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Vorrichtung zur Feststellung der Schußfadenlage in laufenden Gewebebahnen
und zur Steuerung von Schußfaden-Richtapparaturen Bei der Trocknung von Geweben
ist es wichtig, daß die Stoffbahn den Trockner unverzogen, d. h. mit genau rechtwinkelig
zu den Kettfäden liegenden Schußfäden verläßt. Bei langsam laufenden Trocknern kann
der Maschinenführer die Stoffbahn visuell überwachen und beim Eintreten von Verzügen
die notwendigen Maßnahmen zur Abhilfe von Hand einleiten. Bei schnellaufenden, modernen
Gewebetrocknern, die eine Verdampfungsleistung von 500 bis 1000 kg Wasser je Stunde
haben und dabei für die Gewebebahn Geschwindigkeiten bis zu 200 m/min zulassen,
versagt das menschliche Auge. Häufig ist infolgedessen die maximal mögliche Geschwindigkeit
nicht durch die Trocknungsleistung, sondern durch die Beobachtungsmöglichkeit begrenzt.
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Es ist bereits eine große Anzahl von Vorrichtungen beschrieben worden,
die dazu dienen sollen, die Schußfäden automatisch auszurichten. Diese Vorrichtungen
haben sich bisher praktisch nicht bewährt.
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Es sind Steuereinrichtungen zur selbsttätigen Ausrichtung der Schußfäden
gewebter Stoffbahnen bekannt, bei denen zur Steuerung fotoelektrische Zellen dienen,
die unter 45° versetzt angeordnet sind. Durch Schlitze in einer rotierenden Trommel
oder durch rotierende Scheiben wird die Fadenfolge abgetastet. Bei Schräglage der
Schußfäden entstehen in den Zellen Wechselspannungen verschieden hoher Frequenz.
Dies wird für die Korrektur der Schußf äden ausgenutzt. Durch unterschiedliche Abstände
der Schußfäden hervorgerufene Amplitudenänderungen im Stabilisierungsstromkreis
sind durch eine besondere Schaltung zu unterdrücken. Hierbei werden also die Frequenzunterschiede
zwischen den beiden Zellen zur Regelung benutzt.
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Eine weitere bekannte Vorrichtung macht von der Tatsache Gebrauch,
daß ein auf die Stoffbahn geworfener Lichtstrahl nach beiden Seiten gleichmäßig
reflektiert wird, wenn der Schußfaden senkrecht zur Kette liegt, während ein schrägliegender
Schußfaden eine verschieden große Lichtreflexion nach den beiden Stoffkanten bewirkt.
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Eine andere Vorrichtung wertet mechanisch die Tatsache aus, daß die
Kettfäden verschoben werden, wenn ein schiefes Gewebe über die Breite gespannt wird.
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Es ist ferner bekannt, zwei Lichtstrahlen unter einem spitzen Winkel
schräg durch das Gewebe zu führen. Auf der Gegenseite angeordnete Fotozellen stellen
die Änderung der durchgehenden Lichtmenge fest, die durch einen Schrägverzug des
Gewebes hervorgerufen wird.
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Eine weitere Vorrichtung arbeitet so, daß an drei Stellen die Anzahl
der Schußfäden am laufenden Gewebe fotoelektrisch gezählt wird. Tritt ein Verzug
ein, so passieren an einer Meßstelle je Zeiteinheit mehr Schußfäden den Lichtstrahl
als an der anderen. Dadurch werden Synchronmotore betätigt, die den Schrägverzug
aufheben.
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Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich grundsätzlich von diesen
bekannten Vorrichtungen. Sie wertet die folgende Tatsache aus: Belichtet man eine
längliche fotoelektrische Zelle, deren Breite der Breite eines Schußfadens bzw.
der Lücke zwischen zwei Schußfäden entspricht, durch ein laufendes Gewebe hindurch,
so wird diese Zelle wechselweise stark belichtet und stark verdunkelt, wenn sie
genau parallel zur Richtung der Schußfäden liegt. Liegt die Zelle schräg zur Richtung
der Schußfäden, so ist sie bei einer Belichtung durch das laufende Gewebe hindurch
in jedem Augenblick teilweise belichtet und teilweise verdunkelt. Bei einer zu den
Schußfäden parallelen Lage gibt sie also eine Wechselspannung mit maximaler Amplitude
ab. Diese wird um so kleiner, je größer der Winkel zwischen Zelle und Schußfaden
ist. Die Frequenz der Wechselspannung entspricht etwa der Schußfadenzahl und ist
für die hier beschriebene Erfindung ohne Bedeutung. Die Erfindung besteht demnach
darin, daß auf die von dem Winkel zwischen Schußfaden und Ständer abhängige Spannungsamplitudedes
bzw. derWandler(s) ansprechende Meß- bzw. Regelanordnungen vorgesehen sind, wobei
die Amplitude bei Parallellage von Schußfaden und Wandler ein Maximum ist. Zur Vergrößerung
der Abbildung des Gewebes bzw. der Schußfäden kann dabei in den Strahlengang eine
zweckmäßig zylindrisch ausgebildete Linse eingeschaltet sein.
Die
besondere Wirkung der zylindrischen Linse besteht darin, daß sie nicht nur das Gewebebild
vergrößert, sondern daß sie darüber hinaus den Schußfaden nur dann klar abbildet,
wenn seine Achse genau parallel zur Achse der Linse liegt. Liegt die Achse des Fadens
schräg zur Achse der Linse, so wird der Faden verwischt abgebildet, und zwar um
so mehr, je größer der Winkel zwischen Achse des Fadens und Achse der Linse ist:
Dadurch wird die gewünschte Wirkung, hohe Amplitude bei Parallellage von Faden und
Linse und um so geringer werdende Amplitude, je größer der Winkel zwischen Schußfaden
und Linse ist, vergrößert.
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Man kann die Meßanordnung so ausbilden, daß die durch das Gewebe hindurch
beleuchtete Fotozelle um eine senkrecht zum Gewebe stehende Achse rotiert. In diesem
Fall braucht man für jede Meßstelle nur eine Fotozelle. Bei laufendem Gewebe gibt
dann diese Fotozelle immer bei dem Drehwinkel eine maximale Wechselspannung ab,
bei dem sie parallel zu den Schußfäden liegt.
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Eine Abwandlung dieser Anordnung besteht darin, die Linse mit der
Fotozelle nicht durchgehend rotieren zu lassen, sondern ihr nur eine um eine senkrecht
zur Achse der Linse und parallel zur Gewebeoberfläche verlaufende Pendelbewegung
zu geben, die etwas mehr Winkelgrade bestreicht, als der maximal in der Praxis vorkommenden
Schräglage der Schußfäden entspricht.
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Mit dem gleichen Erfolg kann man auch eine feststehende Anordnung
wählen, bei der zwei oder mehr Fotozellen verwendet werden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen
dargestellt. Es zeigt Abb. 1 eine parallel zu den Schußfäden liegende Fotozelle,
Abb.2 eine schräg zu den Schußfäden liegende Fotozelle, Abb. 3 eine Meßanordnung
mit einer Vergrößerungslinse im Strahlengang, Abb. 4 eine Meßanordnung, bei der
eine Fotozelle um eine senkrecht zum Gewebe stehende Achse rotiert, Abb. 5 eine
feststehendeAnordnung mit zwei Fotozellen, Abb. 6 eine Meßanordnung mit einer nachgeschalteten
Einrichtung zur Erteilung von Kommandos für die Apparatur, welche im Stoff auftretende
Verzüge zum Ausgleich bringt, Abb. 7 eine Steuereinrichtung zum Ausregeln sowohl
eines Schrägverzuges als auch eines Bogenverzuges und Abb. 8 eine Regelanordnung
mit einem vorgeschalteten Widerstands-Kondensator-Glied.
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Bei Abb. 1 hat die Fotozelle Z in der Vorschubrichtung etwa die Breite
eines Schußfadens X bzw. der Lücke Y zwischen zwei Schußfäden X und
liegt parallel zu den Schußfäden. Bei Abb.2 liegt die Zelle Z schräg zu den Schußfäden
X.
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Bei Abb.3 ist in den Strahlengang eine zweckmäßig zylindrisch ausgebildete
Linse eingeschaltet, welche das Gewebe bzw. die Schußfäden vergrößert abbildet.
Dabei ist mit A die Lichtquelle, mit B die im Schnitt sichtbaren Schußfäden,
mit C die Linse und mit D die Fotozelle bezeichnet.
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Läßt man eine Einrichtung, bestehend aus stabförmiger Linse und Fotozelle,
senkrecht zur Achse der Linse in einer Ebene parallel zur Gewebeoberfläche rotieren,
so gibt die fotoelektrische Zelle immer in dem Augenblick eine maximale Wechselspannung
ab, in dem die Längsrichtung der Linse derjenigen der Schußfäden entspricht. Treibt
man über Drehfeldgeber synchron mit der rotierenden Linse einen Drehfeldempfänger
an, dessen Rotor öl- oder wirbelstromgedämpft ist und einen waagerechten Zeiger
trägt, so spielt dieser auf das wiederholt an gleicher Stelle auftretende Wechselspannungsmaximum
ein, wenn man ihm die von der Fotozelle erzeugte und in einem nachgeschalteten Verstärker
verstärkte und gleichgerichtete Wechselspannung zuführt. Eine entsprechende Vorrichtung
wird durch die Abb. 4 wiedergegeben, in der E die Linse, F die Fotozelle, G den
Verstärker und H den Rotor des Drehfeldempfängers bezeichnet. Der Synchronismus
zwischen den beiden Systemen wird durch eine elektrische Welle sichergestellt, die
durch den Drehfeldgeber und den Drehfeldempfänger 1 und K verwirklicht ist.
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Es ist möglich, über der Gewebebahn nebeneinander mehrere Aufnahmesysteme
anzuordnen, denen eine entsprechende Anzahl von Anzeigegeräten entspricht. Der Antrieb
aller Systeme erfolgt dabei über eine gemeinsame elektrische Welle.
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Der Grundgedanke der Erfindung kann auch in einer anderen Weise verwirklicht
werden, bei der rotierende oder sich bewegende Teile in Fortfall kommen. Ein Beispiel
für eine solche Anordnung ist in Abb.5 wiedergegeben. Auf einer Seite der Gewebebahn
sind zwei unter beliebigen, aber zweckmäßigerweise entgegengesetzt gleichen Winkeln
zur normalen Schußrichtung gestellte Zellen 1 und 2 angeordnet, die von der anderen
Seite her durch die Stoffbahn hindurch beleuchtet werden. Die von den Zellen abgegebene
Wechselspannung wird für jede Zelle einzeln in den Verstärkern 3 und 4 verstärkt
und anschließend gleichgerichtet. Liegen die Schußfäden rechtwinkelig zur Gewebebahn,
so entsteht an den beiden schräg liegenden Zellen eine gleich hohe Wechselspannung.
Die Summe der Gleichspannungen an den den beiden Verstärkern nachgeschalteten Gleichrichteranordnungen
ist also gleich hoch, das Instrument 5 zeigt den Wert 0 an. Nähert sich bei einem
Verzug des Gewebes die Richtung der Schußfäden der Richtung der Zelle 1, so wird
die von dieser Zelle abgegebene Wechselspannung größer, während die von Zelle 2
abgegebene Wechselspannung kleiner wird. Das Instrument 5 zeigt nunmehr also einen
von 0 abweichenden Wert an, dessen Größe ein Maß für die Schräglage der Schußfäden
ist. Nähert sich die Richtung der Schußfäden der Richtung der Zelle 2, so zeigt
das Instrument 5 einen in der anderen Stromrichtung von 0 abweichenden Wert an.
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Wiederum ist es möglich, beliebig viele derartiger Meßanordnungen
über die Gewebebreite zu verteilen und mit geeigneten Anordnungen für Anzeige, Alarm
oder Registrierung zu verbinden.
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Es ist weiter möglich, der Meßanordnung eine Einrichtung nachzuschalten,
die die Kommandos für die Apparatur gibt, welche im Stoff auftretende Verzüge zum
Ausgleich bringt. Die in Abb. 6 wiedergegebene Schaltung hat .sich als zweckmäßig
erwiesen. Die Gleichrichter 6 und 7 erzeugen an den Widerständen 8 und 9 eine Gleichspannung,
deren Höhe der von den beiden Zellen abgegebenen Wechselspannung entspricht. Die
an den Gittern der Röhren 10 und 11_ liegende Spannung ist daher gleich groß,
wenn die von den beiden Zellen abgegebene Wechselspannung
gleich
groß ist. Das zwischen den Anoden der Röhren 10 und 11 liegende polarisierte
Relais 10 befindet sich also in Ruhe. Wird die von der ersten Zelle abgegebene
Wechselspannung größer und die von der zweiten damit kleiner oder umgekehrt, so
zieht das Relais 12 nach der einen oder der anderen Seite an. Die Kontaktgabe
wird benutzt, um das Arbeiten der Ausrichtapparatur einzuleiten.
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Die Kontaktgabe des Relais 12 kann in bekannter Weise periodisch unterbrochen
werden, so daß die Abgabe der Steuerkommandos an die Ausrichtvorrichtung in Impulsen
erfolgt.
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Damit bei dem Gewebe sowohl ein Schrägverzug als auch ein Bogenverzug
ausgeregelt werden kann, ist es zweckmäßig, die Steuereinrichtung, wie in Abb. 7
dargestellt, aufzubauen: In der Nähe der beiden Gewebekanten wird je eine der beschriebenen
Meßanordnungen angebracht. Tritt ein Schrägverzug auf, so haben die beiden von den
genannten Meßanordnungen gesteuerten Meßinstrumente eine gleichsinnige Anzeige,
und die von diesen beiden Meßanordnungen abgegebene Regelspannung ist gleichsinnig.
Tritt ein Bogenverzug auf, so sind die Anzeige und auch die Regelspannung gegensinnig.
Auf die eine Steuereinrichtung, die das Kommando für die Ausregelung des Schrägverzuges
gibt, werden die beiden Steuerspannungen parallel und gleichsinnig aufgeschaltet.
Auf die andere Steuereinrichtung, die den Bogenverzug ausregelt, werden die beiden
Steuerspannungen gegensinnig aufgeschaltet.
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Die von den beiden Meßanordnungen abgegebenen Steuerspannungen
St 1 und St2 sind dem Röhrenpaar 13 und 14 gleichsinnig aufgeschaltet.
Das polarisierte Relais 17 wird also betätigt, wenn die beiden Steuerspannungen
gleichsinnig sind, d. h., wenn ein Schrägverzug vorliegt. Auf das Röhrenpaar 15
und 16 sind die beiden Steuerspannungen gegensinnig aufgeschaltet. Das polarisierte
Relais 18 wird also betätigt, wenn die beiden Steuerspannungen gegensinnig
sind, d. h., wenn ein Bogenverzug vorliegt. Das Relais 17 bleibt bei einem reinen
Bogenverzug, das Relais 18
bei einem reinen Schrägverzug in Ruhe. Liegt ein
kombinierter Verzug vor, so werden sinngemäß beide Relais in Funktion gebracht.
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Es ist selbstverständlich, daß an Stelle der beschriebenen in Verbindung
mit einem polarisierten Relais arbeitenden Röhrenanordnung auch jede andere Regeleinrichtung,
z. B. ein fotoelektrisch arbeitender Zweipunktregler, ein Fallbügelregler oder eine
ähnliche Einrichtung Verwendung finden kann.
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Die beschriebene Regelanordnung kann noch dadurch verbessert werden,
daß man den Röhren ein Widerstands-Kondensator-Glied vorschaltet und dem Schaltrelais
einen Kontakt gibt, der die an dem Kondensator stehende Spannung periodisch löscht.
Abb. 8 zeigt eine entsprechende Schaltung. Die Steuerspannung St wird über den Widerstand
19 dem Kondensator 20 zugeführt. Ist dieser bis zu einem bestimmten Betrag
aufgeladen, so zieht das Relais 22 an und schließt gleichzeitig den Kontakt
23. Dadurch wird der Kondensator 20 entladen, und das Relais 22 fällt wieder ab.
Jetzt wird erneut der Kondensator 20 über den Widerstand 19 aufgeladen, und
zwar erfolgt die Aufladung dabei um so schneller, je höher die Steuerspannung
St ist. Die Impulsfolge ist also eine schnelle bei großer Steuerspannung,
d. h. bei großer Abweichung der Richtung des Schußfadens von der Senkrechten, und
eine langsame, wenn die Richtung des Schußfadens mit der Senkrechten angenähert
übereinstimmt. Durch Einfügen eines den Widerstand 19 überbrückenden Kondensators
21 wird zusätzlich der Differentialquotient der Steuerspannung über der Zeit
aufgeschaltet. Er bewirkt, daß die Regelung in bekannter Weise mit Vorhalt arbeitet.
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An Stelle der Röhrenschaltungen können in gleicher Weise auch entsprechende
Transistorschaltungen oder Magnetverstärker Verwendung finden.