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Konrolletnricbtungfür laufendes Garn Die Erfindung betrifft eine
Kontrolleinrichtung' für laufendes Garn, bei der Abweichungen von einem Soll-Durchmesser
des Garnes mittels einer optischen Abtasteinrichtung festgestellt, in elektrische
Impulse umgewandelt und durch einen Diskriminator untersucht werden und bei Überschreitung
einer vorgegebenen Toleranzgrenze daraufhin das Garn mittels einer Schneideinrichtung
abgeschnitten wird.
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Es ist bekannt, in der Spinntechnik Garnkontrolleinrichtungen einzusetzen,
die auf photoelektrischer Basis arbeiten. Dabei wird das zu kontrollierende Garn
durch ein geeignetes optisches System geführt, das entsprechend.der Durchmesserabweichung
des Garnes von einem Soll-Durchmesser eine entsprechende größere oder kleinere Lichtmenge
erhält und an eine photoelektrische Einrichtung weiterleitet, die diese Lichtänderung
in eine elektrische Widerstandsänderung umwandelt.
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Die elektrische Widerstandsänderung wird daraufhin in ein elektrisches
Signal umgeformt und das Garn automatisch durch eine Schneideinrichtung abgeschnitten,
wenn die Größe des elektrischen Signalimpulses einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Die vorgeschriebene Einrichtung enthält als wesentliche Merkmale eine Lichtquelle,
eine Abtasteinrichtung einschließlich einem optischen System und einer Photozelle,
einen Verstärker, einen Spannungsdiskriminator sowie eine Schneideinrichtung mit
zugehörigem Antrieb.
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Erfahrungen mit dieser Einrichtung haben gezeigt, daß dabei gewisse
Nachteile auftreten. Beispielsweise arbeitet ein Typ der bekannten Einrichtungen
in der Weise, daß die Schneideinrichtung nur dann betätigt wird, wenn die Differenz
zwischen dem Durchmesser einer gewissen Garnstrecke und dem Durchmesser des dieser
Garnstrecke vorangehenden Garnstückes einen bestimmten Wert übersteigt. Der Nachteil
dieser Einrichtung besteht darin, daß die Toleranzgrenze, oberhalb der die Betätigung
der Schneideinrichtung ausgelöst wird, sehr weit ist, da vermieden werden muß, daß
das Garn abgeschnitten wird, unmittelbar nachdem es zu Beginn des ZeitzLaufes eingeführteingeführt
wurde.
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Wenn nämlich dieser vorbestimmte Verhältniswert mit z. B. 40 % des
Soll-Durchmessers festgelegt ist, dann besteht die Gefahr, daß das Garn abgeschnitten
wiXR da praktisch während des Anlaufens eine
Lichtveränderung festgestellt
wird, die einer Durchmesser abweichung des Garns von 100 % entspricht. Aus diesem
Grund wird zur Vermeidung dieses Effekts der vorbestimmte Toleranzwert auf über
100 i0 festgelegt. Auf diesen Wert ist aus dem obengenannten Grund bei der bekannten
Einrichtung die Toleranz auch beschränkt, so daß die Einrichtung nicht in der Lage
ist, Durchmesserabweichungen unterhalb 100 % festzustellen und entsprechend das
Garn auszuscLiden.. Die Empfindlichkeit der bekannten Einrichtung ist also relativ
gering, so daß sich diese Einrichtung zur genaueren Qualitätskontrolle bei Garnspinnprozessen
nicht einsetzen läßt.
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Eine weitere Ausführungsform bekannter Einrichtungen beruht auf der
Konzeption, daß die Schneideinrichtung dann betätigt wird, wenn der Garndurchmesser
so klein wird, daß der Unterschied zwischen dem Garndurchmesser eines Stückes und
dem Garndurchmesser eines vorangehenden Garxibereicheseinen vorbestimmten Wert überschreitet.
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Mit anderen Worten, die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist die umgekehrte
der voranstehend beschriebenen Einrichtung. Diese Einrichtung ist darauf ausgerichtet,
den oben beschriebenen Nachteil der zuerst erwähnten bekannten Einrichtung zu umgehen.
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Jedoch auch diese Einrichtung weist Mängel insofern auf, als bei Überschreitung
des Soll-Durchmessers das Garn erst abgeschnitten wird, wenn der Garndurchmesser
wieder auf den geforderten Soll-Durchmesser absinkt. In der Zwischenzeit ist jedoch
die im Durchmesser größere Garnstrecke bereits aufgewickelt worden. Das bedeutet,
daß nach Betätigung der Schneideinrichtung der die Maschine Bedienende diese Strecke
wieder abwickeln und mittels Augenschein bestimmen muß, welcher Teil des aufgewickelten
Garnes den vorgeschriebenen Soll-
Durchmesser überschreitet, um
diesen dann manuell zu beseitigen.
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Bei diesen bekannten Einrichtungen wird nach dem Durchlauf des Garnabschnittes,
dessen Durchmesser vom Soll-Durchmesser abweicht, ein Signalimpuls in Wellenform
erzeugt, der der Durchmesserabnahme in Form einer Zunahme der in der Abtasteinrichtung
aufgefangenen Lichtmenge entspricht. Dies erfolgt durch einen geeigneten Impulswellenübertragungskreis,
sobald die Garnstrecke mit dem über den Soll-Durchmesser liegenden Durchmesser wieder
den Sollwert annimmt; durch diesen Signalimpuls wird das Abschneiden dieser Garnstrecke
eingeleitet. Diese Einrichtung kann auf eine sehr niedrige Toleranz eingestellt
werden, so daß ihre Empfindlichkeit hoch liegt. Wenn jedoch der Garübereich mit
dem über dem geforderten Durchmesser liegenden Durchmesser bis zum Ende des Garns
reicht, d. h. wenn das Garn den geforderten Soll-Durchmesser nicht wieder erreicht,
dann wird von dieser Einrichtung die Abweichung nicht entdeckt. Wenn weiterhin der
Durchmesser des Garnes über eine Länge von mehreren Metern nur allmählich zunimmt,
was sehr häufig der Fall ist, z. B. bei ungleichmäßiger Zwirnung, dann erfolgt kein
abgeschlossenes Ausgangssignal und die Abweichung kann ebenfalls nicht festgestellt
werden, da der übertragungskreis so ausgelegt ist, daß er Abweichungen vom Soll-Durchmesser
von höchstens 20 cm Länge erfaßt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht also darin, eine Kontrolleinrichtung
für durchlaufende Garne zu schaffen, die unter Vermeidung der vorangehend erwähnten
Nachteile bereits kleine Durchmesserabweichungen des durchlaufenden Garnes registriert,
selbst wenn die Abweichung erst über eine große Garnstrecke die Toleranz -grenze
erreicht, und den im Durchmesser abweichenden Garnbereich ausscheidet.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Abtasteinrichtung je ein
Integrierkreis für positive bzw. negative Durchmesserabweichungen nachgeschaltet
ist, deren Ausgangssignale mit in je einem zugeordneten Diskriminator erzeugten
Bezugssignalen verglichen werden.
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Gewöhnlich wird gesponnenes Garn aus einer Mehrzahl einzelner Fasern
hergestellt, deren Länge von wenigen Zentimetern bis 20 Zentimeter und mehr reicht
und die so gleichförmig wie möglich angeordnet und verzwirnt werden. Bei diesen
Garnen lassen sich zwangsläufigerweise geringfügige Durchmesseränderungen über die
ganze Länge nicht vermeiden, so daß im Ausgang der Abtasteinrichtung, diesen geringfügigen
Durchmesser änderungen entsprechende kleine Spannungssignale während des Durchlaufes
des Garnes auftreten.
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Dieses Signal ist jedoch im Vergleich mit einer zu entdeckenden Abweichung
vom Soll-Durchmesser sehr klein und kann nach Verstärkung und Gleichrichtung als
Gleichspannungssignal für das durchlaufende Garn eingesetzt werden. Gleichzeitig
kann diese Signalgleichspannung als Abschaltinformation für die Abtastung verwendet
werden. Dadurch läßt sich erreichen, daß zu dem Zeitpunkt, an dem das Garn in die
Abtasteinrichtung eingeführt wird, die Schneideinrichtung nicht betätigt wird, obwohl
aufgrund der beim Einsetzen zwangsläufig erfolgenden scheinbaren Durchmesserzunahme
und der entsprechenden Lichtstärkeabnahme die Schneideinrichtung ansprechen müßte.
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Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen nachfolgend
näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 ein Blockdiagramm, das die Funktion der erfindungsgemäßen
Kontrolleinrichtung erläutert und Fig. 2 eine Darstellung der Impulsform des Abtastsignals
und des integrierten Ausgangssignals für verschiedene Durchmesserabweichungen des
Garnes.
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Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, ist 1 eine photoelektrische Abtasteinrichtung,
2 ein erster Verstärker zur Verstärkung des Ausgangssignals aus der Abtasteinrichtung
1, 3 ein Integrierkreis zur Integration des verstärkten Ausgangssignalimpulses aus
dem ersten Verstärker 2 und 4 ein Diskriminättr zur Erzeugung eines Auslösesignals
für den die Schneideinrichtung 5 steuernden Kreis. Das verstärkte Ausgangssignal
wird dabei im Verhältnis der Lichtintensitätsänderung selbst verändert. Der Diskriminator
4 tritt dann in Funktion, wenn die Höhe des integrierten Ausgangssigualimpulses
entsprechend der Abnahme der Lichtintensität im Integrierkreis 3 die vorgeschriebene
Höhe überschreitet. Die Toleranzgrenze, d. h. das Arbeitsniveau im Diskriminator
4 ist durch das Ausgangssignal eines Steuerkreises 6 gegeben, der aus einem Hilfsverstärker
und einem Gleichrichter aufgebaut ist.
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Die Toleranzgrenze ist sehr hoch, wenn aus dem Steuerkreis 6 kein
Ausgangssignal vorliegt und sinkt ab auf den normalen Betriebswert, wenn ein Ausgangssignal
vorliegt, das dem Ansteigen oder Absinken der Lichtmenge entspricht. Mit 7 ist ein
zweiter Verstärker bezeichnet, während 8 einen zweiten Diskriminator darstellt,
der durch ein dem Anstieg der ichtmenge entsprechendes Signal betätigt wird.
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Der Steuerkreis zur Betätigung der Schneideinrichtung 5 wird mit dem
Ausgangssignal aus dem zweiten Diskriminator versorgt.
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Ein Besugasspannungskreis 9 erzeugt als Korrekturspannung eine Gleichspannung,
die dem ?>oll-Durchmesser des Garnes entspricht. Durch Rückkoppelung' zur Ausgangsseite
des Verstärkers 2 bildet diese Spannung ein Bezugspotential, das es erlaubt, Abweichungen
des Garndurchmessers vom Solldurchmesser in positiver und negativer Richtung zu
erkennen. Auf diese Weise ist das korrigierte Ausgangssignal des Verstärkers 2 die
Differenz zwischen dem Bezugspotential und dem abgetasteten Signal.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Kontrolleinrichtung ist folgende:
Wenn kein Garn durch die Abtasteinrichtung 1 läuft, entsteht aus dem Steuerkreis
6 auch kein Ausgangssignal, so daß die Toleranzgrenze des Diskriminators 4 hoch
liegt. Wenn Garn in die Abtasteinrichtung 1 eingefuhrt wird, wird das durch das
Einsetzen erzeugte Signal im ersten Verstärker 2 verstärkt und anschließend im Integrierkreis
3 integriert.
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Der Diskriminator befindet sich aber in einem Zustand geringer Empfindlichkeit
und tritt demzufolge nicht in Tätigkeit. Solange die Belichtung der Abtasteinrichtung
1 aus einer zugeordneten, nicht dargestellten Lichtquelle mit der geringen Lichtintensität
anhält und kein Anstieg der Lichtmenge erfolgt, wird auch kein Ausgangssignal erzeugt,
das den zweiten Diskriminator 8 triggert. Die Toleranzgrenze des Diskriminators
4 bleibt deshalb hoch, während das Ausgangssignal des Verstärkers 2 durch das Korrektursignal
aus dem Steuerkreis 9 verringert wird. Das Garn wird deshalb beim Einsetzen in die
Abtasteinrichtung 1 nicht abgeschnitten.
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Während des Garndurchlaufes zeigt sich selbst bei normalem Garn eine
gewisse Durchmesseränderung, die sich in kurzen Zeitabständen wiederholt. Das dadurch
hervorgerufene Rauschsignal der Äbtasteinrichtung 1 wird im ersten Verstärker 2
verstärkt, im Hilfsverstärker des Steurkreises 6 weiter verstärkt und dann dem Gleichrichter
zugeleitet. Die gleichgerichtete Ausgangsspannung, die dem Rauschsignal entspricht,
setzt die Toleranzgrenze des Diskriminators 4 herab und bringt diesen dadurch auf
seinen normalen Arbeitszustand. Der Gleichrichter im Steuerkreis 6 ist so ausgelegt,
daß er lediglich auf die Halbwellen des Rauschsignales anspricht, die einer Verstärkung
der Lichtmenge, d. h. einer Abnahme des Garndurchmessers, entsprechen. Solange deshalb
der Zustand einer verringerten Lichtmenge in der Abtasteinrichtung 1 anhält, nämlich
beim Einsetzen des Garnes, entsteht am Ausgang des Gleichrichters kein Signal.
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Liegt nach dem Beginn des Garndurchlaufes und nach dem Zeitpunkt,
zu dem sich der Diskriminator 4 in seinem Funktionszustand befindet, ein Garnabschnitt
mit einem zu großen Durchmesser vor, dann wird der entsprechend abgegebene Signalimpuls
zuerst im ersten Verstärker 2 verstärkt und dann im Integrierkreis 3 integriert.
Wenn die Höhe des integrierten Wellensignales in dem Integrierkreis 3 die durch
den Diskriminator 4 gesetzte Toleranzgrenze überschreitet, dann erzeugt der Diskriminator
4 einen Signalimpuls, der dem Steuerkreis für die Schneideinrichtung 5 zugeleitet
wird und das Abschneiden der im Durchmesser zu großen Garnstrecke bewirkt.
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Die Einrichtung funktioniert im Zusammenhang mit verschiedenen Garnmängeln,
die ein Abweisen des zu spinnenden Garns erfordern.
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Dazu gehören beispielsweise Knoten, Lockerungen im Garn, Flusen, Verdickungen,
ungleiche Feinheit und ungleichmäßige Zwirnung.
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Knoten und Lockerungen im Garn haben gewöhnlich Durchmesserabweichungen
zur Folge, die bis zu einem Zehnfachen des Garndurchmessers ausmachen und sich über
eine Länge von mehreren Millimetern erstrecken. Verdickungen ergeben Durchmesserabweichungen
bis zum Fünffachen des Garndurchmessers und erstrecken sich über die Länge von mehreren
Zentimetern. Von ungleichmäßiger Feinheit spricht man dann, wenn ein Fadenabschnitt
im Durchmesser von einem Zehntel bis zu 100% des normalen Durchmessers variiert
und dessen Länge zwischen 10 und 20cm liegt. Ungleichmäßige Zwirnung zeigt ein Garn,
dessen Durchmesser etwa das Zweifache der normalen Größe innerhalb einer Länge von
einem bis mehreren Metern beträgt und bei dem innerhalb des Bereichs der Durchmesser
wieder auf Normalgröße abnimmt. Ein sogenannter "Begleitfaden" liegt dann vor, wenn
zusätzlich einer oder zwei Fäden innerhalb einer Länge von mehreren Metern mitläuft.
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In Fig. 2 ist schematisch der Ausgangssignalimpuls (dünn ausgezogen)
dargestellt für mehrere der vorbeschriebenen typischen Durchmesseränderungen. Dick
ausgezogen ist das integrierte Ausgangssignal, a entspricht einer Impulsform beim
Auftreten eines Knotens oder einer Lockerung im Garn; b entspricht einer Fluse;
c der ungleichmäl31gen Feinheit und d einem gezwirnten Garn, bei dem einer oder
mehrere B egleitfäden mitlaufen.
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In jedem der Fälle a bis d wird durch die Zuschaltung der Bezugsspannung
entspl ecEienddem Standarddurchmesser mittels des Bezugsspannungskreises 9 das der
Durchmesseränderung entsprechende Signal im Eingang des ersten Verstärkers addiert
und die Durchmesserabweichung im Integrierkreis 3 integriert. Da die Schneideinrichtung
zu dem Zeitpunkt, wo die regularDurchmesserabweichung die Toleranzgrenze im Diskriminator
4 erreicht, betätigt wird, wird der Garnabschnitt für den das Produkt aus der Durchmesserabweichurig
und der Länge dieses Abschnittes, d. h. also der t'Anderungsfläche" einen bestimmten
Wert erreicht, abgeschnitten. Das bewirkt, daß die Mängel aufweisende Garnstrecke
in der Länge abgeschnitten wird, die praktisch umgekehrt proportional der Abweichung
der jeweiligen Durchmessergröße ist. Deshalb wird die entsprechende Garnstrecke
mit größerem Durchmesser vollständig entfernt.
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Der Signalimpuls, der beim Durchlauf einer im Durchmesser zu kleinen
Garnstrecke durch die Abtasteinrichtung 1 erzeugt wird, besitzt im Vergleich mit
der eben beschriebenen Wellenform eine umgekehrte Phasenlage. Auf diese Weise nimmt
die im Ausgang des Integrierkreises erscheinende Signalwelle ab und der Diskriminator
4 spricht nicht an. Nach der Verstärkung im ersten Verstärker 2 jedoch, sowie in
der darauffolgenden Verstärkung im zweiten Integrierkreis 7 wird die Schneideinrichtung
5 betätigt, wenn die Höhe des verstärkten Signalimpulses über die im zweiten Diskriminator
8 festgesetzte Toleranzgrenze ansteigt. Demzufolge wird die im Durchmesser zu kleine
Garnstrecke unmittelbar abgeschnitten, wenn der zu kleine Durchmesser einen besti:rfimtenWert
unterschreitet.
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Wenn das Garn in die Abtasteinrichtung 1 eingesetzt wird, entsteht
im Hilfsverstärker des Steuerkreises 6 ein Startsignal, das dem Durchmesser des
Garnes entspricht. Dieses Startsignal ist im Vergleich zu dem während des normalen
Garndurchlaufes erzeugten Rauschsignal sehr groß. Die Kompensationsspannung, die
zum Verstärker 2 iiber den Steuerkreis 9 zurückgekoppelt ist, stabilisiert den Ausgang
dieses Verstärkers auf das richtige Niveau innerhalb einer oder zwei Sekunden nach
dem Anlaufen des Garnes, da die entsprechende Kompensationsspannung im Ausgang des
Steuerkreises 9 stets vorhanden ist.
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Selbst wenn bereits beim Einsetzen des Garnes dessen Durchmesser von
dem normalen Durchmesser abweicht, wird die Schneideinrichtung 5 nicht betätigt.
Wenn jedoch während des Anlaufvorganges noch der Garndurchmesser den geforderten
Soll-Durchmesser wieder erreicht, bevor der Diskriminator 4 seinen regulären Funktionszustand
annimmt, wird das integrierte Ausgangssignal wieder verringert, mit dem Ergebnis,
daß die Schneideinrichtung 5 nicht anspricht. Sollte nach dem Anlaufvorgang die
durchlaufende Garnstrecke immer noch zu großen oder zu kleinen Durchmesser aufweisen,
dann wird allerdings das Ausgangssignal aus dem Integrierkreis aufrechterhalten
und das Garn in dem Augenblick abgeschnitten, wenn der Diskriminator 4 seinen Funktionszustand
erreicht.
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Wenn es vorgesehen ist, die Phase des Ausgangssignales entweder aus
dem zweiten Verstärker oder dem Integrierkreis mzukehren und zwar mittels eines
geeigneten Mischkreises, um auf diese Weise eine nur pesitive oder nur negative
Polarität des Ausgangssignals zu erreichen, dann kann ein einziger gemeinsamer Diskriminator
verwendet
werden. Es ist selbstverständlich möglich, in der Praxis
den Bezugsspannungskreis 9 und den Steuerkreis 6 mit einem gemeinsamen Verstärker
zu vermenden.
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Mit der Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich,
eine Abweichung hinsichtlich Schärfe und Ausdehnung zu registrieren.
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Gemäß der Konzeption, daß die Toleranzgrenze des Diskriminators niedriger
liegt durch die Einschaltung eines Integrierkreises, erlaubt die erfindungsgem äße
Einrichtung sowohl Durchm ess erabweichungen von weniger als 100% festzustellen
als auch solche Durchmesserabweichungen, bei denen der Durchmesser allmählich zunimmt.
Dies war bei bekannten Einrichtungen bisher nicht der Fall.
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.Mit Hilfe des zweiten Verstärkers und des zweiten Diskriminators
läßt sich außerdem eine Durchmesserveränderung hinsichtlich einer Verkleinerung
feststellen. Durch die Verwendung einer Bezugsspannung erlaubt es die erfindungsgemäße
Einrichtung, die Durchmesserabweichung gegenüber einem Soll-Durchmesser exakt zu
beurteilen.
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In der oben beschriebenen Konstruktion kann u. U. auch auf den Bezugsspannungskreis
verzichtet werden. In diesem Fall wird so vorgegangen, daß das Ausgangssignal aus
dem Verstärker 2 und dem Integiierkreis 3 zum Zeitpunkt des Einsetzens des Garnes
praktisch den Wert Null haben muß und die Schneideinrichtung dann nicht betätigt
wird. Wenn dann das Garn eingesetztwird, ist das integrierte Ausgangssignal auch
nach dem Anlaufen des Garnes praktisch null, so daß es nicht abgeschnitten wird.
Erst wenn der Durchmesser des Garnes sich auf eine Länge von weniger als einigen
Metern vergrößert, z. B. bei ungleichmäßiger Zwirnung, kann dieser Defekt ausgeschieden
werden, da das Ausgangssignal
des ersten Verstärkers 2 im wesentlichen
seinen Normalwert erreicht und der Signalimpuls entsprechend der abweichenden Garnstrecke
im Integrierkreis 3 integriert wird. Die Abweichung vom Solldurchmesser wird dann
auf der Basis eines mittleren Durchmessers über eine bestimmte Zeitperiode bestimmt.