CH479478A - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Bewegung eines Textilfadens - Google Patents

Description

  



  Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Bewegung eines Textilfadens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur   tJberwa-    chung der Bewegung eines Textilfadens, bei dem aus der Fadenbewegung ein elektrisches Signal abgeleitet wird, dessen Vorhandensein zumindest innerhalb eines be  stimmten    Kontrollintervalles festgestellt wird, wobei ein Ausbleiben dieses Signals die Auslösung eines Schaltvorganges bewirkt, und sie betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem vom Faden durchlaufenden Fühlorgan und einer an dieses angeschlossenen Einrichtung zur Verarbeitung des durch das Fühlorgan gelieferten Signals und zur Auslösung eines Schaltvorganges beim Ausbleiben dieses Signals zumindest innerhalb eines bestimmten Kontrollintervalls.



   Es ist bekannt, die Anwesenheit und den intakten Zustand eines Textilfadens bei einem Verarbeitungsprozess, wie z. B. dem Umspulen oder Verweben des Fadens, dadurch zu überwachen, dass man die Bewegung des Fadens feststellt. Dazu werden beispielsweise die Schwankungen des Fadendurchmessers oder -querschnittes entlang des Fadens mit Hilfe eines Lichtfeldes und eines elektrooptischen Wandlers in entsprechende zeitliche Änderungen einer elektrischen Grösse umgewandelt. Ein Ausbleiben dieses elektrischen Signals deutet insbesondere auf einen Fadenbruch oder ein Fehlen des Fadens hin und löst einen Schaltvorgang aus, durch den beispielsweise die Verarbeitungsmaschine stillgesetzt wird.



   Zur Gewinnung eines Signals, das die Längsbewegung eines Fadens anzeigt, ist es weiterhin bekannt, die Kapazitätsschwankungen eines von dem Faden durchlaufenen Kondensators festzustellen. Dabei wird dem Kondensator eine hochfrequente Wechselspannung zugeführt, welche die Ermittlung der sehr kleinen Impedanz änderungen ermöglicht.



   Die optische wie die kapazitive Methode bedingen einen erheblichen technischen Aufwand, vor allem wenn eine Unterbrechung der Fadenbewegung in einem sehr kurzem Zeitintervall zum Schaltvorgang führen soll und/oder das für die Ableitung des Signals zur Verfügung stehende Zeitintervall sehr kurz ist. Dies bedeutet nämlich, dass das elektrische Signal sehr rasche   Sinde-    rungen aufweisen muss, die nur bei einer sehr kleinen Längsausdehnung des Lichtfeldes bzw. des elektrischen Feldes in Erscheinung treten. Zudem wirken sich bei beiden Verfahren insbesondere die starke Verstaubung und Verschmutzung, die an Textilmaschinen unvermeidbar sind, störend aus.



   Schliesslich ist es noch bekannt, den Faden mechanisch abzutasten und auf Grund der Unregelmässigkeiten der Fadenoberfläche   bzw. -struktur    mit Hilfe eines mechano-elektrischen Wandlers z. B. eines piezo-elektrischen Wandlers, ein elektrisches Signal zu gewinnen.



  Mechanische Tastorgane und Wandler sind jedoch, falls sie eine ausreichende Empfindlichkeit für die Fadenrauhigkeit aufweisen, auch empfindlich gegenüber mechanischen Störeinflüssen, so dass ihre Verwendung an Produktionsmaschinen meist sehr problematisch ist.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit Hilfe der Fadenbewegung auf möglichst einfache und sichere Weise ein elektrisches Signal zu erzeugen, welches insbesondere schon bei einem sehr kurzen Kontrollintervall in der Grössenordnung einer Millisekunde das Erkennen einer Unterbrechung der Fadenbewegung erlaubt und die Auslösung eines Schaltvorganges innerhalb eines im Millisekundenbereich liegenden Zeitintervalls nach dem Eintreten einer Bewegungs-Unterbrechung ermöglicht.



   Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass durch am Faden auftretende elektrische Ladungen bei der   Bewegung    des Fadens relativ zu einem elektrischen Leiter in diesem Leiter Potentialschwankungen hervorgerufen werden, die das genannte Signal erzeugen. Die   erfindungsgemässe    Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Fühlorgan einen elektrischen Leiter enthält, dessen Potential sich unter dem Einfluss von am Faden auftretenden elektrischen Ladungen bei der Bewegung des Fadens durch das Fühlorgan verändert.



   Ein Textilfaden ist praktisch immer ein schlechter elektrischer Leiter. Auf ihm entstehen daher insbesondere bei seiner Bewegung über Führungsorgane, durch Fadenbremsen, und beim Abwickeln von Spulen durch die dabei auftretende Reibung elektrische Ladungen.



  Dieser Effekt ist seit langem bekannt, da sich eine starke Aufladung des Fadens bei der Verarbeitung sehr störend bemerkbar macht. Auch bei der Feststellung von Garnfehlern mit Hilfe von kapazitiven Abtastsystemen wurde die Wirkung der am Faden auftretenden elektrischen Ladungen als störend erkannt.



   Die Erfindung macht sich nun die Tatsache, dass an einem Textilfaden durch Reibung elektrische Ladungen entstehen, zunutze, um aus dem Auftreten dieser Ladungen ein elektrisches Signal zu gewinnen, dass die Bewegung des Fadens entlang der Abfühlstelle anzeigt.



   Im folgenden werden an Hand der beiliegenden Zeichnung mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 Das Schema einer Vorrichtung zur   tZberwa-    chung der Bewegung eines Textilfadens
Fig. 2 Eine Vorrichtung zur Signalerzeugung mit einseitig offenem Einlegespalt, im Schnitt quer zum Faden
Fig. 3 Die Vorrichtung nach Fig. 2 im Längsschnitt
Fig. 4 Eine weitere Vorrichtung zur Signalerzeugung mit einem pinselartigen Anpress-Organ
Fig. 5 Einen den Faden berührenden Leiter zur Signalerzeugung
Fig. 6 Eine Vorrichtung zur Signalerzeugung mit zwei gleichartigen Leitern, im Längsschnitt
Fig. 7 Die Vorrichtung nach Fig. 6 im Schnitt quer zum Faden.



   Bei der in Fig. 1 dargestellten   Überwachungsvorrich-    tung durchläuft der Faden 1, dessen Bewegungszustand kontrolliert werden soll, in der eingezeichneten Richtung einen als Hohlzylinder ausgebildeten Leiter 2. Der Faden 1 ist praktisch immer Träger von elektrischen Ladungen, die gänzlich unregelmässig über seine Länge verteilt sind. Nötigenfalls kann eine Aufladung auch beispielsweise mit Hilfe eines bürsten- oder pinselartigen Reibungsorgans 3 hervorgerufen werden. Die am Faden auftretenden Ladungen erzeugen durch Influenz entsprechende Ladungen im Leiter 2, so dass dessen Potential den   Ladungsschwankungen    entlang des Fadens, gemittelt über die Länge des Leiters 2, folgt.

   Die Potentialschwankungen des Leiters 2 beeinflussen über einen Kopplungskondensator 4 den Eingang eines Verstärkers 5, dessen Ausgangsstrom in einer Gleichrichterschaltung 6 gleichgerichtet wird und einem Schaltorgan 7 zugeführt wird. Wird die Bewegung des Fadens 1 unterbrochen, dann treten keine Potentialschwankungen an 2 mehr auf und der Verstärker 5 liefert kein Signal mehr an das Schaltorgan 7. Dadurch wird ein Schaltvorgang in einem äusseren Kreis 8 ausgelöst, der beispielsweise eine Stillsetzung der den Faden 1 verarbeitenden Maschine hervorruft. Handelt es sich z.

   B. um eine Webmaschine, an der der zu überwachende Schussfaden nur intermittierend bewegt wird, dann kann eine mit 9 angedeutete Vorrichtung, beispielsweise ein vom Webmaschinenantrieb oder vom Schusseintragungsorgan gesteuerter Impulsgeber, das Schaltorgan 7 nur innerhalb des gewünschten zeitlichen Kontrollintervalls für das Signal empfindlich machen.



   In den Fig. 2 und 3 ist ein anderes Fühlorgan zur Erzeugung eines die Fadenbewegung charakterisierenden Signals gezeigt. Dabei wird der Faden 10 über ein Blättchen 11 aus   Oxydkeramik    geführt, an dessen Unterseite ein Leiter 12 angeordnet ist. Durch die Reibung des Fadens an dem Blättchen treten an den Berührungsstellen Ladungen auf und zwar offenbar insbesondere als Folge einer grossen Anzahl von statistisch verteilten Elementarprozessen, die sich im molekularen Bereich abspielen. Dies äussert sich unter anderem darin, dass die durch Influenz hervorgerufenen Potentialschwankungen des Leiters 12 einen starken Anteil sehr hoher Frequenzen enthalten, wobei für die vorliegende Aufgabe, die Überwachung der Fadenbewegung, vorzugsweise ein Frequenzband von etwa 5 kHz bis 50 kHz aus dem gesamten Signalspektrum ausgefiltert wird.



  Im ganzen besitzen die Potentialschwankungen entsprechend der Unregelmässigkeit der auftretenden Ladungstrennungen   und -wiedervereinigungen    den Charakter eines Rauschens.



   Dabei ist weiter zu beobachten, dass, wenn man anstelle eines Leiters 12 zwei getrennte, nebeneinander angeordnete Leiter verwendet, die Potentialschwankungen dieser Leiter keinerlei Korrelation aufweisen, selbst wenn ihr Abstand sehr gering ist, z. B. in der Grössenordnung eines Millimeters liegt. Die Bedeutung dieser Erscheinung für die Fadenüberwachung wird im Zusammenhang mit Fig. 6 erläutert.



   In den Fig. 2 und 3 ist mit 13 symbolisch der Anschluss des Leiters 12 angedeutet, über den die Potentialschwankungen zunächst einem Verstärkungselemente mit grossem Eingangswiderstand, kleiner Eingangskapazität und kleinem Eigenrauschen, z. B. einem Feldeffekttransistor, zugeführt werden.



   Das Gehäuse 14 des Fühlorgans besteht aus leitfähigem Material und liegt über einen Anschluss 15 auf Massepotential. Es besteht aus zwei Seitenwänden und zwei Deckplatten, wobei in jede Deckplatte eine Fadenführung 16 eingelassen ist. Der Innenraum ist mit einer Füllmasse 17 ausgegossen. Die Seitenwände begrenzen den Einlegespalt für den Faden bis nahe an das Reibungsplättchen 11 und stellen mitsamt den übrigen Gehäuseteilen eine Abschirmung für den Leiter 12 dar.



  Zudem zeigt sich, dass die Potentialschwankungen im Leiter 12 durch die Anordnung eines auf Massepotential oder allgemeiner auf einem konstanten Potential gehaltenen Leiters in der Umgebung des Fadens, insbesondere auf der dem ersten Leiter gegenüberliegenden Seite des Fadens, verstärkt werden. Dieser Effekt wird auch bei der Anordnung nach Fig. 4 ausgenützt. Hier besteht das Fühlorgan für den Faden 18 einerseits aus einem Isolierkörper 19 mit einem darin versenkten Leiter 20, in dem die als Signal verarbeiteten Potentialschwankungen auftreten, und andererseits aus einem pinsel- oder bürstenartigen Andrückorgan 21 mit einer auf Massepotential gehaltenen Leiterplatte 22.

   Mit Hilfe des Pinsels 21 wird nicht nur ein guter Kontakt zwischen dem Faden 18 und dem Reibungskörpers 19 hergestellt, sondern werden vor allem zusätzliche Ladungen durch die Reibung des Fadens an den Pinselhaaren erzeugt.



  Dadurch entstehen auch bei sehr glatten Fäden und auch bei Fäden, die eine extrem hohe Feuchtigkeit aufweisen, sehr starke Potentialschwankungen im Leiter 20, die eindeutig auf die Bewegung des Fadens schliessen lassen.



   Eine besonders einfache Ausführung des Fühlorgans, die aber ebenfalls ein klar unterscheidbares Signal liefert, ist in Fig. 5 dargestellt. Dabei dient der Leiter 23, dessen Potentialänderungen zur Überwachung der Fadenbewegung herangezogen werden, selbst als Reibungsorgan.



   Der Faden 24 wird an zwei Führungsorganen 25, die ebenfalls aus leitendem Material bestehen können, so umgelenkt, dass durch die Fadenspannung ein ausreichender Anpressdruck am Leiter 23 entsteht.



   Die Fig. 6 und 7 zeigen im   Längs- und    Querschnitt ein Fühlorgan mit einem Isolierkörper 26, der zwei getrennte Leiterplatten 27, 28 enthält. Der Faden 29 wird an diesem Isolierkörper umgelenkt und ausserdem durch das Gewicht einer Walze 30, die von einem Käfig 31 lose gehalten wird, an ihn angedrückt. Die Walze 30 hat dabei eine ähnliche Funktion wie der Pinsel 21 in Fig. 4.



   Die bereits erwähnte Tatsache, dass in Leitern, die in einem geringen Abstand voneinander angeordnet sind, untereinander unkorrelierte Potentialschwankungen entstehen, wird bei einer Überwachungsvorrichtung mit einem Fühlorgan nach Fig. 6 und 7 zur Unterdrückung von äusseren Störeinflüssen ausgenützt. Dazu werden die Potentialschwankungen der Leiter 26, 27, gegebenenfalls nach Vorverstärkung, den beiden Eingängen eines Differenzverstärkers zugeführt, so dass Störfelder, die beide Leiter in gleicher Weise beeinflussen, kein Ausgangssignal hervorrufen. Die Differenz der beiden unkorrelierten Nutzsignale ergibt dagegen wieder ein Signal, das die Bewegung des Fadens anzeigt.



   Die besonderen Vorteile der Erfindung lassen sich wie folgt zusammenfassen:
Die Erfindung ermöglicht einen äusserst einfachen Aufbau des Fühlorgans ohne bewegliche Teile und ohne Mittel zur Erzeugung eines Abtastfeldes. Daraus ergibt sich eine sehr leichte Anwendbarkeit bei allen Textilmaschinen, an denen Fäden in bezug auf ihre Längs- oder Querbewegung zu überwachen sind: Wegmaschinen aller Art, Wirkmaschinen, Spulmaschinen, Zettelgatter etc.



   Es entsteht ein Signal mit hoher Informationsdichte bezüglich des Bewegungszustandes des Fadens, daher sind extrem kurze Ansprechzeiten der   thberwachungs-    vorrichtung und ebenfalls sehr kurze Kontrollintervalle möglich. Ein sehr gutes Signalstörverhältnis ist erzielbar, da das Signalspektrum auch bei höheren Frequenzen grosse Amplituden aufweist.



   Die Erfindung eignet sich zur Überwachung aller Arten von Textilfäden, nicht nur für gesponnene Fäden mit raschen natürlichen   Durchmesser- bzw.    Masseschwankungen, sondern auch für Endlosgarne. Die Überwachung ist unabhängig vom Feuchtigkeitsgehalt der Garne. Eine Veränderung der Empfindlichkeit der   Überwachungsvorrichtung    bei den verschiedensten Textil-Materialien erübrigt sich.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Überwachung der Bewegung eines Textilfadens, bei dem aus der Fadenbewegung ein elektrisches Signal abgeleitet wird, dessen Vorhanden sein zumindest innerhalb eines bestimmten Kontrollinter valls festgestellt wird, wobei ein Ausbleiben dieses Signals die Auslösung eines Schaltorgans bewirkt, da durch gekennzeichnet, dass durch am Faden auftretende elektrische Ladungen bei der Bewegung des Fadens relativ zu einem elektrischen Leiter in diesem Leiter Potentialschwankungen hervorgerufen werden, die das genannte Signal erzeugen.

   II. Vorrichtung zur Duchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, mit einem vom Faden durchlau fenen Fühlorgan und einer an dieses angeschlossenen Einrichtung zur Verarbeitung des durch das Fühlorgan gelieferten Signals und zur Auslösung eines Schaltvor ganges beim Ausbleiben dieses Signals zumindest inner halb eines bestimmten Kontrollintervalls, dadurch ge kennzeichnet, dass das Fühlorgan einen elektrischen Leiter enthält, dessen Potential sich unter dem Einfluss von am Faden auftretenden elektrischen Ladungen bei der Bewegung des Fadens durch das Fühlorgan verän dert.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass vom Faden mitgeführte elektrische Ladungen den Leiter durch Influenz beeinflussen.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die wirksamen elektrischen Ladungen durch Reibung am elektrischen Leiter erzeugt werden.

   3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die wirksamen elektrischen Ladungen durch Reibung in unmittelbarer Nähe des elektrischen Leiters erzeugt werden.

   4. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gkennzeichnet, dass der elektrische Leiter den Faden berührt.

   5. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter vom Faden elektrisch isoliert angeordnet ist.

   6. Vorrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der unmittelbaren Umgebung des elektrischen Leiters ein den Faden berührender Reibungskörper angeordnet ist.

   7. Vorrichtung nach Unteranspruch 5, gekennzeich net durch ein den Faden in der Umgebung des elektri schen Leiters berührendes pinselartiges Organ.

   8. Vorrichtung nach Unteranspruch 6, gekennzeich net durch mindestens zwei den Faden berührende Reibungsorgane zwischen denen der Faden hindurchge führt wird.

   9. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das Fühlorgan zwei voneinander elektrisch isolierte Leitersysteme enthält.

   10. Vorrichtung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Leitersysteme auf kon stantem Potential liegt.

   11. Vorrichtung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass beide Leitersysteme gegebenenfalls über Zwischenglieder an eine differenzbildende Vorrich tung angeschlossen sind.