DE1295885B - Vorrichtung zur UEberwachung der Laenge von Unregelmaessigkeiten in der Staerke eines Textilfadens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung der Länge von Unregelmäßigkeiten in der Stärke eines Texilfadens mit mehreren in Fadenrichtung hintereinander angebrachten Meßzellen.

Zur Überwachung von Unregelmäßigkeiten in der Stärke eines Textilfadens sind mechanische, optische und elektrische Verfahren bekannt. Bei den mechanischen Verfahren wird der Faden auf einen bestimmten Durchmesser abgetastet und bei Überschreiten dieses Durchmessers ein Signal gegeben oder der Faden getrennt. Dieses Verfahren kann also nur solche Unregelmäßigkeiten in der Stärke eines Textilfadens erfassen, welche in der Überschreitung eines vorgegebenen Durchmessers des Fadens bestehen. Bei den bekannten elektrischen und optischen Verfahren, die beispielsweise mit kapazitiven oder fotoelektrischen Meßfühlern arbeiten, wird je nach Art des Meßverfahrens der Querschnitt oder das Volumen der Unregelmäßigkeit in der Stärke eines Textilfadens erfaßt. Derartige Meßverfahren eignen sich also bereits nicht nur zur Erfassung von Dickstellen und Knoten, sondern auch zur Ermittlung von Dünnstellen. Ein wesentlicher Nachteil dieser Verfahren besteht jedoch darin, daß an dem Meßwert nicht zu unterscheiden ist, ob die Unregelmäßigkeitsstelle langgezogen ist oder quer zum Faden steht. An Hand der Fig. la, Ib und 2 sei dies näher erläutert. In den Fig. la und 1 b ist jeweils ein Schnitt durch einen Faden F in zwei verschiedenen Richtungen gelegt worden. Zur Ermittlung der Unregelmäßigkeit des Fadens, in diesem Falle der Dickstelle D, dient ein elektrooptischer Meßfühler E in Form eines Fotoelements, welches aus der Richtung der Pfeile P in F i g. Ib beleuchtet wird. Je stärker das Fotoelement £ beleuchtet wird, desto größer ist die an seinen Ausgangsklemmen α und b anstehende Spannung. Mit anderen Worten, die Klemmenspannung des Fotoelements wird um so kleiner, je größer das Volumen der Dickstelle D ist. Es dürfte unschwer zu erkennen sein, daß die ausgezogen gezeichnete querstehende Dickstelle D bei gleichem Volumen den gleichen Spannungsabfall an den Klemmen α und b ergibt wie die gestrichelt eingezeichnete längsstehende Dickstelle D'.

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine kapazitive Meßanordnung, wobei der Faden F zwischen den beiden Belägen Ml und M 2 eines Meßkondensators hindurchgeführt wird. Die Dickstelle D verändert in diesem die Dielektrizitätskonstante und ruft infolgedessen eine Änderung des durch den Meßkondensator hindurchfließenden Wechselstroms hervor. Auch hier ist bei gleichem Volumen einer querstehenden Dickstelle D und einer längsstehenden Dickstelle D' die Stromänderung gleich. Nun ist es aber bekannt, daß langgezogene Dickstellen erheblich störender in einem Gewebe wirken als querstehende Dickstellen gleichen Volumens. Die bekannten Meßvorrichtungen weisen aus diesem Grunde Vorrichtungen auf, die dann ansprechen, wenn die Unregelmäßigkeitsstelle, also im allgemeinen die Dickstelle, eine vorgegebene Länge überschreitet. Bei diesen bekannten Meßvorrichtungen handelt es sich jedoch um solche, die mit Integrationsschaltungen arbeiten, also zeitabhängig bzw. geschwindigkeitsabhängig sind. Der Nachteil dieser Vorrichtungen besteht darin, daß eine gleich lange Dickstelle bei geringerer Fadengeschwindigkeit länger erscheint als bei größerer Fadengeschwindigkeit.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die zeitunabhängig bzw. geschwindigkeitsunabhängig arbeitet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß jeder Meßzelle ein aus einem linearen und einem nichtlinearen Stromspannungsglied bestehender Spannungsteiler zugeordnet ist, der eine logarithmisch von der Fadenstärke abhängige Ausgangsspannung liefert, und daß die Ausgangsspannungen sämtlicher Spannungsteiler in einer an sich bekannten Summiervorrichtung addiert werden.

Auf diese Weise wird der Vorteil erzielt, daß die Ausgangsspannung der Meßvorrichtung sowohl das Volumen als auch die Länge einer Dickstelle des zu prüfenden Fadens beinhaltet und daß der Meßwert von der Fadengeschwindigkeit unabhängig ist. Dabei nimmt der Meßwert bei gleichbleibendem Volumen, aber zunehmender Länge einer Dickstelle zu und umso gekehrt, und zwar derart, daß für die gleiche Ausgangsspannung bei einer kürzeren Dickstelle ein erheblich größeres Volumen erforderlich ist. Dadurch ist es möglich, langgezogene Dickstellen von querstehenden Dickstellen gleichen Volumens zu unterscheiden.

Die Erfindung ist in der Zeichnung (Fig. 3 bis 7) an Hand eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht. Es zeigt

F i g. 3 die Anordnung von hintereinanderliegenden Meßzellen mit elektrooptischen (Fig. 3a) und kapazitiven (Fig. 3b) Meßfühlern,

Fig. 4 eine Tabelle zur Erläuterung des Meßprinzips,

Fig. 5 das Schaltbild eines Spannungsteilers mit logarithmischem Ausgang,

Fig. 6 das Schaltbild einer Meßzelle mit einem Fotoelement,

Fig. 7 das Schaltbild einer Summiervorrichtung für elektrische Spannungen.

Der Grundgedanke der Erfindung ist an einer Vorrichtung erläutert, bei der die Fadenstärke mittels eines elektrooptischen Meßfühlers in Fig. 3a oder mittels eines kapazitiven Meßfühlers in F i g. 3 b ermittelt wird. Dabei ist jeweils ein Schnitt durch den zu überwachenden Faden F gelegt, welcher innerhalb des Meßbereichs eine Unregelmäßigkeit in Form einer Dickstelle D aufweist. Hierbei handelt es sich um eine längsstehende Dickstelle. Eine querstehende Dickstelle D' ist wiederum gestrichelt eingezeichnet. Wie die F i g. 3 a erkennen läßt, besteht gemäß der Erfindung der elektrooptische Meßfühler aus mehreren in Fadenrichtung unmittelbar hintereinander angeordneten Meßzellen £ 1 bis JE" 4. In ähnlicher Weise ist der in F i g. 3 b dargestellte kapazitive Meßfühler aus mehreren in Fadenrichtung unmittelbar hintereinander angeordneten Meßzellen zusammengesetzt, die aus einzelnen getrennten Kondensatorbelägen C₁ bis d bestehen, die einer vorzugsweise gemeinsamen Kondensatorplatte Cs gegenüberstehen. Die Anzahl der Meßzellen kann dem jeweiligen Anwendungsfall angepaßt werden, jedoch ist darauf zu achten, daß eine zu große Anzahl von Meßzellen die Länge des Meßfühlers gegebenenfalls unnötig vergrößert und eine zu geringe Anzahl von Meßzellen die Meßgenauigkeit herabsetzt. Im allgemeinen wird man bei vier bis fünf Meßzellen optimale Ergebnisse erreichen. Würde man bei der Anordnung der einzelnen Meßzellen gemäß der Fig. 3a und 3b die ermittelten

Meßwerte einfach addieren, so erhielte man das gleiche Meßergebnis, welches man gemäß der Fig. la und 1 b bzw. Fig. 2 mit einer einzigen, entsprechend langer ausgebildeten Meßzelle erreicht. Wird jedoch gemäß der Erfindung von jedem einzelnen Meßwert der Logarithmus gebildet und werden danach alle Logarithmen addiert, so vergößert sich die sich ergebende Summe mit zunehmender Länge der Dickstelle selbst dann, wenn das Gesamtvolumen der Dickstelle bei jeder Länge unverändert konstant bleibt. Die Meßwertzunahme geht in diesem Falle lediglich zu Lasten der Länge.

An Hand der in der Fig. 4 wiedergegebenen Tabelle sei dieser Effekt erläutert.

In den einzelnen Zeilen 1 bis 9 sind verschiedene Fälle angenommen. In Zeile 1 wird lediglich eine Fotozelle durch eine Dickstelle abgeschattet, wie beispielsweise die Fotozelle E1 durch die Dickstelle D' in F i g. 3 a. In diesem Fall beträgt der Einheitsmeßwert des auf diese Fotozelle entfallenden Fadenvolumens 100 %. Diesen 100 % möge ein angenommener Meßwert von 24 entsprechen. Der Logarithmus von 24 ist 1,3802. Er wird in der letzten Zeile ebenfalls mit 100 °/o angesetzt.

In der zweiten Zeile sind die Werte erfaßt für den Fall, daß eine Dickstelle mit dem gleichen Volumen des Falles in Zeile 1 sich auf zwei Meßzellen verteilt, wobei auf die erste Fotozelle ein Anteil von 80 °/o und auf die zweite Fotozelle ein Anteil von 2O°/o entfällt. Dementsprechend würde die erste Fotozelle einen Meßwert von 19,2, die zweite einen Meßwert von 4,8 ergeben. Die Logarithmen von 19,2 und 4,8 werden addiert und ergeben eine Summe von 1,9645. Dies bedeutet eine prozentuale Steigerung des logarithmischen Werts gegenüber Zeile 1 auf 142 %.

In den Zeilen 3, 4 und 5 sind dann weitere verschiedene Verteilungen des Dickstellenvolumens auf die beiden Fotozellen durchgerechnet. Wie Zeile 5 erkennen läßt, ergibt eine gleichmäßige Aufteilung des Dickstellenvolumens auf beide Fotozellen eine prozentuale Steigerung der logarithmischen Werte auf 156 ⁰Io.

In den Zeilen 6 und 7 ist dann angenommen, daß sich das Volumen der Dickstelle auf drei Fotozellen verteilen möge. Man erkennt, daß die logarithmischen Summenwerte weiter ansteigen. Schließlich zeigen die Zeilen 8 und 9 noch die Verteilung des gleichen Volumens auf vier verschiedene Fotozellen. Dabei ist in Zeile 9 angenommen, daß sich das Volumen einer Dickstelle, welche in Zeile 1 nur eine einzige Fotozelle abschattete, nunmehr alle vier Fotozellen gleichmäßig mit jeweils 25 °/o abschattet. Wie man aus der Tabelle ersieht, ergibt also das gleiche Volumen bei einer Ausbildung der Dickstelle gemäß Zeile 9 den 2,26fachen Meßwert gegenüber einer Ausbildung der Dickstelle gemäß Zeile 1. Es ist also mit Hilfe der Erfindung möglich, einen Meßwert zu erhalten, der sowohl das Volumen als auch die Länge der Dickstelle beinhaltet. Die Ansprechschwelle eines nachgeschalteten Verstärkers für die Meßwerte kann demzufolge so eingestellt werden, daß der Schaltverstärker bei vorgegebener Länge auf das Überschreiten eines zusätzlich vorgegebenen Volumens anspricht, ohne von der Fadengeschwindigkeit beeinflußt zu werden. Eine Dickstelle mit einer Länge, die nicht der eingestellten Länge entspricht, muß somit schon das Mehrfache des eingestellten Volumens aufweisen, um die Schwelle des Schaltverstärkers zu übersteigen.

Dabei läßt die Tabelle der F i g. 4 auch erkennen, daß mit Hilfe der Meßzellenanzahl auch eingestellt werden kann, um wieviel das Volumen einer kurzen Dickstelle größer sein muß als das Volumen einer langen Dickstelle, um die Ansprechschwelle des Schaltverstärkers zu überschreiten.
Um entsprechend der Erfindung von den einzelnen

ίο Meßwerten jeweils den Logarithmus zu bilden, kann die elektrische Ausgangsspannung jeder Meßzelle an einen passiven oder aktiven Spannungsteiler angeschlossen sein, der sich aus einem Teil mit linearer und einem Teil mit nichtlinearer Strom-Spannungs-Kennlinie zusammensetzt. Elektrische Widerstände mit nichtlinearer Strom-Spannungs-Kennlinie sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Lediglich als Beispiel sei verwiesen auf Röhren, Transistoren, Varistoren und Dioden. Ein einfaches Lösungsbeispiel für die Umwandlung eines linear ansteigenden elektrischen Werts in einen logarithmisch ansteigenden mit Hilfe einer Diode und einem linearen Widerstand, also einem passiven Spannungsteiler, zeigt die Fig. 5. In ähnlicher Weise kann auch ein aktiver Spannungsteiler, z. B. aus einem linearen Widerstand und einer Röhre oder einem Transistor bestehend, verwendet werden, also ein Spannungsteiler, dessen nichtlinearer Widerstand zugleich Verstärkereigenschaften aufweist. Die an den Klemmen c und d anliegende lineare Meßwertspannung wird über einen Widerstand 1 einer Diode 2 zugeführt. Die Strom-Spannungs-Kennlinie einer solchen Diode weist bekanntlich in Durchlaßrichtung einen exponentiellen Anteil auf, welcher für die Umwandlung verwendet wird. Durch entsprechende Wahl des Widerstandes 1 kann erreicht werden, daß die Schwankungen der Meßwertspannung innerhalb dieses exponentiellen Teils der Kennlinie liegen. Da der Durchlaßwiderstand der Diode 2 mit zunehmender Spannung kleiner wird, ändert sich das Spannungsteilerverhältnis vom Widerstand 1 zum Diodenwiderstand 2. Die Spannungszuwachsrate am Diodeninnenwiderstand wird infolge des exponentiellen Teils der Kennlinie mit zunehmender Spannung an den Klemmen c und d kleiner. Man erhält infolgedessen an den Klemmen e und / eine logarithmisch ansteigende Spannung.

F i g. 6 zeigt eine praktisches Anwendungsbeispiel mit einem Siliziumfotoelement 3 als elektrooptische Meßzelle. An das Fotoelement 3 ist ein Transistor 4 angeschlossen, welcher als Impedanzwandler geschaltet ist, so daß das Fotoelement 3 durch den hohen Eingangswiderstand des Transistors 4 praktisch kaum belastet wird und annähernd mit seiner Leerlaufspannung arbeitet. Da diese Leerlaufspannung des Fotoelements 3 mit abnehmender Beleuchtung, also zusätzlicher Abschattung, exponentiell abfällt, entsteht auch an dem Emitterwiderstand 5 ein exponentieller Spannungsabfall. Dieser exponentielle Spannungsabfall wird zur Steuerung des Transistors 6 verwendet, der durch entsprechende Wahl des Kollektorwiderstands 7 mit einer derartigen elektrischen Spannung versehen wird, daß er im Knick seiner Kennlinie betrieben wird. Dadurch wird erreicht, daß der exponentielle Spannungsabfall am Widerstand 5 in einen linearen Spannungsanstieg umgewandelt wird, welcher zwischen der Emitter- und der Kollektorelektrode des Transistors 6 abgenommen wird. Dieser lineare Spannungsanstieg zwischen der Emitter- und

der Kollektorelektrode des Transistors 6 wird der in Fig. 5 beschriebenen Widerstandsdiodenschaltung mit dem Widerstand 1 und der Diode 2 zugeführt, so daß sich an den Klemmen e und / ein logarithmischer Spannungsanstieg ergibt.

Zur Summierung der logarithmischen Spannungen der einzelnen Meßzellen kann eine Summierschaltung verwendet werden, wie sie beispielsweise in Fig. 7 dargestellt ist. Dabei entsprechen die Klemmen e, f den Klemmene,f der Fig. 6. Die entsprechenden Klemmen/ anderer Fotozellen werden ebenfalls an die Klemme/ angeschlossen, während die Klemmen el, e3, e4 der zweiten, dritten, vierten Fotozelle an die entsprechenden Klemmen angeschlossen sind. Die einzelnen an den Klemmen e, el, e3, e4 anliegenden Spannungen sind über Widerstände 8 bis 11 zusammengefaßt und geschlossen über den Widerstand 12 geführt. Die Addition der einzelnen Spannungen erfolgt in diesem Fall nicht durch Hintereinanderschalten der Teilspannungen, sondern durch Parallelschaltung der Teilströme. Der von den Widerständen 8 bis 11 sich ergebende Gesamtstrom ruft im Widerstands einen gemeinsamen Spannungsabfall hervor, so daß an den Klemmen g, h die Summe der logarithmischen Einzelspannungen aller Meßzellen Σ log U abgenommen werden kann.

Die in F i g. 7 an den Klemmen g, h abnehmbare Ausgangsspannung kann beispielsweise zur Steuerung einer Kontroll- oder einer Registriereinrichtung dienen. Wenn die Spannung zur Steuerung einer Fadentrennvorrichtung dient, so wird die Vorrichtung zu einem selbsttätigen Fadenreiniger. Es ist vorteilhaft, der Ausgangsspannung eine Schwellwertspannung entgegenzuschalten, bei deren Überschreiten die Kontroll-, Registrier- oder Fadentrennvorrichtung in Tätigkeit gesetzt wird. Die Schwellwertspannung kann bei gegebener Stärke des Fadens aus der zugelassenen maximalen Länge einer Dickstelle mit vorgegebenem Volumen bestimmt werden.

Bei einer bestimmten Garnnummer muß also der vorgegebene Wert des Fehlervolumens von beispielsweise 400 % vom normalen Garnvolumen für die Dickstelle erreicht werden, wenn diese die maximal zugelassene Länge hat, um die Schwellwertspannung zu erreichen und damit z.B. die Auslösung einer Fadentrennvorrichtung zu bewirken. Weist die Dickstelle nicht die entsprechende Länge auf, dann kann das Volumen der Dickstelle erheblich größer werden, ehe der Schwellenwert erreicht wird. In diesem Fall ist auch die kürzere Dickstelle infolge ihres erheblich größeren Volumens nicht mehr zu vertreten und wird durch den Fadenreiniger ausgeschieden wie bei allen anderen bekannten Verfahren.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur Überwachung der Länge von Unregelmäßigkeiten in der Stärke eines Textilfadens mit mehreren in Fadenrichtung hintereinander angeordneten Meßzellen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Meßzelle(E₁ bis E₄) ein aus einem linearen (1) und einem nichtlinearen (2) Stromspannungsglied bestehender Spannungsteiler (1,2) zugeordnet ist, der eine logarithmisch von der Fadenstärke abhängige Ausgangsspannung liefert, und daß die Ausgangsspannungen sämtlicher Spannungsteiler (1, 2) in einer an sich bekannten Summiervorrichtung (8 bis 12) addiert werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen