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Verfahren und Vorrichtung zum Fühlen von Fadenbrüohen an Spinn- oder
Zwirnmaschinen Es ist häufig erforderlich, den Lauf der Fäden an Spinn-oder Zwirnmasohinen
zu überwachen, um beim brechen eines oder mehrerer Fäden geeignete IIaßnahmen einleiten
zu können, durch die beispielsweise der Fadenbruch behoben oder die Zufuhr weiteren
Fadens mit der damit verbundenen Gefahr des Wickelns des Fadens um rotierende Teile
und eine mögliohe 3esohädigung von 1-asohinenteilen unterbunden werden kann.
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Es ist eine große Vielfalt von Fühlvorriohtungen bekannt geworden,
mittels derer Fadenbrüche gefiihlt werden können. In der einfachsten Form ist ein
meohanisohes, am Faden anliegendes Tastelement vorhanden, das beim Fehlen des Fadens
unter Feder-oder Schwerkraft aus seiner Normallage ausgelenkt wird und dabei einen
Kontakt schließt oder öffnet, woduroh weitere geeignete Maßnahmen eingeleitet werden
( DT-OS 2 024 122 ). Die vielen hierfür bereits vorgesohlagenen Ausführungsformen
zeigen, wie sohwierig es offenbar ist, ein nur mit geringem Druck am Faden anliegendes,
aber beim Fehlen des Fadens doch sohnell und sicher schaltendes iastelement zu sohaffen.
Außerdem unterliegen derartige mechanische Tastelemente der Gefahr der Beschädigung
und der Verflugung und ihr Anliegen am Faden ist häufig unerwünscht, da sie den
Faden aufrauhen oder besohädigen können, insbesondere wenn sie nicht entspreohend
ihrem Versohleiß gewartet werden.
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Es ist daher schon vorgeschlagen worden, den Durchgang des Fadens
durch einen an sioh vorhandenen Fadenführer mittels der beim Vorbeigehen des Fadens
an diesem Fadenführer verursachten Vibration ( CH-PS 439 034, GE-PS 942 791, US-PS
3 272 048 ), elektrisohen Aufladung ( DT-AS 1 928 783 ), Erwärmung ( DT-OS 2 053
478 ), Widerstandsänderung ( OH-PS 542 296 ) oder dergleichen zu fühlen beziehungsweise
die Abwesenheit des Fadens festzustellen. Solohe Vorriohtungen erfordern jedoch
recht aufwendige elektrische und elektronische Schaltungen und unterliegen der Störung
durch Verflugung oder Fremdeinflüsse.
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Das gleiche gilt für den Vorschlag, den Umlauf des Läufers auf dem
Spinnring zu fühlen ( CH-PS 376 405, CH-PS 453 972 ).
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Es wurde auch schon vorgeschlagen, den Spinnring so in elektrisch
voneinander isolierte Teile zu teilen oder elektrisohe Ringkontakte so an ihm anzubringen,
daß der Läufer beim Umlauf -also bei vorhandenem Faden - den Stromkreis zwischen
den Elementen nicht schließt, beim Stillstand - also bei fehlendem Faden - jedooh
sohließt ( DT-PS 1 139 416 ). Dies konnte sich jedooh nicht durchsetzen, da das
Herstellen eines geteilten Spinnringes schwierig ist und Kontaktringe auf dem Spinnring
der Gefahr der Beschädigung und der Verflugung ausgesetzt sind, was die Zuverlässigkeit
der Fühlvorrichtung beeinträohtigt.
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Es ist auch bereits bekannt ( ER-PS 1 565 819 ), an einer zwei Galetten
aufweisenden Fadenreckvorrichtung die Leistungsaufnahme des die nachgeordnete Galette
antreibenden Einzelelektromotors zu messen. Beim Breohen des Fadens in der Reokzone
entfällt die vom Galettenmotor zu erbringende Reokleistung und die Leistungsaufnahme
dieses Motors verändert sich. Die Leistungsaufnahme dieses Motors wird mit einem
gegebenen Sollwert vergliohen und bei einer Abweichung der Einzelelektromotor der
vorgeordneten, den Faden zuführenden Galette abgeschaltet. Diese Einrichtung hat
den Vorteil, daß keine besonderen Fühlvorrichtungen zum Fühlen
des
Fadens oder dem Verflugen ausgesetzte Kontakte vorhanden sind, daß vielmehr die
ganze Einriohtung rein sohaltungsteohnisoher Art ist. Sie setzt jedooh voraus, daß
Galetten vorhanden sind, die von Einzelelektromotoren angetrieben sind, deren Leistungsaufnahmen
als Meßwerte dienen können.
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Es war Aufgabe der Erfindung, eine störungssiohere, berührungslose
Fadenbruchüberwachung an Spinn oder Zwirnmasohinen zu finden, die keine mittels
Einzelelektromotoren angetriebene Galetten aufweisen. Sie schlägt die in Anspruch
1 besohriebene 1ßnahme vor: es konnte festgestellt werden, daß sioh auch die Leistungsaufnahme
von Einzelelektromotoren, die Spindeln antreiben, beim Ausbleiben des zulaufenden
Fadens merkbar ändert.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
beschrieben. Die in Anspruch 2 offenbarte Elaßnahme hat den Vorteil, daß für das
Überwachen der Meßgröße die veränderliohe, absolute Höhe der Leistungsaufnahme ohne
Bedeutung ist. Die in Anspruch 3 wiedergegebene Maßnahme hat den Vorteil der einfaoheren
sohaltungstechnisohen Ausführung.
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Im Gegensatz zu Einzelelektromotoren, die Galetten antreiben und deren
Leistungsaufnahme stets gleich bleibt, verändert sioh jedoch die Leistungsaufnahme
von Einzelelektromotoren, die Spindeln antreiben, in Abhängigkeit mindestens von
dem im Verlaufe eines Abzuges zunehmendem Spulengewioht, von der im Verlaufe eines
Abzuges häufig veränderlichen Spindeldrehzahl und von der mit dem Aufwindedurchmesser
veränderlichen Zugspannung im zulaufenden Faden.
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Die Erfindung löst dieses Problem durch die in den Ansprüchen 4, 5
und 6 besohriebenen Maßnahmen. Für die Ermittlung der Soll-leistungsaufnahme schlägt
die Erfindung die in Anspruoh 2 wiedergegebene Maßnahme vor. Eine besonders einfaohe,
sozusagen
selbsttätige Ermittlung der Soll-Leistungsaufnahme wird
durch die Maßnahme entsprechend Anspruch 5 beziehungsweise vorrichtungs mäßig nach
Anspruoh 7 und 8 erzielt. In vielen Fällen ist die in Anspruch 6 beziehungsweise
vorrichtungsmäßig in Anspruch ii wiedergegebene Maßnahme von Vorteil, da hierbei
die Zahl der erforderlichen Komponenten stark vermindert ist.
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In den Figuren der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der
Erfindung schematisch als Blookschaltbilder dargestellt.
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Es zeigen Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung mit schematischer
Darstellung der Arbeitselemente einer Fadenbehandlungsstelle einer Mehrzahl gleichartiger
Fadenbehandlungsstellen an einer Streokswirnmasohine Fig. 2 eine Modifizierung des
Ausführungsbeispieles nach Fig. 1 Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
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Die Erfindung wird im folgenden in einem Ausführungsbeispiel an einer
Streokzwirnmasohine zum Strecken, Drehen und Aufwinden synthetischer Fäden beschrieben,
sie ist jedooh nicht auf derartige Maschinen besohränkt, sondern kann auoh an Spinn-oder
Zwirnmaschinen anderer Art mit durch Einzelelektromotoren angetriebenen Spindeln
verwirklioht werden.
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Die angenommene Streokzwirnmasohine kann von bekannter Bauart sein,
so daß sie hier nicht in allen Einzelheiten beschrieben zu werden braucht. In Fig.
1 sind die wesentlichen Arbeitselemente
einer Behandlungsstelle
sohematisch dargestellt: Der Faden 1 wird mittels eines Abzugwalzenpaares 2/3 von
einer Vorlagespule 4 abgezogen, zwischen dem Walzenpaar 2/3 und einer Galette 5
mit Vorlegewalze 6 gereckt, durch einen Fadenführer 7 geleitet und mittels Läufer
8 und Spinnring 9 in einer Ringbank 10 auf eine Spule 11 aufgewunden. Die Spule
11 ist auf einer nicht dargestellten Spindel angeordnet, die von dem Einzelelektromotor
12 in Drehung versetzt wird. Die Galette 5 wird formachlüssig über Zahnräder im
Getrlebekasten 13 von einem nicht dargestellten Motor angetrieben, der auoh die
anderen Galetten der Maschine und die Unterwalze 3 des Walzenpaares 2/3 antreibt.
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Zwischen Vorlagespule 4 und Abzugwalzenpaar 2/3 läuft der Faden 1
durch eine beispielsweise elektromagnetisoh betätigte Schneidvorrichtung 15 bekannter
und hier nicht im einzelnen besohriebener Art, die gestattet, den laufenden Faden
abzuschneiden. Es versteht sich, daß eine Streckzwirnmaschine eine Vielzahl derartiger
BehandlungsstelIen aufweist, in Fig. 1 sind von drei weiteren Behandlungsstellen
nur die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung interessierenden Teile Einzelelektromotor
12 und Schneidvorrichtung 15 dargestellt, die lXschine weist jedoch noch weitere,
hier nicht dargestellte 3ehandlungastellen suf, insgesamt beispielsweise 156.
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Die Einzelelektromotoren 12 beziehen ihre Antriebsenergie aus der
Zuleitung 21, die über ein Drehzahl-Steuergerät 22, das die Drehzahl der I-otoren
und damit der Spindeln beispielsweise durch Änderung der Spannung oder der Frequenz
zu ändern gestattet, mit dem Netz 23 in Verbindung steht. Derartige Drehzahl-Steuergeräte
sind bekannt und daher hier nicht im einzelnen beschrieben. In die Zuleitung zu
den Einzelelektromotoren 12 sind Widerstände 25 eingefügt, die vorteilhafterweise
durch die Spulenwicklungen der den Motoren zugeordneten Motorschutzschalter gebildet
werden. Beim Lauf der Motoren entsteht an diesen Widerständen ein Spannungsabfall
und an den Abgriffpunkten 27 in den Zuleitungsstücken zwischen den Widerständen
25 und den
Einzelelektromotoren 12 ein Potential, dessen Höhe vom
fließenden Strom und damit von der Leistungsaufnahme der Motoren abhängt und für
alle Motoren gleich ist, wenn die Spulengewiohte gleich sind. Die Leistungsaufnahme
der Einzelelektromotoren 12 und damit das Potential an der genannten Stelle ändert
sich mit der Drehzahl der Spindeln, dem Gewicht der Spulen und der Zugspannung im
Fadenballon zwisohen Fadenführer und Spule, wobei diese Zugspannung ihrerseits von
einer Reihe von Faktoren wie Spindeldrehzahl, Fadenzugwinkel auf die Spule, Läufergewicht,
3allondurchmesser, Fadengewioht und anderen abhängig ist.
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In einem Prozeßrechner 30 wird unter Eingabe von Spindeldrehzahl vom
Drehzahl-Steuergerät 22, dem bei gleichbleibender Fadenzulieferung mit der Zeit
linear zunehmendem und daher durch eine Uhr 31 symbolisierten Spulengewicht und
dem Parameter Fäden zugspannung aus dem Programmgeber 32 ein der augenblicklichen
Soll-Leistungsaufnahme entspreohendes Soll-Potential gebildet und auf die Leitung
34 gegeben. Mit dieser Leitung 34 sind die Potentiale der Einzelelektromotoren 12
über Relais 36, die bei Stromdurchgang ansprechen und über die Leitungen 38 3etätigungsimpulse
an die der betreffenden Behandlungsstellen zugeordneten Sohneidvorriohtungen 15
geben, verbunden.
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Wenn ein Faden an beliebiger Stelle zwischen Vorlagespule 4 und Spule
11 bricht, entfällt der Fadenballon. Damit entfällt der durch die Lufttreibung des
Fadenballons und die Reibung des Läufers auf den Ring hervorgerufene Fadenzugkraft,
die vom Einzelelektromotor 12 überwunden werden mußte. Die Leistungsaufnahme des
Motors vermindert sich und damit auoh der vom Motor aufgenommene Strom. Dadurch
erhöht sich das Potential am Abgriffpunkt 27 und läßt über das Relais 36 einen Strom
zum Soll-Potential der Leitung 34 fließen, durch den das Relais 36 anspricht und
die Schneidvorrichtung 15 betätigt.
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Das Bilden des Soll-Potentials kann auch auf die in Fig. 2 dargestellte
Weise erfolgen. Hierbei ist die Leitung 34 an mindestens einer Mehrzahl von Behandlungsstellen
über je eine Diode 39 mit den Abgriffpunkten 27 verbunden. Dadurch wird das Soll-Potential
in der Leitung 34 durch die - gleiohen -Ist-Potentiale der Mehrheit der unter Faden
laufenden Behandlungsstellen gebildet, die über die Relais 36 an der Leitung 34
liegen.
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Erhöht sich das Potential an einer Behandlungsstelle, so fließt über
das zugeordnete Relais 36 ein Strom zur Leitung 34 und verteilt sioh über die Dioden
39 auf eine so große Zahl anderes Behandlungsstellen, daß er an diesen Behandlungsstellen
praktisch nicht in Erscheinung tritt. Der Strom durch das Relais 36 läßt dieses
anspreohen und die zugeordnete Sohneidvorriohtung 15 betätigen.
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Da hierbei das Soll-Potential durch eine Vielzahl von Ist-Potentialen
gebildet wird, die der veränderlichen Leistungsaufnahme der Einzelelektromotoren
12 folgen, folgt auoh das Soll-Potential ohne weitere 1ßnahme von selbst der veränderlichen
Soll-Leistungsaufnahme der Motoren.
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In der Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 3 ist ein zweipoliger
Meßstellenumschalter 40 vorgesehen,der einen ersten Kreis von Kontakten 41, 41',
41" usw. und einen zweiten Kreis von Kontakten 42, 42', 42" usw. aufweist. Die Kontakte
beider Kontaktkreise werden der Reihe nach durch je einen umlaufenden Schaltarm
44 beziehungsweise 45 abgetastet, wobei die Sohaltarme gemeinsam umlaufen und jeweils
gleichzeitig einen Kontakt des ersten und einen Kontakt des zweiten Kreises abtasten.
Derartige Meßstellenumsohalter sind bekannt und werden daher hier nicht in allen
Einzelheiten beschrieben. Mit den Kontakten 41, 41', 41" usw. des ersten Kontaktkreises
sind die Abgriffpunkte .27 der einzelnen Dehandlungsstellen, mit den Kontakten 42,
42', 42" usw. die Schneidvorrichtungen 15 der jeweiligen Behandlungsstellen verbunden.
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Die nacheinander vom Sohaltarm 44 an den Kontakten 41, 41', 41" usw.
abgegriffenen Ist-Potentiale werden jeweils über das Relais 36'mit einem Soll-Potential
verglichen, das in der Darstellung durch den Prozeßrechner 30 gebildet wird, das
jedooh auoh auf die in der Besohreibung zu Fig. 2 gesohilderte Weise gebildet werden
kann. Wenn das Relais 36'ansprioht, wird sein Impuls mittels des Schaltarmes 45
dem Kontakt 42, 42', 42" usw. zugeleitet, der der Behandlungsstelle zugeordnet ist,
deren Kontakt 41, 41', 41" usw. gleichzeitig vom Sohaltarm 44 abgetastet wird und
betätigt so die dieser Behandlungsstelle zugeordnete Sohneidvorrichtung 15.
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Fig. 4 zeigt eine Kombination der vorstehend im Zusammenhang mit den
Figuren 2 und 3 beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung. Ähnlich wie bei der
Ausführungsform der Fig. 2 beschrieben, dient als Normal, mit dem die Leistungsaufnahme
eines Spindel-Einzelantriebsmotors verglichen wird, die Leistungsaufnahme in diesem
Falle nur eines anderen Spindel Einzelantriebsmotors. Ähnlich wie bei der Ausführungsform
der Fig. 3 beschrieben, werden die Einzelantriebsmotoren aller Spindeln nacheinander
mittels eines Meßstellenumschalters 40' abgetatete Der in der Ausführungsform der
Fig. 4 verwendete Meßstellenumsohalter 40'weist drei Schaltarme 44, 45 und 46 auf,
die bei jedem Schaltsohritt des Meßstellenumsohalters so weiterbewegt werden, daß
der Schaltarm 44 jeweils auf dem dem Abgriffspunkt 27 an einer ersten Spindel zugeordneten
Kontakt 41, der Schaltarm 45 auf dem der Schneidvorrichtung 15 dieser Spindel zugeordneten
Kontakt 42 und der Schaltarm 46 auf dem dem Abgriffspunkt 27 einer zweiten Spindel
beispielsweise einer benachbarten Spindel zugeordneten Kontakt 41 liegt.
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Das mittels des Schaltarmes 45 über den Kontakt 41 vom Abgriffspunkt
27 der zweiten Spindel abgegriffene Potential wird dem Relais 36" als Normal der
Leistungsaufnahme einer normal unter Faden laufenden Spindel aufgegeben. Das mittels
des Schaltarmes 44 vom Abgriffspunkt 27 der ersten Spindel abgegriffene
in
Potential wird dem Relais 36" mit dem Normal verglichen: Wenn keine Abweichung vorliegt,
die Leistungsaufnahme beider Spindeln also gleich ist, kann davon ausgegangen werden,
daß beide Spindeln unter Faden laufen und ein Eingriff nicht notwendig ist. Wenn
das Potential am Abgriffspunkt der ersten Spindel geringer ist, als das am Abgriffspunkt
der zweiten Spindel, ist davon auszugehen, daß an der ersten Spindel der Paden gebrochen
ist, das Relais 36" spricht an und gibt über die Leitung 48 und den Schaltarm 45
einen Impuls an die Sohneidvorrichtung 15 der ersten Spindel, im Gefolge dessen
der Faden abgeschnitten wird.
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Die Schaltarme 44 bis 46 und die Kontakte 41 und 42 sind bezüglich
des Fortsohaltsinnes der Schaltarme so angeordnet, daß das Normal potential von
einer Spindel abgegriffen wird, die vorher auf das Vorliegen eines Fadenbruches
abgetastet worden ist. Damit wird erreicht, daß ein Potentialgefälle immer nur in
dem vorstehend geschilderten Sinne auftreten kann. Wenn an einer Spindel ein Fadenbruch
aufgetreten ist, fehlt der Vorrichtung das Normal potential, mit dem sie das an
der folgenden Spindel abgegriffene Potential vergleiohen kann. Hier kann vorgesehen
sein, daß der lweßstellenumsohalter 40'stehen bleibt und gegebenenfalls durch ein
Signal die Bedienung herbeiruft, die ihn nach Beheben des Fadenbruohes wieder in
Betrieb setzt oder ihn zur nächsten, normal laufenden, 11zweiten11 Spindel weiterschaltet.
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Im Vorstehenden wurden Ausführungsbeispiele besohrieben, bei denen
die Leistungsaufnahme von Einzelspindelmotoren mit einem Normal verglichen wird.
In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem eine Veränderung der
Leistungsaufnahme an jedem einzelnen Einzelspindelmotor gefühlt wird.
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Zu diesem Zweck ist dem Widerstand 25, der den Widerständen 25 in
den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen entspricht, ein RC-Glied aus
einem Widerstand 50 und einem Kondensator 51 parallel geschaltet: Der Leitungszweig
enthält ferner einen Gleichrichter 52. Dem Widerstand 50 ist das Relais 36"'parallel
gesohaltet,
das den Relais 36, 36' bzw. 36" der vorstehend besohriebenen Ausführungsbeispiele
entspricht.
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Beim Anlauf der Spindel entsteht an dem Widerstand 25 ein Spannungsabfall,
der den Kondensator 51 auflädt. Der hierbei am Widerstand 50 auftretende Spannungsabfall
läßt das Relais 36"'ansprechen, die Weiterleitung des Schneidimpulses über die Leitung
38 an die Sohneidvorriohtung 15 ist jedoch im Anlauf durch hier nicht näher dargestellte
Mittel blockiert. Beim Lauf der Spindel fließt im Leitungazweig des RC-Gliedes praktisoh
kein Strom, da sioh der Spannungsabfall am Widerstand 25 nicht ändert. Der Strom,
der durch die geringe Ladungsänderung des Kondensators 51 durch allmähliche Veränderung
der Leistungsaufnahme des Spindelmotors auftritt, verursaoht am Widerstand 50 einen
so geringen Spannungsabfall, daß dieser das Relais 36"'nicht anspreohen läßt. Wenn
jedoch durch Bruch des Fadens eine plötzliche Änderung der Leistungsaufnahme des
Einzelspindelmotors auftritt, ändert sich ebenso plötzlich der Spannungsabfall am
Widerstand 25, der Kondensator 51 ändert seine Ladung über den Widerstand 50 und
die an diesem Widerstand auftretende Spannung läßt das Relais zum Erzeugen des Schneidimpulses
anspreohen.
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Die Dimensionierung der Glieder der Sohaltungen hängt von den Kenngrößen
der Anlage ab und kann bei deren Kenntnis von jedem Fachmann leicht angegeben werden.