DE2623856A1

DE2623856A1 - Vorrichtung zum nachweis von ruhenden und/oder bewegten faeden

Info

Publication number: DE2623856A1
Application number: DE19762623856
Authority: DE
Inventors: Horst Dr Schirrmeister
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1976-05-28
Filing date: 1976-05-28
Publication date: 1977-12-08

Description

Vorrichtung zum Nachweis von ruhenden und/oder bewegten Fäden
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nachweis von ruhenden und/oder bewegten Fäden, insbesondere zur Überwachung auf Fadenbruch, bestehend aus einem gepulsten Lichtsender, einem Lichtempfänger und Signalverarbeitungsgeräten, die auf die Frequenz des Lichtsenders abgestimmt sind.
Bisher sind mechanische Vorrichtungen bekannt, bei denen ein beweglicher Hebelarm mit geringer Kraft gegen den Faden drückt und sich um einen kleinen Winkel dreht, wenn die Gegenkraft des Fadens wegfällt. Die durch das Anliegen des Hebels am Faden bedingte Reibung sowie die Reibung an zusätzlich erforderlichen Fadenführungsorganen ist häufig unzulässig. Ein weiterer Nachteil des mechanischen Systems ist seine durch die erforderliche Tastempfindlichkeit bedingte Anfälligkeit gegen Stöße.
Berührungsfrei arbeitende Vorrichtungen sollen die eben erwähnten Nachteile vermeiden. Bei einer Vorrichtung dient die elektrostatische Aufladung des Fadens zum Nachweis. Die elektrostatische Aufladung ist jedoch sowohl von der Fadengeschwindigkeit als auch von Umgebungseinflüssen abhängig, insbesondere von der Luftfeuchtigkeit und der Fadenpräparation.
Bei optisch arbeitenden Fadenwächtern, die die teilweise Abdeckung des Lichtbündels durch den Faden in einer Lichtschranke ausnutzen, werden auch diese eben erwähnten Nachteile vermieden. Jedoch ist bei dünnen Fäden die Fläche des Fadenschattens klein, so daß, damit die Abschattung dennoch sichr nachgewiesen werden kann, das Strahlenbündel der Lichtschranke selbst schmal sein muß und die nachgeschalteten elektronischen Geräte zur Signalverarbeitung sehr stabil sein müssen. Es ist gelegentlich möglich, bei Maschinen, wo Fäden verabeitet werden, die Lichtschranken an einer Stelle anzubringen, wo eine periodische Querbewegung des Fadens auftritt, beispielsweise vor einer Changiervorrichtung, so daß man am Lichtempfänger ein Wechselstromsignal erhält und geringere Anforderungen an die Signalverarbeitungsgeräte gestellt werden müssen. Jedoch ist die Frequenz der Querbewegung meist sehr klein und aus räumlichen Gründen ist es oft nicht möglich, die Lichtschranke an einer geeigneten Stelle einzubauen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu entwickeln, mit der ruhende und/oder bewegte Fäden sicher nachzuweisen sind und insbesondere ein Fadenbruch registriert werden kann, wobei der Titer der Fäden, die Fadengeschwindigkeit und die Umgebungseinflüsse die Aussage möglichst wenig beeinflussen sollen.
Außerdem soll die Vorrichtung leicht an die Meßstellen gebracht werden können und am Meßort räumlich wenig hindern.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Lichtsender und Lichtempfänger so angeordnet sind, daß auf den Lichtempfänger kein Licht direkt vom Lichtsender gelangt, jedoch das am Faden reflektierte und gestreute Licht aufgenommen wird.
Nach einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Lichtsender eine Leuchtdiode.
Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die geringen Anforderungen an die Stabilität der Lichtquelle und der Signalverarbeitungsgeräte. Bei dieser Vorrichtung wird - im Gegensatz zu einer Lichtschranke als Fadenwächter - nicht die Differenz zweier fast gleich großer Signale bewertet.
Durch die Verwendung einer gepulsten Lichtquelle wird die elektrische Trennung des vom rückgesteuerten Licht herrührenden Signales von Gleichlichtanteilen und Anteilen anderer Frequenzen ermöglicht.
Eine Leuchtdiode als Lichtsender erzeugt am Faden eine große Bestrahlungsstärke.
Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß sich damit dünne Fäden sicher nachweisen lassen. Durch den gepulsten Betrieb wird die elektrische Trennung des vom rückgestreuten Licht herrührenden Signals von Gleichlichtanteilen und Anteilen anderer Frequenzen ermöglicht.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Lichtsender und Lichtempfänger nicht unmittelbar an einem Ort in Fadennnhe, sondern die Lichtquelle und ein Ort in Fadennähe sowie eine diesem Ort in Fadennähe benachbarte Stelle und der Lichtempfänger sind durch starre oder flexible Lichtleiter miteinander verbunden, wobei aber keine direkte optische Kopplung der beiden Lichtleiter untereinander vorhanden ist. Auf der zum Faden gerichteten Seite stehen die Stirnflächen der Lichtleiter nahe beieinander ohne sich zu berühren. Feine Fäden lassen sich damit nachweisen auch wenn helles Tageslicht oder Licht von Glühlampen oder Leuchtstoffröhren am Meßort vorhanden ist. Auch Schmutzablagerungen auf den Ein- bzw. Austrittsstellen des Lichtes aus den Lichtleitern beeinträchtigen die Funktionsfähigkeit des Gerätes kaum. Bei der Verwendung von Lichtleiterstäben mit Durchmessern von einigen Millimetern ist die Justierung des Gerätes zum Faden nicht kritisch. Kleine Querbewegungen des Fadens beeinträchtigen nicht die Sicherheit der Vorrichtung als Fadenwächter.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung behindert nicht das Anlegen des Fadens an die jeweilige Maschine, weil sich die gesamte Kontrollvorrichtung nur auf einer Seite des Fadens befindet. Es ist möglich, die Lichtleiter in aushärtende Vergußmassen (z. Bo Silikon-Gummi oder Araldit) einzubetten0 Sie können auch in passende Bohrungen vorgeformter Teile eingepreßt werden.
Verwendet man Teflon zur Halterung, so kann der Meßkopf auch bei aggressiver Umgebung und erhöhter Umgebungstemperatur eingesetzt werden.
Das Gerät kann auch zur Überwachung von Fadenscharen und bandartigen Gebilden eingesetzt werden. Die Farbe des Materials ist von geringem Einfluß; selbst braun und schwarz eingefärbte Fäden lassen sich damit nachweisen.
Ein Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
In einem Aluminiumblock 1 mit den Abmessungen 100 x 20 x 40 mm sind auf einer Platine elektronische Bauelemente befestigt.
Ein Impulsgenerator 2 liefert die Stromimpulse für die Leuchtdiode 3. Im Verstärker 4 werden die vom Fototransistor 5 abgegebenen Impulse verstärkt. Durch den elektronischen Schalter 6 kann ein mechanisches Relais 7 angesteuert werden. Der elektronische Schalter 6 wird durch die kurzen Impulse des Impulsgenerators 2 geöffnet und durch die länger anstehenden Impulse vom Verstärker 4 wieder geschlossen. Über das Kabel 8 wird geglättete Gleichspannung von 24 V zugeführt, ebenso stehen die potentialfreien Kontakte des Relais 7 über 8 mit nachgeschalteten Geräten, wie z.B. Alarmgebern in Verbindung.
Das Licht von der Leuchtdiode 3 zur Stirnfläche 9 des Fadenwächters, wo der Faden 10 entlangläuft, wird ebenso wie das am Faden 10 gestreute Licht zum Fototransistor 5 über je einen starren Lichtleitersbab( 11,12) aus Glas gefutmt. Beide Lichtleiter 0 sind um einen Winkel von etwa 10 ° gegeneinander geneigt und sind an der Stirnfläche des Fadenwächters etwa 0,5 bis 1 mm voneinander entfernt. Die elektronischen Bauteile ebenso wie die Lichtleiter sind in eine Kunststoffmasse eingebettet, mit der der Block 1 ausgegossen worden ist. Die Fadenachse 10 kann entweder in der durch die Achsen der Lichtleiter ( 11,12 )aufgespannten Ebene liegen als auch senkrecht auf ihr sein.
Die Leuchtdiode sendet 10 Lichtimpulse pro Sekunde aus. Dementsprechend beträgt die Ansprechzeit des Fadenwächters 0,1 s.
Die Halbwertsbreite der Impulse, die auf der Senderseite 10 /us beträgt, wird durch den Fototransistorauf 40 /us vergrößert0 An diese Impulsbreite ist die Bandbreite des Verstärkers angepaßt. Durch den zweistufigen Aufbau des Verstärkers mit zweimaliger Filterung werden Wechsellichtanteile von 100 Hz nur mit 1/10000 der Impulsverstärkung verstärkt. Auch bei direkter Bestrahlung durch Leuchtstofflampen wird die Funktion des Fadenwächters deshalb nicht beeinträchtigt. An die Umgebung des Einsatzortes ist nur die Forderung zu stellen, daß dem Fadenwächter keine reflektierenden Flächen in einem Abstand von weniger als 15 cm gegenüberstehen.
Beispielsweise befindet sich ein weißer Faden von 30 /um Durchmesser in der Ebene der Lichtleiter mit einem Abstand von 4 mm.
Er bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit und führt senkrecht zu seiner Achse Schwingungen um die Mittellage mit einer Amplitude bis zu 2 mm aus. Hinter dem Faden befindet sich ein freier Raum mit einer Tiefe von 20 cm. Die durch Leuchtstofflampen erzeugte Beleuchtungsstärke am Einbauort beträgt 450 lx. Bei einem Fadenbruch wird sicher ein Signal ausgelöst. Fehlmeldungen werden nicht beobachtet.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Nachweis von ruhenden und/oder bewegten Fäden, insbesondere zur Uberwachung auf Fadenbruch, bestehend aus einem gepulsten Lichtsender, einem Lichtempfänger und Signalverarbeitungsgeräten, die auf die Frequenz des Lichtsenders abgestimmt sind, dadurch gekennzeichnet, daß Lichtsender und Lichtempfänger so angeordnet sind, daß auf den Lichtempfänger kein Licht direkt vom Lichtsender gelangt, jedoch das am Faden reflektierte und gestreute Licht aufgenommen wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender eine Leuchtdiode ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle und ein Ort in Fadennähe sowie eine diesem Ort in Fadennähe benachbarte Stelle mit dem Lichtempfänger durch starre oder flexible Lichtleiter miteinander verbunden sind, aber keine Kopplung der beiden Lichtleiter untereinander vorhanden ist.