DE2353586C3 - Vorrichtung zum Überwachen fadenförmiger Gebilde - Google Patents
Vorrichtung zum Überwachen fadenförmiger GebildeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Überwachen fadenförmiger Gebilde, insbesondere zur
Kontrolle des Fadenlaufes an einer Textilmaschine, mit einem vom laufenden Faden zu Schwingungen anregbaren
Abtastorgan und einem mit diesem verbundenen mechano-elektrischen Wandlerelement.
Eine solche Vorrichtung, auch Fadenwächter genannt, die ein plattenförmiges piezoelektrisches Wandlerelement
aufweist, ist in der schweizerischen Patentschrift 4 40 073 dargestellt und beschrieben. Hierbei
sind für das Wandlerelement einerseits und für das aus mehreren Teilen zusammengesetzte Abtastorgan andererseits
separate elastische Halterungen vorgesehen; zudem steht das im wesentlichen stabförmige Abtastorgan
über ein nicht näher beschriebenes Zwischenglied in schwingungsübertragender Verbindung mit dem
Wandlerelcment. Nach Angabe der Patentschrift beträgt die Resonanzfrequenz des beschriebenen Systems,
welches in seinem Aufbau einem Pickup für Tonabnehmer entspricht, 5000 Hz oder mehr, d. h., sie liegt
im akustischen Bereich.
Im praktischen Betrieb, beispielsweise an Spulmaschinen
und Webmaschinen, treten im akustischen Bereich und auch oberhalb desselben oft starke Störsignale
durch Körperschall und Luftschall auf, so daß die einwandfrei λ Funktion eines Fadenwächters dadurch in
Frage gestellt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Überwachungsvorrichtung
für fadenförmige Gebilde, die einen möglichst großen Störabstand, d. h., ein großes
Verhältnis zwischen dem vom Fadenlauf herrührenden Nutzsignal und dem Störsignal, ergibt. In diesem Sinne
ist es zweckmäßig, durch konstruktive Maßnahmen dafür zu sorgen, daß die vom laufenden Faden anzuregende
Resonanzfrequenz des aus Abtastorgan und Wandlerelement bestehenden Abtastsystems weit oberhalb
der Grenze des Störbereichs liegt. Da die Schallabsorption in Luft mit dem Quadrat der Frequenz wächst, ist
es auch aus diesem Grunde vorteilhaft, zur Unterdrükkung
des störenden Luftschalls die Resonanzfrequenz möglichst hoch zu wählen.
Die Vorrichtung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Wandlerelement nur einen Bruchteil
der Masse des Abtastorgans hat, daß das Wandlerclement und das Abtastorgan je eine Fläche aufweisen, an
der sie miteinander in direktem schwingungsübertragenden Kontakt stehen, wobei die Kontaktfläche nur
einen Bruchteil der genannten Fläche de:. Abtastorgans beträgt, und daß das mit dem Wand!»re!ement verbundene
Abtastorgan in an sich bekannter Weise vermittels
einer elastischen Masse an einem starren Träger gehaltert ist. Zweckmäßig beträgt dabei die Mas;e des
Wandlerelements nicht mehr als 10%, vorzugsweise höchstens 5% der Masse des Abtastorgans.
Um eine solche Vorrichtung möglichst stark zur Resonanz anzuregen und somit ein starkes Nutzsignal bei
laufendem Fade« zu erhalten, ist es zweckmäßig, für eine ausreichende, aber nicht zu starke mechanische
Kopplung zwischen dem laufenden Faden und dem Abtastorgan zu sorgen. Dies kann durch passende Einstellung
des Umschlingungswinkels und der Fadenspannung am Abtastorgan erreicht werden.
Der Ausdruck »direkter schwingungsübertragender Kontakt« ist so zu verstehen, daß zwischen dem Abtastorgan
und dem Wandlerelement kein besonderes Zwischenglied vorgesehen ist, dessen Masse die gesamte
Masse des Systems merklich beeinflußt; jedoch erfordert ein solcher Kontakt eine feste akustische Kopplung,
die im allgemeinen durch eine Zwischenschicht mit einem hohen Wert des Produktes ρ · c (Dichte χ
Schallgeschwindigkeit im Material) hergestellt werden kann, beispielsweise eine Schicht aus einem härtenden
Bindemittel oder einer Lötmasse.
Auch sind gegebenenfalls elektrisch isolierende Zwischenschichten zusätzlich zu einer akustisch koppelnden
Schicht zulässig.
Der US-PS 31 83 711 ist zwar entnehmbar, bei Anordnungen zur Messung der Dicke von Fäden das Abtastorgan
mittels einer elastischen Masse an einem starren Träger zu halten, doch cnthäU diese Druckschrift
keine weiteren, die vorliegende Erfindung berührenden Hinweise.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.
Im folgenden werden Ausführungsformen der Vorrichtung
beispielsweise an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen
F i g. I bis 4 einen für die gleichzeitige Überwachung mehrerer Fäden bestimmten Tastkopf bzw. Teile desselben,
F i g. 5 und 6 einen Tasteinsatz für den Tastkopf der F i g. 1 und 2 in Seitenansicht und Endansicht,
F i g. 7 und 8 eine andere Ausführungsform eines Tasteinsal/.cs und
Fig. 9 und 10 eine dritte Ausführungrform eines
Tasteinsatzes.
Die in den Figuren dargestellten Tasteinsätze 3 arbeiten bei Anregung durch den laufenden Faden Tals
Biegeschwinger und haben im Gebiet oherhalb 50 kHz mindestens eine mechanische Resonanz.
F i g. 1 zeigt einen Tastkopf 1 mit vier Fadenabtaststellen in seitlicher Ansicht, wobei ein Träger 2 mit
zwei Endplatlen 12 vier durch Distanzstückc 5 getrennte I asteinsätze 3, s. F i g. 5 und b, aufnimmt. F i g. 2
zeigt einen Schnitt gemäß der Linie 11-11 der F i g. 1 durch den Tastkopf 1, der im wesentlichen die Form
eines umgekehrten T hat. Der Träger 2, der beispielsweise aus'Leichtmetall besteht, umfaßt ein breites Hodenstück
6 und zwei nach oben gerichtete Wangen 7, die zwischen sich einen oberen Kanal 8 einschließen,
der sich in Längsrichtung des Trägers 2 erstreckt. Zwei schräge Schultern 10 bilden die Oberseite des Ltodensiücks
6. das von einem nach unten offenen unteren Kanal 9 in Längsrichtung durchsetzt ist. Der obere Kanal
8 nimmt einen als Tasche ausgebildeten Lagerkörper 4. s. F i g. 3, aus weichem elastischen Material, wie
Schaumgummi, auf. Der Innenraum 14 des Lagerkörpers
4 dient zur Aufnahme der vier Tasteinsätze 3 und von drei aus hartem Material bestehenden Distanzstükken
5, s. F i g. 4, welche die Tasteinsütze 3 voneinander trennen und gegeneinander festlegen. Zwei Enddistanzstücke
15 sind an der Innenseite der Endplatten 12 angeordnet. Die Distanzstücke 5 und 15 dienen gleichzeitig
zur Begrenzung der seitlichen Bewegung der den einzelnen Meßstellen zugeführten Fäden. Ihre Dicke
soll so bemessen sein, daß sie die freie Schwingungsbewegung der Tasteinsätze 3 in Richtung senkrecht zur
Längsachse des Trägers 2 nicht behindern, um keine unerwünschte Dämpfung zu erzeugen. Im Innern des
Trägers 2 sind zwischen dem oberen Kanai 8 und dem unteren Kanal 9 vier Bohrungen 11 angebracht, durch
die Anschlußfahnen 21, s. insbesondere Fig.5, des
Tasteinsatzes 3 geführt sind. Entsprechende Löcher 13, die sich mit den Bohrungen 11 decken, sind im Boden
des Lagerkörpers 4 angebracht, s. insbesondere F i g. 3. Der Faden F F i g. 2, bewegt sich in einer Richtung
quer zur Längsachse des Tastkopfes 1 über den Kontaktkörper 17.
F i g. 5 und 6 zeigen in größerem Maßstab einen Tasteinsatz 3 in seitlicher Ansicht und Endansicht. Er
umfaßt einen Grundkörper 16 in Form einer rechteckigen Platte, den Kontaktkörper 17 und ein Wandlerele-
jo ment 18, das ein als Biegeschwinger wirkendes piezoelektrisches
Element an sich bekannter Art sein kann. Der Grundkörper 16 und der Kontaktkörper 17 bilden
zusammen das Abtastorgan, welches vom laufenden Faden zu Schwingungen angeregt wird. Die Teile 16,17
js und 18 sind fest miteinander verkittet, so daß sie einen
einheitlichen Schwinger bilden, dessen Masse und Resonanzverhalten jedoch im wesentlichen durch das aus
Grundkörper und Kontaktkörper bestehende Abtastorgan bestimmt werden, da die Masse des Wandlerele-
ments gegenüber der Masse des Abtastorgans relativ klein ist. Als Klebstoff für die Verbindung der genannten
Teile hat sich ein Zwischenkomponenten Kleber auf der Basis Epoxyharz und Aminhärter, erwiesen. Die
aus Klebstoff bestehende Zwischenschicht 19 ist in F i g. 6 zwecks Deutlichkeit der Darstellung mit übertrieben
großer Dicke dargestellt. Der Grundkörper 16 ist an seiner oberen Kante mit einer Längsrippe 20 versehen,
die in eine Nut 22 des Kontaktkörpers 17 eingreift. Der Grundkörper besteht aus pinem Metall oder
so auch aus einem harten nichtleitenden Material, je nach
den Abmessungen und der gewünschten Resonanzfrequenz. Es kann beispielsweise ein Messingplättchen der
Grundabmessungen 12x10x3 mm (einschließlich
Rippe) benutzt werden. Der Kontaktkörper besteht
v, vorzugsweise aus einem Material großer Oberflächenhärte,
wie Oxidkeramik. Zur elektrischen Verbindung der nicht besonders bezeichneten Elektroden des
Wandlerelcmcnts 18 mit einem nicht dargestellten Hektronischen Auswcrtekreis dienen die Anschlußfah-
fio neu 21. Die Breite des piezoelektrischen Wandlerelements
18 ist nicht größer als ein Drittel der Breite des Grundkörpers 16, so daß zu beiden Seiten des Wandlerelements
freie Streifen von mindestens der Breite des Wandlerelements auf dem Grundkörper verblci-
iis ben. Die Masse des Wandlerelements 18 beträgt bei
dieser Ausführungsform weniger als 10%, vorzugsweise sogar höchstens 5% der vereinten Masse von
Grundkörper 16 und Kontaktkörper 17.
F i g. 7 und 8 zeigen einen Tasteinsatz, dessen Grundkörper 16a eine rechteckige Grundform mit unten abgeschrägten
Kanten 23 aufweist und aus nichtleitendem Material, wie Oxidkeramik, besteht. Beide Seilen des
Grundkörpers sind entlang seiner strichpunktiert gezeichneten Symmetrielinie mit je einem schmalen
Halbleiter-Dehnungsmeßstreifen als Wandlerelement 24 belegt, der direkt auf den isolierenden Grundkörper
16a aufgetragen ist. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß man die Form der Wandlerelemente 24 weitgehend
frei wählen kann, um nur solche Teile der Vorderfläche des Grundkörpers zu belegen, die bei Resonanz
große gleichphasige Schwingungsamplituden haben und somit ein großes Nutzsignal liefern. Die Abschrägungen
23 des Grundkörpers dienen zur Unterdrükkung unerwünschter Schwingungsmethoden, d. h., zur
Erzielung einer schärferen Resonanz für einen bestimmten Schwingungsmodus. Da die Masse der Dehnungsmeßstreifen
(Wandlerelemente 24) sehr klein gehalten werden kann, wird bei dieser Ausführungsform
das Resonanzverhalten des Tasteinsatzes praktisch allein durch den Grundkörper 16a und den Kontaktkörper
17 bestimmt. Zur elektrischen Verbindung der Wandlerelemente 24 dienen die auf den Grundkörper
16a aufgetragenen Leiterbahnen 25 und Anschlußpunkte 26. Der Kontaktkörper 17 ragt hier an seinen beiden
Enden ein kleines Stück über den Grundkörper 16; hervor.
Der Tasteinsatz gemäß F i g. 9 und 10 ist bezüglich des Grundkörpers 16, des Kontaktkörpers 17 und dei
Anordnung des Wandlerelements 18a entsprechenc aufgebaut wie der in F i g. 5 und 6 dargestellte Tastein
satz. Das Wandlerelement ist hierbei als Elcktrelfiln mit zwei Elektroden an den großen Flächen des Film:
ausgebildet. Elektretfilme sind im Handel erhältlich unc
ίο werden z. B. in Kondensatormikrophonen zur Erzeu
gung der Vorspannung verwendet. Zusätzlich ist hiei auf der dem Wandlerelement 18a abgewandten Fläch<
des Grundkörpers ein flaches elektronisches Bauele ment 27 angeordnet, welches über zwei am Grundkör
per 16 angeordnete und gegen diese isolierte Verbin dungsleitungen 28 mit den beiden Elektroden de;
Wandlerelements verbunden ist. Das elektronische Bauelement 27 kann beispielsweise einen Feldeffekt
transistor und andere elektronische Elemente, ζ. Β einen Kopplungskondensator, einen Widerstand unc
eine Diode zum Gleichrichten des Ausgangssignals de; Feldeffekttransistors, enthalten und ist vorzugsweise
als integrierte Baueinheit (IC) ausgebildet. Für die Ver bindung mit einem außerhalb des Tasteinsatzes an
geordneten Auswertekreis sind am Grundkörper H Leiterbahnen 25 und Anschlußpunkte 26 vorgesehen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (13)
1. Vorrichtung zum Überwachen fadenförmiger Gebilde, insbesondere zur Kontrolle des Fadenlaufes
an einer Textilmaschine, mit einem vom laufenden Faden zu Schwingungen anregbaren Abtastorgan
und einem mit diesem verbundenen mechanoelektrischen
Wandlerelement, dadurch gekennzeichnet, daß das Wandlerelement (18,
18a, 24) nur einen Bruchteil der Masse des Abtastorgans (16 + 17, 16a + 17) hat, daß das Wandlerelement
(IS. 18a, 24) und das Abtastorgan (16 + 17, 16a + 17) je eine Fläche aufweisen, an der sie miteinander
in direktem schwingungsübertregenden Kontakt stehen, wobei die Kontaktfläche nur einen
Bruchteil der genannten Fläche des Abtastorgans (16 + 17, 16a + 17) beträgt und daß das mit dem
Wandlerelement (18,18a, 24) verbundene Abtastorgan (16 + 17,16a + 17) in an sich bekannter Weise
vermittels einer elastischen Masse (4) an einem starren Träger (2) gehaltert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse des Wandlerelements (18,
18a, 24) etwa 10% der Masse des Abtastorgans (16 + 17; 16a + 17) beträgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse des Wandlerelements (18,
18a, 24) höchstens 5% der Masse des Abtastorgans (16 + 17; 16a + 17) beträgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtastorgan (16 + 17, 16a
+ 17) aus einem plattenförmigen Grundkörper (16, 16a) und einem mit diesem fest verbundenen Kontaktkörper
(17) großer Oberflächenhärte besteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden großen Flächen des
Grundkörpers (16, 16a) je ein flach ausgebildetes Wandlerelement (18,18a, 24) angebracht ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als
Wandlerelement (18, 18a, 24) ein piezoelektrischer Biegeschwinger vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als
Wandlerelement (18, 18a, 24) ein Dehnungsmeßstreifen vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnungsmeßstreifen ein Halbleiter-Dehnungsmeßstreifen
ist. y>
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Wandlerelement
(18,18a, 24) ein Elektretfilm dient.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kontaktkörper (17) stabförmig mit einer Längsnut (22) ausgebildet ist und daß der plattenförmige
Grundkörper (16, 16a) an seiner einen Kante mit einer Rippe (20) versehen ist, welche in die Längsnut
(22) eingreift und in dieser mit dem Kontaktkör- <«>
per (17) fest verbunden ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß das Wundlerelement (8) langrechteckig ausgebildet und längs der Mittellinie des
Grundkörpers (16), die sich senkrecht zum Kontakt- '»5
körper (17) erstreckt, auf dem Grundkörper (16) angeordnet ist, derart, daß zu beiden Seiten des
Wandlerelements (18) freie Streifen von mindestens der Breite des Wandlerelements (18) auf dem
Grundkörper (16) verbleiben.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis !!, dadurch gekennzeichnet, daß
der Grundkörper (16a) die Form einer rechteckigen Platte hat, wobei eine Kante der Platte an den Ekken
(23) abgeschrägt ist und der Kontaktkörper (17) mit der gegenüberliegenden, nicht abgeschrägten
Kante verbunden ist.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß
der eine langgestreckte Form aufweisende Träger (2) mit einem durchgehenden Kanal (8) zur Aufnahme
mehrerer der aus Abtastorgan (16 + 17, 16a + 17) und Wandlerdement (18, 18a, 24) bestehenden
Tasteinsätze (3) sowie mit zwei Endplatten (12) zum Abschließen der Enden des Kanals (8) versehen ist
und daß zwischen, den Tasteinsätzen (3) Distanzstücke (5) vorgesehen sind.
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|---|---|
CH1691472 | 1972-11-21 | ||
CH1691472A CH551922A (de) | 1972-11-21 | 1972-11-21 | Vorrichtung zum ueberwachen laufender faeden. |
Publications (3)
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DE2353586B2 DE2353586B2 (de) | 1975-06-26 |
DE2353586C3 true DE2353586C3 (de) | 1976-02-05 |
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