Einrichtung zur Fadenüberwachung an Textil-Spuhnaschinen
Beim Umspulen von Textilfäden stellt sich häufig die Aufgabe, etwa auftretende Fadenbrüche selbsttätig festzustellen und zu signalisieren, damit der Faden wieder verknüpft und der Umspulvorgang fortgesetzt werden kann. Es sind verschiedenartige Überwa- chungseinrichtungen bekannt, welche auf einem mechanischen Tastorgan beruhen, das die Spannung des intakten durchlaufenden Fadens feststellt und bei Fadenbruch eine Bewegung quer zur Fadenrichtung ausführt und dabei z. B. einen Klinkenmechanismus auslöst oder einen elektrischen Schalter betätigt. Die Reaktionszeit solcher Einrichtungen liegt im günstigsten Fall etwa bei 100 Millisekunden.
Es sind aber für gewisse Anwendungen bedeutend schneller ansprechende Überwachungseinrichtungen erforderlich, so insbesondere bei Fachspulmaschinen in der Zwirnerei, wie die nachstehenden Überlegungen zeigen.
Auf der Fachspulmaschine werden mehrere (später miteinander zu verzwirnende) Einzelfäden von ihren Spulen abgezogen, in einer Öse (Fadensamm ler) zusammengeführt und nebeneinander auf eine gemeinsame Spule, z. B. eine Kreuzspule aufgewikkelt. Beim Bruch eines Einzelfadens muss der Spulvorgang unterbrochen werden, damit die gebrochenen Enden aufgegriffen und verknotet werden können. Das eine Ende kommt aber auf die Aufwikkelspule zu liegen und wird dort in der Regel von den intakt gebliebenen Einzelfäden mehrmals überwikkelt, da es unmöglich ist, die bei den hohen Spulgeschwindigkeiten rasch rotierende Aufwickelspule innert nützlicher Frist anzuhalten. In der Folge müssen deshalb die intakten Fäden vorsichtig wieder von der Aufwickelspule abgezogen werden, bis das gebrochene Ende freiliegt und nach mühsamer Sucharbeit wieder aufgenommen werden kann.
Damit ist auch jedesmal ein langer, unproduktiver Stillstand der Spulmaschine verbunden.
Man hat nun erkannt, dass bei einem Fadenbruch die Störung einfacher und rascher zu beheben wäre, wenn man sogleich auch die übrigen Einzelfäden durchtrennen würde, um so das erwähnte mehrfache Überwickeln zu vermeiden. Damit dies aber erreicht wird, muss der Schnitt sehr rasch auf den Fadenbruch folgen, nämlich spätestens nach Durchlauf von etwa einem Spulenumfang hinter der Bruchstelle, so dass das gebrochene Ende auf der Spule nicht oder höchstens einmal überdeckt wird. Bei Annahme eines Spulenumfanges von 20 bis 30 cm und einer heute angewandten Spulgeschwindigkeit von 20 m/s beträgt diese Durchlaufzeit 10 bis 15 Millisekunden, und es wird klar, dass die erwähnten Reaktionszeiten bekannter Überwachungseinrichtungen um ein mehrfaches zu lange sind.
Eine schnell genug ansprechende Überwachungseinrichtung zu schaffen, die eine geeignete Schneideinrichtung zu steuern vermag, ist besonders deshalb schwierig, weil im allgemeinen nur eine geringe Fadenbelastung durch das Tastorgan zulässig ist, bei manchen Fäden z. B. nur etwa 1 bis 2 Gramm.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine besonders rasch ansprechende Fadenüberwachungseinrichtung für Textil-Spulmaschinen zu schaffen, die mit einer möglichst geringen vom Tastorgan auf den Faden ausgeübten Querbelastung auskommt. Die erfindungsgemässe Überwachungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein beweglich gelagerter Anker aus magnetisch leitendem Material vorhanden ist, welcher von zwei Zugmagneten in entgegengesetztem Sinne beauf schlagt ist und auf dem das Tastorgan sich abstützt und vermöge der Spannung des intakten Fadens in einer von einem Anschlag bestimmten Lage hält, in welcher Lage die am Anker angreifende, resultierende Zugkraft beider Magnete im Sinne einer vom Anschlag wegführenden und die resultierende Zugkraft erhöhenden Ankerbewegung gerichtet ist,
und dass im Bereich einer solchen Ankerbewegung ein bei Weg- fall der Fadenspannung zu betätigendes Ansprechorgan angeordnet ist.
Es wird hierbei insbesondere von der Tatsache Gebrauch gemacht, dass die am Anker eines Zugmagneten angreifende Kraft im Verlaufe der Anzugsbewegung wegen der fortschreitenden Verkleinerung des Luftspaltes ausserordentlich steil ansteigt. Es lassen sich dadurch sehr hohe Beschleunigungen und eine beträchtliche Endkraft (Haltekraft) erreichen. Im Gegensatz dazu ist z. B. eine von einer Feder verursachte Bewegung immer mit einer Entspannung der Feder, also Kraftabnahme im Laufe der Bewegung verbunden, und es müssen deshalb entsprechende Anfangskräfte aufgewendet werden, wenn eine bestimmte Beschleunigung erzielt werden soll.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 ist die Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Fadenüberwachungseinrichtung, mit einem elektrischen Schalter als Ansprechorgan,
Fig. 2 zeigt die Einrichtung von der Seite, und zwar von rechts in Fig. 1 gesehen,
Fig. 3 ist eine etwas vereinfachte Darstellung einer zweiten Ausführungsform mit einer direkt betätigten Schneideinrichtung,
Fig. 4 ist eine Kraft/Weg-Kennlinie für den Anker zur Erklärung der Wirkungsweise,
Fig. 5 zeigt eine beispielsweise Anordnung von drei Überwachungseinrichtungen in Verbindung mit einer Schneideinrichtung an einer Fachspulmaschine,
Fig. 6 ist die Vorderansicht der Schneideinrichtung, und
Fig. 7 ist das elektrische Schaltschema zu der Anordnung nach Fig. 5 und 6.
Die Fadenüberwachungseinrichtung nach Fig. 1 und 2 ist folgendermassen aufgebaut: Auf einem Sokkel 12 aus nichtmagnetischem Material sind zwei Gleichstrom-Zugmagnete mit den Erregungswicklungen 14, 14' und symmetrischen magnetischen Kreisen montiert. Die magnetischen Kreise der beiden Magnete verlaufen über den gemeinsamen Mittelsteg 15 und sodann getrennt über das Joch 16 bzw. 16', den Kern 17 bzw. 17', den Luftspalt 19 bzw. 19' und über einen Schenkel 18 bzw. 18' eines beweglich gelagerten Magnetankers zurück zum Mittelsteg 15.
Der Anker ist leicht abgewinkelt und mittels einer in einer V-förmigen Kerbe am oberen Ende des Mittelsteges 15 zentrierten Achse 20 schwenkbar gelagert.
Die beiden Magnetwicklungen 14 und 14' werden derart an eine Gleichstromquelle angeschlossen, dass die den Luftspalten 19 bzw. 19' zugekehrten Enden der Kerne 17 und 17' gleiche Polarität aufweisen.
Dadurch entsteht eine bestimmte Kipplage für den Anker, in welcher die beiden Schenkel 18 und 18' von den beiden Zugmagneten gleich stark, aber in entgegengesetzter Richtung beaufschlagt werden, so dass der Anker sich im labilen Gleichgewicht befindet.
In einer im oberen Teil des Sockels 12 eingepressten Gewindebuchse 26 sitzt eine Einstellschraube 24, deren Spitze 25 einen Anschlag für den Schenkel 18 des Ankers bildet, wobei die Einstellung der Schraube bzw. des Anschlags 25 mittels der Gegenmutter 27 fixiert werden kann. Neben der Einstellschraube 24 und über dem anderen Schenkel 18' des Ankers befindet sich das Tastorgan für den zu überwachenden Faden 30, bestehend aus Fadenführung 31, Schaft 32 und Spitze 33. Der Schaft 32 ist in einer im Sockel 12 eingepressten Führungsbuchse 34 in Längsrichtung lose geführt. Ein in einen Schlitz der Führungsbuchse 34 eingreifender Querstift 35 bestimmt die Drehlage der Fadenführung 31, über welche der Faden 30 läuft. Die Fadenführung 31 ist aus einem abriebfesten Material hergestellt, vorzugsweise aus einem keramischen Sinterkörper.
Unter der Spannung des durchlaufenden, intakten Fadens 30 stützt sich das Tastorgan mit seinem unteren Ende 33 auf dem Schenkel 18' des Ankers ab. Neben dem Tastorgan ist ein elektrischer Kleinschalter 36 am Sockel 12 befestigt, dessen Stössel 37 sich im Bereich eines Ansatzes 21 am Schenkel 18'befindet, von welchem der Schalter 36 betätigt wird, wenn der Anker, wie weiter unten erläutert, vom Zugmagnet 14 in eine in Fig. 1 gestrichelt angedeutete Endlage gekippt wird.
Mit Hilfe der Einstellschraube 24 wird der Anschlag 25 so eingestellt, dass der Anker sich in einer Lage befindet, in welcher die Zugkraft des linken Magneten 14 auf den Schenkel 18 diejenige des rechten Magneten 14' auf den Schenkel 18 etwas überwiegt, so dass der Anker sich jenseits der erwähnten labilen Mittellage befindet und eine resultierende Kraft auf ihn wirkt, die ihn vom Anschlag 25 weg in die gestrichelt gezeichnete Endlage zu kippen trachtet. Hingegen bleibt der Anker normalerweise in der ausgezogen gezeichneten Lage in Berührung mit dem Anschlag 25 dank der Spannung des intakten Fadens 30, welche Spannung sich über das Tastorgan auf den Schenkel 18' des Ankers überträgt und die resultierende Kraft auf den Anker bzw. dessen Kipptendenz überwiegt.
Erst wenn im Falle eines Fadenbruches die Fadenspannung verschwindet, wird der Anker vom Magneten 14 in die Endlage bis zur Berührung zwischen dem Kern 17 und dem Schenkel 18 gekippt, wobei durch den Ansatz 21 der Schalter 36 betätigt wird. Das Ansprechen des Schalters 36 kann nun zur optischen oder akustischen Signalisierung der Störung und/oder zur Steuerung einer elektromagnetischen Schneideinrichtung für weitere Fäden benützt werden, wie weiter unten näher ausgeführt ist. Auf die Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 1 und 2 wird weiter unten im Zusammenhang mit der Fig. 4 noch weiter eingetreten.
Die Fig. 3 zeigt schematisch den Aufbau einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemässen Fadenüberwachungseinrichtung. Ein Anker 44 aus magnetisch leitendem Material, der einen Ansatz 48 aufweist, ist mittels einer bei 45 eingespannten Blattfeder 46 beweglich gelagert. Zu beiden Seiten des Ankers 44 sind zwei Permanentmagnete 42 bzw. 42' montiert, deren Polschuhe 43 bzw. 43' mit dem Anker je die Luftspalte 47 bzw. 47' begrenzen. Anstelle der Permanentmagnete könnten selbstverständlich auch Elektromagnete als Zugmagnete verwendet werden. Die Magnete 42 und 42' sind vorzugsweise so gepolt, dass zu beiden Seiten des Ankers 44 gleichnamig magnetisierte Polschuhe einander gegen überstehen.
Sowohl vom Magneten 42 als auch vom Magneten 42' schliesst sich ein Nutzmagnetfluss über die entsprechenden Luftspalte 47 bzw. 47' und den Anker 44. Es besteht dabei wieder eine labile Mittellage des Ankers 44, in welcher die Zugkräfte der beiden Magnete auf den Anker genau gleich gross und entgegengesetzt gerichtet sind. Der Ansatz 48 des Ankers liegt in der Normalbetriebsstellung an der Anschlagspitze 25 der Einstellschraube 24 an, wobei der Anschlag so eingestellt wird, dass die Zugkraft des Magneten 42 auf den Anker 44 diejenige des.
Magneten 42' überwiegt, oder, mit anderen Worten ausgedrückt, dass eine resultierende Zugkraft auf den Anker einwirkt, die ihn vom Anschlag 25 weg in die Endlage zu ziehen trachtet, in welcher er an den Polschuhen 43 des Magneten 42 anliegt. Die Berührung zwischen Ansatz 48 und Anschlag 25 wird aber normalerweise aufrechterhalten durch die Spannung des intakten Fadens 30, welche Spannung sich über das dem Anschlag 25 gegenüberliegende Tastorgan auf den Ansatz 48 bzw. den Anker 44 überträgt. Das sich so mit seiner Spitze 33 auf dem Ansatz 48 abstützende Tastorgan ist quer zur Fadenrichtung beweglich gelagert und trägt die Fadenführung 31. Der Faden 30 läuft neben anderen, nicht dargestellten Fäden zwischen einem Schneidteller 52 und einem feststehenden, gegebenenfalls einstellbaren Gegenmesser 53 hindurch.
Der Stössel 54 des Schneidtellers 52 ist ähnlich wie der Schaft des Tastorganes quer zur Fadenrichtung beweglich geführt und liegt im Bereich des Ansatzes 48. Wenn nun infolge eines Fadenbruches die Kraft auf das Tastorgan wegfällt, wird der unter Vorspannung stehende Anker 47 vom Anschlag 25 abgehoben und in die Endlage gegen die Polschuhe 43 gezogen. Dabei schlägt der Ansatz 48 gegen den Stössel 54, der Schneidteller 52 wird angehoben, bis er die Schneide des Messers 53 berührt, wodurch sämtliche durch die Schneideinrichtung hindurchgeführten Fäden entzwei geschnitten werden.
Selbstverständlich könnte im Bereiche der erwähnten Bewegung des Ankers 44 oder des Ansatzes 48 ausser dem Stössel 54 mit Schneidteller 52 oder anstelle desselben auch ein anderes Ansprechorgan, insbesondere ein elektrischer Schalter oder Kontakt vorgesehen sein. Anderseits ist es auch bei der Anordnung nach Fig. 1 und 2 möglich, zusätzlich zum Schalter 36 oder als Ersatz desselben eine direkt wirkende Schneideinrichtung, wie in Verbindung mit der Fig. 3 beschrieben, als Ansprechorgan anzuordnen.
In Verbindung mit der Fig. 4 sollen nun die Wirkungsweise und die Eigenschaften der beiden beschriebenen Anordnungen eingehender erläutert werden. Die Fig. 4 ist eine graphische Darstellung der auf den Anker einwirkenden magnetischen Zugkräfte in Abhängigkeit der Lage des Ankers in bezug auf die Pole der Zugmagnete. Die Stelle -A auf der Abszissenachse entspricht dabei der einen Endlage des Ankers, in welcher (unter Voraussetzung eines entsprechend zurückgeschraubten Anschlages 25) bei der Anordnung nach Fig. 1 und 2 der Schenkel 18' an der Polfläche des Kernes 17' anliegt und der Luftspalt 19' Null ist, oder in welcher sinngemäss bei der Anordnung nach Fig. 3 der Anker 44 die Polschuhe 43' berührt und die Luftspalte 47' verschwinden.
Die andere Endlage des Ankers, in welcher also der Schenkel 18 an der Polfläche der Kernes 17 anliegt bzw. der Anker 44 die Polschuhe 43 des Magneten 42 berührt, ist auf der Abszissenachse durch die Stelle A angegeben. Auf den Anker wirkende magnetische Zugkräfte, welche im Sinne einer Ankerbewe- gung von der Endlage nach der Endlage A gerichtet sind, sind im Diagramm positiv eingetragen, und umgekehrt. Die unterbrochene Kurve 50 stellt den prinzipiellenVerlauf der (positiven) magnetischenZug- kraft des einen Magneten 14 bzw. 42 auf den Anker dar. In der Endlage -A, in welcher der Luftspalt 19 bzw. die Luftspalte 47 gross sind, ist die Kraft auf den Anker relativ gering.
Bei fortschreitender Lageänderung des Ankers gegen die andere Endlage A hin ergibt sich zunächst ein flacher, dann mit zunehmender Verminderung des Luftspaltes ein stärkerer und zuletzt bei verschwindendem Luftspalt ein äusserst steiler Anstieg der Zugkraft, bis diese schliesslich in der Endlage A den Wert F erreicht, welcher der Haltekraft des Zugmagneten 14 bzw. 42 entspricht. Für den anderen Zugmagneten 14' bzw.
42' ergibt sich der prinzipiell gleiche, jedoch zum Koordinatenursprung punktsymmetrische Verlauf 50' der Zugkraft, d. h. diese Kraft hat ihren Höchstwert (Haltekraft) -F in der Endlage und nimmt gegen die andere Endlage A zunächst sehr rasch, dann langsamer ab, bis sie in der Endlage A nahezu verschwindet. Aus der algebraischen Addition der beiden Kurven 50 und 50' ergibt sich der Verlauf der resultierenden Zugkraft auf den Anker, dargestellt durch die ausgezogene Kurve 51. Etwa in der Mitte zwischen den beiden Endlagen sind die beiden Kräfte der einzelnen Magnete auf den Anker gleich gross, aber entgegengesetzt gerichtet, so dass die Kurve 51 durch Null geht und der Anker sich in der erwähnten labilen Gleichgewichtslage befindet.
Gegen die beiden Endlagen hin nähert sich die Summenkurve 51 mehr und mehr dem steil ansteigenden Ast der be treffenden Einzelkurve 50 bzw. 50' und erreicht schliesslich praktisch ebenfalls den Endwert F bzw.
-F. Der genaue Verlauf der Kurven 50 bzw. 50' und damit der Summenkurve 51 hängt selbstverständlich von der jeweiligen Dimensionierung und den Permeabilitätseigenschaften des Kern- und Ankermaterials sowie von der Magnetisierung der Zugmagnete ab.
Aus dem Diagramm nach Fig. 4 gehen nun die Wirkungsweise und die vorteilhaften Eigenschaften der beschriebenen Anordnungen deutlich hervor. Der Arbeitspunkt in der Normalbetriebslage, P auf der Kurve 51, wird durch die Einstellung des Anschlags 25 bestimmt. Es wird, wie bereits erwähnt, eine Lage A jenseits der labilen Kipplage eingestellt, in welcher die Kraft des einen Magneten diejenige des andern etwas überwiegt, so dass eine resultierende Kraft f auf den Anker wirkt, die im Sinne einer Ankerbewegung nach der Endlage A gerichtet ist. Dieser Kipptendenz des Ankers wirkt normalerweise die über das Tastorgan übertragene Spannung des intakten Fadens entgegen, so dass der Anker in Berührung mit dem Anschlag 25 bleibt.
Von wesentlicher Bedeutung ist dabei, dass durch entsprechende Einstellung des Arbeitspunktes P nahe der labilen Kipplage die zum Zurückhalten des Ankers erforderliche, die Kraft f etwas überwiegende Kraft praktisch beliebig klein, d. h. auf wenigen Gramm gehalten und somit auch relativ schwachen Garnen zugemutet werden kann.
Wenn nun aber im Falle eines Fadenbruches diese Abtastkraft verschwindet und das Tastorgan den Anker freigibt, bewegt die Kraft f den Anker vom Anschlag weg gegen die Endlage A hin. Mit fortschreitender Ankerbewegung nimmt die Kraft den entsprechend der Kurve 51 äusserst steil ansteigenden Verlauf, weshalb der Anker eine sehr hohe Beschleunigung erfährt. Dies bedeutet, dass die Zeit, welche zwischen einem Fadenbruch und der Betätigung des Ansprechorgans, etwa des Schalters 36 oder der Schneideinrichtung 52 verstreicht, sehr kurz ist; bei einer versuchsweisen Ausführung einer Überwa- chungseinrichtung nach Fig. 1 und 2 ist bereits eine Ansprechzeit von nur wenigen Millisekunden gemessen worden.
Natürlich ist es im Interesse einer kurzen Ansprechzeit von Vorteil, die zu bewegenden Massen des Ankers, des Tastorgans und des Ansprechorgans möglichst gering zu halten.
Vorstehend wurde auf den Vorteil der Einstellung einer geringen Kraft f hingewiesen, was die Abtastung und Überwachung auch schwacher Fäden erlaubt. Von wesentlicher Bedeutung ist aber auch, dass die auf den Anker wirkende magnetische Zugkraft gegen die Endlage A hin beträchtliche Werte annimmt, beispielsweise das Hundertfache der Kraft f und mehr. Diese Kraft steht zur Betätigung eines entsprechenden Ansprechorganes zur Verfügung, beispielsweise eines elektrischen Schalters von genügender Leistung zur direkten Steuerung einer elektromagnetischen Schneideinrichtung. Mit der verfügbaren elektrischen Leistung ist es relativ leicht, die Ansprechzeit der Schneideinrichtung ebenfalls kurz zu halten.
In der vorliegenden Beschreibung wurde der naheliegende symmetrische Aufbau der Überwachungseinrichtung mit zwei gleich starken Zugmagneten vorausgesetzt. Der Vollständigkeit halber sei jedoch erwähnt, dass auch ein Aufbau mit ungleich starken Zugmagneten denkbar wäre, wobei die labile Lage des Ankers sich bei ungleichen Luftspalten einstellen würde.
Anhand der Fig. 5 bis 7 wird nachstehend eine Einrichtung beschrieben, die für die eingangs beschriebene Überwachung und gegebenenfalls Durchtrennung der Einzelfäden an einer Fachspulmaschine geeignet ist und in welcher mehrere tÇberwachungs- einrichtungen der beschriebenen Art mit einer gemeinsam betätigten Schneideinrichtung kombiniert sind. Wie in Fig. 5 schematisch dargestellt, werden die Einzelfäden 30 - im vorliegenden Fall deren drei - von ihren Kops 62 abgezogen. Sie laufen an Fadenführungen 63 vorbei und werden in einer FadensammlerÖse 64 zusammengeführt, worauf sie gemeinsam nebeneinander auf der (nicht dargestellten) Fachspule aufgewickelt werden. Die Fadenführungen 63 und die Öse 64 sind auf einer Deckplatte eines Gehäuses oder einer Grundplatte 60 befestigt.
Jedem Einzelfaden 30 ist eine individuelle tJberwa- chungseinrichtung, im vorliegenden Fall eine Einrichtung 10 nach Fig. 1 und 2 zugeordnet, wobei nur das Tastorgan 31 und die Einstellschraube 24 von oberhalb der Platte 60 zugänglich sind. Vorzugsweise ist zu jeder Einrichtung 10 eine Skala 28 vorhanden, die mit einer Marke an der Einstellschraube 25 zusammenwirkt. Die Skala ist vorzugsweise direkt in Gramm geeicht und gibt dann die bei der Einstellung des Anschlages (Arbeitspunkt P) sich ergebende Abtastkraft f an, welche durch die Spannung des intakten Fadens 30 aufgebracht werden muss. Vor dem Passieren der Öse 64 laufen die Einzelfäden 30 über eine Gegenplatte 73 der Schneideinrichtung. Mit dieser Platte wirkt das an einer Achse 70 befestigte, schräg nach vorn und unten verlaufende Schwenkmesser 72 zusammen.
Die Achse 70 ist in zwei Lagern 71 schwenkbar geführt, wobei eine schwache Rückstellfeder 74 das Messer normalerweise in ge öffneter Lage hält. An der Achse 70 ist ausserdem ein Klappanker 75 befestigt, welcher mit dem Kern 76 eines Betätigungsmagneten 77 zusammenwirkt.
Bei Erregung des Magneten 77 wird der Anker 75 angezogen, das Messer 72 nach unten gegen die Platte 73 geschwenkt und dabei sämtliche Einzelfäden durchgeschnitten. Auf der Grundplatte 60 ist ausserdem der Drucktastenschalter 65 angeordnet, dessen Aufgabe weiter unten erläutert wird.
Das Schema nach Fig. 7 zeigt die elektrische Schaltung der Anordnung nach Fig. 5 und 6. Die Zugmagnet-Wicklungen 14 und 14' sämtlicher Über- wachungseinrichtungen 10 sind über den normalerweise geschlossenen Drucktastenschalter 65 parallel an eine Gleichstromquelle angeschlossen. Die Schal terkontakte 36 der einzelnen tZberwachungseinrich- tungen sind normalerweise geöffnet und untereinander parallel geschaltet, wobei jeder Kontakt einzeln den Stromkreis für die Wicklung 77 des Schneidma guten und gleichzeitig für ein Relais 80 schliessen kann.
Das Relais 80 betätigt einen Hilfskontakt 81, welcher in einem äusseren Stromkreis beispielsweise zur Signalisierung oder zum Unterbrechen des Spulenantriebs im Falle des Ansprechens einer der Uber- wachungseinrichtungen 10 herangezogen werden kann.
Wenn im Verlaufe des Umspulvorganges einer der Einzelfäden 30 bricht, spricht die betreffende Üherwachungseinrichtung in der beschriebenen Weise an, der betreffende Kontakt 36 wird betätigt und schliesst damit, wie erwähnt, den Stromkreis für die Wicklungen 77 und 80. Infolge des Anzugs des Ankers 75 wird die Achse 70 verschwenkt und durch das Messer 72 sämtliche Einzelfäden innert nützlicher Frist durchgeschnitten. Mit Hilfe eines zur Wicklung 77 in Serie geschalteten Kondensators 78 ist dafür gesorgt, dass die Wicklung 77 nur impulsweise erregt wird, solange ein Ladestrom fliesst. Das Messer 72 geht dadurch nach Betätigung rasch wieder in seine Ausgangslage zurück, auch wenn der Anker der Überwachungseinrichtung in seiner Endlage verharrt und der Kontakt 36 geschlossen bleibt.
Der den Kondensator 78 überbrückende Widerstand 79 dient zur nachfolgenden Entladung des Kondensators; der über den Widerstand 79 allein durch die Wicklung 77 fliessende Strom vermag den Anker 75 nicht zu halten.
Nachdem als Folge eines Fadenbruches die eine Überwachungseinrichtung angesprochen hat und alle Einzelfäden durchgetrennt werden, sprechen auch die übrigen, den durchgeschnittenen Einzelfäden zugeordneten Überwachungseirrichtungen an, was jedoch ohne weitere Auswirkungen bleibt. Währenddem das Relais 80 noch erregt und der beispielsweise von seinem Kontakt 81 gesteuerte Fachspulenantrieb noch unterbrochen bleibt, werden die gebrochenen bzw. durchgeschnittenen Fadenenden miteinander verknüpft. Die wieder intakten Fäden werden über die betreffenden Tastorgane 31 gelegt und in die wieder freigegebene Schneideinrichtung und die Öse 64 eingeführt. Durch Betätigen der Drucktaste 65 wird der Stromkreis für die Zugmagnete sämtlicher tSberwa- chungseinrichtungen 10 unterbrochen.
Dabei werden auch die Anker der Überwachungseinrichtungen freigegeben und die Kontakte 36 können sich durch eigene Federkraft öffnen. Dadurch wird das Hilfsrelais 80 stromlos und der Spulenantrieb wieder eingeschaltet. Durch das Aufspulen werden die Fäden wieder angespannt und drücken über die Tastorgane die Anker in die Anschlaglage zurück. Die Drucktaste 65 kann dann wieder losgelassen werden, und die Überwachungseinrichtungen 10 sind wieder in Betrieb. In der erwähnten Möglichkeit der vorübergehenden Unterbrechung der Erregung für die Zugmagnete zwecks Rückstellung der Anker liegt ein besonderer Vorteil der Anordnung mit Elektromagneten gegenüber der Verwendung von Permanentmagneten. Bei der letzteren Anordnung muss zur Rückstellung des Ankers in die Normalbetriebslage die Haltekraft des Magneten durch äussere Einwirkung auf den Anker überwunden werden.
Es ist jedoch grundsätzlich möglich, für den Aufbau kombinierter Anordnungen wie derjenigen nach Fig. 5 Überwachungseinrichtungen mit Magnetsystemen etwa nach Fig. 3 zu verwenden. Auch die gemeinsame Schneideinrichtung für die Einzelläden kann beispielsweise gemäss Fig. 3 aufgebaut sein, und es ist auch möglich, dass diese von den Ankern der einzelnen Überwachungseinrichtungen direkt mechanisch betätigt wird.
Device for thread monitoring on textile spinning machines
When rewinding textile threads, the task often arises of automatically detecting and signaling any thread breaks that occur so that the thread can be linked again and the rewinding process can be continued. Various types of monitoring devices are known which are based on a mechanical feeler element which detects the tension of the intact thread running through it and, if the thread breaks, executes a movement transverse to the thread direction and thereby z. B. triggers a latch mechanism or operates an electrical switch. In the best case scenario, the response time of such devices is around 100 milliseconds.
For certain applications, however, monitoring devices that respond significantly more quickly are required, particularly in the case of specialist winding machines in the twisting mill, as the following considerations show.
On the Fachspulmaschine several (later to be twisted together) individual threads are withdrawn from their bobbins, merged in an eyelet (Fadensamm ler) and side by side on a common bobbin, z. B. wound up a cheese. If a single thread breaks, the winding process must be interrupted so that the broken ends can be picked up and knotted. One end, however, comes to rest on the take-up reel and is usually wound over there several times by the intact single threads, since it is impossible to stop the take-up reel, which is rotating rapidly at high winding speeds, within a useful period. As a result, the intact threads must therefore be carefully pulled off the take-up spool until the broken end is exposed and can be picked up again after a laborious search.
This also means a long, unproductive downtime of the winding machine every time.
It has now been recognized that, in the event of a thread break, the malfunction would be easier and quicker to remedy if the remaining individual threads were immediately cut through in order to avoid the aforementioned multiple overwinding. In order for this to be achieved, however, the cut must follow the thread break very quickly, namely at the latest after passing about one bobbin circumference behind the break point, so that the broken end on the bobbin is not covered or at most once covered. Assuming a coil circumference of 20 to 30 cm and a winding speed of 20 m / s used today, this processing time is 10 to 15 milliseconds, and it becomes clear that the mentioned response times of known monitoring devices are many times too long.
To create a fast enough responsive monitoring device that is able to control a suitable cutting device is particularly difficult because in general only a low thread load by the feeler is allowed, with some threads z. B. only about 1 to 2 grams.
The present invention is therefore based on the object of creating a thread monitoring device for textile winding machines which responds particularly quickly and which manages with the lowest possible transverse load exerted by the feeler element on the thread. The monitoring device according to the invention is characterized in that there is a movably mounted armature made of magnetically conductive material, which is acted upon by two pull magnets in opposite directions and on which the feeler element is supported and due to the tension of the intact thread in a position determined by a stop keeps the position in which the resulting tensile force of both magnets acting on the armature is directed in the sense of an armature movement leading away from the stop and increasing the resulting tensile force,
and that in the area of such an armature movement there is arranged a response element to be actuated when the thread tension is removed.
Use is made here in particular of the fact that the force acting on the armature of a pull magnet increases extremely steeply in the course of the attraction movement because of the progressive reduction in size of the air gap. This enables very high accelerations and a considerable final force (holding force) to be achieved. In contrast, z. B. a movement caused by a spring is always associated with a relaxation of the spring, so force decrease in the course of the movement, and it must therefore be applied appropriate initial forces if a certain acceleration is to be achieved.
The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments in conjunction with the drawing.
Fig. 1 is the front view of a first embodiment of a thread monitoring device, with an electrical switch as a response member,
Fig. 2 shows the device from the side, seen from the right in Fig. 1,
Fig. 3 is a somewhat simplified representation of a second embodiment with a directly operated cutting device,
Fig. 4 is a force / displacement curve for the armature to explain the mode of operation,
Fig. 5 shows an example of an arrangement of three monitoring devices in connection with a cutting device on a shed winder,
Fig. 6 is the front view of the cutter, and
FIG. 7 is the electrical circuit diagram for the arrangement according to FIGS. 5 and 6.
The thread monitoring device according to FIGS. 1 and 2 is constructed as follows: Two direct current pull magnets with the excitation windings 14, 14 'and symmetrical magnetic circuits are mounted on a base 12 made of non-magnetic material. The magnetic circuits of the two magnets run over the common central web 15 and then separately over the yoke 16 or 16 ', the core 17 or 17', the air gap 19 or 19 'and over a leg 18 or 18' of one movable stored magnet armature back to the central web 15.
The armature is slightly angled and pivotably mounted by means of an axis 20 centered in a V-shaped notch at the upper end of the central web 15.
The two magnet windings 14 and 14 'are connected to a direct current source in such a way that the ends of the cores 17 and 17' facing the air gaps 19 and 19 'have the same polarity.
This creates a certain tilted position for the armature, in which the two legs 18 and 18 'are acted upon by the two pulling magnets equally, but in opposite directions, so that the armature is in unstable equilibrium.
An adjusting screw 24 is seated in a threaded bushing 26 pressed into the upper part of the base 12, the tip 25 of which forms a stop for the arm 18 of the armature, whereby the adjustment of the screw or the stop 25 can be fixed by means of the counter nut 27. Next to the adjusting screw 24 and above the other leg 18 'of the armature is the sensing element for the thread 30 to be monitored, consisting of thread guide 31, shaft 32 and tip 33. The shaft 32 is loose in a guide bushing 34 pressed into the base 12 in the longitudinal direction guided. A transverse pin 35 engaging in a slot in the guide bushing 34 determines the rotational position of the thread guide 31 over which the thread 30 runs. The thread guide 31 is made from an abrasion-resistant material, preferably from a ceramic sintered body.
Under the tension of the intact thread 30 running through, the feeler element is supported with its lower end 33 on the arm 18 'of the armature. In addition to the sensing element, a small electrical switch 36 is attached to the base 12, the plunger 37 of which is located in the area of a projection 21 on the leg 18 ′, by which the switch 36 is actuated when the armature, as explained below, is moved by the pull magnet 14 into a in Fig. 1 indicated by dashed lines end position is tilted.
With the help of the adjusting screw 24, the stop 25 is adjusted so that the armature is in a position in which the tensile force of the left magnet 14 on the leg 18 slightly outweighs that of the right magnet 14 'on the leg 18, so that the anchor is beyond the aforementioned unstable central position and a resultant force acts on it, which tends to tilt it away from the stop 25 into the end position shown in dashed lines. In contrast, the anchor normally remains in the solid position in contact with the stop 25 thanks to the tension of the intact thread 30, which tension is transmitted via the feeler element to the arm 18 'and the resulting force on the anchor or its tendency to tilt predominates .
Only when the thread tension disappears in the event of a thread break, the armature is tilted by the magnet 14 into the end position until it touches the core 17 and the leg 18, the switch 36 being actuated by the shoulder 21. The response of the switch 36 can now be used for optical or acoustic signaling of the malfunction and / or for controlling an electromagnetic cutting device for further threads, as will be explained in more detail below. The mode of operation of the device according to FIGS. 1 and 2 will be discussed further below in connection with FIG.
3 shows schematically the structure of another embodiment of the thread monitoring device according to the invention. An armature 44 made of magnetically conductive material, which has an extension 48, is movably supported by means of a leaf spring 46 clamped at 45. On both sides of the armature 44, two permanent magnets 42 and 42 'are mounted, whose pole shoes 43 and 43' with the armature each delimit the air gaps 47 and 47 '. Instead of the permanent magnets, electromagnets could of course also be used as pull magnets. The magnets 42 and 42 'are preferably polarized in such a way that pole shoes magnetized with the same name on both sides of the armature 44 face one another.
A useful magnetic flux closes from both the magnet 42 and the magnet 42 'via the corresponding air gaps 47 or 47' and the armature 44. There is again an unstable central position of the armature 44, in which the tensile forces of the two magnets on the armature precisely are equal in size and directed in opposite directions. In the normal operating position, the shoulder 48 of the armature rests against the stop tip 25 of the adjusting screw 24, the stop being set so that the tensile force of the magnet 42 on the armature 44 is that of the.
Magnets 42 'predominate, or, in other words, that a resulting tensile force acts on the armature, which tends to pull it away from the stop 25 into the end position in which it rests against the pole pieces 43 of the magnet 42. The contact between the attachment 48 and the stop 25 is normally maintained by the tension of the intact thread 30, which tension is transmitted to the attachment 48 or the armature 44 via the sensing element opposite the stop 25. The sensing element, which is supported with its tip 33 on the extension 48, is movably mounted transversely to the thread direction and carries the thread guide 31. The thread 30 runs alongside other threads, not shown, between a cutting plate 52 and a stationary, optionally adjustable counter knife 53.
The plunger 54 of the cutting plate 52 is similarly to the shaft of the feeler element movably guided transversely to the thread direction and lies in the area of the attachment 48. If the force on the feeler element ceases due to a thread breakage, the prestressed armature 47 is lifted from the stop 25 and pulled into the end position against the pole shoes 43. The extension 48 strikes against the ram 54, the cutting plate 52 is raised until it touches the cutting edge of the knife 53, whereby all the threads passed through the cutting device are cut in two.
Of course, in the area of the mentioned movement of the armature 44 or the extension 48, in addition to the plunger 54 with cutting plate 52 or instead of the same, another response element, in particular an electrical switch or contact, could be provided. On the other hand, it is also possible with the arrangement according to FIGS. 1 and 2, in addition to the switch 36 or as a replacement for it, to arrange a direct-acting cutting device, as described in connection with FIG. 3, as a response element.
In connection with FIG. 4, the mode of operation and the properties of the two described arrangements will now be explained in more detail. 4 is a graph of the magnetic tensile forces acting on the armature as a function of the position of the armature with respect to the poles of the tensile magnets. The point -A on the abscissa axis corresponds to the one end position of the armature in which (assuming a correspondingly screwed back stop 25) in the arrangement according to FIGS. 1 and 2, the legs 18 'are in contact with the pole face of the core 17' and the air gap 19 'is zero, or in which, in the arrangement according to FIG. 3, the armature 44 touches the pole shoes 43' and the air gaps 47 'disappear.
The other end position of the armature, in which the leg 18 rests against the pole face of the core 17 or the armature 44 touches the pole shoes 43 of the magnet 42, is indicated on the abscissa axis by the point A. Magnetic tensile forces acting on the armature, which are directed in the sense of armature movement from the end position to the end position A, are shown as positive in the diagram, and vice versa. The interrupted curve 50 represents the basic course of the (positive) magnetic pulling force of one magnet 14 or 42 on the armature. In the end position -A, in which the air gap 19 or the air gaps 47 are large, the force on the Anchor relatively small.
With a progressive change in position of the armature towards the other end position A, there is initially a shallow, then with increasing reduction of the air gap a stronger and finally an extremely steep increase in the tensile force when the air gap disappears, until it finally reaches the value F in end position A, which the holding force of the pull magnet 14 or 42 corresponds. For the other pull magnet 14 'resp.
42 ', the result is basically the same course 50' of the tensile force, but which is point-symmetrical with respect to the origin of the coordinates. H. this force has its maximum value (holding force) -F in the end position and decreases towards the other end position A first very quickly, then more slowly until it almost disappears in end position A. The algebraic addition of the two curves 50 and 50 'gives the course of the resulting tensile force on the armature, represented by the solid curve 51. Approximately in the middle between the two end positions, the two forces of the individual magnets on the armature are equal, but directed in the opposite direction, so that curve 51 passes through zero and the armature is in the aforementioned unstable equilibrium position.
Towards the two end positions, the cumulative curve 51 approaches the steeply rising branch of the relevant individual curve 50 or 50 'and finally also practically reaches the end value F or
-F. The exact course of the curves 50 and 50 'and thus the cumulative curve 51 naturally depends on the respective dimensioning and the permeability properties of the core and anchor material as well as on the magnetization of the pull magnets.
From the diagram of FIG. 4, the mode of operation and the advantageous properties of the arrangements described can now be clearly seen. The operating point in the normal operating position, P on curve 51, is determined by the setting of stop 25. As already mentioned, a position A is set beyond the unstable tilted position, in which the force of one magnet somewhat outweighs that of the other, so that a resulting force f acts on the armature, which is directed towards end position A in the sense of armature movement is. This tendency of the armature to tilt normally counteracts the tension of the intact thread transmitted via the feeler element, so that the armature remains in contact with the stop 25.
It is of essential importance that by setting the operating point P appropriately close to the unstable tilted position, the force f somewhat predominant force required to hold back the armature is practically as small as desired, i.e. H. kept to a few grams and can therefore also be expected of relatively weak yarns.
If, however, in the event of a thread breakage, this scanning force disappears and the scanning element releases the armature, the force f moves the armature away from the stop towards the end position A. As the armature movement continues, the force takes the extremely steeply rising course corresponding to curve 51, which is why the armature experiences a very high acceleration. This means that the time which elapses between a thread break and the actuation of the response element, such as the switch 36 or the cutting device 52, is very short; in an experimental implementation of a monitoring device according to FIGS. 1 and 2, a response time of only a few milliseconds has already been measured.
Of course, in the interest of a short response time, it is advantageous to keep the masses to be moved of the armature, the feeler element and the response element as low as possible.
Above, the advantage of setting a low force f was pointed out, which allows the scanning and monitoring of even weak threads. However, it is also of essential importance that the magnetic tensile force acting on the armature takes on considerable values towards the end position A, for example a hundred times the force f and more. This force is available to actuate a corresponding response element, for example an electrical switch of sufficient power to directly control an electromagnetic cutting device. With the electrical power available, it is relatively easy to keep the response time of the cutting device short as well.
In the present description, the obvious symmetrical structure of the monitoring device with two equally strong pull magnets was assumed. For the sake of completeness, however, it should be mentioned that a structure with unevenly strong pulling magnets would also be conceivable, with the unstable position of the armature being set in the event of unequal air gaps.
A device is described below with reference to FIGS. 5 to 7 which is suitable for the initially described monitoring and, if necessary, the severing of the individual threads on a shed winder and in which several monitoring devices of the type described are combined with a jointly operated cutting device. As shown schematically in FIG. 5, the individual threads 30 - in the present case three of them - are pulled off their cops 62. They run past thread guides 63 and are brought together in a thread collector eyelet 64, whereupon they are wound up together next to one another on the specialist bobbin (not shown). The thread guides 63 and the eyelet 64 are attached to a cover plate of a housing or a base plate 60.
Each individual thread 30 is assigned an individual monitoring device, in the present case a device 10 according to FIGS. 1 and 2, only the feeler element 31 and the adjusting screw 24 being accessible from above the plate 60. For each device 10 there is preferably a scale 28 which interacts with a mark on the adjusting screw 25. The scale is preferably calibrated directly in grams and then indicates the scanning force f that results when the stop is set (operating point P) and that must be applied by the tension of the intact thread 30. Before passing through the eyelet 64, the individual threads 30 run over a counter plate 73 of the cutting device. The swivel knife 72, which is fastened to an axis 70 and running obliquely forwards and downwards, interacts with this plate.
The axle 70 is pivotably guided in two bearings 71, with a weak return spring 74 normally holding the knife in the open position. A hinged armature 75, which interacts with the core 76 of an actuating magnet 77, is also attached to the axis 70.
When the magnet 77 is excited, the armature 75 is attracted, the knife 72 is pivoted downwards against the plate 73 and all the individual threads are cut through. In addition, the push-button switch 65 is arranged on the base plate 60, the task of which is explained below.
The diagram according to FIG. 7 shows the electrical circuit of the arrangement according to FIGS. 5 and 6. The pull magnet windings 14 and 14 'of all monitoring devices 10 are connected in parallel to a direct current source via the normally closed push button switch 65. The switch contacts 36 of the individual monitoring devices are normally open and connected in parallel with one another, each contact being able to close the circuit for the winding 77 of the cutting device and at the same time for a relay 80.
The relay 80 actuates an auxiliary contact 81, which can be used in an external circuit, for example for signaling or for interrupting the coil drive in the event that one of the monitoring devices 10 responds.
If one of the individual threads 30 breaks in the course of the rewinding process, the relevant monitoring device responds in the manner described, the relevant contact 36 is actuated and thus, as mentioned, closes the circuit for the windings 77 and 80. As a result of the tightening of the armature 75 the axis 70 is pivoted and all the individual threads are cut by the knife 72 within a useful period. With the aid of a capacitor 78 connected in series with the winding 77, it is ensured that the winding 77 is only excited in pulses as long as a charging current is flowing. The knife 72 thus quickly returns to its starting position after actuation, even if the armature of the monitoring device remains in its end position and the contact 36 remains closed.
The resistor 79 bridging the capacitor 78 is used for the subsequent discharge of the capacitor; the current flowing through the winding 77 via the resistor 79 alone cannot hold the armature 75.
After a monitoring device has responded as a consequence of a thread break and all individual threads are severed, the other monitoring devices assigned to the cut individual threads also respond, but this has no further effects. While the relay 80 is still energized and the shed bobbin drive controlled for example by its contact 81 remains interrupted, the broken or cut thread ends are linked to one another. The threads, which are intact again, are placed over the relevant feeler elements 31 and inserted into the cutting device and the eyelet 64 that have been released again. By pressing the push button 65, the circuit for the pull magnets of all the monitoring devices 10 is interrupted.
The armatures of the monitoring devices are also released and the contacts 36 can open by their own spring force. As a result, the auxiliary relay 80 is de-energized and the coil drive is switched on again. As a result of the winding up, the threads are tightened again and press the anchors back into the stop position via the feelers. The push button 65 can then be released again and the monitoring devices 10 are in operation again. The aforementioned possibility of temporarily interrupting the excitation for the pull magnets in order to reset the armature is a particular advantage of the arrangement with electromagnets compared to the use of permanent magnets. With the latter arrangement, the holding force of the magnet must be overcome by external action on the armature in order to return the armature to the normal operating position.
In principle, however, it is possible to use monitoring devices with magnet systems according to FIG. 3 for the construction of combined arrangements such as that according to FIG. The common cutting device for the individual shutters can also be constructed, for example, according to FIG. 3, and it is also possible for it to be directly mechanically actuated by the anchors of the individual monitoring devices.