Messvorrichtung zur Ermittlung von Fadendimensionen
Zur Ermittlung von Fadendimensionen sind kapazitiv und fotoelektrisch arbeitende Messvorrichtungen in verschiedenen Ausführungen bekannt. Bei der kapazitiven Messung wird das Volumen und bei der fotoelektrischen Messung der Querschnitt ermittelt. Es kann jedoch vorkommen, dass bei einem plattgedrückten, also fehlerhaften Fadenstück das Volumen dem Sollvolumen entspricht, die kapazitive Messeinrichtung einen derartigen Fehler jedoch nicht registriert. Eine fotoelektrische Messeinrichtung ist dagegen imstande, eine derartige Unregelmässigkeit zu ermitteln, insbesondere wenn die platte Stelle annähernd parallel zum Foto element liegt.
Durch die Erfindung wird es ermöglicht, auch diejenigen Fehlerstellen zu ermitteln, die senkrecht zum Fotoelement liegen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Messeinrichtung gemäss der Erfindung mindestens zwei winklig zueinander angeordnete lichtempfindliche Zellen aufweist, die derart angeordnet und/oder ausgebildet sind, dass der zu messende Faden in der Kreuzungsstelle der die Zellen beaufschlagenden Lichtstrahlen liegt.
Die vorliegende Erfindung kann in besonders vorteilhafter Weise dort angewandt werden, wo es darauf ankommt, die Anzahl der in die Messeinrichtung eingelegten Fäden zu messen. Demgemäss ist der weitere Gegenstand der Erfindung eine Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Überwachung des ordnungsgemässen Einlegens von zu verknotenden Fadenenden in eine Knotvorrichtung. Es konnte an Hand von umfangreichen Querschnittsmessungen mit Textilfäden ermittelt werden, dass die kleinsten und die grössten Fadenquerschnitte einer bestimmten Garnnummer auf kür zere Garnlängen im Verhältnis 1 2 schwanken können, während sie sich über längere Garnlängen annähernd ausgleichen.
Das bedeutet aber, dass bei einer stationären Messung ein dickeres Fadenstück desselben Garnes den gleichen Querschnitt haben kann wie zwei dünne Fadenstücke dieses Garnes zusammen.
Figur 1 zeigt zwei nebeneinanderliegende Fäden mit den Querschnitten I und II. Dabei ist angenommen, dass der Querschnitt II doppelt so gross sei wie der Querschnitt I. Es liegen also zwei Querschnitte nebeneinander, wie sie zwei Fadenstücke im ungünstigsten Falle haben können. Tastet man den Durchmesser a und b ab, und zwar entweder gleichzeitig oder nacheinander, und vergleicht die erhaltenen Werte miteinander, so stellt man fest, dass selbst in diesem ungünstigsten Falle die Messwerte um mindestens 71 0/0 voneinander abweichen. Weisen beide Fäden den gleichen Querschnitt auf, dann entsteht eine theoretische Steigerung von 100 O/o.
Selbst bei der Annahme, dass die Fäden nicht genau kreisrund sind, bleibt immer noch, wie Versuche ergeben haben, ein reichlicher Unterscheidungssprung.
Dabei kann die Durchmesserabtastung einmal in der Richtung des Pfeiles x und einmal in der Richtung des Pfeiles y erfolgen.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 zwei nebeneinanderliegende Fäden mit den Querschnitten I und II,
Fig. 2 eine erste beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemässen Messvorrichtung,
Fig. 3 eine zweite beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemässen Messvorrichtung,
Fig. 4 einen Schnitt gemäss der Linie I-I in Figur 5 und
Fig. 5 eine Vorrichtung, die es ermöglicht, die Fadenenden parallel in die Messvorrichtung einzuführen.
Setzt man beispielsweise gemäss Figur 1 eine Lichtschranke in der x-Richtung und eine Lichtschranke in der y-Richtung an, so brauchen die beiden Messwerte nur noch, beispielsweise in einer Brückenschaltung, verglichen zu werden. Entsteht beim Vergleich ein Unterscheidungssprung, dann kann dieser Unterscheidungssprung zur Auslösung einer die Weiterverarbeitung des Fadens verhindernden Vorrichtung verwendet werden, indem beispielsweise ein Fadenabschneider betätigt wird.
Anhand eines einfachen Ausführungsbeispieles der Figur 2 sei dieses Messverfahren zunächst erläutert. Die Messtrecke wird hierbei durch zwei Fotoelemente 31, 32 gebildet. Diese Fotoelemente 31, 32 liegen in einer Brückenschaltung, die durch einen Regelwiderstand 33 so abgeglichen ist, dass an den neutralen Punkten C, D keine Spannung auftritt, wenn beide Fotoelemente 31, 32 von der gleichen Lichtmenge beaufschlagt werden. Zur Beaufschlagung der Fotoelemente 31, 32 können zwei Lichtstrahlen dienen, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn beide Lichtstrahlen von ein und derselben Lichtquelle ausgehen, um gleiche Helligkeit beider Lichtstrahlen zu garantieren. Im Ausführungsbeispiel wird das Licht einer Glühlampe 34 in einer Linse 35 in parallele Lichtstrahlen zerlegt, die in einem Prisma 36 so abgelenkt werden, dass auf beide Fotoelemente 31, 32 die gleiche Lichtmenge fällt.
Ist in die Messtrecke ein Faden F eingelegt, so wird der Lichteinfall an beiden Fotoelementen 31, 32 in gleicher Stärke vermindert. Es bleibt also das Brückengleichgewicht erhalten. Werden jedoch zwei Fäden in die Messtrecke eingelegt, so ist durch geeignete Anordnung ohne Schwierigkeiten zu erreichen, dass sich beide Fäden parallel nebeneinander legen, so dass also das untere Fotoelement 32 stärker abgedeckt wird als das seitliche Fotoelement 31. Da dadurch der Lichteinfall in das untere Fotoelement geringer ist als in das seitliche Fotoelement, entsteht am untern Fotoelement eine geringere Spannung als am seitlichen und das Brückengleichgewicht wird gestört. Dadurch entsteht zwischen den Punkten C, D der Schaltung eine Spannung die - in dem Verstärker 27 verstärkt - den Abschneide-Magneten 20 ansprechen lässt.
Der richtige Zeitpunkt für die Messung wird wieder durch den vorerwähnten Schalter 22 gegeben. Ausserdem erkennt man auch in der Figur 2 das Netzanschlussgerät 25.
Eine derartige Messvorrichtung ist ganz allgemein da anwendbar, wo es darauf ankommt, das Vorhandensein von zwei oder mehreren Fäden zu ermitteln. Wird diese Vorrichtung in Verbindung mit einer Knotvorrichtung verwendet, so hat sie den Vorteil, dass in vielen Fällen die Anordnung einer einzigen Messvorrichtung an der Stelle eines Kondensators genügt. Werden jedoch zwei Messvorrichtungen angeordnet, so können in der Schaltung gemäss Figur 2 die Punkte C und D an beiden Messtellen in einem Verstärker zusammengeführt und parallel, aber unabhängig voneinander, arbeiten.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figur 3 dargestellt. Hier ist ausser den beiden Fotoelementen 31, 32 noch ein drittes Fotoelement 37 vorgesehen. Der Einfachheit halber ist hier die Lichtquelle mit der Linse nicht mehr dargestellt, sondern es sind nur noch die parallelen Lichtstrahlen eingezeichnet. Dabei werden die Fotoelemente 31 und 37 von den Lichtstrahlen direkt beaufschlagt, während die Lichtstrahlen für das Fotoelement 32 von einem Spiegel 38 um 90 abgelenkt werden. Der Doppelfaden Fl, F2 liegt in der Kreuzungsstelle der die Fotoelemente 31 und 32 beaufschlagenden Lichtstrahlen. Die Lichtstrahlen des Fotoelementes 37 werden durch die zu messenden Fäden nicht beeinflusst. Alle drei Fotoelemente sind nun in diesem Ausführungsbeispiel so geschaltet, dass sich zwei Brückenschaltungen ergeben.
Die obere Brückenschaltung mit den Fotoelementen 31 und 37 sowie dem veränderbaren Widerstand 39 ergibt an dem Widerstand 40 einen Spannungsabfall, welcher dem Durchmesser der Schmalseite der beiden Fäden F1, F2 entspricht, also dem Messwert in x-Richtung der Figur 1.
Die untere Brückenschaltung mit den Foto elementen 31 und 32 sowie dem Widerstand 41 ergibt an dem Widerstand 42 einen Spannungsabfall, welcher wie in Figur 2 der Differenz der Durchmesser von Schmal- und Breitseite des Doppelfadens entspricht, also der Differenz aus den Messungen in der x-Richtung und der y-Richtung gemäss Figur 1.
Die dem Messwert Durchmesserschmalseite entsprechende Spannung am Widerstand 40 wird einem Verstärker 43 zugeführt, dessen Ausgangsspannung über einen Widerstand 44, einem Verstärker 45 zugeführt ist, wobei die Ausgangsspannung des Verstärkers 43 die dem Durchmesser der Schmalseite proportionale Schwellenspannung für das Ansprechen des Verstärkers 45 liefert. Ausserdem wird dem Verstärker 45 die der Durchmesserdifferenz entsprechende Spannung des Widerstandes 42 zugeführt. Solange die am Widerstand 42 abfallende Spannung kleiner ist als der sich am Widerstand einstellende Schwellwert, bleibt der Verstärker 45 geschlossen und der Fadenabschneider 20 kann nicht ansprechen. Erst, wenn die Spannung vom Widerstand 42 die vom Verstärker 43 gelieferte Schwellspannung des Verstärkers 45 überschreitet, wird der Magnet 20 erregt.
Diese Schaltung hat gegenüber der Schaltung nach Figur 2 den Vorteil, dass die Fadenstärke automatisch in die Messvorrichtung eingeht. Es ist also nicht erforderlich, bei einem Wechsel der Garnnummer jedesmal die Messvorrichtung neu einzujustieren.
Bei den Ausführungsbeispielen nach Figur 2 und 3 ist davon ausgegangen, dass die Doppelfäden beispielsweise auf einer Unterlage fest nebeneinander liegen und damit die Richtung der Verbindungslinie dieser beiden Fäden definiert ist. Wenn die Fäden jedoch nicht flach aufgelegt werden können, kann die erfindungsgemässe, auf der Durchmesserabtastung beruhende Messvorrichtung dennoch verwendet werden, beispielsweise dadurch, dass die Fäden in der Messtelle um ihre gemeinsame Achse gedreht oder die Messtelle selbst um die Fäden gedreht wird. Ist auch dies nicht möglich, können die Fäden von einer feststehenden Messtelle, die mindestens drei Abtastachsen besitzt, gemessen werden. Die Differenz innerhalb der drei Achsen ergibt dann die Durchmesserdifferenz.
Weiterhin kann unter Umständen auch bereits eine einzelne Lichtschranke zur Ermittlung genügen, wenn nämlich in an sich bekannter Weise die aus den einzelnen Richtungen sich ergebenden Messwerte in einem elektrischen Speicher festgehalten und anschliessend miteinander verglichen werden. Ein derartiges zeitliches Nacheinander der Messungen ist jedoch nur bei ruhenden Fäden möglich, während bei laufenden Fäden die Messungen gleichzeitig durchgeführt werden müssen.
Es ist bereits verschiedentlich auf Abänderungsformen der dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung hingewiesen worden. Der Vollständigkeit halber seien hier lediglich noch einzelne weitere Abänderungs möglichkeiten erwähnt, um zu zeigen, dass die Erfindung nicht nur auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern auch in den verschiedensten anderen Formen variiert werden kann. So ist es beispielsweise bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 möglich, statt der beiden Brücken 31/37 und 31/32 zwei Messbrücken zu verwenden, von denen beide auf die Fotozelle 37 bezogen sind, also eine Messbrücke mit den Fotoelementen 37, 31 wie im Ausführungsbeispiel der Figur 3 und eine zweite Messbrücke mit den Fotoelementen 37 und 32.
Schliesslich sei noch darauf hingewiesen, dass das Verfahren mit der aus mindestens zwei rechtwinklig zueinander angeordneten lichtempfindlichen Zellen bestehenden Messvorrichtung nicht nur zur Ermittlung von Doppelfäden im Knoter verwendet werden kann, sondern ganz allgemein zur Ermittlung bestimmter Fadenzahlen herangezogen werden kann. Um Staubablagerungen im Lichtweg zu vermeiden, kann es auch vorteilhaft sein, durch die Messtrecke einen Luftstrom (Saug- oder Blasluft) zu führen und gegebenenfalls elektrostatische Aufladungen durch bekannte Mittel zu verhindern oder zu beseitigen.
Speziell bei denjenigen Messvorrichtungen, die als Lichtschranke ausgebildet sind und bei denen mindestens zwei rechtwinklig zueinander angeordnete lichtempfindliche Zellen vorgesehen sind, ist es erforderlich, dass die beiden Fadenteile eines evtl. eingelegten Doppelfadens parallel in der Kreuzungsstelle der die Zellen beaufschlagenden Lichtstrahlen liegen. Es kann jedoch vorkommen, dass die Fäden etwas verzwirnt sind und dass eine Verkreuzungsstelle in den Bereich der Lichtstrahlen eingelegt wird, so dass dadurch die Abschattung auf beiden Fotozellen und demgemäss auch die Messwerte ungefähr gleich gross sind. Dadurch kann die die Weiterverarbeitung des Fadens verhindernde Vorrichtung nicht mehr ausgelöst werden, und der Doppelfaden wird geknotet und eingespult.
Dieser Nachteil kann da durch beseitigt werden, dass vor der Messtelle eine schneidenförmige Auflage für den Faden vorgesehen ist.
Wird ein Doppelfaden in den Knoter eine und auf die schneidenförmige Auflage aufgelegt und dann ein gewisses Stück über die schneidenförmige Auflage in
Richtung der Messtelle abgezogen, so können die Kreuzungsstellen im Doppelfaden nicht über die schneidenförmige Auflage hinweggleiten, und die Verkreuzungen, die sich gegebenenfalls im Messfeld, also hinter der schneidenförmigen Auflage, befunden haben, werden durch das Abziehen aus dem Messfeld entfernt.
Ist es jedoch beispielsweise durch die Eigenheiten des Knoters oder der den Faden durch die Messtelle för dernden Vorrichtung nicht möglich, den Faden um ein relativ langes Stück ohne erneute Umlenkung des Fadens abzuziehen, so kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die Umlenkstelle hinter der Messtelle als drehbare Aufla ge für den Faden ausgebildet ist, beispielsweise als dreh bare Walze mit V-förmiger Nut.
Werden die Fäden in Richtung der Walze abgezogen, so klemmen die schrägen Flanken der Nut die Fäden etwas zusammen, die Kreuzungsstelle kann über die
Walze abrollen und wird somit aus dem Messfeld ent fernt. Über die vor der Messtrecke angeordnete scharfe
Kante kann keine neue Verkreuzungsstelle mehr hinweg gleiten, und der Doppelfaden zwischen schneidenförmi ger Auflage und der drehbaren Walze ist verkreuzungs frei, d. h. die Fäden liegen parallel.
An Hand der Figuren 4 und 5 sei dieses Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Figur 4 zeigt einen Schnitt gemäss der Linie I-I der Figur 5, während Figur 5 die erfindungsgemässe Vorrichtung teilweise im Schnitt darstellt. Im Gestell 101 des nicht dargestellten eigentlichen Knoters sind zwei rechtwinklig zueinander angeordnete lichtempfindliche Zellen 102 und 103 angeordnet. Vor dem Messfeld der Zellen befindet sich eine schneidenförmige Auflage 104 und hinter dem Messfeld eine drehbare Walze 105 mit einer V-förmigen Nut 106. Die Walze 105 ist mit konischen Ansätzen 107 und 108 versehen, die in ebenfalls konischen Gleitlagern 109 und 110 drehbar gelagert ist. Zum leichteren Eine und Ausbau der Walze 105 ist das Gleitlager 110 als Stiftschraube ausgebildet.
Wird ein Doppelfaden 111, 112 mit einer Kreuzungsstelle in den Knoter eingelegt und befindet sich die Kreuzungsstelle im Messbereich der Zellen 102, 103, so ist zu ersehen, dass das Messergebnis der beiden Zellen ungefähr gleich sein wird, wodurch der eingangs beschriebene Fehler auftritt. Wird der Doppelfaden nunmehr um mindestens die Strecke zwischen dem Auflagepunkt auf der schneidenförmigen Auflage 104 und demjenigen in der V-förmigen Nut in Richtung der Walze abgezogen, so werden die Fadenteile 111, 112 des Doppelfadens durch die schrägen Flanken der Nut eingeklemmt und die Kreuzungsstelle aus dem Messbereich der Zellen entfernt.
Weitere Verkreuzungsstellen werden durch die schneidenförmige Auflage 102 abgehalten, so dass nunmehr die beiden Fadenteile des Doppelfadens 111, 112 parallel im Messbereich der Zellen liegen und die Messung nunmehr ordnungsgemäss durchgeführt werden kann.
Das Hindurchziehen des Fadens durch den Messbereich kann bereits beim Einlegen des Fadens mittels des dem Faden zuführenden Organes, z. B. eines mechanischen oder pneumatischen Greifers, erfolgen. Es ist aber auch möglich, bei der Anwendung der Erfindung an einem beispielsweise in der Patentschrift 373 335 beschriebenen Knoter das Nachziehen eines zu knotenden Fadenendes zu Beginn des Knotvorganges dazu auszunutzen, dass der Doppelfaden durch den Messbereich um eine bestimmte Strecke hindurchgezogen wird.