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Verfahren zum Anzeigen von Flexen in Spinnlcabeln Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Anzeigen von Flexen beim Spinnen von kUnstlichcn Fäden, insbesondere
von Spinnkabeln mit hoher Einzelfadenzahl Zum Erkennen von Fadenverdiekungen sind
verschiedene Geräte bekannt geworden, welche mechanisch, elektrisch-kapazitiv oder
elektro-optisch arbeiten, Insbesondere die auf elektro-optischer oder elektro-kapazitiver
Grundlage beruhenden fUhrcn bei Einzelfaden bzw. bei streng ausgerichteten Fadenscharen
zu guten Ergebnissen. So wurde ein elektro-optisches Gerät bekannt, bei welchem
das Licht einer annähernd punktförmigen Lichtquelle unter Ausblendung störender
Randstrahlen zu einem praktisch parallelen, dUnnen LichtbUndel zusammengefaßt und
qucr zur Fadenlaufrichtung so auf die mit Hilfe zweier Uberlaufkanten ausgerichtete
Fadenschar geworfen wird, daß sich alle Fäden in einem einzigen, etwa der Dicke
eines Fadens entsprechenden Strich auf der gegenüber der Lichtquelle angeordneten
Fotozelle abbilden. Sobald eine Verdickung durch das LichtbUndel läuft, erfolgt
eine Verminderung der auf die Fotozelle auftreffenden Gesamtlichtmenge, die zur
Signalgabe rührt.
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Ein anderes Gerät ist bekannt geworden, bei welchem der zu Uberwachendc
Faden zwischen zwei Metallstiften läuft, die ihrcrseits als die zwei Elektroden
eines Kondensators geschaltet sind. Durch die Veränderung des Dielektrikums beim
Hindurchwandern einer Fadenverdickung
entsteht eine der Verdickung
proportionale XapazttXtsEnderung, die Uber einen Verstärker sichtbar gemacht bzw.
aufgezeichnet werden kann.
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Beim Spinnen von sogenannten Spinnkabeln sind derartige Einrichtungen
jedoch nicht zu verwenden. Wegen der großen Zahl der Einzelfäden ist das FUhrcn
einer streng parallel liegenden Fadenschar hier nicht mehr mUgli¢h, so daß scheinbare
Verdlekunen auch dadurch entstehen können, daß sich beispielsweise die Fäden in
unregelmäßig wechselnder Stärke überdecken.
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Diese Erscheinung darf aber nicht angezeigt werden, da sie keinen
Fehler darstellt. Wichtig ist vielmehr das Feststellen von sogenannten Flexen, sehr
kurzen, im allgemeinen beim Spinnen entstehenden Verdickungen im Faden, welche nur
eine sehr geringe tängenausdehnung haben.
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Es wurde nun gefunden, daß es auch bei umfangreichen Spinnkabeln möglich
ist, Flexe einwandfrei zu erkennen, wenn man diese Verdickungen im Spinnkabel zur
Veränderung des magnetischen Flusses einer Spule verwendet.Erfindungsgemäß geschieht
dies durch ein Verfahren zum Anzeigen von Flexen beim Spinnen von künstlichen Fäden,
insbesondere von Spinnkabeln mit hoher Einzelfadenzahl, welches sich dadurch auszeichnet,
daß die Verdickungen im Spinnkabeln den magnetischen Fluß in einer Drehspule verändern,
die dadurch induzierten Spannungen verstärkt, -die von den Flexen herrührenden,
sehr kurzseitigen Spannungs stöße ausgefiltert und gedehnt und in Schaltimpulse
für Signal-, Anzeige-, Schalt und/oder Steuergeräte an sich bekannter Art umgewandelt
werden.
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Eine zur DurchfUhrung des Verfahrens geeignete Vorrichtung besteht
aus zwei zylindrischen, aohsparallel angeordneten, in ihrer Länge der Breite des
Splnnkabels angepaßten Walzen, deren eine rest, die andere parallel zu dieser bewegbar
angeordnet ist, wobei eine
Walze eine Einrichtung zur Erzeugung
eines konstanten Magnetfeldes, die andere eine Feldspule enthält, und aus einer
der Spule nachgeschalteten VerstErker-, Sieb- und Dehnungsschaltung mit angeschlossenen
Auswertern für die Impulse. Als Sicherung gegen 3eschädigung beim Durchlauren von
starken Kabelverdickungen weist die Vorrichtung eine Sicherheitseinrichtung zum
Ausklinken der schwenkbaren Rolle auf, die vorzugsweise aus einem Permanent- oder
einem Elektromagneten besteht. Das Wiedereinrücken der Rolle kann mit Hilfe einer
mechanischen, elastisch wirkenden oder einer durch ein beim Abfallen erregtes Verzögerungsrelais
geschalteten Vorrichtung erfolgen.
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Die nachgeschaltete Verstärker-, Sieb- und Dehnungsschaltung ist aus
an sich bekannten Sthaltelementen auf gebaut und wird im weiteren an Hand von Schaltbildern
näher erläutert..
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Das Fadenkabel wird zwischen den beiden Walzen hindurchgeführt. Der
in einer der beiden angeordnete Permanentmagnet oder durch Gleichstrom betriebene
Elektromagnet erzeugt ein konstantes magnet@sches Feld, welches stark genug ist,
um die in der zweiten Walze angebrachte Spule zu erregern; die beiden Walzen sind
aus einem nicht magnetischen Material hergestellt In der in der zweiten Walze befindlichen
Spule, die vorzugsweise einen Kern aus ferromagnetischem Material aufweist, wird
bei Xnderung des magnetischen Flusses infolge der Veränderungen im Abstand der beiden
Rollen eine Spannung induzlert, die zu einem Verstärker- und Auswertungsteil gefUhrt
wird, wo die Aussortierung, Verstärkung und Dehnung der Impulse stattfindet.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren soilen ausschließlich sehr kurze
Verdickungen, beispielsweise die sogenannten Flexe, aufgefunden werden, während
Verdickungen, welche durch unregelmEßiges Verdrehen von
Teilen des
Fadenkabels, durch Ubereinanderschieben einzelner Xabelteile und dergleichen entstehen,
nicht interessieren. Deshalb müssen die durch die im magnetischen Fluß der Spule
beim Durchlaufen solcher kurzen Verdickungen bzw. Flexe auftretenden Xnderungen
induzierten Spannungsstöße von den Störspannungen, die sich durch andersartige Verdickungen
bilden, getrennt werden. Zu diesem Zweck ist mindestens eine einstellbare Spannungsschwelle
als Siebglied in der Schaltung vorhanden.
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An Hand der beigegebenen Zeichnung wird die Erfindungsnäher erläutert.
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Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild, in welchem die Zuordnung der einzelnen
Vorrichtungsteile zueinander ersichtlich ist, Fig, 2 zeigt die Abtastvorrichtung
in Seitenansicht, Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die beiden Abtastwalzen, Fig.
4 und pirt. 5 geben zwei Schaltbilder für die die Impulse aufnehmende, kombinierte
Verstärker-, Sieb- und Dehnschaltungwieder.
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In dem Blockschaltbild, Fig. 1, bedeutet 1 die Abtastvorrichtung,
2 den Vorverstärker, 3 das Zeitdehnglied der Schaltanordnung und 4 die Verstärkerendstufe.
An den Vorverstärker 2 ist eine Einrichtung 5 zur Intensitätsmessung angeschlossen,
an der Verstärkerendstufe 4 sind die Auswerteinrichtungen wie Impulszähler 6, Registriergerät
7, beispielsweise ein Spannungsschreiber und Anzeigevorrichtung 8, beispielswesie
eine Glühlampe oder eine Hupe, angeschlossen.
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Das Fadenkabel 10 (Fig. 2 und 3) wird von der nicht dargestellten
Spinnmaschine kommend zwischen den beiden FUhlwalzen 11 und 12 hindurchgeführt.
Die obere Walze 11 ist am Maschinengestell 26 beispielsweise mit Hilfe der Mutter
27 befestigt. Die untere Walze 12 sitzt am oberen Ende einer im wesentllchen aus
zwei Armen 24 und 25, einem elastischem Zwischenglied 14 und dem unteren Teil 15,
welcher auf der um die Achse 16 schwenkbaren HUlse 13 befestigt ist, bestehenden
Schwenkvorrichtung. Auf dem Teil 15 ist ein Plättchen 27 aus ferromagnetischem Werkstofr
befestigt, welches bei eingertickter Schwenkvorrichtung an einem Magneten 17 anliegt.
Sofern der untere Teil 15 der Schwenkeinrichtung aus ferromagnetischem Material
besteht, kann das Plättchen 27 fehlen.
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In der Rolle 11 befindet sich eine mit einem ferromagnetischen Kern
21 versehene Spule 20, deren Zuleitungen 22 zu der Steckleiste 30 (Fig. 4 und Fig
5) führen. In der mit Hilfe der vorbeschriebenen Schwenkeinrichtung um die Achse
16 schwenkbaren Rolle 12 ist ein Magnet 23 angebracht, in dessen Feld sich die Spule
20 befindet. Im in der Zeichnung dargestellten Fall ist dies ein Permanentmagnet;
bei Anordnung eines vorzugsweise mit Hilfe von Oleichstrom gespeisten Elektromagneten
geht die Zulel. tung durch einen der beiden Arme 24 oder 25.
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Der sich am unteren Teil 15 des die Rolle 12 tragenden Schwenkarmes
befindende Magnet 17, welcher ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet sein kann
und mit Hilfe der Schelle 18 befestigt ist, stellt eine Haltevorrichtung dar, die
den Arm in Betriebsstellung festhält. Durch das Vorhandensein des elastischen Zwischengliedes
14 kann die Rolle 12 mit dem oberen Teil des Schwenkarmes (24, 25) Kabelverdickungen
kleineren Ausmaßes ausweichen. Bei größeren Verdickungen oder Knoten reißt der untere
Teil 15 des Schwenkarmes vol
Magneten ab, so daß eine Beschädigung
der Vorrichtung vermieden wird.
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Das Wiederanlegen des Schwenkarmes kann von Hand, aber auch durch
eine elastisch wirkende RUckholcinrichtung oder eine über ein durch das Abfallen
des Armes in Gang gesetztes Verzögerungsrelais geschaltete Einschwenkvorrichtung
erfolgen.
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Bei schwankender Dicke des Fadenkabels verändert sich ständig der
Abstand zwischen dem Magneten 23 und der Spule 20 und damit die magnetische Feldstärke
in der Spule. Dadurch wird in dieser eine wechselnde elektrische Spannun induziert,
die über die Leitungen 22 zu der nachgeordneten Schaltung geleitet wird, wo sie
verstärkt und gesiebt wird, wonach die Einzclimpulsc gedehnt und nach weiterer Verstärkung
in geeigneten Einrichtungen ausgewertet werden.
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Der Aufbau der Schaltung, welche entsprechend dem Blockschaltbild
Fig. 1 aus einom Vorverstnrker, einem Dchnglied und einem Endverstärker besteht,
kann mit den gebräuchlichen Hilfsmitteln erfolgen.
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In den Figuren 4 und 5 sind zwei Schaltungen wiedergegeben, welche
sich zur Auswertung der von der Abtasteinrichtung kommenden Impulse bewährt haben.
In beiden Schaltungen sind zur Dehnung der von den gesuchten Flexen herrUhrenden
sehr kurzzeitigen Impulse sog. monostabile Multivibratoren verwendet. Es kann Jedoch
auch jede andere zu diesem Zwecke Ubliche Schaltung benutzt werden, sofern mit ihr
die gesetzten Bedingungen erfüllbar sind.
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Beide Schaltungen sind über die Steckleiste 30, Kontakte 31, Transformator
32, Gleichrichter 33 und Siebkette 34, 35, 36 zur Energieversorgung mit dem Netz
verbunden. Um eine Rückwirkung von durch Schaltvorgänge entstehenden Spannungs stößen
aus der Verstärkerendstufe auf die Vorverstärker- und Zeitdehnsture zu vermeiden,
ist die Schaltung in Fig. 4 in einen Xreis mit niederer Spannung,
beispielsweise
12 Volt (Vorverstärker und Zeitdehnstufe), und einen solchen mit höherer Spannung,
beispielsweise 24 Volt (Verstärkerendstufe), aufgeteilt. Zur weiteren Verbesserung
der Empfindlichkeit ist diese Aufteilung in der in Fig. 5 gezeigten Schaltung noch
um eine dritte Stufe erweitert, so daß beispielsweise der Vorverstärker eine Betriebsspannung
von 6 Volt, der Zeitdehnteil eine solche von 12 Volt und der Endverstärker eine
Spannung von 24 Volt aufweist.
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Es wird nun der Sohaltungsaufbau im einzelnen beschrieben.
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Fig. 4: Die von der Abtastvorrichtung kommenden Impulse werden über
die Anschlüsse 40 in die Schaltung eingespeist, was durch den Kreis 1 symbolisch
angedeutet ist. Der mit einem Hauptwiderstand 42 parallel liegende Regelwiderstand
41 dient der Einstellung der Empfindlichkeit der Vorverstärkerstufe. Durch die -beiden
in Kaskadenschaltung hintereinander liegenden Transistoren 43 und 46 werden die
elngehenden Impulse verstärkt. Die Widerstände 44, 45 und 47 sind zur Kompensation
der Temperaturschwankungen und zur Spannungsbegrenzung vorgesehen. Zenerdiode 48
und Widerstand 49 dienen der Konstanthaltung der am Transistor 46 anliegenden Spannung,
die beiden Anschlüsse 50 und 51 rUhren zu den AnschlUssen 52 an der Steckerleiste
30 und dienen'dem Anschluß des Teiles 5.
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Blockschaltbild F'ig.-- 1. Am Ausgang der Vorverstärkerstufe ist als
Spannungsschwelle bzw. Siebglied eine Zenerdiode 53 angeordnet.
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Die gesuchten Flexe'sind sehr turms. Die mittleren Geschwindigkeiten,
mit denen sich die beiden Walzen beim Durchlaufen von Flexen gegeneinander bewegen,
sind daher verhältnismäßig hoch im Vergleich zu'den Geschwindigkeiten, die bei andersartigen
Unrogelmäßigkeiten im Fadenkabel auftreten. Da die in der Spule 20 induzierte Spannung
bei gleichbleigenden übrigen Bedingungen bekanntlich von der Geschwindigkeit abhängt,
mit welcher sich die
Spule im Feld des Magneten 23 bewegt, ist es
durch die Anordnung einer solchen Spannungsschwelle 53 möglich, aus andersartigen
Staub rungen als den gesuchten Flexen herrührende Impulse weitgehend von den gesuchten
zu trennen.
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Nach der Spannungsschwelle 53 folgt das Zeitdehnglied, ein monostabiler
Multivibrator. Dieser setzt sich zusammen aus zwei Trane sistoren 54, 55, den Widerständen
56, 57, 58, 60, 61 und 62 und dem Kondensator 59. Der Widerstand 56 fordert du Kippen,
die Widerstände 57 und 58 dienen der Bemessung des Basispotentials am Transistor
54; gleichzeitig dient der Widerstand 57 der RU¢kkopplung zwischen den beiden Transistoren
54 und 55. Der Kondensator 59 wirkt mit dem Widerstand 60 zusammen zur Bemessung
der Dehnung des eingehenden Impulses. Die Widerstände 61 und 62 dienen der Bemessung
der Kollektorspannung an den beiden Transistoren.
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Der gesamte bisher beschriebene Teil der Schaltanordnung liegt wie
weiter oben beschrieben - in dem Teil mit durch den Widerstand 37 und die Zenerdiode
38 herabgesetzter Spannung (12 Volt).
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Nach dem monostabilen Multivibrator folgt eine weitere Spannungsschwelle,
die Zehnerdiode 63, worauf sich als Verstttrkerendstufe der Transistor 64 anschließt.
Dann folgt das Sohaltrelais 66. Der Widerstand 65 dient der Voreinstellung der Basisspannung
des Transistors 64. Um ein leichteres Kippen des-Transistors 64 zu ermöglichen,
wird das Emitterniveau durch den Gleichrichter 67 und einen Widerstand 68 leicth
angehoben.
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Zum Beschneiden der Spitzenspannungen ist dem Sohaltrelais 66 in bekannter
Weise ein Kondensator 69 parallel geschaltet. Durch das Schaltrelais 66 wird der
Kontakt 70 geschlossen, wodurch das Leistungsrelais 71 bestätigt wird. welches seinerseits
aüt den Schalter 72 im Primarstromkreis wirkt. An dies gen die im
Blockschaltbild
mit den Ziffern 6, 7 und 8 bezeichneten Einrichtungen zum Verwerten der Impulse
an.
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Bei geöffnetem Schalter 70 liegt zwischen den Verbindungen 76 und
79 eine durch den Widerstand 75 begrenzte Spannung an, welche durch das Meßinstrument
74 angezeigt wird. Wird das Schaltrelais 76 betätigt, so schließt sich der Schalter
70, wodurch in dem Zweig 76 bis 80 ein starker Spannungsabfall eintritt, der sich
im Meßinstrument 74 anzeigt, während nun erst das teistungsrelais 71 ansprechen
kann. Die parallele Leitung 78 bis 80 mit dem Kondensator 81 und dem Widerstand
82 dient der Dämpfung der beim Betätigen des Kontaktes 70 auftretenden Spannungsstöße.
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Fig. 5: Die Stromversorgung der in Fig. 5 dargestellten Schaltung
unterscheides,sich von Fig. 4 lediglich dadurch, daß eine Aufteilung der Schaltung
in drei Spannungsbereiche erfolgt, bei spielsweise 6 Volt für den linken, 12 Volt
ftir den mittleren und 24 Volt für den rechten Schaltungsteil. Dabei wird zur besseren
Glättung des Versorgungsstromes die Siebkette noch ergänzt durch einen Widerstand
83 und die beiden Kondensatoren 86 und 87, wKhrend die Herabsetzung der Spannung,
beispielsweise von 24 Volt auf 12 Volt, durch die Zenerdiode 38 zusammen mit dem
Widerstand 37 und die weitere Herabsetzung, etwa auf 6 Volt, durch die Zenerdiode
88 und den Widerstand 89 erfolgt. Zum Aussieben unerwünschter Impulse liegt vor
dem mittleren Transistor 91 der aus den drei Transistoren 90, 91 und 92 bestehenden
Vorverstarkeratufe der Kondensator 93. Der Ankoppelung der Abtasteinrichtung 1 dient
der Kondensator 94.
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Anstelle des Widerstandes 58 in Fig. 4 liegt hier vor dem ersten Transistor
des monostabilen Multivibrators parallel zu einem festen Widerstand 95 ein sioh
thermisch selbsttätig regelnder Widerstand 84
mit negativem Temperaturkoeffizienten,
der die Temperaturangleichung des Transistors 54 gewährleistet. Außerdem ist hier
als zweite Spannungsschwelle ein Widerstand 85 vorhanden.
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Die von der Abtasteinrichtung 1 komnenden Impulse werden nun in der
aus den Transistoren 43 und 46 (Fig. 4) bzw. den Transistoren 90, 91 und 92 (Fig.
5) bestehenden Vorverstärkerstufe verstärkt.
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Die nachgeschaltete Zenerdiode 53 siebt alle Impulse aus, welche unterhalb
einer bestimmten Spannung liegen. Die die Spannungsschwelle 53 passierenden Impulse
gelangen in den monostabilen Multivibrator und bringen diesen zum Ansprechen. Durch
die beiden Glieder 59 und 60 wird die Dehnung der elnkommenden Impulse auf das gewünschte
Zeitmaß gebracht. Uber eine weitere Spannungsschwelle 63 bzw. 85 gelangen die gedehnten
Impulse in die Verstärkerendstufe, wo sie noch einmal verstärkt werden und dann
das Schaltrelais 66 betätigen. Dieses rührt seinerseits zum Ansprechen des Leistungsrelais
71, welches den zu den Auswerteinrichtungen führenden Kontakt 72 im Primärstromkreis
des Transformators 32 schließt.
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Die beiden dargestellten Schaltungen weisen als Zeitdehneinriohtung
einen monostabilen Multivibrator auf. Da es jedoch nicht so sehr auf die genaue
Bemessung der Impulsdehnung als vielmehr darauf ankommt, daß die Dauer der Impulse
zum Erregen des Schaltrelais 66 genügt, kann statt des monostabilen Multivibrators
jede für die Dehnung von elektrischen Impulsen bekannte Schaltung verwendet werden,
ohne daß die Funktion der Einrichtung beeinträchtigt würde. Von der verlangten Genauigkeit
und Empiindlichkeit der Einrichtung hängt es dabei ab, wie groß insbesondere die
Vorverstärkerstufe und die Spannungsschwellen zu bemessen sind.
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Außerdem kann entsprechend den gestellten Anforderungen durch Anordnung
bekannter elektronischer Schaltelemente die Rückwirkung der in der Endverstärkerstufe
auftretenden Schalt stöße insbesondere auf den Vorverstärker und den monostabilen
Multivibrator weitgehend unterdrückt werden.