Vorrichtung zur Überwachung laufender Fäden und Verfahren zu ihrem Betrieb
Zur tYberwachung laufender Fäden sind Vorrichtungen bekanntgeworden, bei denen die Fäden zwischen einer Lichtquelle und einem lichtempfindli- chen Element unter Zwischenschaltung einer Blende hindurchgefuhrt sind. Mit Hilfe dieser Vorrichtungen wird der Faden auf Dick-oder Dünnstellen über- wacht und bei ihrem Auftreten gegebenenfalls ein Signal zur Ausreinigung dieser Fehlerstellen im Faden gegeben. Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, den Anwendungsbereich dieser Vorrichtun- gen zu erweltern.
Erfin, dungsgemäss ist die von der Lichtquelle be aufschlagte Fläche des lichtempfindlichen Elements von einem mindestens annähernd senkrecht zur Fa denlaufrichtung verlaufenden Schlitz der Blende bis auf einen schmalen Spalt abgedeckt. Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Betrieb dieser Vorrichtung, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man die Breite des Schlitzes derart wählt dass sie die dreifache Stärke der zu iiberwachenden Fäden praktisch nicht überschreitet.
Wird der von der Lichtquelle beaufschlagte Spalt des lichtempfindlichen Elementes, z. B. einer Photo zelle, eines Photoelementes oder dergleichen, auf Bruchteile eines Millimeters verengt, dann spricht das lichtempfindliche Element nicht nus sauf Schwan kungen in der Dicke des Fadens an, sondern auf die einzelnen aus dem Faden abstehenden Textilfasern. Mit einem an sich bekannten Verstärker kann man die von den Fasern ausgelösten Impluse im Ausgangsstromkreis des lichtempfindlichen Elemen- tes verstärken und erhält so je nach Fadengeschwin , digkeit und nach Fadenrauhigkeit eine Impulsfrequenz bzw. eine Impulsamplitude.
Die folgenden Darlegungen beziehen sich auf Ausführungsbeispiele der Erfindung. Anhand der Fig. 1 sei das Grundprinzip vorliegender Erfindung erläutert. Man erkennt eine Lichtquelle, in diesem Fall ein Glühlämpchen 1, welches ein lichtempfind- liches Element, in diesem Fall ein kleines Silizium Photoelement 2, beaufschlagt. Zwischen Lichtquelle 1 und Photoelement 2 ist der Faden F hindurchge- führt. Ausserdem ist zwischen Lichtquelle und Photoelement eine Blende 3 angeordnet, welche lediglich einen extrem kleinen Schlitz 4 von Bruchteilen eines Millimeters aufweist. Dieser Schlitz 4 ist nun so engbemessen,dass das Photoslement 2 auf die einzelnen von dem Faden F abstehendon Fadenfasern f anspricht.
Jedes an dem Schlitz 4 vorbeigleitende Fäserchen f ruft also in dem Ausgangsstromkreis 2a des Photoelementes einen elektrischen Impuls hervor. Dabei ist es für die Wirksamkeit vorliegender Erfindung von untergeordneter Bedeutung, ob der zu überwachende Faden F-wie im dargestellten Ausführungsbeispiel - zwischen Lichtquelle 1 und Blende de 3 angeordnet ist, oder ob er zwischen der Blende 3 und dem Photoelement 2 hindurchläuft.
Aus Fadenführungsgründen kann es jedoch vielfach vorteilhaft sein, wenn der Faden so wie in Fig. 1 dargestellt zwischen Lichtquelle 1 und Schlitzblende 3 verläuft. Weiterhin können anstelle der Schlitzblenden 3 auch Schlitzoptiken oder dergleichen verwendet werden. Wesentlich ist die Breite des auf das Photo element dringenden Lichtstrahle, s, der so schmal zu 'bemessen ist, dass die einzelnen vom Faden F ab stehenden Fadenfasern f Impulsschwankunge, n im Ausgangsstromkreis 2a des Photoelementes 2 her- vorrufen können. Bei Fäden mit sehr dünnen Fasern kann es daher erforderlich sein, die Breite des Licht- strahles auf wenige, u zu begrenzen.
Dass die unterschiedliche Dicke des Fadenkernes ebenfalls Impulsschwankungen im Ausgangsstrom- kreis 2a des Photoelemenbes 2 hervorruft, äst bekannt und für Fadenreinigungszwecke bereits ausge nutzt worden. Diese Schwankungen in der Dicke des Fadenkernes weisen jedoch eine erheblich niedrigere Frequenz auf als die von den Fadenfasern f hervor gerufenen Impulsfrequenzen. Es ist aus diesem Grunde möglich, diese beiden Ursachen für die Impulsschwanbungen voneinander zu eliminieren.
Wird beispielsweise im Ausgaagsstromkreis des licht- empfindlichen Elementes ein an sich bekannter elektricher Hochpass angeordnet, so können die Kernschwankungen des Fadens F ausgesiebt werden, so dass lediglich die von den Fadenfasem f hervonge- rufenen Impulsfrequenzen weitergeleitet werden. Faim derartiger Hochpass, auch Frequenzsieb genannt, ist in einfachster Ausführungsform in Fig. 2 dargestellt.
Zwischen dem Eingang 5 und dem Ausgang 6 des Hochasses befindet sich ein Kondensator 7 und eine Induktionsspule 8. Ein solcher Hochpass lässt alle hohen Frequenzen oberhalb einer bestimmten, durch die Grösse von Kapazität und Induktivität einstellbaren Schwelle durch, während die tieferen Frequenzen abgeschnitten werden, wie es beispiels- weise die graphische Darstellung in Fig. 3 zeigt.
In dieser Fig. 3 ist einerseits die Frequenz in Hertz (Hz) anderseits die Spannung in Volt (V) aufgetragen. Man erkennt, dass am Ausgang 6 des in Fig. 2 dargestellten Hochpasses unterhalb einer be stimmten Frequenz keine Spannung mehr ablesbar ist.
Wie aus vorstehendem zu erkennen, eignet sich die erfindungsgemässe Vorrichtung unter. anderem zur Messung der Fadenrauhigkeit. Die Fadenrauhigkeit hängt bekanntlich in erster Linie von der Länge der abstehenden Fasern ab. Je länger aber die abstehenden Fasern sind, um so grösser ist die Amplitude der von den Fadenfasern im Ausgangsstromkreis des Photoelementes 2 hervorgerufenen elektrischen Impulse. Lässt man also die von der Fadengeschwin- digkeit und der Häufigkeit der abstehenden Fäserchen abhängige Impulsfrequenz unberücksichtigt, so ergibt die von der Länge der Fasern abhängige Impulsamplitude ein Mass für die Fadenrauhigkeit. Mit einem an sich bekannten Wechselstromverstänker kann die Impulsamplitude, also die Impulsspannung, verstärkt werden.
Wenn die Ausgangsspannung des Verstärkers gleichgerichtet wird, so kann ein Gleich- spannungsmesser die Mittelwerte der Fadenrauhigkoit anzeigen.
Unterliegt die Rauhigkeit eines Fadens sehr schnellen Schwankungen, so kann es möglich sein, dass die Trägheit eines Gleichspannungsmessers nicht ausreicht, um die Mittelwerte der Fadenirauhigkeit zubiMenbzw.anzuzeigen.Indiesem Fall kann'die gewonnene Gleichspannung, die entsprechend der wechselnden Rauhigkeit schwankt, noch mit Hilfe eines beispielsweise in Fig. 4 dargestellten Integrationsgliedes beruhight werden. Dises Integrationsglied besteht aus einem Gleichrichter 9, einem ohmschen Widerstand 10 und einem Kondensator 11. Am Ausgang dieses Intergrationsgliedes ist der Spannungsmesser 13 angeschlossen. Je nach der Grösse des ohmschen Widerstandes 10 und des Kondensators 11 kann ein Mittelwert von einem beliebig langen Zeitabschnitt gebildet werden.
Werden beispielsweise mit einem Stufenschalter Kapazität und Widerstand des Integrationsgliedes umschaltbar gemacht, so kann man wahlweise den Mittelwert verschiedener Zeit- einheiten für die Rauhigkeitermitteln.
Im vorstehenden wurde bereits awsgeführt, dass , die einzelnen Fadenfasern f im Ausgangsstromkreis 2a des Photoelementes 2 auch elektrische Impulsfrequenzen hervorrufen. Diese Eigenschaft der er- findungsgemässen Vorrichtung kann mit Vorteil dazu ausgenutzt werden, um das Vorhandensein eines ordnungsgemäss laufenden Fadens zu ermitteln. Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird auf diese Weise zum Fadonwächter .
Es ist hierzu lediglich erforderlich, das Ausbleiben der Faserfrequenz als Kmterium zur Anzeige des ordnungsgemässen Fadenlaufes bzw. zur Aus- schaltung der Machine bei nicht ordnungsgemässem Fadenlauf heranzuziehen. Die Reaktionsfähigkeit dieses Fadenwächters ist so schnell, dass die Vorrichtung bereits ansprechen kann, bevor der Faden die Geschwindigkeit Null erreicht hat.
Selbst dann, wenn Anschliessend, beispielsweise bei einer Fachspulma- schine, der gerissene Faden durch Nebenfäden wie dsr mitgerissen wird, entsteht beim Reissen des Fadens doch eine kurze Unterbrechung der hohen, von den Fadenfasern hervorgerufenen Frequenz, die dann das erwünschte Abtrennen sämtlicher übrigen Fäden einleiten kann. Zum Abtrennen der Fäden kann ein an sich bekannter Abschneidmagnet verwendet werden, dessen Stromkreis durch einen von der Spulen- abhebevorrichtung betätigten Mikroschalter unterbrochen werden kann. Der gleiche Mikroschalter schaltet den Abschneidemagnetstromkreis auch erst wieder vorbereitend ein, wenn der Faden nach der . Knotung wieder in Bewegung ist.
In diesem Zusammenhang sei auch noch auf einen besonderen Vorteil des vorbeschriebenen Fa- denwächters hingewiesen. Es ist bekannt, dass bei Spulm, aschinen die Fadenspannung kurz vor der Spule am grössten ist. In vielen Fällen reisst daher bei Fadenbruch der Faden kurz vor, der Spule und kann im Fadenwächter hängenbleiben. Bei einer einfachen Lichtschranke, mit der der Faden direkt abgetastet wird, kann also aus vorstehenden Gründen der in der Lichtschranke verbleibende Faden keinen Fadenbruch melden. Die Vorrichtung nach der Erfindung dagegen spricht unabhängig von dem Vorhandensein des Fadens auf die bei Fadenbruch zumindest kurz zeitig herabgesetzte Fadengeschwindigkoit an.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist, wie bereits erwähnt, als Fadenwächter für Fachspulmaschinen besonders geeignet, da hier eine sehr schnelle . Reaktion erforderlich ist. Es wird nicht wie bisher die Fadenspannungoder die Anwesenheit des Fadens, , sondern eine Mindestgeschwindigkeit des Fadens zur Auslösung der Fadentrennvorrichtung verwendet.
Diese Mindestgeschwindigkeit, ist selbstverständlich abhängig von der Grösse des im Ausgangsstromkreis 2a des Photoelementes 2 angeordneten elektrischen Hochpasses, wie er in Fig. 2 dargestellt wurde. Nach Wunsch ist es auch hier möglich, diese Mindestge- schwindigkeit durch Veränderung der Kapazität 7 und/oder der Induktiv, ität 8 auf bestimmte Werte einzustellen. In manchen Fällen kann auch ganz auf die Anordnung eines Hochasses verzichtet werden.
In diesem Fall würden sämtliche Frequenzen bis Null verwendet und erst beim absoluten Stillstand der Auslöseimpuls gegeben.
Aus vorstehendem ist zu erkennen, dass die Vorrichtung nach der Erfindung mit Vorteil als Faden wächter und als Fadenrauhigkeitsmesser verwendet werden kann. Da die Verwendung des Erfindungs gogenstan, des als Fadenwächter auf einem anderen Messprinzip beruht als die Verwendung als Rauhtigkeitsmesser, ist es ohne Schwierigkeiten möglich, ein und dasselbe Gerät sowohl als Fadenwächter als auch als Fadenrauhigkeitsmesser zu benutzen. Dar- über hinaus kann aber der Gegenstand der Erfindung auch in der an sich bekannten Weise als Fadenreiniger verwendet werden. Durch Einbau an sich bekannter Bandpässe oder dergleichen ist es möglich, bestimmte Frequenzbänder oder Frequenzspek- tren zur Steuerung oder Anzeige auszunutzen.
Es s kann also beispielsweise die von Dickenänderungen des Fadenkernes hervorgerufene verhältnismässig niedrige Frequenz von derjenigen durch die bewegten abstehenden Fäserchen des Fadens bedingten, verhältnismässig hohen Frequenz getrennt werden. Damit kann ein und dasselbe Gerät als Fadenreiniger, als Fadenwächter und als Fadenrauhigkeitsmesser dienen.
Device for monitoring running threads and methods for their operation
Devices have become known for monitoring running threads in which the threads are passed between a light source and a light-sensitive element with the interposition of a diaphragm. With the aid of these devices, the thread is monitored for thick or thin spots and, if necessary, a signal is given for cleaning out these fault spots in the thread when they occur. The invention was based on the object of expanding the scope of these devices.
In accordance with the invention, the surface of the photosensitive element to which the light source is exposed is covered by a slot in the diaphragm which runs at least approximately perpendicular to the direction of travel of the thread, except for a narrow gap. The invention also relates to a method for operating this device, which is characterized in that the width of the slot is chosen such that it practically does not exceed three times the thickness of the threads to be monitored.
If the acted upon by the light source gap of the photosensitive element, z. B. a photo cell, a photo element or the like, narrowed to a fraction of a millimeter, then the photosensitive element does not respond to fluctuations in the thickness of the thread, but on the individual textile fibers protruding from the thread. An amplifier known per se can be used to amplify the impulses triggered by the fibers in the output circuit of the light-sensitive element and thus obtain a pulse frequency or a pulse amplitude depending on the thread speed and the thread roughness.
The following statements relate to exemplary embodiments of the invention. The basic principle of the present invention will be explained with reference to FIG. A light source can be seen, in this case an incandescent lamp 1, which acts on a light-sensitive element, in this case a small silicon photo element 2. The thread F is passed between the light source 1 and the photo element 2. In addition, a screen 3 is arranged between the light source and the photo element, which has only an extremely small slot 4 of fractions of a millimeter. This slot 4 is now so narrow that the photoslement 2 responds to the individual thread fibers f protruding from the thread F.
Each small fiber f sliding past the slot 4 thus causes an electrical impulse in the output circuit 2a of the photo element. It is of subordinate importance for the effectiveness of the present invention whether the thread F to be monitored - as in the illustrated embodiment - is arranged between light source 1 and diaphragm de 3, or whether it runs through between diaphragm 3 and photo element 2.
For thread guiding reasons, however, it can often be advantageous if the thread runs between the light source 1 and the slit diaphragm 3 as shown in FIG. Furthermore, slot optics or the like can also be used instead of the slot diaphragms 3. What is essential is the width of the light beam, s penetrating the photo element, which is so narrow that the individual thread fibers f projecting from the thread F can cause pulse fluctuations, n in the output circuit 2a of the photo element 2. In the case of threads with very thin fibers, it may therefore be necessary to limit the width of the light beam to a few µ.
The fact that the different thickness of the thread core also causes pulse fluctuations in the output circuit 2a of the photo element 2 is known and has already been used for thread cleaning purposes. However, these fluctuations in the thickness of the thread core have a considerably lower frequency than the pulse frequencies caused by the thread fibers f. For this reason, it is possible to eliminate these two causes of the pulse fluctuations from one another.
If, for example, a known electrical high-pass filter is arranged in the output circuit of the light-sensitive element, the core fluctuations of the thread F can be screened out so that only the pulse frequencies produced by the thread fibers f are passed on. Such a high-pass filter, also called a frequency filter, is shown in the simplest embodiment in FIG.
Between the input 5 and the output 6 of the high ace there is a capacitor 7 and an induction coil 8 it shows, for example, the graphic representation in FIG.
In this FIG. 3, on the one hand, the frequency in Hertz (Hz) and, on the other hand, the voltage in volts (V). It can be seen that at the output 6 of the high-pass filter shown in FIG. 2, no voltage can be read below a certain frequency.
As can be seen from the above, the device according to the invention is suitable for. among other things for measuring the thread roughness. The thread roughness is known to depend primarily on the length of the protruding fibers. However, the longer the protruding fibers, the greater the amplitude of the electrical pulses produced by the filament fibers in the output circuit of the photo element 2. If one ignores the pulse frequency, which is dependent on the thread speed and the frequency of the protruding fibers, then the pulse amplitude, which is dependent on the length of the fibers, gives a measure of the thread roughness. With an ac amplifier known per se, the pulse amplitude, that is to say the pulse voltage, can be amplified.
If the output voltage of the amplifier is rectified, a DC voltmeter can show the mean values of the thread roughness.
If the roughness of a thread is subject to very rapid fluctuations, it may be possible that the inertia of a DC voltmeter is not sufficient to measure or display the mean values of the thread roughness. In this case, the DC voltage obtained, which fluctuates according to the changing roughness, can still be used an integration link shown for example in FIG. 4. This integration element consists of a rectifier 9, an ohmic resistor 10 and a capacitor 11. The voltmeter 13 is connected to the output of this integration element. Depending on the size of the ohmic resistor 10 and the capacitor 11, an average value can be formed from any length of time.
If, for example, the capacitance and resistance of the integration element are made switchable with a step switch, the mean value of different time units for the roughness can optionally be determined.
In the foregoing, it has already been stated that the individual filament fibers f in the output circuit 2a of the photo element 2 also cause electrical pulse frequencies. This property of the device according to the invention can be used to advantage to determine the presence of a properly running thread. In this way, the device according to the invention becomes a fadon guard.
For this purpose, it is only necessary to use the absence of the fiber frequency as a kmterium to display the correct thread path or to switch off the machine if the thread path is not correct. The reactivity of this thread monitor is so fast that the device can respond before the thread has reached zero speed.
Even if the torn thread is subsequently carried along by secondary threads such as dsr, for example in a specialized winding machine, there is a short interruption in the high frequency caused by the thread fibers when the thread breaks, which then initiates the desired severing of all remaining threads can. A cutting magnet known per se can be used to cut the threads, the circuit of which can be interrupted by a microswitch operated by the bobbin lifting device. The same microswitch only switches the magnetic cut-off circuit on again in preparation when the thread is after the. The knot is moving again.
In this context, a special advantage of the thread guard described above should also be pointed out. It is known that the thread tension of winding machines is greatest shortly before the bobbin. In many cases, therefore, when the thread breaks, the thread just tears in front of the bobbin and can get caught in the thread monitor. In the case of a simple light barrier with which the thread is scanned directly, the thread remaining in the light barrier cannot report a thread break for the reasons given above. The device according to the invention, on the other hand, responds independently of the presence of the thread to the thread speed, which is reduced at least briefly in the event of thread breakage.
The device according to the invention is, as already mentioned, particularly suitable as a thread monitor for specialized winding machines, since it is very fast here. Response is required. It is not the thread tension or the presence of the thread, as before, but a minimum thread speed used to trigger the thread cutting device.
This minimum speed is of course dependent on the size of the electrical high-pass filter arranged in the output circuit 2a of the photo element 2, as shown in FIG. If desired, it is also possible here to set this minimum speed to specific values by changing the capacitance 7 and / or the inductance 8. In some cases, the arrangement of a high ace can be dispensed with entirely.
In this case, all frequencies down to zero would be used and the trigger pulse would only be given when there was an absolute standstill.
From the above it can be seen that the device according to the invention can be used with advantage as a thread monitor and as a thread roughness meter. Since the use of the invention gogenstan as a thread monitor is based on a different measuring principle than the use as a roughness meter, it is possible without difficulty to use one and the same device both as a thread monitor and as a thread roughness meter. In addition, however, the subject matter of the invention can also be used as a thread cleaner in the manner known per se. By installing per se known bandpass filters or the like, it is possible to use certain frequency bands or frequency spectra for control or display.
Thus, for example, the relatively low frequency caused by changes in the thickness of the thread core can be separated from the relatively high frequency caused by the moving, protruding fibers of the thread. This means that one and the same device can be used as a thread cleaner, thread monitor and thread roughness meter.