纺织机及无接触测量方法

专利名称：纺织机及无接触测量方法
技术领域：
本发明涉及一种在纺织机上，尤其是在纺纱准备机上的装置，以及一
种无接触测量方法。所迷测量方法用于借助火花;改电来测量两个相互面对 的部件之间的距离。在纺纱准备机的使用中，两个相互面对的针布之间的 距离被测量，并且它们之间发生碰撞的风险也被冲企测。
背景技术：
已公开了多种使用火花放电原理来确定几何量的装置。从而，例如， DE 35 13 799 Cl公开了 一种用于在制造技术和机器人领域借助火花放电 来无接触地确定距离的装置。在此情况下，凭借高压发生器，在测量电极 和相对的工件之间产生作为辉光放电燃烧的气体放电。所述气体放电被保 持一定的时间。在此期间，在气体放电区域上方负载的电流是变化的，直 到达到一个特定的预定值；在这个时刻，在高压发生器上的二次侧电压被 测量。由于在气体放电中，在电压和电流之间存在一种自然的关系，所述 关系随着测量电极和工件之间的距离而变化，因此，可以借助参考测量来 确定3巨离。
两种方法都具有以下缺点，即所述火花放电是通过测量电极引起的， 并且由此可以根据安装位置和安装条件计算位置或距离。此外，还必须特 别注意所使用的测量探头的电绝缘性。
在WO 93/21368中公开了另 一个火花放电的应用。通过测量电极，在 测量电极与在该测量电极上牵拉的针织机的钉之间建立了电压。在火花放 电期间获得的放电电压和放电频率通过传感器测量并被传输到估算单元。 在估算单元中，将测量结果与用于电压和频率的预定参考值进行比较。最 后，该比较的结果表明针是否真的被检测到。测量电极这样设置，以使被 牵拉通过测量电极的圆形针织机的针引起连续的火花放电。如果火花放电 的幅度和频率与参考值不符，可以推断出损坏或缺少的针。借助测量方法，与固定参考值相关的针的相对质量被确定，但是两根针之间的实际距离无 法测量，因此未提出关于测量精度的严格要求。
两种方法都具有以下缺点，即火花放电是通过测量电极引起的，并且 因此必须根据测量电极的安装位置和安装条件计算位置或距离。
还公开了多种用于确定纺织机中针布顶端之间的距离的无接触测量
方法和相应的装置。从而，例如，在DE42 35 610 Al中/>开了 一种电感 传感器，该电感传感器被分配给梳棉机的盖板，并与罗拉针布相对。DE 102 51 574 Al描述了一种光学传感器，其能检测针布的自由端和相应的参考 面之间。DE 39 13 996 Al同样公开了一种无接触的传感器，在这里被称 为电容传感器、电感传感器和光学传感器。
间接测量方法是不测量相对的针布顶端之间的直接距离的方法。上述 DE 42 35 610 Al中描述了这些方法中的一个例子，其公开了从仅容纳传 感器的盖板杆到滚筒针布的距离的测量方法。根据DE 39 13 996 Al,在针 布的端面上设置了传感器，所述传感器被分配给梳棉机滚筒并且测量离盖 板上相对的配合件的距离。还公开了确定从盖板针布到通过盖板头被安装 在盖板杆上的滑靴的距离。然后，针布顶端之间的直接距离从这些间接的 距离测量中推断得到。
上述装置和方法具有以下缺点，即一方面它们比较复杂，并且另一方 面它们通常提供仅对较大数量的针布钉和针布齿进行平均而得到的距离 值。此外，还需要进行基于手动测量的校正。

发明内容
本发明的目的在于消除现有技术中的缺陷并能够高精确度地测量两 个相对的部件或针布之间的距离。
本发明的另一个目的在于使其可能高精确度地测量两个同方向或反 方向移动的部件或针布之间的距离。本发明的又 一 个目的在于可靠地检测 和指示相互移动的部件或针布发生碰撞的风险。
该目的是通过采用火花放电的直接测量方法实现的。在所述相对的部 件或针布之间引起至少两个火花放电，所述火花放电的时间间隔和/或频 率被测量，并且所述部件和针布之间的距离从中计算得到。放电频率应被理解为每单位时间的放电次数。
本发明的优点尤其在于可以进行相互移动的两个部件或针布顶端之 间的直接距离的测量。由于所述部件或针布顶端本身被用作电极，所以此 外还实现了非常有成本效益的解决方案。通过电压放电形式引起的放电 (被称为火花放电)，使得，特别是在至少两个火花放电序列的情况下， 可以根据在该情况下出现的频率或根据火花放电之间的持续时间推断出 所述部件或顶端之间的距离有多大。借助根据本发明的方法，这种类型的
直接距离测量甚至可以在最小可能的距离范围内，尤其在0.01mm和 0.5mm之间使用。此外，例如在梳棉机的情况下，本发明可以在每个盖板 针布和滚筒针布之间和/或在盖板针布的特定区域和滚筒针布的特定区域 之间进行单独的距离测量，这将在下文中予以解释。另外，本发明提供了 以下优点，即如果材料的性质、湿度和温度达到平均数，那么测量可以独 立于材料的性质、湿度和温度进行。此外，所述频率的测量或所述火花放 电之间的时间间隔的测量具有以下优点，即如果所述顶端之间的距离越 小，那么频率越高，或者火花放电之间的时间间隔越小。这导致了随着所 述顶端之间距离的减少，测量的精度得到了提高，因此有助于将顶端之间 的距离精确地设置到小于0.5 mm。随着所述针布之间距离的减小，所述 频率以指数形式升高，并可能在距离小于0.5mm的情况下达到高于1200 kHz。
有利地，设置有估算单元，该估算单元在上述参数(放电的频率和时 间间隔)的基础上估算根据本发明确定的在所述针布顶端之间的距离。这 种类型的计算机辅助估算快速地并且精确地提供用于所述针布顶端相对 的改进设置的数值，从而提高了机器的性能。通过检测错误信号，所述估
算单元能够减轻可能在信号序列中导致干扰的外部影响。有利地，所述估 算单元估算所述测量值，并例如在机器的显示器上向操作者提供其必须如
何改变针布之间的距离的提示。并且，可替代地或附加地，关于盖板针布 与滚筒的倾斜角(拔模角)的指示也可以输出给操作者，这将在下文中予
以解释。
根据本发明，通过适用于对火花放 进行计数的测量装置来记录所述 火花放电的频率或两个火花放电之间的时间间隔。通过使用电压源，提供了特定的电势差。借助脉冲发生器，预先确定了所述火花放电之间的电压 恢复的时间曲线，例如电容充电特征，其被称为特征曲线。因此，通过所 述脉冲发生器的特征曲线和所述部件之间待测量的距离来确定两个连续 的放电之间的时间。如果两个火花放电之间的时间间隔是已知的，那么借 助所述特征曲线可以精确地确定距离。
在一个优选的实施例中，由高频率振荡器产生的附加电振荡被叠加到 根据所述特征曲线的主充电电流上。通过该叠加，实现了所述部件或所述 待测量点的周围空气的受控制的电离，并改进了火花发生的可重复性。通 过较高的可重复性，可以减少错误测量，并因此实现较高的测量精确度。
叠加频率应当优选在所述火花放电频率的6到IO倍的频率范围内。
对于电压生成，优选的是最大距离相关的电势差，该电势差在所述针 布顶端之间生成并超过空气的击穿强度(大约3200 V/mm)，以及根据期 望的测量范围位于1与10000V之间。已被证明，如果该范围被设置在2000 与5000V之间，优选地在2500与3500V之间，那将会是有利的。在梳理 间隙为约0.4mm的情况下，数学计算的击穿电压为约1280V，在梳理间 隙为约0.005mm的情况下，击穿电压为约16V，而在梳理间隙为O.OOlmm 的情况下，击穿电压为约3.2V。
在火花放电中的放电能量应当小于10mJ,因为否则会有起火或电击 的风险。并且，所述针布顶端由于电侵蚀会过度地磨损。优选地，所述放 电能量甚至在5mJ以下，优选在lmJ以下。采用这些放电能量，如果操 作者由于疏忽通过他的身体构成了短路，也不会对操作者产生危险。
由于所述针布在纺织机中是相互移动的，因而优选使用具有可调节的 特征曲线(充电特征)的脉冲发生器。这意味着在所迷火花放电之间的电 压恢复的时间曲线是可以调节的。在此情况下，所述两个针布的移动可以 是同向的或反向的，或仅有一个针布在移动。所述两个针布的移动速度在 此情况下可以是相同的或不同的。所述特征曲线有利地被设置，以使所述 待测量的针布顶端之间的相对移动不会对测量的精确度产生影响，这意味 着在所述两个火花放电之间针布之间的移动小于0.5mm，优选为0.03mm。 因此，例如在梳棉机中，滚筒本身的不规则不会对测量产生干扰影响。
特别优选地，根据本发明的机器具有一对附加的电极，在所述电极之间引起电压或火花放电。这对电极用作参考测量单元，所述两个电极顶端 之间的距离是已知的。根据 一 个优选的实施例，该距离以限定的方式变化， 而所述电极顶端之间的新距离也必须是已知的。所述一对附加的电极优选 具有与针布相似的表面几何形状。由于所述参考电极和所述可比较的表面几何形状之间的距离是已知的，因而可以通过估算单元来减小该表面几何 形状对所述针布之间的火花放电的测量值的影响。这个过程因此提高了所 述针布顶端之间的距离计算的精确度。所述 一 对附加的电极可以附加地被用于计算出微作业环境对所述针 布之间火花放电的测量值的影响。为了这个目的，所述参考电极必须被置 于与所述针布相同的微作业环境中。这里的"微作业环境"应特别地被理 解为空气温度、空气湿度、空气流速、电离粒子和/或剩余电离的存在。 上述参数会对电暈效应产生影响并因此对火花放电的时间顺序产生影响。有利地，所述 一对附加的电极被设置在被设计为冲危棉才几的纺纱准备机 的梳理区域的外面，以不影响梳理操作或不降低效率。此外，已被证明， 如果所述一对附加的电极被设置在当所述纺纱准备机在运行时基本上没 有纤维可穿透的区域中，这是有利的，从而通过利用所述参考电极不会引 起任何由纤维引起的击穿或对测量结果产生其他的影响。此外，如果基本 上不包含纤维的并且来自所述梳理区域的气流被引导通过所述测量空间， 那么在该测量空间中的微作业环境基本上与所述两个针布之间的微作业 环境相同。在一个优选的实施例中， 一针布被设计为梳棉机的盖板针布，而另一 个针布被设计为滚筒针布。正好，这两个针布之间的距离与梳理结果是相 关的，因此对其进行优化设置是非常有利的。由于实际上在梳理过程中涉 及的所有针布顶端都可以被用作电极，因此可以进行极其精确的距离测量 并从而可以进行距离设置。相同的方案可以相应地应用于打棉机，其中，本发明可以以与梳棉机 类似的方式使用。尤其在相互(同向地或反向地)移动的两个针布的距离测量中，#4居 本发明的方法可以有利地被使用，因为由于所包含的部件的移动以及梳理 条件，存在快速的距离变化的风险，并因此可以通过针布间相互的重新调节来快速地反应。为了可以在当前相对设置的针布顶端之间引起火花放电，用于建立电 势差的相应接触是必须的。在所述盖板针布和滚筒针布之间进行距离测量 的情况下，在所述盖板杆和/或滚筒轴上提供相应的滑动触头是合适的， 其中，至少一个触头与所述脉冲发生器相连接。另一个触头可以接地或同 样与所述脉冲发生器相连接。然后，存在多种用于确定所述频率或用于测量从一个火花放电到下一 个火花放电的时间的可能性。在一种可能性中，例如，所有盖板被测量， 并且例如在沿着盖板针布的特定测量点处设置固定的测量点，每个盖板在 其移动过程中与所述固定的测量点进入电接触。为此目的，在所述测量点 处分别设置短的滑动触头或滑动刷，并分别仅检测单个盖板。其优点在于 提供了监测各个盖板的可能性，例如，以确定可能的损害或单独的针布磨 损。在另一个可能性中，在与滚筒相对的回转盖板的较大的运行范围，甚 至可能在整个运行范围上进行测量。在这种对整个梳理范围的测量中，优 选使用长滑动触头或长滑动刷，其在回转盖板的整个运行路径上延伸。在 这种情况下，优点在于可以检查和监测在运行期间，即在生产期间出现的 热条件下的曲轨、滚筒、滚筒罩和/或盖板杆的位置精确度。当然，所述两种方法的组合也是可能的，其中，例如在机器的一侧上 设置短滑动刷，而在另一侧上设置长滑动刷。在所述两个针布之间的电绝缘优选以这样的方式设计，从而使得所述 盖板杆位于两个滑动曲轨的端面上，这些滑动曲轨包括不导电的塑料或者 设有这种类型的塑料层。这种滑动曲轨优选是柔性曲轨，所述盖板杆的盖 板头在穿过所述滚筒针布的过程种被引导在所述曲轨上。另一种可能性在 于提供具有滑靴的盖板头，所述滑靴包括位于所述柔性曲轨上的不导电的 塑料。该电绝缘确保了所述针布顶端之间的火花放电。如果用于针布之间的火花放电的电势差在整个梳理宽度上产生，那么 可以获得在距离测量中的高精确度。因此，根据本发明的装置和方法可以 具有与公知的测量电极相比覆盖实质上更大测量区域的大区域电极。如果 在该区域上触发了火花放电，那么操作者会得到关于所有相对的针布顶端之间可能存在的最小距离的指示，并可以相应地做出反应。
通常，由于在针布带上安装了针布钉，上述在盖板杆上的滑动触头具 有与所有针布顶端的电接触。因此，在此情况下，所述火花放电的精确位 置无法确定。相比之下，位置分辨的测量提供了更精确的预测。为此目的， 在所述盖板杆和针布带之间可以提供至少一个至少部分导电的表面元件， 所述表面元件与所述针布远离针布顶端的末端电接触。因此，在火花放电 过程中，电流从所述针布顶端流出，通过所述针布与导电表面元件的接触， 流入所述电压源，以闭合电5^。所述至少一个导电的表面元件可以，例如， 位于所述盖板杆上已知为相关的针布带的位置上。
根据一个有利的实施例，所述至少一个表面元件具有多个相互电绝缘 的传导区域，所述传导区域分布在所述表面元件上。在此情况下，将这些 传导区域分布在所分配的针布带的长度上和/或宽度上是合适的，以获得 关于所述火花放电进而关于各自部分上分配的针布顶端的至少可能的距 离的特殊的位置预测。这些传导区域通过相应的抽头和信号线分别与所述 电压源相连接，在此连接中提供了频率测量，从而在火花放电的情况下， 所述估算单元可以通过不同的电路区分不同的传导区域。
在最一般的情况下，通过相互电绝缘的、分配给盖板并分配给该盖板 的不同梳理区域的不同电路的信号分析，可以判断所述顶端在不同梳理区 域中的状态。
在类似的，同样有利的方法中，如果这些梳理区域沿旋转方向看去一 个接着一个设置时，基于分配给所述盖板的不同梳理区域的这种类型的信 号，可以判断所述柔性曲轨的状态。
根据本发明的另 一 个改进方案，可以使用通过根据本发明的方法所确 定的针布顶端的距离，以自动地优化设置该距离。为此目的，提供了相应 的调整装置，该设置装置基于数学估算和/或操作者的视觉检查来设置所 述针布距离。优选地，所述估算单元在确定了所述针布距离之后向所述调 整装置发送启动指令。这些调整装置例如启动作用在所述柔性曲轨的曲线 轮廓上的驱动装置，以提高或降低所述盖板杆的滑靴，由此增加或减少所 述针布顶端的距离。
根据本发明的用于设置所述针布顶端的距离的方法的 一个改进方案，其提出进行所述两个盖板杆的端面的连续设置。为此目的，首先，在第一 侧上减小距离，使得在所述记录的和/或观察的火花放电的基础上设置预 期的距离值5 。这有时可以借助待引入到所述梳理空隙中的测量棒的常规技术来检查。此距离值5相应于测量值T2 = f ( 5 )。在此之后，借助所 述柔性曲轨，靠近所述相应盖板杆的第二端面。只要所述新设置的盖板端 面和滚筒之间的距离满足5N》5,由于所述盖板的倾斜，在第一盖板端 面上产生火花；因此，所述测量参数T2 = f ( 5 )最初保持不变。然而， 一旦所述第二盖板端面和滚筒之间的距离变为5N<5 ,那么火花的形成变 为另一侧，并且新的频率值为T3 = f ( 5New) < T2。由于在这种情况下， 所述第二距离低于最优值，接着所述第二端面被再次提升，直到新的频率 值为丁3 = 丁2。因此得到所述新的距离值5New也假设为所述期望值5。然 后，在此情况下，所述盖板与所述滚筒平行。此过程保证了在所述盖板杆 的整个梳理宽度上基本上相同的距离。在根据本发明的测量装置的一个特别简单但有效的应用中，当低于预 定的针布顶端的距离时，通过所述电压源的电流通量被用作碰撞警告。如而个别的火花放电可能不再发生。相应地，不间断的电流流过所述电压源， 从而通过相应的信号仪器输出碰撞指示，例如使用可听的和/或可视的， 和/或采取合适的措施以避免碰撞。在根据本发明的测量装置的另一个应用中，所述测量方法被提供作为 独立于所述纺织机的移动装置。在这种类型的结构中，所述装置可以与任 何期望的机器相连接，以测量两个部件之间的距离。然而，待测量的部件 必须具有相应的接触，以使所述装置能够被连接。在此类型的结构中的所 述移动装置可以包含所有必须的但对于操作纺织机而言并不需要的部件。在上述类型的测量中，由于放电电流的急剧上升和快速的放电序列， 电磁兼容性(EMC)可能成为一个问题。通过以下描述的根据本发明的装 置的改进，可以对EMC进行优化。同样地，通过该改进，可以4及大地避 免由于放电而在所迷针布顶端的末端出现的电侵蚀。电侵蚀是指在每个花火放电期间钉的顶端的一小部分由于热效应而 损失，并且这可能最终导致针布顶端的损坏。电磁兼容性的保证越困难，那么待测量的部件的干扰能力就越高。干扰能力依赖于两个部件之间的距 离和两个相对的表面的尺寸，在所述两个部件之间存在电势差。在梳棉机 中的应用中，该表面对应于盖板的被投影到滚筒上的区域。然而，如果在 梳棉机中使用了较小的部件或较短和较窄的盖板以及在所述盖板中使用 了较小面积的传导区域，那么所述干扰能力就变得可以忽略。
在干扰能力可以被忽略的情况下，可以通过在所述脉沖发生器与所述 部件或所述盖板的连接中使用例如电阻式的抗干扰电缆的形式的单个或 分布的电阻来优化所述EMC。通过使用电阻式的抗千扰电缆，最大放电 电流被限制并且放电时间被延迟，而不会由此减小传输到所述盖板的点火 电压。这种电阻式抗干扰电缆在汽车技术领域中是已知的，其已经被用作 点火电缆很多年了。
在干扰能力不能被忽略的情况下，可以通过在所述部件和所述待测量 的顶端之间或在所述盖板和相关联的针布之间安装分布在整个部件表面 上或整个盖板针布的后表面上的电阻式抗干扰器(电阻垫或导电染料)来
优化EMC。如果没有安装表面分布的电阻式抗干扰器，那么在放电过程 中，存储在所述盖板中的所有电荷(电压)会完全独立于外部源(脉沖发 生器)而被传递到在特定时刻与所述滚筒针布距离最小的一个针布顶端
电流并延长了放电时间。表面分布的电阻式抗干扰器应被理解为电阻垫或 导电层，例如导电的塑料或导电的染料层或树脂层。为了例如使聚合物导 电，较小量的特定化学物质被加入到塑料中。通过添加纳米颗粒，可以使 染料导电。
在一个优选的实施例中，所述针布带或盖板针布本身的底部被设计为 电阻式的抗干扰器，例如通过安装在该底部上的以导线或颗粒形式的导电 组件。由此可省去安装单独的电阻垫。
根据本发明的装置和方法的另一改进是通过已知的中断放电实现的。 在这种情况下，在放电已经被触发后，放电过程被中断，并且存储在所述 盖板中的电荷被提取，以及所述电荷或者通过负载电阻被传导，或者通过 具有能量恢复能力的电容返回能量源并被保存起来以供下次放电使用。这 是通过安装用于传导能量的负载电阻或安装用于能量的中间存储的具有能量恢复能力的电容以及通过必要的用于逆转能流的整流元件而实现。当 放电开始时，通过切换第一整流元件，在所述脉沖发生器和所述盖板之间 的能流被中断，并通过切换第二换向元件被送入所述负载电阻或电容中， 所述滚筒和盖板之间的电势差下降到0，并且因此放电突然被中断。如果 使用负载电阻，能量被直接传导。如果使用电容，通过切换所述第二整流 元件，该电容随后再次与所述盖板分离，并且能量通过第三整流元件回到 电流源。通过合适的测量测到开始的放电。适用于才企测;改电开始和激活整流 元件的测量方法是，例如电压或电流测量或紫外线光电二极管。借助该光 电二极管，在火花放电过程中出现的典型"发光"可被检测并转换为电信号。作为中断放电的另 一改进方案，实施已知的预放电是根据本发明的装 置和方法的另一个改进。在预放电中，完全放电是通过实际的连续放电序 列发生的；预放电是完全放电的先驱。关于所述部件的充电，进行一种部 分放电。与中断的放电相比，该实施的优点在于较好的电磁兼容性，并且 由于不存在火花击穿可以几乎完全避免电侵蚀。随着电压的上升，在特定时间之后，在使用的局部区域内(在所述针 布顶端的附近)达到用于可视(电暈)放电的点火值。当达到该点火值时， 辉光放电开始。当电压进一步上升时，所述辉光放电成为流光放电，从而 在电压进一步上升时形成先导放电。这三种形式的放电(辉光、流光和先 导放电)通常被称为预放电。只有当在所述针布之间的区域内达到多个 kV/mm的场强时，才发生完全放电。然后，在改进方案中，待测量的部 件的供给这样被中断，使得开始的放电不会发展超过先导放电，从而可以 防止完全放电。这存在多种实现的可能性。测量提供到所述盖板(脉沖发生器)中的电子参数是检测即将来临的 完全放电的一种可能性，因为，就在完全放电之前，电压在所述放电区域 上突然上升。第二种可能性是测量预放电电流。同样地，可以通过电流通量控制所 述盖板的电压供给。在所述两个顶端之间的使用区域可以被认为是例如电 容的等效电路图。在引起预放电的电压上升过程中，该电容被认为是三部分。由于在所述两个顶端处的辉光放电，两个外部电容被短暂地放电，这 可以表现在沖击电流并使表观电荷运动起来。随着电压升高，在这些冲击 电流之间的时间间隔变得越来越短。因此，借助此现象的测量，可以确定 控制电压，在该控制电压上，电源电压被降低，以开始一个新的周期。由 此，火花放电在完全放电可以发生之前被中断。因此，在完全放电过程中 产生的副作用，例如电侵蚀和较差的电磁兼容性，就不会出现，而在个别 火花放电之间的时间间隔的测量也不会受到影响。已知的系统可以被用作 用于确定即将来临的完全^t电的时间点的测量方法，例如，位相解析的部分放电分析(Phase Resolved Partial Discharge Analysis,即"PRPDA") 方法或在使用区域中表观电流和有功电流之间的位移的确定(部分放电的 扭曲的检测)。预放电的电流冲击可以在电气上和听觉上或通过声音接收 装置(VHF、 UHF)被接收。使用 一 系列完全预放电的缺陷在于测量的精确度随着时间越来越低。 预放电在本质上要依赖于待测量的顶端的微几何形状，而完全放电则不 同，其基本上仅依赖于待测量的顶端之间的距离。为了消除此缺陷，从多 个系列的完全放电和预放电中建立测量，这可以包括，例如5%的完全放 电和95%的预放电。通过完全放电的扩散，用于预放电(依赖于微几何 形状)的边界条件被周期性地更新。这一方面导致了测量精确度的最大化， 另一方面也导致了放电能量的最小化。因此，所进行的校正可以被用作关 于所述针布的顶端的状态的信息。


下面参照附图对本发明做更详细的解释。附图示出图1示出了梳棉机的概略侧视图；图2示出了具有部分梳棉机滚筒的盖板杆的侧视图；图3示出了具有部分梳棉机滚筒的盖板杆的前视图；图4示出了在盖板针布和滚筒针布之间的火花产生的概略示意图；图5示出了测量装置的电路图；图5a示出了优选的测量装置的电路图；图6示出了电压/时间图和电流/时间图以及火花放电和距离的示意图6a示出了电压/时间图和电流/时间图以及火花放电和距离的示意
图7示出了具有一对集成的参考电极的纤维引导元件的侧视图，沿着
图8中直线I-I剖视；
图8示出了图7所示装置的顶视图9示出了一对参考电极的第二实施例的侧视图10示出了一对参考电极的第三实施例的侧视图11示出了在盖板杆和针布带之间具有导电表面元件的盖板杆的立
体图12示出了具有内置的针布钉和表面元件的针布带的放大侧视图13示出了导电表面元件的第一实施例的仰视图14示出了导电表面元件的第二实施例的仰视图15示出了具有三个独立的测量点的回转盖板装置的概略侧视图16示出了在该三个测量点处作为时间的函数测量的梳理间隙值；
图17示出了沿盖板杆的梳理通道具有三个细长的滑动触头的回转盖
板装置的概略侧视图18示出了在三个滑动触头处作为测量范围(3的函数的假想地测量
的^f危理间隙值；
图19示出了根据图5所示的测量装置的电路图，该测量装置安装有 电阻式抗干扰电缆；
图19a示出了放电的电压/时间图20示出了在盖板杆和针布带之间具有电阻垫的盖板杆的立体图； 图21示出了针布带的放大侧视图，该针布带具有内置的针布钉和在
盖板杆和针布带之间的电阻垫，并使用了根据图12至14所示的表面元件； 图22示出了根据图5所示的测量装置的电路图，该测量装置安装有
具有能量恢复能力的电容和相关联的整流元件；
图23示出了关于放电曲线的整流元件的切换状态的概略示意图； 图24示出了电压电流-气体放电特征曲线的简化对数图； 图24a示出了辉光放电的示意图；图24b示出了流光放电的示意图；图24c示出了先导放电的示意图；图25示出了使用区域的示意图，用于解释预放电；图26a示出了具有完全放电和随后的预放电的序列的概略示意图；图26b示出了测量具有脉动电压的预放电的概略示意图；附图标记说明1梳棉机2给料箱3输入罗拉4刺辊5滚筒、绷鼓滚筒5的传动轴5b凸轮6回转盖板装置7纤维喂入系统8纤维落纱系统9道夫10梳理元件11棉条沉积装置12柔性曲轨13盖板杆14中心部15中间腹板16夹具17盖板头18环形带19滑靴20针布带21盖板针布22盖板杆13的针布钉的顶端23电压源
23a脉冲发生器
24具有盖板杆13的滑动触头
25滚筒针布
26滚筒5的针布的顶端
27与滚筒5的滑动触头
28时间间隔测量装置/频率测量装置
29估算单元
30指示器
31信号装置
32调整装置
33电阻
34电容
35、35，表面元件
36针布钉21的后支架
37表面元件35的传导区域
38-40表面元件35的传导区域
38，--40，表面元件35，的传导区域
41 -43传导区域38 - 40的信号线
41，--43，传导区域38，-40，的信号线
44-46传导区域38 - 40的触头
44,--46，传导区域38'-40，的触头
47-49滑动触头
50回转盖板的测量点
51滚筒的测量点
52回转盖板的测量点的传感器
53滚筒的测量点的传感器
54电流消耗测量装置
55滑动触头
56高频(HF)振荡器57高通滤波器58低通滤波器60纤维引导元件61进气间隙62进气开口63出气开口64出气间隙65壁66盖子67绝缘体68电缆71参考电极、固定电极72绝缘体73参考电极71的电极顶端74螺栓75参考电极、可调节的电极76参考电极75的电极顶端77调节螺栓78弹簧79支架80支撑板81、 82致动器83电机201电阻式抗干扰电缆202电阻垫203具有能量恢复能力的电容204第一整流元件205第二整流元件206第三整流元件207电流测量装置208电压测量装置
209紫外光电二极管
210辉光放电
211流光放电
212先导放电
I非独立的放电
II3虫立方丈电
III汤才絮德、》文电
IV可见放电
V完全放电
Cx盖板和滚筒之间的电容
Gyi -3部分电容
E使用区域
F棉絮
FB棉条
G滑动表面
空气
S盖+反杆的运动方向
T滚筒5的旋转方向
uE;改电间隙的电压
Us受控放电的电压
uVL完全放电的电压
uGL辉光放电的电压
X盖板杆的宽度
Y完全放电之前的电压上升
R、a滚筒的针布顶端的主几何特征
R2、a2盖板杆的针布顶端的主几何特征
5 、5 、梳理间隙最大梳理间隙 参考测量的梳理间隙 盖板针布21相对滚筒5的倾斜角
具体实施例方式
图l示出了已知的梳棉机l，其中棉絮F从给料箱2输送到喂入罗拉 3以及其后的刺辊4。梳棉机1包括可旋转地支撑在机架中的单个滚筒5 (如主锡林或所谓的绷鼓)。滚筒5以已知的方式与回转盖板装置6、特 别包括喂入罗拉3和刺辊4的纤维喂入系统7以及纤维落纱系统8 —起工 作，纤维落纱系统8特别具有所谓的道夫9。梳理元件10可以被设置在 梳棉机1的预梳理区、后梳理区和次梳理区。在回转盖板装置6和梳理元 件10之间设置有纤维引导元件，这里没有详细示出，将在下文中予以详 细说明。纤维落纱系统8将棉条FB输送到图中概略示出的棉条沉积装置 11。
在所示回转盖板装置6上设有多个盖板杆13，其中，在图1中仅概 略地示出了单个盖板杆13。现在通常的回转盖板装置6包括多个间隔很 近的回转盖板杆13。为此目的，盖板杆13在其各自的端面被环形带18 (见图3)支撑，沿与滚筒5的旋转方向相反的方向移动并在回转盖板装 置6的下侧被引导通过滚筒5。
图2示出了从端面看到的盖板杆13。盖板杆13的中心部14被设计 成中空外形。在此情况下，设有用于增加盖板杆13的稳定性的中间腹板 15。针布带20具有盖板针布21，盖板针布21包括多个针布钉，针布带 20通过夹子或夹具16被固定在中心部分14的下侧。盖板杆13在设有滚 筒针布25的滚筒5的外表面上沿运动方向D被引导，滚筒5以方向T旋 转。滚筒针布25具有多个如图所示的针布顶端，这些针布顶端沿圆周方 向分布在滚筒表面上。
在盖板针布21和滚筒针布25之间的梳理间隙5中，传送到梳棉机的 纤维束被开松成单个的纤维，在此情况下，所述纤维还会进行显著的纵向 定位。此外，包括灰尘的剩余杂质被分离出去， 一些存在的短纤维被除去， 并且棉结被开松。为了使这些任务可以被令人满意地完成，重要的是，仅
6 max
6为毫米的几十分之一的梳理间隙5的宽度被正确地保持。
图3以纵向剖视图示出了图2中的盖板杆。该盖板杆在其两端面上分 别具有一个盖板头17，所述盖板头17被插入盖板杆13的下中空部分。 每个盖板头17在其下侧上设有滑靴19，该滑靴19位于两个柔性曲轨12 上，以形成滑动表面G，并且沿柔性曲轨12滑动，所述柔性曲轨12被设 置在盖板杆13的两个端面中的任一端面上。此外，两个环形带18在上侧 上接合盖板头17。为了清楚，夹具16未在图3中示出。
由于滚筒表面的弯曲以及与此相适应的柔性曲轨12的外形，盖板针 布21的针布钉在盖板杆13的宽度B上离开滚筒针布25不同距离。在图 2中，这些距离以5、 5,、 52表示，其中，以5表示的距离是最小的。 在估算中可以将这些不同的距离考虑进来，这取决于在针布带20的区域 上火花放电信号被抽取的位置和方式。尤其在确定以e表示的拔模角时， 火花放电在各个外部的针布钉处是必需的并且被估算，所述拔模角表示盖 板针布21相对滚筒5的倾斜角并且是距离5 ,、 52以及滚筒半径(rDrum) 和所述宽度X的函数。相应地设计的信号抽头在下文中予以解释。
图4概略地示出了一种测量装置。与脉沖发生器23a结合的电压源 23通过导线与固定的滑动触头24相连接。滑动触头24相继与各个回转 盖板杆13的接触侧电接触，所述盖板杆13在运动方向D上被引导通过 滑动触头24。如上所述，在盖板杆13的下侧上设有针布带20，针布21 以针布钉的形式插入针布带20中。针布钉穿透针布带20，背对针布顶端 22的钉的端部通过电接触压靠盖板杆13的下侧。盖板杆13相对两个柔 性曲轨电绝缘；例如，为此目的，用塑料制造柔性曲轨12或滑靴19。
此外，通过脉冲发生器，电压源23经过导线与固定的滑动触头27相 连接，该滑动触头27压靠在仅部分示出的滚筒5的传动轴5a上。脉沖发 生器23a通过滚筒轴5a和滚筒5的壁与滚筒针布25电连接。通过施加可 变的电压，从盖板针布21的顶端22到滚筒针布25的顶端26之间可以产 生火花放电，该火花放电连接了顶端22、 26之间的梳理间隙5并在电路
的测量装置28测量，并被传输到估算单元29，该测量装置例如是电气、 光学或电感操作的测量装置。通过已存储的算法，估算单元29计算在火花放电的特定时刻在针布顶端22、 26之间的距离5 (梳理间隙)。该距 离例如可以由指示器30示出。在梳理间隙5很小从而担心顶端22、 26发 生碰撞的情况下，可视的和/或可听的警告信号可以通过信号装置31发出。 替代地和/或附加地，回转盖板装置6和/或滚筒5被停止。同样地，可以 设有估算单元29,其可被设计为微型计算机，用于向调整装置32例如调 整驱动器输出调整指令，所述调整装置32重新设置柔性曲轨12，这转而 影响顶端22、 26之间的距离(也可参照图3)。
有利地，梳理间隙5可以从机器侧监测，从而操作人员也可以可视地 检查火花的产生，如果合适，还可以由此借助柔性曲轨12手动地调整梳 理间隙5 。
图5示出了一个用于产生火花和用于测量时间间隔和/或频率的简单 的测量装置。电压源23与脉冲发生器23a协作。所述脉沖发生器可以特 别包括元件，例如，电容34和电阻33。可调节的电阻的大小在与电容34 的相互作用中确定充电特征并因此确定脉冲发生器的特征曲线。此外，电 容34的电容量还确定了放电能量。脉沖发生器23a通过固定的滑动触头 24与针布21相连接。压靠仅部分示出的滚筒5的传动轴5a的固定滑动 触头27被接地。在两个针布21、 25之间的火花放电中，电容34被放电， 这由测量装置28记录。
图6示出了在顶端22、 26之间电压恢复或电势差U的时间曲线、电 压源的电流消耗I(测量装置54，图5)的曲线以及火花放电H,的脉沖(测 量装置28,图5)。每个火花放电导致电压突然下降到0以及电流通量I 的上升，并且与此同时，火花放电被测量装置28记录。各个电压上升的 曲线或其特征曲线与待测量的梳理间隙和滚筒的圆周速度相协调，从而使 得在盖板13的针布21和滚筒5的针布25之间的测量在短时间内进行， 以使滚筒的运动不会对测量产生干扰影响。借助脉冲发生器23a，考虑到 滚筒5的旋转速度和周长，设置其特征曲线或充电特征，从而使得滚筒5 的顶端26在两个火花放电之间在旋转方向T上的向前移动小于0.5 mm, 伊匸选小于0.03 mm。
图5a示出了脉冲产生的一个优选实施例。与图5中所示的装置相比 其改进在于，由脉冲发生器23a产生的脉冲具有叠加在脉冲上的高频信号。这是通过高频(HF)振荡器形成的。为了避免叠加的反馈，必须在
脉冲发生器23a和高频振荡器56之间设置高通滤波器57以及在脉沖发生 器中设置低通滤波器58。所述叠加实现了在针布顶端22、 26的当前附近 的受控的空气电离，并因此实现了火花产生的高可重复性。叠加的频率 (HF振荡器)相当于火花放电的频率的至少六倍，优选十倍。
图6a示出了与图6相同的图，其描述了在附加的高频电气振荡叠加 到由脉冲发生器产生的脉沖的情况下(如图5所示)电压恢复的时间曲线。
在区域A中没有火花放电发生。电压源的开路电压U。被达到，而没 有引起火花放电。针布顶端22、 26之间的实际距离5a(測量距禹)大于 最大可测量的梳理间隙5MAX。电压源23的电流消耗处于开路水平上。
与之相反，在区域B-D中，测量距离5大于O且小于5MAX，从而在 Ui的击穿电压的情况下出现火花放电，也就是说，针布顶端22、 26之间 的电势差这么大，使得火花放电出现、通过电离的空气产生瞬时短路并因 此电势差快速地下降到0，以便之后根据预定的电压曲线(特征曲线)重 新上升。火花放电的频率或火花放电之间的持续时间Tj被记录。估算单 元可以考虑到脉冲发生器的预定充电特征和参考测量来计算距离5j。在 区域B中，测量的距离5i+1对应于所述针布之间的最大可测量的距离5
max。
在区域C中，测量距离5i小于5B,因此频率更高或持续时间Tj低于 区域B中的持续时间Ti+1。在区域D中，测量距离5 h再次小于区域C 中的测量距离5j。因为频率的增加超比例于测量距离的减小，测量的精 度随着频率的增加或持续时间的下降而升高，所以用于测量距离的优选设 置范围是区域D。
最后，在区域E中，示出了短路的情况，恒定的短路电流在短路中流 动。借助电压源处的电流消耗测量装置54，该短路电流被测量，并且根 据预定的阈值，输出碰撞警告。通过火花放电的频率测量来发出碰撞信号 是不可能的，因为如图6所示，在区域A和E中没有火花放电被记录， 但只有区域E与碰撞情况相对应。
图7和图8示出了一个实施例，借助该实施例，可以进行参考测量。 一对参考电极71、 75被安装在纤维引导元件60中，因此该纤维引导元件执行两个功能。纤维引导元件60位于回转盖板装置6和梳理元件IO之间 (这里均未示出，但参照图l)。在与滚筒5的表面区域相对的纤维引导 元件60的下侧上设有沿滚筒旋转方向上变窄的间隙61,以压缩由滚筒带 入的空气(点划线)。紧接着空气L的流动方向上设有开口 62，空气L 通过该开口 62进入纤维引导元件60的内部。开口 62的大小和凹形防止 了纤维能进入纤维引导元件60的内部。在纤维引导元件60的壳体中的基 本上无纤维的空气通过在纤维引导元件60的下侧上的下游开口 63循环， 在随后变宽的间隙64中产生的附加动态真空辅助气流的运动。开口 62和 63可以在一条线上连续设置或偏斜设置(参照根据图8的顶视图)。
在纤维引导元件60的内部，由壁65和可移除的盖子66 (在图7中 就位，而在图8中被移除)限定了一个封闭的空间。所述一对参考电极位 于此空间中，该一对参考电极一方面包括固定的电极71,该电极71被设 置在绝缘体72上并具有由柏合金构成的电极顶端73，另一方面还包括电 极75，该电极75可以被手动地调节其与固定电极71的距离并具有同样 由铂合金构成的电极顶端76。可调节的电极75被可旋转地固定到支架79。 通过穿过支架79的调节螺栓77调节所述距离，该调节螺栓77作用于借 助弹簧78加载的可转动的电极75。可调节的电极75例如被电接地，以 及借助例如通过螺栓74固定在固定电极71上并通过盖子66上的绝缘体 67的电缆68,固定电极71与测量装置28 (参照图4)相连接。
电极顶端73和76分别具有滚筒针布25的顶端26 (半径R,，角度a J的主要几何特征和盖板针布21的顶端22 (半径R2，角度a。的主要 几何特征。这些几何特征对电晕效应具有直接影响，并因此一方面实现了 电极71、 75之间的参考放电之间的可比较的结果，另一方面也实现了盖 板针布21的顶端和滚筒针布25的顶端之间的测量放电。通过将电极71 和75之间的距离调整为与期望的针布距离5大小相似的值5 v ( = 5 c。mp),提供了用于消除针布21、 25的表面几何形状和微作业环境因素对 测量放电的影响的前提条件。为此目的，使用了参考电极71、 75之间的 已知距离，以及参考电极71、 75的可比较的表面几何形状。这里"微作 业环境"应当尤其被理解为空气温度、空气湿度、空气流速、电离粒子的 存在和/或剩余电离。这里"针布几何形状"应当尤其被理解为针布21、25的顶端角度的数值以及顶端半径的数值。
图9再次示出了用于设置一对参考电极71、 75之间的距离的电子装 置解决方案的例子。在与根据图7和图8的实施例相同的其它部件(具有 相同的附图标记)中，电机83作用在电极75上。因此，通过未在图中示 出的控制单元来控制电机83,即使当梳棉机在运行中时，所述距离5v也 可以被调整到新的期望的针布距离。
在图10中，参考电极71、 75之间的距离通过压电结构元件设置。两 个具有相同尺寸的压电致动器81和82被设置在不导电的支撑板80上。 在这里都被设计成可移动的两电极71和75被连接到这些致动器。通过此 装置，两个致动器81、 82的热膨胀被补偿。当在具有相反极性的并联电 路中对压电致动器81、 82施加相同的控制电压时，在两个电极71、 75之
间的距离5v即使在生产过程中也可被调整为新的期望的针布距离。
图11示出了用于测量火花放电的本发明的另一个实施例。在此情况 中，用作导体的不是盖板杆13而是表面元件30，该表面元件30被设置 在盖板杆13和针布带20之间并被设计为在其底面上至少部分导电，但是 在顶面上不与盖板杆13电接触。在图11中，示出了盖板杆13、表面元 件30和针布带20的分解视图。当在机器中使用时，这些元件相互压靠并 通过夹具16 (参照图2)被保持在一起。
图12从侧面示出了针布带20的一部分，针布的针布钉21被从上方 推下。针布带20通常由纺织针或皮革材料组成。针布钉21的后支架压靠 这里被称为传导区域37的导电部分，从而使得电流从针布21的顶端22 流入传导区域37。在此情况中，传导区域37被嵌入或压印或粘接到表面 元件35上或以其它方式设置在表面元件35上。
图13和14从底面示出了表面元件35和35，的两个不同的实施例。图 13所示的实施例具有三个传导区域38、 39、 40，这些传导区域相互电绝 缘地设置在表面元件35的纵向上。这些传导区域38、 39、 40通过信号线 41、 42、 43与位于表面元件35的端面上的触头44、 45、 46相连接，这 些触头与固定的相对的滑动触头相匹配。这些触头44、 45、 46中的每一 个与用于对火花放电计数的测量装置相连接，以位置分辨地探测各个传导 区域38、 39、 40的区域中的火花;故电。由此，例如，可以获得分配给不同的传导区域的梳理区中的顶端状态的预测。
此外，根据图14的实施例提供了在表面元件35，的宽度上进行位置分 辨的测量的可能性，并因此提供了在针布带20的宽度上进行位置分辨的 测量的可能性。在此情况下，设有六个传导区域，其中，传导区域38，或 39，或40，在盖板杆13的运动方向上一个接一个地设置。这些成对设置的 传导区域38'、 39，或40，被分布在表面元件35，的长度上，如根据图13所 示的实施例。该布置使得在六个不同的区域中位置分辨地探测火花放电成 为可能。导线41，、 42，和43，的布置和表面元件35，的端面上的触头44，、 45，、 46，的布置与图13中一致。通过使用根据图4的布置，如果需要， 还可以对柔性曲轨12 (参照图1、 3和17)的状态进行判断。
图15示出了本发明的用于进行各个盖板针布21和滚筒针布25之间 的各个距离的测量的实施例。为此目的，根据图15，设有三个用于测量 火花放电的固定测量点，所述测量点分布在柔性曲轨12 (见图l)上并且 在每个测量点处设有具有正好被传送经过的各自的盖板杆13的滑动触头 47、 48、 49。每个滑动触头分别仅探测一个盖板杆13。 一个接着一个的 盖板杆13分别在滑动触头49的区域中被标记为i-l、 i、 i+l，在滑动触头 48的区域中被标记为j-l、 j、 j+l，在滑动触头47的区域中被标记为k-l、 k、 k+l。所述三个测量点的滑动触头47、 48、 49通过连接线与相互独立 的测量通道相连接，这些测量通道在这里被标记为I、 n和ni并且是测量 和估算单元29的一部分。可替代地，仅设有一个测量通道，其换向地处 理来自滑动触头47、 48、 49的信号。如已参照图4和图5所述，滑动触 头47、 48、 49与脉冲发生器相连接，这里不再详细描述。
此外，根据图15所示的实施例具有另外的两个测量点50、 51。 一方 面，这包含了在回转盖板装置(测量点50)的顶面上的无接触探测(例 如电感的、光学的、通过超声波等)，通过该检测借助将测量的距离分配 到各个盖板杆i、j、k的传感器52来探测在盖板杆的总数n中被标记为"1" 的盖板杆13。具有无接触测量的传感器53的另一测量点51被设置在滚 筒5的旋转轴线的区域中并且借助设置在轴5a上的凸轮5b报告滚筒5的 即时角度位置，以由测量通道I、 II和III确定的距离测量中计算出滚筒外 端面的几何误差(例如圆度误差)。在三个滑动触头47、 48、 49中的每个滑动触头处，从滚筒针布25到 每个盖板杆13的各个盖板针布21的距离5可以借助频率测量值来确定 (参照图6)。图16更精确地示出了这些已确定的值，其中，对于每个 盖板杆k、 k+l、 k+2…或j、 j+l、 j+2…或i、 i+l、 i+2，经测量的梳理距 离5作为所述三个测量通道I、 II和III的时间的函数在y轴上画出。
借助图15所示的实施例并基于图16示出的结果，各个盖板针布21 的磨损程度或其可能的损坏同样可以被确定。由此，盖板针布21相对滚 筒5的拔模角或倾斜角6 (参照图2)同样可以被测量。
图17示出了另一个实施例，这里，借助时间间隔和/或频率的测量， 梳理间隙5的曲线实际上是在整个梳理范围上即在具有角度P的测量范 围上被测量。至少一个长滑动触头55跨越此测量范围P并且沿着该测量 范围与特别准备的参考盖板杆13的顶面电接触。因此，梳理间隙5可以 在该盖板杆13的整个运行通道上被测量。
优选地，在该盖板杆13的宽度上，也就是说相对其旋转方向横向地 设置梳理间隙测量的位置解决方案。为此目的，例如，在盖板杆13的左 侧和右侧以及其中间设置各个滑动触头，并且例如，具有在宽度上分布的 三个传导区域38、 39、 40的表面元件35可与图13所示相应地设置。这 些传导区域的接触例如可以通过一个接着一个移动的三个滑动触头来进 行，其中，图17中仅示出了一个这样的滑动触头55;然而，图17中相 应地示出了三条通向"左测量通道"、"中测量通道"和"右测量通道" 的连接线。在这里，还可以替代地设置整流测量通道。具有传感器52和 53的测量点50和51对应于图15所示的测量点。
在图18中，例如，相对测量范围P示出了用于所述三个测量通道的 梳理间隙5的大小。这些假设的曲线给出了梳棉机的用户关于测量范围|3 的指示，在该测量范围P内梳理间隙5应当被重新调节，特别是通过更换 盖板杆13和/或重新调节柔性曲轨12 (参照图1和图3)。
与根据图15所示的实施例相类似，在图17所示的实施例中，提供了 被标记为"1"的特定杆的位置的无接触测量。同样地，通过无接触测量 在滚筒轴5a上探测滚筒5的不圆度。
图19示出了根据图5所示的测量装置的电路图，该测量装置上安装有单个或分布的电阻。在图19中，所示电阻被设计为电阻式抗干扰电缆
201。在脉冲发生器23a和待测量的元件(这里为盖板24)之间的连接电 缆被设计为电阻式抗千扰电缆201 。这种类型的电缆在汽车工业中是已知 的并且在内燃机的点火系统中被用于抑制干扰。使用的电缆201具有0.1K Q 5MQ的电阻，优选lkQ 5k。。如图19a所示，对最大放电电流的 限制是通过电阻201实现的，而在此情况下点火电压未被减小。此设置改 进了电磁兼容性，而待测量的部件的干扰能力可被忽略。
然而，如果干扰能力较高并且不能被忽略，如在工作宽度大于1300 mm的盖板/滚筒系统中，安装单个电阻式抗干扰电缆201是不够的。在来 自投影到滚筒表面上的盖板区域的盖板/滚筒系统中，干扰能力是从待测 量的部件的相对区域中计算出来的。在此，在滚筒宽度为1500 mm和盖 板宽度为22 mm的情况下，干扰能力达到750 pF ~ lnF。在盖板13中存 储的电荷在独立于电阻式抗干扰电缆201的放电过程中被传递到针布顶 端21。然后，为了甚至在高干扰能力的情况下也达到放电电流的限制， 必须提供电阻垫202。如图20所示，电阻垫202被插入盖板13和针布21 之间。为了起作用，电阻垫202应当具有1 ~ 1500 kQm、优选15 ~ 75 k Qm的正向电阻。精确的电阻功率取决于实际存在的系统干扰能力。所示 电阻垫优选地由导电塑料制成。
在另一个优选实施例中，针布带20或盖板针布自身的底部被设计为 电阻式抗干扰器，例如通过在底部安装导线或颗粒形式的导电组件。由此， 可以免除单独的电阻垫202的安装。
图21示出了根据图12使用具有内置针布钉21的针布带的放大侧视 图。在此情况下，示出了在盖板杆13和针布带20之间安装有电阻垫202, 并使用了根据图12至14所示的表面元件37、 38、 39、 40。为了使电阻 垫202能被用于抑制干扰，该电阻垫202必须被设置在顶端21和脉冲发 生器23a之间的连接中，而安装位置必须尽可能地接近火花放电点。
图22示出了根据图5所示的测量装置的电路图，该测量装置中安装 有用于进行中断的火花放电的必要元件。在此情况下，第一整流元件204 被插入到脉冲发生器23a和待测量的部件(在这里是盖板13)之间。该 整流元件使得可以通过第二整流元件205来切换盖板13与具有能量恢复能力的电容203的连接。该电容又通过第三整流元件206与能量源或电压 源23相连接。在这里所用的整流元件204、 205、 206可以被构造成，例 如，半导体元件，可以是半导体晶闸管、三端双向可控硅开关元件、晶体 管或其他适用于快速开关的电子元件。在该测量装置中，也可以在盖板 13中设置电阻垫22，用于抑制干扰并用于改善电磁兼容性。
图23示出了整流元件204、 205、 206的开关序列及其对电压和电流 曲线的影响。上升的电压在特定幅度处导致火花放电，因此导致电流通量 上升。正常的放电曲线由虚线示出(如已在图6中所述)。通过电压测量 装置208,电压信号的下降沿(the falling edge)可被检测，并因此整流元 件204和205可被切换。整流元件204和205的切换还可以通过来自电流 测量装置207的电流信号的上升沿(the rising edge)进行。同样地，可以 使用紫外光电二极管209来代替电流测量装置207或电压测量装置208。
电。通过盖板13与电压源23的分离以及通过盖板13与电容203的连接， 能量从盖板13传递到电容203并且在放电点处的电压向OV下降。电流 通量也因此被中断，并且电流消耗显著地下降，如从图23中的电流/时间 图中可以看出。通过随后的第三整流元件206的切换并因此通过在电容 203和电压源23之间形成的连接，存储在电容203中的能量返回。整流 元件204、 205、 206被再次重置，并且直到重新放电，电压恢复开始。
还可以安装单一 的电负载电阻来代替具有能量恢复能力的电容203 。 这种电阻被直接接地，并可以省去与电压源23的连接，以及因此省去第 三整流元件206。切换点的确定和两个剩余的整流元件的切换保持不变。 唯一的区别在于能量不返回到电压源23，而是完全通过负载电阻被传递 并因此而丢失。
图24示出了 U、 I气体放电特征曲线的简化的对数示意图。特征曲线 示出了气体放电的典型轮廓。在第一部分中，实际电压上升，非独立的放 电被称为(I)。在系统没有变化的情况下，放电是不会发生的。例如， 可以通过改变部件之间的距离在该区域内引起放电。然后，独立》文电(n)， 如已知的那样，可以在较低的电压水平下进行，但在其放电过程中没有发 生改变。之后是作为第 一独立放电(II)的汤森德放电(Townsend discharge )(III) ，在汤森德放电过程中，电流通量持续地增加。在轻微的电压下降 之后则是可见放电(IV),如已知的那样，在该可见放电中出现气体放电 的典型的发光。在可见放电(IV)结束时，有一个较短的急剧的电压上升
(Y),并发生所谓的完全放电(V)。在完全放电(V)过程中，火花向 上"跳跃"并且电压或电势差快速地下降。气体放电的曲线总是近似相同 的，并且通过连续的电压供给结束于部件之间的火花击穿中，因此，这种 类型的放电亦被称为火花放电。
然后，可见放电(IV)可被进一步细分为辉光放电、随后的流光放电 以及再之后的先导放电。图24a示出了在具有"点对点，，布置的火花间隙 中的辉光放电。通过上升的电压，在局部使用区域E中达到用于电暈放电 的点火值，并且发生辉光放电210。通过未减少的电压上升，辉光放电210 将增长为流光放电211 。放电变得更强烈。在图2 4 b中示出了流光放电211 。 当电压进一步上升时，产生了如图24c所示的先导放电212。先导放电212 包括待测量部件的顶端21、 25的两个最外端22、 26处的短"闪光"。然 后，进一步的电压上升导致先导放电212连续增长，并在使用区域中场强 达到约3kV/mm时，最终引起火花跳越并因此引起完全放电。可见放电
(IV) 也可以被称为预放电。
图25示出了作为使用区域E的等效电路图，用于解释预放电。在此 情况下，待测量的部件22、 26可以被认为是电容Cx的元件。穿过放电区 域的电势差或电压UE被持续地增加，并且与此同时，电容Cx被充电直到 在完全放电的情况下能量流出并且电势差被补偿。然后，为了理解预放电， 使用区域E或待测量的部件22、 26之间的距离5被细分为至少三个电容 Cy,至Cy3，其中1/CX=1/CY1+1/CY2+1/CY3。接着，在开始预放电的情况
下，两个外部电容Cy!和Cy3被放电，而CY2的电荷緩慢地上升。Cy,和 CY3的放电在更短的的间隔下进行。C们和Cy3的放电强度随着上升的电压
UE持续地增加(也可参照在图24a至图24c中示出的由辉光放电到先导
放电的发展过程)，直到CY2也有了足够的电荷并且电容Cy,至CY3 (对 应于Cx)同时在完全放电中放电。Cy,或CY3中的每个的放电在此情况下
导致冲击电流的产生。各个冲击电流之间的间隔随着渐进的放电而变得越 来越短。可以通过测量来4全测这些沖击电流，以4企测和避免逼近的完全放电。为了测量这些沖击电流，可以采用已知的系统，例如位相解析的部分
》欠电分片斤方法(Phase Resolved Partial Discharge Analysis,即"PRPDA") 或在使用区域中表观电流和有功电流之间的位移的确定(部分放电的扭 曲)。这些沖击电流的实际值和频谱取决于使用区域E并因此取决于梳理 间隙。然而，还取决于待测量的部件5、 25的顶端22、 26的电流4 l性和
几何形状。
用于检测即将来临的完全放电的另 一 可能方案是测量提供给待测量 的部件的电气参数。 一方面，由图24中的特征曲线显而易见，可以通过 区域Y中急剧的电压上升，也就是说在完全放电前即刻;险测时间点。相 同的检测可以通过预放电的电流获得。
在图26a和26b中示出了具有在先完全放电(仅图26a)的预放电的 电流曲线和电压曲线的概略示意图。基于经检测的预放电，确定一个不应 被超过的控制电压US。因此，避免了完全放电，并且预放电以特定的时 间间隔一个接着一个，这又使得可以确定待测量的部件之间的距离。在图 26a和26b中，用虚线示出在电压上升到完全放电的点火电压Uvl的情况 下的电压曲线和电流曲线。当达到用于辉光放电Uc^的点火值时，冲击电 流出现。当达到控制电压时，降低供给电压并且因此中断预放电。 一旦电 压下降到用于自点火(辉光放电)的数但Ugl以下，冲击电流停止流动， 并且下一电压恢复可以开始。
在图26a中所示的作为完全放电的第一放电用于更新预放电的边界 条件。在图26a所示的电流曲线的说明中清楚可见，随着电压的上升，在 开始的辉光放电过程中产生的冲击电流随着升高的电压出现的时间间隔 越来越短。然后，如果一个或多个放电被传导达到完全放电，那么这些冲 击电流的顺序可被确定。根据冲击电流的产生和顺序中，控制电压Us被 确定，借助该控制电压，随后的放电被中断并且因此仅作为预放电被实施。 因此，取决于微几何条件的缺陷可被避免，并且针布顶端的状态可被确定。 有利地， 一个测量由一个或多个完全放电和预放电序列组成，其中，单个
地，与被执行的放电的总数相关的完全放电的频率在1: 10到1: 25的比 值内变化，或在100次放电中存在10到4次完全放电。任何其他的比值也是可能的(直到执行全部完全放电或全部预放电)，其中，必须考虑相 应的缺点。
为了消除电流的极性对冲击电流的大小和频谱的影响，可以通过脉动
交流电压触发预放电。在图26b中示出了具有电流曲线和电压曲线的相应
曲线图。
本发明并不限于所说明和描述的示例性实施例。从而，通过附图，描
述了盖板针布21的针布顶端22、 26与梳棉机滚筒5的锯齿形针布25之 间的距离测量。不受限制地，所描述的测量原理也可以被用于滚筒5的锯 齿形针布和刺辊(参照图1)之间的距离测量。其他的用于电接触的可能 方案同样也是可能的。可以使用其他的导电传输装置，以代替滑动触头。 当上文使用术语"火花放电"时，其也包括肉眼几乎看不到或不能看 到的电压》欠电。
权利要求
1.一种纺织机，尤其是纺纱准备机，其具有两个相对布置的针布(21、25)和用于无接触测量所述相对布置的针布(21、25)的装置，其特征在于，所述装置具有电压源(23)和脉冲发生器(23a)，用于生成可变的电势差，并且所述针布(21、25)的顶端(22、26)是导电的，所述脉冲发生器(23a)与所述顶端(22、26)这样连接，使得通过在所述两个针布(21、25)的顶端(22、26)之间施加所述可变的电势差可以产生至少两个连续的火花放电，并设有装置(28)，用于测量两个火花放电之间的时间间隔和/或连续的火花放电的频率。
2. 根据权利要求1所述的纺织机，其特征在于，设有估算单元(29), 所述估算单元可以根据所述火花放电的测量的时间间隔和/或频率确定所 述顶端(22、 26)之间的距离(5 )和/或一个针布(21)相对另一个针 布(25)的布置，尤其是它们的倾斜角(6 )。
3. 根据权利要求1或2所述的纺织机，其特征在于，设有高频振荡 器(56),所述高频振荡器生成振荡，所述振荡被叠加到由所述脉沖发生 器(23a)确定的所述火花放电之间的电压恢复的时间曲线上。
4. 根据权利要求3所述的纺织机，其特征在于，所述高频振荡器(56) 的频率相当于所述火花放电的频率的至少六倍，优选至少十倍。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的纺织机，其特征在于，所述两 个相对布置的针布(21、 25)彼此相对移动。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的纺织机，其特征在于，所述火 花放电之间的电压恢复的时间曲线是可以调节的。
7. 根据权利要求6所述的纺织机，其特征在于，所述可变的电势差 可以通过所述脉沖发生器(23a)来调节其时间曲线，以使在特定距离(5 ) 的情况下引起的在两个火花放电之间的所述针布(21、 25)之间的相对移 动小于0.5mm，伊C选小于0.03mm。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的纺织机，其特征在于，所述电 压源(23)具有电流消耗测量装置(54)，所述电流消耗测量装置(54)测量在所述顶端(22、 26)相接触的情况下产生的短路电流，并由此可以 指示碰撞警告。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的纺织机，其特征在于，在所述 两个针布(21、 25)的顶端(22、 26)之间超过空气介电强度的最大距离 相关电势差可以根据期望测量范围在1~ 10000V的范围内调整，优选在 2000 ~ 5000V之间，更优选地在2500 ~ 3500V之间。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的纺织机，其特征在于，所述纺 织机是梳棉机(1 ),该梳棉机(1 )具有至少一个盖板(13 )和至少一个 具有滚筒轴(5a)的被覆盖的滚筒(5),带的形式的针布(21)被连接 到所述盖板(13)上，所述针布彼此相对布置。
11. 根据前述权利要求中任一项所述的纺织机，其特征在于，在所述 脉沖发生器(23a)和所述针布(21 )之间提供单个或分布的电阻(201 )。
12. 根据权利要求11所述的纺织机，其特征在于，所述电阻(201) 是电阻式抗干扰电缆。
13. 根据权利要求11所述的纺织机，其特征在于，所述电阻(202) 是电阻垫，所述电阻垫由导电塑料或导电染料层或合成树脂组成。
14. 根据前述权利要求中任一项所述的纺织机，其特征在于，在所述 脉冲发生器(23a)和所述针布(21)之间设有电负载电阻和第一整流元 件(204)，并且在所述针布(21)和所述负载电阻之间设有第二整流元 件(205 )。
15. 根据权利要求14所述的纺织机，其特征在于，用具有能量恢复 能力的电容(203 )代替所述电负载电阻，以及在所述电容(203 )和所述 电压源(23)之间设有第三整流元件(206)。
16. 根据权利要求14或15所述的纺织机，其特征在于，设有电流测 量装置(207 )或电压测量装置(208 )或紫外光电二极管(209)，用于 测量所述放电的开始和致动所述整流元件(204、 205、 206)。
17. 根据权利要求1 - 10中任一项所述的纺织机，其特征在于，设有 用于确定预放电的冲击电流的测量系统，并因此能够确定可用于中断预放 电的控制电压(Us)。
18. 根据权利要求17所述的纺织机，其特征在于，在所述脉沖发生 器(23a)的控制下提供数值等于所述控制电压(Us)的电压恢复的界限。
19. 根据前述权利要求中任一项所述的纺织机，其特征在于，设有一 对用于火花放电的作为参考测量单元的附加电极(71、 75)，如果适当， 所述一对附加电极的可变的相互距离是已知的，并且所述一对附加电极在 所述顶端(73、 76)处具有与所述针布顶端(22、 26)相似的表面几何形 状。
20. 根据权利要求19所述的纺织机，其特征在于，所述一对附加电 极(71、 75)被设置在所述待测量的针布(21、 25)的工作范围之外。
21. 根据权利要求20所述的纺织机，其特征在于，所述一对附加电 极(71、 75)被设置在一空间内，当所述梳棉机(1 )运行时基本上没有 纤维可以进入该空间内。
22. 根据权利要求10或21所述的纺织机，其特征在于，所述一对附 加电极(71、 75 )被设置在一空间内，当所述梳棉机(1 )运行时气流(L) 被传导通过该空间。
23. 根据权利要求10所述的纺织机，其特征在于，在所述盖板杆(13) 上和/或所述滚筒轴(5a)上分别设有至少一个用于接触的滑动触头(24、 27 )，至少 一个所述滑动触头(24、 27 )可被连接到所述脉冲发生器(23a )。
24. 根据权利要求10所述的纺织机，其特征在于，沿着梳理通道设 有多个相互之间没有电接触的滑动触头(47、 48、 49)，用于与不同的盖 板杆(13 )相接触。
25. 根据权利要求IO所述的纺织机，其特征在于，设有针布带(20), 在所述盖板杆(13)和所述针布带(20)之间设有至少一个导电表面元件(35),所述导电表面元件(35)设有至少一个传导区域(37、 38、 39、 40)，该导电表面元件(35)与背对所述针布顶端(22)的后支架(36) 电接触，并且在所述火花放电过程中产生的放电电流通过该表面元件(35) 流动。
26. 根据权利要求2所述的纺织机，其特征在于，为了确定所述针布 (21、 25)之间的距离(5 )，所述估算单元(29)连接有用于调整所述针布(21、 25)之间的距离(5 )的调整装置(23)。
27. —种装置，其用于无接触测量纺织机的两个导电部件之间的距 离，所述两个导电部件相对布置并且具有顶端，其特征在于，该装置具有 电压源(23)和脉冲发生器(23a)，用于生成可变的电势差，所述脉沖 发生器(23a)这样与所述部件相耦合，使得通过在所述部件的顶端之间 施加所述可变的电势差可以生成至少两个连续的火花放电，并设有装置， 用于测量所述两个火花放电之间的时间间隔和/或连续的火花放电的频 率。
28. 根据权利要求27所述的装置，其特征在于，设有估算单元，通 过该估算单元可以由测量的火花放电的时间间隔和/或频率来确定所述部 件之间的距离(5)。
29. 根据权利要求27或28所述的装置，其特征在于，所述装置是可 移动的，并且可以用于在不同纺织机上测量部件之间的距离。
30. —种用于无接触测量纺织机尤其是纺纱准备机的两个部件之间 的距离的方法，所述两个部件相对布置并具有导电顶端，其特征在于，通 过电压源(23)和脉沖发生器(23a)生成可变的电势差，并且所述脉冲 发生器(23a)与所述部件相连接，通过在所述部件之间施加所述可变的 电势差在所述部件的顶端之间引起至少两个连续的火花放电，并且两个火 花放电之间的时间间隔和/或连续的火花放电的频率被测量。
31. 根据权利要求30所述的方法，其特征在于，通过一估算单元， 根据测量的所述火花放电的时间间隔和/或频率确定所述部件之间的距离(5 )和/或一个部件相对另一个部件的布置，尤其是所述部件之间的倾 斜角6 。
32. 根据权利要求30或31所述的方法，其特征在于，通过高频振荡 器(56)生成的振荡被叠加到所述可变的电势差上。
33. 根据权利要求30 - 32中任一项所述的方法，其特征在于，通过 在所述脉沖发生器(23a)和所述部件之间的单一的或分布的电阻(201、 202)限定最大放电电流。
34. 根据权利要求30 - 33中任一项所述的方法，其特征在于，放电过程被中断，以及在所述部件中存储的电荷被提取，并且或者通过电负载电阻转移或者通过具有能量恢复能力的电容(203 )返回所述电压源(23)。
35. 根据权利要求34所述的方法，其特征在于，通过整流元件(204、 205、 206)来控制能流。
36. 根据权利要求35所述的方法，其特征在于，为了测量放电的开 始和致动所述整流元件(204、 205、 206)，使用电流测量装置(207 )或 电压测量装置(208 )或紫外光电二极管(209)。
37. 根据权利要求30 - 36中任一项所述的方法，其特征在于，在达 到完全放电之前中断所述火花放电，这样生成的预放电被用作火花放电， 以测量所述部件之间的距离。
38. 根据权利要求30 - 37中任一项所述的方法，其特征在于，所述 测量由多个完全放电和预放电的序列建立。
39. 根据权利要求38所述的方法，其特征在于，对扩散的完全放电 的估算被用作关于所述针布的顶端状态的信息。
40. 根据权利要求30 - 39中任一项所述的方法，其特征在于，设有 一对附加电极(71、 75)，如果适当，所述一对附加电极之间的可变的顶 端距离(5v)是已知的，并且所述一对附加电极位于与所述部件相同的 微作业环境中，其被用作参考测量单元，以计算出所述微作业环境和/或 所述表面几何形状对所述部件之间的火花放电的测量值的影响。
41. 根据权利要求30 - 39中任一项所述的方法，其特征在于，为了 在盖板针布(21 )的整个宽度上调整盖板(13 )的针布(21 )和滚筒(5 ) 的针布(25)之间的距离，所述盖板针布(21)的第一侧这样设置，以使 在两个火花放电之间测量的时间间隔和/或测量的频率对应于该第 一侧的 期望针布距离(5 )，随后第二侧被降低，如果需要，被再次提升，直到 在该第二侧上存在与在所述第一侧面上相同的时间间隔和/或相同的频率 并因此相同的针布距离(5)。
42. 根据权利要求41所述的方法，其特征在于，分析用于电抽头的 信号，以估算所述柔性曲轨(12)的状态，其中，所述电抽头相互电绝缘 并被分配到一个盖板(13)，以及被分配到该盖板的不同的梳理区，所述梳理区在旋转方向上一个接另一个地布置。
43.根据权利要求30-42所述的方法，其特征在于，在没有火花放 电的情况下，当低于所述针布顶端(22、 26)之间的预定距离(5 )时， 基于在所述电压源(23)处确定的电流通量输出碰撞警告。
全文摘要
本发明涉及纺织机，尤其涉及纺纱准备机，以及用于无接触测量和/或调整两个相对的针布(21、25)之间的参数的装置和方法。所述装置尤其包括用于生成可变的电势差的电压源(23)和脉冲发生器(23a)。在此情况下，所述针布(21、25)的顶端(22、26)是导电的，并且所述脉冲发生器(23a)与顶端(22、26)这样连接，以使通过在所述两针布(21、25)的顶端(22、26)之间施加所述可变的电势差生成至少两个连续的火花放电。在此情况下，设有用于测量两个火花放电之间的时间间隔的测量装置和/或用于测量梳理针布的顶端(22，26)之间的当前距离的频率测量装置(28)。
文档编号D01G15/28GK101563488SQ200780041897
公开日2009年10月21日 申请日期2007年10月8日 优先权日2006年11月10日
发明者克劳迪奥·里比, 埃米尔·梅德维奇, 马丁·托布勒 申请人:里特机械公司