Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der mittleren Feinheit von losen Fasern

Abstract

 Anstelle einer Messkammer mit festem Volumen ist diese als Zylinder (12) mit einem darin beweglichen Kolben (3) ausge­bildet. Der Kolben wird mit einer konstanten Anpresskraft gegen die Faserprobe (29) gepresst, wobei aus der Endstellung des Kolbens das jeweilige Volumen der Messkammer individuell bestimmt wird. Anschliessend wird ein Luftstrom durch den Faserpfropfen geleitet, dessen Beeinflussung zusammen mit dem Kammervolumen Rückschlüsse auf die Faserfeinheit erlauben. Der verschiebbare Kolben gewährleistet eine stets gleichblei­bende Verdichtung der Faserprobe und erübrigt ein genaues Dosieren der Faserprobe.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der mitt­leren Feinheit von losen Fasern, insbesondere von Textilfa­sern gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung für die Durchführung des ge­nannten Verfahrens gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 4. Das an sich bekannte und bewährte Messverfahren geht von der Erkenntnis aus, dass sich der Luftwiderstand einer Faserprobe in der Messkammer in etwa proportional verhält zur Feinheit der einzelnen Fasern, d.h. zum Verhältnis Volumen zur Ober­fläche der Fasern. Ersichtlicherweise muss für diese Berech­nung das Volumen des Faserpfropfens bekannt sein.

[0002] Bei den bekannten Vorrichtungen wird eine Messkammer mit einem unveränderbaren, bekannten Volumen mit einer vorgegebe­nen Masse der zu messenden Fasern gefüllt. Die Kammer ist beidseitig mit je einem perforierten Deckel verschlossen, von denen sich einer zum Einbringen der Fasern öffnen lässt. Durch den sich in der Messkammer bildenden Faserpfropfen wird Luft geblasen oder gesaugt. Der Druckabfall bei gegebenem Luftstrom oder der Luftstrom bei gegebenem Druckabfall ist dann ein Mass für die Faserfeinheit.

[0003] Ein wesentlicher Nachteil beim bekannten Verfahren besteht darin, dass die Faserprobe vor der Messung genau gewogen werden muss. Nur so ist gewährleistet, dass tatsächlich das gesamte Volumen der Messkammer mit Fasern gefüllt ist. Eine unvollständige Füllung, d.h. ein Faserpfropfen, welcher Hohl­räume aufweist, würde zu einer Verfälschung des Messergebnis­ses führen. Der Wägevorgang ist jedoch zeitraubend und stellt ausserdem eine wesentliche potentielle Fehlerquelle dar.

[0004] Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das einfacher und schnel­ler durchgeführt werden kann und bei dem alle Fehlerquellen nach Möglichkeit ausgeschaltet werden. Ausserdem soll das Verfahren nach Möglichkeit eine weitgehende Automatisierung eines Messvorgangs erlauben. Die dazugehörige Vorrichtung soll einen einfachen und kompakten Aufbau haben und leicht zu bedienen sein. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 bzw. mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 4 gelöst.

[0005] Das erfindungsgemässe Verfahren hat den Vorteil, dass die Masse der Faserprobe in einem weiten Bereich schwanken darf, ohne dass dadurch das Messergebnis verfälscht wird. Die Wä­gung der Faserprobe vor der Messung kann damit völlig entfal­len, was eine erhebliche Zeitersparnis zur Folge hat. Dies fällt besonders bei Massenmessungen stark ins Gewicht. Mit der Wägung der Faserprobe entfällt auch eine wesentliche, potentielle Fehlerquelle bei der Bestimmung der Faserfein­heit. Jede individuelle Faserprobe wird mit konstanter Kraft derart verdichtet, dass in der Messkammer ein kompakter Fa­serpfropfen gebildet wird. Nach dem Abschluss des Verdich­tungsvorgangs wird das Volumen dieses Faserpfropfens gemes­sen.

[0006] Diese Messung kann besonders einfach durchgeführt werden, wenn die Verdichtung der Faserprobe durch Einschieben eines Kolbens in eine Zylinderkammer erfolgt. Der Faserpfropfen wird auf diese Weise gleichmässig verdichtet und das Volumen der Messkammer lässt sich durch verschiedene optische, elek­tromechanische oder elektronische Mittel feststellen. Ausser­dem erleichtert der verschiebbare Kolben das Füllen und Ent­leeren der Messkammer. Der Kolben kann zum Einlegen der Fa­serprobe in eine extreme, hintere Endstellung gefahren wer­den, so dass die Fasern mühelos und ohne anstrengendes Stopfen in die verlängerte Messkammer eingelegt werden kön­nen.

[0007] Das Leeren der Kammer erfolgt besonders einfach dadurch, dass die Faserprobe nach dem Messvorgang mit dem Kolben aus der Zylinderkammer ausgestossen wird. Auch dies erspart die müh­same manuelle Entnahme und Reinigung der Kammer von zurück­bleibenden Fasern.

[0008] Auf besonders einfache Weise kann die Vorrichtung betätigt werden, wenn der Kolben drehfest in der Messkammer gelagert ist und wenn er über eine Gewindespindel mit einem Elektromo­tor antreibbar ist. Mit Hilfe eines geeigneten Elektromotors lässt sich besonders einfach eine konstante Kraft auf den Kolben übertragen. Ausserdem lassen sich Steuervorgänge wie z.B. Zurückfahren zum Füllen, Anpressen und anschliessendes Ausstossen elektromotorisch besonders einfach durchführen. Wenn die Gewindespindel über ein Schneckenradgetriebe akti­vierbar ist, ist der Kolben in der Endstellung selbsthemmend blockiert und kann nicht durch den Gegendruck des Faser­pfropfens verschoben werden. Ausserdem lässt sich so der Elektromotor seitlich anordnen, was weitere konstruktive Vorteile ergibt.

[0009] Ein besonders zweckmässiger Aufbau des Getriebes ergibt sich, wenn die Gewindespindel als Kolbenstange fest mit dem Kolben verbunden ist und in eine Mutter eingreift, die auf ihrer Aussenseite als mit der Schnecke kämmendes Schneckenrad aus­gebildet ist. Selbstverständlich wäre es aber auch denkbar, den Kolben selbst auf seiner Rückseite als Mutter auszubilden und die Gewindespindel fest mit dem Schneckenrad zu verbin­den.

[0010] Als Alternative zum Elektromotor wäre es auch denkbar, dass der Kolben mit einem Druckmittelzylinder hydraulisch oder pneumatisch antreibbar ist, der mit einem konstanten Druck beaufschlagbar ist.

[0011] Die Vorrichtung ist besonders vorteilhaft mit einer Messvor­richtung zum automatischen Ermitteln der einem bestimmten Kammervolumen proportionalen Endstellung des Kolbens ver­sehen. Im einfachsten Fall könnte diese Endstellung bei­spielsweise auch durch eine Skala am Kolben, an der Kolben­stange oder am Zylinder ermittelt werden. Das Ablesen der Skala stellt jedoch wiederum eine Fehlerquelle dar. Dagegen kann die Messvorrichtung ihr Ergebnis unmittelbar in einen Rechner einspeisen, der das Ergebnis zusammen mit den übrigen Messdaten direkt auswertet.

[0012] Besonders zweckmässig erfolgt die Volumenmessung der Messkam­mer, wenn die Messvorrichtung einen an einem Getriebeteil angeordneten Impulsgeber aufweist wie z.B. eine mit der An­triebswelle des Elektromotors drehende Sektorscheibe, welche zum Zählen der zurückgelegten Umdrehungen in eine Licht­schranke eingreift. Die Lichtschranke registriert jede Drehung oder Teildrehung der Sektorscheibe und damit den zurückgelegten Kolbenhub. Daraus lässt sich das jeweilige Volumen der Messkammer unmittelbar ableiten. Selbstverständ­lich wären aber auch andere Messvorrichtungen denkbar, wie z.B. Potentiometer, inkrementale Längenmessysteme, usw.

[0013] Das Oeffnen des Deckels und das Ausstossen des Faserpfropfens kann weiter dadurch vereinfacht werden, dass der Deckel eine Verriegelung mit einem Sperriegel aufweist, der elektromagne­tisch betätigbar ist und dass der Deckel mittels Federspan­nung in eine Oeffnungsposition vorgespannt ist. Der Kammer­deckel kann dadurch nach dem Messvorgang automatisch geöffnet werden, indem der Kolben leicht zurückgefahren wird, so dass der Kammerdeckel vom Druck des Faserpfropfens entlastet wird. Gleichzeitig wird die Verriegelung durch Betätigen des Elek­tromagneten geöffnet und der vorgespannte Deckel schnappt automatisch in die Oeffnungsposition. Anschliessend wird der Kolben wieder hochgeschoben, wobei der Faserpfropfen ausge­stossen wird.

[0014] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachstehend genauer beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Vor­richtung,

Figur 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf die Vor­richtung gemäss Figur 1,

Figur 3 die Vorrichtung gemäss Figur 1 während des Messvor­gangs,

Figur 4 die Vorrichtung mit geöffnetem Deckel beim Ausstos­sen der Faserprobe, und

Figur 5 ein Diagramm der Faserfeinheit in Abhängigkeit von der Druckdifferenz.

[0015] Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, besteht die Vorrichtung im wesentlichen aus einem Gehäuse 11, dessen oberer Teil als Zylinder 12 ausgebildet ist. In diesem Zylin­der ist ein Kolben 3 verschiebbar gelagert, der mit geeigne­ten Kolbendichtungen versehen ist, so dass der Kolben den Zylinder 12 in jeder Position dichtend abschliesst. Das obere Ende des Zylinders ist mit einem Deckel 2 verschlossen, der um ein Scharnier 13 verschwenkbar ist.

[0016] Der Deckel 2 und der Kolben 3 bilden die beiden Stirnseiten einer Messkammer 1, welche die Faserprobe 29 in der Form eines Pfropfens aufnimmt. Für die Durchleitung eines Luft­stromes ist der Kolben 3 mit einer Kolbenbohrung 21 versehen, welche sich gegen die Kolbenfläche hin konisch erweitert. Die eigentliche Kolbenfläche wird durch ein Kolbensieb 23 gebil­det. Auf ähnliche Weise ist der Deckel 2 mit einer Deckelboh­ rung 20 versehen, die sich ebenfalls konisch erweitert. Ein Deckelsieb 22 bildet den Abschluss dieser Erweiterung. Ueber die flexible Leitung 24 kann Luft durch die Messkammer 1 geblasen werden, die über die Bohrung 20 in die Atmosphäre austritt.

[0017] Die Verriegelung des Deckels 2 weist einen Sperriegel 14 auf, der um ein Gelenk 15 schwenkbar ist. Unterhalb des Gelenks 15 ist eine Druckfeder 16 angeordnet, die eine Vorspannung in Richtung Schliessstellung auf den Sperriegel 14 ausübt. Der Sperriegel übergreift eine Achse 17 am Deckel 2 und hält diesen so in geschlossener Position. Die Schliesskraft der Druckfeder 16 kann mit der elektromagnetischen Betätigungs­vorrichtung 25 überwunden werden, welche bei Aktivierung den Sperriegel 14 in Oeffnungsstellung bringt. Auf der Achse des Scharniers 13 sitzt eine Feder 32, welche den Deckel 2 in Oeffnungsrichtung vorspannt. Der Deckel öffnet sich somit selbständig, sobald der Sperriegel 14 geöffnet wird.

[0018] Der Kolben 3 ist mit einer achsparallelen Nut 18 versehen, die mit einem Bolzen 19 am Gehäuse 11 zusammenwirkt. Auf diese Weise ist der Kolben 3 drehfest im Zylinder 12 gela­gert.

[0019] Der Kolben 3 ist für seine Betätigung mit einer Gewindespin­del 4 versehen, die in eine Mutter 8 eingreift. Diese Mutter ist im unteren Bereich des Gehäuses 11 in Wälzlagern 26 gela­gert und weist an ihrem Aussenumfang ein Schneckenrad 7 auf. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, kämmt dieses Schneckenrad 7 mit einer Schnecke 6, die ebenfalls in Wälzlagern 28 am Ge­häuse 11 gelagert ist.

[0020] Das Schneckenrad 6 ist über eine geeignete Kupplung 27 mit einem Elektromotor 5 verbunden, der an das Gehäuse 11 ange­flanscht ist. Dieser Elektromotor ist vorzugsweise ein Gleichstrommotor, der mit einem bekannten, konstanten Strom gespeist wird. Auf diese Weise lässt sich über das Schnecken­radgetriebe eine konstante Vorschubkraft auf den Kolben 3 ausüben. Der antreibende Elektromotor 5 könnte auch ein Schrittmotor sein. Zur Begrenzung des übertragbaren Drehmo­ments bzw. zur Begrenzung der Vorschubkraft des Kolbens könn­te die Kupplung 27 auch als Rutschkupplung oder als Magnet­kupplung ausgebildet sein.

[0021] Zur Impulsgebung bzw. zur Messung des zurückgelegten Kolben­hubes, ausgehend von einer bestimmten Nullposition, ist die Schnecke 6 auf der dem Motor abgewandten Seite mit einer Sektorscheibe 9 verbunden. Die Sektorscheibe weist an ihrem Umfang mit einer gleichmässigen Teilung lichtdurchlässige Stellen auf und greift in eine Lichtschranke 10 ein, die am Gehäuse 11 befestigt ist. Bei jeder Drehung oder Teildrehung der Sektorscheibe werden so auf bekannte Weise Messimpulse erzeugt, mit denen die jeweilige Kolbenstellung und damit das jeweilige Volumen der Messkammer 1 ermittelbar ist.

[0022] Der an der Messkammer 1 entstehende Staudruck wird mit Hilfe eines elektronischen Sensors 30 gemessen, der an die Leitung 24 angeschlossen ist. An Stelle des Staudruckes könnte auch der Druck der Luft nach dem Verlassen der Messkammer ermit­telt werden. Dieser Sensor, sowie die Lichtschranke 10, geben ihre Messimpulse an eine Mess- und Steuervorrichtung 31, wie in Figur 3 dargestellt ist. Die Mess- und Steuervorrichtung steht auch in Wirkverbindung mit dem Elektromotor 5 und ggf. mit der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung 25, so dass ein Messvorgang mit Hilfe eines Steuerprogramms automa­tisch durchgeführt werden kann. Die Faserfeinheit wird durch einen Rechner aufgrund der eingegebenen Messwerte unmittelbar ermittelt und analog oder digital angezeigt. Selbstverständ­lich kann die Mess- und Steuervorrichtung auch noch mit einem Drucker versehen sein, so dass Messprotokolle ausgedruckt werden können.

[0023] Bei der Durchführung eines Messvorgangs wird wie folgt vorge­gangen:

[0024] Der Kolben 3 befindet sich in einer zurückgezogenen Füllstel­lung, wie etwa in Figur 1 dargestellt. Die Messkammer 1 wird mit einer Faserprobe 29 gefüllt, wobei deren genaue Masse nicht weiter berücksichtigt werden muss. Anschliessend wird der Deckel 2 verschlossen, so dass der Sperriegel 14 in die Schliessposition einrastet. Darauf wird über die Mess- und Steuervorrichtung 31 der Elektromotor 5 aktiviert, so dass die Mutter 8 über das Schneckenradgetriebe in Umdrehung ver­setzt wird. Dabei wird die Gewindespindel 4 in Pfeilrichtung B nach oben gepresst, so dass der Kolben 3 die Faserprobe 29 in der Messkammer 1 verdichtet. Die Faserprobe 29 wird so lange zu einem kompakten Pfropfen verdichtet, bis eine vorbe­stimmte Anpresskraft erreicht wird. Der Elektromotor steht still und der Kolben 3 hat seine Endstellung erreicht.

[0025] Während der Verschiebung des Kolbens 3 dreht sich auch die Sektorscheibe 9 in Pfeilrichtung C und erzeugt an der Licht­schranke 10 Messimpulse. Jeder Impuls in positiver oder nega­tiver Richtung entspricht einem bestimmten Volumen der Mess­kammer 1. Beim Stillstehen des Elektromotors 5 und damit der Sektorscheibe 9 wird das gemessene Kammervolumen automatisch von der Mess- und Steuervorrichtung 31 registriert. Darauf wird über die Leitung 24 beispielsweise in Pfeilrichtung A ein Luftstrom durch die Messkammer geleitet, wobei der Sensor 30 den Staudruck ermittelt. Dieser Messwert wird ebenfalls der Mess- und Steuervorrichtung 31 zugeführt, die nun aus dem Druckabfall am Faserpfropfen und aus dem vorher gemessenen Volumen unmittelbar die Faserfeinheit errechnet.

[0026] Nach dem eigentlichen Messvorgang wird der Kolben 3 durch einen entsprechenden Steuerimpuls auf den Elektromotor 5 etwas zurückgefahren, so dass der Deckel 2 entlastet wird. Dann wird der Sperriegel 14 elektromagnetisch geöffnet und der Deckel 2 springt in eine geöffnete Position. Nun kann der Kolben vollständig hochgefahren werden, so dass die Faserpro­be 29 aus der Messkammer 1 ausgestossen wird, wie in Figur 4 dargestellt ist. Darauf kann der Kolben zur Vorbereitung eines neuen Messvorgangs wieder in die Ausgangslage zurückge­fahren werden.

[0027] Figur 5 zeigt als Beispiel ein Diagramm, bei dem auf der Ordinate der gemessene Druckabfall Delta p am Faserpfropfen in Pascal aufgetragen ist. Die drei Kurven über der Abszisse stellen verschiedene Fasermassen in der Messkammer dar, die über das Volumen ermittelt werden. Aus diesen Werten kann die Faserfeinheit, ausgedrückt in Micronaire auf der Abszisse abgelesen werden.

Ansprüche

1. Verfahren zur Bestimmung der mittleren Feinheit von losen Fasern, bei dem eine Messkammer (1) mit einer Faserprobe (29) gefüllt wird, und anschliessend ein Luftstrom durch die Messkammer geleitet wird, wobei die Beeinflussung des Luftstroms durch die Fasern gemessen wird und aus diesem Mass in Abhängigkeit vom Volumen der Messkammer die Fein­heit der Fasern berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Durchleiten des Luftstroms die Faserprobe (29) in der Messkammer (1) durch Verschieben wenigstens einer Kammerwand mit einer konstanten Kraft verdichtet wird, und dass das Kammervolumen im verdichteten Zustand für jede Faserprobe separat gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtung der Faserprobe durch Einschieben eines Kolbens in eine Zylinderkammer erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserprobe nach dem Messvorgang mit dem Kolben (3) aus der Zylinderkammer ausgestossen wird.

4. Vorrichtung zur Bestimmung der mittleren Feinheit von losen Fasern mit einer Messkammer (1) zur Aufnahme einer Faserprobe (29), deren Stirnseiten zum Durchleiten eines Luftstromes perforiert ausgebildet sind, wobei eine Stirnseite einen verschliessbaren Deckel (2) für die Messkammer (1) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Deckel gegenüberliegende Stirnseite der Messkammer als verschiebbarer Kolben (3) ausgebildet ist, und dass der Kolben mit einer konstanten Kraft gegen die Faserpro­be (29) pressbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben drehfest in der Messkammer (1) gelagert ist und über eine Gewindespindel (4) mit einem Elektromotor (5) antreibbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel über ein Schneckenradgetriebe (6, 7) aktivierbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (4) als Kolbenstange fest mit dem Kolben (3) verbunden ist und in eine Mutter (8) ein­greift, die auf ihrer Aussenseite als mit der Schnecke (6) kämmendes Schneckenrad (7) ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) mit einem Druckmittelzylinder antreibbar ist, der mit einem konstanten Druck beaufschlagbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge­kennzeichnet, dass sie eine Messvorrichtung zum Ermitteln der einem bestimmten Kammervolumen proportionalen End­stellung des Kolbens aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung einen an einem Getriebeteil angeord­neten Impulsgeber aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsgeber eine mit der Antriebswelle des Elek­tromotors (5) drehende Sektorscheibe (9) ist, welche zum Zählen der zurückgelegten Umdrehungen in eine Licht­schranke (10) eingreift.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel eine Verriegelung mit einem Sperriegel (14) aufweist, der elektromagnetisch betätigbar ist und dass der Deckel mittels Federspannung in eine Oeffnungsposition vorgespannt ist.

Zeichnung