DE2428898A1

DE2428898A1 - Ueberwachungsvorrichtung fuer fehlerhafte nadeln an laufenden wirk- und strickmaschinen

Info

Publication number: DE2428898A1
Application number: DE2428898A
Authority: DE
Inventors: Bernard Helffer; Jean-Pierre Raisin
Original assignee: Institut Textile de France
Current assignee: Institut Textile de France
Priority date: 1973-06-19
Filing date: 1974-06-14
Publication date: 1975-01-30
Also published as: IT1011931B; GB1471695A; DE2428898B2; BE816475A; DE2428898C3; NL7408176A; DD112478A5; FR2234777A5; JPS5046962A; US3905211A

Description

PATENTANWALT

D - 605 OFFENBACH (MAIN) KAISERSTRASSE 9 BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

TELEFON (0611) 88 2721

4. Juni 1974 Zap/Han

Akte: 111/6

INSTITUT TEXTILE DE FRANCE

35, rue des Abondances

921OO - BOULOGNE SUR SEINE
FRANCE

Überwachungsvorrichtung für fehlerhafte Nadeln an laufenden Wirk- und Strickmaschinen "

Die Erfindung bezieht sich auf eine Überwachungsvorrichtung für fehlerhafte Nadeln an laufenden Wirk- und Strickmaschinen, bestehend aus mindestens einem Magnetfühler, der im Bereich der Arbeitsbewegung der Nadeln so angeordnet ist, daß sich die Nadeln an ihm vorbeibewegen, sowie aus einer nachgeschalteten, elektronischen Anordnung

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für die Umsetzung der vom Magnetfühler empfangenen, dem Fehler entsprechenden Signal in ein Steuersignal zum Stillsetzen der Maschine.

Die Überwachungsvorrichtung soll dabei während der gesamten Betriebsdauer der Wirk- und Strickmaschine funktionsfähig sein.

Für diese Art von Maschinen werden häufig sogenannte Zungennadeln benutzt. Während des Betriebs solcher Maschinen unterliegen die Nadeln gewissen Beschädigungen, die sie sofort unbrauchbar machen oder die zu Fehlern an den Wirkwaren führen.

Aus diesem Grunde sind sämtliche Wirk- und Strickmaschinen mit Überwachungsvorrichtungen ausgerüstet. Die ältesten Überwachungsvorrichtungen sind im allgemeinen mechanische Fühler. Diese können solche Nadeln feststellen, deren Zungen geschlossen sind, sowie Materialanhäufungen am Produkt, die sich zwischen den Nadelbarren bilden. Für die Durchführung einer ausreichenden Überwachung ist es jedoch erforderlich, daß die bekannte Vorrichtung außerordentlich genau eingestellt wird, was im allgemeinen schwer durchzuführen ist. Im übrigen könnet solche Vorrichtungen keine Nadeln erfassen, deren Haken abgebrochen ist.

Bekanntgeworden sind in letzter Zeit auch optische Überwachungsvorrichtungen · Derartige Überwachungsvorrichtungen sind jedoch nur geeignet, das Fehlen von Haken festzustellen, so daß sie nur gemeinsam mit einem mechanischen Fühler eingesetzt werden können. Die Wirkungsweise der elektronischen Anordnung, die mit diesen

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optischen tiberwachungseinrichtungen verbunden ist, und dazu dient, das Fehlen des Hakens festzustellen, beruht auf der Aufladung eines Kondensators beim Ausbleiben des betreffenden Signals.

Außerdem sind in letzter Zeit Überwachungsvorrichtungen für die Ermittlung fehlerhafter Nadeln an in Betrieb befindlichen Wirkmaschinen bekannt geworden, die mindestens einen magnetischen Fühler enthalten. Dieser ist in der Weise angeordnet, daß die Nadeln nacheinander während ihres Arbeitsspiels an ihm vorbeigeführt werden. Ferner enthält die bekannte Lösung einen dem Magnetfühler zugeordneten elektronischen Schaltkreis. Dieser setzt die vom Magnetfühler empfangenen und der Art des Fehlers der Nadel entsprechenden Signale." in einen Befehl zur Stillsetzung der Maschine um.

Die bekannten Überwachungsvorrichtungen besitzen jedoch den Nachteil, daß die verwendeten Magnetfühler nur aus Spulen bestehen und von der Induktionswirkung Gebrauch machen. Außerdem hat das schwache Meßvermögen bzw. die geringe Empfindlichkeit dieser Fühler die Notwendigkeit zur Folge, eine zusätzliche Verstärkerstufe vor der Verarbeitung der vom Fühler ausgesandten Signale vorzusehen, sowie die Fühler so nähe wie möglich an der Bahn der Nadeln anzuordnen. Es handelt sich dabei um einen Abstand, der kleiner als etwa l/lo Millimeter ist. Ein solcher Abstand ist mit Sicherheit entlang der vor den Fühlern liegenden Bahn der verschiedenen Nadeln nur schwer absolut konstant zu halten.

Darüberhinaus gestatten die zugeordneten elektronischen Schaltkreise zwar ohne Zweifel die Erfassung des Aus-

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bleibens nachfolgender Signale bei Fehlern wie beispielsweise beim Fehlen einer Nadel oder bei einem gebrochenen Haken, sie gestatten aber im Gegensatz dazu nicht die Feststellung von Signalen mit einer größeren als der normalen Amplitude wie sie bei einem geöffneten Haken, bei einer nach vorn gebogenen Nadel oder bei geschlossener Zunge auftritt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Überwachungsvorrichtung anzugeben, die für die Feststellung praktisch aller Arten von Fehlern geeignet ist, die an den Nadeln einer Strick- bzw. Wirkmaschine auftreten können.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs beschriebenen Überwachungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch, daß der Magnetfühler aus mindestens einer Hallsonde besteht.

Die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Magnetfühler werden von Detektoren gebildet, die unter der Bezeichnung Hall-Sonden bekannt und im Handeln erhältlich sind. Derartige Hall-Sonden empfangen und messen die Veränderung eines Magnetfeldes, welches in ihrer Nachbarschaft durch das Vorbeibewegen einer Nadel erzeugt wird. Es können aber auch andere Arten von Magnetfühlern verwendet werden, wie beispielsweise ein Empfänger mit einem Magnetwiderstand· Die beiden genannten Arten von Fühlern (Hall-Sonde und Empfänger mit Magnetwiderstand) bestehen aus rechteckigen, dünnen Plättchen aus einem Halbleiter, die folgende Eigentümlichkeiten besitzen: Wenn eine Hall-Sonde einem Magnetfeld ausgesetzt und von einem Strom im rechten Winkel zum Magnetfeld durchflossen wird, er-

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zeugt sie eine dem Magnetfeld entsprechende Spannung, die sogenannte "Hall-Spannung" zwischen zwei Elektroden, die im rechten Winkel zur Richtung des Stromflusses und zum Magnetfeld angeordnet sind. Ein Empfänger mit Magnetwiderstand besitzt einen veränderbaren inneren Widerstand, dessen Größe von der , Stärke eines Magnetfeldes abhängig ist, welches rechtwinklig zur großen Fläche des Widerstandes verläuft.

Beide Arten von Magnetfühlern haben eine Empfindlichkeit und eine Anwendung&breite, die sehr viel größer ist als die der bekannten Fühler mit Spulen. Sie ermöglichen daher durch ihre Verwendung einerseits den Verzicht auf eine ansonsten unvermeidbare Verstärkerstufe und andererseits eine sehr viel entferntere Anordnung von der Bewegungsbahn der Nadeln, wobei die Entfernung beispielsweise mehrere Millimeter betragen kann.. Daraus ergibt sich die außerordentliche Vereinfachung bezüglich der Anbringung solcher Fühler an bereits vorhandenen Strick- und Wirkmaschinen aufgrund der ihnen innewohnenden Kleinheit. Die Abmessungen liegen etwa bei zwei Millimeter mal'ein Millimeter mal ein Zehntel Millimeter.

Schließlich ermöglicht eine Brückenschaltung mehrerer solcher Empfänger die Unterdrückung des Rauschens und die Beseitigung weiterer Nachteile wie beispielsweise das Driften und andere, unbestimmte Veränderungen, die in den übrigen elektronischen Bauteilen auftreten können.

Darüberhinaus besitzt die vorliegende Erfindung den erheblichen Vorteil, daß die von den Magnetfühlern beim

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Vorbeibewegen einer Nadel erzeugten Signale Charakteristik» besitzen, die sich deutlich voneinander unterscheiden, je nach-dem eine Nadel eine der verschiedenen! möglichen Fehlerarten besitzt oder nicht. Man erhält mittels eines besonders darauf abgestimmten elektronischen Schaltkreises die Möglichkeit, ein Signal festzustellen, welches einer der genannten Fehlerarten bei ihrem Auftreten entspricht, und die Maschine sofort stillzusetzen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt im Verhältnis zu''den optischen Systemen den weiteren erheblichen Vorteil, vollständig unempfindlich gegenüber Fusseln und Staub zu sein, die sich aufgrund der Betriebsverhältnisse solcher Maschinen in der Nachbarschaft der Nadeln befinden können.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung seien anhand der nachfolgenden Figuren näher.beschrieben.

Es zeigen:

Figur 1 eine Zusammenstellung der verschiedenen

Fehlerarten an Nadeln und

Figur 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, können die meisten der verschiedenen Fehler, wie sie an den Spitzen von Zungennadeln für Strickmaschinen auftreten können, fünf großen Kategorien zugeordnet werden. Eine Zungennadel eist

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in ihrer normalen Form mit 1 bezeichnet und besitzt einen Haken la sowie eine Zunge Ib. Jede der fünf Fehlerkategorien wird durch einen der Pfeile 2 bis gekennzeichnet, die schematisch die verschiedenen, anzutreffenden Fehler bezeichnen. Bei der mit 2 bezeichneten Nadel ist der Haken abgebrochen, Bei der mit 3 bezeichneten Nadel befindet sich der Haken 3a in aufgebogenem bzw. offenem Zustand. Die mit 4 bezeichnete Nadel ist eine solche, deren Zunge 4b abgebrochen ist. Bei der mit 5 bezeichneten Nadel ist der Teil vor der Stelle 5c verbogen. Bei der mit 6 bezeichneten Nadel ist die Zunge 6b dauernd geschlossen.

Wie aus Figur 2 hervorgeht, besteht die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung im wesentlichen aus zwei Teilen: Aus einem Magnetfühler und aus einem zugeordneten elektronischen Schaltkreis. Der Magnetfühler besteht aus zwei Magnetsonden, welche unter der Bezeichnung "Hall - Sonden" bekannt und im Handel erhältlich sind. Im vorliegenden Falle wurde eine Schaltung dieser Sonden in einer Halbbrücke angewandt; es versteht sich jedoch, daß auch andere Schaltungsanordnungen möglich sind, wie beispielsweise die Anordnung einer einzigen Sonde oder von vier Sonden in einer Brückenschaltung·

Jede der Sonden 7 ist mit einem Widerstand 8 in Reihe geschaltet, der an die Masse 9 gelegt ist. Die beiden Fühler 7 werden in an sich bekannter Weise mit einer konstanten Spannung versorgt, und zwjir durch eine herkömmliche, stabilisierte Spannungsquelle, die in der Figur nicht dargestellt und an die Leitung Io angeschlossen ist. ■

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Die wirksame Oberfläche jeder Sonde hat eine Breite, die kleiner als die Dicke der zu überwachenden Nadeln ist. Die Breite ist kleiner als 5o/loo Millimeter bei Maschinen mit englischen Drahtstärken, beträgt meistens 2o/loo Millimeter und kann sogar noch kleiner sein für Maschinen mit feinerer Nadelstärke.

Der Magnetfühler befindet sich an der Bahn der Nadelhaken an einem Ort, wo die Nadeln sich abseits von anderen Eisenteilen oder Teilen mit magnetischen Eigenschaften befinden. Der Magnetfühler überwacht die Nadeln während ihres Arbeitsablaufs bei der Bildung einer Masche oder bei einer ersten Lageveränderung, die diesem Arbeitsablauf vorangeht. Der Magnetfühler kann daher auf einer Beobachtungsöffnung befestigt sein, auf welcher ein Nocken angeordnet ist, der in diesem Fall den halben Hub sämtlicher Nadeln ermöglicht, unabhängig davon, zu welchem Typ sie gehören oder ob es sich um eine Maschine mit unterschiedlicher Nadellänge oder unterschiedlicher Absatzhöhe handelt.

Die elektronische Anordnung besteht aus zwei getrennten Schaltkreisen, von denen jeder für die Feststellung bestimmter Fehlerarten dient. Wenn an dem Magnetfühler ein Haken einer normalen Nadel 1 vorbeibewegt wird, erzeugt der Fühler ein sinusähnliches Signal 11 mit vorgegebener Amplitude. Falls jedoch die an dem Fühler vorbeibewegte Nadel einen der Fehler aufweist, der mit 3 bezeichnet ist (offener Haken), mit 5 (nach vorn gebogene Nadel) oder mit 6 (dauernd geschlossene Zunge) dann wird der Empfänger durch die 'Veränderung des benachbarten Magnetfeldes beeinflußt, das von dem Normalzustand abweicht.und sendet in diesem Fall ein

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sinusähnliches Signal 12 aus, dessen Amplitude eindeutig größer als die des normalen Signals 11 ist.

Wenn die an dem Fühler vorbeilaufende Nadel im Gegensatz dazu einen der Fehler aufweist, der mit 2 bezeichnet ist (abgebrochener Haken), dann wird das den Fühler umgebende Magnetfeld aufgrund des fehlenden Hakens nicht verändert, so daß der Fühler kein Signal erzeugt, wie dies bei 13 angedeutet ist.

Wenn die an dem Fühler vorbeilaufende Nadel schließlich einen Fehler aufweist, wie er mit 4 bezeichnet ist (abgebrochene Zunge), dann kann diese Nadel nicht mehr die aufgenommenen Maschen abstossen. Infolgedessen stellt sich eine Anhäufung von Maschen auf dem Unterteil der Nadel ein, die zu einer Verschiebung der benachbarten Nadeln führt. Durch die Verschiebung wirken die Nadeln auf den Fühler in gleicher Weise ein, wie verbogene Nadeln (Fehler 5), so daß die Anzeige auf die bereits angegebene Weise erfolgt.

'Sämtliche beschriebenen Fehler werden auf diese Weise durch den Fühler ermittelt und entsprechend umgesetzt, sei es in Form der Abwesenheit eines Signals, sei es in ein Signal mit zu großer Amplitude. Die zugeordnete elektronische Anordnung hat dann alles in allem die Funktion, diese zwei Arten von Unregelmäßigkeiten festzustellen und gegebenenfalls die sofortige Stillsetzung der Maschine zu veranlassen.

Ein erster Teil der elektronischen Anordnung, der die Erfassung von Signalen mit zu großer Amplitude bewirkt, besteht im wesentlichen aus einer elektronischen Ver-

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gleichseinrichtung 14. Diese empfängt an einem ihrer beiden Eingänge 14a die von einer der Hall-Sonden des Magnetfühlers^ausgesandten Signale. Der Magnetfühler ist der Vergleichseinrichtung mittels einer Leitung 15 aufgeschaltet, die den Eingang 14a mit der Leitung 16 verbindet, durch die die Sonde 7 an den zugehörigen Widerstand 8 angeschlossen ist. Der andere Eingang 14b der Vergleichseinrichtung 14 ist mittels einer Verbindungsleitung 4o einer Bezugsspannungsquelle 17 aufgeschaltet. Auf diese Weise erzeugt die Vergleichseinrichtung 14 immer dann einen Impuls 18, wenn die Amplitude des empfangenen Signals denjenigen Schwellenwert überschreitet, der durch die Bezugsspannungsquelle 17 vorgegeben ist. Der Impuls 18 steht nachfolgend am Eingang eines Oder-Gliedes 19 über eine Leitung 2o an, die den Ausgang 14 c der Vergleichseinrichtung 14 mit einem der Eingänge 19a des Oder-Gliedes verbindet.

Der zweite. Teil der elektronischen Anordnung, der die Erfassung des Ausbleibens von Signalen vom Magnetfühler bewirkt, besteht aus einer zweiten elektronischen Vergleichseinrichtung 21, einem ersten monostabilen Schaltelement 22 und einem zweiten, in Reihe geschalteten monostabilen Schaltelement 23, welches als Zeitschalter ausgeführt ist. Die zweite elektronische Vergleichseinrichtung 21 besitzt zwei Eingänge 21a und 21b, die beide über je eine Leitung 25a und 25 mit einer der Leitungen 16 zwischen den HaIl-Sonden und ihren zugehörigen Widerständen 8 verbunden sind,⁴ Auf diese Weise empfängt die zweite elektronische Vergleichseinrichtung 21 sämtliche sinusähnlichen Signale,

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die vom Magnetfühler erzeugt werden, nämlich die normalen Signale 11 und die Signale mit zu großer Amplitude 12. Die Vergleichseinrichtung 21 empfängt aber nichts beim Ausbleiben der schon beschriebenen Signale 13. Die Vergleichseinrichtung 21 setzt sämtliche sinusähnlichen Signale, deren Amplitude sich ändert, in Rechteckimpulse 24 mit konstanter Amplitude um. Das erste monostabile Schaltelement 22, dessen Eingang 22a über eine Leitung 25 an den Ausgang 21c der Vergleichseinrichtung 21 angeschlossen ist, setzt diese Signalfolge 24 in eine Impulsreihe 26 von konstanter Größe bzw. Dauer in der Größenordnung einer Millisekunde um. Die Frequenz der Impulsreihe 26 ist infolgedessen eine Funktion der Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine, weil diese mit derjenigen Geschwindigkeit übereinstimmt, mit der die Nadeln am Magnetfühler vorbeilaufen· Auf diese Weise überträgt sich das Ausbleiben eines Signals 13 des Fühlers nach Umwandlung in ein fehlendes Signal (wie bei 27 in Figur 2 angedeutet) entgültig in das Ausbleiben eines Impulses, wie dies schematisch an der Stelle in der gleichen Figur dargestellt ist.

Das monostabile Schaltelement 23 liefert einen Impuls 29, wenn am Ende einer vorgegebenen Zeit kein Impuls an dessen Eingang 23a angekommen ist. Diese Zeit ist dabei zum Teil abhängig von der Einstellung eines RC-Gliedes, welches aus einem Kondensator 3o gebildet wird, dessen Klemmen 3oa und 3ob Jeweils mit einem der beiden anderen Eingänge 23a und 23c des monostabilen Schaltelements 23 und mit einem Regelwiderstand 31 verbunden sind, der mit einem seiner beiden Anschlüsse an die eine der beiden Klemmen 3ob des Kondensators angeschlossen ist. Die Zeit ist anderer-

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seits abhängig von der Spannung, die am anderen Anschluß des Regelwiderstandes 31 des RC-Gliedes angelegt ist. Da die Frequenz und infolgedessen die Periode der Impulse aus ersichtlichen Gründen von der Maschinen· geschwindigkeit abhängig sind, ist es erforderlich, die Auslösezeit veränderbar zu gestalten. Dies wird dadurch erreicht, daß man an das RC-GIied eine Spannung anlegt, die eine Funktion der Maschinengeschwindigkeit ist. Diese Spannung wird aufgrund der Impulse erhalten, die am Ausgang des ersten monostabilen Schaltelements anstehen, und zwar mittels eines elektronischen Steuerelements 32, dessen Eingang. 32a mittels einer Leitung 33 an den Ausgang 22b des ersten monostabilen Schaltelements angeschlossen ist, und dessen Ausgang 32b mittels einer Leitung 34 an den Regelwiderstand 31 des RC-Gliedes angeschlossen ist. Darauf diese Weise die Auslösezeit des monostabilen SchaItelements 23 von der Maschinengeschwindigkeit abhängig ist, ist die Erfassung des Ausbleibens eines Signals unabhängig von der Maschinengeschwindigkeit und überträgt sich mittels eines Impulses 29 am Ausgang 23d des monostabilen Schaltelements 23 über eine Leitung 35 auf den zweiten Eingang 19b des Oder-Gliedes 19.

Im Hinblick auf Veränderungen der Abhängigkeit von der Maschinengeschwindigkeit kann die Aufladung des Kondensators 3o, der das monostabile Schaltelement steuert, in gleicher Weise durch einen Strom bewirkt werden, der durch ein beliebiges Mittel in der Weise erhalten wird, wie dies den gewünschten Bedingungen entspricht.

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Das Oder-Glied 19 empfängt seine Impulse entweder aus dem ersten oder aus dem zweiten Schaltkreis der elektronischen Anordnung und überträgt in beiden Fällen die Impulse 36 auf einen Zeitauslöser 37, dessen Eingang 37a über eine Leitung 38 mit dem Ausgang 19c des Oder-Gliedes verbunden ist. Die Aufgabe des Zeitauslösers 37 besteht darin, das Ausgangssignal des Oder-Glieds zu verlängern, um über eine ausreichende Be-' tätigungszeit für die Auslösung des Stillsetzungssignals für die nicht dargestellte Maschine zu verfügen, wobei die erforderliche Leistung mittels eines Leistungsverstärkers 39 erhalten wird.

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Claims

(l. Überwachungsvorrichtung für fehlerhafte Nadeln an laufenden Wirk- und Strickmaschinen, bestehend aus mindestens einem Hagnetfühler, der im Bereich der Arbeitsbewegung der Nadeln so angeordnet ist, daß sich die Nadeln an ihm vorbeibewegen, sowie aus einer nachgeschalteten, elektronischen Anordnung für die Umsetzung der vom Magnetfühler empfangenen, dem Fehler entsprechenden Signale in ein Steuersignal zum Stillsetzen der Maschine, dadurch gekennzeichnet . daß der Hagnetfühler (7) aus mindestens einer Hall-Sonde besteht.
2. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere Hall-Sonden (7) die in einer Brü.ckenschaltung angeordnet sind.
3. Überwachungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1

und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Anordnung zwei getrennte, parallele elektronische Schaltkreise enthält, von denen der erste eine Vergleichseinrichtung (14) für die Feststellung von Nadelfehlern enthält, welche beim Auftreten eines Signals mit einer größeren als der normalen . Amplitude anspricht, und von denen der zweite eine Vergleichseinrichtung (21) mit zwei monostabilen, in Reihe geschalteten Schaltelementen (22, 23) enthält, welche beim- Ausbleiben eines Signals ansprechen, wobei die erste Vergleichseinrichtung (14) und die zweite, monostabile (21, 22 23) den Eingängen (19a, 19b) eines Oder-Gliedes (19)

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aufgeschaltet sind, welches einen Zeitauslöser

(37) steuert, der seinerseits durch ein verlängertes Signal die Stillsetzung der Maschine auslöst.
4. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite, monostabile Vergleichseinrichtung mittels eines RC-Gliedes durch ein elektronisches Steuerelement (32) betätigbar ist, welches zwischen dem Ausgang (22b) der ersten monostabilen Vergleichseinrichtung und dem RC-Glied angeordnet ist, und eine veränderbare Spannung in Abhängigkeit von der Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine erzeugt, wodurch eine Abhängigkeit der Auslösezeit der zweiten monostabilen Vergleichseinrichtung von der Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine bewirkt wird.
5. Überwachungsvorrichtung für fehlerhafte Nadeln

an laufenden Wirk- und Strickmaschinen, bestehend aus mindestens einem Magnetfühler, der im Bereich der Arbeitsbewegung der Nadeln so angeordnet ist, daß sich die Nadeln an ihm vorbeibewegen, sowie aus einer nachgeschalteten, elektronischen Anordnung für die Umsetzung der vom Magnetfühler empfangenen, dem Fehler entsprechenden Signal in ein Steuersignal zum Stillsetzen der Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfühler (7) aus mindestens einem Magnetwiderstand besteht.

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