Verfahren und Vorrichtung zur Betätigung von elektronischen Garnreinigern beim Auftreten von Fehlern verscliiedener Art
Die wachsende Bedeutung, welche elektronischen Garnreinigern in Verarbeitungsprozessen der Textilindustrie, insbesondere in der Garnverarbeitung zukommt, ist aus den zunehmenden Anforderungen, welche an solche Anlagen gestellt werden, zu erkennen. An diese Reiniger werden Aufgaben gestellt, an die vor deren Auftreten gar nicht gedacht werden konnte. Eine derartige Aufgabe besteht darin, dass es möglich gemacht wird, sogenannte Doppelfäden in Garnen als solche zu erkennen und entsprechende Massnahmen zu deren Beseitigung auszulösen.
Solche Doppelfäden entstehen beispielsweise dadurch, dass die Fadenballons von benachbarten Spinnstellen durch äussere Einflüsse einander überschneiden und sich dabei ineinander verfangen, worauf der stärkere Faden den schwächeren abreisst und mit sich auf dieselbe Spule spult. Doppelfäden oder sogenannte Grobfäden entstehen auch, wenn sich auf der Spinnmaschine zwei Vorgarne vereinigen und somit gemeinsam versponnen werden. Die Weiterverarbeitung solcher Doppelfäden kann, wenn sie nicht rechtzeitig entdeckt werden, erhebliche Qualitätsverluste oder kostspielige Materialverluste verursachen.
Bekanntlich erzeugen elektronische Garnreiniger ein dem Garnquerschnitt proportionales elektrisches Signal, welches ein Abbild der innerhalb der Messlänge beiindlichen Garnmenge ist. Die Reinigung setzt dann ein, wenn dieses Signal vorgegebene Gren zen - welche je nach dem gewünschten Reinigungsgrad einstellbar sind - überschreitet.
Im allgemeinen sind Fehler zu entfernen, deren Länge nur einige Zentimeter, deren Querschnitt aber ein Vielfaches des Sollwertes des Garnquerschnittes beträgt. Die oben beschriebenen Doppelfäden haben die Eigenschaft, dass sie beim Eintritt in das Messorgan eine Zunahme auf den im Mittel doppelten Querschnitt des einfachen Garns darstellen. Entsprechend zeigt auch das elektrische Signal einen mehr oder weniger raschen Anstieg seiner Amplitude auf diesen Wert + 100% an. Werden nun die Ansprechgrenzen der Garnreiniger auf + 100% eingestellt, so werden einmal auch alle weiteren Querschnitts änderungen, die solche Abweichungen darstellen, den Reiniger ansprechen lassen.
Dies ergäbe eine viel zu grosse Zahl von Abstellungen, da die Fehler von doppeltem Querschnitt, aber nur einigen Zentimetern Länge, noch recht häufig sind, und deren Ersatz durch einen Knoten somit zu kostspielig ist.
Zudem kann ein Knoten oft mehr stören als eine kurze Verdickung von 100% Querschnittszunahme.
Die vorliegende Erfindung vermeidet nun diese Nachteile und betrifft ein Verfahren zur Betätigung von elektronischen Garnreinigern beim Auftreten von Fehlern verschiedener Art, welches sich dadurch auszeichnet, dass mit Hilfe eines Messorgans eine dem Garnquerschnitt äquivalente elektrische Grösse gebildet wird, welche elektrische Grösse mindestens zwei Kanälen zugeführt wird, die auf, bestimmten Fehlerarten entsprechende Signale selektiv abgestimmt sind, und dass diese Signale beim Überschreiten eines für jeden der genannten Kanäle einstellbaren Grenzwertes ein weiteres Signal abgeben.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und umfasst ein Messorgan, in welchem eine dem Garnquerschnitt äquivalente elektrische Grösse erzeugt wird, und mindestens zwei Kanäle mit mindestens je einem Eingang zu einem Niveauschalter, sowie eine allen Kanälen gemeinsame Schneidevorrichtung.
Anhand der Beschreibung und der Figuren wer den Ausführungsbeispiele der Erfindung näher er läutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Blockschema,
Fig. 2 ein schaltungstechnisches Detail,
Fig. 3 ein weiteres schaltungstechnisches Detail und
Fig. 4 eine als Schalter wirkende Torschaltung.
Fig. 1 zeigt ein Blockschema, worin bedeuten:
1 Messorgan, 2 Niveauschalter, 3 Schneidvorrichtung, 4 Integrierglied, 5 Niveauschalter, 6 Steuerorgan, 7 Schalter.
Im Mcssorgan 1 erfolgt die Umformung des jeweiligen G arnquerschnittes oder Garndurchmessers in eine elektrische Grösse, beispielsweise eine Spannung U1. Der Niveauschalter 2 spricht beim Über- schreiten einer bestimmten Spannung an und löst die Schneidvorrichtung 3 aus. Die Mittel 1, 2 und 3 stellen somit nichts anderes als die Wirkungsweise bekannter Garnreiniger dar, wobei Verstärker und Regler als integrierende Bestandteile als selbstverständlich vorausgesetzt sind und daher nicht mehr erklärt zu werden brauchen.
Die Spannung U1 wird ferner auch einem Integrierglied 4, z. B. einem Tiefpassfilter, zugeführt.
Die Spannungsstösse, resultierend aus intensiven kurzen Verdickungen, vermögen das Tiefpassfilter 4 nicht zu passieren, währenddem eine über eine grössere Länge sich erstreckende Verdickung eine länger dauernde Spannungserhöhung hervorruft, die den Tiefpass 4 ohne weiteres passieren und den Niveauschalter 5 betätigen kann. Der Niveauschalter 5 spricht somit kurz nach dem Auftreten des Doppelfadens im Messorgan 1 an, nicht aber beim Auftreten von kurzen Verdickungen.
Regler und Verstärker werden wiederum als selbstverständlich vorausgesetzt, wobei aber immerhin darauf hingewiesen werden soll, dass es besonders vorteilhaft ist, einen ersten Regler nach dem Messorgan 1 einzusetzen, der auf die Spannung U1 wirkt und einen zweiten Regler, der auf die dem Niveauschalter 2 zugeführte Spannung oder auf diesen selbst wirkt. Dadurch kann mit dem ersten Regler die Garnnummer eingestellt werden (Nummernreg ler) und mit dem zweiten Regler der relative Empfindlichkeitsgrad für kurze Verdickungen (Prozentregler).
Beim Einlegen eines Fadens in das Messorgan 1 entsteht nun aber am Ausgang des Tiefpassfilters 4 ein analoger Spannungsanstieg wie beim Auftreten eines Doppelfadens. Um eine Betätigung des Niveauschalters 5 in solchen Fällen zu verhindern, werden weitere Mittel 6 eingesetzt, die einen Schalter 7 betätigen, sobald die Spanung U1 zufolge der bekannten kurzperiodigen Schwankungen des Querschnitts zu variieren beginnt, d. h. der Schalter 7 ist z. B. geschlossen, wenn die Spannung U1 konstant ist (wenn kein Garn durch das Messorgan 1 läuft) und wird durch die Variation von Uj (die Variationen beim Durchlaufen des Garns) geöffnet.
Der Bedingung, dass die Schneidevorrichtung 3 nicht an spricht, wenn ein Garn eingelegt wird, wohl aber beim Auftreten eines Doppelfadens, ist somit entsprochen, wenn der geschlossene Schalter 7 jegliche Betätigung der Schneidevorrichtung 3 verhindert.
Diese Einwirkung kann auch dadurch erfolgen, dass der geschlossene Schalter 7 entweder direkt den Niveauschalter 5 oder das Messorgan 1 und damit die Spannung U1 oder auch die Spannung am Austritt des Tiefpassfilters 4 beeinflusst. Der geöffnete Schalter 7 übt hingegen keinen Einfluss mehr auf die Mittel 4, 5 und 3 aus.
Die erwähnte Bedingung genügt aber den Erfordernissen der Praxis erst teilweise. Doppelfäden und Grobfäden haben nämlich die Eigenschaft, relativ lang zu sein. Wenn also beispielsweise ein Doppelfaden an seinem Anfang geschnitten wird, so besteht die Gefahr, dass durch Unaufmerksamkeit des Bedienungspersonals, oder wie dies z. B. bei Spulautomaten der Fall ist, der um das Anfangsstück gekürzte Doppelfaden mit dem Fadenende des Einfachfadens zusammengeknotet und dann der verbleibende Doppelfaden weitergespult werden kann. Um dies zu verhindern, müssen Massnahmen getroffen werden, dass beim Einlegen des angeknoteten Doppelfadens die Schneidvorrichtung 3 abermals anspricht. Dies wird aber nicht erreicht, wenn der Schalter 7 jegliche Betätigung der Schneidvorrichtung 7 verhindert.
Es kann aber dadurch erreicht werden, dass die Spannungsverhältnisse am Niveauschalter 5 derart ver ändert werden, dass derselbe anspricht, wenn ein Doppelfaden eingelegt wird, nicht aber ein einfacher Faden. Dies kann z. B. dadurch geschehen, dass der Schwellwert des Niveauschalters 5 gehoben oder die Spannung am Eingang des Niveauschalters reduziert wird, z. B. durch Verminderung der Wechselspannung am Austritt vom Tiefpass 4 oder durch Absenkung des Gleichspannungswertes am Eingang des Niveauschalters 5.
Zusammenfassend lässt sich durch die beschriebene Kombination der Mittel 1 bis 7 erreichen, dass Doppelfäden beim Auftreten im Garn geschnitten werden, beim Einlegen eines einfachen Fadens aber nichts geschieht, hingegen beim Einlegen eines Doppelfadens die Schneidevorrichtung anspricht.
Bis jetzt wurden der Einfachheit halber nur Einfach- und Doppelfäden erwähnt. Analoge Erfordernisse ergeben sich aber auch bei Zwirnen. Dabei ist die Sollzahl (2, 3,...) der gezwirnten Fäden anstelle des Einfachfadens zu setzen und jeder fehlerhaft dazukommende Faden als Doppelfaden. Zum Beispiel muss bei der Reinigung eines Zweifachzwirnes die Schneidevorrichtung beim Auftreten eines dritten Fadens ansprechen, d. h. bei + 50 %. Durch sinngemässe Dimensionierung, die keiner weiteren Erläuterung mehr bedarf, wird auch den sich bei der Reinigung von Zwirnen ergebenden Erfordernissen durch die vorliegende Erfindung entsprochen.
Vom Messorgan 1 zur Schneidevorrichtung 3 können nun aber auch weitere Mittel 8 geschaltet werden, die noch auf andere Eigenschaften des Garns selektiv sind. So können die Mittel 8 z. B. einen Tiefpass und einen Niveauschalter enthalten, der anspricht, wenn ein Faden in einem Zwirn fehlt, oder ein Einfachgarn auf längere Zeit wesentlich unter der Sollnummer liegt. In diesem Falle muss der Niveauschalter beim Absinken der Spannung ansprechen.
Die vorliegende Erfindung beruht auf einer neuartigen Kombination im wesentlichen bekannter Mittel. Die Beschreibung der einzelnen Mittel kann daher sehr kurz gehalten sein.
Als Messorgan 1 lässt sich jedes für die kontinuierliche Garnmessung geeignete Verfahren anwenden. Allgemein bekannt sind vor allem das optische und kapazitive Messsystem. Einem solchen System angeschlossene Verstärker sind ebenfalls bekannt.
Sie bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung. Erwähnt sei lediglich, dass die Regelung der Ausgangsspannung U1 (mit dem Nummernregler) sowohl durch Regelung der Verstärkung als auch durch Regelung der Speisegrösse des Messorgans (d. h. z. B. bei optischen Systemen der Helligkeit des Beleuchtungsmittels oder bei kapazitiven Systemen der Amplitude der HF-Spannung) erfolgen kann.
Als Niveauschalter 2 kann z. B. ein bekannter Schmitt-Trigger verwendet werden. Die Regelung mit dem Prozentregler kann sowohl auf den Schwellwert des Niveauschalters, als auch auf das eingehende Signal oder beide wirken. Der Niveauschalter kann auch Filter vorgeschaltet haben, z. B. ein Tiefpassfilter mit ziemlich hoher Grenzfrequenz zur Unterdrückung von ausschliesslich sehr kurzen Spannungsspitzen, die von Verdickungen hervorgerufen werden, die wohl den gewählten Grenzwert für die Reinigung überschreiten, wegen ihrer sehr kurzen Länge aber doch im Garn belassen werden sollen.
Schneidevorrichtungen 3 sind ebenfalls bekannt (z. B. Schere oder Messer). Vorverstärker und eventuelle zeitliche impulsbegrenzer bedürfen auch keiner besonderen Erläuterung.
Das Integrierglied 4 kann aus einem einfachen R-C-Glied bestehen, das als Tiefpass wirkt und dessen Grenzfrequenz so gewählt ist, dass Spannungsschwankungen, hervorgerufen durch die kurzperiodigen Querschnittsschwankungen mit Wellenlängen entsprechend der 2-3-fachen Stapellänge der Fasern, aus denen das Garn gebildet ist, nicht passieren können.
Der Niveauschalter 5 kann wie der Niveauschalter 2 ausgebildet sein. Er lässt sich aber auch mit dem Niveauschalter 2 kombinieren, indem wohl getrennte Eingänge, aber ein gemeinsamer Ausgang benützt werden. Ein detailliertes Schaltungsbeispiel hierfür zeigt Fig. 2. Die Speisespannung des Schmitt-Triggers liegt an den Klemmen 11 und 12.
Sie kann zur Regelung des Schaltniveaus benützt werden. Die Widerstände 13, 14, 15, 16 und 17 zusammen mit den Transistoren 18 und 19 bilden einen bekannten Schmitt-Trigger, bei dem die Basis von Transistor 19 den Eingang und der Kollektor von Transistor 18 den Ausgang bilden. Die Basis des Transistors 20 dient nun als weiterer unabhängiger Eingang, währenddem der Ausgang am Kollektor des Transistors 18 gemeinsam ist. Es können aber auch noch weitere Transistoren 22 ... gebildet werden, womit z. B. die Mittel 8 ebenfalls an den Schmitt-Trigger mit mehreren unabhängigen Eingängen und einem gemeinsamen Ausgang angeschlossen werden können.
Dadurch ergibt sich eine Vorrichtung, in der das Messorgan mit eventuell zugehörigem Verstärker und Regler, ferner das Schneideorgan 3 und Zubehör, sowie ein Teil des Niveauschalters gemeinsam benützt werden können.
Das Steuerorgan 6, das den Schalter 7 betätigt, kann z. B. als Schaltung gemäss Fig. 3 ausgebildet sein. Die Speisespannung liegt an den Klemmen 31 und 32. Der Transistor 36 ist geschlossen, weil der Widerstand 33 der Basis stets Strom entnimmt. Die Kollektorspannung ist somit praktisch Null. Dadurch ist auch die Spannung am Kondensator 38 Null.
Diese Verhältnisse sind stabil, solange die Spannung U1 konstant ist, was bei nicht eingelegtem oder ruhendem Faden der Fall ist. Sobald aber der Faden durch das Messorgan 1 gezogen wird, beginnt die Spannung U1 zu variieren. Bei in negativer Richtung ansteigender Spannung fliesst über den Kondensator 35 ein Strom, der ebenfalls über diese Basis fliesst. Der Transistor 36 bleibt also nach wie vor geschlossen und der Kondensator 35 lädt sich auf, weil die Basis von Transistor 36 höchstens wenig negativ werden kann. Sobald aber die Spannung U1 in positiver Richtung ansteigt; wird die Basis von Transistor 36 positiv, die Kollektor Emitter-Strecke wird geöffnet und der Kondensator 38 lädt sich über die Widerstände 34 und 37 auf.
Dieser Zustand hält an, solange die Spannung U1 schneller ansteigt, als der Kondensator 35 über den Widerstand 33 entlädt. Verlangsamt sich dieser Anstieg oder geht er wieder in die negative Richtung, so wird die Kollektor-Emitter-Strecke wieder leitend und der Kondensator 38 beginnt sich über den Widersrand 37 zu entladen. Bei durchlaufendem Faden wird aber diese Entladung nicht vollständig sein, da der Wechsel vom Anstieg der Spannung U1 in negativer und positiver Richtung relativ rasch erfolgt, wodurch am Kondensator 38 mindestens eine gewisse Minimalspannung erhalten bleibt. Mit dieser Spannung wird der Schalter 7 betätigt.
Der Schalter 7 kann sehr mannigfaltig ausgebildet sein. Er kann sowohl elektro-mechanisch (z. B. Relais) als auch elektronisch sein. Ein Schaltungsbeispiel eines solchen Schalters, wie er für die erfindungsgemässe Ausführung besonders zweckmässig ist, zeigt Fig. 4. Vorgängig der Beschreibung werden der Eindeutigkeit halber folgende Begriffe für einen Niveauschalter definiert: Niveauspannung bedeutet diejenige Spannung, bei der der Niveauschalter anspricht; Ruhespan nung ist die Spannung im statischen Zustand am Eingang des Niveauschalters; der Schwellwert ist die Differenz zwischen Niveauspannung und Ruhespannung.
An Klemme 43 wird der Eingang des Schmitt Triggers gemäss Fig. 2 angeschlossen. An Klemme 40 wird eine Gleichspannung zugeführt, welche vorzugsweise mindestens den ungefähr halben Spannungswert der Niveauspannung aufweist und der Ruhespannung bei gesperrter Diode 46 entspricht.
An Klemme 41 ist der Ausgang des integriergliedes 4 angeschlossen. Der Kondensator 45 muss zusammen mit dem Widerstand 44 eine kleine Grenzfrequenz aufweisen. Gelangt nun das Signal eines Doppelfadens an den Ausgang des Integrierglieds 4, so muss die Schaltspannung an Klemme 43 erreicht werden, d. h. der Nummernregler ist entsprechend einzustellen.
Schliesslich wird an Klemme 42 die Klemme 39 des Steuerorgans 6 in Fig. 3 angeschlossen.
Bisher war angenommen worden, dass die Diode 46 gesperrt sei. Dies trifft tatsächlich zu, wenn die Spannung an Klemme 42 negativer ist als die Spannung an Klemme 43. Dies wird auf die bereits beschriebene Art der Schaltung in Fig. 3 erreicht, wenn der Faden durch das Messorgan 1 läuft. Trifft dies nicht zu, so ist die Spannung an Klemme 32 bzw. 42 nahezu Null. Dementsprechend wird auch die Spannung an Klemme 43 kleiner als an Klemme 40, d. h. die Ruhespannung wird kleiner, der Schwellwert wird daher grösser. Beim Einlegen des Garns wird der Schwellwert nicht mehr erreicht, so dass kein unerwünschter Schneidevorgang ausgelöst wird. Wird hingegen ein Doppelfaden eingelegt, so ist die Signalspannung an Klemme 41 grösser als beim einfachen Garn, so dass der Schwellwert überschritten wird und folgerichtig den Schneidevorgang auslöst.
Der Schalter 7 kann aber auch auf die Verstärkung der Signalspannung am Ausgang des Tiefpasses 4 einwirken, indem die Verstärkung z. B. für Doppelfäden auf ungefähr den halben Betrag vermindert wird. Dadurch wird folgerichtig beim Einlegen eines Doppelfadens die Schneidevorrichtung ausgelöst, hingegen nicht beim Einlegen eines einfachen Garnes.