DE2841740C2

DE2841740C2 - Mit einem Sensor versehener Fadenführer und Schaltungsanordnung zum Überwachen eines ballonierenden Fadens an einer Textilmaschine

Info

Publication number: DE2841740C2
Application number: DE2841740A
Authority: DE
Inventors: Erich Dr. Pfaffenhausen Loepfe
Original assignee: Loepfe AG Gebrueder
Current assignee: Loepfe AG Gebrueder
Priority date: 1977-10-05
Filing date: 1978-09-26
Publication date: 1982-12-30
Also published as: US4256247A; CS200954B1; CH625484A5; JPS5758450B2; DE2841740A1; JPS5459434A; US4349784A

Description

offenbart.

Der Erfindung liegt erstens die Aufgabe zugrunde, einen mit einem Sensor versehenen Fadenführer zu schaffen, der bei ballonierendem Faden ein mit der Ballonfrequenz derart moduliertes Signal erzeugt, daß eine sichere Auswertung oder Bestimmung der Ballonfrequenz ermöglicht wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe einer Schaltungsanordnung zur Auswertung oder Bestimmung der Ballonfrequenz aus dem vom Sensor gelieferten SignaL

Die erstgenannte Aufgabe wird durch einen mit einem Stnsor versehenen Fadenführer mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst, während Anspruch 6 eine Schaltungsanordnung zur Auswertung der von dem Sensor erzeugten Signale betrifft.

Im folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Zeichnungen, in denen verschiedene Fadenführer mit Sensoren und eine elektrische Schaltungsanordnung zur Auswertung der Sensorsignale dargestellt sind, erläutert Die Verbindungsleitungen zu den Elektroden und deren Anschlüsse sind der Übersicht/ichkeit wegen nicht wiedergegeben. Es zeigen

Fig. la und Ib einen in Sandwichbauweise aufgebauten Fadenführer mit einem piezoelektrischen Sensor;

F i g. 2a und 2b einen in Form eines »Sauschwanzes« ausgebildeten Fadenführer in Ansicht von oben und im axialen Schnitt, der mit einem triboelektrischen Sensor versehen ist;

F i g. 3a und 3b einen hohlzylindrischen Fadenführer mit zwei triboelektrisch arbeitenden Elektroden, von oben und im Schnitt von der Seite gesehen;

Fig.4 eine einfache Ausführungsform einer zur Auswertung der Sensorsignale dienenden elektronischen Auswerteschaltung im Blockschaltbild, und

F i g. 5 Diagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der in F i g. 4 dargestellten Auswerteschaltung.

Fig. la und Ib zeigen einen Fadenführer, der mit einem piezoelektrischen Element als Sensor versehen ist.

Wie aus dem Schnitt gemäß Fig. Ib hervorgeht, besteht der Fadenführer aus einer oberen Platte XA, einer unteren Platte Ißund einer Zwischenplatte 16; das piezoelektrische Element 15 ist an der unteren Platte 1ß befestigt. Die obere und untere Platte XA, Iß bestehen aus Metall, die Zwischenplatte !6 aus Isoliermaterial. Gemäß der Aufsicht, Fig. la, ist die als tragendes Bauelement ausgebildete obere Platte XA mit einem Ansatz 13 mit Bohrung 14 zwecks Befestigung an der Textilmaschine versehen. Die Kante 12 einer kreisrunden, seitlich offenen Ausnehmung der oberen Platte XA umschließt zum größten Teil den Fadenkanal K. Im übrigen wird dieser durch einen Abschnitt 11 der inneren Kante der L-förmigen unteren Platte XB begrenzt, die der gestrichelten Linie 1XA folgt.

Zwischen der oberen und der unteren Platte ist im Bereich des Kantenabschnitts 11 die Zwischenplatte 16 ausgespart, so daß ein Einlegeschlitz E gebildet wird, durch den ein Faden seitlich in den Fadenkanal K eingeführt werden kann.

Das piezoelektrische Element 15 ist am freien Ende 1 Iß der unteren Platte Iß in bekannter Weise starr befestigt, so daß es bei jedem Umlauf des ballonierenden Fadens, sobald dieser den Kantenabschnitt 11 berührt, in mechanische Schwingung versetzt wird und einen Hochfrequenzimpuls 6', Fig. 5, liefert. Die hohe Frequenz oder Trägerfrequenz wird dabei durch das aus dem freien Ende llß der unteren Platte Iß und dem Diezoelektrischen Element 15 bestehenden mechanische Schwingungssystem bestimmt

Die Fig.2a, 2b und 3a, 3b zeigen Fadenführer mit triboelektrisch arbeitenden Sensoren, in denen die Ballonbewegung des Fadens Hoohfrequenzimpulse etwas anderer Art als ein piezoelektrisches System erzeugt. Hier ist nämlich die Trägerfrequenz nicht durch die mechanischen Eigenschaften des Fadenführers bestimmt, sondern hat den Charakter eines sehr breitbandigen Rauschens mit Frequenzen bis zu etwa 100 kHz.

Fig.2a und 2b zeigen einen als sogenannten Sauschwanz ausgebildeten Fadenführer 2 konventioneller Form, der aus Keramik hergestellt ist und an einem Teil seiner Innenfläche, das ist die am Fadenkanal K anliegende Wandung, mit einer KoUektorelektrode 21 versehen ist. Diese erstreckt sich etwa über den vierten Teil des Umfangs des Fadenkanals K. Die Kollektorelektrode 21 büdet ein auf Berührung mit dem ballonierenden Faden ansprechendes Element, während der übrige Teil 22 des Umfangs auf die Ballonbewegung nicht anspricht Fig.2b zeigt einen axialen Schnitt gemäß der Linie 11-11 in F i g. 2a, wobei die gestrichelten Linien F die Ballonbegrenzung anzeigen. R und R' bedeuten die in der Zeichenebene liegenden Teile der Reibzonen, in denen der Faden bei seiner Ballonbewegung den Fadenführer 2 berührt Aus F i g. 2b geht hervor, daß die KoUektorelektrode 21 an der Innenfläche des Fadenführers 2 unmittelbar oberhalb der Reibzone R' angeordnet ist, wodurch ein Abreiben der Randteile der KoUektorelektrode 21 vermieden wird.

Beim Lauf des ballonierenden Fadens über die KoUektorelektrode 21 wird in dieser ein Hochfrequenzimpuls 6', siehe F i g. 5A, induziert Dieser wird über eine in F i g. 2a und 2b nicht dargestellte Verbindungsleitung dem AC-Verstärker 6, F i g. 4, zugeführt

Fig.3a und 3b zeigen einen hohlzylindrischen Fadenführer 3, der an seiner Innenfläche zwei diametral angeordnete Kollektorelektroden 31, 3Γ und an seiner Mantelfläche zwei diametral angeordnete Masseelek-

·»() troden M, M' 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 Fadenführers 3. Jede Masseelektrode M, M' überdeckt denselben Sektor wie die ihr zugeordnete Kollektorelektrode 31 bzw. 3Γ, so daß diese nach außen durch die Masseelektroden M, M' abgeschirmt sind. Die zwischen den Kollektorelektroden 31,31' liegenden, auf die Ballonbewegung nicht ansprechenden Abschnitte des Fadenführers 3 sind mit 32,32' bezeichnet.

so Mit der in Fig.3a, 3b dargestellten Vorrichtung werden bei jedem Umlauf des ballonierenden Fadens zwei Hochfrequenzimpulse erzeugt, statt des einen bei der Vorrichtung gemäß F i g. 2a, 2b. Beide Kollektorelektroden 31, 3Γ sind über eine gemeinsame Leitung (nicht dargestellt) mit dem AC-Verstärker 6, Fig.4, verbunden.

Die Fadenführer 2, 3 sind vorzugsweise aus hartem elektrisch isolierendem Material, wie Oxidkeramik, hergestellt Die Elektroden können nach beliebigen bekannten Verfahren hergestellt sein. Zum Schutz der Kollektoreelektroden 21, 31, 31' gegen Abrieb durch den Faden werden sie vorteilhaft durch eine harte Schutzschicht abgedeckt, die zum Beispiel durch Plasmierung (Plasma Plating) aufgetragen sein kann.

^bi Die in F i g. 2a, 2b, 3a, 3b dargestellten Vorrichtungen können in mehrfacher Hinsicht modifiziert werden. So kann der Fadenführer 2,3 aus einem metallischen Kern mit einem harten isolierenden Überzug bestehen. In

diesem Falle kann der metallische Kern als Masseelektrode dienen; diese wirkt dann als Abschirmung für die Kollektorelektrode(n).

Triboelektrisch arbeitende Sensoren können, wie aus Fig.2a, 2b und 3a, 3b hervorgeht, sehr einfach > aufgebaut sein. Da sie jedoch hochohmige Eingangskreise benötigen und somit empfindlich gegen elektrische Streufelder sind, muß bei ihnen auf gute elektrische Abschirmung geachtet werden.

Die in Fig. 4 gezeigte elektronische Auswerteschal- ι ο tung dient nicht sosehr zur Überwachung des Fadenlaufs, sondern zur Überwachung der Frequenz der Ballonbewegung eines Fadens, beispielsweise an einer Ringspinnmaschine oder einer ballonbildenden Zwirnmaschine. Sie hat insbesondere Bedeutung für Doppeidräht-Zwinimäschinen des Typ·., 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 Ballonabschnitt nach oben in einen Fadenführer, durch den er zur Auflaufspule gelenkt wird. Im Falle eines Fadenbruches kann nur 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 in Verbindung mit einem Fadenführer mit einem Sensor der vorbeschriebenen Art und mit der beschriebenen Signalbildung.

Die Auswerteschaltung umfaßt eine an das Piezoelement 15, Fig. 1, oder an die Kollektorelektrode 21, F i g. 2a, 2b, oder die Kollektorelektroden 31,31', F i g. 3, anzuschließende 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 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 so 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.4 dargestellten Auswerteschaltung wird beispielsweise durch Fig.5 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.5 dargestellt und mit 6' ... 10' bezeichnet. Der AC-Verstärker 6 liefert als verstärkte Abtastsignale Hochfrequenzimpulse 6' der Folgefrequenz 150 Hz. Die vorn folgenden Gleichrichter 7 gelieferten gleichgerichteten Hochfrequenzimpulse T werden im Tiefpaß 8 in die pulsierende Gleichspannung 8' umgeformt Der Tiefpaß 8 kann eine obere Grenzfrequenz von beispielsweise 500 Hz, die jedoch oberhalb der Ballonfrequenz liegen muß, aufweisen. Das demodulierte Signal 8' passiert im wesentlichen unverändert den Hochpaß 9, dessen untere Grenzfrequenz unterhalb der Frequenz der Ballonbewegung liegt und beispielsweise 20 Hz betragen kann. Das Ausgangssignal 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 bei falschem Lauf des Fadens 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 8' des Tiefpasses 8, ist zwar noch als pulsierende Gleichspannung niedriger Frequenz vorhanden, jedoch wird dieses Signal 8' durch den Hochpaß 9 unterdrückt, so daß auch die Ausgangsspannung des Integrators 10 Null wird.

Es erfolgt also bei dieser Art der Auwertung des von einem Sensor gemäß Fi g. la, Ib, F i g. 2, 2b oder 3a, 3b gelieferten Hochfrequenz-Impulssignals 6' eine Demodulation zu einem Signal 8', das mit der niedrigen Frequenz von 150Hz, das ist die normale Ballonfrequenz, pulsiert Durch die weitere Filterung im Hochpaß 9 wird erreicht, daß die erwähnte »falsche« Ballonfrequenz von 1—2Hz 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 8' auch einem Impulszähler, einem Frequenzmesser oder dergleichen zwecks Diskriminierung der korrekten Ballonfrequenz zugeführt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mit einem Sensor versehener Fadenführer zum Oberwachen eines ballonierenden Fadens an einer Textilmaschine, an welcher der Faden bei Berührung mit dem Fadenführer im Sensor ein mit der Periode der Ballonbewegung moduliertes Wechselspannungssignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenführer (IA Ift 16; 2; 3) einen durchgehenden Fadenkanal (K) bildet, in dessen Umfangsrichtung mindestens ein auf die Fadenbewegung nicht ansprechender (12; 22; 32, 320 ^uncl mindestens ein auf die Fadenbewegung ansprechender (11; 21; 31, 3 V) Abschnitt des Umfangs des Kanals (K) aufeinanderfolgen, derart, daß bei jeder reibenden Berührung des ballonierenden Fadens mit dem auf f adenbewegung ansp.echenden Abschnitt (11; 21; 31,31') ein Hochfrequenzimpuls (6') erzeugt wird.

2. Fadenführer nach Anspruch I mit einem piezoelektrischen Sensor, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenführer(lA, IJJ, 16) eine obere (MJund eine untere (ISJ Platte aufweist, die über eine isolierende Zwischenplatte (16) miteinander verbunden sind und zusammen den Fadenkanal (K) bilden, wobei die obere Platte (XA)den auf die Fadenbewegung nicht ansprechenden Abschnitt (12) bildet und die untere Platte (1 ß^mit einem als piezoelektrisches Element (15) ausgebildeten Sensor fest verbunden ist und den auf die Fadenbewegung ansprechenden Abschnitt (11) bildet

3. Fadenführer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der oberen Platte (IA) und der unteren Platte (1 B) ein Einlegeschlitz (E) zum Einführen des Fadens in den Fadenkanal (K) vorgesehen ist.

4. Fadenführer nach Anspruch 1, bestehend aus einem einstückigen, einen Fadenkanal bildenden Bauelement, dessen Außenfläche aus Isoliermaterial «o besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenführer (2, 3) mit einem triboelektrisch arbeitenden Sensor in Form mindestens einer sich nur über einen Teil des Umfangs des Fadenkanals (K) erstreckenden und den auf die Fadenbewegung ansprechenden « Abschnitt bildenden Kollektorelektrode (21; 31,3Γ) versehen ist, wobei der von der Kollektorelektrode (21; 31, 3Γ) freie Teil des Umfangs den nicht ansprechenden Abschnitt (22; 32,32') bildet.

5. Fadenführer nach Anspruch 4, dadurch gekenn- so zeichnet, daß jeder Kollektorelektrode (31,31') eine an der Außenfläche des Fadenführers (3) angeordnete, als Abschirmung wirkende Masseelektrode (M, M') zugeordnet ist.

6. Schaltungsanordnung zur Auswertung der von dem Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gelieferten Folge von Hochfrequenzimpulsen (6'), dadurch gekennzeichnet, daß sie zwecks Ermittlung der Ballonfrequenz ei.ie an den Sensor (15, 21, 31, 31') anzuschließende Serienschaltung, bestehend aus einer Gleichrichterschaltung (7), einem Bandpaß (8, 9) zur Abtrennung der durch die Bewegung des Fadens erzeugten Ballonfrequenz und Schaltkreisen (10, 20) zur Diskriminierung der Ballonfrequenz, umfaßt. ^b5

Die Erfindung betrifft einen mit einem Sensor versehenen Fadenführer zum Oberwachen eines ballonierenden Fadens an einer Textilmaschine, an welcher der Faden bei Berührung mit dem Fadenführer im Sensor ein mit der Periode der Ballonbewegung moduliertes Wechselspannungssignal erzeugt Ferner betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung zur Auswertung der vom Sensor erzeugten Signale.

Aus der schweizerischen Patenschrift 4 57 228 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, deren Frequenz durch die Changierbewegung bestimmt ist und die bei einem Fadenbruch verschwindet und somit als Kriterium für den Bewegungszustand des Fadens dient

Aus der DE-PS 19 28 783 und 25 51435 sind triboelektrische Sensoren zum Oberwachen laufender Fäden bekannt, bei denen in der Reibzone des Fadens hochfrequente Ladungsänderungen entstehen, die auf einer Elektrode entsprechende hochfrequente Wechselspannungon induzieren und dadurch den Fadenlauf anzeigen. Diese Erscheinung tritt bereits beim Fehlen einer statischen elektrischen Ladung des Fadens, jedoch in stärkerem Maße beim Vorhandensein einer solchen Ladung auf, wie sie durch Reibung des Fadens an Maschinenteilen entsteht

In der DE-OS 27 00 287 sind ringförmige Fadenführer und Sensoren beschrieben, die ohne Berührung durch oder auf Kontakt mit dem ballonierenden Faden ansprechen, z. B. piezoelektrische oder triboelektrische Sensoren. Diese letzteren erzeugen ununterbrochene Schwingungs- oder Wechselspannungssignale, deren Verschwinden einen Bruch oder Stillstand des Fadens anzeigt. Die Ballonfrequenz des Fadens wird hierbei nicht ermittelt.

In der DE-OS 24 18 245 sind ein Verfahren und Fadenwächter zur Überwachung einer Ballonbewegung des Fadens an Textilmaschinen beschrieben. Gemäß dem Ausführungsbeispiel bildet der fest eingespannte Schaft einer Fadenführungsöse mit dieser zusammen ein schwingungsfähiges System, welches durch Reibung mit dem in der öse rotierenden Faden angeregt wird. Die mechanischen Schwingungen des Systems werden durch eine Induktionsspule (oder ein piezoelektrisches Element) in durchlaufende elektrische Wechselspannungssignale umgesetzt, aus denen die Rotationsfrequenz des Fadenballons durch Ausfilterung gewonnen wird (Anspruch 2).

Bei Anwendung dieses aus der DE-OS 24 18 245 bekannten Verfahrens und Fadenwächters wird durch den laufenden Faden das aus Öse und Schaft bestehende mechanische System in Resonanz angeregt, wobei die Rotationsfrequenz des Ballons die Resonanzfrequenz überlagert. Eine solche Anordnung ermöglicht eine saubere Abtrennung der Rotationsfrequenz aber nur dann, wenn ein genügend großer Abstand zwischen Resonanz- und Rotationsfrequenz besteht. Bei üblicher, durch die Betriebsbedingungen der Textilmaschine bestimmter Ausbildung des genannten Systems ist diese Bedingung nicht erfüllt, und es sind in der DE-OS auch keine Maßnahmen zur Beseitigung dieser Schwierigkeit