DE2428112C3 - Nahtwächter zur Ermittlung von lYarenbahnniUiten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Nahtwächter zur Ermittlung von in laufenden Warenbahnen quer zur Bahnlaufrichtung vorgesehenen Nahtverbindungen.

Wenn man an Warenbahnen Arbeitsvorgänge vornehmen will, so ist es notwendig, die Beschaffenheit der Ware zu kennen. Soll z. B. die Warenbahn durch einen Kalander laufen, so müssen für einen einwandfreien Durchlauf an den Nahtstellen die Walzen voneinander abgehoben werden, damit keine Schäden, insbesondere an den Walzenoberflächen entstehen. Dazu ist es notwendig zu wissen, ob und an welchen Stellen der Warenbahn die Nahtstellen vorhanden sind. Ferner ist die genaue Ermittlung von Nahtstellen beim Scheren von Warenbahnen zur Erzeugung eines gleichlangen Flors von besonderer Bedeutung, denn an diesen Stellen muß die Schermaschine abgehoben werden, damit keine Beschädigung an der zwangsläufig etwas stärkeren Stelle der Bahn entsteht. Schließlich kommt es auch vor, daß man lange Warenbahnen aus einer Anzahl von gleichlangen Stücken zusammengenäht hat und später dann zur Ermittlung der Gesamtlänge nur die Nahtstellen zählt. Auch hierfür bedarf es einer genauen Feststellung der einzelnen Nähte. Es ist bekannt, die Ware durch einen im Bereich der Naht vorgesehenen Leiter stromleitend zu machen und die Naht an den Kontakten eines Steuerstromkreises vorbeizuführen (DE-PS 9 24 323). Dieser Stand der Technik gestattet jedoch kein berührungsfreies Abtasten.

Darüber hinaus ist aus der DE-PS 9 59 038 ein Hochfrequenztastkopf zur Registrierung der Laufrichtung von Metallbändern bekannt, bei dem die Sollage durch das Feld eines Kondensators kontrolliert wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Gerät zu schaffen, mit dem alle Nahtstellen auch bei hoher Durchlaufgeschwindigkeit der Warenbahn sicher erfaßt werden und das andererseits sich von den äußeren Einflüssen nicht beeinflussen laßt Ferner soll mit dem Gerät auch das Erfassen von Teilnahtstellen möglich sein. Dabei soll das Gerät störunanfällig und möglichst robust für die Arbeitsvorgänge sein und schließlich wird gefordert daß sowohl die Herstellungsals auch die Betriebskosten des Geräts in einem finanziell tragbaren Rahmen liegen.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß ein an sich bekannter Hochfrequenztastkopf mit Sende- und Empfangseinrichtung vorgesehen ist dessen Aus- und Eingänge kapazitiv gekoppelt sind, wobei als die Kopplung beeinflussendes Element ein in die zu prüfende Naht über mindestens eine Teillänge eingearbeiteter Leiter dient.

Durch die Verwendung eines Hochfrequenztastkopfes ist die Ansprechempfindlichkeit des Gerätes sehr hoch und bereits sehr dünne Metallfäden rufen eine Wirkung hervor, wenn sie in den Bereich der Sende- und Empfangseinrichtungen gelangen. Das Gerät ist kapazitiv ausgelegt und bringt den Vorteil mit sich, daß nur die in die zwischen der Sende- und Empfangseinrichtung liegende Strecke ein- und austretenden leitenden Teile eine Wirkung auf das Prüfgerät ausüben und alle übrigen im Umkreis vorhandenen Leiter keine Reaktion des Anzeigegerätes auslösen können. Der in die Naht eingearbeitete Leiter kann beliebige Struktur und Stärke haben, denn ausschlaggebend ist lediglich die kapazitive Koppelung, die durch die metallische Naht zwischen der Sende- und der Empfangselektrode

■»5 hervorgerufen wird, was ausschließlich der Fall ist, wenn der Leiter unverletzt sich längs der Naht erstreckt.

Um die Naht genau ermitteln zu können, auch wenn sie z.T. auf der Länge beschädigt ist, sind quer zur Warenlaufbahnrichtung mehrere Sende- und Empfangseinrichtungen in einer geraden Linie angeordnet. Dieses nebeneinander Anordnen von mehreren Sende- und Empfangseinrichtungen ist bei langen Nähten sehr vorteilhaft, denn durch das Erfassen der Naht in Teilabschnitten läßt sich diese insgesamt ermitteln, selbst wenn Nahtbruch vorliegt und normalerweise keine kapazitive Koppelung erfolgen würde. Hierbei kann nun derart verfahren werden, daß die Sendeeinrichtung nach zwei Seiten strahlt und im Abstand dazu jeweils eine Empfangseinrichtung aufnahmebereit ist und daß sich daran dann wieder eine Sende- mit Empfangseinrichtung anschließt, wobei die Empfangseinrichtung auch von beiden Seiten bestrahlt werden kann. Ein Teilabschnitt wird dann bestimmt die Naht registrieren und signalisieren oder die Teilabschnitte

<>5 zählen. Bevorzugt wird die Ausführung zur Anwendung kommen, bei der eine Sendeeinrichtung zwischen je einer an den Warenbahnkanten angeordneten Empfangseinrichtung vorgesehen ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Ausgang der Sendeeinrichtung und der Eingang der Empfangseinrichtung an flächenförmige Elektroden gelegt ist Durch diese Ausbildung steht es dem Konstrukteur frei, je nach Platzmöglichkeit und vorgeschriebene Empfindlichkeit des Gerätes, die flächenförmigen Elektroden entsprechend groß auszubilden, denn je größer die Flächen ausgelegt sind, eine desto bessere kapazitive Übertragung wird mit einem dünnen Leiter erreicht, denn die Abmaße der Elektroden sind maßgebend für die Stärke der kapazitiven Koppelung.

Wenngleich eine mehrfache Unterteilung der abzufassenden Naht von Vorteil ist, um Funktionsstörungen durch Nahtbruch weitgehend auszuschließen, so ist andererseits wegen Vermeidung äußerer Einflüsse auf die kapazitive Wirkung der Abstand der sich gegenüberliegenden Elektroden nicht zu eng zu fassen. Deshalb ist zur Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die flächenförmigen Elektroden jeder Sende- und Empfangseinrichtung einen bestimmten Mindestabstand haben, der von dem Feuchtigkeitsgrad der Warenbahn abhängt Wenn Warenbahnen von absoluter Trockenheit über das Gerät geführt werden, so können die flächenförmigen Elektroden sehr eng gesetzt werden, was beispielsweise einen Abstand von einem Zentimeter bedeutet; sollte dagegen die Warenbahn in sehr feuchtem Zustand sein, wodurch der spezifische Widerstand erniedrigt und die Leitfähigkeit erhöht ist, so muß der Abstand der flächenförmigen Elektroden größer gewählt werden, der beispielsweise dann mindestens zehn oder zwanzig Zentimeter benötigt Durch den entsprechenden Abstand zwischen Sende- und Empfangselektroden wird dafür gesorgt, daß die durch nasse Ware hervorgerufene Koppelung einen kritischen Wert, der zum Ansprechen des Systems führen würde, nicht überschreitet.

Als sehr vorteilhaft hat sich die Vorrichtung erwiesen, bei der die flächenförmigen Elektroden über oder unter der laufenden Warenbahn angeordnet sind und bei der die Flächenebenen parallel zur Warenbahnebene verlaufen. Die Warenbahn kann dadurch sehr dicht an den registrierenden Flächen vorbeigleiten, wobei sogar inniger Kontakt von der leitenden Naht mit den flächenförmigen Elektroden möglich ist. Die kapazitive Veränderung läßt sich auch in dem Gerät registrieren, wenn die Warenbahn nur im dichten Abstand darüber geführt wird. Daher kann der Auflageabstand Naht —Elektroden bis zu 15 mm betragen. Um den Mindestabstand sicher halten zu können, sollen die flächenförmigen Elektroden in einer Ebene zur Warenbahn liegen. Dabei sind die Flächen parallel zur Warenbahn ausgerichtet, denn dadurch besteht die Möglichkeit, einen dünnen Leiter trotz schneller Bewegung zu erfassen.

Um evtl. Störungen von außen gegenüber diesem Gerät abzuschirmen, ist vorgesehen, daß die Empfangseinrichtung zwei getrennte Eingänge aufweist, die an zwei plattenförmige Empfangselektroden gelegt sind, denen ein Differenzverstärker nachgeschaltet ist. Bei Störungen, von denen beide Empfangselektroden gleichzeitig angesprochen werden, das ist der Fall, wenn z. B. irgendwelche Leitungen oder Spulen in der Nähe des Gerätes stehen, ergibt sich zwischen der Sendeelektrode und der einen Empfangselektrode einerseits und der Sendeelektrode und der anderen Empfangselektrode andererseits keine Spannungsdifferenz, so daß das Signal null bleibt. Läuft dagegen an den Elektroden die leitende Naht vorbei, die erst die erste Empfangselektrode und anschließend die zweite Empfangselektrode anspricht, so daß jeweils eine Spannungsdifferenz in der Differenzeingangsstufe entsteht, dann wird ein Impuls abgegeben, den man beliebig verwerten kann. Für dieses Prüfgerät hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß der Sender mit einer Frequenz von 3 bis 4 MHz betrieben wird.

Für das einwandfreie Registrieren der Nahtsteilen hat

ίο es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn der als kapazitives Kopplungselement dienende Leiter auf oder in der Warenbahn als Metallfaden, Staniolstreifen oder als längs der Nahtverbindung aufgebrachter Leitlack ausgebildet ist Alle Ausführungen haben ihre besonderen Vorteile, denn der Metallfaden z. B. kann direkt als Nahtmaterial Verwendung finden. Als besonderer Vorteil ist hervorzuheben, daß der Metallfaden mindestens die gleiche Dehnung wie ein normaler Faden besitzt und deshalb sichere Werte mit dem Prüfgerät liefert In gleicher Weise dürfte auch der Leitlack liegen, dessen Auftragen auf den Faden etwas komplizierter sein dürfte.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht Es zeigt
F i g. 1 eine Prinzipskizze der Vorrichtung;

F i g. 2 eine Draufsicht auf die schematische Darstellung der Vorrichtung und

Fig.3 eine Frontansicht von der schematisierten Vorrichtung.

Die Vorrichtung weist einen Hochfrequenztastkopf 1 auf, der mit einer Sendeeinrichtung 2 und einer Empfangseinrichtung 3 gekoppelt ist. Diese Sende- und Empfangseinrichtung 2, 3 sind in einem Abstand voneinander angeordnet und sobald ein leitendes Material 4 berührungsfrei dazwischengespannt wird, ergibt sich eine Spannungsänderung, die am Spannungsmesser 5 abgelesen werden kann.

Wie aus F i g. 2 hervorgeht, besteht die Sendeeinrichtung 2 aus einem Sender 6, der bevorzugt mit einer ίο Frequenz von 3 bis 4 MHz ausstrahlt. Die Ausgangsleitung 7 des Senders 6 endet mit einer flächenförmigen Elektrode 8, der in einem bestimmten Abstand a eine Doppelempfangselektrode 9, 10 zugeordnet ist. Diese Empfangselektroden 9, 10 sind ebenfalls flächenförmig ausgebildet und liegen parallel nebeneinander und befinden sich dabei in einer Ebene mit der flächenförmigen Elektrode 8 der Sendeeinrichtung 2. Die Elektroden

8 und 9,10 sind kapazitiv miteinander gekoppelt. An den Doppelempfangselektroden 9, 10 ist eine bekannte Differenzeingangsstufe U über die Eingangsleitungen 9a, 10a angeschlossen, die aus den Widerständen R 1 und R 3, sowie dem Überbrückungswiderstand R 2 und dem Operationsverstärker 12 und schließlich dem Widerstand R 4 besteht. Mit 13 i<=t der Kontakt bezeichnet, an dem ein Impuls abgenommen wird, wenn entweder die flächenförmigen Elektroden 8 mit 9 oder 8 mit 10 eine Änderung der kapazitiven Kopplungerfahren. Über diese Elektroden 8,9,10 wird die zu prüfende Warenbahn 14 geführt, deren Nahtstellen 15 mit

hü elektrischen Leitern 16 versehen sind.

Wie in F i g. 2 dargestellt, ist der elektrische Leiter 16 ein Metallfaden, mit dem die Warenbahnstücke 17, 18 zusammengenäht sind. An Stelle des Metallfadens könnte ebenso ein Staniolstreifen oder ein Leitlack

fr> aufgebracht sein.

Sobald die Warenbahn 14 mit der leitenden Nahtstelle 15 auf die flächenförmigen Elektroden 8 und

9 kommt, tritt eine Änderung der kapazitiven Kopplung

ein und im Differenzverstärker 12 ergibt sich eine Spannungsdifferenz zu dem Elektrodenpaar 8 und 10. Desgleichen erfolgt beim Vorbeigleiten der leitenden Naht 15 an den Elektroden 8 und 10, bei dem eine Spannungsdifferenz ?m dem Elektrodenpaar 8 und 9 entsteht. Daraus ergibt sich jeweils ein Impuls, der zum Kontakt 13 geleitet wird. In dieser Fig.2 läuft die Warenbahn 14 in Richtung des Pfeils 20.

In Fig.3 ist die Darstellung der Fig.2 in Frontansicht gezeigt und man erkennt, daß die Elektroden 8 und 9 bzw. 10 im Abstand »a« voneinander angeordnet sind. Die Warenbahn 14 läuft in geringem Abstand über die Elektrodenplatte 8, 9, 10 hinweg und

damit diese Elektrodenplatten 8, 9, 10 dabei nich' beschädigt werden, sind diese mit einer Isolationsschicht abgedeckt, durch die die kapazitive Wirkung erhalter bleibt. Die Relevanz des Mindestabstands »a« zwischer den Elektroden 8 und 9 bzw. 10 ergibt sich aus dem be Nässe auftretenden spezifischen Widerstand der Wa renbahn 14, was naturgemäß auch zu einer Kopplung zwischen den Systemen führt. Mit dem entsprechender Abstand »a« zwischen Sende- und Empfangselektroder 8 und 9 bzw. 10 wird dafür gesorgt, daß die durch die nasse Ware 14 hervorgerufene Kopplung einet kritischen Wert nicht überschreitet, der zum Anspre chen des Systems führen würde.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 Patentansprüche:

1. Nahtwächter zur Ermittlung von in laufenden Warenbahnen quer zur Bahnlaufrichtung vorgesehenen Nahtverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekannter Hochfrequenztastkopf (1) mit Sende- (2) und Empfangseinrichtung (3) vorgesehen ist, dessen Aus- bzw. Eingänge kapazitiv gekoppelt sind, wobei als die Kopplung beeinflussendes Element ein in die zu prüfende Naht (15) über mindestens eine Teillänge eingearbeiteter Leiter (16) dient

2. Nahtwächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß quer zur Warenbahnlaufrichtung (20) mehrere Sende- (2) und Empfangseinrichtungen (3) in einer geraden Linie angeordnet sind.

3. Nahtwächter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (7) der Sendeeinrichtung (2) und der Eingang (9a, iOa) der Empfangseinrichtung (3) an flächenförmige Elektroden (8,9,10) gelegt sind.

4. Nahtwächter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die flächenförmigen Elektroden (8, 9, 10) jeder Sende- (2) und Empfangseinrichtung (3) einen vorherbestimmten Mindestabstand (a) voneinander haben.

5. Nahtwächter nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die flächenförmigen Elektroden (8, 9,10) über oder unter der laufenden Warenbahn (14) angeordnet sind und die Flächenebenen parallel zur Warenbahnebene verlaufen.

6. Nahtwächter nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung (3) zwei getrennte Eingänge (9a und 1Oa^ aufweist, die an zwei plattenförmige Empfangselektroden (9, 10) gelegt sind, denen ein Differenzverstärker (12) nachgeschaltet ist.

7. Nahtwächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als kapazitives Kopplungselement dienende Leiter (16) auf oder in der Warenbahn (14) als Metallfaden, Staniolstreifen oder als längs der Nahtverbindung aufgebrachter Leitlack ausgebildet ist.