Die Erfindung betrifft einen triboelektrischen Wandler zum Überwachen des Bewegungszustandes fadenförmiger Gebilde, mit einem Reibkörper, an dem der abzutastende Faden anliegt, mindestens einem am Reibkörper angeordneten Elektrodenkörper und einer elektrostatischen Abschirmung für den Reibkörper und den Elektrodenkörper.
Triboelektrische Wandler dieser Art zur Überwachung der Bewegung eines einzigen Textilfadens sind bekannt (schweizerische Patentschrift Nr. 479 478, italienische Patentschrift Nr.
866 312, U.S. Patent Nr. 3 676 769 und andere entsprechende). Es ist auch bekannt, an einem triboelektrischen Wandler besondere Andrückorgane vorzusehen, die auf den Faden direkt an seiner Berührungsstelle mit dem Reibkörper einwirken und einen guten Kontakt zwischen dem Faden und dem Reibkörper herstellen. Ferner sind auch im Abstand vom Reibkörper angeordnete Führungsorgane bekannt, durch die der Faden so geführt wird, dass durch die Fadenspannung ein ausreichender Anpressdruck am Reibkörper entsteht. Mittel zum Ändern des Anpressdruckes zwecks Beeinflussung der Grösse des vom Wandler gelieferten elektrischen Fadenlaufsignals sind jedoch bei den bekannten Wandlern nicht vorgesehen und auch nicht erforderlich, da normalerweise eine Regulierung der Verstärkung in einem an den Wandler angeschlossenen elektronischen Auswertekreis vorgenommen werden kann.
Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines triboelektrischen Wandlers, mit dem man bei Abtastung eines laufenden Fadens ein wesentlich grösseres Nutzsignal im Vergleich zu bekannten triboelektrischen Wandlern entsprechender Konstruktion erhalten kann.
Ferner liegt der Erfindung auch die Aufgabe zugrunde, die Erhöhung des vom Wandler abgegebenen elektrischen Nutzsignals regulieren zu können; dies hat besondere Bedeutung für solche Wandler, mit denen mehrere abwechselnd bewegte Fäden überwacht werden können. An einer schützenlosen Buntwebmaschine wird nämlich in zeitlich aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen jeweils nur einer aus einer Anzahl von Schussfäden eingetragen. Sind zum Beispiel sechs verschiedene Schussfäden vorgesehen, so befinden sich also bei einem Schusseintrag fünf der Fäden in Ruhe, während nur der sechste in Bewegung ist und überwacht werden muss. Der erfindungsgemässe triboelektrische Wandler kann mit besonderem Vorteil für derartige Webmaschinen verwendet werden, wobei dann die Empfindlichkeit für die einzelnen Fäden zweckmässig auf einen bestimmten, für alle Fäden gleichen Wert eingestellt wird.
Der triboelektrische Wandler gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisch leitender, mit der Abschirmung leitend verbundener Kontaktkörper mit einem dem Elektrodenkörper bezüglich des Reibkörpers gegenüberstehenden Kontaktstück vorgesehen ist, welches Kontaktstück zum punktförmigen Kontaktieren und Andrücken des Fadens an den Reibkörper dient.
Dieser Wandler hat in seiner bevorzugten Ausführungsform einen sehr einfachen und robusten Aufbau und ist praktisch unempfindlich gegen die in Textilbetrieben normalerweise auftretende Verschmutzung. Der Aufbau des erfindungsgemässen Wandlers hat den besonderen Vorteil, dass nur ein einziger Reibkörper und ein einziger Signalauswertekreis zur Überwachung mehrerer Fäden vorgesehen sein können, was die Konstruktion ausserordentlich stark vereinfacht und auch eine weitgehende Unempfindlichkeit gegen mechanische Einwirkungen wie Stösse und Erschütterungen, wie sie beim Betrieb der Webmaschinen auftreten, zur Folge hat. Im folgenden wird eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemässen Wandlers, die zur Überwachung mehrerer abwechselnd bewegter Fäden dient, anhand der Zeichnungen beispielsweise beschrieben.
Fig. 1 zeigt den Wandler mit einem Kontaktkörper in Seitenansicht, wobei Teile entfernt oder weggebrochen sind, um die dahinterliegenden Teile besser erkennen zu lassen;
Fig. 2 zeigt den Wandler in Ansicht von oben;
Fig. 3 eine Ansicht im Schnitt gemäss der Linie III-III in Fig. 1, und
Fig. 4 einen Querschnitt durch den Reibkörper und das Kontaktstück des Kontaktkörpers in grösserem Masstab.
Der triboelektrische Wandler 1 enthält einen Reibkörper 2, der als zylindrischer Stab mit einer durchgehenden Längsbohrung 3 (Fig. A) ausgebildet ist. Über die Länge der Bohrung 3 erstreckt sich ein drahtförmiger Elektrodenkörper 4. Der Elektrodenkörper soll sich mindestens über die nutzbare Länge des Reibkörpers 2 erstrecken, das ist der Teil, in welchem die Fäden über den Reibkörper geführt sind und mit diesem in Reibungskontakt stehen. Der Elektrodenkörper ist zweckmässig durch eine härtende Klebmasse in der Längsbohrung 3 festgelegt. Der Reibkörper besteht im vorliegenden Falle aus elektrisch isolierendem Material grosser Härte, vorzugsweise Oxidkeramik.
Der Reibkörper 2 liegt in seiner ganzen Länge auf einem langgestreckten Träger 5 auf, dessen Querschnitt in seiner Grundform rechteckig ist, der jedoch an seiner oberen Seite mit einer Längsrille 2a, zur Aufnahme des Reibkörpers 2 versehen ist.
Am freien Ende des Trägers 5, welches über das Ende des Reibkörpers 2 hinausragt, siehe links in Fig. 1, ist ein nach oben weisender Ansatz 19 vorgesehen. Dieser dient zur Befestigung eines lang-rechteckigen Deckels 7, dessen Drehzapfen 8 in eine Bohrung des Ansatzes 19 eingreift. Auf diese Weise ist der Deckel schwenkbar am Träger 5 befestigt, so dass man ihn seitlich ausschwenken kann. Durch Andern des Abstandes zwischen dem Deckel 7 und dem Reibkörper kann die Empfindlichkeit des Wandlers beeinflusst werden.
Dicht unterhalb der Längsachse des Trägers 5 sind in zwei Querbohrungen 9a Querbolzen 9 fest eingesetzt. An den beiden Enden eines jeden Querbolzens sind mittels Schrauben 10 Führungsplatten 11 befestigt, wobei in jeder dieser Platten ein Längsschlitz 13 zur Durchführung einer der Schrauben 10 vorgesehen ist, so dass die Führungsplatte in Richtung einer Achse 18 (Fig. 3), welche die Längsachse des Reibkörpers 2 senkrecht kreuzt, verstellt werden kann. In Fig. 1 sind der Deutlichkeit wegen die an dem vorderen Querbolzen 9 anzuordnenden Führungsplatten abgenommen.
In den oberen Teil eines jeden Führungsplatte 11 sind zwei in Richtung der Längsachse des Reibkörpers gegeneinander versetzte Führungsringe 12 aus isolierendem Material grosser Härte, beispielsweise Oxidkeramik, eingelassen. Normalerweise sind die Führungsplatten 11 so eingestellt, dass sich die Öffnungen der Ringe 12 unterhalb der freien oberen Kante des Reibkörpers befinden, so dass ein gespannter Faden 17, der durch zwei zu beiden Seiten des Reibkörpers angeordnete Ringe und über den Reibkörper geführt ist, eine leicht geknickte Bahn, siehe Fig. 3 und 4, einnimmt.
Wie insbesondere aus Fig. 3 zu erkennen ist, sind zu beiden Seiten der Längsachse des Reibkörpers 2 je eine Reihe von Führungsplatten 11 derart angeordnet, dass je ein Ring 12 auf der einen Seite einem Ring 12 auf der anderen Seite gegen über steht. Eine exakte axiale Ausrichtung zweier derart einander zugeordneter Ringe 12 im Betrieb ist jedoch nicht erforderlich; im Prinzip genügt es sogar, dass nur jeweils eine von zwei sich gegenüberstehenden Führungsplatten verstellt wird; die Verstellung beider Platten ermöglicht jedoch eine stärkere Variation der Spannung und damit des Anpressdruckes des Fadens 17 am Reibkörper 2 und eine grössere Variation des durch Reibung entstehenden elektrischen Fadenlaufsignals.
Am Deckel 7 ist der Kontaktkörper 20 befestigt, der aus elektrisch leitendem Material besteht. Der obere Teil des Kontaktkörpers 20 ist als Federklemme 25 ausgebildet, die den Deckel in dessen Querrichtung umfasst. Die Federklemme geht an ihrem einen Ende in eine zum Reibkörper 2 hin aufgebogene Federzunge 26 über, deren Ende als Kontaktstück 21 ausgebildet ist und punktförmig am Faden 17 anliegt und diesen gegen den Reibkörper drückt.
Der Kontaktkörper 20 ist durch eine Stellschraube 22 und eine Mutter 23 in seiner Stellung am Deckel 7 fixiert. Die Stellschraube ist durch ein Loch 27 der Oberseite der Federklemme 25 hindurchgeführt und in eine Gewindebohrung 24 des Deckels eingeschraubt. Wenn die Stellschraube 22 weit genug in die Gewindebohrung geschraubt wird, kommt ihr freies Ende zum Anliegen an die obere Seite der Federzunge 26; dadurch kann der Kontaktdruck zwischen dem Kontaktstück 21 und dem Faden 17 reguliert werden. Bei stärker werdenden Kontaktdruck liefert der triboelektrische Wandler innerhalb gewisser Grenzen ein grösseres elektrisches Fadenlaufsignal.
Es bestehen demgemäss bei der dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemässen triboelektrischen Wandlers mehrere Möglichkeiten, die Grösse des Fadenlaufsignals zu regulieren, nämlich
1. durch Verstellen der Führungsplatten 11 in Längsrichtung der Schlitze 13,
2. durch Ändern des Kontaktdruckes der Federzunge 26 mittels der Stellschraube 22 und
3. durch Verstellen des Deckels 7 in Richtung der Achse des Drehzapfens 8.
Insbesondere ermöglichen die Massnahmen zu 1. und 2.
eine individuelle Einstellung der Grösse des von den einzelnen Fäden bei ihrem Lauf über den Reibkörper erzeugten elektrischen Fadenlaufsignals.
In der beschriebenen Ausführungsform bestehen der Träger 5, der Deckel 7, die Führungsplatten 11, die Querbolzen 9 und der Kontaktkörper 20 aus Metall, also aus elektrisch leitendem Material. Diese Teile sind an ihren Kontaktstellen leitend miteinander verbunden, so dass die erstgenannten Teile 5, 7, 9,11 ein als Abschirmung für den Reibkörper 2 und den Elektrodenkörper 4 wirkendes Gehäuse bilden, mit dem der Kontaktkörper 20 in leitender Verbindung steht.
Der Wandler 1 umfasst ferner einen Vorverstärker 28 mit einem kastenförmigen, geschlossenen Verstärkergehäuse 14 aus Metall, das an seinem rückwärtigen, vom Reibkörper entfernten Ende einen Montagezapfen 15 trägt. Das Gehäuse 14 ist vermittels einer eingeschobenen Schiene 6 aus Metall mit dem Träger 5 mechanisch und elektrisch leitend verbunden und bildet demgemäss mit den anderen, bereits beschriebenen Teilen des Wandlers eine bauliche Einheit.
Die vordere Seitenwand des Verstärkergehäuses 14 ist in Fig. 1 zum Teil weggebrochen, so dass man das in den Innenraum des Gehäuses ragende Ende des Elektrodenkörpers 4 und einen Teil des mit demselben verbundenen Vorverstärkers 28 erkennen kann. Ein Kabel 16 dient zum Anschluss des Vorverstärkers an einen nicht dargestellten elektronischen Auswertekreis, der jedoch nicht zum Gegenstand der Erfindung gehört.
Der beschriebene triboelektrische Wandler kann zur Über- wachung des Fadenlaufes an Textilmaschinen, insbesondere an schützenlosen Buntwebmaschinen, verwendet werden, wobei jeweils nur einer von mehreren Schussfäden eingetragen und während des Eintragens überwacht wird.
Der Aufbau des Wandlers kann im Vergleich zu der beschriebenen Ausführungsform in vieler Hinsicht modifiziert werden. So kann die Zahl der vorhandenen verstellbaren Führungsorgane weitgehend variiert werden; es sind Ausführungsformen mit bis zu acht Paaren von Führungsringen, das heisst für acht Fäden, praktisch mit Erfolg erprobt worden.
Dabei ist es möglich, in jeder Führungsplatte nur einen oder auch mehr als zwei, beispielsweise vier, Führungsringe anzuordnen. Man kann auch von den vorhandenen Führungsplatten nur einen Teil verstellbar ausbilden; so können beispielsweise auf der einen Seite des Reibkörpers alle Führungsorgane fest und nicht verstellbar montiert sein, während die auf der anderen Seite angeordneten Führungsorgane verstellbar sind. Man kann einen Teil der Fadenführungen, die zu je einem Faden gehören, oder auch allen Fadenführungen je einen Kontaktkörper 20 mit Stellschraube 22 und Mutter 23 zuordnen.
Das Material des Reibkörpers kann bei entsprechender Konstruktion des gesamten Wandlers auch leitend sein; gegebenenfalls können dann Reibkörper und Elektrodenkörper ein einheitliches Werkstück bilden, In diesem Falle muss natürlich der Reibkörper von den übrigen Teilen des Wandlers, die dessen Gehäuse bilden, isoliert werden. Es ist jedoch zur Erzielung einer ausreichenden Lebensdauer im Betrieb zweckmässig, den Reibkörper aus einem möglichst abriebfesten Material herzustellen.
Als Mittel zum Verstellen des Kontaktdruckes zwischen Faden und Reibkörper sind im Ausführungsbeispiel ausser dem Kontaktkörper 20 verstellbare Fadenführungsorgane vorgesehen. Man kann jedoch zum Verstellen des Kontaktdruckes durch Änderung der Fadenspannung auch andere Vorrichtungen verwenden, so beispielsweise im Abstand vom Reibkörper angeordnete Fadenklemm- oder Fadenbremsvorrichtungen, die eine Verstellung des Klemmdruckes gestatten.
Es können anstelle der Kontaktfeder 20 auch einzeln einstellbare andersartige Andrückorgane vorgesehen werden, die auf den Faden direkt an seiner Berührungsstelle mit dem Reibkörper einwirken, beispielsweise Andrückrollen mit verstellbarem Anpressdruck.
In einer anderen Ausführungsform des Wandlers kann die Einstellung der Empfindlichkeit für die einzelnen Fäden durch Verändern der Abstände zwischen dem Reibkörper einerseits und anderen Teilen des Wandlers, beispielsweise dem Elektrodenkörper oder den Elektrodenkörpern oder einer Gegenelektrode oder mehreren Gegenelektroden, zum Beispiel Teilen des Gehäuses, andrerseits erfolgen. So kann in der in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform die Empfindlichkeit für alle Fadenmesstellen gleichzeitig durch Änderung des Abstandes zwischen dem Reibkörper 2 und dem Deckel 7 beeinflusst werden. Man kann auch, um die Empfindlichkeiten für die einzelnen Messtellen getrennt verändern zu können, für jede Messtelle je einen ihr zugeordneten und getrennt verstellbaren Deckelteil als Gegenelektrode vorsehen.
Es kann auch für jede Fadenmesstelle, das ist jeweils ein Abschnitt des Reibkörpers, über den ein Faden geführt wird, je ein besonderer Elektrodenkörper vorgesehen sein, oder es kann für jede Gruppe von beispielsweise zwei Fadenmesstellen je ein separater Elektrodenkörper vorhanden sein. Es ist dann möglich, bei Verwendung getrennter Verstärkerkanäle, die an die einzelnen Elektrodenkörper angeschlossen sind, mehrere laufende Fäden gleichzeitig zu überwachen.
Der erfindungsgemässe Wandler kann nicht nur zum Überwachen der Bewegung von Textilfäden im weitesten Sinne einschliesslich Vorgespinste, Monofile und Multifile, sondern auch für Metalldrähte und Litzendrähte und fadenförmige Gebilde aus anderem Material, wie Glasfaserstränge, verwendet werden. In diesem Sinne soll auch der in der vorliegenden Beschreibung verwendete Ausdruck Faden verstanden werden.