel-shaped compression element 10 is arranged for compacting the fiber ribbons FB, by means of which they are transported by means of downstream rotary draw-off rollers 13.
  • a measuring device 11 is arranged, which is formed according to the invention and advantageously as described in Figure 1.
  • mechanical scanning devices are used at this measuring position, however, have the disadvantages mentioned above.
  • the fiber composite FB 'consisting of the several individual fiber ribbons FB is guided, after renewed spreading (not shown), into a drafting device 14, which forms the centerpiece of the line.
  • the drafting system 14 generally has three default members or roller pairs, between which the actual delay takes place. These are the input roller pair 15a, 15b, the middle pair of rollers 16a, 16b and the output or supply roller pair 17a, 17b, which rotate in this order respectively increased peripheral speed. Due to these different peripheral speeds of the pairs of rollers, the sliver FB ', which is still spread non-woven before the drafting system 14, warped in accordance with the ratio of peripheral speeds.
  • the fleece-like fiber band FB 'here is the fiber composite in the context of the invention.
  • the pair of input rollers 15a, 15b and the middle pair of rollers 16a, 16b form the so-called.
  • Vorverzugsfeld the middle pair of rollers 16a, 16b and the pair of delivery rollers 17a, 17b the so-called.
  • Main drafting field In unregulated routes, both the pre-delay and the main delay are constant during the delay process. In the case of regulated routes, on the other hand, an adjustment is made by changing the default altitude. In a regulated drafting system, both the pre- and the main delay could be changed, but the main delay is almost always chosen. The reason is that the main distortion is greater than the pre-delay, so that a more precise regulation can be made.
  • a pressure rod 18 is additionally arranged in the main drafting field, which deflects the sliver FB 'and thus provides better guidance of the fibers, in particular the fibers not clamped between two pairs of rolls (so-called floating fibers).
  • the warped sliver FB ' is summarized by means of a Umlenkoberwalze 19 and a belt forming device 20 and after passing a second measuring device 11' - advantageously also formed according to the invention - via a Kalanderwalzencru 23, 24 and a curved band channel 26, which in a at the angular velocity ⁇ rotating turntable 27 is arranged, stored at a speed v L in a can 28.
  • the evaluation and control unit 32 accordingly outputs a control command to compensate for the mass fluctuations by changing the peripheral speeds of the middle roller pair 16a, 16b and possibly of the input roller pair 15a, 15b.
  • the compensation of the mass fluctuations in the main drafting field is achieved in the present case by changing the rotational speed of a servo drive 33, which generates a control rotational speed for a planetary gear 34.
  • a main motor 35 With this controlled output speed of the planetary gear 34 into which a main motor 35 drives, the lower rollers 15a and 16a are driven.
  • the speed of the bottom roller 17a driven by the main motor 35 in the present case remains constant and ensures precisely calculable sliver production.
  • the main motor 35 drives the calender roll 23, which carries the calender roll 24 by friction.
  • individual drives are assigned to the respective roller pairs of the drafting system, which receive their control commands from the evaluation and regulation unit 32.
  • the measuring device 11 'at the drafting system outlet for determining the length-related mass or the cross-section of the drawn fiber composite FB' forms an outlet sensor, the measuring signals of which are transmitted to the evaluation and control unit 32.
  • the device according to the invention can be used at the entrance and / or at the exit of the track for measuring the length-related mass or the cross-section of a fiber composite. It is also possible to use one measuring device in each case for one sliver (single-band scanning) or two slivers of a multiplicity of slivers entering the section.
  • the invention is not limited to the expressly mentioned embodiments, in particular with regard to the device for carrying out the method according to the invention.
  • a hybrid system is conceivable in which a part of the sensors is implemented by tensometric elements and another part by SAW sensors.
  • the evaluation unit processes the data of both sensor types and calculates the length-related mass of the textile fiber composite by means of suitable mathematical methods.
  • the invention is particularly applicable to textile machines for the determination of parameters in textile structures, in particular fiber composites or slivers.
  • fiber composite falls within the scope of this invention, both a single sliver and a variety of slivers and nonwoven fabrics, but also rovings and yarns.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Bestimmung der längenbezogenen Masse oder des Querschnitts von textilem Faserverbund (FB') oder dergleichen vorgeschlagen, bei dem die Deformationen eines Registrierkörpers (1) detektiert werden, welcher in Berührung mit dem textilen Faserverbund (FB') kommt, wobei basierend auf diesen Deformationen des Registrierkörpers (1) die längenbezogene Masse bzw. der Querschnitt des textilen Faserverbunds (FB') bestimmt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Änderungen der Arbeitsfrequenz von mindestens einem SAW-Sensor (5), der auf dem Registrierkörper (1) angeordnet ist, detektiert und die längenbezogene Masse bzw. der Querschnitt des Faserverbundes (FB') aus diesen Änderungen bestimmt wird. Ebenfalls wird eine entsprechende Vorrichtung vorgestellt.

Description

Verfahren zur Bestimmung der längenbezogenen Masse oder des Querschnitts von textilem Faserverbund sowie entsprechende Vorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der längenbezogenen Masse oder des Querschnitts von einem Faserverbund bestehend aus textilen Fasern o. dgl., bei dem die Deformationen eines Registrierkörpers, der mit dem textilen Faserverbund in Berührung steht, detektiert werden und - basierend auf diesen Deformationen des Registrierkörpers - die längenbezogene Masse oder der Querschnitt des textilen Faserverbunds bestimmt wird.
Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Vorrichtung zur Bestimmung der längenbezogenen Masse oder des Querschnitts von textilem Faserverbund o. dgl., mit einem Registrierkörper mit mindestens einem Führungselement für den textilen Faserverbund. Gleichfalls ist der Registrierkörper mit mindestens einem dessen Deformationen detektierenden Messgerät ausgestattet, das mit einem Auswertegerät verbunden werden kann.
Auch betrifft die Erfindung eine Textilmaschine, beispielsweise eine Strecke, Karde, Kämmmaschine, einen Flyer oder eine Spinnmaschine mit einer derartigen Vorrichtung.
Die Bestimmung der längenbezogenen Masse von textilem Faserverbund mittels Kondensatoren ist bekannt. Der Nachteil von Kondensatoren ist deren hohe Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit des zu messenden Materials.
Ein anderes bekanntes und momentan üblicherweise eingesetztes Verfahren zur Bestimmung der längenbezogenen Masse oder des Querschnitts von textilem Faserverbund nutzt eine mechanische Messvorrichtung entweder mit Auslenkung eines Messkörpers aufgrund auf ihn wirkender Hebelkraft oder durch Deformation eines Deformationselements.
Mechanische Detektoren mit Hebelkraft (Verschwenkung) können Probleme bei der Transformation des mechanischen Signals in ein elektrisches, zur Weiterverarbeitung geeignetes Signal aufweisen. Bei größeren Auslenkungen können standardisierte und industriell produzierte Sensoren mit verschwenkbarem Auslenkungsglied eingesetzt werden. Jedoch weisen solche Sensoren lediglich eine geringe Empfindlichkeit und üblicherweise auch eine niedrige Arbeitsfrequenz wegen der nötigen Hebelkraft zur Erreichung einer größeren mechanischen Auslenkung auf, die vom Sensor registriert werden muss.
Bei mechanischen Detektoren mit Deformationselement wirkt die zu messende Kraft auf dieses Element. Gleichzeitig überwachen tensometrische Sensoren die Deformation dieses Elements, woraus dann die wirkende Kraft ermittelt wird. Die tensometrischen Sensoren sind entweder vom Widerstands- oder Halbleitertyp und mit einer geeigneten Messbrücke verbunden.
Die tensometrischen Widerstandssensoren sind aufgrund ihrer Zeit- und Temperatur-Stabilität vorteilhaft. Ihr Nachteil liegt in ihrer niedrigen Empfindlichkeit gegenüber kleinen Deformationen. Daher müssen Verstärker mit einer hohen Verstärkung verwendet werden. In Umgebungen mit hoher industrieller, elektromagnetischer Interferenz besteht die Gefahr, dass diese Verstärker mit anderen externen elektromagnetischen Feldern interferieren.
Die tensometrischen Halbleitersensoren weisen eine größere Empfindlichkeit gegenüber kleinen Deformationen auf. Allerdings besitzen sie eine problematische Langzeitstabilität und haben eine beträchtliche Temperaturabhängigkeit. Der gemeinsame Nachteil von tensometrischen Sensoren ist ihr analoges Ausgangssignal, welches vor Weiterverarbeitung durch ein digitales Gerät, z.B. einem Computer, digitalisiert werden muss. Zusätzlich bedeutet dies eine weitere Gefahr in Bezug auf die Genauigkeit und Stabilität der Messung. Auch verursacht dies zusätzliche Kosten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, die Nachteile des Standes der Technik zu eliminieren oder zumindest zu verringern.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren bzw. der eingangs genannten Vorrichtung dadurch gelöst, dass die Arbeitsfrequenz mindestens eines SAW-Sensors, der auf einem Registrierkörper angeordnet ist, überwacht wird. Unter den Begriff „Deformation" fallen im Rahmen dieser Darstellung nicht nur (Teil-) Deformationen bzw. Deformierungen des Registrierkörpers, sondern ggf. auch durch den mindestens einen SAW-Sensor registrierbare Gesamt- oder Teilauslenkungen des Registrierkörpers. Die Deformationen des Registrierkörpers bzw. die auf den Registrierkörper wirkende Kraft (als Maß für die längenbezogene Masse oder den Querschnitt des zu vermessenden Faserverbundes) wird aus den Änderungen der Arbeitsfrequenz dieses mindestens einen SAW-Sensors bestimmt.
Die im Rahmen der Erfindung eingesetzten SAW-Sensoren (in der Literatur auch Rayleigh-Resonatoren genannt) sind im wesentlichen elektro- mechanische Resonatoren, welche auf äußere bzw. externen Änderungen durch eine Änderung ihrer Arbeitsfrequenz reagieren. Diese externen Änderungen können sowohl mechanische als auch chemische oder sonstige Änderungen sein (entsprechend der jeweiligen strukturellen und materiellen Anordnung bzw. Ausbildung des individuellen Typs des SAW-Sensors). Basierend auf den Änderungen der Arbeitsfrequenz ist es möglich, einfach und exakt das Ausmaß des Einwirkens einer äußeren Kraft auf den SAW-Sensor zu bestimmen. Im vorliegenden Fall besteht diese Kraft in der sich ständig ändernden Deformation des Registrierkörpers aufgrund des sich ständig ändernden Querschnitts des zu vermessenden, vorteilhafterweise kontinuierlich in eine Förderrichtung transportierten Faserverbundes.
Einen weiteren Vorteil bietet das digitale Ausgangssignal von SAW- Sensoren, was eine Vereinfachung insbesondere hinsichtlich der Aufnahme, der Weiterverarbeitung und der Auswertung von Änderungen der Arbeitsfrequenz des SAW-Sensors mit sich bringt. Beispielsweise kann in einfacher Weise ein herkömmlicher Computer oder Mikrocomputer mit einem Mikroprozessor benutzt werden.
Um die Genauigkeit, Verlässlichkeit und Stabilität (Temperatur, Zeit, usw.) zu erhöhen, wird die Messung vorteilhafterweise an mindestens zwei Punkten des Registrierkörpers gemessen, an denen die Deformationseffekte invers bzw. entgegengesetzt sind. Zudem wird die längenbezogene Masse des tex- tilen Faserverbunds (zumeist in tex oder ktex angegeben) durch mathematische Evaluierung von Änderungen der Arbeitsfrequenzen der SAW- Sensoren an individuellen Punkten des Registrierkörpers ermittelt.
Das Prinzip der Vorrichtung zur Bestimmung der längenbezogenen Masse des textilen Faserverbundes besteht darin, dass mindestens eine Deformationsmessung des Registrierkörpers mit Hilfe mindestens eines SAW-Sensors durchgeführt wird.
Um die Genauigkeit, Verlässigkeit und Stabilität (Temperatur, Zeit, usw.) der Messung zu erhöhen, ist vorteilhafterweise ein Paar von SAW-Sensoren an dem Registrierkörper angeordnet.
Um die Genauigkeit, Verlässigkeit und Stabilität (Temperatur, Zeit, usw.) der Messung zu erhöhen, ist es vorteilhaft, wenn mehr als zwei SAW-Sensoren auf dem Registrierkörper positioniert werden, die in geeigneter Position zueinander arrangiert werden.
Hinsichtlich Produktion und Einsatz ist es vorteilhaft, wenn wenigstens ein Paar von SAW-Sensoren einen gemeinsamen Halbleitergrundkörper aufweist, durch den die Anzahl der Einzelteile der Vorrichtung reduziert und die Zusammenstellung der Teile wesentlich erleichtert wird.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Registrierkörper einen Ausleger, der in einem Basis- bzw. Tragkörper eingebaut ist. Der Ausleger weist an seinem freien Ende einen Trichter als Führungselement für den Faserverbund auf und besitzt vorteilhafterweise einen senkrecht zum Ausleger verlaufenden Durchgang für den Faserverbund.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Registrierkörper als Blattmetallfeder realisiert, die Mittel zur Berührung des textilen Faserverbundes aufweist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet,
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
Figur 2 eine Strecke mit zwei möglichen Einsatzorten der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Erfindung ist schematisch in der Figur 1 dargestellt, die ein Beispiel für die Vorrichtung zur Bestimmung der längenbezogenen Masse bzw. des Querschnitts eines textilen Faserverbundes zeigt.
Das Verfahren zur Bestimmung der längenbezogenen Masse bzw. des Querschnitts eines textilen Faserverbundes besteht im Überwachen der Änderungen der Arbeitsfrequenz mindestens eines SAW-Sensors 5, der nach dem Prinzip der akustischen Oberflächenwellen (Surface Acoustic Waves) arbeitet. Die Arbeitsfrequenz des mindestens einen SAW-Sensors 5 wird durch dessen mechanische Deformation beeinflusst, die wiederum durch eine Deformation (insbesondere Stauchung bzw. Dehnung) des Registrierkörpers 1 erzeugt wird, auf dem der mindestens eine SAW-Sensor 5 angeordnet ist.
Die Änderungen der Arbeitsfrequenz des mindestens einen SAW-Sensors 5 werden durch geeignete Verfahren und Mittel ausgewertet, vorteilhafterweise digital. Die jeweilige längenbezogene Masse bzw. der Querschnitt des sich bewegenden textilen Faserverbundes wird basierend auf diesen Änderungen ermittelt.
Die vom sich ständig ändernden Querschnitt des Faserverbundes FB' ausgeübte Kraft auf den Registrierkörper 1 verändert somit die Arbeitsfrequenz des mindestens einen SAW-Sensors 5. Aus den Messergebnissen lässt sich dann auf den Querschnitt bzw. die längenbezogene Masse des Faserverbundes FB' zurückrechnen.
Um die Stabilität und Genauigkeit des Verfahrens zu erhöhen, werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Änderungen der Arbeitsfrequenzen von mindestens zwei SAW-Sensoren 5 an mindestens zwei Punkten des Registrierkörpers 1 überwacht. Diese Punkte sind vorteilhafterweise an solchen Orten des Registrierkörpers 1 gewählt, an denen die mechanische De- formation in inverser bzw. entgegengesetzter Weise einwirkt, insbesondere Stauchung einerseits, Dehnung andererseits.
Das in der Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 11 zur Bestimmung der längenbezogenen Masse bzw. des Querschnitts von texti- lem Faserverbund FB' umfasst einen Registrierkörper 1 , dessen eines Ende auf einem fixen Tragkörper 2 aufgebracht bzw. angebracht ist. Das andere, freie Ende des Registrierkörpers 1 weist einen quer zum Ausleger 4 verlaufenden, vom Faserverbund FB' zu passierenden Trichter 3 (Führungselement) auf, der als Verjüngungstrichter realisiert und Teil des Registrierkörpers 1 ist. Der Faserverbund FB' bewegt sich während der Messungen in Richtung des Pfeils M. Allerdings kann er sich auch in die Gegenrichtung in bezug auf den Pfeil M bewegen.
Der Faserverbund FB' deformiert den Registrierkörper 1 durch Stauchen bzw. Dehnen, indem er beim Hindurchtreten durch den Trichter 3 mit diesem in Berührung kommt. Die Stärke der Einwirkung des Faserverbundes FB' auf den Trichter 3 und somit auf den Ausleger 4 richtet sich nach dem momentanen Querschnitt bzw. der momentanen längenbezogenen Masse des Faserverbundes FB'.
In der Nähe desjenigen Ortes, an dem der Registrierkörper 1 bzw. der Ausleger 4 in den Tragkörper 2 eingefasst ist, ist mindestens an der Oberfläche der Vorderseite 8 oder der Rückseite 9 des Registrierkörpers 1 mindestens ein SAW-Sensor 5 angeordnet (die Vorder- bzw. die Rückseite wird relativ zur Bewegungsrichtung des textilen Faserverbundes FB' bestimmt).
Um insbesondere die Genauigkeit der Messung zu erhöhen, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an der Vorderseite 8 des Registrierkörpers 1 mindestens ein SAW-Sensor 5 und auf der Rückseite 9, d.h. auf der gegenüberliegenden Seite des Registrierkörpers 1 , - am besten in korrespondierender bzw. gegenüberliegender Position - die gleiche Anzahl von SAW- Sensoren 5 wie auf der Vorderseite 8 des Registrierkörpers 1 bzw. des Auslegers 4 vorgesehen.
Die SAW-Sensoren 5 sind entweder unabhängig (d.h. jeder SAW-Sensor 5 ist separat als unabhängiger Teil ausgebildet) oder mindestens zwei SAW- Sensoren 5 sind als ein Teil auf einem gemeinsamen Halbleitergrundkörper ausgebildet. Letzteres ermöglicht es, mögliche negative Einwirkungen auf die Messungen aufgrund einer ungenauen Positionierung eines oder mehrerer SAW-Sensoren 5 auf dem Registrierkörper 1 zu eliminieren.
Die SAW-Sensoren 5 sind vorteilhafterweise in eine geeignete Messanordnung eingebunden, z.B. um eine mögliche Zeit- und Temperaturinstabilität der SAW-Sensoren 5 zu eliminieren oder um die Messgenauigkeit zu steigern.
Möglichkeiten und Verfahren zur Auswertung der digitalen Ausgangssignale der SAW-Sensoren 5 hinsichtlich der verschiedenen Arbeitsfrequenzen sind aus dem Gebiet der Digitalelektronik bekannt und können als allgemeines Fachwissen angesehen werden. Eine übliche Methode besteht darin, die Differenz der Arbeitsfrequenzen der einzelnen SAW-Sensoren 5 zu berechnen. Andere mathematische Auswertungen sind gleichfalls möglich. Dies kann durch verschiedene Methoden erreicht werden, z.B. unmittelbar digital oder mit Hilfe von Differenzkonvertern, die z.B. aus der Rundfunktechnik bekannt sind.
Der SAW-Sensor 5 oder die SAW-Sensoren 5 sind mittels Leitungen 7 mit einer digitalen Signalverarbeitungseinheit 6 verbunden, beispielsweise realisiert durch einen geeigneten Mikroprozessor, so dass die Signale mit hoher Genauigkeit zu niedrigen Kosten verarbeitet werden können. Gleichfalls ist es möglich, das Einwirken eines stillstehenden Faserverbunds FB' auf seine Umgebung auszuwerten, wenn der Faserverbund FB' den Registrierkörper 1 in Form einer Blattmetallfeder berührt, die an mindestens einem der SAW- Sensoren 5 vorgesehen sein kann und mit der digitalen Signalverarbeitungseinheit 6 verbunden ist.
Die Stabilität, insbesondere die Langzeitstabilität und die Stabilität hinsichtlich der Messgenauigkeit, kann ggf. weiter verbessert werden, wenn Änderungen der Arbeitsfrequenzen von SAW-Sensoren 5 an mehr als zwei Punkten des Registrierkörpers 1 überwacht bzw. gemessen werden (nicht dargestellt). Die längenbezogene Masse bzw. der Querschnitt des textilen Faserverbundes wird basierend auf geeigneten mathematischen Methoden aus den Änderungen der Arbeitsfrequenzen der einzelnen SAW-Sensoren 5, die für die Messungen verwendet werden, bestimmt.
Im Folgenden wird die Erfindung konkret anhand einer Strecke als Beispiel für eine Textilmaschine erläutert, die in schematischer Seitenansicht in Figur 2 dargestellt ist. Gemäß diesem Beispiel werden mehrere, im wesentlichen ungedrehte Faserbänder FB (nur diese sind hier der besseren Übersichtlichkeit halber von oben dargestellt) der Strecke nebeneinander vorgelegt. Es ist ebenfalls möglich, der Strecke nur ein Faserband FB zuzuführen, welches von einer vorgeschalteten Karde oder Kämmmaschine direkt vorgelegt wird. Am Eingang der Strecke ist ein trichterförmiges Verdichtungselement 10 zum Verdichten der Faserbänder FB angeordnet, durch den sie mit Hilfe von nachgeschalteten rotierenden Abzugswalzen 13 transportiert werden. Zwischen dem Trichter 10 und den Abzugswalzen 13 ist eine Messvorrichtung 11 angeordnet, die gemäß der Erfindung und vorteilhafterweise wie in Figur 1 beschrieben ausgebildet ist. Im Stand der Technik werden an dieser Messposition üblicherweise mechanische Abtastvorrichtungen eingesetzt, die allerdings die eingangs genannten Nachteile aufweisen.
Im Anschluss an die Messvorrichtung 11 wird der aus den mehreren einzelnen Faserbändern FB bestehende Faserverbund FB' nach erneuter Ausbreitung (nicht dargestellt) in ein Streckwerk 14 geführt, welches das Kernstück der Strecke bildet. Das Streckwerk 14 weist in der Regel drei Verzugsorgane bzw. Walzenpaare auf, zwischen denen der eigentliche Verzug stattfindet. Diese sind das Eingangswalzenpaar 15a, 15b, das mittlere Walzenpaar 16a, 16b und das Ausgangs- oder auch Lieferwalzenpaar 17a, 17b, die sich mit in dieser Reihenfolge jeweils gesteigerter Umfangsgeschwindigkeit drehen. Durch diese unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten der Walzenpaare wird das Faserband FB', welches vor dem Streckwerk 14 noch vliesartig ausgebreitet wird, entsprechend dem Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten verzogen. Das vliesartige Faserband FB' ist hierbei der Faserverbund im Sinne der Erfindung.
Das Eingangswalzenpaar 15a, 15b und das mittlere Walzenpaar 16a, 16b bilden das sog. Vorverzugsfeld, das mittlere Walzenpaar 16a, 16b und das Lieferwalzenpaar 17a, 17b das sog. Hauptverzugsfeld. Bei unregulierten Strecken ist während des Verzugsvorgangs sowohl der Vorverzug als auch der Hauptverzug konstant. Bei regulierten Strecken erfolgt hingegen eine Ausregulierung durch Veränderung der Verzugshöhe. In einem regulierten Streckwerk ließe sich dazu sowohl der Vor- als auch der Hauptverzug verändern, gewählt wird aber fast immer der Hauptverzug. Der Grund liegt darin, dass der Hauptverzug größer ist als der Vorverzug, so dass eine genauere Regulierung vorgenommen werden kann.
Üblicherweise wird zusätzlich ein Druckstab 18 im Hauptverzugsfeld angeordnet, der das Faserband FB' umlenkt und somit für eine bessere Führung der Fasern sorgt, insbesondere der nicht zwischen zwei Walzenpaaren geklemmten Fasern (sog. schwimmende Fasern). Das verzogene Faserband FB' wird mit Hilfe einer Umlenkoberwalze 19 und einer Bandformungseinrichtung 20 zusammengefasst und nach Passieren einer zweiten Messvorrichtung 11' - vorteilhafterweise ebenfalls erfindungsgemäß ausgebildet - über ein Kalanderwalzenpaar 23, 24 und einen geschwungenen Bandkanal 26, der in einem sich mit der Winkelgeschwindigkeit ω drehenden Drehteller 27 angeordnet ist, mit einer Geschwindigkeit vL in einer Kanne 28 abgelegt. Der Ausgang der Messvorrichtung 11 eingangs des Streckwerks 14, welche die längenbezogene Masse bzw. den Querschnitt des Faserverbundes FB' misst, ist vorliegend mit einem elektronischen Speicher 31 verbunden, der den Weg- bzw. den Zeitunterschied eines Bandabschnitts zwischen der Messvorrichtung 11 und dem Eintritt in das Streckwerk 14 berücksichtigt (Fl- FO-Speicher = First-In-First-Out-Speicher) und die Messwerte der Messvorrichtung nach Ablauf dieser Zeitdifferenz an eine Auswerte- und Reguliereinheit 32 weiterleitet. Die Auswerte- und Reguliereinheit 32 gibt dementsprechend einen Steuerbefehl zum Ausgleich der Masseschwankungen durch Veränderung der Umfangsgeschwindigkeiten des mittleren Walzenpaares 16a, 16b und ggf. des Eingangswalzenpaares 15a, 15b aus. Der Ausgleich der Masseschwankungen im Hauptverzugsfeld wird im vorliegenden Fall durch die Veränderung der Drehzahl eines Servoantriebs 33 erreicht, der eine Steuerdrehzahl für ein Planetengetriebe 34 erzeugt. Mit dieser gesteuerten Ausgangsdrehzahl des Planetengetriebes 34, in das ein Hauptmotor 35 treibt, werden die Unterwalzen 15a und 16a angetrieben. Die Geschwindigkeit der vom Hauptmotor 35 angetriebenen Unterwalze 17a bleibt vorliegend konstant und gewährleistet eine exakt kalkulierbare Faserbandproduktion. Gleichfalls treibt der Hauptmotor 35 die Kalanderwalze 23 an, welche die Kalanderwalze 24 durch Reibung mitnimmt.
Alternativ sind den jeweiligen Walzenpaaren des Streckwerks Einzelantriebe zugeordnet, die von der Auswerte- und Reguliereinheit 32 ihre Steuerbefehle erhalten.
Die Messvorrichtung 11' am Streckwerksauslauf zur Ermittlung der längenbezogenen Masse bzw. des Querschnitts des verstreckten Faserverbundes FB' bildet einen Auslaufsensor, dessen Messsignale vorliegend an die Auswerte- und Reguliereinheit 32 übermittelt werden. Somit ist eine Überprüfung der längenbezogenen Masse des von der Strecke produzierten Faserverbundes möglich. Bei Über- und Unterschreiten von vorgegebenen Werten zur längenbezogenen Masse schaltet die Strecke beispielsweise ab. Ebenfalls ist es möglich, die Werte der Messvorrichtung 11' nicht nur zur Kontrolle, sondern auch für eine Regelung der Strecke zu verwenden.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel kann die erfindungsgemäße Vorrichtung am Eingang und/oder am Ausgang der Strecke zur Messung der längenbezogenen Masse oder des Querschnitts eines Faserverbundes eingesetzt werden. Auch ist es möglich, je eine Messvorrichtung jeweils für ein Faserband (Einzelbandabtastung) oder zwei Faserbänder einer Vielzahl von in die Strecke einlaufenden Faserbändern zu verwenden.
Die Erfindung ist nicht auf die ausdrücklich genannten Ausführungsbeispiele beschränkt, insbesondere hinsichtlich der Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. So ist beispielsweise ein Hybridsystem denkbar, bei dem ein Teil der Sensoren durch tensometrische Elemente und ein anderer Teil durch SAW-Sensoren realisiert ist. In diesem Fall verarbeitet die Auswerteeinheit die Daten beider Sensorentypen und berechnet die längenbezogene Masse des textilen Faserverbunds mittels geeigneter mathematischer Methoden.
Die Erfindung ist insbesondere einsetzbar bei Textilmaschinen zur Bestimmung von Parametern bei textilen Gebilden, insbesondere Faserverbänden bzw. Faserbändern. Unter dem Begriff Faserverbund fällt im Rahmen dieser Erfindung sowohl ein einzelnes Faserband als auch eine Vielzahl von Faserbändern sowie Faservliese, aber auch Vorgarne und Garne.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Bestimmung der längenbezogenen Masse oder dem Querschnitt von textilem Faserverbund (FB'), wobei ein Registrierkörper (1 ) durch Einwirkung des textilen Faserverbundes (FB') deformiert wird, und wobei basierend auf diesen Deformationen des Registrierkörpers (1 ) die längenbezogene Masse bzw. der Querschnitt des textilen Faserverbunds (FB') bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderungen der Arbeitsfrequenz von mindestens einem SAW-Sensor (5), der auf dem Registrierkörper (1 ) angeordnet ist, detektiert und die längenbezogene Masse bzw. der Querschnitt des Faserverbundes (FB') aus diesen Änderungen bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion an mindestens zwei Punkten des Registrierkörpers (1) mit inversen Deformationseffekten durchgeführt wird, wobei die längenbezogene Masse bzw. der Querschnitt des textilen Faserverbunds (FB') durch mathematische Auswertung von Änderungen der Arbeitsfrequenzen der SAW- Sensoren (5) an den individuellen Punkten des Registrierkörpers (1 ) bestimmt wird.
3. Vorrichtung zur Bestimmung der längenbezogenen Masse oder des Querschnitts von textilem Faserverbund (FB'), mit einem Registrierkörper (1) mitsamt mindestens einem Führungselement (3) für den textilen Faserverbund (FB') und mit mindestens einem Sensor (5) für den Registrierkörper (1 ), wobei der Sensor (5) mit einer Auswerteeinheit (6) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Sensoren (5) durch einen SAW-Sensor (5) auf dem Registrierkörper (1 ) realisiert ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Paar von SAW-Sensoren (5) auf dem Registrierkörper (1 ) positioniert ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei SAW-Sensoren (5) in geeigneter Kombination auf dem Registrierkörper (1 ) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Paar von SAW-Sensoren (5) einen gemeinsamen Halbleitergrundkörper aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Registrierkörper (1 ) einen länglichen Ausleger (4) und einen am freien Ende des Auslegers (4) angeordneten Trichter (3) umfasst, durch den der Faserverbund (FB') führbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Trichter (3) quer zum Ausleger (4) ausgerichtet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Ende des Auslegers (4) fest an einem Tragkörper (2) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Trichter (3) und somit der Ausleger (4) entsprechend dem momentanen Querschnitt des durch ihn hindurch transportierten Faserverbunds (FB') deformierbar ist, wobei diese Deformationen von dem mindestens einen SAW-Sensor (5) registrierbar sind.
11.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Registrierkörper (1 ) eine Blattmetallfeder umfasst, die mit Mitteln zur Berührung mit dem textilen Faserverbund (FB') ausgestattet ist.
12. Textilmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11 aufweist.
13. Textilmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Strecke, Karde, Kämmmaschine, Flyer oder Spinnmaschine ausgebildet ist.
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