Verfahren und Apparatur zur Überprüfung der Dicke von Fäden,
Drähten, Bändern und ähnlichen Materialien
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überprüfung der Dicke von in Längsrichtung bewegten Fäden, Drähten, Bändern und ähnlichen Materialien, sowie auf eine Apparatur zur Durchführung des Verfahrens.
Die Kontrolle von Fäden auf Knotenstellen oder Verdickungen stellt in der Textilindustrie ein wichtiges Problem dar, da das Vorhandensein von Knotenstellen die Qualität und den Wert der meisten Textilfäden stark vermindert. Dementsprechend existieren bereits verschiedene Verfahren, um einen bewegten Textilfaden auf Knotenstellen und Verdickungen zu prüfen.
Beispielsweise wird durch mechanische Fühler der an einem Prüfgerät vorbeilaufende Faden abgetastet und beim Auftreten von Verdickungen vom Fühler ein elektrischer Kontakt betätigt, der ein Anhalten der Umspuleinrichtung bewirkt und gegebenenfalls ein Schneidmesser steuert, das den Faden abschneidet.
Es hat sich aber gezeigt, dass eine solche Kontrolleinrichtung zu wenig empfindlich ist, um weniger dicke, aber gleichwohl störende Knotenstellen damit feststellen und beseitigen zu können.
Ferner hat man bereits versucht, derartige Knotenstellen und Verdickungen durch eine elektrischkapazitive Kontrolleinrichtung zu ermitteln. Hierbei wird die Anderung der Kapazität eines vom Faden durchlaufenden Kondensators beim Auftreten von Knotenstellen und Verdickungen ermittelt, die infolge der höheren Dielektrizitätskontante des Fadenmaterials gegenüber der Luft entsteht, wenn die Fadenmenge im Prüfkondensator zunimmt. Dieses kapazitvie Prüfverfahren kann zwar genügend empfindlich gemacht werden, um auch sehr kleine Verdickungen ermitteln zu können, jedoch ist das jeweilige Messergebnis stark vom rasch wechselnden Feuchtigkeitsgehalt der Textilfäden abhängig. Ausserdem bedingt die Installation und der Betrieb einer grösseren Anzahl solcher Prüfkondensatoren, be spielsweise an einer Spinnmaschine, einen sehr gro ssen Aufwand und hohe Kosten.
Die genannten Mängel der bisherigen Prüfvorrichtungen für in Längsrichtung bewegte Fäden, Drähte Bänder und ähnliche Materialien sollen durch das erfindungsgemässe Verfahren vermieden werden.
Hierbei ist kennzeichnend, dass, und zwar in Abhängigkeit von der momentanen Dicke des längsbewegten Materials, die an einem Messort auftritt, ein strahlungsempfindliches Empfangsorgan gegen auftreffende Strahlungen zum Teil abgedeckt wird und vom Empfangsorgan ein den Abdeckungsgrad repräsentierendes Signal geliefert wird.
Eine erfindungsgemässe Anwendung des Verfah- rens zur Beseitigung von Fehlern bei Textilfäden ist dadurch gekennzeichnet, dass beim Auftreten unzulässiger Dickenschwankungen des Textilfadens vom Empfangsorgan ein Steuersignal geliefert wird, um eine Beseitigung der Fehler des Fadens einzuleiten.
Die erfindungsgemässe Apparatur zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine Strahlungsquelle und ein von dieser beaufschlagbares, strahlungsempfindliches Empfangsorgan, durch eine Anordnung und Mittel, welche bewirken, dass das Empfangsorgan gegen die auftreffende Strahlung in Abhängigkeit von der momentanen Dicke des längsbewegten Materials teilweise abgedeckt wird und durch auf sich ändernde Strahlungsbeaufschlagung des Empfangsorgans ansprechende Signalmittel.
Die Erfindung ist nachstehend in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Fig. 1 bis 9 näher erläutert. Von diesen zeigen:
Fig. 1 ein perspektivisches Prinzipschema eines ersten Ausführungsbeispiels einer Apparatur zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens,
Fig. 2 einen Grundriss einer Blende vor dem Empfangsorgan bei dem Prinzip nach Fig. 1,
Fig. 3 ein perspektivisches Prinzipschema eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Apparatur zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens,
Fig. 4 und 7 je ein Prinzipschaltbild von Ausführungsbeispielen für eine Apparatur zur Durchführung des Verfahrens nach Fig. 1, Fig. 5 ein Prinzipschema eines dritten Ausführungsbeispiels einer Apparatur zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens,
Fig.
6 ein Prinzipschema für ein viertes Ausführungsbeispiel einer Apparatur zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens,
Fig. 8 und 9 zwei Ausführungsbeispiele von Abschneidvorrichtungen für bewegte Textilfäden.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel zum vorliegenden Verfahren trifft die von der Strahlungsquelle 11 ausgehende, vorzugsweise wenigstens angenähert parallele Strahlung 12 auf eine Blende 13 mit dem Schlitz 14 auf. Dieser Schlitz 14 wird aber nur teilweise mit Strahlung beaufschlagt, da ein Teil derselben seitens des zu überprüfenden, in Pfeilrichtung 15 bewegten, fadenartigen Materials 16 abgedeckt wird. Die abgedeckte, also strahlungsfreie Zone 17 des Schlitzes 14 ist durch Schraffur kenntlich gemacht. Die den Schlitz 14 passierende Strahlung gelangt zu dem dahinter angeordneten Empfangsorgan 18, das derart ausgebildet ist, dass an seinen Klemmen 19 ein Signal erscheint, welches die empfangene Strahlmenge repräsentiert.
Gelangt bei einer solchen Anordnung ein Knoten 20 des Fadens in den Strahlenkegel 12, so wird die strahlungsfreie Zone 17 grösser, die das Empfangsorgan 18 treffende Strahlmenge also kleiner, und das am Klemmenpaar 19 auftretende Signal ändert sich entsprechend.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Prinzip wird also der zu überprüfende Faden 16 selbst zur teilweisen Abdeckung des Empfangsorgans 18 gegenüber der Strahlung 12 von der Strahlenquelle 10 verwendet.
Die Blende 13 mit dem Schlitz 14, die in Fig. 2 vom Empfangsorgan 18 aus gesehen dargestellt ist, weist also gewissermassen ein Schattenbild des Fadens 16 auf. Dieses Ausführungsbeispiel zum vorliegenden Verfahren weist den Vorteil auf, dass der zu überprüfende Faden 16 seine Lage relativ zum Schlitz 14, also in Pfeilrichtung 21, ändern kann, ohne dass sich die auf das Empfangsorgan 18 auftreffende Strahlungsmenge und damit das Signal am Klemmenpaar 19 ändert. Dementsprechend ist eine solche Anordnung besonders zur Überwachung sehr dünner und leichter Textilfäden geeignet.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Verfahren zeigt im Prinzip die Fig. 3. Hierbei wird der zu überprüfende Faden oder Draht 25, der in Pfeilrichtung 26 bewegt wird, seitens eines Fühlers 27 abgetastet, der um die Achse 28 drehbar ist, an seinem längeren Hebelarm eine Fahne 29 aufweist und durch die schwache Zugfeder 30 an den Faden oder Draht 25 leicht angedrückt wird. Beim Vorbeilaufen eines Knotens 31 am Fühler 27 wird dieser angehoben, und die Fahne 29 erfährt eine dem Verhältnis der Hebelarmlänge entsprechend vergrösserte Auslenkung. Diese Fahne 29 befindet sich im Strahlenweg zwischen der Strahlenquelle 32 und der vor einem strahlungsempfindlichen Empfangsorgan angeordneten Blende 33 mit dem Schlitz 34.
Das Empfangsorgan kann demjenigen der Anordnung nach Fig. 1 entsprechen und derart ausgebildet sein, dass es ein die auftreffende Strahlungsmenge repräsentierendes Signal liefert. Durch die Fahne 29 wird der Schlitz 34 und damit das Empfangsorgan teilweise abgedeckt, wie durch die strahlungsfreie Zone 35 des Schlitzes 34 angedeutet. Beim Auftreten eines Knotens oder einer Verdickung 31 im Faden oder Draht 25 bewirkt die Auslenkung der Fahne 29 eine Vergrösserung der strahlungsfreien Zone 35, also eine entsprechende Änderung des vom Empfangsorgan angelieferten Signals. Da hier eine Lagenänderung der vorbeilaufenden Materialien nach oben oder unten eine Bewegung des Fühlers 27 bewirken würde, soll zweckmässigerweise der Faden oder Draht 25 direkt unterhalb des Fühlers 27 über eine Gleitfläche oder Rolle (nicht gezeichnet) geführt werden.
Die oben anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsbeispiele zum vorliegenden Verfahren sind mit jeder Strahlungsquelle realisierbar, die eine deutliche Schattenwirkung des vorbeilaufenden Ma terials 16 bzw. der Fahne 29 gewährleistet. Es kann normales, sichtbares oder auch gefiltertes, einfarbiges Licht verwendet werden, etwa Infrarotlicht, wobei als Empfangsorgan eine eventuell hinter einem entsprechenden Farbfilter angeordnete lichtelektrische Zelle, ein sogenannter Photowiderstand, oder jedes andere lichtempfindliche Element vorgesehen wird.
Es kann aber auch eine Korpuskelstrahlungsquelle angewendet werden, beispielsweise eine Alpha- oder Beta-Strahlungsquelle mit radioaktiven Substanzen, in welchem Falle dann das Empfangsorgan aus geeigneten Zählrohranordnungen oder anderen geeigneten Strahlungsdetektoren bestehen muss.
Die beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 erzielbare Vergrösserung der Auslenkung vom Fühler 27 zur Fahne 29 entsprechend dem Hebelarmverhältnis lässt sich auch bei einer Anordnung nach Fig. 1 verwirklichen, wenn beispielsweise eine optische Strahlungsquelle 11 verwendet und zwischen dem Faden 16 und dem Empfangsorgan 18 ein vergrössernd wirkendes Linsensystem angeordnet wird.
Umgekehrt kann natürlich auch der Schlitz 14 bzw.
34 mittels optischer Linsen auf das Empfangsorgan abgebildet werden, falls dies erwünscht ist.
Die Ausführungsbeispiele des vorliegenden Verfahrens gemäss den Fig. 1 bis 3 sind vorzugsweise zur Überprüfung der vorbeilaufenden Materialien 16 bzw. 25 auf Knotenstellen, relativ kurze Verdickun gen oder auch, umgekehrt, relativ kurze Einschnürungen geeignet. Das jeweilige Empfangsorgan liefert dann einen in seiner zeitlichen Länge der Durchlaufgeschwindigkeit der betreffenden Fehlerstelle durch den Blendenschlitz 14 bzw. 34 umgekehrt entsprechenden Signalimpuls. Bei den in der Praxis herrschenden Verhältnissen, mit einer Laufgeschwindigkeit des zu überprüfenden Materials von 100 bis 1200 m/min und einer Länge der Fehlerstellen von nur einigen Millimetern, ergeben sich je nach Schlitzbreite Impulse von etwa 2 bis 0,05 Millisekunden Dauer.
Solche Impulse können von dem natürlich gewisse Schwankungen aufweisenden Signal beim Durchlauf eines Fadens ohne Fehlerstellen leicht abgetrennt werden. Dann ist zwar eine gute Über- prüfung auf kurze Fehlerstellen möglich, nicht aber eine Kontrolle der Dicke des vorbeilaufenden fehlerfreien Materials. Es seien zunächst eine Apparatur zur Überprüfung auf kurze Fehlerstellen beschrieben und anschliessend einige Ausführungsbeispiele zum Verfahren für die Dickenkontrolle bei fehlerstellenfreien Materialien erläutert.
Die Fig. 4 zeigt ein Schaltbild einer nach dem Prinzip von Fig. 1 arbeitenden Apparatur zur Über- prüfung von Fäden und Drähten auf kurze Verdikkungen oder Einschnürungen. Der zu überprüfende, im Querschnitt gezeichnete Faden oder Draht 40 befindet sich im angenähert parallelen Strahlenkegel einer optischen Lichtquelle 41 und läuft vor einem lichtempfindlichen Empfänger 42 vorbei. Die Lichtquelle 41 besteht z. B. aus der Glühlampe 43, die über das Klemmenpaar 44 gespeist wird und in einem Gehäuse 45 angeordnet ist, das einen Lichtaustrittskanal 46 aufweist. Zwischen der Glühlampe 43 und dem Kanal 46 ist eine lichtdurchlässige Scheibe 47 vorgesehen, die entweder ein Farbfilter oder eine Mattscheibe zur gleichmässigen Ausleuchtung des Lichtaustrittskanals 46 sein kann.
Dieser Lichtaustrittskanal 46 list der Lichteintrittsöffnung 47 des Empfängers 42 zugekehrt, deren Höhe und Breite zweckmässigerweise kleiner als die betreffenden Abmessungen des Lichtaustrittskanals 46 sein sollen. Hinter der Lichteintrittsöffnung 47 ist im Gehäuse 48 des Empfängers 42 als lichtempfindliches Element ein Photowiderstand oder Phototransistor 49 vorgesehen, der mindestens längs dem der Lichteintrittsöffnung 47 zugekehrten Teil seiner Oberfläche lichtempfindlich ist. Die Anschlüsse 50, 51 des lichtempfindlichen Elements 49 sind aus dem Gehäuse 48 herausgeführt.
Der Anschluss 51 liegt über dem Regelwiderstand R 1 am Pluspol einer 24-V-Stromquelle. Der Anschluss 50 ist zum Mittelabgriff des aus den in Serie liegenden Widerständen R2 und R3 gebildeten Spannungsteilers geführt, dessen Widerstand R2 am Minuspol der 24-V-Stromquelle und dessen Widerstand R3 an deren Pluspol angeschlossen ist. Der Anschluss 51 ist ausserdem mit der Basis b des Transistors 52 verbunden, dessen Kollektor k über den Widerstand R4 am Minuspol der 24-V-Stromquelle liegt, während sein Emitter e über die Parallelschaltung aus dem Widerstand R5 und dem Kondensator C1 am Pluspol der 24-V-Stromquelle angeschlossen ist.
Am Kollektor k des Transistors 52 ist ferner der Kondensator C2 angeschaltet, der zum Eingang 53 des nur schematisch angedeuteten regelbaren Verstärkers 54 führt, der zweckmässigerweise ebenfalls als Transistorverstärker ausgebildet sein kann. Am Ausgang 55 dieses Verstärkers 54 ist hier beispielsweise die Erregerwicklung 56 einer Schneidvorrich- tung für Textilfäden angeschlossen.
Bei Verwendung eines handelsüblichen Germanium-Photowiderstands 49 und eines ebenfalls handels üblichen Transistors 52 können die übrigen Bauteile beispielsweise folgende Werte besitzen:
R1 = max. 150 Ohm
R2 = 1000 Ohm
R3 = 1000 Ohm
R4 = 10 000 Ohm
R5 = 330 Ohm
C1 = 16 Mikrofarad
C2 = 1 Mikrofarad
Im Betrieb liegt zwischen den Anschlüssen 50 und 51 eine Spannung von etwa 9 Volt. Durch den Kondensator C2 wird gewährleistet, dass tatsächlich nur die bei Fehlerstellen im durchlaufenden Faden 40 entstehenden Impulse zum Eingang 53 des Verstärkers 54 gelangen und die Schneidvorrichtung 56 betätigen können.
Falls erwünscht, können am Anschluss 53 auch zwei Verstärker angeschlossen werden, von denen der eine nur positive und der andere nur negative Impulse verstärkt, so dass Verdickungen und Einschnürungen am durchlaufenden Faden oder Draht 40 unterschiedlichen Auswerteinrichtungen zugeführt werden können.
Die in Fig. 4 schematisch dargestellte Apparatur wurde als Fadenprüfer bei Spinnmaschinen mit gutem Erfolg zur Steuerung einer Schneidvorrichtung und gleichzeitig einer Arretiereinrichtung für den Fadenaufwickelantrieb verwendet. Bei richtiger Einregelung des Verstärkers 54 konnte ein sicherer und und trotzdem auf geringfügige Fehlerstellen anspre- chender Betrieb der Apparatur erzielt werden. Es hat sich dabei als zweckmässig erwiesen, den Empfänger 42 an einer beim Betrieb der Spinnmaschine einen Luftstrom aufweisenden Stelle zu montieren, womit eine Verschmutzung der Lichteintrittsöffnung 47 vermieden werden konnte.
Ein zweites Ausführungsbeispiel einer Apparatur ähnlich der in Fig. 4 wiedergegebenen, ist in der Fig. 7 dargestellt. Hier befindet sich im lichtempfindlichen Empfänger 42 ein Phototransistor 52a. In gleicher Weise wie beim Schaltbild nach Fig. 4 liegt dessen Basisanschluss b am Spannungsteiler R2 + R3, der Kollektoranschluss k über dem Widerstand R4 an -24 Volt und der Emitteranschluss e über die Parallelschaltung aus dem Widerstand R5 und dem Kondensator C1 an +24 Volt. Am Widerstand C2 ist der Verstärker 54a angeschlossen, dessen Ver stärkungsgrad über das Klemmenpaar 54b gesteuert werden kann, beispielsweise durch Zuführung einer Steuerspannung.
Dies ist dann zweckmässig, wenn beispielsweise eine grössere Anzahl gleichartiger Apparaturen gemäss Fig. 7 an einer Textilmaschine vorhanden sind und deren Ansprechempfindlichkeit von einem Steuerplatz aus mit einem gemeinsamen Handgriff gesteuert wird. Eine derartige gemeinsame Empfindlichkeitssteuerung kann natürlich auch beispielsweise durch Steuerung des Speisestromkreises der Lichtquellen (43, 44 in Fig. 4) verwirklicht werden.
Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, anstelle der Erregerwicklung 56 eine Schneidvorrichtung oder, wie in Fig. 7 angedeutet, an einem zweiten Ausgang 55a des Regelverstärkers 54 ein Signalisier-oder Registriergerät 5 6a anzuschliessen, zwecks Anzeige bzw. Aufzeichnung der beim Vorbeilaufen des Textilfadens am Empfänger 42 ermittelten Ungleichmässigkeiten des Fadens. Durch die Signaleinrichtung 56a kann auch z. B. die Antriebsvorrichtung für die Fäden 40 gestoppt werden.
Ein Ausführungsbeispiel für eine Schneidvorrichtung, die seitens der Magnetwicklung 56 betätigt wird, zeigt die Fig. 8 in schematischer Wiedergabe.
Die Magnetwicklung 56 befindet sich auf einem Magnetjoch 80, dessen rückwärtiger Schenkel 80a am unteren Ende zwei Ausschnitte 81 zur Aufnahme des Magnetankers 82 aufweist. Der Anker 82 ist der Deutlichkeit halber aus diesen, sein Drehlager bildenden Ausschnitten 81 herausgezogen gezeichnet; in der betriebsmässigen Lage wird er durch die Zugfeder 83 in den Ausschnitten 81 festgehalten durch eine in Pfeilrichtung 84 wirkende Kraftkomponente dieser Zugfeder 83. Eine weitere Kraftkomponente dieser Zugfeder 83 wirkt in Pfeilrichtung 85 und drückt den Anker 82 an den Anschlag 86.
Auf diese Weise gewährleistet die Zugfeder 83 eine spielfreie Lagerung des Ankers, ohne dass eine besondere Präzision der einzelnen Bauteile erforderlich ist. Dic Zugfeder 83 drückt auch den Stift 87 spielfrei auf den Anker 82, wodurch in der Ruhelage des Ankers 82 eine definierte Lage des über die Schneide 88 mit dem Stift 87 starr verbundenen Messers 89 unterhalb des in Pfeilrichtung 90 am Messer 89 vorbeibewegten Fadens 91 gewährleistet ist.
Die Schneide 88 ruht in einem Schneidenlager 92, in welchem sie eine Kippbewegung in Pfeilrichtung 93 ausführt, wenn bei Erregung der Magnetwicklung 56 der Anker 82 vom vorderen Schenkel 80b des Magnetjoches 80 in Pfeilrichtung 94 angezogen wlrd Durch diese Kippbewegung kommt die scharfe Kante des Messers 89 mit dem Faden 91 in Berührung und schneidet denselben ab.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer derartigen Schneidvorrichtung zeigt die Fig. 9, bei der das Messer 95 zum Abschneiden des Fadens 91 starr an einem Kippanker 96 befestigt ist, der in zwei Schneidenlagern 97 und 98 spielfrei ruht, da er durch die Zugfeder 99 in die Schneidenlager und in Ruhelage gegen den Anschlag 100 gedrückt wird. Bei Erregung der Magnetwicklung 56 wird der Fortsatz 101 und damit der ganze Kippanker 96 in Pfeilrichtung 102 bewegt, so dass das Messer 95 den Faden 91 abschneidet.
Anstelle der bei den Ausführungsbeispielen der Schneidvorrichtung nach Fig. 8 und 9 vorgesehenen spielfreien Schneidenlagerungen 88, 92 bzw. 97, 98 kann natürlich auch eine kreisrunde Welle, eine einseitig eingespannte Flachfeder oder dergleichen verwendet werden.
Wie oben bereits erwähnt, kann das vorliegende Verfahren nicht nur zur Bestimmung von Fehlerstellen innerhalb eines Fadens, Drahtes, Bandes oder anderen längsbewegten Materials dienen, sondern ermöglicht auch die Dickenüberprüfung fehlerfreier Längen. Bereits die Ausführungsbeispiele des Verfahrens nach Fig. 1 bis 3 sind hierfür verwendbar, denn das vom jeweiligen Empfangsorgan gelieferte Signal ist vom Verhältnis der strahlungsfreien Zone 17 bzw. 35 relativ zur bestrahlten Fläche des Schlitzes 14 bzw. 34 in der Blende 13 bzw. 33 abhängig.
Das Signal kann also unmittelbar die Dickenwerte angeben, falls die Emission der Strahlungsquelle 11 bzw. 32 genau konstant gehalten werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel für eine Dickenmessung nach dem vorliegenden Verfahren ohne die Notwendigkeit der Konstanthaltung der Emission einer Strahlungsquelle zeigt das Prinzipschema der Fig. 5, welches der Apparatur nach Fig. 4 angepasst ist. Hier wird der Lichtkegel der Lichtquelle 41 durch eine halbdurchlässige Platte 60 in zwei Lichtkegel 61 und 62 unterteilt und der Lichtkegel durch den Spiegel 63 umgelenkt. Beide Lichtkegel 61 und 62 gelangen zu je einer Lichteinfallöffnung 47a bzw. 47b des Empfangsorgans 42 und beaufschlagen jeweils einen der zwei gleichen Photowiderstände 49a und 49b, die elektrisch hintereinander geschaltet sind und an den drei Anschlüssen 64, 65 und 66 liegen. An den Anschlüssen 64 und 65 kann ein erstes Signal und an den Anschlüssen 66 und 65 ein zweites Signal abgenommen werden.
In bekannter Weise kann ein Differenzsignal aus diesen beiden Signalen erzeugt werden, welches dann bei Schwankungen der Lichtquelle 41 keine Änderung zeigt, wohl aber bei Dikkenänderungen bei einem Faden oder Draht 40, der nur durch den Lichtkegel 61 hindurchläuft. Im Lichtkegel 62 kann ein unbeweglicher Vergleichsfaden bzw. -draht 67 vorgesehen werden, damit das Differenzsignal die Abweichungen der Dicke des Fadens 40 gegenüber dem Vergleichsfaden 67 nach Grösse und Richtung liefert.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des vorliegenden Verfahrens zur Fehlerbestimmung bei einem bewegten Faden, Draht oder Band 70 zeigt schematisch die Fig. 6. Bei dieser Anordnung sind längs des bewegten Fadens 70 zwei Strahlungsquellen 71 a, 71b und zwei zugehörige Empfangsorgane 72a, 72b vorgesehen, die von einer im Faden vorhandenen Fehlerstelle nacheinander durchlaufen werden. Die an den Ausgängen 73a und 73b auftretenden Signale werden einem Auswertungsgerät 74 bekannter Bauart zugeführt, welches an seinem Ausgang 75 nur dann ein Signal z. B. zur Betätigung einer Schneidund Arretiereinrichtung abgibt, wenn an beiden Ausgängen 73a und 73b mit vorbestimmtem Zeitabstand ein Fehler signalisiert wird. Auf diese Weise werden etwa im einen oder anderen Empfänger 72a, 72b zufällig auftretende Störimpulse unschädlich gemacht.
Das vorliegende Verfahren kann in der Textilindustrie zur Überwachung von Fäden verwendet werden. Dabei können von den Signalimpulsen beispielsweise Messer zum Abschneiden des betreffenden Fadens und Arretierung der Aufwickelvorrichtung betätigt werden. Es kann aber auch die Häufigkeit des Auftretens solcher Fehlerstellen ermittelt und durch Rückwärtsregelung beispielsweise der Herstellungsvorgang des Fadens derart beeinflusst werden, dass die Fehlerzahl abnimmt. Auch bei der Dickenkonrolle kann eine solche Rückwärtsregelung des Herstellungsvorgangs vorgenommen werden.
Eine weitere vorteilhafte Anwendung des vorliegenden Verfahrens besteht in der Fehlerstellen- und/ oder Dickenkontrolle von isolierten oder blanken Drähten aller Art, wo weniger ein automatischer Abschneider, als vielmehr eine Signalisierung und gleichzeitige Rückwärtsregelung zur Beeinflussung des Herstellungsprozesses durchgeführt werden kann.
Method and apparatus for checking the thickness of threads,
Wires, tapes and similar materials
The present invention relates to a method for checking the thickness of threads, wires, ribbons and similar materials moved in the longitudinal direction, and to an apparatus for carrying out the method.
The control of threads for knots or thickenings is an important problem in the textile industry, since the presence of knots greatly reduces the quality and the value of most textile threads. Accordingly, various methods already exist to check a moving textile thread for knots and thickening.
For example, the thread running past a testing device is scanned by mechanical sensors and, when thickening occurs, the sensor actuates an electrical contact that stops the rewinding device and, if necessary, controls a cutting knife that cuts the thread.
It has been shown, however, that such a control device is too insensitive to be able to use it to identify and eliminate less thick, but nevertheless disruptive nodes.
Furthermore, attempts have already been made to determine such nodes and thickenings by means of an electrically capacitive control device. Here, the change in the capacitance of a capacitor running through by the thread is determined when knots and thickenings occur, which occurs as a result of the higher dielectric constant of the thread material compared to the air when the amount of thread in the test capacitor increases. Although this capacitive test method can be made sufficiently sensitive to be able to determine even very small thickenings, the respective measurement result is strongly dependent on the rapidly changing moisture content of the textile threads. In addition, the installation and operation of a large number of such test capacitors, for example on a spinning machine, entails a great deal of effort and high costs.
The mentioned shortcomings of the previous testing devices for longitudinally moving threads, wires, tapes and similar materials are intended to be avoided by the method according to the invention.
It is characteristic here that, depending on the current thickness of the longitudinally moved material that occurs at a measurement location, a radiation-sensitive receiving element is partially covered against incident radiation and a signal representing the degree of coverage is supplied by the receiving element.
An application according to the invention of the method for eliminating defects in textile threads is characterized in that when impermissible fluctuations in the thickness of the textile thread occur, the receiving element supplies a control signal in order to initiate the elimination of the thread defects.
The apparatus according to the invention for carrying out the method is characterized by a radiation source and a radiation-sensitive receiving organ that can be acted upon by this, by an arrangement and means which cause the receiving organ to be partially covered against the incident radiation depending on the current thickness of the longitudinally moving material and by signaling means responding to changing radiation exposure of the receiving organ.
The invention is explained in more detail below in several exemplary embodiments with reference to FIGS. 1 to 9. Of these show:
1 shows a perspective schematic diagram of a first exemplary embodiment of an apparatus for carrying out the method according to the invention,
FIG. 2 shows a plan view of a diaphragm in front of the receiving organ in the principle of FIG. 1,
3 shows a perspective schematic diagram of a further exemplary embodiment of an apparatus for carrying out the method according to the invention,
4 and 7 each show a basic circuit diagram of exemplary embodiments for an apparatus for carrying out the method according to FIG. 1, FIG. 5 a basic diagram of a third exemplary embodiment of an apparatus for carrying out the method according to the invention,
Fig.
6 shows a basic diagram for a fourth exemplary embodiment of an apparatus for carrying out the method according to the invention,
8 and 9 two exemplary embodiments of cutting devices for moving textile threads.
In the first exemplary embodiment of the present method, the radiation 12 emanating from the radiation source 11, preferably at least approximately parallel, strikes a diaphragm 13 with the slot 14. This slot 14 is only partially exposed to radiation, since part of it is covered by the thread-like material 16 to be checked and moved in the direction of arrow 15. The covered, ie radiation-free zone 17 of the slot 14 is indicated by hatching. The radiation passing through the slot 14 reaches the receiving element 18 arranged behind it, which is designed in such a way that a signal appears at its terminals 19 which represents the received beam quantity.
If, in such an arrangement, a knot 20 of the thread enters the beam cone 12, the radiation-free zone 17 becomes larger, the amount of beams hitting the receiving element 18 is smaller, and the signal occurring at the pair of clamps 19 changes accordingly.
In the principle shown in FIG. 1, the thread 16 to be checked is itself used to partially cover the receiving element 18 from the radiation 12 from the radiation source 10.
The diaphragm 13 with the slot 14, which is shown in FIG. 2 as seen from the receiving element 18, thus has to a certain extent a shadow image of the thread 16. This exemplary embodiment of the present method has the advantage that the thread 16 to be checked can change its position relative to the slot 14, i.e. in the direction of arrow 21, without the amount of radiation incident on the receiving element 18 and thus the signal at the pair of clamps 19 changing. Accordingly, such an arrangement is particularly suitable for monitoring very thin and light textile threads.
A further embodiment of the method is shown in principle in FIG. 3. Here, the thread or wire 25 to be checked, which is moved in the direction of arrow 26, is scanned by a sensor 27, which can be rotated about axis 28, and a flag on its longer lever arm 29 and is slightly pressed against the thread or wire 25 by the weak tension spring 30. When a node 31 runs past the sensor 27, the latter is raised and the flag 29 experiences a deflection that is increased in accordance with the ratio of the lever arm length. This flag 29 is located in the beam path between the radiation source 32 and the diaphragm 33 with the slot 34 arranged in front of a radiation-sensitive receiving element.
The receiving element can correspond to that of the arrangement according to FIG. 1 and be designed in such a way that it delivers a signal representing the amount of radiation impinging. The slot 34 and thus the receiving organ are partially covered by the flag 29, as indicated by the radiation-free zone 35 of the slot 34. When a knot or a thickening 31 occurs in the thread or wire 25, the deflection of the flag 29 causes an enlargement of the radiation-free zone 35, that is to say a corresponding change in the signal delivered by the receiving organ. Since a change in the position of the passing materials up or down would cause the sensor 27 to move, the thread or wire 25 should expediently be guided directly below the sensor 27 over a sliding surface or roller (not shown).
The exemplary embodiments of the present method described above with reference to FIGS. 1 to 3 can be implemented with any radiation source which ensures a clear shadow effect of the material 16 or the flag 29 running past. Normal, visible or even filtered, monochrome light can be used, such as infrared light, with a photoelectric cell, a so-called photoresistor, or any other light-sensitive element, possibly arranged behind a corresponding color filter, being provided as the receiving element.
However, a particle radiation source can also be used, for example an alpha or beta radiation source with radioactive substances, in which case the receiving organ must then consist of suitable counter tube arrangements or other suitable radiation detectors.
The enlargement of the deflection from the sensor 27 to the flag 29 that can be achieved in the embodiment according to FIG. 3 according to the lever arm ratio can also be achieved in an arrangement according to FIG. 1 if, for example, an optical radiation source 11 is used and an enlarging element is used between the thread 16 and the receiving element 18 acting lens system is arranged.
Conversely, of course, the slot 14 or
34 can be imaged on the receiving organ by means of optical lenses, if so desired.
The embodiments of the present method according to FIGS. 1 to 3 are preferably suitable for checking the passing materials 16 or 25 for nodes, relatively short thickenings or, conversely, relatively short constrictions. The respective receiving element then delivers a signal pulse corresponding in its time length to the speed of passage of the relevant fault location through the diaphragm slit 14 or 34, conversely. With the conditions prevailing in practice, with a running speed of the material to be checked of 100 to 1200 m / min and a length of the flaws of only a few millimeters, pulses of about 2 to 0.05 milliseconds in duration result, depending on the slot width.
Such impulses can easily be separated from the signal, which naturally has certain fluctuations, when a thread passes through without any faults. A good check for short flaws is then possible, but not a check of the thickness of the passing flawless material. First, an apparatus for checking for short flaws will be described and then a few exemplary embodiments of the method for checking the thickness of materials free of flaws will be explained.
FIG. 4 shows a circuit diagram of an apparatus working according to the principle of FIG. 1 for checking threads and wires for short thickenings or constrictions. The thread or wire 40 to be checked, drawn in cross section, is located in the approximately parallel beam cone of an optical light source 41 and passes in front of a light-sensitive receiver 42. The light source 41 consists, for. B. from the incandescent lamp 43, which is fed via the pair of terminals 44 and is arranged in a housing 45 which has a light outlet channel 46. Between the incandescent lamp 43 and the channel 46, a light-permeable pane 47 is provided, which can either be a color filter or a matt screen for uniformly illuminating the light exit channel 46.
This light exit channel 46 is facing the light entrance opening 47 of the receiver 42, the height and width of which should expediently be smaller than the relevant dimensions of the light exit channel 46. Behind the light inlet opening 47, a photoresistor or phototransistor 49 is provided as a light-sensitive element in the housing 48 of the receiver 42, which is light-sensitive at least along the part of its surface facing the light inlet opening 47. The connections 50, 51 of the light-sensitive element 49 are led out of the housing 48.
The connection 51 is connected to the positive pole of a 24 V power source via the variable resistor R 1. The connection 50 is led to the center tap of the voltage divider formed from the series resistors R2 and R3, the resistor R2 of which is connected to the negative pole of the 24 V power source and the resistor R3 of which is connected to its positive pole. Terminal 51 is also connected to base b of transistor 52, the collector k of which is connected to the negative pole of the 24 V power source via resistor R4, while its emitter e is connected to the positive pole of 24 via the parallel connection of resistor R5 and capacitor C1 -V power source is connected.
At the collector k of the transistor 52, the capacitor C2 is also connected, which leads to the input 53 of the only schematically indicated controllable amplifier 54, which can also expediently be designed as a transistor amplifier. At the output 55 of this amplifier 54, for example, the excitation winding 56 of a cutting device for textile threads is connected.
When using a commercially available germanium photoresistor 49 and a likewise commercially available transistor 52, the other components can have the following values, for example:
R1 = max. 150 ohms
R2 = 1000 ohms
R3 = 1000 ohms
R4 = 10,000 ohms
R5 = 330 ohms
C1 = 16 microfarads
C2 = 1 microfarad
During operation, there is a voltage of approximately 9 volts between terminals 50 and 51. The capacitor C2 ensures that actually only the impulses that arise in the case of faults in the thread 40 passing through reach the input 53 of the amplifier 54 and can actuate the cutting device 56.
If desired, two amplifiers can also be connected to connection 53, one of which only amplifies positive and the other only negative pulses, so that thickenings and constrictions on the thread or wire 40 passing through can be fed to different evaluation devices.
The apparatus shown schematically in FIG. 4 was used as a thread tester in spinning machines with good success for controlling a cutting device and at the same time a locking device for the thread winding drive. With the correct adjustment of the amplifier 54, it was possible to achieve reliable operation of the apparatus which nevertheless responds to minor defects. It has proven to be expedient to mount the receiver 42 at a point which has an air flow during operation of the spinning machine, so that contamination of the light inlet opening 47 could be avoided.
A second embodiment of an apparatus similar to that shown in FIG. 4 is shown in FIG. A phototransistor 52a is located here in the light-sensitive receiver 42. In the same way as in the circuit diagram according to FIG. 4, its base connection b is connected to the voltage divider R2 + R3, the collector connection k via the resistor R4 to -24 volts and the emitter connection e via the parallel connection of the resistor R5 and the capacitor C1 to +24 volts . The amplifier 54a, whose degree of amplification can be controlled via the pair of terminals 54b, for example by supplying a control voltage, is connected to the resistor C2.
This is useful if, for example, a larger number of similar apparatuses according to FIG. 7 are present on a textile machine and their sensitivity is controlled from a control station with a common handle. Such a common sensitivity control can of course also be implemented, for example, by controlling the feed circuit of the light sources (43, 44 in FIG. 4).
It is of course also possible to connect a cutting device instead of the excitation winding 56 or, as indicated in FIG Receiver 42 determined unevenness of the thread. The signal device 56a can also, for. B. the drive device for the threads 40 are stopped.
An exemplary embodiment for a cutting device which is actuated by the magnet winding 56 is shown in FIG. 8 in a schematic representation.
The magnet winding 56 is located on a magnet yoke 80, the rear leg 80a of which has two cutouts 81 at the lower end for receiving the magnet armature 82. For the sake of clarity, the armature 82 is drawn pulled out of these cutouts 81 forming its pivot bearing; In the operational position it is held in the cutouts 81 by the tension spring 83 by a force component of this tension spring 83 acting in the direction of arrow 84. Another force component of this tension spring 83 acts in the direction of arrow 85 and presses the armature 82 against the stop 86.
In this way, the tension spring 83 ensures that the armature is supported without play, without any particular precision of the individual components being required. The tension spring 83 also presses the pin 87 onto the armature 82 without play, whereby in the rest position of the armature 82 a defined position of the knife 89, which is rigidly connected to the pin 87 via the cutting edge 88, is guaranteed below the thread 91 moving past the knife 89 in the direction of arrow 90 .
The cutting edge 88 rests in a cutting edge bearing 92, in which it executes a tilting movement in the direction of the arrow 93 when, when the magnet winding 56 is excited, the armature 82 is attracted by the front leg 80b of the magnet yoke 80 in the direction of the arrow 94. This tilting movement produces the sharp edge of the knife 89 with the thread 91 in contact and cuts the same.
Another embodiment of such a cutting device is shown in FIG. 9, in which the knife 95 for cutting the thread 91 is rigidly attached to a tilting anchor 96, which rests without play in two blade bearings 97 and 98, since it is pushed into the blade bearings and by the tension spring 99 is pressed against the stop 100 in the rest position. When the magnet winding 56 is excited, the extension 101 and thus the entire tilting armature 96 is moved in the direction of the arrow 102, so that the knife 95 cuts the thread 91.
Instead of the play-free blade bearings 88, 92 or 97, 98 provided in the exemplary embodiments of the cutting device according to FIGS. 8 and 9, a circular shaft, a flat spring clamped on one side or the like can of course also be used.
As already mentioned above, the present method can not only serve to determine flaws within a thread, wire, tape or other longitudinally moved material, but also enables the thickness check of flawless lengths. The exemplary embodiments of the method according to FIGS. 1 to 3 can already be used for this, because the signal supplied by the respective receiving organ depends on the ratio of the radiation-free zone 17 or 35 relative to the irradiated area of the slot 14 or 34 in the diaphragm 13 or 33 .
The signal can therefore directly indicate the thickness values if the emission of the radiation source 11 or 32 can be kept exactly constant.
An exemplary embodiment for a thickness measurement according to the present method without the need to keep the emission of a radiation source constant is shown in the schematic diagram of FIG. 5, which is adapted to the apparatus of FIG. Here the light cone of the light source 41 is divided into two light cones 61 and 62 by a semi-transparent plate 60 and the light cone is deflected by the mirror 63. Both light cones 61 and 62 each reach a light incidence opening 47a or 47b of the receiving element 42 and each act on one of the two identical photoresistors 49a and 49b, which are connected electrically in series and are connected to the three connections 64, 65 and 66. A first signal can be picked up at connections 64 and 65 and a second signal can be picked up at connections 66 and 65.
In a known manner, a difference signal can be generated from these two signals, which then shows no change in the event of fluctuations in the light source 41, but certainly in the event of changes in the thickness of a thread or wire 40 which only runs through the light cone 61. An immovable reference thread or wire 67 can be provided in the light cone 62 so that the difference signal supplies the deviations in the thickness of the thread 40 compared to the reference thread 67 in terms of size and direction.
A further embodiment of the present method for error determination in a moving thread, wire or tape 70 is shown schematically in FIG. 6. In this arrangement, two radiation sources 71a, 71b and two associated receiving elements 72a, 72b are provided along the moving thread 70, which are provided by a fault in the thread can be run through one after the other. The signals appearing at the outputs 73a and 73b are fed to an evaluation device 74 of known design, which at its output 75 only sends a signal z. B. to operate a cutting and locking device when an error is signaled at both outputs 73a and 73b with a predetermined time interval. In this way, for example, randomly occurring interference pulses in one or the other receiver 72a, 72b are rendered harmless.
The present method can be used in the textile industry for monitoring threads. For example, knives for cutting the thread in question and locking the winding device can be actuated by the signal pulses. However, the frequency of occurrence of such defects can also be determined and, for example, the manufacturing process of the thread can be influenced by backward regulation in such a way that the number of defects decreases. Such a backward regulation of the manufacturing process can also be carried out with the thickness control.
A further advantageous application of the present method consists in checking the flaws and / or thickness of insulated or bare wires of all types, where an automatic cutter and more a signaling and simultaneous backward regulation to influence the manufacturing process can be carried out.