DD274242A1 - Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von messgroessen zum ermitteln des substanzquerschnittes von faserbaendern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung dient der Ermittlung des Substanzquerschnittes von Faserbändern bei gleichzeitiger Kompensierung systembedingter Störgröîen. Angewendet wird die Erfindung an Spinnereimaschinen, die der Verarbeitung von Faserbändern dienen. Verfahrensgemäî wird das Transmissionsvermögen des Faserbandes an zwei hintereinander angeordneten optischen Messstellen mit unterschiedlichem Düsenquerschnitt ermittelt, und anschlieîend werden die Messwerte in einer elektronischen Verarbeitungs- und Ausgabeeinheit zum resultierenden Messwert verarbeitet. Optoelektronische Bauelemente sind in beiden Messdüsenquerschnitten unter einem Winkel von 90 Grad zueinander eingesetzt, wobei sich Lichtquellen und Wandler einander gegenüberliegen. Fig. 1{Spinnereimaschine, Faserbänder, Messgröîe, Substanzquerschnitt, Transmissionsvermögen, Messstelle, Messdüsenquerschnitt, Lichtquelle, Wandler, Verarbeitungs- und Ausgabeeinheit, Störgröîe}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung dient der Ermittlung des Substanzquerschnittes von Faserbändern in der Spinnerei, wobei systembedingte Störgrößen kompensiert werden. Oaa Meßprinzip findet seine Realisierung in einem Meßwertaufnehmer, der an Spinnereimaschinen zur Verarbeitung von Faserbändern eingesetzt wird. Bei Ab /veichung des Meßwertes vom Sollwert erfolgt die Auslösung der Verzugsregulierung am Streckwerk der Maschine.

Charakteristik dei bekannten Standes der Technik

Zur Querschnittsmessung von Faserbändern an Spinnereimaschinen gibt es zahlreiche Möglichkeiten, nach denen Parameter gemessen werden, die von der Faserbandfeinheit abgeleitete Größen darstellen und sie nur nähe^-ungsweise wiedergeben. Diese Lösungen sind tür die Erfüllung der Aufgabe zur Faserbandmessung geeignet, haben jedoc ι Nachteile, die sich auf die Meßgenauigkeit oder die Begrenzung des Einsatzgebietes auswirken. In der ermittelten Meßgröße sind somit Anteile enthalten, • die der Masse des Faserbandes nicht zugeordnet werden können.

Die älteste Methode zur Feinheitsmessung von Faserbändern is! die; lechanische Abtastung des l^:aserbandquerschnittes mittels Feder-Nutwalzenpacr. Diis Faserband wird dabei Vorzug sweise auf einen Rechteckquersc "litt verdichtet, wobei die Breite des Querschottes konstant ist. Die Höhe des Querschnittes ändert sich mit der Faserbandffcioheit, verändert somit den Walzenabstand und stellt die Meßgröße dar. Eine ausführliche E eschreibung dieses Meßwertaufnehmer= enthält die Zeitschrift „Textilindustrie" 68 (1966) 4, S.215 bis 226.

Ein entscheidender Nachteil dieser Methode besteht darin, daß das Faserband während der Messung relativ stark vordichtet werden muß. Dieser Umstand führt zur Verzugsstöri,, g im nach 'olgenden Streckwerk. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß unkontrollierte Dichteschwankungen im Fase stoff zu verfälschten Meßwerten führen. Mit solchen Erscheinungen muß durch sich ständig ändernde Rohstoffmerkrr ale gerechnet werden. Sie r aben ihre Ursachen hauptsächlich in der Qualität der Rohstoffe. Eine weitere Generation von Meßvt ertaufnehmern arbeitet trägheitslos, um höhere Arbeitsgeschwindigkeiten ermöglichen zu können. Hierzu gehör ein kapazitiver Meßwertaufnehmer, bei dem das zu messende Faserband durch einen Plattenkondensator geführt wird. Proportional zu den Masseschwankungen im Faserband ändert sich die Kapazität des Kondensators und ergibt das Meßsignal (FR 10125 70). Auch bei diesem Meßprinzip entspricht der gewonnene Meßwert nicht genau der Faserbandfeinheit, sondern ist mit Störgrößen behaftet. Insbesondere ist die kapazitive Meßmethode nicht beständig gegen Feuchteänderungen am Meßgut. Darüber hinaus wirkt bei Faserstoffmiscliungen die Dielektrizitätskonstante der Faserstoffkomponenten als Störgröße.

Ein in letzter Zeit sehr umstrittenes Meßverfahren ist das pneumatische. Hierbei dient die das Faserbanu durchströmende Luft zur Messung. Der jeweilige Durchströmungswiderstand ist ein Maß für die Ungleichmäßigkeit des Faserbandes (US-P 2843882). Weiterhin bewirkt die Geschwindigkeit, mit der das Faserband die pneumatische Meßdüse durchläuft, eine Änderung des Meßwertes. Somit ist auch mit pneumat'schen Meßverfahren eine unverfälschte Faserbandmessung nicht möglich. Als Störgröße wirkt bei diesem Meßverfahre.¹ der Micronairwert, zumal er sich auch unkontrolliert ändern kann.

Ziel der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Messung des Substanzquerschnitts von Faserbändern, ohne daß dabei unkontrolliert auftretende Störgrößen in den Meßwert eingehen. Gegenüber bisher bekannten Lösungen ist es mit diesem Meßprinzip möglich, eine der Faserbandfeinheit adäquate Meßgröße zu ermitteln. Dieses Prinzip bringt eine Qualitätsverbesserung bei der Herstellung von Spinnereierzeugnissen.

Die durch den Meßgrößenaufnehmer gewonnenen Signale werden dazu genutzt, an einem Streckwerk den Verzug so zu verändern, daß der aus dem Streckwerk auslaufende Faserverband eine weitgehend konstante Feinheit besitzt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Erfindungsgemäß dient die Vorrichtung der kontinuierlichen Messung der Feinheit von Faservei bänden, ohne daß dabei verfahrensbedingte Störgrößen unkontrolliert in den gewonnenen Meßwert eingehen.

Die eingangs genannten Vorrichtungen, mit denen die gleiche Aufgabe erfüllt werden yoll, haben den Nachteil, daß die Meßgröße nicht allein von der Feinheit des Faserbandes sondern auch von der Faserstoffdichte, dsr Faserfeuchte, der Dielektrizitätskonstanten u.a. Störgrößen abhängig ist. Damit ist der Meßwert eine verfälschte Größe der Faserbandfeinheit.

Mit der Erfindung ist die Aufgabe verbunden, diesen Nachteil zu vermeiden und ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen es möglich ist, tatsächlich eine Meßgröße zu gewinnen, die der Faserbandfeinheit entspricht.

Er.'indungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, indem das zu messende Faserband einen Meßkanal durchläuft, dessen Querschnitt sicii in Laufrichtung des Faserbandes verengt und an zwei hintereinander angeordneten opto-elektronischen Meßstellen, an denen der K nal einen unterschiedlichen Querschnitt hat, das Transnv sionsverhalten des Faserbandes gemessen und über eine Rechenschaltung zum Meßwert verarbeitet wird.

Zum Zweck der Homogenisierung des Faserbandes wird es im Meßkanal so stark komprimiert, daß keine nennenswerten Fehlverzüge entstehen.

An der ersten, vorzugsweise kreisförmigen Meßstelle wird der Faserverband mit einer konstant wirkenden Lichtquelle bestimmter Wellenlänge, wie sie durch Laser oder Leuchtdioden bzw. andere Lichtquellen erzeugt werden kann, durchstrahlt und dadurch ein Meßsignal erzeugt.

An einer zweiten, ebenfalls kreisförmig gestalteten, jedoch mit kleinerer Querschnittsfläche versehenen Meßstelle wird ein weiteres Meßsignal durch Transmissionsmessung gewonnen. Die Speisung der Lichtquelle an dieser Meßstelle erfolgt mit dem Meßsignal, das an der ersten Meßstelle gewonnen wurde. Diese zweite Transmissionsmessung ist der Messung eines Faserverbandes mit größerer Feinheit gleichzusetzen.

Für beida Meßstellen gilt, daß eine Feinheitsänderung am Faserband eine Änderung des durch Transmission gewonnenen optischen Signals zur Folge hat. Gleichermaßen gilt, daß an beiden Meßstellen die gleichen Störgrößen in den Meßwert eingehen.

In einem opto-elektronischen Wandler wird entsprechend der Intensität des empfangenen Meßsignals eine Spannung erzeugt.

Sie ist der empfangenen Lichtmenge proportional. Damit bewirkt eine Dickstelle im Faserband eine kleine und eine Dünnstelle eine große Spannung im Wandler.

Eine Veränderung des Reflexionsvermögens des Faserstoffes, die beispielsweise durch Farbwechsel, stark schwankende Faserdurchmesser oder Verschmutzungen des Faserbandes hervorgerufen werden kann, bewirkt ebenfalls eine Änderung des Transmissionsvermögens des zu messenden Faserbandes. Aus diesem Grunde ist eine ständige Kontrolle des Reflexionsvermögons und damit der möglichen Störgrößen im Faserband erforderlich. Voraussetzung dafür ist eine so große Dicke des Faserbandes, die eine Reflexion des Lichts, die durch die Wand des Meßkanals hervorgerufen werden könnte, weitgehend ausschließt. Theoretisch müßte das Faserband unendlich dick sein. Zur Vermeidung unerwünschter Reflexionen sind alle Flächen der Faserbandführung mattschwarz ausgeführt.

Die an den beiden Meßstellen gewonnenen Signale werden einer elektronischen Verarbeitungs- und Ausgabeeinheit zugeführt.

Diese bildet nach den für die Reflexion und Transmission in trüben Medien geltenden Gesetzmäßigkeiten einen Wert für das Reflexionsvermögen des Faserbandes.

Durch analytische Verknüpfungen, insbesondere Quotientenbildung des Wertes für das Reflexionsvermögen mit einer der beiden Spannungen, die aus dem Transmissionsvermögen des Faserbandes gewonnen wurden und damit störgrößenbehaftet sind, entsteht in der elektronischen Verarbeitungs- und Ausgabeeinheit ein Signal, dessen Größe der Faserbandfeinheit entspricht. Dieses Signal ist unabhängig von Störgrößen, die aus dem optischen Meßprinzip resultieren.

Das der Faserbandfeinheit entsprechende Meßsignal kanr. zur Qualitätsüberwachung sowie zur Ansteuerung von Regel- oder Steuereinrichtungen für die Verzugsänderung an Streckwerken von Spinnereimaschinen zwecks Vergleichmäßigung der Gespinste verwendet werden.

Das verwendete Meßprinzip ist praktisch trägheitslos und ermöglicht als Kompensationsmessung die Bestimmung der Faserbandfeinheit. Es wird der Ausgleich von mittleren und kurzwelligen Ungleichmäßigkeiten möglich, deren Länge durch die Geometrie des Meßgrößenaufnehmers, die Lage des Meßortes zum Stellort und die Arbeitsgeschwindigkeit der elektronischen Verarbeitungs- unu Ausgabeeinheit bestimmt wird.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend wird die Erfindung durch ein Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Stufendüse zur Feinheitsmessung von Faserbändern im Längsschnitt, Fig. 2: Querschnitt der Stufendüse nach Fig. 1 zur Messung des Transmissionsgrades an Faserbändern, Fig.3: Schaltungsanordnung zur Erzeugung der Meßspannung aus zweifacher Transmissionsmessung an Faserbändern.

Erfindungsgemäß wird die Faserbandfeinheit mit Hilfe einer opto-elektronischen Meß- sowie Rechen- und Ausgabeschaltung kontinuierlich überwacht. Dabei erfolgt die unmittelbare Messung vorzugsweise mit infrarotem Licht. Die Gewinnung dss resultierenden Meßwertes erfolgt derart, daß das Faserband nach Fig. 1 einmal in der Meßebene A-A und ein zweites Mal in der Meßebene B-B gemessen wird. Der Unterschied beider Messungen besteht darin, das der Meßdüsenquerschnitt A₂ kleiner als At ist, wodurch das Faserband in der Meßebene B-B stärker komprimiert ist als in der Meßebene A-A. Durch die kontinuierliche Bestimmung des Transmissions"ermögens des Faserbandes in zwei hintereinander angeordneten Meßebenen ist es möglich, faserstoffbedingte Störgrößen auszuschalten.

Der Meßquerschnitt wird vorzugsweise kreisförmig ausgeführt. Sämtliche mit dem zur Meßwertbildung erforderlichen Licht beaufschlagten Flächen der Stufendüse sind mattschwarz ausgeführt, um unerwünschte Reflexion zu vermeiden.

In jeder der beiden Meßebenen sind gegenüberliegend je zwei Lichtquellen 3 und Empfänger 4 angeordnet (Fig.2).

Vorzugsweise kommen Lumineszenzdioden und Fototransistoren zum Einsatz.

Die Verarbeitung der in den Ebenen A und B gewonnenen Meßwerte ist anhand der Fig. 3 dargestellt. Danach erzeugt das in der Meßebene A-A in das Faserband 2 eingeleitete Licht eine Transmissionsspannung Ut, die auf den Wert U-p im Verstärker V₁ verstärkt wird. Mit dieser Spannung werden in der Meßebene B-B zwei weitere Lichtquellen 3 beaufschlagt, wodurch nach Verstärkung V₂ eine zweite Transmissionsspannung Ut₂ erzeugt wird. Gleichzeitig wird die aus der Messung in der Ebene A-A gewonnene und verstärkte Spannung Un mit der Spannung Ut2 einer Rechen- und Auswerteschaltung R zugeführt. Beide Signale sind mit den gleichen faserstoffspezifischen Störgrößen behaftet.

In dieser Schaltung R erfolgt die Verknüpfung beider Signale und die Bildung einer der Faserbandfeinheit adäquaten Meßgrofie Uti.

Dieses Signal wird laufend mit einem einstellbaren Signal, das den Sollwert für eine gewünschte Faserbandfeinheit darstellt, vergliche·!. Die auf diese Weise erzeugte Spannungsdifferenz wird einer an sich bekannten Stellvorrichtung zur Vergleichmäßigung von Faserbändern zugeleitet, wodurch die fehlerhafte Faserbtndstelle auf einen geforderten Sollwert gebracht wird.

Claims (8)

1. Verfahren zur Gewinnung von Meßgrößen zum Ermitteln des Substanzquerschnities von Faserbändern, dadurch gekennzeichnet, daß das Transmissionsivermögen des Faserbänder an zwei hintereinander angeordneten optischen Meßstellen mit unterschiedlichem Düsenquerschnitt ermittelt wird und die beiden Meßsignale anschließend in einer elektronischen Verarbeitungs- und Ausgabeeinheit zum resultierenden Meßwert verarbeitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das opto-elektronische Signal durch infrarotes Licht gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das opto-elektronische Signal durch Laser r 'oildetwird.

4. Verfs en nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fa= erverband in einem speziellen Meßtrichter geformt und verdichtet wird und ein definiertes Kompressionsverhältnis erhält.

5. Verfahren nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Meßsignale in der elektronischen Verarbe\ungs- und Ausgabeeinheit nach einer mathematischen Vorschrift zur Beseitigung der verfahrensbedingten Störgrößen an Faserbändern miteinander verknüpft werden.

6. Vorrichtung zur Gewinnung von Meßgrößen zum Ermitteln des Substanzquerschnittes von Faserbändern, dadurch gekennzeichnet, daß die opto-elektronischen Bauelemente in den beiden Meßdüsenquerschnitten unter einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind und die Lichtquellen (3) und die Wandler (4) einander gegenüberliegen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Lichtquellen (3) und die Wandler (4) gegenüberliegend angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkanal einen kontinuierlich abnehmenden Querschnitt aufweist.