JPS5810652A - 繊維束の密度を求める方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は繊維試料の実質的量または密度、特にスライバ
の実質部分の断面太さを求めるための方法と装置に関す
る。

繊維工業においては繊維の実質量、特にスライバの実質
断面太さを求めることは大変重要である。スライバの実
質断面太さは、直接糸の太さに影響し、その断面太さの
均一性に影響するので非常に重要である。

繊維量の実質量を求めることは、繊維が静止していよう
が、動いていようが、基本的には同一である。走行する
スライバの測定は、原理的には静止状態と変る所はない
が、スライバのガイド、走行路の規制などは、走行に合
わせ設計されねばならない。

しかしながら、重量を求めると（・うことは直接的な方
法では、特に運動するスライバにおいては不可能である
。したがって、この問題に対し信頼できる方法で実質断
面を間接的に求める色々な解決策が提案されている。こ
の問題に対する解決策の例を挙げれば次の通りであるニ
ー溝付ローラとフイーラ・ローラを用いる純機械的測定
、この測定においては、スライバは溝付ローラの溝を通
して導かれ、溝付ローラとツイーン・ローラの軸間距離
が実質部所面の測度として評価される。この方法は、機
械部分が高価につき、また機械的に動がされる質量が太
きいため応答周波数が限定されるため広（は用いられて
いない。

一スライバの吸光性、あるいは反射性を利用する光学的
測定部材も知られている。この測定システムも電気的、
光学的な費用が相当がかり、また繊維試料の色による光
の吸収、反射に依存することが、かかるシステムの信頼
性を決定するものである。

−また音波測定部材も公知である。この場合はスライバ
中の空気を伝播する音波の減すいが測られる。しかしか
かる測定部材の精度は不充分である。

−いわゆる動的空気的測定部材も他の例として挙げるこ
とができる。この測定部材は基本的には１つの漏斗から
成り、その側面には圧力測定装置が接続される。スライ
バがこの漏斗中を走ると、スライバの実質断面に対応す
る圧力がこの側面接続−に生じ、適当な変換器によって
等価な信号に変換される。この動的空気的測定部材自体
は単純な構造をしているが、その欠点は測定値が、繊維
の繊度（マイクロネア値）と通過速度に依存することで
ある。

これら公知の測定システムの欠点は、本発明の方法と装
置により克服される。

以下に図面を参照して本発明を詳述する。

本発明はまず次の考察にもとづく：繊維試料は一般に、
非常に多くの空気中間層を有する構造を有する。適度の
圧縮を加えても、繊維の純粋な実質部の割合はかなり小
さい。したがって、この割合は例えば梳綿機の漏斗部に
おいてはわずかに１０ないし２０　％　Ｋすぎない。よ
りルーズな繊維を圧縮すると（第１図）、特殊な歪一応
力曲線の経過が示される（第２図）。繊維塊には引張力
が加えられないで、圧縮力だけが働くので、圧縮がその
ま〜変形量となる。これは一般的な固体の歪一応力曲線
と異なる所である。第２図のグラフ表示においては、歪
−ε（圧縮）を横軸に、応力Ｐを縦軸にし曲線ｌで示し
である。弾性係数Ｅは公知のごとく、曲線上の各点の接
線２が水平軸３となす角αの正接で表わされるであろう
： Ｅ＝ｔａｎα　　　　　　　　　　　〔１〕観察によれ
ば特定の力、したがって特定の弾性係数は、繊維塊の特
定の密度に対応することが判る。この繊維塊の密度とは
、繊維試料と、その間に介在する空気の混合からとられ
た平均をさす。したがって、次のことが成立つ：スライ
バの純粋の実質部所面積ＱＯは（スライバの断面Ｑ）×
（空間ファクタＦ）に等しい。

密度の関数としての力または弾性係数の変化は極めては
つきりしている。この事実から、繊維塊全体が一定の容
積あるいは断面積をもつ所で直接あるいは間接に圧縮力
、あるいは弾性係数が求められ、これから密度が求めら
れるという本発明の概念が出て来る。試料の純量は上記
の密度と容積または断面積から求められる。

しかしながら、圧縮の関数としての力あるいは弾性係数
は同じ繊維量についてのいくつかの測定から異なった結
果を生ずるということが指摘されねばならない。ルーズ
な繊維塊を最初に圧縮するときは、次の圧縮に比較しよ
り大きな力が必要である。したがって、繊維塊中の実質
量を本発明の方法により求めるには、最初の圧縮の結果
だけを、あるいは一定の繰返し圧縮のあとの結果だけを
評価するのが良い。この手続きの時、管中あるいは、梳
綿機、線条機あるいは同様の機器の漏斗（トランペット
）の所で求めるのが特に有利である。何故ならば、かか
る部位においては繊維は通常操作上連続的に、ルーズな
状態から導かれ圧縮され、かくて最初の圧縮が常に起る
からである。かかる測定の他の利点は、スライバの外径
断面積は正確に定義しうるという事実にある。この適用
はおそらく本発明の方法による測定部材を最も頻繁に用
いることとなると思われるので、スライバの繊維実質量
を求めるため測定法は大部分法の形で行なわれるであろ
う：スライバは特定の断面積の所に導かれる。しかしこ
の考察は基本的には精密に定義された空間中で静止した
試料の測定に対しても有効である。

しかし実際上の理由により、運動するスライバにおける
圧縮のカを直接水めることは困難である。したがって、
弾性係数を求める方が有利である。密度はしたがって弾
性係数から結論づけられる。本発明の概念は色々な異な
った形で実施することができる：繊維塊をスプリングと
考える。

公知の如く、単純な振動システムは質量とスプリング（
ばね）より成る。共振周波数は質量とばね定数とから求
められる。もし、今の場合第３図により、あらかじめ知
られた質量の物体４がスライバ５（＝ばね）上に縦に押
されたとすると、１つの振動系が出来上る。固有振動数
は物体４とスライバのばね定数（弾性係数Ｅ）とから求
められる。質量に付属する部材のばね定数と質量も同時
に考慮する必要がある。スライバは今、チューブあるい
は漏斗６中を移動し、質量４の下をスライドする。この
配列においても、もしスライバ５の密度が変化すると、
弾性係数Ｅあるいはばね定数が変り、したがって共振周
波数も変化する。これからスライバの密度が求められる
。質量とばねより成る振動系の励起については公知であ
りここでは詳しくは触れない。

いかなる固体、液体、あるいは気体も、圧力あるいはた
わみに対しある伝播速度Ｃをもちその減衰Ｄ（伝送特性
）を有する。伝播速度はまたしばしば°音速”とも呼ば
れ次式で計算されここでＥ；弾性係数、Ｄ＝密度である
。

上記は一般的な物理法則である。本発明は、均一な固体
、液体あるいは気体の伝播特性と、繊維塊のそれとが、
ある類似性をもつ事実から出発している。しかし均質体
中の伝播は分子から分子へと分子の領域で起るのに対し
、繊維塊中では繊維から繊維へとマクロな領域で発生す
る。均質体との類似において、異なる他の面は、均質体
においては伝播挙動はほとんど固定された物質定数で決
るのに対し、繊維塊においては、すでにのべた如く、密
度となかんづく弾性係数は圧縮に著しく依存することで
ある。本発明においてはこの点を利用し、繊維塊の密度
したがって例えば実質断面は、伝播特性、好もしくは伝
播速度を求めることｋよって求められる。

第４図は伝播速度および／または静止あるいは運動する
スライバでの減衰を求めるための方法の原理を示す。図
中６は管あるいは漏斗の断面を示し、７は機械的変形を
生じスライバ５に伝えることのできる送信器（トランス
ミッタ）を示す。この目的のためには圧電素子が特に適
している。もし、例えば送信器７からスライバ５に１つ
のパルスが送られると、このパルスはスライバｓ中に伝
播速度Ｓと減すいｄで伝播し、ある時間τの後、受信器
８で受取られる。

受信器８も圧電素子で設計することが出来よう。

この通過時間τ（第５図）は、スライバの正確に求めら
れた密度りに対応する。スライバが粗だと伝播速度もお
そく１減衰は大である。スライバが密になると、伝播速
度も増大し、減衰はへる。したがって繊維密度り、した
がってスライバの純実質部断面Ｑｏは伝播速度と／また
は減衰（第５図）から求められる。

受信パルスｌＯは、発信パルス９から通過時間τだけ離
れている。

第４図による配置の１つの変形として、第６図による配
置も可能である。第６図において、変換器１１は送信器
および受信器として用いられ、その対向位置には漏斗を
一種の反射器１２として作用するよう設計されている。

かくして、パルスはスライバ５中を２回通過する、すな
わち往復する。したがって受信パルスは変換器１１に２
τの時間の後減衰して到達する。

１つの振動系の、フィードバックで形成される共振周波
数ｆｏを用いても、通過時間τを測定するのと等価であ
る（第７図）。

共振周波数は通過時間τに逆比例するので、スライバ５
の密度りは、この方法によっても求められる。

この手続きの間、振動系は、送信器７と受信器８との間
の適当な公知の帰還回路１４により共振領域において励
起される。例えば、受信信号を帰還のためいわゆる１フ
エーズＰツクドループ″’　（ＰＬＬ　）に加える。Ｐ
ＬＬは受信器８での位相で送信器７を制御する。

この配列においては、共振系は帰還で生ずるだけでなく
、繊維塊の中でも生ずる。何故なら共振はすでに繊維塊
の中にあり、上記の帰還でさらに刺激されるだけである
。共振周波数は通過時間τの２倍に逆比例する。

この方法は特に移動するスライバに対して有利である。

何故ならば、スライバの移動によって受信器に妨害信号
となるノイズが生ずるからである。これらの妨害信号は
共振システムを用いて基本的には除去できる。

基本振動の高調波にも他の共振周波数がある。

本発明の方法による測定部材は、繊維機械上においては
、試料の流れが大なり小なり連続的であり、繊維が明確
に定義された断面をもつ通路を通る所、したがって例え
ば梳綿機、線条機、精梳綿機などの漏斗（トランペット
）部に用いると有利である。かかる測定部材は、スライ
バなどの実質断面太さの絶対値を求めるのに用いること
もできるし、したがってモニタリング用の部材としても
用いられ、あるいはチェックおよび／または制御に用い
ることができる。

第８図ないし第１０図はスライバをガイドする部材、（
例えば漏斗（トランペット））の例を示す。送信器７と
受信器８はスライバ５で満たされる漏斗６の壁中にスラ
イバの流れを直角に挿入される。これらは円形のものに
適合させるのは好ましくなく、平行平面状に適合させ、
送信器と受信器の表面１９間の距離が同一であるものが
好ましい。

第９図は長さ方向断面を示したものである。

送信器７と受信器８は試料空間中にわずかに突出し、ス
ライバ５の運動方向加に対する方向に傾斜面１３がつけ
られスライバの通過を容易にしている。

第１０図は角形断面をもち、送信器７と受信器８を有す
る漏斗を示す。しかし他の断面形例えば楕円または多角
形断面もまた可能である。

第１１図は、例えば梳綿機に用いられるような漏斗の１
実施例を示す。挿入される送信器７と受信器８を別にし
て、この漏斗の構造は、すでに梳綿機に用いられている
ものと全く同じである。５は通過するスライバを示す。

この形の漏斗においては、送信器７からのパルスは、本
発明の方法にしたがって、スライバ５を通り、受信器８
に達する。この方法ではスライバの断面外形は正確に定
義され、密度したがって弾性係数も求められる。したが
って、スライバの実質断面も伝播特性から求められる。

第１２図は送信器７の断面の１例である。１１は第１１
図の送信器７の外形に対応する外側部材である。該部材
は圧電素子を保持し保護するためスライバ５に対して隔
壁１２を有するごとく構成されている。傾斜面１３は、
スライバ５の矢印方向への通過を容易にする。支柱１４
は圧電素子の力を隔壁１２の中央に集中する。二つの圧
電素子１５．１６）Ｃはライン１７を通して電圧が印加
され変形を生じさせる。ねじ１８は軽い１縮を与えるの
に用いられる。

電気的に見て、圧電素子１５　、１６は、一方ではライ
／１７に対し同じ極性、他方では外側部材１１、ねじ１
８及び支柱１４より成る集団部材に対しても同じ極性を
もつよ・う注意すべきである。電圧はライン１７と上記
集団部材の間に加えられる。かかる隔壁と支柱より成る
構造は、スライバ５と圧電素子１５　、１６とが直接接
触する構造に適している。

全く同様な構造が受信器８にも用いられる。

この場合、受信信号は集団部材とライン１７の間で取出
される。

本発明による方法およびこれを実施する装置は特に第１
１図の例で示したごとく現存し広く用いられている機械
部品；すなわち漏斗（トランペット）を測定部材として
置かえれば良いので極めて有利である。かくして、スラ
イバの実質断面を求める測定部材を取つけるのに構造上
の問題は生じない。

繊維物の密度を求めるため弾性係数を用いる問題に関し
ては、弾性係数は静的測定の場合と、動的測定の場合と
必ずしも同一である必要はなく、繊維物の密度を求める
原理に対しては重要な問題ではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は測定原理の基本概念の基礎を示す図、第２図は
歪一応力図、第３図は質量とばねより能を求める測定装
置、第５図はパルス図、第６図は第４図による測定方法
の第１の変形を示す図、第７図は第４図の測定法の他の
変形を示す図、第８図は正確に定義された空間をもつ第
１の形の断゛面図、第９図は第８図の空間の長さ方向の
断面図、第１０図は正確に定義された空間をもつ他の形
の断面図、第１１図は本発明の方法の１実施例の長さ方
向断面図、第１２図は送信器、受信器の長さ方向の断面
図をそれぞれ示す図である。 ５・・・スライぶ、６・・・漏斗、７・・・送信器、８
・・・受信器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　繊維試料の弾性的および／または動的挙動を、容
   積で定義された、または繊維を含む断面の断面積で定義
   された繊維を含む空間中で求めることを特徴とする、繊
   維試料の実質的な量、または密度を求める方法。 ２゜繊維試料の圧力による機械的変化および／または機
   械的変形の伝播挙動を容積で定義された、または繊維を
   含む断面の断面積で定義された繊維を含む空間中で求め
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、繊維試料の圧力による機械的変化および／または機
   械的変形の伝播速度を、容積で定義された、または繊維
   を含む断面の断面積で定義された、繊維を含む空間中で
   求めることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載の方法。 ４、　圧力による機械的変化および／または機械晶変形
   の減衰を、容積で定義された、°また＆家繊維を含む断
   面の断面積で定義された、繊維を含む空間中で求めるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
   の方法。 ５、　少なくとも１個の、限定された断面積をもつ送信
   器から、圧力の変化をスライノ（に与え、少なくとも１
   個の、限定された断面積をもつ受信器により、送信器か
   ら受信器までの該圧力変化の通過時間（τ）を求めるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
   の方法。 ６、少なくとも１個の、限定された断面積をもつ送信器
   から、圧力の変化をスライノ（に与え、少なくとも１個
   の、限定された断面積をもつ受信器により、送信器から
   受信器までの該圧力変化の減衰を求めることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の方丸７、　
   少な（とも１個の、限定された断面積をもつ送信器から
   、圧力の変化をスライバに与え、該圧力変化を反対側の
   規定断面積で反射し、圧力変化を送信器で再び受信する
   ごとくした、特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   方法。 ８、　スライバを少なくとも１つの質量と組合せて１つ
   の振動系を形成させ、該振動系に生ずる共振周波数（ｆ
   ｏ　）から、スライバの密度を求めるとと（したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ９、繊維試料中に少な（とも１つの共振を生ぜしめ、励
   起周波数は通過時間の２倍の値の、逆数または整数倍に
   よって調整し、その共振周波数より繊維試料の密度を求
   めることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、
   第５項、または第７項記載の方法。 １０、定義された容積あるいは断面積を、特にスライバ
   の断面を正確に定義できるガイドな管。 漏斗またはトランペットの形で備え、該空間中でスライ
   バの弾性的挙動および／または動的挙動を測定するごと
   くしたことを特徴とする装置。 １１、　　少な（とも１個の送信器を管、漏斗またはト
   ランペットの壁中に挿入し、該送信器を介して、スライ
   バに圧力変化を与え、少な（とも１個の受信器により、
   圧力変化を測定するごとくした、特許請求の範囲第１０
   項記載の装置。 １２　　受信器は送信器の反対側に位置させた特許請求
   の範囲第１０項または第１１項記載の装置。 １３、　　送信器と受信器は同一であり、これに対向し
   反射領域を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   ０項または第１１項記載の装置。 １４、　　送信器は１つの発信器で励起され、送信信号
   と受信信号の間の位相差を、該受信器および位相測定器
   により測定するごとくした、特許請求の範囲第１０項記
   載の装置。 １５、　　発信器と位相測定器とで７エーズロツクルー
   プを形成した、特許請求の範囲第１４項記賊の装置。 １６　　発信器および受−信器は、圧力変換器として圧
   電素子をもつことを特徴とする特許請求の範囲第１０項
   ないし第１５項のいずれかに記載の装置。 １７　　圧力の変化をスライバに伝達する隔壁に、圧電
   素子を接続したことを特徴とする特許請求の範囲第１６
   項記載の装置。 １８　　スライバで満たされた空間の断面積が、送信器
   と受信器で決定され、スライバの入力の方向に面して、
   送信器と受信器の側面に傾斜面を有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１０項ないし第１３項のいずれかに
   記載の装置。 Ｉ９　　梳綿機または精梳綿機、線条機などの機台に存
   在し、および／または取つけられている漏斗を測定部材
   として設計したことを特徴とする特許請求の範囲第１０
   項記載の装置。