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Verfahren und Vorrichtung zur Ueberwachung der Belegung textiler
Unterlagen mit Kunstharz Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ueberwachung der
punktförmigen oder kontinuierlichen Belegung textiler Unterlagen mit Kunstharz sowie
eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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An bekannten Beschichtungs- und Kaschieranlagen wird die Belegung
der belegten Stoffbahnen visuell durchgeführt.
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Bei Punktbeschichtung wird die Stoffbahn mit einer Quarzlampe beleuchtet
und eine Person kontrolliert die Stoffbahn und markiert visuell festgestellte Fehlbeschichtungen
manuell mittels eines Stiftes am Rand der Stoffbahn.
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Zweck dieser Erfindung ist den angeführten Nachteil zu beheben.
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Es stellt sich somit die Aufgabe ein Verfahren zur Ueberwachung der
punktförmigen oder kontinuierlichen Belegung textiler Unterlagen mit Kunstharz zu
schaffen, nach welchem die Belegung der Stoffbahn automatisch überwacht wird und
Fenlbelegungen automatisch angezeigt und angezeichnet werden können, so dass die
Anwesenheit einer Person zur Kontrolle überflüssig wird.
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Das Verfahren ist erfindungcgem2ss dadurch gekennzeichnet, dass die
belegte textile Unterlage kontinuierlich abgetastet wird, dass ein erstes die Verteilung
der Belegung kennzeichnendes elektrisches Signal und ein zweites das Gewicht der
Belegung kennzeichnendes elektrisches Signal erzeugt wird und ein Ist/Sollwertvergleich
für die Verteilung und das Gewicht durchgeführt wird, um bei einer bestimmten Sollwertabweichung
ein
akustisches und optisches Signal zu erzeugen.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäss
gekennzeichnet durch mindestens einen Messkopf mit einer Messkapazität und einer
Messeinrichtung durch mindestens eine Spannungsquelle zur Speisung der Messkapazität
welche mit der Messeinrichtung verbunden ist; wobei die Messkapazität aus einer
ersten und einer zweiten plattenförmigen Elektrode besteht, die in einem bestimmten
Abstand zueinander parallel, gegenüberliegend angeordnet sind und zwischen welchen
die textile Unterlage durchläuft und ein elektrisches Feld aufgebaut wird und wobei
die Messeinrichtung die durch die durchlaufende belegte textile Unterlage verursachte
Feldstärkenänderung misst und in Abhängigkeit von dieser Aenderung ein Istwertsignal
erzeugt, durch einen an die Messeinrichtung angeschlossenen Messschaltkreis zur
Durchführung des Ist/Sollwertvergleiches für die Verteilung, durch einen an die
Messeinrichtung angeschlossenen Messverstärker zur Durchführung des Ist/Sollwertvergleiches
für~Gewieht und durch -Auswerteinrichtungen, die mit dem Messschaltkreis und dem
Messverstärker verbunden sind, um die Ausgangssignale aus dem Messschaltkreis und
dem Messverstärker auszuwerten.
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Es ist von Vorteil, wenn der Messkopf mehrere in einer Reihe nebeneinander
angeordnete Messkapazitäten und Messeinrichtungen aufweist, dass zwei Spannungsquellen
vorgesehen sind, die abwechselnd mit einer Messeinrichtung verbunden sind, um zwei
benachbarte Messkapazitäten mit einer anderen HF-Spannung zu versorgen, wobei die
erste Elektrode eine gemeinsame Elektrode für alle Messkapazitäten und die zweite
Elektrode jeweils für eine Messkapazität ausgelegt ist, dass jeder Messeinrichtung
ein Messschaltkreis zur Durchführung des Ist/ sollwertvergleichs für die Verteilung
der Belegung nachgeschaltet ist, dass zu allen Messeinrichtungen ein Messverstärker
zur Durchführung des Ist/Sollwertvergleichs für das Gewicht der Belegung parallel
geschaltet ist und dass Auswerteinrichtungen
vorgesehen sind, um
die Ausgangssignale aus den Messschaltkreisen und dem Messverstärker auszuwerten.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemässen Vorrichtung,
Fig. 2 einen Schnitt durch den Messkopf, Fig. 3 ein Schema einer erfindungsgemässen
Messeinrichtung zur Messung der Feldstärkenänderung, Fig. 4 und 5 Schemata eines
Leitungsverstärkers und -empfängers zur verlustfreien Uebertragung der Messignale,
Fig. 6 ein Schema eines erfindungsgemässen Messschaltkreises mit einer Kontrollschaltung
zur Erzeugung des die Verteilung kennzeichnenden Istwertsignals und nachgeschalteten
Komparator, und Fig. 7 ein Blockschema der Steuerlogik der Kontrollschaltung.
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Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist die erfindungsgemässe Vorrichtung in
einen Messkopf 1 und ein Steuergerät 2 unterteilt. Der Messkopf 1 weist mehrere
Messkapazitäten 3 auf, die aus zwei gegenüberliegend angeordneten Elektroden besteht
und zwischen welchen die textile Unterlage geführt wird, und mehrere re Messeinrichtungen
4 auf, wobei jeder Messkapazität 3 eine Messeinrichtung 4 zugeordnet ist.
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Jeder Messeinrichtung ist ein Leitungsverstärker (nicht dargestellt)
zur Uebertragung des Messignals an das Steuergerät 2 zugeordnet.
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Im Steuergerät 2 sind am Eingang mehrere Leitungsempfänger i; mit
je zwei Ausgängen vorgesehen, wobei ein Ausgang parallel an einen Messverstärker
5 geschaltet ist und der andere Ausgang jeweils an eine Messkreisschaltung 6 angeschlossen
ist.
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Der Messverstärker 5 misst das Gewicht der Belegung in gr/m gemittelt
über die gesamte Breite der zu messenden textilen Unterlage. In diesem Verstärker
5 wird dabei auch die Dielektrizitätskonstante Er des aufgebrachten Kunststoffes
mittels eines verstellbaren Widerstandes 51 korrigiert. Darnach gelangt der Messwert
sowohl an in einer Auswerteinrichtung eingebautes Instrument zur Anzeige, als auch
an je einen Strom- und Spannungsausgang zur externen Anzeige bzw. Registrierung.
Parallel dazu wird dem Messwert eine Ueberwachungseinheit 9 zugeführt, die jegliche
Abweichung eines vorgegebenen Sollwertes in ein Alarmsignal umwandelt.
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Die Messkreisschaltung 6 misst die Verteilung der Belegung über die
gesamte Breite der zu messenden textilen Unterlage. Das aus der Messkreisschaltung
6 kommende Signal wird von einer Ueberwachungseinrichtung 10 überwacht. In dieser
durch einstellbare Widerstände lo,l 10,2 10,3 werden die Dielektrizitätskonstante
( Fr ) des Kunststoffes das Gewicht der Belegung (gr/m2) korrigiert und der Sollwert
für die Verteilung der Belegung eingestellt. In der nachgeschalteten Auswerteinrichtung
sind Ueberwachungseinheiten vorgesehen welche die in der Ueberwachungseinrichtung
erzeugten Signale für die anzusteuernden Geräte, wie Glocke, Lampe, Schreiber, Markierungseinrichtung
usw. aufbereitet. Die Alarmgebung erfolgt über einen Alarontakt, der sowohl auf
Fehler in der Verteilung und im Gewicht der Belegung anspricht. Der Schreiber registriert
nur Verteilungsfehler. Weiter ist je ein Anschluss für einen weiteren Schreiber
vorgesehen, wobei ein Anschluss einen Verteilungsfehler signalisiert während der
andere sowohl einen Verteilungsfehler als auch einen Fehler im Gewicht der Belegung
signalisiert.
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Ferner sind im Steuergerät 2 zwei HF-Spannungsquellen 7,8 für den
Messkopf 1 vorgesehen.
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Im folgenden werden die erfindungswesentlichen Teile der Vorrichtung
näher beschrieben.
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Der in Fig. 2 im Schnitt dargestellte Kesskopf 1 weist einen T-Träger
11 auf an dessen Stirnseiten zwei Halteplatten 12 angeordnet sind. An den Halteplatten
12 ist oberhalb des T-Trägers 11 einen Doppel-T-Träger 13 befestigt, dessen Stegkanten
parallel zum Balken 14 des T-Trägers 11 verlaufen. An jeder dem Balken 14 zugewandten-Steigkante
des Doppel T-Trägers 13 ist ein erster Schenkel 15 eines Z-Winkelprofils 16 angeschraubt,
derart, dass die zweiten Schenkel 17 zueinander weisen. An den ersten Schenkeln
15 ist auf der Schenkelfläche aufliegend eine Abschirmung 18 aus Kupfer und in einem
Abstand zu dieser ein Print 19, auf welchem die Messeinrichtung 4 aufgebaut ist,
aufgeschraubt.
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In den Balken 14 des T-Trägers 11 ist eine Metallplatte 20 bündig
mit der Oberfläche des Balkens über die gesamte Trägerlänge eingelegt und mit geeigneten
Mitteln befestigt. An den zweiten Schenkeln 17 der Z-Profilabschnitte ist ein Print
21 eingelassen, derart, dass eine Printseite in einem bestimmten Abstand parallel
zur Oberfläche des Balkens 14 angeordnet ist. Auf dieser Printseite ist eine Kupferschicht
22 aufgetragen, welche über eine Leitung 23 mit der Messeinrichtung 4 verbunden
ist. Die in den Balken 14 eingelegte Metallplatte 20 und die dieser zugewendeten
Kupferschicht 22 gleicher Breite bilden die Messkapazitäten 3.
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Zwischen der Metallplatte oder ersten Elektrode 20 und der Kupferschicht
oder zweiten Elektrode 22 wird die textile Unterlage in Richtung des Pfeiles "A"
durchgeführt.
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Der Messkopf 1 übernimmt die Aufgabe die Belegung der textilen Unterlage
zu messen und in ein proportionales elektrisches Signal umzuwandeln. Da die Auflösung
der Messung relativ gross sein muss, wurde das Messfeld in Einheiten à 10 cm unterteilt.
Diese werden über die gesamte Breite des Stoffes aneinandergereiht. Ein für Stoffbahnen
von 1 m Breite ausgelegter Messkopf enthält somit 10 von einander unabhängige
Messkapazitäten
3. In der Laufrichtung des Stoffes ist die Abmessung des Feldes 1 cm. Daraus folgt,
dass jeder Mess-2 kopf eine Fläche von 10 cm kontinuierlich misst.
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Um die gesamte Breite der textilen Unterlage erfassen zu können müssen
die einzelnen Messkapazitäten in einer nahezu lückenlosen Reihe im Messkopf 1 angeordnet
werden. Dadurch wird jedoch die gegenseitige Beeinflussung zweier nebeneinander
angeordneter Messkreise bestehend aus Messkapazität 3 und Messeinrichtung im Messkopf
1 sehr gross.
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Aus diesem Grund werden zwei Messfrequenzen, welche von den HF-Spannungsquellen
7,8 erzeugt werden, eingeführt, wobei die eine Messfrequenz für die ungradzahligen
Messeinrichtungen 4 und die andere Messfrequenz für die gradzahligen Messeinrichtungen
verwendet werden. Um die Beeinflussung durch die Nachbarfrequenz zu vermeiden werden
in jeder Messeinrichtung 4 Quarzfilter Q1 verwendet.
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Die Schaltung der Messeinrichtung ist aus Fig. 3 ersichtlich. Um
die durch das überwachende Material verursachte Feldänderung in ein proportionales
elektrisches Signal umzuwandeln, wird aufgrund der geringen Feldänderung und kleinen
Kapazitäten die Umwandlung mittels der in der HF-Spannungsquelle 7,8 erzeugten Hochfrequenzspannung
durchgeführt. Da die durch die Belegung hervorgerufene Feldänderung auch indirekt
den Wert der Messkapazität 3 verändert ist die an dieser anliegende HF-Spannungsamplitude
ein Mass für die Dicke des zwischen die Elektroden 20,22 eingeführten Mediums.
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Die Messeinrichtung 4 weist über eine 50-Ohm Koaxialleitung 31 einen
mit der HF-Spannungsquelle 7,8 und der zweiten Elektrode 22 verbundenen'Messkreis
32, einen Messverstärker 33 auf, der aus dem Quarzfilter Q1 besteht und über einen
Impedanzwandler T1,T2 an den Messkreis 32 gekoppelt ist, um eine Rückwirkung wegen
der relativ hochohmigen HF-Spannung die an der Messkapazität. 3 anliegt, zu vermeiden.
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Um den Einfluss der textilen Unterlage kompensieren zu können, wurde
eine Varicap-Diode D1 zur Messkapazität 3 in Serie geschaltet. Ferner hat der Messkreis
31 einen Anschluss 34 an welchem eine variable Gleichspannung angelegt wird, um
die Messkapazität 3 zu kompensieren, derart, dass nur die Belegung auf der textilen
Unterlage gemessen wird. Dem Messverstärker 33 ist eine Detektorschaltung 35 nachgeschaltet
die einen Transistor T3 zur Verstärkung des Signals und einem Gleichrichter D3 aufweist,
durch welchen das Signal gleichgerichtet wird, so dass ein zur Aenderung proportionales
Gleichspannungsmessignal am Ausgang der Messeinrichtung 4 erscheint.
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Dieses Gleichspannungssignal wird einem Leitungsverstärker, der der
Messeinrichtung 4 nachgeschaltet ist zugeführt. Der in Fig. 4 dargestellte Leitungsverstärker
weist einen Verstärker IC 1 zur Verstärkung des Gleichspannungsmesssignals und einen
in Serie geschalteten Widerstand R 28 aufzug das Messsignal als Strom an eine Messleitung
36 zum Steuergerät abzugeben.
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Im Steuergerät 2 sind Leitungsempfänger (Fig. 5) angeordnet, die
die aus der Messleitung 36 ankommenden Signale verstärken und das Signal über eine
Leitung 37 an den Messverstärker 5 und über eine Leitung 38 an die Messkreisschaltung
6 weiterleitet. In den Abgängen der Leitungser.pfänger ist ein Schalter 51 angeordnet,
mit welchem die einzelnen Messkapazitäten 3 abgeschaltet werden können.
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Im folgenden ist die erfindungsgemässe Messkreisschaltung mit Bezug
auf Fig, 6 näher beschrieben. Das aus der Leitung 38 kommende Messstromsignal wird
durch den Verstärker IC 1 des Leitungsempfängers und einen ersten Verstärker IC
2 in der Messkreisschaltung verstärkt und in eine Spannung umgewandelt. Dem ersten
Verstärker IC2 ist ein Kondensator C 7 nachgeschaltet, an dem die Spannung anliegt.
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Erscheint ein Messignal am Ausgang der Verstärkerschaltung IC 3,
IC 4, so schaltet der Komparator IC 5, und durch die Steuerlogik (Fig. 7) wird verhindert,
dass der Transistor T1 leitend werden kann. Gleichzeitig wird der Transistor T2
gesperrt und der Transistor T3 eingeschaltet, so dass der Integrator IC 6 zurückgestellt
wird.
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In Fig. 7 ist die Steuerlogik dargestellt. Die Logik wird durch NAND-Gatter
realisiert. Da die Funktion der Kontrollschaltung 40 in Zusammenhang mit Fig. 6
bereits beschrieben wurde, wird auf eine detailierte Beschreibung verzichtet.
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An den Kondensator C 7 ist in Serie eine Verstärkerschaltung IC 3,
IC 4 angeschlossen zu der ein Transistor T1 parallel geschaltet ist. Der Ausgang
der Verstärkerschaltung IC3, 104 ist mit einem Komparator IC5, der in der Ueberwachungseinheit
(ACG) angeordnet ist, und mit einer Kontrollschaltung 40 verbunden. Da der Transistor
Tl gesperrt ist, wird die Messspannungsamplitude von C 7 vollständig und ohne Fehler
auf den sehr hochohmigen Eingang der Verstärkerschaltung IC 3, IC 4 übertragen und
die Messspannung nochmals verstärkt. Diese Messspannung, welche das Istwertsignal
der Verteilung der Belegung darstellt wird dann dem Komparator IC 5 zugeführt.
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Damit auch sehr kleine Messspannungen ausgewertet werden können,
muss die Nullpunktstabilität von IC 3 und IC 4 sehr gross sein und der Kondensator
C 7 darf sich nicht aufladen. Damit dies gewährleistet ist, wurde die Kontrollschaltung
eingebaut, welche aus einer Steuerschaltung 41 und einer Steuerlogok 42, welche
in Fig. -7 dargestellt ist, besteht.
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Die Steuerschaltung besteht im wesentlichen aus einem Integrator
IC 6 und einem ersten und zweiten Komparator IC 7 IC 8, die parallel zueinander
geschaltet sind und über einen Transistor T2 an den Ausgang der Verstärkerschaltung
IC 3, IC 4 angeschlossen sind.
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Lädt sich der Kondensator C 7 auf, so erscheint am Ausgang der Verstärkerschaltung
IC 3, IC 4 eine Spannung Diese Spannung wird vom Integrator IC 6 verstärkt. Da die
Integration durch den Kondensator 13 keine schnelle Aenderung zulässt, erscheint
am Ausgang des Integrators IC 6 nur die Driftspannung des Verstärkers und nicht
die Hessspannung.
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Steigt nun die Spannung am Ausgang des Integrators 10 6 über einen
bestimmten Wert an, so schaltet entweder der erste oder zweite Komparator IC 7,
IC 8 über die Steuerlogik den Transistor T1 ein, wodurch der Kondensator C 7 wieder
entladen wird.