Verfahren zur Erzeugung eines Steuersignals beim Auftreten eines Fadenbruches an Textilmaschinen und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung eines Steuersignals beim Auftreten eines Fadenbruches an Textilmaschinen und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei Textilmaschinen wird d bekanntlich an bestimm- ten Überwachungsstellen der Laufstrecken von Fäden und Faserbändern, z. B. zwischen einer Lieferstelle und einer Aufnahmestelle das Vorhandensein des Fadens bzw. Faserbandes mittels sogenannten Fadenwächtern überwacht, und zwar mit dem Zweck, bei einem Fadenbruch ein möglichst rasches Ausschalten der Maschine bzw. Spulstelle herbeizuführen.
Es sind bereits eine grosse Zahl solcher Fadenwächter bekannt, welche jedoch alle bestimmte Mängel aufweisen. So kennt man z. B. verschiedene rein me- chanisch arbeitende Fadenwächter, bei welchen ein ausschwenkbares Fühlerorgan gegen den Faden gedrückt wird. Bei Bruch des Fadens schwenkt dieses Fühlerorgan aus und betätigt einen Stoppmechanismus oder einen elektrischen Schalter. Gemäss einem anderen Prinzip wird eine drehbar gelagerte Rolle gegen den Faden gedrückt. Die Rolle wird induktiv oder photoelek- trisch abgetastet und erzeugt bei ihrer Drehung ein Wechselfeld, welches von einem Empfänger in eine Wechselspannung mit von der Rotationsgeschwindigkeit der Rolle abhängiger Frequenz und Amplitude umgewandelt wird. Bei Fadenbruch wird die Rolle durch Bremsmittel stillgesetzt.
Die Ausschaltung der Maschine erfolgt durch geeignete Schaltmittel, wenn die Frequenz bzw. Amplitude der Wechselspannung auf einen bestimmten kleinen Wert abgesunken ist.
Derartige Einrichtungen benötigen für ein einwandfreies Arbeiten eine hohe Fadenspannung, welche nicht immer vorhanden ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die relativ grossen bewegten Massen der Fühlerorgane bei den bei modernen Textilmaschinen üblichen grossen Arbeitsgeschwindigkeiten viel zu grosse Ansprechzeiten ergeben.
Es sind auch berührungsfreie Fadenwächter bekanntgeworden, bei welchen das Vorhandensein des Fadens auf photoelektrische oder kapazitive Art überwacht wird. Dabei kann z. B. eine Lichtschranke vorgesehen sein, welche einen Schalter betätigt. Gemäss einer anderen bekannten Art wird mittels Photozellen der Durchmesser des Fadens, welcher dauernd ändert, gemessen und eine diesem Durchmesser proportionale Spannung erzeugt. Die die Durchmesserschwankungen repräsentierende Wechselspannung wird gleichgerichtet und das gewonnene Gleichstromsignal als Anzeige für das Vorhandensein eines sich in der Laufstrecke bewegenden Fadens ausgewertet. Ein Nachteil dieser berührungsfreien Fadenwächter liegt darin, dass diese sehr empfindlich gegen Verunreinigungen sind.
Ausserdem ist der photoelektrische Fadenwächter empfindlich gegen Fremdlicht und die Lichtquelle hat eine relativ kurze Lebensdauer.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines Verfahrens und einer Einrichtung zur Erzeugung eines Steuersignals beim Auftreten eines Fadenbruches an Textilmaschinen, mittels welchen eine sehr kurze Ansprechzeit erzielt und die Benötigung einer hohen Fadenspannung sowie auch die Empfindlichkeit gegen Schmutz und Fremdeinflüsse vermieden wird.
Die Erfindung benützt die Tatsache, dass das durchlaufende Gut wegen Unregelmässigkeiten bei Lieferstellen, Führungsorganen, Aufnahmestellen usw. dauernden mechanischen Spannungsschwankungen unterworfen ist, und dass ferner der Faden immer Oberflächenunebenheiten aufweist. Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein die mechanischen Spannungsschwankungen und Oberflächenunebenheiten des Fadens repräsentierendes, elektrisches Signal in der Überwachungsstelle gewonnen wird und das Ausfallen dieses Signals zur Erzeugung des Steuersignals ausgewertet wird.
Zur Durchführung dieses Verfahrens dient eine Einrichtung, welche aus einem elektrischen Signalgeber, einem Verstärker und einem Auswertorgan besteht und dadurch gekennzeichnet ist, dass der Signalgeber einen mechanischeiektrischen Wandler und ein mit diesem zusammen arbeitendes mechani sches Fühlerorgan aufweist, welches den ankommenden Faden in seiner Laufrichtung auslenkt, und dass das Auswertorgan ein Schwellwertdiskriminator mit Kurzzeitspeicherung ist.
Auf beiliegender Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert, welche im folgenden näher beschrieben sind. Es zeigen:
Fig. 1 ein Prinzipschema einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 ein Prinzipschema einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 3, 4 und 5 Prinzipschemas von weiteren Ausführungsformen des Signalgebers.
In der Fig. 1 ist mit 1 ein Signalgeber bezeichnet, welcher aus einem Fühlerorgan 1.1 und einem mechanischelektrischen Wandlerorgan 1.2 besteht. Das Wandlerorgan 1.2 ist ein piezoelektrisches Element 1.21, welches an den gegenüberliegenden Oberflächen Elektroden 1.22, zur Abführung der auf Grund des direkten Piezoeffektes bei auf das Piezoelement wirkendem mechanischem Druck entstehenden elektrischen Oberflä cheniadungen, aufweist. Das Fühlerorgan besteht aus einer auf der einen Elektrode 1.22 befestigten Nadel, welche am abstehenden Ende eine Einbuchtung 1.11 besitzt und zur Übertragung der mechanischen Span nungsschwankungen und Impulse des zu verarbeitenden Fadens 2 auf das Wandlerorgan 1.2 dient. Dler Faden 2 ist zu diesem Zweck durch die Einbuchtung 1.11 geführt.
Das Fühlerorgan 1.1 lenkt den ankommenden Faden 2 aus seiner Laufrichtung aus, wobei die Zugspannungsschwankungen und Impulse des Fadens 2 in Druckspannungsschwankungen umgeformt werden.
Die Oberflächenspannung des Piezoelementes 1.21 wird einem Verstärker 3 zugeführt, welcher einen Schwellwertdiskriminator 4 steuert. Der Schwellwertdiskriminator 4 besteht aus einem monostabilen Kippverstärker 4.1 und einem Eingangstransistor 4.2. Am Ausgang des Kippverstärkers 4.1 ist ein Relais 5 mit einem Arbeitskontakt 5.1 angeschlossen. Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt:
Die mechanischen Schwingungen des Fadens werden im Signalwandler 1 in elektrische Spannungsschwankungen umgewandelt, welche im Verstärker 2 auf einen zur Steuerung des Schwellwertdiskriminators 4 geeigneten Wert verstärkt werden. Sofern das Signal einen bestimmten, in diesem Falle positiven Wert überschreitet, wird der Kondensator 4.12 in der monostabilen Kippschaltung 4.1 durch den Transistor 4.2 entladen.
Der Transistor 4.13 des Kippverstänkers 4.1 bleibt somit stromlos, während der Transistor 4.14 leitet und das Relais 5 im Kollektorkreis des Transistors 4.14 erregt ist. Der Arbeitskontakt 5.1 ist gechlossen. Wenn nun der Faden 2 reisst, verschwinden die Spannungsschwankungen. Der Transistor 4.2 leitet nicht mehr und der Kondensator kann sich über den Widerstand 4.15 aufladen. Dadurch wird der Transistor 4.13 leitrend; während Transistor 4.14 sperrt, d. h. das Relais 5 wird stromlos. Der Arbeitskontakt 5.1 öffnet und zeigt damit das Vorhandensein des Fadenbruches an. Das Öffnen des Arbeitskontaktes 5.1 kann zur Stillsetzung der Spulstelle oder der Maschine benützt werden. Dank der Kurzzeitspeicherwirkung des Kondensators 4.12 wird erreicht, dass das Relais 5 bei kurzzeitigem Signal ausfall infolge Verminderung der Fadenspannung bei intaktem Faden nicht abfällt.
In Fig. 2 ist das mechanischelektrische Wandler gan des Signalgebers, welches hier mit 1.3 bezeichnet ist, gleichzeitig als Fühlerorgan ausgebildet. Dieses Wandlerorgan 1.3 besteht aus einem stabförmigen piezoelektrischen Element, über dessen einem Ende der Faden 2 in einer kleinen Einbuchtung läuft, und das am andern Ende eingeklemmt ist. Die Fadenspannungsschwankungen erzeugen im piezoelektrischen Element
1.3 Schwankungen des Biegemomentes, wodurch elektrische Spannungsschwankungen entstehen.
Nach erfolgter Verstärkung im Verstärker 3 wird das Signal einem Schwellwertdiskriminator 4 zugeführt, der hier ein Gleichrichter in Spannungsverdopplerschaltung ist, bestehend aus den Kondensatoren 4.3, 4.4, den Gleichrichtern 4.5, 4.6 und einem Transistor 4.7, in dessen Kollektorkreis sich ein Relais 5 mit einem Arbeitskontakt 5.1 befindet. Der Wechselspannungsanteil des verstärkten Signals bewirkt die Aufladung des Kondensators 4.4. Bei genügender Ladespannung an diesem Kondensator 4.4 ist der Transistor 4.7 ausgesteuert und das Relais 5 erregt. Bei Fadenbruch verschwindet das Signal und der Relaiskontakt 5.1 fällt ab.
Die Fig. 3 zeigt einen Signalgeber 1, bei welchem an einem mechanischen Fühlerorgan 1.4 Dehnungsmessstreifen 1.5 angebracht sind. Durch die Kräfte des Fadens 2 wird das Fühlerorgan 1.4 durchgebogen, was sich mittels der Dehnungsmessstreifen 1.5 in einer elektrischen Spannungsänderung äussert.
In der Fig. 4 ist ein Signalgeber 1 dargesbellt, welcher mit einem induktiven Aufnehmer in Form einer Spule 1.6 ausgerüstet ist. Die Spannungsschwankungen des Fadens 2 bewirken Lageänderungen eines Fühlerorgans 1.7, welches anderseits das Magnetfeld der Spule 1.6 beeinflusst, wodurch eine Spannung in dieser Spule 1.6 induziert wird.
Der in der Fig. 5 dargestellte Signalwandler 1 ist mit einem kapazitiven Aufnehmer 1.8 ausgerüstet. Die Spannungsschwankungen des Fadens 2 bewirken Lage änderungen eines Fühlerorgans 1.9 und damit elektrische Spannungsschwankungen am kapazitiven Aufnehmer 1.8.
Mit der vorsbehend an Hand verschiedener Ausführungsbeispiele beschriebenen Einrichtung wird ein sehr rasches Anzeigen bzw. Ausschalten bei Fadenbruch erzielt. Eine hohe Fadenspannung ist nicht erforderlich, da dank dem Verstärker mit sehr kleinen Kräften gearbeitet werden kann. Verunreinigungen haben keinen Einfluss auf die Empfindlichkeit der Einrichtung.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele, sondern umfasst auch noch folgende im Rahmen der Erfindung liegende Va rianten:
Es können z. B. ohne weiteres mehrere Uberwa- chungsstellen zusammen auf ein gemeinsames Relais einwirken. Ferner besteht die Möglichkeit, einen Signalgeber und einen Schwellwertdiskrininator mit ausgeprägter aufeinander abgestimmter Resonanzfrequenz vorzusehen. Dies ermöglicht die Reduktion der Zahl der notwendigen Verstärker, in dem für mehrere Signalgeber ein einziger Verstärker vorgesehen wird.
Method for generating a control signal when a thread breakage occurs on textile machines and device for carrying out the method
The present invention relates to a method for generating a control signal when a thread break occurs on textile machines and a device for carrying out the method.
In textile machines, d is known to be used at certain monitoring points along the path of threads and slivers, e.g. B. between a delivery point and a pick-up point the presence of the thread or sliver is monitored by means of so-called thread monitors, with the aim of switching off the machine or winding unit as quickly as possible in the event of a thread break.
A large number of such thread monitors are already known, but they all have certain defects. So you know z. B. various purely mechanically working thread monitors, in which a swiveling sensor element is pressed against the thread. If the thread breaks, this sensor element swings out and activates a stop mechanism or an electrical switch. According to another principle, a rotatably mounted roller is pressed against the thread. The roller is scanned inductively or photoelectrically and when it rotates it generates an alternating field which is converted by a receiver into an alternating voltage with a frequency and amplitude dependent on the rotation speed of the roller. If the thread breaks, the roll is stopped by braking means.
The machine is switched off by suitable switching means when the frequency or amplitude of the alternating voltage has dropped to a certain low value.
Such devices require a high thread tension to work properly, which is not always present. Another disadvantage is that the relatively large moving masses of the sensor organs result in response times that are far too long at the high working speeds customary in modern textile machines.
Non-contact thread monitors have also become known in which the presence of the thread is monitored in a photoelectric or capacitive manner. It can, for. B. a light barrier can be provided which operates a switch. According to another known type, the diameter of the thread, which changes continuously, is measured by means of photocells and a voltage proportional to this diameter is generated. The alternating voltage representing the diameter fluctuations is rectified and the direct current signal obtained is evaluated as an indication of the presence of a thread moving along the path. A disadvantage of these non-contact thread monitors is that they are very sensitive to contamination.
In addition, the photoelectric thread monitor is sensitive to external light and the light source has a relatively short service life.
The present invention aims to provide a method and a device for generating a control signal when a thread breakage occurs on textile machines, by means of which a very short response time is achieved and the need for high thread tension and also sensitivity to dirt and external influences is avoided.
The invention makes use of the fact that the goods passing through are subject to permanent mechanical tension fluctuations due to irregularities in delivery points, guide elements, receiving points, etc., and that the thread always has surface unevenness. The method according to the invention is characterized in that an electrical signal representing the mechanical tension fluctuations and surface unevenness of the thread is obtained in the monitoring point and the failure of this signal is evaluated to generate the control signal.
A device is used to carry out this method, which consists of an electrical signal transmitter, an amplifier and an evaluation element and is characterized in that the signal transmitter has a mechanical-electrical converter and a mechanical sensor element that works together with this and deflects the incoming thread in its direction of travel , and that the evaluation element is a threshold value discriminator with short-term storage.
In the accompanying drawing, the invention is explained using exemplary embodiments, which are described in more detail below. Show it:
1 shows a basic diagram of a first embodiment,
2 shows a basic diagram of a further embodiment,
3, 4 and 5 schematic diagrams of further embodiments of the signal transmitter.
In FIG. 1, 1 denotes a signal transmitter which consists of a sensor element 1.1 and a mechanical-electrical converter element 1.2. The transducer element 1.2 is a piezoelectric element 1.21 which has electrodes 1.22 on the opposing surfaces for dissipating the electrical surface charges arising due to the direct piezo effect when mechanical pressure acts on the piezo element. The sensor element consists of a needle attached to one electrode 1.22, which has an indentation 1.11 at the protruding end and serves to transmit the mechanical tension fluctuations and pulses of the thread 2 to be processed to the transducer element 1.2. For this purpose, the thread 2 is guided through the indentation 1.11.
The feeler element 1.1 deflects the incoming thread 2 out of its running direction, the tensile stress fluctuations and pulses of the thread 2 being converted into compressive stress fluctuations.
The surface tension of the piezo element 1.21 is fed to an amplifier 3 which controls a threshold value discriminator 4. The threshold value discriminator 4 consists of a monostable multivibrator 4.1 and an input transistor 4.2. A relay 5 with a normally open contact 5.1 is connected to the output of the trigger amplifier 4.1. The setup described works as follows:
The mechanical vibrations of the thread are converted in the signal converter 1 into electrical voltage fluctuations, which are amplified in the amplifier 2 to a value suitable for controlling the threshold value discriminator 4. If the signal exceeds a certain, in this case positive, value, the capacitor 4.12 in the monostable multivibrator 4.1 is discharged through the transistor 4.2.
The transistor 4.13 of the Kippverstänkers 4.1 thus remains currentless, while the transistor 4.14 conducts and the relay 5 in the collector circuit of the transistor 4.14 is excited. The working contact 5.1 is closed. If the thread 2 now breaks, the tension fluctuations disappear. The transistor 4.2 no longer conducts and the capacitor can be charged via the resistor 4.15. This makes the transistor 4.13 conductive; while transistor 4.14 blocks, i.e. H. the relay 5 is de-energized. The make contact 5.1 opens and thus indicates the presence of the thread break. The opening of the working contact 5.1 can be used to stop the winding unit or the machine. Thanks to the short-term storage effect of the capacitor 4.12, it is achieved that the relay 5 does not drop out in the event of a brief signal failure due to a reduction in the thread tension when the thread is intact.
In Fig. 2, the mechanical-electrical converter gan of the signal generator, which is denoted here by 1.3, is also designed as a sensor element. This transducer element 1.3 consists of a rod-shaped piezoelectric element, over one end of which the thread 2 runs in a small indentation and which is clamped at the other end. The thread tension fluctuations generate in the piezoelectric element
1.3 Fluctuations in the bending moment, causing electrical voltage fluctuations.
After amplification in amplifier 3, the signal is fed to a threshold value discriminator 4, which here is a rectifier in a voltage doubler circuit, consisting of capacitors 4.3, 4.4, rectifiers 4.5, 4.6 and a transistor 4.7, in whose collector circuit there is a relay 5 with a normally open contact 5.1 is located. The AC voltage component of the amplified signal causes the capacitor 4.4 to be charged. If the charging voltage at this capacitor 4.4 is sufficient, the transistor 4.7 is activated and the relay 5 is energized. If the thread breaks, the signal disappears and the relay contact 5.1 drops out.
FIG. 3 shows a signal transmitter 1, in which strain gauges 1.5 are attached to a mechanical sensor element 1.4. The sensor element 1.4 is bent by the forces of the thread 2, which is expressed by means of the strain gauges 1.5 in an electrical voltage change.
In FIG. 4, a signal transmitter 1 is shown which is equipped with an inductive pick-up in the form of a coil 1.6. The voltage fluctuations of the thread 2 cause changes in the position of a sensor element 1.7, which on the other hand influences the magnetic field of the coil 1.6, whereby a voltage is induced in this coil 1.6.
The signal converter 1 shown in FIG. 5 is equipped with a capacitive sensor 1.8. The voltage fluctuations of the thread 2 cause changes in the position of a sensor element 1.9 and thus electrical voltage fluctuations at the capacitive sensor 1.8.
With the device described above with reference to various exemplary embodiments, a very rapid display or switch-off in the event of a thread break is achieved. A high thread tension is not required, as the amplifier allows working with very small forces. Impurities do not affect the sensitivity of the device.
The invention is not limited to the exemplary embodiments shown, but also includes the following variants within the scope of the invention:
It can e.g. B. easily act together several monitoring stations on a common relay. There is also the possibility of providing a signal transmitter and a threshold value discriminator with a pronounced resonance frequency that is matched to one another. This enables the number of amplifiers required to be reduced by providing a single amplifier for several signal transmitters.