Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Spannung eines laufenden Fadens, indem der Faden über zwei im Abstand voneinander angeordneten Stiften geführt und durch Druckän¬ derungen mit einem Lautsprecher dazu gebracht wird, zwischen den Stiften zu schwingen. Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist bekannt, Spannung von laufenden Fäden nach verschie¬ denen Methoden zu messen. Die eine Methode basiert auf den Ge¬ setzen der statischen Mechanik: An gegebener Umlenkrolle des Fadens wird die Kraft auf das umlenkende Fadenleitorgan gemessen Im einfachsten Fall wird der Faden um 180° umgelenkt. Normaler¬ weise sind aber solche Umlenkungen nicht in einem gegebenen Fadenlauf zu finden. Daher werden die Messgeber mit 3 Stiften oder 3 Rollen ausgerüstet, die einen definierten Lauf ergeben (Fig. 1). Die Kraft am Stift A wird gemessen. Die Entwicklung der Fadenspannungs es≤technik hat sich im Prinzip auf die Ver¬ besserung dieser Methode beschränkt: möglichst kleine Faden¬ auslenkungen durch verbesserte Kraftmessung am Stift A, verbes¬ serte Stabilität des Messverstärkers, digitale Anzeige, schnel¬ lere Messung etc..

Der Nachteil dieser Methode bei den heutigen schneilaufenden

Fäden ist offensichtlich. Der Fadenlauf wird durch die Messung gestört. Es gibt Fälle, wo Fadenbrüche beim Messvorgang ein¬ treten, oder die effektiven Fadenspannungsverhältnisse werden durch das Einbringen des Messgebers selbst verfälscht. Bei der Umlenkung eines Fadens an einem Fadenleitstift von 5mm Durchmesser mit einer Geschwindigkeit von 3500 m/min wirkt auf den Faden eine Beschleunigung, die der 140'OOOfachen Erdbeschleunigung entspricht. Der Faden wird der vorge¬ sehenen Umlenkung nicht folgen können, wodurch die Messre¬ sultate verfälscht werden. Eine Rolle von 12 mm Durchmesser würde am gleichen Faden eine Drehzahl von ca. 100'000 t/min erhalten, was die Lebensdauer der Kugellager stark herabmindert, Damit sind aber auch die Reibungen in den Lagern nicht kon¬ stant, und es würde dadurch ebenfalls ein Messfehler ent¬ stehen.

Es gibt noch eine andere bekannte Methode zur Messung der Spannung eines laufenden Fadens, die auf dem Prinzip der Schwingung basiert. Ein Faden kann als Saite angesehen werden. Eine Saite schwingt mit einer Frequenz, die durch die freie Länge der Saite, deren Masse und deren Zugspannung ^' gegeben ist. Diese definierte Frequenz wird auch als Resonanz- oder Eigenfre¬ quenz bezeichnet. Wird eine gespannte Saite mit einem Kraft¬ feld mit variabler Frequenz zu einer Schwingung angeregt, so s pur dann mit einer grösseren Amplitude schwingen, wenn die errecende Freσuenz deich der Ei enfreσuenz ist

oder ein ganzzahliges Mehrfaches davon (Oberschwingungen 1., 2. oder höherer Ordnung).

Aehnlich verhält sich ein laufender Faden zwischen zwei Faden¬ führerelementen. Die Anregung zur Schwingung kann zum Beispiel mit einem Lautsprecher erfolgen, dessen Membran bis auf einen schmalen Schlitz abgedeckt wird. Der Faden läuft dann über oder im Schlitz. Durch Variation der Frequenz des Lautsprecher mit Hilfe des Tongenerators kann die Resonanzfrequenz des Faden gesucht werden (Fig. 2). Wenn diese Frequenz gefunden ist, kann dann die Spannung des Fadens berechnet werden. Der Nachteil dieser Methode ist, dass man erstens manuell arbeiten muss, in¬ dem für jede Variation der Spannung die Eigenfrequenz des Fa¬ dens neu eingestellt wird und zweitens, dass Fehler entstehen können, da das Auge nicht immer ganz genau die Resonanzfrequenz feststellen kann.

In der Papiertechnologie ist die Messung der Spannung einer Papierbahn auch von sehr grosser Bedeutung. Das US Patent 3 854 329 und die DE-OS 2907 904 basieren auf dem Prinzip der Schwingung einer Papierbahn durch einen Schwingungs¬ erreger, z.B. einen Lautsprecher. Diese Technologie hat aber seine spezifischen Probleme, die nicht mit denjenigen der Textilindustrie vergleichbar sind und deswegen zu anderen Lösungen führen sollen.

Die Erfindung erlaubt die Nachteile der beiden bekannten Me¬ thoden zu vermeiden, indem man die Fadenspannung ohne den Faden aus seiner geraden Bahn auszulenken automatisch messen kann.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der SpannuTig eines laufenden Fadens, indem der Faden über zwei im Abstand voneinander angeordnete Stifte geführt und durch Druckände¬ rungen mit einem Lautsprecher dazu gebracht wird, zwischen den

Stiften zu schwingen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ver-

* stärker ein von einem Detektor erfasstes und von der Fadenla¬ ge abhängiges Signal verstärkt an den Lautsprecher weiter¬ leitet, welcher den Faden auf seine Resonanzschwingung bringt und laufend hält, und dass der Detektor aus einer Lichtquelle und einem Lichtempfänger besteht. Die Resonanzschwingung folgt folgender Gleichung gesetzmässig:

worin f die Schwingungsfrequenz des Fadens in Hz, n die Ordnungszahl der Schwingung (1, 2, 3, )

-F die Fadenspannung in Newton,

P die spezifische Masse des Fadens in kg,

2

A der Querschnitt des Fadens m m und x die freie schwingende Länge in m bedeutet.

Der Fadendetektor besteht aus einer Lichtquelle und einem Licht- emofänσer wie ein Reflexionsabtaster oder eine Lichtschranke, ^' .- ^*" -.

Der Lautsprecher bringt den laufenden Faden in Schwingung, aber die Verwendung einer Hochspannungselektrode ist auch möglich.

Der Detektor emittiert einen Lichtstrahl, der reflektiert wir wenn er auf den laufenden Faden auftrifft. Dieses reflektiert Licht induziert dann im Empfänger ein elektrisches Signal, das nach Verstärkung die Membrane des Lautsprechers in Be¬ wegung bringt. Diese Bewegung erregt durch die Luft die Schwingung des laufenden Fadens. Man kann gemäss dieser er- findungsge ässen Methode den Faden in Schwingung bringen und in Schwingung halten.

Die Ordnungszahl ri kann bei der Erregung eines Fadens mit eine Lautsprecher, der etwa in der Mitte der freien Fa enlänge x -angeordnet ist, theoretisch nur eine ungerade Zahl sein. Prak¬ tisch wird durch die lose Kopplung von Lautsprecher und Faden der Wert 3 schwierig zu erreichen sein. Diese Ordnungszahl ri kann deswegen mit 1 angenommen werden.

Die Formel (1) kann somit für gebräuchliche textile Grossen ge schrieben werden

f = 158 l^T (2)

worin f die Schwingungsfreσueπz in Hz, x die Län e in m

T der Fadentiter in dtex und

F die Fadenspannung in cN bedeutet.

Die Frequenz kann digital mit einem Zähler gemessen und gemäss dieser Formel (2) die Fadenspannung gerechnet werden. Der Fadentiter T ist als effektiver Titer einzusetzen , also in¬ klusive eventuellem Präparationsauftrag und unter Berücksich¬ tigung einer eventuellen Verkleinerung des Titers infolge elastischer Verstreckung durch die Fadenspannung. Titervariatio¬ nen werden mitgemessen . Die letzte Formel zeigt, dass die Fre- quenz von der spezifischen Fadenspannung - abhängig ist, was den Frequenzbereich für grobe und feine Titer einschränkt, ein Vorteil, der die Geräte für die analoge Auswertung vereinfacht. Die Anwendung. des erfindungsgemässen Messverfahrens lässt sich automatisieren.

Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durch¬ führung des obenerwähnten Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen mit einem Längsschlitz zum Durchgang des laufenden Fadens versehenen Körper enthält, der einen Laut¬ sprecher und einen Detektor auf der Seite des Längsschlitzes aufweist, die durch einen Verstärker verbunden sind. Der Körper ist etwa in der Mitte der freien Länge des Fadens angeordnet. Wie schon oben gesagt, ist der Fadendetektor ein Reflexionsabtaster oder eine Lichtschranke. Der Reflexions¬ abtaster und die Lichtschranke enthalten eine Lichtquelle im UV, IR oder sichtbaren Bereich, zum Beispiel eine IR-Diode und ein Lichtsmpfänger, zum Beispiel ein Fototransistor. Der

Reflexionsabtaster ist senkrecht zu einer Schwingungsebene des Fadens angebracht.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung enthalt weiter ein digitales Frequenzmeter, das direkt die Frequenz messen ^' kann. Anstatt ode in Kombination mit diesem Frequenzmeter kann die Vorrichtung einen Frequenzwandler, ein Filter und einen Verstärker, einen Multiplier und ein Mittel zurAngabe der Spannung ent¬ halten. Die Funktion dieser Elemente ist die folgende: Der Frequenzspannungswandler setzt die Frequenz in eine analoge Spannung um. Diese Spannung wird anschliessend filtriert und verstärkt und πvuss gemäss Formel (2) im Multiplier quadriert werden, so dass diese Grosse der Fadenspannung linear ent¬ spricht. Wenn vorher eine entsprechende Eichung, gemacht wurde, kann man die Fadenspannung auf dem Mittel zur Angabe der Span¬ nung direkt ablesen. Dieses Mittel ist normalerweise ein Voltmeter.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung bietet die Möglichkeit ent¬ weder die Frequenz digital abzulesen und die Fadenspannung ge¬ mäss Formel (2) manuell zu rechnen oder die Fadenspannung ohne Berechnung direkt abzulesen.

Die Genauigkeit der digitalen Frequenzmessung ist sehr hoch, Veränderungen im Verstärker, Reflexionsabtaster, Lichtschranke oder Lautsprecher stören nicht. Die Genauigkeit bei der ana¬ logen Messverarbeitung liegt günstiger als bei bisherigen Mess" verfahren, da keine Veränderungen im Messgeber auftreten, sonder

nur kleine Driften bei den Verstärkern, die zu der Frequenz¬ auswertung gehören, stören können.

Die Erfindung wird nun anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 Vorrichtungen zur Messung der Fadenspannung gemäss dem Stand der Technik.

Fig. 3 eine Ansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform.

Fig. 4 eine Ansicht in der Richtung y von Fig. 3.

Fig. 5 eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen Vor richtung in einer zweiten Ausführungsform.

Die beiden Vorrichtungen von Fig. 1 und 2 sind schon in der Einleitung der Beschreibung erwähnt. Der Faden 1 wird an zwei festen Stiften B, C und an einem beweglichen Stift A umge¬ lenkt. Die Kraft F, d.h. die Fadenspannung wird am Stift A gemessen.

Gemäss der zweiten Methode des Standes der Technik (Fig. 2) wir ein Faden 2 durch einen Lautsprecher 3 in Schwingung gebracht, indem man mit einem Tongenerator 4 die Eigenfreσuenz des Fadens sucht. Die freie Länge x der Schwingung ist durch die beiden Stifte 5, 6 bestimmt. Man kann dann gemäss Formel (1) die Fadenspannung rechnen mit n = 1.

ehe Elemente zum Berechnen und Ablesen der Fadenspannung hin¬ zugefügt sind. Ein digitales Frequenzmeter 20 erlaubt das di¬ rekte Ablesen der Frequenz des Fadens, so dass gemäss Formel (2) die Fadenspannung berechnet werden kann.

Es ist auch möglich die Fadenspannung direkt zu erhalten: Die Vorrichtung enthält in diesem Fall zusätzlich einen Frequenz- spannurigswandler 21, der die Frequenz in eine ^' analoge Spannung umsetzt, einen Filter und Verstärker 22, einen Multiplier 23, der die verstärkte Spannung quadriert, so dass diese Grosse der Fadenspannung entspricht. Man kann dann direkt an einem Volt¬ meter 24 die Fadenspannung ablesen.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist total automatisiert und erlaubt eine Determination der Fadenspannung ohne den Faden aus seiner geraden Bahn auszulenken. Diese Vorrichtung ist ge¬ eignet für alle Messungen von Fadenspannungen, sowohl von feinen wie von groben Titern und kann auf irgendwelchen tex- tilen Maschinen, für welche eine solche Messung von Interesse ist, plaziert werden.