DE2841740A1

DE2841740A1 - Verfahren und vorrichtung zum ueberwachen des bewegungszustandes eines fadens an einer textilmaschine

Info

Publication number: DE2841740A1
Application number: DE19782841740
Authority: DE
Inventors: Erich Dr Loepfe
Original assignee: Loepfe AG Gebrueder
Current assignee: Loepfe AG Gebrueder
Priority date: 1977-10-05
Filing date: 1978-09-26
Publication date: 1979-04-12
Also published as: JPS5758450B2; US4256247A; CS200954B1; CH625484A5; US4349784A; JPS5459434A; DE2841740C2

Description

GEBRUEDER LOEPFE AG, WETZIKON (SCHWEIZ)

Verfahren und Vorrichtung zum üeberwachen des Bewegungszustands eines Fadens an einer Textilmaschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Üeberwachen des Bewegungszustands eines Fadens an einer Textilmaschine, an welcher der Faden in einem Bereich periodisch eine Querbewegung relativ zu seiner Längsrichtung ausführt, unter Verwendung einer bei Berührung mit dem Faden ein elektrisches Abtastsignal liefernden Tastvorrichtung. Ferner betrifft die Erfindung eine Tastvorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens.

Aus der schweizerischen Patentschrift 457 228 ist bereits ein elektronischer Fadenwächter an einer Wickelvorrichtung mit changierendem Faden bekannt, wobei ein Messfühler im Changierbereich angeordnet ist. Gemäss den Ausführungsbeispielen dieser Patentschrift ist ein optischer oder ein kapazitiver Messfühler vorgesehen, auch ist dort angegeben, dass es möglich ist, mehrere Messfühler im Changierbereich nebeneinander oder hintereinanderzuschalten. Durch den laufenden Faden wird infolge der Changierbewegung eine Wechselspannung hervorgerufen, die bei einem Fadenbruch verschwindet und somit als Kriterium für den Bewegungszustand des Fadens dient.

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Ferner sind aus dex. schweizerischen Patentschrift 583 656 dynamoelektrische Fühlvorrichtungen zum Ueberwachen des Bewegungszustands langgestreckter Objekte, wie Fäden, bekannt. Diese Fühlvorrichtungen sind als hohle, meist zylindrische Baueinheiten konstruiert, die,mindestens einen isolierenden Führungskörper, Masseelektrode (n) und Signalelektrode(n) aufweisen und mit einem Durchgangskanal für den Faden versehen sind. Die Masseelektroden und Signalelektroden erstrecken sich über den ganzen Umfang des Führungskörpers. Zur Signalbildung wird dabei der Effekt ausgenutzt, dass durch Reibung zwischen dem laufenden Faden und dem isolierenden Führungskörper hochfrequente elektrische Signale erzeugt werden, die den Charakter eines Rauschens haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ueberwachen changierender oder eine kreisende Bewegung (Ballonbewegung) beschreibender Fäden zu schaffen, welches die Vorteile, die sich bei Verwendung der vorgenannten Fadenüberwachungsvorrichtungen ergeben, in sich vereint, nämlich einerseits die Ausnutzung einer beim Fadenlauf erzeugten Wechselspannung und andrerseits die relativ einfache und an alle praktischen Gegebenheiten und alle in Frage kommenden Textilmaschinen anpassbare Konstruktion der dynamoelektrischen Fühlvorrichtungen.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch I genannten Merkmale gelöst.

Im folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Zeichnungen, in denen verschiedene Tastvorrichtungen und eine elektronische Auswertevorrichtung für das Abtastsignal dargestellt sind, erläutert. Die· VerbindungsIeitungen zu den Elektroden und deren Anschlüsse sind der Uebersichtlichkeit wegen nicht wiedergegeben.

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Es zeigen

Fig. la und Ib eine hohlzylindrische Tastvorrichtung in Ansicht von oben und von der Seite;

Fig. 2a und 2b eine in Form eines "Sauschwanzes" ausgebildete Tastvorrichtung in Ansicht von oben und im axialen Schnitt;

Fig. 3a und 3b eine hohlzylindrische Tastvorrichtung mit zwei Elektroden, von oben und von der Seite gesehen;

Fig. 4a und 4b eine ähnliche Tastvorrichtung mit anderer Elektrodenanordnung, von oben und im axialen Schnitt;

Fig. 5a und 5b eine ringförmige Tastvorrichtung mit zwei Elektroden, von oben bzw. im axialen Schnitt gemäss der Linie V-V in Fig. 5a;

Fig. 6a und 6b eine mit einem Einfädelschlitz versehene Tastvorrichtung, von oben und im Schnitt gemäss der Linie VI-VI in Fig. 6a gesehen;

Fig. 7 eine einfache Ausführungsform einer elektronischen Auswerteschaltung im Blockschaltbild, und

Fig. 8 Diagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. dargestellten Auswerteschaltung.

In der folgenden Beschreibung werden die Abtastelemente, die beim Vorbeigang des ballonierenden Fadens elektrische Abtastsignale liefern, als Kollektorelektroden bezeichnet.

Gemäss Fig. la und Ib besteht die Tastvorrichtung aus einem hohlzylindrischen Fadenleitkörper 1 mit einem Fadenkanal K sowie einer an der Mantelfläche des Fadenleitkörpers 1 angeordneten Kollektorelaktrode 11. Diese erstreckt sich in axialer Richtung des Faden-

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kanals K über die ganze Länge des Fadenleitkörpers 1, in dessen Umfangsrichtung jedoch nur über einen Teil, der einem Sektor von etwa 60 entspricht. Der andere, nicht von der Kollektorelektrode 11 bedeckte Teil des Fadenleitkörpers 1 bildet eine neutrale Zone, die praktisch kein Abtastsignal liefert.

Fig. 2a und 2b zeigen einen Sauschwanz-Fadenführer oder Fadenleitkörper 2 konventioneller Form, der aus Keramik hergestellt ist und an seiner Innenfläche, das ist die am Fadenkanal K anliegende Wandung, mit einer Kollektorelektrode 21 versehen ist. Diese erstreckt sich etwa über den vierten Teil des Umfangs des Fadenkanals K. Fig. 2b zeigt einen axialen Schnitt gemäss der Linie II-II in Fig. 2a, wobei die gestrichelten Linien F die Fadenbahn bzw. die Ballonbegrenzung anzeigen. R und R¹ bedeuten die in der Zeichenebene liegenden Teile der Reibzonen, in denen der Faden bei seiner Ballonbewegung den Fadenführer 2 berührt. Aus Fig. 2b geht hervor, dass die Kollektorelektrode 21 an der Innenfläche des Fadenführers 2 unmittelbar oberhalb der Reibzone R¹ angeordnet ist, wodurch ein Abreiben der Randteile der Kollektorelektrode 21 vermieden wird.

Fig. 3a und 3b zeigen eine Tastvorrichtung mit einem hohlzylindrischen FadenIeitkörper 3, der an seiner Innenfläche zwei diametral angeordnete Kollektorelektroden 31,31' und an seiner Mantelfläche zwei diametral angeordnete Masseelektroden 32,32' trägt. Alle Elektroden erstrecken sich in Umfangsrichtung über einen Sektor von etwa 45 und in axialer Richtung über die ganze Länge des Fadenkanals K und des Fadenleitkörpers 3. Jede Masseelektrode 32,32' überdeckt denselben Sektor wie die ihr zugeordnete Kollektorelektrode 31 bzw. 31', so dass diese nach aussen durch die Masseelektroden 32,32' abgeschirmt sind.

Gemäss Fig. 4a und 4b sind an der Innenfläche eines hohlzylindrischen Fadenleitkörpers 4 eine Kollektorelektrode 41 und eine Masseelektrode 42 in geringem Abstand d voneinander angeordnet, so dass zwischen ihnen ein schmaler Spalt S4 vorhanden ist. Beide Elektro-

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den 41,42 sind in Richtung des Umfangs des Fadenkanals K schmal ausgebildet und erstrecken sich in axialer Richtung über die ganze Länge des Fadenleitkörpers 4. Die möglichen Reibzonen R und R¹ befinden sich am unteren bzw. oberen Ende des Fadenkanals K und des Fadenleitkörpers 4.

In Fig. 5a und 5b ist eine ringförmige Tastvorrichtung mit einem Fadenleitkörper 5 dargestellt, an dessen Innenfläche eine Kollektorelektrode 51 und eine Masseelektrode 52 in axialer Richtung aufeinanderfolgend angeordnet sind. Zwischen den Elektroden besteht hier ein schmaler Spalt S5, der - im Gegensatz zu Fig. 4 in Richtung des Umfangs des Fadenkanals K verläuft. Durch die unterbrochenen Linien F ist die Fadenbahn bzw. die Ballonbegrenzung angedeutet.

Die in Fig. 1, 3 und 4 abgebildeten Tastvorrxchtungen sind symmetrisch bezüglich ihrer Längs-Mittelebene; sie haben, wie in Fig. 4b eingezeichnet, an jedem Ende des Fadenkanals K eine Reibzone R bzw. R¹, können also unabhängig von der Richtung ihrer Längsachse eingesetzt werden.

Die Fadenleitkörper 1-5 sind vorzugsweise aus hartem elektrisch isolierendem Material, wie Oxidkeramik, hergestellt. Die Elektroden können nach beliebigen bekannten Verfahren hergestellt sein. Zum Schutz der Elektroden gegen Abrieb durch den Faden werden die Elektroden vorteilhaft durch eine harte Schutzschicht abgedeckt, die zum Beispiel durch Plasmierung (Plasma Plating) aufgetragen sein kann.

Die in Fig. 1-5 dargestellten Tastvorrichtungen können in mehrfacher Hinsicht modifiziert werden. Wenn die Kollektorelektroden wie in Fig. 2-5 an der inneren, den Fadenkanal K begrenzenden Fläche des Fadenleitkörpers angeordnet sind, kann dieser aus einem metallischen Kern mit einem harten isolierenden Ueberzug bestehen. In diesem Falle kann der metallische Kern als Masseelektrode dienen; diese wirkt dann gleichzeitig als Abschirmung für die Kollek-

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torelektrode.

Pig. 6a zeigt eine im Umriss im wesentlichen rechteckige Tastvorrichtung, die gemäss Fig. 6b aus drei plattenförmigen Bauelementen 60,61 und 62 in Sandwichbauweise zusammengesetzt ist. Die untere Platte 61 besteht aus Metall und dient als Kollektorelektrode. Sie hat die Form eines L, dessen innere Kante der gestrichelten Linie 61A folgt. Die obere, im wesentlichen rechteckige Platte 62 besteht ebenfalls aus Metall und dient als tragendes Bauelement und als Masseelektrode. Sie ist mit einer kreisrunden, seitlich offenen Ausnehmung versehen. Der Fadenkanal K wird zum grossten Teil durch die kreisrunde innere Kante K2 der Platte 62 und zum kleineren Teil durch den Abschnitt Kl der inneren Kante der Platte 61 begrenzt. Beide Platten 61 und 62 sind durch eine Zwischenplatte 60 aus Isoliermaterial miteinander verbunden. Diese ist ebenfalls L-förmig mit einem kurzen Schenkel, dessen rechte Kante sich mit der Kante 62A der oberen Platte 62 deckt. Somit verbleibt rechts der Kante 62A zwischen den Platten 62 und 61 der als Einlegeschlitz E dienende freie Raum zum Einführen des Fadens in radialer Richtung in den Fadenkanal K. Zwecks Befestigung an einer Maschine hat die obere Platte 62 einen Ansatz 63 mit Bohrung 64.

Diese Ausführungsform der Tastvorrichtung kann vorteilhaft anstelle der in Fig. 2a und 2b dargestellten zum Abtasten eines ballonierenden Garns verwendet werden, wobei ein die Ballonbewegung anzeigendes Nutzsignal nur während der Zeitintervalle erzeugt wird, in welchen das Garn die Kollektorelektrode 61 an der Kante Kl unterhalb des Einlegeschlitzes E berührt.

Diese Ausführungsform kann in mehrfacher Hinsicht abgeändert und dem jeweiligen Verwendungszweck angepasst werden. So kann zum Beispiel die obere Platte 62 anstatt aus Metall aus einem Isolierstoff bestehen oder aber mit einer harten Isoliermasse überzogen sein. Ebenfalls kann die Kollektorelektrode 61 mit einer harten isolierenden Deckschicht versehen sein. Vorzugsweise wird Oxidkeramik grosser Oberflächenhärte als Isoliermasse für diesen Zweck

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Als Alternative kann an der als Abtastelement dienenden unteren Platte 61 ein piezoelektrisches Element 65 angeordnet sein, welches durch die mechanischen Schwingungen des freigehenden Teils der Platte 61 beim Kontakt mit dem laufenden Faden zu Schwingungen angeregt wird, und ein elektrisches Abtastsignal in Form eines Wechselspannungsimpulses erzeugt.

Die in Fig. 7 gezeigte elektronische Auswerteschaltung dient nicht nur einfach zur Ueberwachung des Fadenlaufs, sondern zur Ueberwachung der Frequenz der Ballonbewegung eines Fadens, das ist die Frequenz, mit der das den Ballon bildende Fadenstück rotiert, an einer Ringspinnmaschine oder einer ballonbildenden Zwirnmaschine. Sie hat insbesondere Bedeutung für Doppeldraht-Zwirnmaschinen des Typs, bei dem oberhalb der Vorlagespule der von dieser abgezogene Faden über einen langsam rotierenden Flügel von oben her in ein zur Vorlagespule koaxiales Fadeneinlaufrohr geleitet wird. Am unteren Ende dieses Rohrs wird dabei der Faden über einen schnell rotierenden Teller nach aussen geführt und gelangt im schnell rotierenden BaHonabschnitt nach oben in einen Fadenführer, durch den er zur Auflaufspule gelenkt wird. Im Falle eines Fadenbruches kann nun der Fall eintreten, dass das im Ballon befindliche Fadenende das über den langsam rotierenden Flügel einlaufende Fadenende mitreisst. In diesem Falle wird weiter Faden von der Vorlagespule durch den Fadenführer abgezogen, jedoch mit einer langsamen "falschen" Ballonfrequenz, die sehr niedrig liegt und etwa 1-2 Hz betragen kann. Diese falsche Arbeitsweise kann durch einen konventionellen Fadenlaufwächter oder Ballonwächter nicht erfasst werden, wohl aber durch die im folgenden beschriebene Frequenz-Auswerteschaltung.

Die Auswerteschaltung umfasst eine an eine Kollektorelektrode 11 angeschlossene Serienschaltung von sechs Stufen, nämlich AC-Verstärker 6, Gleichrichter 7, Tiefpass 8, Hochpass 9, Integrator 10 und Endstufe 20. Die Schaltung ist so ausgelegt, dass die Endstufe 20 kein Ausgangssignal liefert, solange die Frequenz der

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Ballonbewegung des Fadens innerhalb eines bestimmten Bereichs bleibt, dass jedoch die Endstufe 20 betätigt wird und ein Alarmsignal erzeugt und/oder die Maschine stillsetzt, sobald die Frequenz unter einen bestimmten unteren Grenzwert absinkt oder der Faden reisst.* Die Auswerteschaltung wirkt also auch als Fadenbruchwächter, so dass ein solcher überflüssig wird.

Der Aufbau der Schaltstufen 6-10 kann in an sich bekannter Weise erfolgen und braucht deshalb nicht im Detail dargestellt zu werden. Die Endstufe 20 kann eine Leistungsstufe mit angeschlossenem Relais oder eine Anzeigevorrichtung sein.

Die Wirkungsweise der in Fig. 7 dargestellten Auswerteschaltung wird beispielsweise durch Fig. 8 erläutert. Es sei angenommen, dass beim normalen ungestörten Betrieb der Maschine die Frequenz der Ballonbewegung im Bereich von 100-200 Hz liegt, beispielsweise 150 Hz beträgt. Die in diesem Falle von den einzelnen Stufen 6-10 der Auswerteschaltung erzeugten Signale sind im Diagramm A der Fig. 8 dargestellt und mit 6'...1O¹ bezeichnet. Der AC-Verstärker 6 liefert als Abtastsignale Hochfrequenzimpulse 6¹ der Folgefrequenz 150 Hz. Die vom folgenden Gleichrichter 7 gelieferten Impulse 7¹ werden im Tiefpass 8 in die pulsierende Gleichspannung 8¹ umgeformt. Der Tiefpass 8 kann eine obere Grenzfrequenz von beispielsweise 500 Hz aufweisen. Das demodulierte Signal 8' passiert im wesentlichen unverändert den Hochpass 9, dessen untere Grenzfrequenz 20 Hz betragen kann. Das Ausgangesignal 9" des Hochpasses 9 wird vom Integrator oder Glättungsglied 10 in eine Gleichspannung 10' umgeformt, die der Endstufe 20 zugeführt wird.

Liegt nun die Frequenz der Ballonbewegung wesentlich unterhalb der Grenzfrequenz 20 Hz des Hochpasses 9, so ergibt sich der im Diagramm B beispielsweise dargestellte Ablauf. Das demodulierte Abtastsignal, das ist das Ausgangssignal 8¹ des Tiefpasses 8, ist zwar noch als pulsierende Gleichspannung niedriger Frequenz vorhanden, jedoch wird dieses Signal 8' durch den Hochpass 9 unter-

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drückt, so dass auch die Ausgangsspannung des Integrators 10 Null wird.

Es erfolgt also bei dieser Art der Auswertung des von der Tastvorrichtung gelieferten hochfrequenten Abtastsignals 6" eine Demodulation zu einem Signal 8", das mit der niedrigen Frequenz von 150 Hz, das ist die normale Ballonfrequenz, pulsiert. Durch die weitere Filterung im Hochpass 9 wird erreicht, dass die erwähnte "falsche" Ballonfrequenz von 1-2 Hz unterdrückt und damit von der Auswerteschaltung als Fehler erkannt wird.

Anstelle einer solchen weiteren Filterung mittels Hochpass 9, der zusammen mit dem Tiefpass 8 einen Bandpass bildet, kann das demodulierte Signal 8¹ auch einem Impulszähler, einem Frequenzzähler oder dergleichen zugeführt werden.

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Claims

GEBRUEDER LOEPFE AG, WETZIKON Verfahren und Vorrichtung zum Ueberwachen des Bewegungszustands eines Fadens an einer Textilmaschine Patentansprüche

1. Verfahren zum ueberwachen des Bewegungszustands eines Fadens an einer Textilmaschine, an welcher der Faden in einem Bereich periodisch eine Querbewegung relativ zu seiner Längsrichtung ausführt, unter Verwendung einer bei Berührung mit dem Faden ein elektrisches Abtastsignal liefernden Tastvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass

eine Tastvorrichtung solcher Konstruktion verwendet wird, dass sie in Richtung der Querbewegung auf diese mit wechselnder Empfindlichkeit anspricht und ein niederfrequent moduliertes Hochfrequenzsignal als Abtastsignal (6¹) liefert;

dass das Abtastsignal (6¹) demoduliert wird, und

dass die Frequenz des demodulierten Signals (8¹) zur Anzeige des Bewegungszustands des Fadens verwertet wird.

2. Tastvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

sie mindestens ein Bauelement (1,2,3,4,5;61,62) umfasst, das einen durchgehenden Fadenkanal (K) bildet, und dass in Richtung des Umfangs des Fadenkanals (K) abwechselnd Abtastelemente (11,21, 31,31',41,51,61), die beim Vorbeigang des ballonierenden Fadens die Entstehung jeweils eines elektrischen Abtastsignals bewirken, und neutrale Zonen der Bauelemente (1,2,3,4,5,62) aufeinander folgen.

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ORK3JNAL

3. Tastvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als einheitliches Bauelement ein Fadenleitkörper (1,2,3,4,5) mit durchgehendem Fadenkanal (K) vorgesehen ist, der oder dessen
Oberfläche aus Isoliermaterial besteht.

4. Tastvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Abtastelement mindestens eine Kollektorelektrode (11,21,31,
31',41,51) am Fadenleitkörper (1,2,3,4,5) angeordnet ist.

5. Tastvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fadenleitkörper (1) aus Isoliermaterial besteht und eine KoI-lektorelektrode (11) an der Aussenflache des Fadenkörpers angeordnet ist.

6. Tastvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der an den Fadenkanal (K) angrenzenden Innenfläche des Fadenleitkörpers (2,3,4,5) mindestens eine Kollektorelektrode (21,31, 31',41,51) angeordnet ist.

7. Tastvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Fadenleitkörper (3,4,5) zusätzlich eine Masseelektrode (32,32', 42,52) in geringem Abstand (d) von jeder Kollektorelektrode (31, 31",41,51) angeordnet ist.

8. Tastvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein plattenförmiges tragendes Bauelement (62) und ein von
diesem durch Isoliermaterial (60) getrenntes plattenförmiges Abtastelement (61) aufweist, und dass diese Elemente (61,62) so
ausgebildet sind, dass sie mit Teilen ihrer Kanten (Kl,K2) abwechselnd den Fadenkanal (K) begrenzen.

9. Tastvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das tragende Bauelement (62) als Masseelektrode und das Abtastelement (61) als Kollektorelektrode ausgebildet ist.

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10. Tastvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem tragenden Bauelement (62) und dem Abtastelement (61) ein Einlegeschlitz (E) zum Einführen eines Fadens in radialer

Richtung in den Fadenkanal (K) vorgesehen ist.

11. Tastvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Abtastelement (61) ein piezoelektrisches Element (65) angeordnet ist.

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