CH624646A5

CH624646A5 - Arrangement for contactless scanning of moving textile threads

Info

Publication number: CH624646A5
Application number: CH1352977A
Authority: CH
Inventors: Klaus Dreikopf
Original assignee: Polygraph Leipzig
Priority date: 1976-11-05
Filing date: 1977-11-07
Publication date: 1981-08-14
Also published as: DE2749053A1; DD128341A1

Description

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PATENTANSPRUCH Anordnung zur berührungslosen Abtastung bewegter Textil-fäden, dadurch gekennzeichnet, dass einem fotoelektrischen Lichtempfänger einer fotoelektrischen Abtasteinrichtung über ein die Gleichspannung abriegelndes Bauelement ein Wechselspannungsverstärker nachgeschaltet ist, dessen Ausgang über einen Schmitt-Trigger und einen monostabilen Multivibrator mit einer Auswerteeinrichtung verbunden ist. PATENT CLAIM Arrangement for the contactless scanning of moving textile threads, characterized in that an AC voltage amplifier is connected downstream of a photoelectric light receiver of a photoelectric scanning device via a component that shuts off the DC voltage, the output of which is connected to an evaluation device via a Schmitt trigger and a monostable multivibrator.

Die Erfindung ist anwendbar im Textilmaschinenbau und in Maschinen, in denen ein bewegter Textilfaden hinsichtlich seines Vorhandenseins berührungslos überwacht werden muss. The invention can be used in textile machine construction and in machines in which a moving textile thread must be monitored for its presence without contact.

Die berührungslose Abtastung bewegter Textilfaden zur Kontrolle ihres Vorhandenseins bzw. eines Fadenrisses ist beim gegenwärtigen Stand der Technik kaum mit einer in der Praxis befriedigenden Sicherheit und mit tragbarem Aufwand möglich. Dies hat seinen Grund einmal darin, dass Textilfaden sehr dünn sind, und zum anderen darin, dass sie bei ihrer Bewegung trotz nahezu berührungsloser Führung durch geeignete Führungsmittel seitlich mehr oder weniger pendelnd von der Geraden abweichen. Diese beiden Gründe haben zur Folge, dass eine bekanntermassen statisch arbeitende fotoelektrische Abtastanordnung für den Faden praktisch kaum anwendbar ist. The contactless scanning of moving textile threads in order to check their presence or a thread break is hardly possible in the current state of the art with a security that is satisfactory in practice and with a portable effort. One reason for this is that textile threads are very thin, and the other is that, despite their almost contactless guidance, they move more or less laterally from the straight line as a result of suitable guide means. These two reasons mean that a photoelectric scanning arrangement known to operate statically is practically hardly applicable for the thread.

Die geringe Stärke des Textilfadens erfordert eine äusserst genaue Fokussierung der fotoelektrischen Einrichtung. Da aber der Faden bei seiner Bewegung in Förderrichtung quer zur Förderrichtung um seine Sollage im Fokusfleck herum mehr oder weniger pendelt, verschwindet er oft kurzzeitig aus dem Fokusfleck und es kann zur unerwünschten Signalgabe kommen. The low thickness of the textile thread requires an extremely precise focusing of the photoelectric device. However, since the thread oscillates more or less around its nominal position in the focus spot when it moves in the conveying direction transverse to the conveying direction, it often disappears briefly from the focus spot and unwanted signaling can occur.

Das Auftreten derartiger fehlerhafter Signale kann nur dadurch verhindert werden, dass Gleichspannungsverstärker mit grosser Ansprechverzögerung der fotoelektrischen Einrichtung nachgeschaltet werden, dadurch reagiert wiederum die Abtastanordnung sehr träge. The occurrence of such faulty signals can only be prevented by connecting DC voltage amplifiers with a large response delay to the photoelectric device, which in turn causes the scanning arrangement to react very sluggishly.

Weiter ist es schwierig, Gleichspannungsverstärker mit ausreichender Verstärkung und konstantem Arbeiten über längere Zeiträume herzustellen und sie elektrisch präzise zu justieren. Da sowohl Helligkeitsschwankungen der Lichtquelle der fotoelektrischen Einrichtungen als auch die Lichtdurchlässigkeit der Linsensysteme derselben dazu führen können, dass fehlerhafte Signale auftreten, muss die Beleuchtungsspannung stabilisiert und ständig für Sauberkeit der oft schlecht zugänglichen Linsensysteme gesorgt werden, damit die maximale Empfindlichkeit des Gleichspannungsverstärkers ausgenutzt werden kann. Furthermore, it is difficult to manufacture DC amplifiers with sufficient amplification and constant work over longer periods of time and to adjust them electrically precisely. Since both fluctuations in the brightness of the light source of the photoelectric devices and the translucency of the lens systems thereof can lead to faulty signals, the lighting voltage must be stabilized and the cleanliness of the lens systems, which are often difficult to access, must be constantly ensured so that the maximum sensitivity of the DC amplifier can be used.

Die geschilderten Schwierigkeiten bei der fotoelektrischen Kontrolle laufender Fäden führen dazu, dass derartige Anordnungen in der Praxis kaum angewandt werden, zumal es in fast allen Fällen möglich ist, den Faden bei minimaler Belastung durch Fühler oder nicht berührungslos arbeitende magnetomechanische oder piezoelektrische Wandlersysteme abzutasten. The difficulties described in the photoelectric control of running threads mean that such arrangements are rarely used in practice, especially since it is possible in almost all cases to scan the thread with minimal stress from sensors or non-contact magnetomechanical or piezoelectric transducer systems.

Keines der bisher bekannten Abtastsysteme für laufende Fäden, gleich, ob es berührungslos oder mit Berührung des Fadens arbeitet, ist dann anwendbar, wenn ein völlig ungespanntes, nur zentimeterlanges Fadenstück mit einem freien Ende mit grosser Geschwindigkeit quer zu seiner grössten Dimension, der Länge, gefördert wird und sein Vorhandensein oder Nichtvorhandensein festzustellen ist. Diese Aufgabe besteht beispielsweise bei einer Einrichtung zum Fadensiegeln kontinuierlich geförderter Falzbogen nach der DL-PS 95 830, bei der zu überwachen ist, ob beide Fadenklammerschenkel durch den Falzbogen gestossen worden sind und zum Ansie-geln bereit mit dem Falzbogen gefördert werden. None of the previously known scanning systems for running threads, regardless of whether it works without contact or with touching the thread, can be used when a completely unstressed, only centimeter-long piece of thread with a free end is conveyed at great speed across its largest dimension, the length and its existence or non-existence can be determined. This task exists, for example, in a device for thread sealing of continuously conveyed folding sheets according to DL-PS 95 830, in which it is to be monitored whether both thread clip legs have been pushed through the folding sheet and are being conveyed with the folding sheet ready for sealing.

Eine fotoelektrische Kontrolle des Vorhandenseins des A photoelectric control of the presence of the

Fadenstückes mit herkömmlichen Anordnungen ist schon deshalb besonders schwierig, weil der Faden mit einer Geschwindigkeit von bis zu 2 m/sec gefördert wird und demzufolge einen fotoelektrisch abzutastenden Fokusbereich von 2 mm Breite in ca. 1/1000 Sekunde passiert und dabei bei einer Fadenstärke von maximal 0,3 mm nur eine minimale Abschattung bei einer Durchlichtabtastung bzw. nur eine minimale Helligkeitszunahme bei einer Reflexabtastung bewirkt. In einer derart kurzen Zeit entsteht bei völlig unver-zögert arbeitenden herkömmlichen fotoelektrischen Abtastanordnungen nicht mit Sicherheit, sondern nur unter günstigsten Bedingungen, bei exakter Justierung und unter Ausnutzung der maximal möglichen Verstärkung eines Gleichspannungsverstärkers ein Signal, welches anzeigt, dass ein Fadenstück vorbeigefördert wurde. A piece of thread with conventional arrangements is particularly difficult because the thread is conveyed at a speed of up to 2 m / sec and consequently a focus area of 2 mm width to be scanned electrically passes in about 1/1000 second and with a thread thickness of maximum 0.3 mm causes only a minimal shadowing with a transmitted light scanning or only a minimal increase in brightness with a reflex scanning. In such a short time, with conventional photoelectric scanning arrangements operating without any delay, a signal is generated not with certainty, but only under the most favorable conditions, with exact adjustment and using the maximum possible amplification of a DC amplifier, which indicates that a piece of thread has been conveyed past.

Dabei ist Voraussetzung, dass der Gleichspannungsverstärker stabil arbeitet und auch die Lampenspannung und die Lichtverhältnisse konstant bleiben. Da diese optimalen Voraussetzungen für ein exaktes und fehlerfreies Arbeiten der Anordnung in der Praxis nicht auf die Dauer aufrecht erhalten bleiben, ist eine solche Anordnung in der Praxis nicht einsetzbar. The prerequisite for this is that the DC voltage amplifier operates stably and that the lamp voltage and the lighting conditions remain constant. Since these optimal prerequisites for an exact and error-free working of the arrangement are not maintained in practice in the long run, such an arrangement cannot be used in practice.

Mit der Erfindung wird das Ziel verfolgt, eine Anordnung zu schaffen, mit der eine berührungslose Fadenabtastung auch unter den geschilderten, besonders ungünstigen Bedingungen möglich wird. The aim of the invention is to create an arrangement with which contactless thread scanning is possible even under the described, particularly unfavorable conditions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, mit der fotoelektrisch das Vorhandensein des Fadenstückes mit Sicherheit festgestellt werden kann, wobei störende Einflüsse, beispielsweise Transparenzänderungen im Lichtstrahlenweg, Temperatureinflüsse, Spannungsschwankun-gen, geringfügig ausserhalb der Fokalebene laufende Fäden und dergleichen ohne Einfluss auf das Abtastergebnis bleiben müssen. The invention has for its object to provide an arrangement with which the presence of the thread piece can be reliably determined photoelectrically, with disruptive influences, for example changes in transparency in the light beam path, temperature influences, voltage fluctuations, threads running slightly outside the focal plane and the like without influence must remain on the scanning result.

Diese Aufgabe wird durch eine fotoelektrische Anordnung gelöst, bei der dem fotoelektrischen Lichtempfänger erfin-dungsgemäss über ein die Gleichspannung abriegelndes Bauelement, vorzugsweise einen Kondensator, ein Wechselspannungsverstärker nachgeschaltet ist, dessen Ausgang über einen Schmitt-Trigger und einen monostabilen Multivibrator mit einer Auswerteeinrichtung, beispielsweise einem Zähler, verbunden ist. This object is achieved by a photoelectric arrangement in which an alternating voltage amplifier is connected downstream of the photoelectric light receiver according to the invention via a component, preferably a capacitor, which shuts off the DC voltage, the output of which is via a Schmitt trigger and a monostable multivibrator with an evaluation device, for example one Counter, is connected.

Durch die gleichspannungsfreie Anschaltung eines Wechselspannungsverstärkers und die dadurch bewirkte Abblockung des Gleichspannungs-Grundsignales des fotoelektrischen Lichtempfängers bleiben alle langsamverlaufenden Änderungen der Parameter, beispielsweise Verschmutzungen der lichtführenden Elemente der fotoelektrischen Abtasteinrichtung, Temperatureinflüsse oder Helligkeitsschwankungen der Beleuchtungslampe ohne wesentlichen Einfluss auf die Auswertung, es besteht daher nicht die Gefahr, dass Impulse unterdrückt werden oder unbeabsichtigt entstehen. Weiterhin entfallen alle bei Gleichspannungsverstärkern prinzipiell auftretenden Stabilisierungs- und Verstärkungsprobleme, die bei Wechselspannungsverstärkern keine Rolle spielen, daher bereitet es keine Schwierigkeiten, kürzeste und schwächste vom Faden verursachte Impulse ausreichend zu verstärken und sicher auszuwerten. Due to the DC voltage-free connection of an AC voltage amplifier and the resulting blocking of the DC voltage basic signal of the photoelectric light receiver, all slow-moving changes in the parameters, for example contamination of the light-guiding elements of the photoelectric scanning device, temperature influences or brightness fluctuations of the illuminating lamp remain without a significant influence on the evaluation, and therefore do not exist the danger that impulses will be suppressed or arise unintentionally. Furthermore, all stabilization and amplification problems that occur in principle in DC amplifiers and that do not play a role in AC amplifiers are eliminated, so it is no problem to sufficiently amplify and reliably evaluate the shortest and weakest impulses caused by the thread.

Es versteht sich von selbst, dass der Lichtsender kein frequenzmoduliertes Licht aussenden darf, dass also seine Lampe mit einer Gleichspannung gespeist werden muss. It goes without saying that the light transmitter must not emit frequency-modulated light, so that its lamp must be supplied with a DC voltage.

Die erfindungsgemässe Anordnung eignet sich auch besonders vorteilhaft zur Kontrolle von Fäden, die von einer Spule abgezogen und einer Bearbeitungsstation zugeführt werden. Die Tatsache, dass ein bewegter, gezogener Faden seitlich mehr oder weniger pendelt, führt beim Vorhandensein des Fadens unmittelbar neben dem Fokus dazu, dass er ständig in den Fokus hinein und aus diesem hinauspendelt, so dass eine The arrangement according to the invention is also particularly advantageously suitable for checking threads which are drawn off a bobbin and fed to a processing station. The fact that a moving, drawn thread swings more or less laterally, means that if the thread is present immediately next to the focus, it constantly swings into and out of the focus, so that a

2 2nd

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10 10th

15 15

20 20th

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30 30th

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3 3rd

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Wechselspannung entsteht, die verstärkt und ausgewertet werden kann. Wenn der Faden reisst, bleibt diese Wechselspannung aus, so dass sich ein Signal für die Anzeige des Fadenrisses erzeugen lässt. AC voltage arises, which can be amplified and evaluated. If the thread breaks, this alternating voltage remains off, so that a signal for displaying the thread break can be generated.

Mit der Erfindung wird ein weiterer Vorteil gegenüber s With the invention a further advantage over s

üblichen Lichtschranken mit angeschlossenem Gleichspannungsverstärker erreicht. Fällt bei diesen die Glühlampe im Lichtsender aus, dann muss in der Regel das Lichtschranken-aggregat zur Auswechslung und zur Nachjustierung des Verstärkers vom Einsatzort abgebaut werden. Dadurch tritt ein 10 bedeutender Zeitverlust auf. usual light barriers with connected DC voltage amplifier. If the light bulb in the light transmitter fails, the light barrier unit must usually be removed from the place of use for replacement and readjustment of the amplifier. This causes a significant loss of time.

Bei der erfindungsgemässen Anordnung ist die Auswechslung und Justierung der Lampe am Einsatzort des Lichtschrankenaggregates ausserordentlich schnell und einfach möglich. Zur Justierung wird die Lampe vorübergehend mit Wechsel- is Spannung von Netzfrequenz gespeist und an den Ausgang des Verstärkers wird ein Wechselspannungsmesser angeschlossen. Die Lichtwurflampe wird nun so justiert, dass der Wechselspannungsmesser Maximum anzeigt und in dieser Stellung festklemmt. 20 In the arrangement according to the invention, the replacement and adjustment of the lamp at the place of use of the light barrier unit is extremely quick and easy. For adjustment, the lamp is temporarily supplied with AC voltage from the mains frequency and an AC voltage meter is connected to the output of the amplifier. The light throwing lamp is now adjusted so that the alternating voltage meter shows the maximum and clamps in this position. 20th

Damit ist die Lampenauswechslung bereits beendet, der Verstärker braucht nicht nachjustiert zu werden. The lamp replacement is now complete and the amplifier does not need to be readjusted.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung, die ein Blockschema der Anordung zeigt, näher erläutert. 25 An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawing, which shows a block diagram of the arrangement. 25th

Entlang einer Fadenbahn 1 werden senkrecht durch die Zeichnungsebene gerichtete und lediglich durch einen Punkt der Fadenbahn angeordnete Fadenstücke mittels einer hier nicht dargestellten Einrichtung gefördert. Jedes Fadenstück passiert den Fokus einer Reflexlichtschranke 2, deren Lichtempfängerteil einen kurzen, schwachen Impuls beim Durchlauf eines Fadens über einen Gleichspannungen abriegelnden Kondensator 3 in einen hochverstärkenden Wechselspannungsverstärker 4 gibt. Durch den verstärkten Impuls wird ein Schmitt-Trigger 5 geschaltet, der einen Monovibrator 6 kippt. Dieser monostabile Multivibrator 6 hat eine so grosse Haltezeit, dass er dann in seine Ruhelage zurückkippt, wenn das Fadenstück mit Sicherheit den Bereich der Reflexlichtschranke 2 passiert hat, und verhindert dadurch, dass durch ein Fadenstück mehrere Impulse an eine Auswerteeinrichtung 7 gelangen können. Along a thread path 1, pieces of thread directed perpendicularly through the plane of the drawing and arranged only through one point of the thread path are conveyed by means of a device not shown here. Each piece of thread passes through the focus of a reflex light barrier 2, the light receiver part of which gives a short, weak pulse when a thread passes through a capacitor 3 which shuts off DC voltages into a high-gain AC voltage amplifier 4. A Schmitt trigger 5 is switched by the amplified pulse, which tilts a monovibrator 6. This monostable multivibrator 6 has such a long holding time that it tilts back into its rest position when the thread piece has surely passed the area of the reflective light barrier 2, and thereby prevents several pulses from being able to reach an evaluation device 7 through a thread piece.

Als Auswerteeinrichtung 7 kann ein Zähler oder ein getak-teter Flip-Flop verwendet werden. Durch die Auswerteeinrichtung 7, die über einen Takteingang 8 mit dem Fadenlauf synchronisiert wird, kann über einen Ausgang 9 in beliebiger bekannter Weise beim Ausbleiben eines Impulses eine Anzeige oder eine sonstige Massnahme bewirkt werden. A counter or a clocked flip-flop can be used as the evaluation device 7. By means of the evaluation device 7, which is synchronized with the thread run via a clock input 8, an indication or some other measure can be effected via an output 9 in any known manner if there is no pulse.

Es versteht sich von selbst, dass an Stelle der Reflexlichtschranke des Ausführungsbeispieles auch eine Durchlicht-Lichtschranke verwendbar ist. It goes without saying that a transmitted light sensor can also be used instead of the reflex light barrier of the exemplary embodiment.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings