WO2014020119A9 - Auswerteverfahren und garnsensor - Google Patents

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WO2014020119A9
WO2014020119A9 PCT/EP2013/066213 EP2013066213W WO2014020119A9 WO 2014020119 A9 WO2014020119 A9 WO 2014020119A9 EP 2013066213 W EP2013066213 W EP 2013066213W WO 2014020119 A9 WO2014020119 A9 WO 2014020119A9
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WO
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yarn
sensor
electrode
capacitive
quality
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PCT/EP2013/066213
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English (en)
French (fr)
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WO2014020119A1 (de
Inventor
Pavel Kousalik
Michal MALATEK
Mathias Burchert
Original Assignee
Maschinenfabrik Rieter Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Rieter Ag filed Critical Maschinenfabrik Rieter Ag
Publication of WO2014020119A1 publication Critical patent/WO2014020119A1/de
Publication of WO2014020119A9 publication Critical patent/WO2014020119A9/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/36—Textiles
    • G01N33/365—Textiles filiform textiles, e.g. yarns

Definitions

  • the present invention relates to a method for detecting the quality of a yarn and to a capacitive yarn sensor having at least two electrodes along which a yarn is movable.
  • DE 44 08 312 A1 discloses a contactless, electrostatic transducer for an elongated, electrically non-conductive object, in particular filaments or the like, with at least two electrodes for detecting the influence of charges on the object for generating an output signal ,
  • the electrodes consist of a signal electrode interrupted in the direction of object movement and of a reference electrode also interrupted in the direction of object movement and lying at zero potential.
  • the longitudinal direction of both electrodes is aligned parallel to the object and the reference electrode is arranged between the object and the signal electrode such that the uninterrupted region of the signal electrode is associated with the discontinuous region of the reference electrode. With such a pickup, the running speed of the moving object should be detected.
  • a similar transducer is known from WO 2010/028642 A1. Again, a broken signal electrode is provided, which cooperates with a reference electrode also interrupted. The electrodes are designed comb-like as in the aforementioned document and engage at least in the area in which the yarn runs, one another.
  • the sensor disclosed herein is intended to provide non-contact control of the thickness of a preparation layer applied to a yarn.
  • Both sensors are based on the principle that the electrostatic field effect emanating from the yarn, via the influence effect caused by the field effect, as a displacement of charges in an electrode, and, subsequently, an electrical voltage proportional to the charge is generated in accordance with the influence effect. This electrical voltage is evaluated according to their height and their course.
  • Object of the present invention is to provide a capacitive sensor, which can reliably and quickly detect the yarn speed and foreign fibers.
  • An inventive yarn sensor has at least one capacitive sensor with two electrodes, along which a yarn is movable.
  • the yarn sensor has an optical sensor in addition to the capacitive sensor, wherein one of the two sensors, in particular the capacitive sensor, the speed of the yarn and the other sensor, in particular the optical sensor or both sensors determine the quality of the yarn. It is advantageous in this case if the yarn is guided essentially contactlessly or at least galvanically without contact along the two electrodes. With such a yarn sensor also criteria such as hairiness of the yarn can be detected very easily.
  • the capacitive yarn sensor can continue to be used in this case for the detection of foreign fibers.
  • the capacitive and the optical sensor are arranged in a structural unit.
  • the yarn sensor is therefore compact and, in particular, independent of the rest of the machine environment. He can independently carry out the evaluation, especially if he has also integrated the evaluation in the unit.
  • the sensor is thus independent of information of the machine, for example with regard to the speed of the yarn.
  • the first electrode is advantageously in a meandering fashion, having a sequence of several loops.
  • the second electrode is either comb-like, with a sequence of several teeth or also meandering, formed with a sequence of several loops.
  • the teeth or loops of the second electrode are arranged at least in plan view between the loops of the first electrode.
  • the two electrodes can be arranged in side view either in a plane or with a small distance offset from each other. In both cases, the two electrodes engage in one another in the plan view.
  • the teeth or loops of the two electrodes are spaced apart.
  • the natural irregularity present in the yarn for example due to different thicknesses or also due to foreign fibers contained therein, such as polypropylene fibers in a cotton yarn, generates an electrical signal which, together with the characteristic Unevenness in the yarn runs along the electrodes. This results in a wave-shaped voltage signal having a period which corresponds to the distance of one arm of a loop of the first electrode from the nearest tooth or arm of the loop of the second electrode.
  • the measurement results can be more accurate and the manufacture of the sensor easier.
  • the one electrode preferably the first electrode
  • the other electrode preferably the second electrode
  • the reference electrode surrounds the meander-shaped measuring electrode on both sides. While the measuring electrode extends from the beginning of the measuring section to the end of the measuring section, the reference electrode runs from the beginning of the measuring section to the end of the measuring section and on the opposite side of the measuring electrode back to the beginning of the measuring section.
  • the teeth or loops of the reference electrode always engage in the loops of the measuring electrode, so that a yarn which passes through the measuring section passes between two arms of the measuring electrode at least one tooth or arm of the reference electrode.
  • the loops of the meander are alternately opened on both sides of the passing yarn.
  • the teeth or loops of the second electrode preferably protrude, at least in plan view, into the loops of the first electrode which are open on both sides.
  • a periodic voltage signal is generated, which indicates an unevenness of the yarn.
  • This unevenness can be either a diameter change of the yarn or also particles or fibers which are in the yarn.
  • such foreign fibers produce a very typical signal, which differs from a pure Garndickenver selectedung, so that measures can be taken by this typical signal if necessary, such as interruption of the yarn run and cleaning out the foreign fiber.
  • At least some of the successive loops have different widths.
  • a typical signal is generated when passing through the yarn, which rating continues to be relieved.
  • the period of the voltage signal is influenced by the corresponding distance.
  • the measurement signal with respect to its period when passing through a yarn irregularity is also to be generated by the measurement path.
  • the distance between the loops of the first electrode and the loops or teeth of the second electrode is different. This also produces a typical signal change, which can draw conclusions about the speed of the yarn or a foreign fiber.
  • the yarn speed can be calculated from the time, which is a typical
  • first and / or second electrode is surrounded by a third electrode, then external interference can be shielded particularly advantageously.
  • the capacitive electrodes additionally associated with an optical yarn sensor, one of the two sensors, in particular the capacitive yarn sensor, determines the speed of the yarn and the other sensor, in particular the optical yarn sensor determines the quality of the yarn,
  • criteria such as hairiness of the yarn can be detected very easily.
  • the capacitive yarn sensor can continue to be used in this case for the detection of foreign fibers.
  • foreign fiber also includes all other foreign substances or foreign materials which do not correspond to the yarn fiber and detectable by a voltage change in the capacitive yarn sensor.
  • a machine is understood to be any textile machine on which yarn, in particular staple fiber yarn, is moved and whose quality is to be monitored. Particularly advantageous is the use of winding machines, since the yarn speed is very high and the detection with the sensor according to the invention succeeds particularly well.
  • a method according to the invention serves to detect the quality of a yarn, for example of foreign material contained in the yarn, or of thick or thin places, wherein the speed of the yarn is determined to evaluate the quality of the yarn.
  • the evaluation of the speed and quality of the yarn is carried out either by means of a capacitive yarn sensor with a first meandering or comb-like measuring electrode and a second meandering or comb-like reference electrode or alternatively by means of a first capacitive yarn sensor with first electrodes and a second capacitive yarn sensor with second electrodes or in Another alternative means of a first, capacitive, and a second, optical, yarn sensor.
  • the evaluation of the quality of the yarn is speed dependent. This means that the speed of the yarn is detected and evaluated by means of the electrical tension of the yarn sensor. Thus, for example, the length of an error in the yarn can be determined.
  • the yarn is moved past the electrodes of the capacitive yarn sensor, preferably at least galvanically without contact, and the speed of the yarn is determined from a sequence or sequence of the electrical signal resulting therefrom (for example according to the waveform C).
  • the quality of the yarn is evaluated taking into account this speed of the yarn.
  • the length of the thick places, thin areas, etc. is determined. telt.
  • a typical waveform (PP) of the voltage waveform of the capacitive yarn sensor indicates the quality defects caused by foreign matter.
  • a typical second stress profile (PP) is produced by means of the capacitive and / or optical yarn sensor.
  • the corresponding stress curves (C, PP) are then evaluated to evaluate the quality of the yarn to determine what the quality of the yarn is.
  • the inventive principle is that by means of a kind of capacitive pattern detection, the speed of the yarn with which it passes the sensor, is detected. Also by pattern detection, which may be capacitive or optical, a change in yarn is determined, either in terms of its material composition for detecting foreign materials in the yarn or in its thickness, mass or hairiness. By combining the yarn speed and yarn quality signals, the yarn is quality / speed-dependent, as the length of the corresponding change can be determined.
  • an external material located in the yarn for example a foreign fiber, is advantageously detected, which generates a typical voltage profile.
  • Foreign fibers or foreign materials deteriorate the quality of the yarn and are therefore to be eliminated from the yarn or at least register and determine the quality of the yarn can.
  • a foreign fiber made of polypropylene located in the yarn is detected as a quality defect, which generates a much higher amplitude of the typical stress curve (PP) when passing through the electrodes than with a yarn, in particular a cotton yarn, without such extraneous fibers. fibers.
  • PP typical stress curve
  • the speed of the yarn can be determined.
  • the pattern of the signal waveform at the first location may be detected and the time offset at which this pattern appears at the second location measured. From this time offset, the speed of the yarn is calculated.
  • the duration of the typical voltage curve of a quality error in the measuring section of the yarn sensor is detected, it can determine the length, duration and / or strength of the corresponding quality error.
  • the speed measurement is thus carried out directly in the sensor or by the sensor.
  • the sensor is therefore not dependent on speed measurement information from the textile machine on which the yarn is running.
  • the yarn evaluation can thus be done much faster, more accurate and with less effort for the control of the machine or the sensor.
  • a quality-determining yarn value in particular with respect to the foreign fibers and / or the mass profile of the yarn, is determined from the length, duration and / or thickness of the typical first and / or second stress curve, then the evaluation of the yarn can take place in a variety of ways.
  • the present invention is based on that in a speed or length measurement of a textile yarn in the textile yarn small electric charges of different thickness are randomly distributed along the length of the yarn and can be detected.
  • the moving textile yarn in the sensor can be seen as a series of electrically charged particles moving in one direction. These charges can be detected as they pass the capacitive sensor a short distance away.
  • the speed and thus also the length of the yarn can be measured when the electrical charges are detected by the capacitive sensor with the inventive design of the electrodes.
  • the textile yarn is never even.
  • the volume of the yarn always varies a little. This volume change or change in thickness of the yarn can also be measured with the capacitive sensor. Thicker locations in the yarn mean a higher dielectric property. Thus, when a thick part of the yarn runs along the capacitive sensor, the capacitance of the sensor will change accordingly.
  • the invention relates to a pattern recognition, in which the charge distribution on the yarn is measured at a first location of the sensor and is measured again at a further second location of the sensor arranged at a defined distance from the first location. Due to the time interval of both measurements and the defined distance of the two measuring points, the yarn speed can be determined.
  • the charge distribution is used for speed measurement and combined simultaneously with the foreign fiber detection.
  • a thick or thin point detection can be integrated in the sensor.
  • the sensor is designed as a capacitive measuring element. It is therefore also advantageous, in addition to the charge distribution and the mass to measure. Accordingly, the speed can also be measured by the arrangement of two capacitive mass sensors, or the sensor equipped with meandering or comb-like electrodes can be used for this purpose.
  • An advantage of this invention is that by combining speed measurement and error detection, the sensor is independent of the machine or winding unit.
  • the errors in the mass or diameter of the yarn are measured by the sensor.
  • the length is measured separately from the machine and communicated to the sensor. That the quality sensor is dependent on the speed information of the winder. Especially when accelerating a coil, such an error can not be determined exactly in the length.
  • the length of the error can be precisely defined.
  • such a sensor is also machine independent.
  • 1 shows a meandering measuring electrode with a comb-shaped
  • Figure 4 is a typical measurement signal for the detection of polypropylene foreign fibers in a cotton yarn
  • Figure 5 shows another embodiment of a yarn sensor according to the invention with plate electrodes.
  • the measuring electrode 1 shows an embodiment of the present invention is shown, wherein a measuring electrode 1 is meander-shaped.
  • the measuring electrode 1 has a sequence of a plurality of loops 3, which extend on both sides of a yarn 4 running across the measuring electrode 1.
  • the yarn 4 crosses arms 5 of the respective loops 3.
  • a reference electrode 2 surrounds the measuring electrode 1.
  • the reference electrode 2 has a sequence of a plurality of teeth 6.
  • a tooth 6 protrudes into a loop 3 of the measuring electrode 1 and thus interrupts the distance between two arms 5 of a loop 3.
  • the yarn 4 also crosses the teeth 6 of the reference electrode 2 at a short distance.
  • the voltage signal V A B has a period P which corresponds to the distance between an arm 5 and a tooth 6.
  • the illustrated voltage signal V A B is generated when a defined unevenness passes through the measurement path. Each time the unevenness passes an arm 5 of the measuring electrode 1, a high voltage signal is generated, and when this unevenness passes a tooth 6 of the reference electrode 2, a low voltage signal is generated. In this way, the illustrated voltage signal V A B is generated when passing through a single nonuniformity through the measurement path.
  • the capacitance between the electrodes 1 and 2, and thus the corresponding voltage V A B induced between the electrodes 1 and 2, is dependent on the dielectric and electrostatic properties of the material located near the electrodes along the measuring path in the yarn running direction emotional.
  • the capacity and the induced voltage V A B is dependent on the speed with which the material, in particular the unevenness of the yarn, moves along the measuring path.
  • the curve V A B of FIG. 1 shows an example of the voltage curve V A B which is induced between the electrodes 1 and 2 when a single electrical charge is moved past the measuring path, ie the length of the sensor.
  • the output voltage VAB of the capacitor can be amplified with a circuit, not shown, in order to produce large differences between the positive and the negative rash of the voltage V A B ZU and thus more clearly determine whether and at what speed a certain unevenness or electrical charge the measuring section happens.
  • Each positive peak of the voltage V A B means that the electrical charge has migrated from one part of the meander to the next part of the meander. This means that the yarn has moved with the charge corresponding to a distance A of the two adjacent meander arms 5 and corresponding to the adjacent voltage peaks with the distance A.
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of the invention.
  • the measuring electrode 1 is again shown meander-shaped with a sequence of seven loops 3.
  • the measuring electrode 1 is surrounded by a reference electrode 2, which follows the meander of the measuring electrode 1.
  • the reference electrode 2 also has a meandering design with loops 7.
  • the distance between the measuring electrode 1 and the reference electrode 2 is about the same.
  • the yarn 4 always passes over two reference electrodes 2 and thereafter a measuring electrode 1. This creates a typical voltage waveform as recorded above the sensor shown.
  • the voltage V A B runs in the embodiment of Figure 2 in a repetitive approximately W-shaped curve.
  • a voltage peak is produced, while in the region of an arm 8 of the reference electrode 2 there is a voltage depression.
  • a smaller voltage peak is produced, which, however, is significantly lower than in the region of the measuring electrode 1.
  • this signal can be used to determine the speed of the yarn 4 with which it passes over the sensor. The signal is much more pronounced than the comparable signal from FIG. 1, as a result of which it can be determined more clearly and determined more precisely for the further calculation.
  • the operating principle in this embodiment is similar to the capacitor of Figure 1. If a single load or thick spot is placed over the measuring As a result, the induced voltage V A B between the electrodes becomes more positive. When the electric charge slides over the reference electrode 2, the opposite is the case and the voltage V A B becomes more negative. As the charge slides across the undefined location between the two arms 8 of the reference electrode 2, the voltage relaxes and approaches an O-volt level. By counting the positive peaks, a length measurement of the yarn 4 can be made.
  • FIG. As in the embodiment according to FIG. 2, both a meandering measuring electrode 1 and a meandering reference electrode 2 enclosing the measuring electrode 1 are shown here. Different are the distances. While towards one side of the yarn path towards a wide opening of the meander or the loop 3 and 7, d. H. a large distance of the adjacent arms 5 and 8 of an electrode 1 and 2 is present, is to the other direction, seen in the direction of the right, the meander or the loop 3 and 7 only narrowly open. Again, another signal image is generated in turn. When passing through a typical charge adhering to the yarn, two short bursts of stress will result when the charge is in the vicinity of the narrow loop 3. As soon as the charge moves into the large space in the area of the wide loop 3, the voltage will approach from the negative voltage of the O-volt line, and then again fall negative until again two voltage peaks follow.
  • a third electrode not shown, is provided for shielding.
  • the third electrode may be disposed in the space around the sensor and / or between the electrodes 1 and 2 or around the electrodes 1 and 2. This third electrode improves the sharpness of the voltage spikes and helps shield disturbing influences. The measurement is thereby further improved.
  • FIG. 4 shows a voltage signal indicating that a polypropylene yarn is contained in a cotton yarn as an impurity. While a normal cotton yarn when passing through a sensor according to the invention has a relatively rectilinear, only small voltage excursions exhibiting voltage signal, as the curve C, the rashes are significantly greater when polypropylene occurs. The polypropylene produces a much higher voltage pattern than is the case with the curve C.
  • the curve PP shows the image which generates a polypropylene fiber when passing through the meandering electrodes. The positive voltage swing goes up to plus 3 volts, the negative to just below 1 volt. In contrast, curve C shows that the maximum excursions are in the range of a few tenths of a volt.
  • an evaluation device can clearly recognize that a foreign fiber, here polypropylene, is located in the yarn. Appropriate measures may then be taken, for example, to stop the yarn run and remove the foreign fiber from the yarn, or merely to register that a foreign fiber was contained in the yarn and to use this information for statistical purposes on yarn quality.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a yarn sensor according to the invention, sketched here with plate electrodes.
  • the yarn 4 runs in the direction of arrow on the two yarn sensors 1 1 and 12 over.
  • the respective two electrodes 1 1 1 and 121 are arranged one above the other and indicate voltage excursions as soon as there is a uniformity of the yarn. From this, both the speed and the quality of the yarn can be recorded, also with regard to the lengths of the quality changes.
  • an optical yarn sensor 13 may additionally be arranged. The optical yarn sensor can detect the thickness and the hairiness of the yarn particularly well.
  • the present invention is not limited to the illustrated embodiments. Modifications and combinations of the individual features of the individual embodiments are possible at any time within the scope of the valid claims.
  • different distances between the electrodes 1 and 2 may also be present in a sensor.
  • the measuring electrode 1 as well as the reference electrode 2 can be designed both with a region as a comb electrode and with a further region as a meandering electrode, if appropriate. It is likewise possible for two or more teeth 6 of the reference electrode 2 to be arranged between a loop 3 of the measuring electrode 1.

Abstract

Bei einem Verfahren zum Erfassen der Qualität eines Garnes (4) wird zur Bewertung der Qualität des Garnes (4) die Geschwindigkeit des Garnes (4) ermittelt. Die Geschwindigkeit und Qualität des Garnes (4) werden entweder bewertet mittels eines kapazitiven Garnsensors, wobei das Garn (4) an den Elektroden (1, 2; 1 1,12) des kapazitiven Garnsensors vorbeibewegt wird. Aus einer Sequenz des daraus resultierenden elektrischen Signals (zum Beispiel Wellenform C) wird die Geschwindigkeit des Garnes bestimmt. Die Qualität des Garnes (4) wird bewertet unter Berücksichtigung dieser Geschwindigkeit des Garnes, mit welcher insbesondere zusammen mit dem optischen Garnsensor die Länge der Dickstellen, Dünnstellen etc. ermittelt wird, und/oder einer typischen Wellenform (PP) des Spannungsverlaufs des kapazitiven Garnsensors (1, 2; 1 1, 12; 13), welche durch Fremdmaterial verursachte Qualitätsfehler anzeigt. Ein Garnsensor weist mindestens einen zwei Elektroden aufweisenden, kapazitiven Sensor, entlang denen ein Garn (4) bewegbar ist. Der Garnsensor weist zusätzlich zu dem kapazitiven Sensor (1, 2; 1 1,12) einen optischen Sensor (13) auf, wobei einer der beiden Sensoren, die Geschwindigkeit des Garns (4) und der andere Sensor oder beide Sensoren die Qualität des Garns (4) bestimmen.

Description

Auswerteverfahren und Garnsensor
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen der Qualität eines Garnes sowie einen kapazitiven Garnsensor mit mindestens zwei Elektroden, entlang denen ein Garn bewegbar ist .
Aus der DE 44 08 312 A1 ist ein berührungsloser, elektrostatischer Aufnehmer für ein sich längs seiner Ausdehnung bewegendes, längliches, elektrisch nicht leitendes Objekt, insbesondere Fäden oder dergleichen mit wenigstens zwei Elektroden zur Erfassung der Influenz von Ladungen am Objekt für die Erzeugung eines Ausgangssignals bekannt. Die Elektroden bestehen aus einer in Objektbewegungsrichtung unterbrochenen Signalelektrode und einer ebenfalls in Objektbewegungsrichtung unterbrochenen und an Nullpotenzial liegenden Bezugselektrode. Die Längsrichtung beider Elektroden ist parallel zum Objekt ausgerichtet und die Bezugselektrode ist zwischen dem Objekt und der Signalelektrode derart angeordnet, dass der ununterbrochne Bereich der Signalelektrode dem unterbrochenen Bereich der Bezugselektrode zugeordnet ist. Mit einem derartigen Aufnehmer soll die Laufgeschwindigkeit des sich bewegenden Objektes erfasst werden.
Ein ähnlicher Aufnehmer ist aus der WO 2010/028642 A1 bekannt. Auch hier ist eine unterbrochene Signalelektrode vorgesehen, welche mit einer ebenfalls unterbrochenen Bezugselektrode zusammenwirkt. Die Elektroden sind ebenso wie bei der zuvor genannten Druckschrift kammartig ausgeführt und greifen zuminderst in dem Bereich, in welchem das Garn verläuft, ineinander ein. Mit dem hier offenbarten Sensor soll eine berührungslose Kontrolle der Dicke einer auf einem Garn aufgebrachten Präparationsschicht erfolgen.
Beide Sensoren basieren auf dem Prinzip, dass die von dem Garn ausgehende elektrostatische Feldwirkung, über die von der Feldwirkung verursachte Influenzwirkung, als Verschiebung von Ladungen in einer Elektrode, er- fasst, und nachfolgend entsprechend der Influenzwirkung eine zur Ladung proportionale elektrische Spannung erzeugt wird. Diese elektrische Spannung wird nach ihrer Höhe und nach ihrem Verlauf ausgewertet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen kapazitiven Sensor zu schaffen, welcher zuverlässig und schnell die Garngeschwindigkeit und auch Fremdfasern erfassen kann.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Garnsensor und einem Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
Ein erfindungsgemäßer Garnsensor weist mindestens einen kapazitiven Sensor mit zwei Elektroden auf, entlang denen ein Garn bewegbar ist. Der Garnsensor weist zusätzlich zu dem kapazitiven Sensor einen optischen Sensor auf, wobei einer der beiden Sensoren, insbesondere der kapazitive Sensor, die Geschwindigkeit des Garns und der andere Sensor, insbesondere der optische Sensor oder beide Sensoren die Qualität des Garns bestimmen. Vorteilhaft ist es dabei, wenn das Garn im Wesentlichen kontaktlos o- der zumindest galvanisch kontaktlos entlang der beiden Elektroden geführt ist. Mit einem solchen Garnsensor können auch Kriterien wie beispielsweise Haarigkeit des Garnes sehr einfach erfasst werden. Der kapazitive Garnsensor kann in diesem Falle auch weiterhin für die Erfassung von Fremdfasern eingesetzt werden.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn der kapazitive und der optische Sensor in einer Baueinheit angeordnet sind. Der Garnsensor ist damit kompakt zu bauen und insbesondere unabhängig vom übrigen Maschinenumfeld. Er kann selbstständig die Auswertung vornehmen, insbesondere wenn er auch noch die Auswerteelektronik in der Baueinheit integriert hat. Der Sensor ist damit unabhängig von Informationen der Maschine, beispielsweise hinsichtlich der Geschwindigkeit des Garnes, Von den beiden Elektroden ist vorteilhafterweise die erste Elektrode mäan- derförmig, eine Abfolge mehrerer Schlingen aufweisend, ausgebildet. Die zweite Elektrode ist entweder kammartig, mit einer Abfolge mehrerer Zähne oder ebenfalls mäanderförmig, mit einer Abfolge mehrerer Schlingen ausgebildet. Die Zähne bzw. Schlingen der zweiten Elektrode sind zumindest in Draufsicht zwischen den Schlingen der ersten Elektrode angeordnet. Die beiden Elektroden können in Seitenansicht entweder in einer Ebene oder mit einem geringen Abstand versetzt zueinander angeordnet sein. In beiden Fällen greifen in der Draufsicht die beiden Elektroden ineinander ein.
Die Zähne bzw. Schlingen der beiden Elektroden sind voneinander beabstandet. Wird ein Garn zumindest galvanisch kontaktlos entlang der beiden Elektroden bewegt, so erzeugt die in dem Garn vorhandene natürliche Un- gleichmäßigkeit beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Dicken oder auch aufgrund darin beinhalteter Fremdfasern, wie beispielsweise Polypropylenfasern in einem Baumwollgarn, ein elektrisches Signal, das zusammen mit der charakteristischen Ungleichmäßigkeit im Garn entlang der Elektroden verläuft. Es entsteht hierdurch ein wellenförmiges Spannungssignal mit einer Periode, welche dem Abstand eines Arms einer Schlinge der ersten Elektrode von dem nächstliegenden Zahn bzw. Arm der Schlinge der zweiten Elektrode entspricht.
Sind die erste Elektrode und die zweite Elektrode in einer dreidimensionalen Struktur angeordnet, wobei die eine Elektrode unter der anderen Elektrode angeordnet ist und in Draufsicht den Freiraum der anderen Elektrode ausfüllt, so können die Messergebnisse genauer und die Herstellung des Sensors einfacher sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die eine Elektrode, vorzugsweise die erste Elektrode, eine Messelektrode und die andere Elektrode, vorzugsweise die zweite Elektrode, eine Bezugselektrode ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Bezugselektrode die mäanderförmige Messelektrode beidseitig umgibt. Während die Messelektrode sich dabei vom Beginn der Messstrecke bis zum Ende der Messstrecke hin erstreckt, verläuft die Bezugselektrode ausgehend vom Beginn der Messstrecke bis zum Ende der Messstrecke und auf der gegenüberliegenden Seite der Messelektrode wieder zurück zum Beginn der Messstrecke. Die Zähne bzw. Schlingen der Bezugselektrode greifen dabei stets in die Schlingen der Messelektrode ein, so dass ein Garn, welches durch die Messstrecke verläuft, zwischen zwei Armen der Messelektrode mindestens einen Zahn oder Arm der Bezugselektrode passiert.
Durch die mäanderförmige Form der ersten Elektrode und gegebenenfalls auch der zweiten Elektrode sind die Schlingen des Mäanders abwechselnd beidseits des vorbeibewegten Garns geöffnet.
Vorzugsweise ragen die Zähne oder Schlingen der zweiten Elektrode zumindest in Draufsicht in die beidseits geöffneten Schlingen der ersten Elektrode hinein. Hierdurch wird ein periodisches Spannungssignal erzeugt, welches auf eine Ungleichmäßigkeit des Garns hindeutet. Diese Ungleichmäßigkeit kann entweder eine Durchmesserveränderung des Garnes sein oder auch Partikel oder Fasern, welche sich in dem Garn befinden. Typischerweise handelt es ich dabei um Fremdfasern, wie beispielsweise Polypropylen, welche auf diese Weise erfasst werden können. Insbesondere derartige Fremdfasern erzeugen ein ganz typisches Signal, welches abweicht von einer reinen Garndickenveränderung, so dass durch dieses typische Signal gegebenenfalls Maßnahmen, wie beispielsweise Unterbrechung des Garnlaufs und Herausreinigen der Fremdfaser, unternommen werden können.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weisen zumindest einige der aufeinander folgenden Schlingen unterschiedliche Breiten auf. Hierdurch wird beim Passieren des Garnes ein typisches Signal erzeugt, welches die Aus- wertung weiterhin erleichtert. Die Periode des Spannungssignals wird durch den entsprechenden Abstand beeinflusst.
Ist der Abstand zumindest einiger der Zähne der zweiten Elektrode unterschiedlich, so ist auch hierdurch das Messsignal in Bezug auf ihre Periode beim Durchlaufen einer Garnunregelmäßigkeit durch die Messstrecke zu erzeugen.
Ebenfalls kann es vorteilhaft sein, wenn der Abstand zwischen den Schlingen der ersten Elektrode und der Schlingen oder Zähnen der zweiten Elektrode unterschiedlich ist. Auch hierdurch wird eine typische Signalveränderung erzeugt, welche auf die Geschwindigkeit des Garns oder eine Fremdfaser Rückschlüsse ziehen lässt.
Die Garngeschwindigkeit lässt sich aus der Zeit, welche eine typische
Garnunregelmäßigkeit für das Durchlaufen der Messstrecke benötigt, ermitteln.
Ist die erste und/oder zweite Elektrode von einer dritten Elektrode umgeben, so können äußere Störeinflüsse besonders vorteilhaft abgeschirmt werden.
Ist in einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung den kapazitiv wirkenden Elektroden zusätzlich ein optischer Garnsensor zugeordnet, wobei einer der beiden Sensoren, insbesondere der kapazitive Garnsensor, die Geschwindigkeit des Garns ermittelt und der andere Sensor, insbesondere der optische Garnsensor, die Qualität des Garns ermittelt, so können auch Kriterien wie beispielsweise Haarigkeit des Garnes sehr einfach erfasst werden. Der kapazitive Garnsensor kann in diesem Falle auch weiterhin für die Erfassung von Fremdfasern eingesetzt werden.
Die Verwendung des Begriffes Fremdfaser beinhaltet auch alle anderen Fremdstoffe bzw. Fremdmaterialien, welche nicht der Garnfaser entsprechen und mittels einer Spannungsänderung in dem kapazitiven Garnsensor erfassbar sind.
Als Maschine wird jede Textilmaschine verstanden, an welcher Garn, insbesondere Stapelfasergarn, bewegt wird und dessen Qualität überwacht werden soll. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz an Spulmaschinen, da hier die Garngeschwindigkeit sehr hoch ist und die Erfassung mit dem erfindungsgemäßen Sensor besonders gut gelingt.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Erfassen der Qualität eines Garnes, zum Beispiel von in dem Garn enthaltenem Fremdmaterial oder von Dick- oder Dünnstellen, wobei zur Bewertung der Qualität des Garnes die Geschwindigkeit des Garnes ermittelt wird. Die Bewertung der Geschwindigkeit und Qualität des Garnes erfolgt entweder mittels eines kapazitiven Garnsensors mit einer ersten mäanderförmig oder kammartig ausgebildeten Messelektrode und einer zweiten mäanderförmig oder kammartig ausgebildeten Bezugselektrode oder alternativ mittels eines ersten kapazitiven Garnsensors mit ersten Elektroden und eines zweiten kapazitiven Garnsensors mit zweiten Elektroden oder in einer weiteren Alternative mittels eines ersten, kapazitiven, und eines zweiten, optischen, Garnsensors. Die Bewertung der Qualität des Garnes erfolgt geschwindigkeitsabhängig erfasst. Dies bedeutet, dass die Geschwindigkeit des Garnes mittels der elektrischen Spannungen des Garnsensors erfasst und ausgewertet wird. Damit kann beispielsweise die Länge eines Fehlers in dem Garn festgestellt werden.
Erfindungsgemäß wird das Garn, vorzugsweise zumindest galvanisch kontaktlos, an den Elektroden des kapazitiven Garnsensors vorbeibewegt und aus einer Sequenz bzw. Abfolge des daraus resultierenden elektrischen Signals (zum Beispiel entsprechend der Wellenform C) die Geschwindigkeit des Garnes bestimmt. Die Qualität des Garnes wird unter Berücksichtigung dieser Geschwindigkeit des Garnes bewertet. Insbesondere zusammen mit dem optischen Garnsensor wird die Länge der Dickstellen, Dünnstellen etc. ermit- telt. Zusätzlich oder alternativ zeigt eine typischen Wellenform (PP) des Spannungsverlaufs des kapazitiven Garnsensors, die durch Fremdmaterial verursachten Qualitätsfehler an.
Bei einem entsprechenden Garnbereich, welcher einen Qualitätsfehler enthält, wird mittels des kapazitiven und/oder optischen Garnsensors ein typischer zweiter Spannungsverlauf (PP) erzeugt. Die entsprechenden Spannungsverläufe (C, PP) werden sodann zur Bewertung der Qualität des Garnes ausgewertet, um festzustellen, wie die Qualität des Garnes ist.
Das erfindungsgemäße Prinzip besteht darin, dass mittels einer Art kapazitiver Mustererfassung die Geschwindigkeit des Garnes, mit welcher es den Sensor passiert, erfasst wird. Ebenfalls mittels Mustererfassung, welche kapazitiv oder optisch sein kann, wird eine Veränderung des Garnes, entweder hinsichtlich seiner Materialzusammensetzung zur Erfassung von Fremdmaterialien in dem Garn oder hinsichtlich seiner Dicke, Masse oder Haarigkeit ermittelt. Durch die Kombination der Signale zur Garngeschwindigkeit und zur Garnqualität wird eine geschwindigkeits- bzw. längenabhängige Qualitätserfassung des Garnes durchgeführt, da die Länge der entsprechenden Änderung ermittelt werden kann.
Als Qualitätsfehler wird vorteilhafterweise ein in dem Garn befindliches fremdmaterial, zum Beispiel eine Fremdfaser erfasst, welches einen typischen Spannungsverlauf erzeugt. Fremdfasern bzw. Fremdmaterialien verschlechtern die Qualität des Garnes und sind daher aus dem Garn zu eliminieren oder zumindest zu registrieren und die Qualität des Garnes festlegen zu können.
Eine in dem Garn befindliche Fremdfaser aus Polypropylen wird als Qualitätsfehler detektiert, welcher beim Passieren der Elektroden eine um ein Vielfaches höhere Amplitude des typischen Spannungsverlaufs (PP) erzeugt, als bei einem Garn, insbesondere einem Baumwollgarn, ohne solche Fremdfa- sern. Durch die stark unterschiedlichen Spannungsverläufe bzw. -ausschlage und Amplituden kann ein Unterschied zu einem Standardgarn mit oder ohne Dickstellen im Vergleich zu einem Garn mit Fremdfaser deutlich festgestellt werden. Aus diesem wesentlich höheren Spannungsausschlag kann auf das Vorhandensein einer Polypropylenfaser rückgeschlossen werden.
Wird die Frequenz der Signalwellenform in der Messstrecke des Garnsensors erfasst, so kann die Geschwindigkeit des Garns bestimmt werden.
Insbesondere wenn die typische Signalwellenform in der Messstrecke des Garnsensors an zwei voneinander entfernt liegenden Stellen erfasst wird, so kann das Muster der Signalwellenform an der ersten Stelle festgestellt werden und der Zeitversatz, mit dem dieses Muster an der zweiten Stelle erscheint gemessen wedren. Aus diesem Zeitversatz errechnet sich die Geschwindigkeit des Garns.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Dauer des typischen Spannungsverlaufs eines Qualitätsfehlers in der Messstrecke des Garnsensors erfasst, so kann daraus die Länge, Dauer und/oder Stärke des entsprechenden Qualitätsfehlers ermittelt. Die Geschwindigkeitsmessung wird somit direkt in dem Sensor bzw. von dem Sensor durchgeführt. Der Sensor ist daher nicht auf Informationen zur Geschwindigkeitsmessung von der Textilmaschine, auf welcher das Garn läuft, angewiesen. Die Garnauswertung kann somit wesentlich schneller, genauer und mit weniger Aufwand für die Steuerung der Maschine oder des Sensors erfolgen.
Wird aus der Länge, Dauer und/oder Stärke des typischen ersten und/oder zweiten Spannungsverlaufs ein qualitätsbestimmender Garnwert, insbesondere bzgl. der Fremdfasern und/oder des Masseverlaufs des Garns ermittelt, so kann die Auswertung des Garnes in vielfältiger Weise erfolgen. Die vorliegende Erfindung basiert darauf, dass bei einer Geschwindigkeitsoder Längenmessung eines textilen Garns in dem textilen Garn kleine elektrische Ladungen verschiedener Stärke zufällig entlang der Länge des Garns verteilt sind und erfasst werden können. Dabei kann das sich bewegende textile Garn in dem Sensor als eine Aneinanderreihung elektrisch geladener Teilchen gesehen werden, die sich in einer Richtung bewegen. Diese Ladungen können erfasst werden, wenn sie in geringer Entfernung an dem kapazitiven Sensor vorbeilaufen. Die Geschwindigkeit und damit auch die Länge des Garns kann gemessen werden, wenn die elektrischen Ladungen durch den kapazitiven Sensor mit der erfindungsgemäßen Gestaltung der Elektroden erfasst werden.
Das textile Garn ist niemals gleichmäßig. Das Volumen des Garns variiert stets ein wenig. Diese Volumenänderung bzw. Dickenänderung des Garns kann ebenso mit dem kapazitiven Sensor gemessen werden. Dickere Stellen in dem Garn bedeuten eine höhere dielektrische Eigenschaft. Wenn somit eine Dickstelle des Garns entlang des kapazitiven Sensors läuft, wird sich die Kapazität des Sensors entsprechend ändern.
Die Erfindung betrifft eine Mustererkennung, bei der die Ladungsverteilung auf dem Garn an einer ersten Stelle des Sensors gemessen wird und an einer weiteren, in einem definierten Abstand von der ersten Stelle angeordneten zweiten Stelle des Sensors nochmals gemessen wird. Durch den zeitlichen Abstand beider Messungen und dem definierten Abstand der beiden Messstellen kann die Garngeschwindigkeit ermittelt werden.
Liegt im Garn eine Fremdfaser bzw. ein Fremdteil vor, so hat diese gegenüber dem Garn eine andere signifikante Ladungsverteilung, die durch den Sensor erkannt werden kann. Erfindungsgemäß wird die Ladungsverteilung zur Geschwindigkeitsmessung benutzt und gleichzeitig mit der Fremdfasererkennung kombiniert. Außerdem kann eine Dick- bzw. Dünnstellenerkennung in dem Sensor integriert werden. Der Sensor ist als kapazitives Messorgan ausgebildet. Es ist demnach auch vorteilhaft, neben der Ladungsverteilung auch die Masse, zu messen. Entsprechend kann auch durch die Anordnung von zwei kapazitiven Massesensoren die Geschwindigkeit gemessen werden, bzw. es kann der mit mäanderförmigen oder kammartigen Elektroden ausgestattete Sensor dazu benutzt werden.
Ein Vorteil dieser Erfindung ist, dass durch die Kombination der Geschwindigkeitsmessung und der Fehlererkennung der Sensor unabhängig von der Maschine oder Spulstelle ist. Bis heute werden die Fehler in der Masse oder dem Durchmesser des Garns vom Sensor gemessen. Die Länge wird aber separat von der Maschine gemessen und dem Sensor mitgeteilt. D.h. der Qualitätssensor ist abhängig von der Geschwindigkeitsinformation der Spulmaschine. Speziell beim Beschleunigen einer Spule kann so ein Fehler nicht genau in der Länge bestimmt werden. Durch die Kombination der beiden Messungen in einem Sensor kann die Länge des Fehlers genau definiert werden. Außerdem ist ein solcher Sensor auch maschinenunabhängig.
Ebenso kann auch eine Kombination der beiden der Fremdstofferkennung und der fehlerhaften Masse in Verbindung mit der Geschwindigkeitsmessung erfolgen.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt:
Figur 1 eine mäanderförmige Messelektrode mit einer kammförmigen
Bezugselektrode
Figur 2 eine mäanderförmige Messelektrode mit einer mäanderförmigen Bezugselektrode Figur 3 eine weitere Ausführung einer mäanderförmigen Messelektrode und mäanderförmigen Bezugselektrode
Figur 4 ein typisches Messsignal für die Erfassung von Polypropylen- Fremdfasern in einem Baumwollgarn Und
Figur 5 eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen Garnsensors mit Plattenelektroden.
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt, wobei eine Messelektrode 1 mäanderförmig ausgebildet ist. Die Messelektrode 1 weist dabei eine Abfolge mehrerer Schlingen 3 auf, welche sich nach beiden Seiten eines über die Messelektrode 1 hinweg laufenden Garns 4 erstrecken. Das Garn 4 kreuzt dabei Arme 5 der jeweiligen Schlingen 3.
Eine Bezugselektrode 2 umgibt die Messelektrode 1 . Dabei weist die Bezugselektrode 2 eine Abfolge mehrerer Zähne 6 auf. Jeweils ein Zahn 6 ragt in eine Schlinge 3 der Messelektrode 1 hinein und unterbricht somit den Abstand zwischen zwei Armen 5 einer Schlinge 3. Das Garn 4 kreuzt dabei ebenfalls in einem geringen Abstand die Zähne 6 der Bezugselektrode 2.
Oberhalb der Elektroden 1 und 2 ist ein Spannungssignal VAB dargestellt. Das Spannungssignal VAB weist eine Periode P auf, welche dem Abstand zwischen einem Arm 5 und einem Zahn 6 entspricht. Das dargestellte Spannungssignal VAB wird erzeugt, wenn eine definierte Ungleichmäßigkeit durch die Messstrecke verläuft. Jedes Mal, wenn die Ungleichmäßigkeit einen Arm 5 der Messelektrode 1 passiert, wird ein hohes Spannungssignal erzeugt und wenn diese Ungleichmäßigkeit einen Zahn 6 der Bezugselektrode 2 passiert, wird ein niedriges Spannungssignal erzeugt. Auf diese Weise wird das dargestellte Spannungssignal VAB beim Durchlaufen einer einzigen Ungleichmäßigkeit durch die Messstrecke erzeugt. Die Kapazität zwischen den Elektroden 1 und 2 und damit die entsprechende Spannung VAB, die zwischen den Elektroden 1 und 2 induziert wird, ist abhängig von den dielektrischen und elektrostatischen Eigenschaften des Materials, das sich in der Nähe der Elektroden entlang der Messstrecke in Garnlaufrichtung bewegt. Au ßerdem ist die Kapazität und die induzierte Spannung VAB abhängig von der Geschwindigkeit, mit welcher sich das Material, insbesondere die Ungleichmäßigkeit des Garns, entlang der Messstrecke bewegt. Wenn eine elektrische Spannung in dem sich bewegenden textilen Garn, das nahe an den Elektroden vorbei bewegt wird, vorhanden ist, erscheint eine Spannung zwischen den Elektroden 1 und 2. Wenn diese elektrische Ladung sich näher an einem Arm der Messelektrode 1 befindet, wird das Potential an der Elektrode 1 in Bezug auf die Elektrode 2 erhöht, so dass die Spannung VAB positiver ist. Wenn sich die elektrische Ladung der Ungleichmäßigkeit näher an der Elektrode 2 befindet, ist der Effekt umgekehrt, d. h. die Spannung VAB ist negativer. Die Kurve VAB der Figur 1 zeigt dementsprechend ein Beispiel des Spannungsverlaufs VAB, der zwischen den Elektroden 1 und 2 induziert wird, wenn eine einzelne elektrische Ladung entlang der Messstrecke, d. h. der Länge des Sensors vorbei bewegt wird. Je höher die Geschwindigkeit und/oder die elektrische Ladung desto höher ist die Spannungsamplitude, die zwischen den Elektroden induziert wird. Die Ausgangsspannung VAB des Kondensators kann mit einer nicht dargestellten Schaltung verstärkt werden, um große Unterschiede zwischen dem positiven und dem negativen Ausschlag der Spannung VAB ZU erzeugen und damit deutlicher feststellen zu können, ob und mit welcher Geschwindigkeit eine bestimmte Ungleichmäßigkeit bzw. elektrische Ladung die Messstrecke passiert.
Jede positive Spitze der Spannung VAB bedeutet, dass die elektrische Ladung von einem Teil des Mäanders zum nächstfolgenden Teil des Mäanders gewandert ist. Das bedeutet, dass das Garn mit der Ladung entsprechend einem Abstand A der beiden benachbarten Mäanderarme 5 und entsprechend den benachbarten Spannungsspitzen mit dem Abstand A sich bewegt hat. Durch das Zählen der positiven Spitzen der Spannung VAB ist es möglich die Entfernung zu bestimmen, welche die Ladung zurückgelegt hat. Wenn die Frequenz der Spitzen gezählt wird, kann die Geschwindigkeit bestimmt werden, mit welcher die Spannung bzw. das Garn mit der entsprechenden Ladung entlang des Sensors bzw. der Wegstrecke oder Länge des Sensors hinweg geglitten ist.
In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Hierbei ist die Messelektrode 1 wiederum mäanderförmig mit einer Abfolge von sieben Schlingen 3 dargestellt. Die Messelektrode 1 ist umgeben von einer Bezugselektrode 2, welche dem Mäander der Messelektrode 1 folgt. Hierdurch weist die Bezugselektrode 2 ebenfalls eine mäanderförmige Ausbildung mit Schlingen 7 auf. Der Abstand zwischen der Messelektrode 1 und der Bezugselektrode 2 ist jeweils etwa gleich. Das Garn 4 überstreicht stets zwei Bezugselektroden 2 und danach eine Messelektrode 1 . Hierdurch entsteht ein typischer Spannungsverlauf, wie er oberhalb des dargestellten Sensors aufgezeichnet ist.
Die Spannung VAB verläuft in dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 in einer sich wiederholenden etwa W-förmigen Kurve. Wenn die charakteristische Ladung in dem Garn im Bereich eines Armes 5 der Messelektrode 1 ist, entsteht eine Spannungsspitze, während im Bereich eines Armes 8 der Bezugselektrode 2 eine Spannungstief vorliegt. In dem Bereich zwischen zwei benachbarten Armen 8 der Bezugselektrode 2 entsteht eine kleinere Spannungsspitze, welche aber deutlich niedriger ist als im Bereich der Messelektrode 1 . Auch durch dieses Signal kann wiederum die Geschwindigkeit des Garnes 4, mit welchem es über den Sensor hinweg läuft, bestimmt werden. Das Signal ist deutlich ausgeprägter als das vergleichbare Signal aus Figur 1 , wodurch es eindeutiger festzustellen und für die weitere Berechnung genauer zu ermitteln ist.
Das Funktionsprinzip bei dieser Ausführung ist ähnlich zu dem Kondensator der Figur 1 . Wenn eine einzelne Ladung oder Dickstelle über die Messelek- trode 1 hinweg gleitet, wird die induzierte Spannung VAB zwischen den Elektroden positiver. Wenn die elektrische Ladung über die Bezugselektrode 2 hinweggleitet, ist das Gegenteil der Fall und die Spannung VAB wird negativer. Wenn die Ladung über den Undefinierten Ort zwischen den beiden Armen 8 der Bezugselektrode 2 hinweggleitet, entspannt sich die Spannung und nähert sich einem O-Volt-Wert. Durch das Zählen der positiven Spitzen kann eine Längenmessung des Garns 4 erfolgen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figur 3 dargestellt. Hier ist ebenso wie bei der Ausführung gemäß Figur 2 sowohl eine mäanderför- mige Messelektrode 1 als auch eine mäanderförmige, die Messelektrode 1 umschließende Bezugselektrode 2, dargestellt. Unterschiedlich sind die Abstände. Während nach einer Seite des Fadenlaufs hin eine breite Öffnung des Mäanders bzw. der Schlinge 3 bzw. 7, d. h. ein großer Abstand der benachbarten Arme 5 bzw. 8 einer Elektrode 1 bzw. 2 vorhanden ist, ist zur anderen Richtung hin, in Laufrichtung rechts gesehen, der Mäander bzw. die Schlinge 3 bzw. 7 nur schmal geöffnet. Auch hierbei wird wiederum ein anderes Signalbild erzeugt. Es werden beim Durchlaufen einer an dem Garn anhaftenden typischen Ladung zwei kurz aufeinander folgende Spannungsspitzen entstehen, wenn sich die Ladung im Bereich der engen Schlinge 3 befindet. Sobald sich die Ladung in den großen Zwischenraum im Bereich der weiten Schlinge 3 bewegt, wird sich die Spannung von der negativen Spannung der O-Volt-Linie annähern, und sodann wieder negativ abfallen bis wiederum zwei Spannungsspitzen folgen.
Alle gezeigten Ausführungen können ebenso wie auch andere nicht dargestellte Ausführungen der Erfindung noch weiter verbessert werden, wenn eine nicht dargestellte dritte Elektrode zum Abschirmen vorgesehen wird. Die dritte Elektrode kann in dem Raum um den Sensor und/oder zwischen den Elektroden 1 und 2 oder um die Elektroden 1 und 2 herum angeordnet sein. Diese dritte Elektrode verbessert die Schärfe der Spannungsspitzen und hilft störende Einflüsse abzuschirmen. Die Messung wird hierdurch nochmals verbessert.
In Figur 4 ist ein Spannungssignal dargestellt, das anzeigt, dass in einem Baumwollgarn eine Polypropylenfaser als Fremdstoff enthalten ist. Während ein normales Bauwollgarn beim Durchlaufen eines erfindungsgemäßen Sensors ein relativ geradlinig verlaufendes, nur kleine Spannungsausschläge aufweisendes Spannungssignal hat, wie die Kurve C darstellt, sind die Ausschläge beim Auftreten von Polypropylen deutlich größer. Das Polypropylen erzeugt dabei ein um ein Vielfaches höheres Spannungsbild als dies bei der Kurve C der Fall ist. Die Kurve PP zeigt das Bild, welche eine Polypropylenfaser beim Durchlaufen der mäanderförmig ausgebildeten Elektroden erzeugt. Der positive Spannungsausschlag geht bis über plus 3 Volt, der negative bis knapp minus 1 Volt. Im Gegensatz hierzu zeigt die Kurve C, dass die maximalen Ausschläge im Bereich von wenigen zehntel Volt liegen. Hierdurch kann eine Auswerteeinrichtung eindeutig erkennen, dass sich eine Fremdfaser, hier Polypropylen, in dem Garn befindet. Es können anschließend geeignete Maßnahmen ergriffen werden, beispielsweise dass der Garnlauf gestoppt und die Fremdfaser aus dem Garn entfernt wird, oder dass es lediglich registriert wird, dass eine Fremdfaser in dem Garn enthalten war und diese Angabe zu statistischen Zwecken über die Garnqualität verwendet wird.
In Figur 5 ist eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen Garnsensors, hier mit Plattenelektroden skizziert dargestellt. Das Garn 4 läuft in Pfeilrichtung an den beiden Garnsensoren 1 1 und 12 vorbei. Die jeweils beiden Elektroden 1 1 1 und 121 sind jeweils übereinander angeordnet und zeigen Spannungsausschläge an, sobald es eine Garnungleichmäßigkeit gibt. Daraus kann sowohl die Geschwindigkeit, als auch die Qualität des Garnes, auch in Bezug auf die Längen der Qualitätsveränderungen erfasst werden. Ergänzend kann, allerdings nicht notwendigerweise, im Anschluss an den hier dargestellten zweiten kapazitiven Garnsensors 12 auch zusätzlich ein optischer Garnsensor 13 eingeordnet sein. Der optische Garnsensor kann dabei die Dicke und die Haarigkeit des Garnes besonders gut erfassen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen und Kombinationen der einzelnen Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele sind jederzeit im Rahmen der geltenden Patentansprüche möglich. So können beispielsweise auch in einem Sensor unterschiedliche Abstände zwischen den Elektroden 1 und 2 vorhanden sein. Es kann die Messelektrode 1 als auch die Bezugselektrode 2 sowohl mit einem Bereich als Kammelektrode als auch mit einem weiteren Bereich als Mäanderelektrode ausgeführt sein, wenn dies angebracht erscheint. Ebenso ist es möglich, dass zwischen einer Schlinge 3 der Messelektrode 1 zwei o- der mehrere Zähne 6 der Bezugselektrode 2 angeordnet sind.
Bezugszeichenliste
1 Messelektrode
2 Bezugselektrode
3 Schlinge der Messelektrode 1
4 Garn
5 Arm der Schlinge 3
6 Zahn der Bezugselektrode 2
7 Schlinge der Bezugselektrode 2
8 Arm der Schlinge 7
1 1 Garnsensor
12 Garnsensor
1 1 1 Elektroden
121 Elektroden
VAB Spannungssignal
P Periode
A Abstand
C Spannungsverlauf Baumwollgarn
PP Spannungsverlauf Polypropylenfaser

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Verfahren zum Erfassen der Qualität eines Garnes (4), zum Beispiel von in dem Garn (4) enthaltenem Fremdmaterial oder von Dick- oder Dünnstellen, wobei zur Bewertung der Qualität des Garnes (4) die Geschwindigkeit des Garnes (4) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit und Qualität des Garnes (4) entweder bewertet wird
- mittels eines kapazitiven Garnsensors mit einer ersten mäander- förmig oder kammartig ausgebildeten Messelektrode (1 ) und einer zweiten mäanderförmig oder kammartig ausgebildeten Bezugselektrode (2), oder
- mittels eines ersten kapazitiven Garnsensors (1 1 ) mit ersten Elektroden (1 1 1 ) und eines zweiten kapazitiven Garnsensors (12) mit zweiten Elektroden (121 ) oder
- mittels eines ersten, kapazitiven und eines zweiten, optischen Garnsensors, wobei
- das Garn (4) an den Elektroden (1 , 2; 1 1 ,12) des kapazitiven Garnsensors vorbeibewegt wird, und aus einer Sequenz des daraus resultierenden elektrischen Signals (zum Beispiel Wellenform C) die Geschwindigkeit des Garnes bestimmt wird, und
- dass die Qualität des Garnes (4) bewertet wird unter Berücksichtigung
o dieser Geschwindigkeit des Garnes, mit welcher insbesondere zusammen mit dem optischen Garnsensor die Länge der Dickstellen, Dünnstellen etc. ermittelt wird, und/oder
o einer typischen Wellenform (PP) des Spannungsverlaufs des kapazitiven Garnsensors (1 , 2; 1 1 , 12; 13), welche durch Fremdmaterial verursachte Qualitätsfehler anzeigt. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Qualitätsfehler ein in dem Garn (4) befindliches Fremdmaterial, zum Beispiel eine Fremdfaser, erfasst wird, welche einen typischen Spannungsverlauf (PP) erzeugt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Qualitätsfehler eine in dem Garn (4) befindliche Fremdfaser aus Polypropylen detektiert wird, welche beim Passieren der Elektroden (1 , 2) eine um ein Vielfaches höhere Amplitude der des typischen Spannungsverlaufs (PP) erzeugt, als bei einem Garn (4) ohne solche Fremdfasern.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Signalwellenform in der Messstrecke des Garnsensors erfasst wird, um die Geschwindigkeit des Garns (4) zu bestimmen.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die typische Signalwellenform in der Messstrecke des Garnsensors an zwei voneinander entfernt liegenden Stellen erfasst wird, um die Geschwindigkeit des Garns (4) zu bestimmen.
Verfahren einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer des typischen Spannungsverlaufs (PP) eines Qualitätsfehlers in der Messstrecke des Garnsensors erfasst wird und daraus die Länge des entsprechenden Qualitätsfehlers des Garns (4) ermittelt wird.
7. Garnsensor, insbesondere zur Ausführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, mit mindestens einem, zwei Elektroden aufweisenden, kapazitiven Sensor, entlang denen ein Garn (4) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Garnsensor zusätzlich zu dem kapazitiven Sensor (1 , 2; 1 1 ,12) einen optischen Sensor (13) aufweist, wobei einer der beiden Sensoren, insbesondere der kapazitive Sensor (1 , 2; 1 1 ,12), die Geschwindigkeit des Garns (4) und der andere Sensor, insbesondere der optische Sensor (13) oder beide Sensoren die Qualität des Garns (4) bestimmen.
8. Garnsensor nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der kapazitive Sensor (1 , 2; 1 1 ,12) und der optische Sensor (13) in einer Baueinheit angeordnet sind.
9. Garnsensor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (1 ) mäanderförmig, eine Abfolge mehrerer Schlingen (3) aufweisend, ausgebildet ist und die zweite Elektrode (2) kammartig, mit einer Abfolge mehrerer Zähne (6) oder ebenfalls mäanderförmig mit einer Abfolge mehrerer Schlingen (7) ausgebildet ist und die Zähne (6) bzw. Schlingen (7) der zweiten Elektrode (2) zumindest in Draufsicht zwischen den Schlingen (3) der ersten Elektrode (1 ) angeordnet sind.
10. Garnsensor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (1 ) und die zweite Elektrode (2) in einer dreidimensionalen Struktur angeordnet sind, wobei die eine Elektrode unter der anderen Elektrode angeordnet ist und in Draufsicht den Freiraum der anderen Elektrode ausfüllt.
1 1 . Garnsensor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Elektroden eine Messelektrode (1 ) und die andere Elektrode eine Bezugselektrode (2) ist.
12. Garnsensor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugselektrode (2) die mäander- förmige Messelektrode (1 ) beidseitig umgibt.
13. Garnsensor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlingen (3, 7) abwechselnd beidseits des vorbeibewegten Garnes (4) geöffnet sind.
14. Garnsensor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (6) oder Schlingen (7) der zweiten Elektrode zumindest in Draufsicht in die beidseits geöffneten Schlingen (3) der ersten Elektrode (1 ) hineinragen.
15. Garnsensor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der aufeinanderfolgenden Schlingen (3, 7) unterschiedliche Breiten aufweisen.
16. Garnsensor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zumindest einiger der Zähne (6) der zweiten Elektrode (2) unterschiedlich ist.
17. Garnsensor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Schlingen (3) der ersten Elektrode (1 ) und den Schlingen (7) oder Zähnen (6) der zweiten Elektrode (2) unterschiedlich ist.
18. Garnsensor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Elektrode (1 , 2) von einer dritten Abschirmungselektrode umgeben ist.
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