Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle eines laufenden Fadens insbesondere in einer Textilfadenspulmaschine
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kontrolle eines laufenden Fadens, insbesondere in einer Textilfadenspulmaschine, bei dem die Schwankungen der Fadendicke entlang des Fadens in zeitliche Änderungen einer elektrischen Grösse umgewandelt werden und diese elektrische Grösse einer Auswertevorrichtung zugeführt wird, die entsprechend ihrer Ansprechcharakteristik beim Auftreten eines Fadenfehlers ein Kontrollsignal erzeugt. Insbesondere hat die Erfindung Bedeutung für einen sogenannten Fadenreiniger.
Darunter wird eine an textilen Spulmaschinen beliebiger Art anzubringende Vorrichtung verstanden, die den durchlaufenden Faden auf seine Gleichmässigkeit abtastet und bei Ungleichmässigkeiten, wie Einschnürungen, Verdickungen, Flusen usw. ein Kontrollsignal abgibt; dieses Signal kann zum Abstellen der entsprechenden Spulstelle, zum Abschneiden des Fadens oder zum automatischen Reinigen des Fadens an der entsprechenden Ungleichmässigkeitsstelle benutzt werden.
Die Unregelmässigkeiten eines Garnes lassen sich ihrer Entstehung entsprechend in zwei Gruppen aufteilen. Die erste Gruppe umfasst die natürlichen, rein statistisch bedingten Schwankungen der Faserzahl eines Stapelgarnes und die daraus resultierenden Schwankungen des Garnquerschnittes. Darüber hinaus unterscheidet man eine zweite Gruppe von Unregelmässigkeiten, die als die eigentlichen oder wesentlichen Garnfehler zu bezeichnen sind, nämlich:
Fremdkörper im Garn, wie Schalen, Holzstückchen oder Bastfasern, von Maschinendefekten, wie unrunden Streckzylindern herrührende Fehler und von Bedienungsfehlern herrührende Unregelmässigkeiten, wie unsaubere Andreher und eingesponnener Flug.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus der Gesamtheit der in Erscheinung tretenden Unregelmässigkeiten diese eigentlichen Fehler, nicht aber die statistischen Schwankungen des Fadenquerschnitts zu erfassen.
Diese Aufgabe wird beim erfindungsgemässen Verfahren dadurch gelöst, dass in der Auswertevorrichtung eine Information über die Länge jeder Fadenabschnitte, in denen die Fadendicke in einer Richtung von einem Referenzwert abweicht, gewonnen wird, und dass diese Längeninformation mit einer Information über die Dicke des Fadens innerhalb der genannten Fadenabschnitte derart verknüpft wird, dass zumindest in einem Teilbereich der Ansprechcharakteristik der Auswertevorrichtung, längere Fadenabschnitte der genannten Art bei geringerer Dicke ein Kontrollsignal auslösen, als kürzere Fadenabschnitte.
In der Praxis ist es schwierig, für die grosse Zahl der verschiedenen Garnarten stets eine gute Unterscheidung und Erfassung der eigentlichen Fehler zu erzielen. Es ist oft unmöglich, kurze, relativ dicke Fehler, die wenig stören, da sie leicht aus dem Gewebe entfernt werden können, durchzulassen, dagegen lange, den mittleren Querschnitt nur wenig übersteigende Fadenabschnitte, die im Gewebe oder Gewirk stark stören, zu erfassen. So kann eine kleine Erhöhung der Empfindlichkeit der Kontrollvorrichtung aus einem Bereich, in dem noch zu wenige verdickte Stellen des Fadens erfasst werden, fast sprungartig in einen Bereich mit unzulässig hoher Erfas sungsrate führen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird es möglich, das Verfahren bzw. die Vorrichtung zu dessen Durchführung der Vielzahl der verschiedenen Fadenarten anzupassen derart. dass alle wesentlichen Fehler erfasst werden, die natürlichen oder statistischen Ungleichmässigkeiten dagegen unberücksichtigt bleiben.
Durch Verwertung eines zweiten Kriteriums neben der Fadendicke, nämlich der Längsdimenison der fehlerhaften Fadenabschnitte, wird die Ausscheidung einer Fehlerstelle von zwei Grössen abhängig gemacht. Durch logische und/oder funktionale Verknüpfung der beiden getrennt ermittelten Grössen kann erreicht werden, dass das Verfahren an alle in der Praxis auftretenden Bedingungen und allen Anforderungen, die an die Gleichmässigkeit des Garns gestellt werden, weitgehend angepasst werden kann.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen durch einige Ausführungsbeispiele erläutert. Die in den Zeichnungen dargestellten Beispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung stellen einen sogenannten Fadenreiniger dar, durch welchen Abschnitte des Fadens, welche wesentliche Fehler aufweisen, automatisch herausgeschnitten werden.
Fig. 1 zeigt eine solche Vorrichtung im Blockschema.
In Fig. 2 sind als Beispiele zwei Fühlvorrichtungen dargestellt, die zur Abfühlung des Fadens in der Vorrichtung mäss Fig. 1 geeignet sind.
Die Fig. 3 und 4 zeigen Kurvenbilder, die zur Erläuterung einiger Prizipien dienen, nach welchen in der Vorrichtung gemäss Fig. 1 die wesentlichen Fehler eines Fadens ermittelt werden können.
Fig. 5 zeigt eine spezielle Schaltung, die bei der Ausführung des anhand von Fig. 4 beschriebenen Prinzips verwendet werden kann.
Fig. 6 zeigt ein detailliertes Schaltbild für das in Fig. 1 wiedergegebene Blockschema.
Die Fig. 7 und 8 dienen zur Erläuterung eines weiteren Prinzips zur Ermittlung der wesentlichen Fehler eines Fadens.
Die Fig. 9 und 10 zeigen eine spezielle Ausführungsform einer optischen Abfühlvorrichtung und deren Wirkungsweise.
In Fig. 11 ist im Blockschema ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Auswertekreis 11 in Fig. 1 und dessen Wirkungsweise dargestellt.
Fig. 12 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für den Auswertkreis 11 in Fig. 1 im Blockschema und dessen Wirkungsweise.
Fig. 13 zeigt eine spezielle Schaltung eines der Blöcke in Fig. 12.
Fig. 14 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel für Auswertekreis 11 im Blockschema.
Fig. 15 gibt eine detaillierte Schaltung für einen der Blöcke des Schemas aus Fig. 14 wieder.
Gemäss Fig. 1 wird der Faden 1 auf einer nicht dargestellten Spulmaschine von einem Spinnkops oder einer Vorratsspule 2 abgezogen und auf eine Kreuzspule oder Aufwickelspule 3 aufgespult. Am Faden 1 ist das Fühlorgan 4, beispielsweise eine Photozelle, angeordnet.
Das Fühlorgan dient dazu, die Dicke des Fadens abzufühlen und elektrische Signale zu erzeugen, welche die Schwankungen der Fadendicke wiedergeben, wie dies an sich bekannt ist. Die im allgemeinen dem Fühlorgan zugeordnete Spannungsquelle ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Zur Verstärkung der vom Fühlorgan erzeugten elektrischen Signale ist ein Eingangsverstärker 5 an das Fühlorgan 4 angeschlossen. Der Ausgang des Eingangsverstärkers 5 ist an den Eingang einer Erfindungsgemäss aufgebauten Auswertevorrichtung 11, auch Auswertekreis genannt, angeschlossen. Die Auswertevorrichtung besteht in vorliegendem Falle beispielsweise aus einem Signalumformungskreis 6 und einem mit seinem ersten Eingang daran angeschlossenen Diskriminator 7 als wesentliche Teile.
Ferner ist in der Auswertevorrichtung ein automatisch arbeitender Schwellenregelkreis 10 vorgesehen, der zwischen den Ausgang des Eingangverstärkers 5 und einen zweiten Eingang des Diskriminators 7 geschaltet ist. Der automatische Schwellenregelkreis 10 ist kein unbedingt notwendiger Bestandteil der Auswertevorrichtung, verbessert jedoch in vielen Fällen deren Arbeitsweise. An den Ausgang des Diskriminators 7 ist ein Ausgangsverstärker 8 u. an diesem ein Ausführungsorgan 9 angeschlossen. Dieses Ausführungsorgan bewirkt im vorliegenden Falle, bei dem es sich um einen sogenannten Fadenreiniger handelt, das Durchschneiden des Fadens und Stillsetzen der nicht dargestellten Spulmaschine, sobald wesentliche, das heisst die zulässige Schwelle oder zulässigen Schwellen, überschreitende Fadenfehler auftreten.
Die genannten Schwellen sind durch den Aufbau und die Dimensionierung der Auswertevorrichtung 11 gegeben. Diese Schwellen können grundsätzlich fest eingestellt oder von Hand einstellbar sein; im vorliegenden Falle werden sie durch den Schwellenregelkreis 10 automatisch in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Wandlers 4 bzw. des Eingangsverstärkers 5 laufend geregelt, wie dies im einzelnen noch beschrieben wird.
Der Signalumformungskreis 6 hat die Aufgabe, aus der vom Eingangsverstärker 5 gelieferten kontinuierlichen Signalkurve umgeformte Signale abzuleiten, welche die Information über Dicke des Fadens und Länge fehlerhafter Fadenabschnitte in einer Form enthalten, die zur Verarbeitung durch den nachgeschalteten Diskriminator 7 geeignet ist.
Der Diskriminator 7 lässt nur solche der vom Signalumformungskreis 6 gelieferten Signale zum Ausgangsverstärker 8 gelangen, die hinsichtlich der Länge und Dicke fehlerhafter Fadenabschnitte die vorgegebenen Schwellen überschreiten und somit wesentliche Fadenfeh ler kennzeichnen. Nach Verstärkung im Ausgangsverstärker 8 kommen dessen Ausgangssignale zur Einwirkung auf das Ausführorgan 9. Das Ausführorgan kann als Trennvorrichtung ausgebildet sein, welche bei Betätigung den Faden durchschneidet; gemäss einer anderen Ausführungsform kann es auch als Abstellvorrichtung für den Mechanismus der Spulmaschine wirken oder beide Funktionen ausüben.
Fig. 2 zeigt beispielsweise zwei Ausführungsformen des Fühlorgans, das gemäss Fig. 1 zur Abfühlung des Fadens dient. Im linken Teil der Fig. 2 ist ein als Kondensator 4' ausgebildetes Tastorgan dargestellt, zwischen dessen Platten der abzufühlende Faden 1 hindurchläuft. Hierbei wird durch Unregelmässigkeiten des Fadens die Kapazität des Kondensators 4' laufend variiert; diese Variationen der Kapazität können in bekannter Weise mit elektrischen Mitteln kontinuierlich zur Modulation einer Signal spannung verwendet werden. Diese modulierte Signalspannung kann in den elektrischen Kreisen der Fig. 1 weiter verarbeitet werden. Im rechten Teil der Fig. 2 ist ein Fühlorgan dargestellt, das als Photozelle 4" ausgebildet ist.
Auf diese Photozelle trifft ein von einer Lichtquelle 11 erzeugtes Lichtbündel, das durch die Unregelmässigkeiten des laufenden Fadens 1 moduliert ist. Dabei erzeugt die Photozelle 4" einen nach Massgabe dieser Unregelmässigkeiten modulierten Photostrom, der in den in Fig. 1 dargestellten elektrischen Kreisen weiter verarbeitet werden kann.
In den Fig. 3 und 4 ist anhand von Kurvenbildern die Wirkungsweise des Signalumformungskreises 6 bezüglich der Ableitung von Längensignalen erläutert, welche ein Mass für die Länge der einen Fehler aufweisenden Abschnitte des abgefühlten Fadens darstellen.
In Fig. 3 ist im oberen Teil schematisch ein fehlerhafter Textilfaden 15 mit einem besonders dicken Fadenab schnitt 14 vergrössert dargestellt. Der zwischen den Pfeilen 16 befindliche Querschnitt des Fadens ist durch eine in die Zeichenebene geklappte, schraffierte Fläche 17 wiedergegeben. Der Querschnitt des Fadens ist, wie in der Zeichnung dargestellt, im allgemeinen unregelmässig.
Aus diesem Grunde empfiehlt es sich, die photoelektrische Abfühlvorrichtung gemäss Fig. 2 in bekannter Weise so zu modifizieren, dass auch ein von der Kreisform abweichender Querschnitt des Fadens erfasst wird, so dass die Abfühlung einen aus dem betreffenden Querschnitt abgeleiteten örtlichen Mittelwert des Durchmessers des Fadens ergibt.
In Fig. 3 unten ist in genauer zeitlicher Zuordnung zur abgefühlten Länge des Fadens die vom Tastorgan 4 bzw. vom Eingangsverstärker 5, Fig. 1, erzeugte elektrische Signalkurve 25 wiedergegeben, wobei die Zeit von links nach rechts zunimmt. Als Zeitachse dient hierbei die horizontale Linie 19, welche dem zeitlichen Mittelwert der Amplituden der Signalkurve 25 entspricht: das heisst, dass die oberhalb der Achse 19 und unterhalb der Signalkurve 25 liegende, von der Achse und der Signalkurve eingeschlossene Fläche gleich gross ist wie die entsprechende, unterhalb der Achse 19 liegende Fläche, wobei diese Flächen über einen sehr langen Fadenabschnitt gemittelt werden.
Die Lage der Achse 19 wird, da wesentliche Gamfehler, wie etwa die Verdickung 14, sehr selten auftreten, im wesentlichen durch die statistischen Schwankungen des Fadendurchmessers bestimmt Die Amplitude der Signalkurve 25, von der Zeitachse 19 aus gerechnet, ist also ein Mass für die Abweichung des Durchmessers bzw. des örtlich gemittelten Durchmessers des Fadens 15 an dem im betreffenden Zeitpunkt abgefühlten Querschnitt des Fadens vom zeitlichen Mittelwert des Durchmessers.
Oberhalb der Zeitachse 19 ist in Fig. 3 eine parallele Linie 22, die als Grenzlinie bezeichnet werden soll, und deren Abstand 21 von der Zeitachse 19 einen Referenzwert darstellt, eingezeichnet. Durch diese Grenzlinie ist die positive Abweichung der Amplitude der Signalkurve 25 bestimmt, oberhalb welcher alle Spitzen der Signalkurve zur Gewinnung eines Längensignals im Signalumfor mungskreis 6 in Fig. 1 herangezogen werden.
Die von der Signalkurve 25 auf der Grenzlinie 22 abgeschnittenen, mit dicken Linien gezeichneten Strekken, die unterhalb der nach oben gerichteten Spitzen der Signalkurve liegen, definieren die Länge L fehlerhafter Fadenabschnitte. Diese so ermittelten Fadenabschnitte sind aber zum grössten Teil auf statistische und somit nicht wesentliche Fadenfehler zurückzuführen. Allgemein sollen die genannten Strecken auf der Grenzlinie 22 ebenso wie die zugehörigen Fadenabschnitte im folgenden als Längenabschnitte bezeichnet werden. Ein solcher, besonders grosser Längenabschnitt 18 liegt zwischen den Schnittpunkten 23 und 24 der Grenzlinie 22 mit der Signalkurve 25, die maximale Amplitude a der Signalkurve innerhalb dieses Längenabschnittes ist mit 20 bezeichnet.
Man kann im einfachsten Falle die Länge L eines einzelnen solchen Längenabschnitts als zweites Kriterium für einen wesentlichen Fadenfehler heranziehen, das heisst für einen solchen Fehler, der zur Betätigung des Ausführungsorgans 9 in Fig. 1 führen soll.
Es entspricht jedoch im allgemeinen besser den Befürfnissen der Praxis, aus einer Reihe aufeinanderfolgender Längenabschnitte ein Längen signal abzuleiten; man erhält dadurch eine Grösse, die im folgenden als resultierende Länge bezeichnet werden soll. Eine kontinuierliche Ableitung eines derartigen Längensignals soll anhand von Fig. 4 erläutert werden.
In Fig. 4 ist die vom Fühlorgan 4 und vom Eingangsverstärker 5, Fig. 1, erzeugte Signalkurve mit 31 bezeichnet. Entsprechend wie in Fig. 4 sind die Zeitachse 19 und eine Grenzlinie 22 eingezeichnet. Aus der Signalkurve 31 wird, wie dies anhand von Fig. 6 noch näher erläutert werden soll, ein Rechteckkurvenzug 32 konstanter Höhe abgeleitet, wobei die Länge der einzelnen Rechteckimpulse die Grösse der zugehörigen Längenabschnitte angibt, welche die Kurve 31 auf der Grenzlinie 22 erzeugt.
Aus dem Rechteckkurvenzug 32 wird die kontinuierliche Zickzackkurve 33 abgeleitet, die aus abwechselnd ansteigenden und abfallenden Kurvenstücke besteht. Die zeitlich ansteigenden Stücke der Zickzackkurve stellen eine zeitliche Integration der zugehörigen Rechteckimpulse der Kurve 32 dar; die anschliessenden abfallenden Kurvenstücke haben eine Neigung, die durch die Zeitkonstanten der Vorrichtung im gewünschten Sinne bestimmt wird. Man kann eine solche Kurve 33 aus einer Rechteckkurve 32 im einfachsten Falle mit Hilfe eines Vierpols gemäss Fig. 5 erzielen, der aus einem Speicherkondensator 35 mit parallelem Widerstand 36 als Querglied und einer in eine der Eingangsleitungen eingeschalteten Diode 34 als Längsglied besteht.
Wird die Impulsfolge 32 an die Diode gelegt, so erfolgt während der Impulsdauer über die Diode Aufladung des Kondensators 35 und während der Impulslücke Entladung über den Widerstand 36; die Diode 34 sperrt während der Dauer der Entladung den Netzwerkeingang.
In Fig. 6 ist ein detailliertes Schaltbild für das in Fig. 1 dargestellte Blockschema wiedergegeben; in beiden Figuren haben die Bezugsziffern 4, 5, 6, 7, 8 und 9 dieselbe Bedeutung. Es wird nunmehr unter Bezugnahme auf die vorangehenden Figuren die Arbeitsweise der in Fig. 6 dargestellten Apparatur beschrieben.
Das Fühlorgan 4 gemäss Fig. 6 ist beispielsweise als Siliziumphotoelement ausgebildet und entsprechend der schematischen Darstellung der Fig. 2 am abzufühlenden Faden angeordnet. Der an das Photoelement 4 kapazitiv angekoppelte Eingangsverstärker 5 enthält drei kapazitiv gekoppelte Transistorstufen, die eine mnd tausendfache Spannungsverstärkung ergeben. Durch den Verstärker 5 wird die vom Photoelement 4 gelieferte Signalwechsel- spannung, die im Bereich von Millivolt liegt, in eine Wechselspannung im Bereich von Volt verstärkt.
Die vom Eingangsverstärker 5 gelieferte Signal-Wechselspannung gelangt über die Leitung 110 in den Signal umformungskreis 6 und andererseits über die Leitung 111 in den Schwellenregelkreis 10.
Der Signalumformungskreis 6 enthält ein Glättungsglied 115, das scharfe Spitzen der Signalkurve 25, Fig. 3 bzw. 31, Fig. 4, glättet. An das Glättungsglied 115 schliessen sich zwei parallele Kanäle an, nämlich ein Längenkanal 116, 119, 120, 121 zur Ermittlung und Auswertung der Längenabschnitte der Signalkurve 25 bzw. 31 und ein Amplitudenkanal 117, 118, 122 zur Auswertung der Amplituden der Signalkurve, das heisst der Abweichungen des Fadendurchmessers vom zeitlichen Mittelwert, der in Fig. 3 und Fig. 4 durch die Zeitachse 19 festgelegt ist. Beide Kanäle sind mit ihren Ausgängen an den Verknüpfungskreis 127 angeschlossen, in welchem eine Addition der aus den beiden Kanälen stammenden Ausgangssignale erfolgt. Dieser Verknüpfungskreis bildet den Ausgangskreis des Signalumformungsnetzwerkes 6.
Der Längskanal des Signalumformungskreises 6 enthält einen bi-stabilen Multivibrator oder Schmitt-Trigger 119 und einen darauffolgenden Miller-Integrator 120.
Der Schmitt-Trigger 119 bleibt gesperrt für Eingangsimpulse, deren Höhe unterhalb einer bestimmten Grenze liegt. Er bewirkt eine Umformung der aus dem Glättungsglied 115 zugeführten Signalkurve nach dem Schema der Fig. 4, wobei eine Rechteckkurve 32 entsteht. Der angeschlossene Miller-Integrator formt diese Rechteckkurve in eine Zickzackkurve 33 um, deren Amplituden die gewünschte Information über die Längenabschnitte, das heisst die oben definierte resultierende Länge, enthalten. Es ist offensichtlich, dass diese resultierende Länge im Falle der Fig. 4 nicht durch Integration der aufeinanderfolgenden Längenabschnitte gebildet ist. Zwar enthält eine bestimmte Amplitude der Zickzackkurve 33 Beiträge aus allen vorangehenden Längenabschnitten, jedoch sind diese Beiträge relativ um so kleiner, je weiter die einzelnen Längenabschnitte auf der Zeitachse 19 zurückliegen.
Um eine für die Praxis sinnvolle Arbeitsweise des Längenkanals zu gewährleisten, soll die Zeitkonstante der Aufladung des im Miller-Integrator 120 vorgesehenen Speicherorgans 128 von derselben Grössenordnung sein wie die Zeitkonstante der Entladung dieses Speicherorgans. Zwecks Abstimmung dieser Zeitkonstanten aufeinander ist der Eingangswiderstand 108 des Integrators 120 als regelbarer Widerstand ausgebildet.
Der Amplitudenkanal des Signalumformungskreises 6 enthält einen linear arbeitenden Verstärker 118, dessen Verstärkung mit Hilfe eines in seinem Eingangskreis angeordneten Regelwiderstandes 109 geändert werden kann.
Im Verknüpfungskreis 127 wird die Summe aus der resultierenden Länge gemäss Kurve 33, Fig. 4, und der Amplitude gemäss der geglätteten und linear verstärkten Signalkurve 31, Fig. 5. gebildet.
Das so entstandene Summensignal wird über die Leitung 112 dem ersten Eingang des Diskriminators 7 zugeleitet. der als monostabiler Multivibrator ausgebildet ist. Dieser Diskriminator spricht nur auf solche Eingangssignale aus der Leitung 127 an, deren Grösse einen bestimmten Schwellenwert übersteigt. Dieser Schwellenwert wird bestimmt durch die vom Schwellenregelkreis über die Leitung 113 dem zweiten Eingang des Diskriminators zugeführte Gleich-Vorspannung. Im Falle des Ansprechens liefert der Diskriminator auf seiner Ausgangsleitung 128 einmalig einen Rechteckimpuls. Dieser wird im Ausgangsverstärker 8 verstärkt und bewirkt die Auslösung des Relais 130, welcher seinerseits die Betätigung des Trennmessers 131 im Ausführungskreis 9 bewirkt. so dass der abgefühlte Faden abgeschnitten wird.
Die Wirkungsweise des automatischen Schwellenregelkreises 10 ist folgende: Die aus der Leitung 111 vom Eingangsverstärker gelieferte Signalwechselspannung -wird in dem Gleichrichterkreis 124 gleichgerichtet und im darauffolgenden Siebglied 125 geglättet. Die auf das Siebglied 125 folgende Trennstufe 126 liefert eine Gleichspannung, welche der Welligkeit der Signalkurve proportional ist und welche somit ein Mass für die Ungleichmässigkeit des abgefühlten Fadens darstellt. Diese Gleichspannung wird über die Leitung 113 dem zweiten Eingang des Diskriminators 7 zugeführt und bewirkt eine Regelung der Ansprechschwelle desselben derart, dass bei starker Ungleichmässigkeit die Schwelle relativ hoch und bei geringer Ungleichmässigkeit die Schwelle relativ niedrig liegt.
Durch diese Art der automatischen Steuerung der Ansprechschwelle wird den statistischen Unregelmässigkeiten des Querschnitts der verschiedenen Garne Rechnung getragen.
Die Fig. 7 und 8 erläutern ein Prinzip, nach welchem durch intermittierende Abfragung eine andersartige Längeninformation über die fehlerhaften Fadenabschnitte erhalten werden kann. Im Gegensatz dazu erfolgt bei dem anhand von Fig. 4 erläuterten Prinzip eine kontinuierliche Abgabe der Längeninformation, die dort durch die Zickzackkurve 33 gegeben ist.
Die in Fig. 7 dargestellte Folge von Rechteckimpulsen 37 wird in entsprechender Weise gewonnen, wie dies im vorangehenden für die Rechteckkurve 32 in Fig. 4 beschrieben ist. Aus den Rechteckimpulsen 37 wird durch fortlaufende Integration eine Treppenkurve 39 abgeleitet, deren Höhe jeweils die Gesamtlänge aller integrierten Längenabschnitte wiedergibt; im Gegensatz zu Fig. 4 bleibt also jetzt in den Impulspausen das Niveau der Kurve 38 konstant. Die Treppenkurve 38 wird in diesem Falle zwecks Gewinnung der gewünschten Längeninformation mit einer bestimmten Abfragefrequenz periodisch abgefragt, wobei gleichzeitig, wie durch die Endflanke 39 wiedergegeben ist, eine Rückführung der Treppenkurve auf das Nullniveau erfolgt. Der Zeitpunkt der Abfragung ist in der Figur durch den Pfeil 40 markiert.
In Fig. 8 ist ein elektrischer Vierpol dargestellt, mittels dessen die in Fig. 7 erläuterte Treppenkurve erhalten werden kann. Er besteht aus einem Speicherkondensator 42 mit parallelgeschaltetem steuerbarem Schaltorgan 43 als Querglied und einer Ladediode 41 als Längsglied. Das zur Entladung des Speicherkondensators 42 dienende Schaltorgan 43 ist in Figur 6 mit dem gewöhnlichen Schaltsymbol dargestellt; normalerweise wird als Schaltorgan jedoch als steuerbarer elektronischer Schalter, z.B. als Transistor, ausgebildet, dessen Emitter Kollektorstrecke als Schaltstrecke über die Basis gesteuert wird. Die Abfragefrequenz des steuerbaren Schaltorgans 43 kann mit bekannten Miteln von Hand einstellbar sein oder automatisch in Abhängigkeit von der Laufgeschwindigkeit des Fadens gesteuert werden.
Die gemäss Fig. 7 und Fig. 8 erhaltene Längeninformation gibt jeweils die Summe der Längen aller Längenabschnitte an, die in einem Abfragezyklus enthalten sind.
Die Fig. 9 und 10 demonstrieren eine Art der Längenauswertung, bei welcher ebenfalls eine Summierung einzelner Längenabschnitte erfolgt, und zwar mit rein optischen Mitteln anstelle der elektrischen Mittel gemäss den Figuren 7 und 8.
In Fig. 9 ist eine Fadenabfühlvorrichtung dargestellt. die aus einer Punktlichtquelle 44, einer Abbildungslinse 46. einer Blende 47 mit einem lang-rechteckigen Spalt 48, der sich in Längsrichtung des Fadens 45 erstreckt, und einem Photoelement 49 besteht. Der Faden 45 läuft zwischen der Lichtquelle 44 und der Linse 46 hindurch; die Vorrichtung ist so eingestellt, dass die Randteile des Fadens auf den Spalt 48 fallen, wie dies in Fig. 10 schematisch dargestellt ist.
Gemäss Fig. 10 ist die Breite des Spaltes 48 quer zur Längsrichtung des Fadens, die durch dessen Mittellinie 53 gegeben ist, klein gegenüber der maximalen Amplitudenschwankung der Randlinie 50 des Fadens, die der Signalkurve 25 aus Fig. 3 entspricht. Die Achse 19, die Grenzlinie 22 und deren gegenseitiger Abstand 21 haben sinngemäss eine entsprechende Bedeutung, wie im Zusammenhang mit Fig. 3 definiert. Dabei entspricht die untere Längskante des Spaltes 48 der Grenzlinie 22. Die Fläche unterhalb der Kurve 50 entspricht den lichtundurchlässigen Fadenteilen, die Fläche oberhalb der Kurve 50 den Stellen freien Durchtritts des Lichtes. Die innerhalb des Spaltes 48 liegenden lichtundurchlässigen Fadenteile entsprechen den schraffiert gezeichneten Abschnitten 51, die transparenten Lücken 52 den dazwischen liegenden Faden teilen.
Der auf das Photo element 49 auftreffende Lichtstrom ist ein Mass für die Gesamtlänge der die zulässige Grenzlinie nach oben überschreitenden Fadenabschnitte; die Abfühlvorrichtung gemäss Fig. 9 liefert also in der Ausgangsspannung des Photoelements 49 eine kontinuierliche Information über die Gesamtlänge der innerhalb einer bestimmten Fadenlänge befindlichen Fadenfehler. Die elektrische Apparatur zur Auswertung dieser Information vereinfacht sich bei Verwendung der in Fig. 9 dargestellten Abfühlvorrichtung gegenüber der in Fig. 1 dargestellten elektrischen Apparatur erheblich ; der in Fig. 1 vorgesehene Auswertekreis 11 reduziert sich in diesem Falle auf den Diskriminator 7, der jedesmal dann anspricht und über den Ausgangsverstärker 8 das Ausführungsorgan 9 betätigt, wenn die Amplitude des vom Eingangsverstärker 7 gelieferten Signals eine bestimmte Grenze überschreitet.
In Fig. 11 ist eine weitere Ausführungsform eines Auswertekreises 11 dargestellt, der anstelle des ensprechenden Auswertekreises in Fig. 1 verwendet werden kann. Gemäss Fig. 11 besteht der Auswertekreis 11 aus folgenden in Serie geschalteten Einzelkreisen: einem Trigger 54, einem Modulator 55, einem Amplitudendiskriminator 56, einem Integrator 57 und einem Längendiskriminator 58. Zur Erläuterung der Wirkungsweise des Auswertekreises 11 in Fig. 11 ist oberhalb der einzelnen Blöcke eine schematische Darstellung der von ihnen erzeugten Ausgangssignale gegeben. wobei die eingeklammerten Ziffern die Zugehörigkeit des jeweils darunter angegebenen Ausgangssignals mit dem Einzelkreis, der mit der gleichen Ziffer benannt ist, kennzeichnen.
Das Ausgangssignal (5) des Eingangsverstärkers 5, Fig. 1, wird gemäss Fig. 11 sowohl dem Trigger 54 als auch dem Modulator 55 zugeleitet. Dieses Ausgangssignal (5) enthält, wie in Zusammenhang mit Fig. 3 ausführlich beschrieben ist, eine Information über die Länge L fehlerhafter Fadenabschnitte und über die Amplitude der Durchmesserschwankungen. Im Trigger 54, der als Schmitt-Trigger ausgebildet sein kann, wird daraus ein Rechteckimpuls (54) abgeleitet, dessen Höhe von L und a unabhängig ist, dessen Länge jedoch proportional L ist.
Der Rechteckimpuls (54) wird im Modulator 55, dem als zweites Eingangssignal das Ausgangssignal (5) des Eingangsverstärkers zugeführt wird, in seiner Amplitude mit der maximalen Amplitude a in dem betreffenden Fadenabschnitt moduliert; der am Ausgang des Modulators 55 erscheinende Rechteckimpuls (55) ist in seiner Länge proportional L und in seiner Höhe proportional a. Der Impuls (55) wird dem Diskriminator 56, der z.B. ein Schmitt-Trigger sein kann, zugeführt, der einen Ausgangsimpuls (56) konstanter Höhe erzeugt, wenn die Höhe des Impulses (55) eine bestimmte Schwelle überschreitet. Die Länge des Impulses (56) ist proportional L. Im Integrator 57, der z.B. als Miller-Integrator ausgebildet ist, wird der Impuls (56) integriert, wobei ein Dreieckimpuls (57) entsteht, dessen Endhöhe proportional L ist.
Der Diskriminator 58, z.B. ein monostabiler Multivibrator, erzeugt ein konstantes, das heisst von L unabhängiges Ausgangssignal (58), wenn nur die Endhöhe des Dreieckimpulses (57) einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Das Ausgangssignal (58) wird, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, dem Endverstärker 8 zugeführt und bewirkt dadurch die Betätigung des Ausführungsorgans 9.
Selbstverständlich kann auch bei einer Vorrichtung gemäss Fig. 11 eine zusätzliche automatische Regelung erfolgen, wie sie im Rahmen der Fig. 1 anhand des Schwellenregelkreises 10 beschrieben wurde.
Bei dem in Fig. 11 dargestellten Beispiel müssen, um das Ausübungsorgan 9 zu betätigen, sowohl der Schwellenwert des Amplitudendiskriminators 56 als auch der Schwellenwert des Längendiskriminators 58 überschritten werden. Es müssen also sowohl der Querschnitt oder Durchmesser des Fadens als auch die Länge des betreffenden Fadenabschnitts je einen bestimmten Schwellenwert überschreiten. Es liegt demgemäss eine logische Verknüpfung im Sinne der Konjunktion von Länge L und Amplitude a (sowohl-als auch) vor.
Es können in diesem Beispiel und auch allgemein die Diskriminatoren für Amplitude und Länge so ausgebildet sein, dass sie ausser einer oberen Schwelle auch noch eine untere Schwelle enthalten, derart, dass sie bei Überschreiten der oberen Schwelle nach oben und bei Unterschreiten der unteren Schwelle nach unten ansprechen und die Betätigung des Ausführungsorgans 9 bewirken.
Ein anderes Ausführungsbeispiel, welches eine logische Verknüpfung von Länge L und Amplitude a bewirkt, ist in Fig. 12 im Blockschema dargestellt, wobei nur der Aufbau des Amplitude a ausgeführt wird. Der Auswertekreis besteht aus vier in Serie geschalteten Einheiten, nämlich einem Trigger 54, einem Modulator 55, einem Verknüpfungskreis 63 und einem Diskriminator 64. Der Trigger 54 und der Modulator 55 sind entsprechend aufgebaut und haben dieselbe Funktion, wie dies in Zusammenhang mit Fig. 11 beschrieben ist. Das Ausgangssignal des Modulators ist also ein Rechteckimpuls, dessen Dauer der Länge L und dessen Höhe der maximalen Amplitude a in dem zur Länge L gehörigen Längenabschnitt entspricht. Die beiden Variablen a und L treten also im Ausgangssignal des Modulators als getrennte Grössen auf.
Dieses Ausgangssignal wird dem nichtlinearen Verknüpfungskreis 63 zugeführt, der an seinem Ausgang ein Signal liefert dessen Endamplitude proportional dem Produkt a.L2 ist.
Der nichtlineare Verknüpfungskreis 63 ist in Fig. 15 im detaillierten Schaltbild wiedergegeben. Er besteht aus einem Vierpol mit zwei in Serie geschalteten Widerständen 87 und 88 und zwei Kondensatoren 92 und 93 als Querglieder. Diese Schaltelemente sind so dimensioniert, dass die Signalspannung am Eingang 91 stets gross ist gegenüber der Signalspannung am Verbindungspunkt 92 der Widerstände 87 und 88, und die Signalspannung am Punkt 92 wiederum gross ist gegenüber der Signalspannung am Ausgang 93. In diesem Falle bewirkt der nichtlineare Verknüpfungkreis 63 eine doppelte Integration des eingegebenen Eingangssignals bezüglich der Zeit, das heisst, das Ausgangssignal des Verknüpfungskreises hat eine Amplitude, die inneralb des betreffenden Impulses proportional der Zeit im Quadrat ist.
Die Endamplitude des Ausgangsignals hat also eine Amplitude, die proportional der Dauer des Impulses im Quadrat und damit proportional L- und auch proportional der Amplitude a des Eingangsimpulses ist. Diese Endamplitude stellt eine Funktion dar, die mit a und L monoton ansteigt und die somit zur Steuerung eines Diskriminators wie die Variablen a und L selbst herangezogen werden kann.
Die Erfindung ist keineswegs auf einen sogenannten Fadenreiniger beschränkt, wie er in den Figuren erläutert ist. So kann das Ausführungsorgan 9 gemäss Fig. 1 auch als Zählvorrichtung ausgebildet sein, durch welche die Anzahl der wesentlichen Fehler des Fadens in einem bestimmten Zeitraum oder in einem bestimmten Faden grosser Länge angezeigt oder registriert wird. Das Ausführorgan 9 kann uach einer Kontrolle des Fadens auf anderem Wege dienen, beispielsweise durch fortlaufende photographische Aufnahme der einen wesentlichen Fehler aufweisenden Fadenabschnitte mittels einer photographischen Kamera.
Method and device for checking a running thread, in particular in a textile thread winding machine
The present invention relates to a method and a device for checking a running thread, in particular in a textile thread winding machine, in which the fluctuations in the thread thickness along the thread are converted into changes in an electrical quantity over time and this electrical quantity is fed to an evaluation device which is fed accordingly their response characteristics when a thread defect occurs a control signal is generated. In particular, the invention is important for a so-called thread cleaner.
This is understood to mean a device to be attached to textile winding machines of any type, which scans the passing thread for its evenness and emits a control signal in the event of unevenness, such as constrictions, thickening, lint, etc.; this signal can be used to switch off the corresponding winding unit, to cut the thread or to automatically clean the thread at the corresponding unevenness point.
The irregularities of a yarn can be divided into two groups according to their origin. The first group comprises the natural, purely statistical fluctuations in the number of fibers in a staple yarn and the resulting fluctuations in the yarn cross-section. In addition, a second group of irregularities is distinguished, which can be described as the actual or essential yarn defects, namely:
Foreign bodies in the yarn, such as shells, pieces of wood or bast fibers, errors resulting from machine defects such as out-of-round stretching cylinders and irregularities resulting from operating errors, such as unclean threads and spun-in flight.
The invention is based on the object of detecting these actual errors from the entirety of the irregularities which appear, but not the statistical fluctuations in the thread cross-section.
This object is achieved in the method according to the invention in that information about the length of each thread section in which the thread thickness deviates from a reference value in one direction is obtained in the evaluation device, and that this length information with information about the thickness of the thread within the said thread sections is linked in such a way that at least in a partial area of the response characteristic of the evaluation device, longer thread sections of the type mentioned trigger a control signal with a smaller thickness than shorter thread sections.
In practice it is difficult to always achieve a good distinction and detection of the actual defects for the large number of different types of yarn. It is often impossible to let through short, relatively thick defects that are not very disturbing because they can be easily removed from the fabric, while long thread sections which only slightly exceed the average cross-section and which strongly interfere with the woven or knitted fabric can be detected. Thus, a small increase in the sensitivity of the control device from an area in which too few thickened areas of the thread are detected can almost suddenly lead to an area with an impermissibly high detection rate.
In a preferred embodiment of the present invention, it is possible to adapt the method or the device for carrying it out to the large number of different types of thread. that all significant errors are recorded, while natural or statistical irregularities are not taken into account.
By utilizing a second criterion in addition to the thread thickness, namely the longitudinal dimension of the defective thread sections, the elimination of a fault location is made dependent on two variables. By logically and / or functionally linking the two separately determined variables, it can be achieved that the method can be largely adapted to all conditions that occur in practice and all requirements that are placed on the evenness of the yarn.
In the following, the invention will be explained with reference to the drawings through some embodiments. The examples of the device according to the invention shown in the drawings represent a so-called thread cleaner, by means of which sections of the thread which have significant defects are automatically cut out.
Fig. 1 shows such a device in a block diagram.
In FIG. 2, two sensing devices are shown as examples which are suitable for sensing the thread in the device according to FIG.
FIGS. 3 and 4 show graphs which serve to explain some principles according to which, in the device according to FIG. 1, the essential defects of a thread can be determined.
FIG. 5 shows a special circuit which can be used in carrying out the principle described with reference to FIG. 4.
FIG. 6 shows a detailed circuit diagram for the block diagram shown in FIG.
FIGS. 7 and 8 serve to explain a further principle for determining the essential defects in a thread.
Figures 9 and 10 show a particular embodiment of an optical sensing device and its operation.
FIG. 11 shows a block diagram of a further exemplary embodiment for the evaluation circuit 11 in FIG. 1 and its mode of operation.
FIG. 12 shows a third exemplary embodiment for the evaluation circuit 11 in FIG. 1 in a block diagram and its mode of operation.
FIG. 13 shows a specific circuit of one of the blocks in FIG. 12.
14 shows a fourth exemplary embodiment for evaluation circuit 11 in a block diagram.
FIG. 15 shows a detailed circuit for one of the blocks of the diagram from FIG.
According to FIG. 1, the thread 1 is drawn off from a spinning cop or a supply bobbin 2 on a winding machine (not shown) and wound onto a cheese or take-up bobbin 3. The sensing element 4, for example a photocell, is arranged on the thread 1.
The sensing element is used to sense the thickness of the thread and to generate electrical signals which reflect the fluctuations in the thread thickness, as is known per se. The voltage source generally assigned to the sensing element is not shown for the sake of simplicity. To amplify the electrical signals generated by the sensing element, an input amplifier 5 is connected to the sensing element 4. The output of the input amplifier 5 is connected to the input of an evaluation device 11 constructed in accordance with the invention, also called an evaluation circuit. In the present case, the evaluation device consists for example of a signal conversion circuit 6 and a discriminator 7 connected to it with its first input as essential parts.
Furthermore, an automatically operating threshold control circuit 10 is provided in the evaluation device, which is connected between the output of the input amplifier 5 and a second input of the discriminator 7. The automatic threshold control circuit 10 is not an absolutely necessary component of the evaluation device, but in many cases it improves its operation. At the output of the discriminator 7 is an output amplifier 8 u. an executive member 9 is connected to this. In the present case, which is a so-called thread cleaner, this executive organ causes the thread to be cut and the winder, not shown, to be stopped as soon as significant thread defects, that is to say the permissible threshold or thresholds, occur.
The thresholds mentioned are given by the structure and dimensioning of the evaluation device 11. These thresholds can in principle be permanently set or adjustable by hand; in the present case, they are automatically continuously controlled by the threshold control circuit 10 as a function of the output signal of the converter 4 or the input amplifier 5, as will be described in detail below.
The signal conversion circuit 6 has the task of deriving converted signals from the continuous signal curve supplied by the input amplifier 5, which signals contain the information about the thickness of the thread and the length of defective thread sections in a form that is suitable for processing by the downstream discriminator 7.
The discriminator 7 only allows those of the signals supplied by the signal conversion circuit 6 to reach the output amplifier 8, which exceed the predetermined thresholds with regard to the length and thickness of faulty thread sections and thus identify significant thread errors. After amplification in the output amplifier 8, its output signals come to act on the execution element 9. The execution element can be designed as a separating device which cuts through the thread when actuated; According to another embodiment, it can also act as a storage device for the mechanism of the winding machine or exercise both functions.
FIG. 2 shows, for example, two embodiments of the sensing element which, according to FIG. 1, serves to sense the thread. In the left part of FIG. 2, a sensing element designed as a capacitor 4 'is shown, between the plates of which the thread 1 to be sensed runs. Here, the capacity of the capacitor 4 'is continuously varied by irregularities in the thread; these variations in the capacitance can be used continuously in a known manner with electrical means for modulating a signal voltage. This modulated signal voltage can be processed further in the electrical circuits of FIG. In the right part of FIG. 2, a sensing element is shown which is designed as a photocell 4 ″.
A light beam generated by a light source 11 and modulated by the irregularities of the running thread 1 hits this photocell. The photocell 4 ″ generates a photocurrent which is modulated in accordance with these irregularities and which can be further processed in the electrical circuits shown in FIG.
In FIGS. 3 and 4, the mode of operation of the signal conversion circuit 6 is explained with reference to the derivation of length signals, which represent a measure of the length of the faulty sections of the sensed thread.
In Fig. 3, a faulty textile thread 15 with a particularly thick Fadenab section 14 is shown enlarged in the upper part. The cross section of the thread located between the arrows 16 is shown by a hatched area 17 folded into the plane of the drawing. The cross section of the thread is, as shown in the drawing, generally irregular.
For this reason, it is advisable to modify the photoelectric sensing device according to FIG. 2 in a known manner so that a cross-section of the thread deviating from the circular shape is also detected, so that the sensing is a local mean value of the diameter of the thread derived from the relevant cross-section results.
At the bottom of FIG. 3, the electrical signal curve 25 generated by the feeler element 4 or by the input amplifier 5, FIG. 1, is reproduced in a precise temporal relationship to the sensed length of the thread, the time increasing from left to right. The horizontal line 19, which corresponds to the time average of the amplitudes of the signal curve 25, serves as the time axis: this means that the area above the axis 19 and below the signal curve 25 and enclosed by the axis and the signal curve is the same size as the corresponding area , area lying below the axis 19, these areas being averaged over a very long thread section.
The position of the axis 19 is, since significant yarn errors, such as the thickening 14, occur very rarely, essentially determined by the statistical fluctuations in the thread diameter.The amplitude of the signal curve 25, calculated from the time axis 19, is therefore a measure of the deviation of the diameter or the locally averaged diameter of the thread 15 at the cross-section of the thread sensed at the relevant point in time from the mean value of the diameter over time.
Above the time axis 19, a parallel line 22, which is to be referred to as the boundary line, and whose distance 21 from the time axis 19 represents a reference value, is shown in FIG. 3. This boundary line determines the positive deviation in the amplitude of the signal curve 25, above which all peaks of the signal curve are used to obtain a length signal in the signal conversion circuit 6 in FIG.
The sections cut off from the signal curve 25 on the boundary line 22 and drawn with thick lines, which lie below the upwardly directed peaks of the signal curve, define the length L of faulty thread sections. These thread sections determined in this way are, however, largely due to statistical and therefore not essential thread errors. In general, the sections mentioned on the boundary line 22 as well as the associated thread sections are to be referred to below as length sections. Such a particularly large length segment 18 lies between the intersection points 23 and 24 of the boundary line 22 with the signal curve 25; the maximum amplitude a of the signal curve within this length segment is denoted by 20.
In the simplest case, the length L of an individual such length section can be used as a second criterion for a substantial thread error, that is to say for such an error which is intended to lead to the actuation of the execution element 9 in FIG.
However, it generally corresponds better to the needs of practice to derive a length signal from a series of successive length sections; this gives a size that will be referred to below as the resulting length. A continuous derivation of such a length signal will be explained with reference to FIG.
In FIG. 4, the signal curve generated by the sensing element 4 and by the input amplifier 5, FIG. 1, is denoted by 31. As in FIG. 4, the time axis 19 and a boundary line 22 are drawn. From the signal curve 31, as will be explained in more detail with reference to FIG. 6, a rectangular curve 32 of constant height is derived, the length of the individual rectangular pulses indicating the size of the associated length sections which the curve 31 generates on the boundary line 22.
From the rectangular curve 32, the continuous zigzag curve 33 is derived, which consists of alternately rising and falling curve sections. The parts of the zigzag curve that increase over time represent a temporal integration of the associated square pulses of curve 32; the subsequent sloping curve sections have a slope that is determined in the desired sense by the time constants of the device. One can achieve such a curve 33 from a rectangular curve 32 in the simplest case with the aid of a quadrupole according to FIG. 5, which consists of a storage capacitor 35 with a parallel resistor 36 as a cross member and a diode 34 connected to one of the input lines as a longitudinal member.
If the pulse sequence 32 is applied to the diode, the capacitor 35 is charged during the pulse duration via the diode and discharge via the resistor 36 during the pulse gap; the diode 34 blocks the network input for the duration of the discharge.
FIG. 6 shows a detailed circuit diagram for the block diagram shown in FIG. 1; in both figures the reference numbers 4, 5, 6, 7, 8 and 9 have the same meaning. The operation of the apparatus shown in FIG. 6 will now be described with reference to the preceding figures.
The sensing element 4 according to FIG. 6 is designed, for example, as a silicon photocell and is arranged on the thread to be sensed in accordance with the schematic illustration in FIG. 2. The input amplifier 5, which is capacitively coupled to the photo element 4, contains three capacitively coupled transistor stages, which result in a voltage gain of several thousand times. The signal alternating voltage supplied by the photo element 4, which is in the range of millivolts, is amplified by the amplifier 5 into an alternating voltage in the range of volts.
The alternating signal voltage supplied by the input amplifier 5 reaches the signal conversion circuit 6 via the line 110 and, on the other hand, the threshold control circuit 10 via the line 111.
The signal conversion circuit 6 contains a smoothing element 115 which smooths sharp peaks of the signal curve 25, FIG. 3 or 31, FIG. 4. The smoothing element 115 is followed by two parallel channels, namely a length channel 116, 119, 120, 121 for determining and evaluating the length sections of the signal curve 25 and 31 and an amplitude channel 117, 118, 122 for evaluating the amplitudes of the signal curve, that is of the deviations of the thread diameter from the mean value over time, which is defined in FIGS. 3 and 4 by the time axis 19. Both channels are connected with their outputs to the logic circuit 127, in which an addition of the output signals originating from the two channels takes place. This logic circuit forms the output circuit of the signal conversion network 6.
The longitudinal channel of the signal conversion circuit 6 contains a bi-stable multivibrator or Schmitt trigger 119 and a subsequent Miller integrator 120.
The Schmitt trigger 119 remains blocked for input pulses whose height is below a certain limit. It effects a reshaping of the signal curve fed from the smoothing element 115 according to the scheme of FIG. 4, a rectangular curve 32 being produced. The connected Miller integrator converts this rectangular curve into a zigzag curve 33, the amplitudes of which contain the desired information about the length segments, that is to say the resulting length defined above. It is obvious that this resulting length in the case of FIG. 4 is not formed by integrating the successive length sections. Although a certain amplitude of the zigzag curve 33 contains contributions from all of the preceding length segments, these contributions are relatively smaller the further back the individual length segments are on the time axis 19.
In order to ensure that the length channel works in a way that is sensible in practice, the time constant of the charging of the storage element 128 provided in the Miller integrator 120 should be of the same order of magnitude as the time constant of the discharge of this storage element. In order to coordinate these time constants with one another, the input resistor 108 of the integrator 120 is designed as a controllable resistor.
The amplitude channel of the signal conversion circuit 6 contains a linearly operating amplifier 118, the gain of which can be changed with the aid of a variable resistor 109 arranged in its input circuit.
In the logic circuit 127, the sum of the resulting length according to curve 33, FIG. 4, and the amplitude according to the smoothed and linearly amplified signal curve 31, FIG. 5 is formed.
The resulting sum signal is fed to the first input of the discriminator 7 via the line 112. which is designed as a monostable multivibrator. This discriminator only responds to those input signals from the line 127 whose size exceeds a certain threshold value. This threshold value is determined by the DC bias voltage supplied by the threshold control loop via line 113 to the second input of the discriminator. In the event of a response, the discriminator delivers a single square-wave pulse on its output line 128. This is amplified in the output amplifier 8 and triggers the relay 130, which in turn triggers the actuation of the cutting knife 131 in the execution circuit 9. so that the sensed thread is cut.
The mode of operation of the automatic threshold control circuit 10 is as follows: The signal alternating voltage supplied from the line 111 by the input amplifier is rectified in the rectifier circuit 124 and smoothed in the subsequent filter element 125. The separating stage 126 following the sieve element 125 supplies a direct voltage which is proportional to the waviness of the signal curve and which thus represents a measure of the unevenness of the thread being sensed. This direct voltage is fed to the second input of the discriminator 7 via the line 113 and controls the response threshold of the discriminator in such a way that the threshold is relatively high in the case of severe unevenness and the threshold is relatively low in the case of low unevenness.
This type of automatic control of the response threshold takes account of the statistical irregularities in the cross-section of the various yarns.
FIGS. 7 and 8 explain a principle according to which, by intermittent interrogation, a different type of length information about the defective thread sections can be obtained. In contrast to this, in the principle explained with reference to FIG. 4, the length information which is given there by the zigzag curve 33 is continuously output.
The sequence of rectangular pulses 37 shown in FIG. 7 is obtained in a manner corresponding to that described above for the rectangular curve 32 in FIG. A stepped curve 39 is derived from the rectangular pulses 37 through continuous integration, the height of which reflects the total length of all integrated length sections; In contrast to FIG. 4, the level of curve 38 now remains constant in the pulse pauses. In this case, the stepped curve 38 is interrogated periodically with a specific query frequency in order to obtain the desired length information, with the stepped curve being returned to the zero level at the same time, as shown by the end flank 39. The time of the query is marked by arrow 40 in the figure.
FIG. 8 shows an electrical quadrupole, by means of which the stepped curve explained in FIG. 7 can be obtained. It consists of a storage capacitor 42 with a controllable switching element 43 connected in parallel as a cross member and a charging diode 41 as a longitudinal member. The switching element 43 serving to discharge the storage capacitor 42 is shown in FIG. 6 with the usual switching symbol; normally, however, the switching element is a controllable electronic switch, e.g. designed as a transistor, the emitter-collector path of which is controlled as a switching path via the base. The interrogation frequency of the controllable switching element 43 can be set manually with known means or can be controlled automatically as a function of the running speed of the thread.
The length information obtained according to FIG. 7 and FIG. 8 indicates the sum of the lengths of all length sections which are contained in an interrogation cycle.
FIGS. 9 and 10 demonstrate a type of length evaluation in which individual length sections are also added up, with purely optical means instead of the electrical means according to FIGS. 7 and 8.
In Fig. 9 a thread sensing device is shown. which consists of a point light source 44, an imaging lens 46, a diaphragm 47 with a long rectangular slit 48 which extends in the longitudinal direction of the thread 45, and a photo element 49. The thread 45 passes between the light source 44 and the lens 46; the device is set such that the edge parts of the thread fall onto the gap 48, as is shown schematically in FIG.
According to FIG. 10, the width of the gap 48 transversely to the longitudinal direction of the thread, which is given by its center line 53, is small compared to the maximum amplitude fluctuation of the edge line 50 of the thread, which corresponds to the signal curve 25 from FIG. The axis 19, the boundary line 22 and their mutual distance 21 have a corresponding meaning, as defined in connection with FIG. 3. The lower longitudinal edge of the gap 48 corresponds to the boundary line 22. The area below the curve 50 corresponds to the opaque thread parts, the area above the curve 50 to the points of free passage of light. The opaque thread parts lying within the gap 48 correspond to the hatched sections 51, the transparent gaps 52 share the thread lying therebetween.
The light flux impinging on the photo element 49 is a measure of the total length of the thread sections exceeding the permissible limit line upwards; the sensing device according to FIG. 9 thus supplies continuous information in the output voltage of the photo element 49 about the total length of the thread defects located within a certain thread length. The electrical apparatus for evaluating this information is considerably simplified when using the sensing device shown in FIG. 9 compared to the electrical apparatus shown in FIG. 1; The evaluation circuit 11 provided in FIG. 1 is reduced in this case to the discriminator 7, which responds every time and actuates the execution element 9 via the output amplifier 8 when the amplitude of the signal supplied by the input amplifier 7 exceeds a certain limit.
FIG. 11 shows a further embodiment of an evaluation circuit 11 which can be used instead of the corresponding evaluation circuit in FIG. 1. 11, the evaluation circuit 11 consists of the following individual circuits connected in series: a trigger 54, a modulator 55, an amplitude discriminator 56, an integrator 57 and a length discriminator 58. To explain the mode of operation of the evaluation circuit 11 in FIG Blocks are given a schematic representation of the output signals they generate. The numbers in brackets denote the affiliation of the output signal given below with the single circle, which is named with the same number.
The output signal (5) of the input amplifier 5, FIG. 1, is fed to both the trigger 54 and the modulator 55 according to FIG. As described in detail in connection with FIG. 3, this output signal (5) contains information about the length L of defective thread sections and about the amplitude of the diameter fluctuations. In the trigger 54, which can be designed as a Schmitt trigger, a square pulse (54) is derived therefrom, the height of which is independent of L and a, but the length of which is proportional to L.
The square pulse (54) is modulated in the modulator 55, to which the output signal (5) of the input amplifier is fed as the second input signal, in its amplitude with the maximum amplitude a in the relevant thread section; the square pulse (55) appearing at the output of the modulator 55 is proportional to L in length and proportional to a in height. The pulse (55) is passed to the discriminator 56, e.g. a Schmitt trigger, which generates an output pulse (56) of constant height when the height of the pulse (55) exceeds a certain threshold. The length of the pulse (56) is proportional to L. In the integrator 57, e.g. is designed as a Miller integrator, the pulse (56) is integrated, a triangular pulse (57) is produced, the final height of which is proportional to L.
The discriminator 58, e.g. a monostable multivibrator, generates a constant output signal (58) that is independent of L if only the final height of the triangular pulse (57) exceeds a certain threshold value. As described in connection with FIG. 1, the output signal (58) is fed to the output amplifier 8 and thereby causes the actuation element 9 to be actuated.
Of course, an additional automatic control can also take place with a device according to FIG. 11, as was described in the context of FIG. 1 with reference to the threshold control loop 10.
In the example shown in FIG. 11, both the threshold value of the amplitude discriminator 56 and the threshold value of the length discriminator 58 must be exceeded in order to actuate the exercising element 9. Both the cross-section or diameter of the thread and the length of the thread section concerned must therefore each exceed a certain threshold value. Accordingly, there is a logical connection in the sense of the conjunction of length L and amplitude a (both-and).
In this example and also in general, the discriminators for amplitude and length can be designed so that, in addition to an upper threshold, they also contain a lower threshold, in such a way that they go up when the upper threshold is exceeded and down when the lower threshold is exceeded respond and cause the actuation of the executive member 9.
Another embodiment, which effects a logical combination of length L and amplitude a, is shown in FIG. 12 in the block diagram, only the structure of the amplitude a being carried out. The evaluation circuit consists of four units connected in series, namely a trigger 54, a modulator 55, a logic circuit 63 and a discriminator 64. The trigger 54 and the modulator 55 are constructed accordingly and have the same function as in connection with FIG is described. The output signal of the modulator is thus a square pulse, the duration of which corresponds to the length L and the height of which corresponds to the maximum amplitude a in the length segment belonging to the length L. The two variables a and L therefore appear as separate quantities in the output signal of the modulator.
This output signal is fed to the non-linear logic circuit 63, which supplies a signal at its output, the end amplitude of which is proportional to the product a.L2.
The non-linear logic circuit 63 is shown in FIG. 15 in the detailed circuit diagram. It consists of a quadrupole with two series-connected resistors 87 and 88 and two capacitors 92 and 93 as cross members. These switching elements are dimensioned so that the signal voltage at input 91 is always high compared to the signal voltage at connection point 92 of resistors 87 and 88, and the signal voltage at point 92 is in turn high compared to the signal voltage at output 93. In this case, the non-linear logic circuit 63 a double integration of the input signal entered with respect to time, that is, the output signal of the logic circuit has an amplitude which, within the relevant pulse, is proportional to the square of the time.
The final amplitude of the output signal thus has an amplitude that is proportional to the duration of the pulse squared and thus proportional to L- and also proportional to the amplitude a of the input pulse. This final amplitude represents a function which increases monotonically with a and L and which can thus be used to control a discriminator like the variables a and L themselves.
The invention is by no means restricted to a so-called thread cleaner, as is explained in the figures. Thus, the execution member 9 according to FIG. 1 can also be designed as a counting device, by means of which the number of essential errors in the thread is displayed or registered in a certain period of time or in a certain long thread. The execution element 9 can also be used to control the thread in another way, for example by continuously taking photographs of the thread sections exhibiting significant defects by means of a photographic camera.