DE1798297B1

DE1798297B1 - Einrichtung zum messen des absoluten durchmessers oder der absoluten masse pro laengeneinheit eines fadens

Info

Publication number: DE1798297B1
Application number: DE19681798297
Authority: DE
Inventors: Pijls Hermanus Stepha Josephus
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1967-09-25
Filing date: 1968-09-21
Publication date: 1971-06-03
Also published as: GB1236964A; BE721335A; CH497703A; FR1584674A; NL6713063A; US3582661A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zugeführten absoluten Bezugssignal gleichgemacht zum Messen des absoluten Durchmessers oder der wird, und daß das Meßsignal und das Bezugssignal absoluten Masse pro Längeneinheit eines Fadens, einer Summiervorrichtung zugeführt werden, an deren wobei der Faden durch einen Meßkanal geführt und Ausgang ein dem absoluten Durchmesser oder der ein dem Durchmesser oder der Masse pro Längen- 5 absoluten Masse pro Längeneinheit des Fadens proeinheit des Fadens entsprechendes elektrisches Signal portionales Signal auftritt, welches dem Amplitudenerzeugt wird, welches einem einen Schwellenwert auf- diskriminator zugeführt wird,
weisenden Amplitudendiskriminator zugeführt wird. Durch diese Maßnahmen ergibt sich der Vorteil,

Eine derartige Einrichtung ist bereits bekannt, so daß das Signal am Ausgang der Summiervorrichtung z. B. aus der französischen Patentschrift 1 480 497. io unter allen Bedingungen den absoluten Durchmesser Dabei kann der Meßkanal ein optischer, photo- oder die absolute Masse pro Längeneinheit des Faelektrischer oder kapazitiver Kanal sein. In Abhän- dens berücksichtigt. Darüber hinaus ist es in besongigkeit von dem Bewegungszustand des Fadens ders einfacher Weise möglich, eine Anpassung des (Stillstand oder Durchgang) stellt sich der Schwellen- Fadenprüfers an die zu prüfenden Fäden mit sehr wert des Amplitudendiskriminators selbsttätig zwi- 15 unterschiedlichen Durchmessern oder Massen (ein sehen zwei vorgegebenen Werten ein. Auf diese großer Bereich von Garnnummern) vorzunehmen.
Weise ist es möglich, sowohl bei Stillstand des Fadens Es brauchen keine zusätzlichen Maßnahmen geiz. B. beim Einführen des Fadens in den Meßkanal) troffen zu werden, um die Schwierigkeit zu umgehen, als auch beim Fadenlauf eine richtige Messung die beim Einführen eines Fadens in einen relativ durchzuführen. 20 messenden Fadenprüfer bei einer Durchmesser-

Ein Nachteil solcher Einrichtungen ist jedoch, daß abweichung (d. h. Zunahme) in der Größenordnung infolge der vorher eingestellten Schwellenwerte für des Fadendurchmessers auftritt. Ein weiterer Vorteil den Amplitudendiskriminator andere Änderungen als der absoluten Messung ist, daß die Meßergebnisse die, welche von dem Faden herrühren, nicht in dem unabhängig von der Laufrichtung des Fadens sind. Meßkanal auftreten dürfen. Treten solche meist lang- 25 Eine große Verdickung zwischen einem dünnen und same Änderungen infolge äußerer Einflüsse, z. B. einem dicken Fadenstück ergibt die gleichen Meß-Temperaturschwankungen oder Alterung der Einzel- ergebnisse sowohl beim Vorlauf des dicken Stückes teile, dennoch auf, so ändert sich das Fadensignal als auch beim Vorlauf des dünnen Stückes vor der im gleichen Sinne, so daß dieses nicht mehr ein Verdickung.

absolutes Maß für den Durchmesser oder die Masse 30 An Hand der Zeichnung wird die Erfindung näher des Fadens ist. beschrieben. Darin zeigt

Es sind auch andere Einrichtungen zum Faden- Fig. 1 ein Schaltbild einer photoelektrischen Einprüfen bekannt, so z. B. aus der britischen Patent- richtung zur Fadenprüfung nach der Erfindung,
schrift 716 370, bei denen aber nicht der absolute Fig. 2 schematisch einen kapazitiven Fadenprüfer

Durchmesser oder die Masse eines Fadens, sondern 35 nach der Erfindung,

lediglich die Abweichungen von dem Durchmesser F i g. 3 eine praktische Ausführungsform des Meßoder der Masse des Fadens in bezug auf einen Be- und Bezugskanals des photoelektrischen Fadenzugsfaden in einer Bezugsquelle gemessen werden, prüfers nach Fig. 1.

"He aus der gleichen Quelle wie die Meßzelle gespeist In Fig. 1 bezeichnet I den Meßkanal mit regelwird. Langsame Änderungen vollziehen sich sowohl 4° barer Lichtquelle und Photozelle 2. Der Meßkanal I in der Meßzelle als auch in der Bezugszelle, so daß enthält einen Faden 4. II bezeichnet den Bezugskanal dies nicht hinderlich ist. Ein großer Nachteil dabei mit der gleichen regelbaren Lichtquelle 1 und Photoist jedoch, daß bei Änderung der Garnnummer das zelle 3. Der Bezugskanal II ist in eine Regelschleife 5 Bezugsgarn in allen Prüfeinrichtungen durch ein eingefügt. Diese Regelschleife 5 enthält weiterhin die anderes Bezugsgarn ersetzt werden muß. Wenn bei 43 regelbare Lichtquelle 1, die aus einer regelbaren diesen bekannten Einrichtungen der Faden in der Speisequelle 6 gespeist wird. Die Regelschleife 5 ent-Bezugszelle als Bezugswert für sich selber dient, hält weiterhin einen Verstärker 7 und ein Vergleichstreten Schwierigkeiten auf bei den Längen, über die glied 8. Dem Vergleichsglied 8 wird außerdem ein sich die Abweichungen erstrecken dürfen. Auch absolutes Bezugssignal V'_ref zugeführt. Von dem dürfen die beiden Zellen nicht zu weit voneinander 50 Ausgang 9 des Vergleichsglieds 8 wird die Speiseangeordnet sein. quelle 6 gesteuert, die an sich wieder die Licht-

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, quelle 1 regelt. Die Signale der Photozellen 2 und 3 eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu werden einer Summiervorrichtung 10 zugeführt. Der schaffen, durch die der absolute Durchmesser oder Unterschied zwischen den absoluten Werten der beidie absolute Masse pro Längeneinheit eines Fadens 55 den Signale wird nach Verstärkung in einem Vergemessen werden kann, ohne daß sich Änderungen stärker 11 einem Amplitudendiskriminator 12 zugeim Meßkanal infolge äußerer Einflüsse, wie z. B. führt, dem eine Schwellenspannung V_dr zugeleitet Temperaturschwankungen und Alterung von Einzel- wird und dessen Ausgang mit einer Anzeige- und/ teilen, auf die Meßgenauigkeit auswirken können. oder Fadenschneidvorrichtung 13 verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe 6° Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: besteht darin, daß ein fadenloser Bezugskanal zum Unabhängig von dem im Meßkanal I vorhandenen Erzeugen eines elektrischen Bezugssignals ebenso Faden 4 wird die Lichtquelle 1 durch die Speisewie der den zu messenden Faden enthaltende Meß- quelle 6 der Regelschleife 5 mit dem Bezugskanal II kanal in einem gemeinsamen Block untergebracht derart geregelt, daß die Spannung V_rcf der Photo- und von einer gemeinsamen regelbaren Speisequelle 65 zelle 3 des Bezugskanals II nach Verstärkung im gespeist werden, daß der Bezugskanal zusammen mit Verstärker 7 am Eingang des Vergleichsglieds 8 stets der regelbaren Speisequelle in einer Regelschleife gleich der darin vorhandenen absoluten Bezugsspanliegt, durch welche das Bezugssignal einem von außen nung V'_ref ist. Auf diese Weise werden die Ände-

rungen des Bezugskanals II und der Speisequelle 6 ist, auf die beschriebene Weise zu bestimmen, kann

beseitigt. In der Praxis sind der Meßkanal I und der die Einrichtung auch für Wechselspannungsbetrieb

Bezugskanal II in der gleichen Hülle H untergebracht, ausgelegt werden. Die Speisequelle 6 kann z. B. ein

so daß die weitgehend identischen Photozellen 2 von der Vorrichtung 8 gesteuerter Multivibrator sein, und 3 in einem gemeinsamen Block B untergebracht 5 der die Lichtquelle 1 speist. Das pulsierende Licht

werden können. Die Änderungen infolge Tempera- erzeugt Wechselspannungen in den Photozellen 2

turschwankungen und Alterung der Lichtquelle und und 3, die sich leicht verstärken lassen. Nach dem

der Photozellen usw. wirken sich somit in den Verstärker 7 kann die Bezugsspannung V_ref z. B. in

Kanälen I und II gleichermaßen aus, so daß durch einem Gleichrichter 14 wieder gleichgerichtet werden,

diese Regelung diese Änderungen auch im Meßkanal io Nach dem Wechselspannungsverstärker 11 kann auch

ausgeglichen sind. Damit ist eine absolute Messung das Fadensignal für den Diskriminator 12 zunächst

im Meßkanal I ohne weiteres durchführbar. Wenn gleichgerichtet werden.

kein Faden 4 vorhanden ist, kann die Lichtmenge F i g. 2 zeigt schematisch die Verwendung einesim Meßkanal I oder im Bezugskanal einfach derart kapazitiven Meß- und Bezugskanals I bzw. II in eingestellt werden, daß das Signal der Photozelle 2 15 einem kapazitiven Fadenprüfer nach der Erfindung, des Meßkanals I gleich dem Bezugssignal der Photo- Die Kondensatorplatten C₁ und C_ä bilden den Meßzelle 3 des Bezugskanals II ist. Dies wird in der kanal I, der aus der regelbaren Speisequelle 6 ge-Summiervorrichtung 10 geprüft, die den absoluten speist wird. Die Kondensatorplatten C₃ und C₄ bilden Unterschied zwischen den beiden Signalen feststellen den Bezugskanal II, der ebenfalls aus der Speisekann. Nach dieser Einstellung ist bei Anwesenheit 20 quelle 6 gespeist wird. Die Spannung des Meßeines Fadens 4 im Meßkanal I das Signal V₀ am kanals I, die auch durch den darin vorhandenen Ausgang der Summiervorrichtung 10 stets maßgebend Faden 4 bestimmt wird, und die Bezugsspannung des für den absoluten Wert des Durchmessers des Bezugskanals II werden ferner ähnlich wie in der Fadens 4. In dem Amplitudendiskriminator 12 wird Einrichtung nach F i g. 1 verarbeitet,
dieses Signal V₀ nach Verstärkung V₀' im Ver- 25 Fig. 3 zeigt eine praktische Ausführungsform stärker 11 mit einer eingestellten Schwellenspannung eines Abnehmerkopfes eines photoelektrischen Faden- V_dr verglichen. Diese Schwellenspannung ist gleich prüfers nach F i g. 1.

der verstärkten Spannung V₀', die dem maximal zu- Bezugsziffer 15 bezeichnet eine praktisch punktlässigen Durchmesser des Fadens 4 entspricht. Ist förmige Lichtquelle, die vorteilhafterweise durch ein V₀' höher als V_dr, so wird die Anzeige- und/oder 30 Licht erzeugendes Halbleiterelement, z. B. eine Schneidvorrichtung 13 wirksam. Galliumarsenid-Diode od. dgl., gebildet werden kann.

Es ist möglich, einen zweiten Schwellwert für Diese Lichtquellen haben den Vorteil, daß sie durch

einen minimal zulässigen Fadendurchmesser zu pulsierende Speisung in einem schnellen Rhythmus

wählen. Wenn der beschriebene Fadenprüfer Fäden ein- und abgeschaltet werden können, so daß pul-

mit verschiedenen, mittleren Durchmessern (ver- 35 sierendes Licht erzeugt wird, so daß der Fadenprüfer

schiedene Garnnummern) prüfen soll, braucht nur keine Gleichstromverstärker braucht,

die Schwellenspannung V_dT dementsprechend ange- Das Licht der Lichtquelle 15 wird durch eine Linse

paßt zu werden. Dies läßt sich für eine große Anzahl 16 in ein paralleles Lichtbündel umgewandelt. Das

von Fadenprüfern gleichzeitig über eine gemeinsame Lichtbündel wird in einer Lichtteilvorrichtung 17 in

Leitung durchführen. 4° zwei Teile aufgespalten. Ein Teil läuft durch den

Ein Nachteil kann unter Umständen noch darin Fadenspalt 18 des Meßkanals I, und der andere Teil bestehen, daß zum Prüfen sehr verschiedener Fäden durchläuft einen Teil 19 des Bezugskanals II, in dem mit sehr verschiedenen Durchmessern, z. B. von kein Faden vorhanden ist. Die beiden Bündelteile 80 μΐη bis 0,5 mm, der Verstärker 11 und der Dis- werden darauf durch eine Linse, z. B. eine zukriminator 12 über einen sehr großen Bereich Steuer- 45 sammengesetzte Linse 20, derart zusammengefügt, bar sein müssen, d. h. sowohl für den Bereich der daß das Licht von dem Fadenspalt 18 und das BeGarnnummern als auch für einen großen dyna- zugslicht des Teiles 19 beide einen Brennpunkt 21 mischen Bereich für die großen Durchmesserände- bzw. 22 haben. An der Stelle der Brennpunkte sind nungen an sich. Zu diesem Zweck kann man die Photozellen 23 bzw. 24 angeordnet. Die Anordnung absolute Bezugsspannung V'_r(if zur Einstellung der 5° der Photozellen 23 und 24 in den Brennpunkten 21 Garnnummer verwenden. Die Regelbarkeit der bzw. 22 hat den Vorteil, daß örtliche Empfindlich-Schleife 5 muß dann nur proportional zu V'_ref sein, keitsunterschiede zwischen den Photozellen unwirkwährend die Regelbarkeit des Verstärkers 11 und sam bleiben.

des Diskriminators 12 nur den dynamischen Bereich Die Photozellen sind in einem thermisch gut der Durchmesseränderungen des Fadens bestreichen 55 leitenden Block 25 eingebettet, wodurch zwischen den soll. Die absolute Bezugsspannung V're.f wird derart beiden Zellen praktisch kein Temperaturunterschied einstellbar gemacht, daß die Lichtintensität bei jeder auftritt. Der Fadenspalt 18 und der Teil 19 des BeGarnnummer so groß ist, daß bei dem nominalen zugskanals II können durch Platten 26 und 27 aus Fadendurchmesser stets eine Spannung von z. B. 2 V durchsichtigem Material begrenzt werden,
als V₀ am Ausgang des Verstärkers 11 auftritt. Die 60 Das im Fadenspalt 18 vom Faden durchlaufene Spannung V_dT muß dann in gleichem Maße höher Lichtfeld muß derart sein, daß ein gleiches Fadenbzw, niedriger als V₀ gewählt werden, wie es der stück unabhängig von seiner Stelle im Fadenspalt 18 maximal zulässige bzw. minimal zulässige Durch- ein gleiches Signal der Photozelle 23 erzeugt. Dies messer fordert. V_dr ergibt dabei also eine Empfind- wird nur teilweise durch die Verwendung des parlichkeitseinstellung. 65 allelen Lichtbündels aus der Linse 16 erzielt. Die

Um den absoluten Durchmesser ohne Verwendung Bewegungen des Fadens in der Richtung des Meß-

von Gleichstromverstärkern, mit denen die er- kanals I (in der Zeichnung von links nach rechts und

wünschte Stabilität nicht oder doch kaum erzielbar umgekehrt) haben keinen weiteren Einfluß.

Bewegt sich der Faden im Meßspalt 18 von oben nach unten oder umgekehrt (s. die Zeichnung), so ändert sich das Fadensignal infolge der in dieser Richtung auftretenden Lichtstärkeänderung, also quer zum Lichtbündel. Um dies zu verhüten, kann eine Maske 28 hinter dem Meßspalt 18 angebracht werden. Diese Maske 28, die z. B. durch Ätzung genau hergestellt werden kann, hat eine Öffnung oder eine Lichtdurchlässigkeit solcher Struktur, daß die Lichtstärkeänderung des Bündels ausgeglichen wird. Die Maske 28 kann sich auch bis zu dem Bezugskanal II erstrecken, wo sie auch eine Öffnung aufweist. Um die Signale an den Ausgängen der Photozellen 23, 24 bei Abwesenheit von Faden im Fadenspalt 18 gleichzumachen, ist z. B. eine Einstellschraube mehr oder weniger tief in den Bezugskanal einzudrehen, so daß mehr oder weniger Licht aufgefangen wird. Um die Wirkung von Temperaturschwankungen möglichst geringzuhalten oder eine lineare Beziehung zwischen der Lichtmenge der Photozellen und ihrem Ausgangssignal beizubehalten, können die Photozellen niederohmig abgeschlossen werden, so daß der Kurzschlußstrom der Photozellen benutzt werden kann. Indem in der Summiervorrichtung 10 nach F i g. 1 der absolute Unterschied zwischen den Signalwerten der Photozellen bestimmt wird, entsteht das Signal V₀, das der vom Faden abgefangenen Lichtmenge, d. h. Fadendurchmesser X Spaltlänge X Lichtintensität proportional ist. Indem das Signal des Bezugskanals II, wie gesagt, konstant und für eine Gruppe von Fadenprüfern gleichgemacht wird, bildet für alle Fadenprüfer der Gruppe das Unterschiedssignal V₀ der Einrichtung 10 einen konstanten Faktor mal den absoluten Fadendurchmesser.

Daher muß stets das Signal des Meßkanals ohne Faden gleich dem Signal des Bezugskanals sein. Dies bedeutet, daß an dem für Licht durchlässigen Fenster (Platte 26) als Verschluß des Fadenspalts kein Staub oder Schmutz haften soll. Durch richtige Wahl der Spaltbreite und durch aerodynamische Ausbildung des Spaltes kann sichergestellt werden, daß sich kein Staub ablagert und daß die Oberflächen des Fadenspaltes stets durch herausragende Fasern des laufenden Fadens gereinigt werden.

Claims

Patentansprüche: 45

1. Einrichtung zum Messen des absoluten Durchmessers oder der absoluten Masse pro Längeneinheit eines Fadens, wobei der Faden durch einen Meßkanal geführt und ein dem Durchmesser oder der Masse pro Längeneinheit des Fadens entsprechendes elektrisches Signal erzeugt wird, welches einem einen Schwellenwert aufweisenden Amplitudendiskriminator zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein fadenloser Bezugskanal (II) zum Erzeugen eines elektrischen Bezugssignals (V_n,f) ebenso wie der den zu messenden Faden (4) enthaltende Meßkanal (I) in einem gemeinsamen Block (B) untergebracht und von einer gemeinsamen regelbaren Speisequelle (1, 6) gespeist werden, daß der Bezugskanal (II) zusammen mit der regelbaren Speisequelle (1, 6) in einer Regelschleife (5) liegt, durch welche das Bezugssignal (V_n,,) einem von außen zugeführten absoluten Bezugssignal (FVe/) gleichgemacht wird, und daß das Meßsignal und das Bezugssignal (V_rcf) einer Summiervorrichtung (10) zugeführt werden, an deren Ausgang ein dem absoluten Durchmesser oder der absoluten Masse pro Längeneinheit des Fadens (4) proportionales Signal (V₀) auftritt, welches dem Amplitudendiskriminator (12) zugeführt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von außen her zugeführte, absolute Bezugssignal (V'ref) in Abhängigkeit von der Garnnummer des zu prüfenden Fadens (4) nach Größe einstellbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die regelbare Speisequelle (1) durch eine punktförmige Lichtquelle (15) gebildet wird, wobei eine Linse (16) das Licht der Lichtquelle (15) in ein paralleles Bündel umwandelt, das durch eine Lichtteileinrichtung (17) in zwei Teile aufgespalten wird, von denen ein Teil in einem Fadenspalt (18) des Meßkanals I und der andere in einem Teil (19) des Bezugskanals II ohne Faden wirksam ist, und daß die beiden Bündelteile durch wenigstens eine Linse (20) zusammengefügt werden, die einen Brennpunkt (21) auf einer Photozelle (23) des Meßkanals I und einen Brennpunkt (22) auf einer Photozelle (24) des Bezugskanals II hat.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Maske (28) nach dem Fadenspalt (18) angebracht ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die punktförmige Lichtquelle (15) ein lichterzeugendes Halbleiterelement ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die regelbare Speisequelle (1, 6) eine Wechselspannung liefert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen