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 v _L 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.