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Vorrichtung zur Feststellung von spontanen
Querschnittsänderungen in Textilmaterial
Es wird in der Spinnerei angestrebt, möglichst fehlerfreie, d. h. in bezug auf ihren Querschnitt gleichmässige Garne herzustellen. Es sind dabei vor allem zwei Gruppen von Gleichmässigkeitsfehlem zu unterscheiden :
Erstens sogenannte Nummerschwankungen, welche wellenförmig verlaufen und Wellenlängen von zirka 10 cm bis mehrere tausend Meter aufweisen. Diese Nummerschwankungen sind durch eine un- vollkommene Arbeitsweise der Spinnmaschinen bedingt, d. h. sie können durch verbesserte Einstellung der Maschinen in ihrer Amplitude vermindert werden.
Zweitens die spontanen Verdickungen und Verdünnungen, welche meistens viel kurzwelliger, d. h. nur einige cm lang sind und verschiedene Ursachen haben. Die spontanen Verdickungen sind in der Praxis besonders unerwünscht, da sie in der Wirkerei oft zu Nadelbrüchen führen, weil sie nicht durch die Ösen der Nadeln hindurchgleiten können. Aber auch in der Weberei führen die spontanen Verdickungen zu einer Reihe von Schwierigkeiten, wie beispielsweise zu schlechtem Aussehen des Gewebes und zu zu- sätzlichen Stillständen der Webstühle. Das letztere deshalb, weil sich die Verdickungen infolge zu geringer Drehung in den Geschirren durchscheuem, wobei der Faden schliesslich bricht.
Die spontanen Verdünnungen beeinträchtigen die Festigkeit der Garne, führen deshalb ebenfalls zu Fadenbrüchen und somit zu Stillständen der Produktionsmaschinen.
Es wurde bereits verschiedentlich versucht, durch den Einbau von Überwachungssystemen in den Garnverarbeitungsmaschinen, beispielsweise in der Spulerei, alle spontanen Querschnittsänderungen im Textilmaterial zu erfassen, den Faden an solchen Stellen abzureissen und den Fehler auszumerzen. Es sind verschiedene Systeme bekanntgeworden, welche diesem Zwecke dienen, nämlich rein mechanische Vorrichtungen und in neuerer Zeit auch kombinierte mechanisch-elektronische Apparate.
Mechanische Vorrichtungen arbeiten mit Platten, welche Schlitze von ganz bestimmter Weite aufweisen, durch welche Schlitze das zu kontrollierende Textilmaterial hindurchgezogen wird. Dabei führen spontane Verdickungen, welche einen bestimmten Grenzwert überschreiten, zur Arretierung und zum Bruch des Fadens. Diese Vorrichtungen haben den Nachteil, dass bei der Wahl eines zu engen Schlitzes das Textilmaterial unter Umständen beschädigt wird, während bei der Wahl eines etwas weiteren Schlitzes Stellen im Textilmaterial, welche an und für sich zu beanstanden wären, ungehindert passieren können.
Weiter sind mechanisch-elektrische Vorrichtungen bekannt, bei welchen das zu kontrollierende Textilmaterial mechanisch abgetastet wird und die Auslenkungen des Tastorganes elektrische Schalter betätigen, welche Schalter Stromkreise ein- und ausschalten. Solche Vorrichtungen sind sehr träge in ihrer Reaktion auf plötzliche Querschnittsänderungen. Ihre Anwendung beschränkt sich auf Materialien mit grossen Fasermassen, wie Bänder und Vorgarne, sowie auf Anwendungen mit langsamer Fortbewegung des Textilmaterials.
Die bekannten Vorrichtungen mit elektronischen Messorgane weisen andere Nachteile auf, welche vor allem in ihrem elektrischen Messteil liegen. Zur Lösung der gestellten Aufgabe müssen nämlich die langwelligen Nummerschwankungen von den spontanen Querschnittsänderungen (kurzwelligeQuerschpitts-
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EMI2.1
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EMI3.1
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EMI4.1
EMI4.2
Die Auswertung dieses Integrals ergibt
EMI4.3
Der Anzeigewert ist also in seinem zeitlichen Verlauf wieder eine Sinusfunktion. die jedoch gegenüber der Sinusfunktion des Querschnittsverlaufes gedämpft ist.
Der Dämpfungsfaktor D ergibt sich bekanntlich
EMI4.4
EMI4.5
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EMI5.1
wobei also A der Scheitelwert der Anzeigefunktion und  der Scheitelwert der Querschnittsfunktion ist.
Diese Abhängigkeit ist in Fig. 5 als Funktion von Alb gezeigt.
Als Zahlenbeispiel dient folgende Tabelle :
EMI5.2
<tb>
<tb> Elektrodenlänge <SEP> Wellenlänge <SEP> Anzeige <SEP> A/X
<tb> b <SEP> (tnm) <SEP> À <SEP> (mm) <SEP> 0/0 <SEP>
<tb> 10 <SEP> 10 <SEP> 0
<tb> 10 <SEP> 20 <SEP> 63
<tb> 10 <SEP> 30 <SEP> 82
<tb> 10 <SEP> 50 <SEP> 95
<tb>
EMI5.3
EMI5.4
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EMI6.1
- 2cp/oDie Amplitudendifferenz ist dann am grössten, wenn
EMI6.2
Diese grösste Differenz ist für die Auslösung eines Signals massgebend. Daher genügt es, die "Dämpfung" an dieser Stelle zu betrachten :
EMI6.3
In Fig. 8 ist die Grösse dieser Dämpfung in Abhängigkeit von X/d gezeigt. Auch hier zeigt sich, dass
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B. 1, 0, 5, 0, 33schnittsändernngsn wiedergeben.
Diese mathematische Ableitung zeigt, dass durch geeignete Wahl des Abstandes d zwischen den Mitten der Kondensatorelektroden 5 und 6 spontane Querschnittsänderungen bestimmter Wellenlängen teils voll zur Anzeige gebracht, teils gänzlich unterdrückt werden können.
Wie weiter oben gesagt, liegt die Länge der häufigsten spontanen Querschnittsänderungen bei Baumwolle zirka zwischen 20 und 30 mm. Für die sichere Feststellung der spontanen Querschnittsänderungen ist es daher von Vorteil, wenn der Elektrodenmittenabstand d durch Verschiebung der Elektroden 5 und 6 in ihrer Längsrichtung so eingestellt werden kann, dass für verschiedene BaumwoI1arten die typischen spontanen Querschnittsänderungen mit voller Amplitude angezeigt werden. Als kleinster Abstand muss d = 10 mm, als grösster Abstand d = 30 mm eingestellt werden können.
Insbesondere erfordert die in Fig. 8 zutage tretende grosse Flankensteilheit-entsprechend einer sehr selektiven Filterwirkung - der einzelnen Kurventeile eine Justierung des Elektrodenmittenabstandes d.
Dasselbe gilt auch für Messkondensatorkombinationen 3, die für die Messung von Textilmaterlal aus Wolle geeignet sind ; auch in diesem Falle sind dieElektrodenmittenabstände d der grösseren Länge der spontanen
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auszubilden, u. zw. im Minimum für d = 10 mm, im Maximum d = 75 mm.
Selbstverständlich können der Elektrodenabstand d und die Elektrodenlänge b bei der Messung von Textilmaterial 9 mit andern Stapellängen als die genannten für Baumwolle und Wolle den jeweiligen Stapellängen entsprechend gewählt werden. Beispielsweise können die Elektrodenabmessungen für den Fall von Zellwolle mit 40 mm Stapellänge betragen :
EMI6.6
<tb>
<tb> b. <SEP> = <SEP> 4 <SEP> mm <SEP> =10m
<tb> bmax <SEP> = <SEP> 40 <SEP> mm <SEP> bmax <SEP> = <SEP> 40 <SEP> mm
<tb>
Fig. 9 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Messkondensatorkombination 3 mit verschiebbaren Elektroden 5 und 6.
Zu diesem Zwecke sind die Elektroden 5 und 6 mit ihrer Basis in einer Gleitbahn 71 geführt und können vermittels der Klemmschrauben 72 und 73 in ihrer Längsrichtung innerhalb
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einzustellende Werte d mittels einer Skala 74 längs der Gleitbahn 71 markiert werden.
Ein weiterer, sehr wesentlicher Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin. - dass durch Temperaturschwankungen und andere äussere Einflüsse hervorgerufene unerwünschte Variationen der einzelnen
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Elemente der ganzen Messanordnung das Brilckengleichgewicht nicht oder nur äusserst wenig gestört wird, weil der ganze Aufbau der Messanordnung bis ins letzte Detail symmetrisch ist.
Fig. 10 zeigt eine Variante der Schaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung, bei welcher die Spule 2 und die Drosselspule 8 weggelassen wurden. Die Hochfrequenzspannung U 1 des Hochfrequenzgenerators 1 ) ist einerseits geerdet und anderseits an die Brückenschaltung, bestehend aus den Kondensatorelektroden 4, 5 und dem Widerstand 24 sowie aus den Kondensatorelektroden 4, 6 und dem Widerstand 23, gelegt. Die Kondensatorelektroden 5 und 6 bilden die Kopplung der beiden-an sich identisch aufgebauten - Gleichrichteranordnungen 21,25 und 27 sowie 22,26 und 28. Ein Trennkondensator 31 hält allfällige Gleichspannungsunterschiede zwischen den Gleichrichteranordnungen auf, so dass am Wider- ) stand 32 nur die den spontanen Querschnittsänderungen des Textilmaterials 9 äquivalenten Gleichspannungswerte U= auftreten.
Diese Schaltungsanordnung ergibt an den Klemmen 33 und 34 eine gegen- über dem Erdpotential 12 symmetrische Spannung, was unter Umständen zur weiteren Auswertung unerwünscht ist.
Eine Schaltungsanordnung mit einseitig geerdetem Gleichspannungspotential U= ist in Fig. 11 dari gestellt. Der Gleichrichter 21 ist über den Trennkondensator 36, der Gleichrichter 22 über den Trennkondensator 31 zur Klemme 35 geführt. Durch Querschnittsänderungen des Textilmaterials 9 verursachte Gleichspannungsunterschiede U= am Widerstand 32 treten zwischen der Klemme 35 und der geerdeten Klemme 12 auf.
Fig. 12 enthält eine beispielsweise Schaltungsanordnung, ergänzt durch eine Verstärkerstufe, welche über den Kondensator 31 und den Widerstand 32 an die Brückenschaltung gekoppelt ist, mit einem Transistor 42 und den zugehörigen Arbeitswiderständen 41,43 und 44 sowie einer Kippschaltung 46 zur Umformung der Gleichspannungsänderungen am Ausgang des Transistors 42 in Stromstösse zur Betätigung eines Relais 47.
Das Relais 47 bewegt in der beispielsweisen, schematischen Darstellung der Fig. 12 einen Anker 51, welcher mittels einer Feder 52 in seiner Ruhelage gehalten wird und dabei eine Klinke 53 festhält. Die Klinke 53 erleidet durch die in der gezeichneten Lage gespannte Rückholfeder 54 einen Zug nach links, wird aber durch den Anker 51 so lange festgehalten, als das Relais 47 stromlos ist. Die Klinke 53 steht mit ihrer Schneide 56 einer festen Schneide 55 gegenüber, zwischen welchen Schneiden das Textilmaterial 9 hindurchgeführt wird.
Durchläuft nun eine spontane Querschnittsänderung im Textilmaterial 9 die Messkondensatorkombination 3, so wird durch die dabei entstehende Gleichspannung U= die Kippschaltung 46 angeregt und die Wicklung des Relais 47 unter Strom gesetzt. Dadurch wird der Anker 51 gegen die Kraft der Feder 52 nach unten gezogen, wodurch die Klinke 53 freigegeben wird. Das zwischen den Schneiden 55 und 56 durchlaufende Textilmaterial 9 wird somit durchschnitten. Die Reaktionszeit zwischen dem Gleichspannungsstoss am Widerstand 32 und dem Schliessen des Schneidorgan kann dabei auf die Durchlaufzeit des Textilmaterials von der Messkondensatorkombination 3 bis zu der Schneidstelle abgestimmt werden.
Somit gelangt in jedem Falle die beim Durchgang durch die Messkondensatorkombination 3 den Schneidvorgang auslösende fehlerhafte Stelle des Textilmaterials 9 in dem Moment in den Bereich der Schneiden 55,56, in welchem der Schneidvorgang stattfindet. Hiedurch wird das zu prüfende Textilmaterial unmittelbar vor der fehlerhaften Stelle abgeschnitten. Die fehlerhafte Stelle kann somit leicht aufgefunden und der notwendigen Verbesserung zugänglich gemacht werden. Nach jedem erfolgten Schneidvorgang kann der beschriebene Mechanismus mit bekannten Mitteln wieder in die Bereitschaftsstellung zurückgebracht werden.
In Fig. 13 ist ein Schaltungsbeispiel für eine Kippschaltung 46 zur Betätigung des Relais 47 gezeigt.
Der über den Trennkondensator 45 und die Klemme 48 eintreffende, durch eine spontane Querschnitts- änderung ausgelöste Impuls reduziert das vom Spannungsteiler mit den Widerständen 63 und 66 der Basis des ersten Transistors 61 aufgedrückte Potential. Dadurch erniedrigt sich der Kollektorstrom des Transistors 61, so dass der Spannungsabfall am Arbeitswiderstand 67 kleiner wird. Das Kollektorpotential des Transistors 61 und damit das Basispotential des Transistors 62 werden somit negativer. Infolgedessen steigt der Strom vom Emitter zum Kollektor des Transistors 62 so stark an, dass das an den Klemmen 49 und 50 angeschaltete Relais 47 aufzieht und die weiter oben beschriebenen Funktionen auslöst. Die Widerstände 64,65 und 68 bestimmen den Arbeitspunkt der Transistoren 61 und 62.
Der Stromfluss durch das Relais 47 wird durch den Rückkopplungswiderstand 69, welcher zusätzlich zum Eingangsimpuls den vom Spannungsabfall über dem Relais 47 erzeugten positiven Spannungsstoss auf die Basis des Transistors 61 überträgt, im Sinne der ursprünglichen Arbeitsweise unterstützt. Die beschriebene Kippschaltung erhält die erforderliche Speisespannung aus der Spannungsquelle 70 und liegt im Punkt 12 an Erde.