Die Erfindung betrifft einen Fadenbruchdetektor für Spinnma
schinen, insbesondere für Ringspinnmaschinen gemäß dem Ober
begriff des Anspruchs 1.
Bei Ringspinnmaschinen oder ähnlichen Spinnmaschinen ist die
frühzeitige Feststellung eines Fadenbruchs von großer Bedeu
tung, um die Produktivität zu erhöhen, den Fadenausschuß zu
minimalisieren und vorzeitig Fehler zu verhindern.
Zu diesem Zweck sind bereits Fadenbruchdetektoren bekanntge
worden.
Die CH-PS 4 32 320 beschreibt eine Vorrichtung zum Feststellen
des Auftretens eines Bruches von Fäden oder Garn, das durch
eine Textilmaschine hindurchläuft. Dies geschieht durch einen
piezo-elektrischen Wandler, der auf eine Vibration des Garns
während des Durchlaufs anspricht, die diesem bei der Verar
beitung in der Maschine erteilt wird. Der Garnführer ist
dabei starr mit einem Arm verbunden, der die Vibrationen des
Garns auf den Wandler überträgt. Dessen Signal wird an einem
Detektorkopf angezeigt, was durch eine Abtastvorrichtung er
folgen kann, die mehrere Detektorköpfe nacheinander abtastet.
Die DE-OS 24 18 245 beschreibt ein Verfahren zum Erzeugen eines
Steuersignals beim Auftreten eines Fadenbruches an Textilma
schinen, wobei der Faden beim Durchlaufen einer Überwachungs
stelle ein elektrisches Signal erzeugt, das die Rotationsfre
quenz des Fadenballons repräsentiert. Dies geschieht dadurch,
daß auf die Fadenführeröse, die den Signalgeber darstellt, der
Laufzustand des Fadenballons als erzwungene Schwingung über
tragen wird. Dabei ist die Fadenführeröse lediglich am Ende
ihres relativ langen Schaftes im Block verankert, so daß der
ganze Fadenführer mit einer relativ großen Amplitude schwingt.
Dies kann im Lauf der Zeit zu Materialermüdungserscheinungen
führen. Weiterhin muß bei dieser bekannten Vorrichtung der
Detektor im Falle eines Defektes mit seinem ganzen Block von
der Stange entfernt werden, auf der er starr verankert ist.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen
Fadenbruchdetektor mit einem piezoelektrischen Element derart
auszubilden, daß er leicht zusammensetzbar und montierbar
und somit wartungsfreundlich ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1
gelöst.
Erfindungsgemäß ist der Fadenführer in einem Halter be
festigt, der den piezoelektrischen Sensor enthält, dieser
Halter kann im Falle eines Defektes leicht aus der Faden
führerklappe herausgezogen und gegen einen neuen Halter aus
getauscht werden. Dabei werden keine elektrischen Verbindun
gen zerstört, da die Stromaufnahme vom piezoelektrischen
Sensor mittels in die Fadenführerklappe eingeführter, federn
der Kontaktarme erfolgt. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die
Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht im Querschnitt einer Ringspinnma
schine mit dem erfindungsgemäßen Fadenbruchdetektor,
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht der in Fig. 1 dargestellten
Fadenführerklappe,
Fig. 3 eine Aufsicht auf die Fadenführerklappenanordnung gemäß Fig. 2
mit lediglich zwei unterteilten Fadenführerklappenstangen,
Fig. 4 eine teilweise geschnittene Rückansicht der Fadenführerklappe,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht in Explosionsdarstellung
der in den Fig. 2 und 4 dargestellten Fadenführerklappe,
Fig. 6 eine Querschnittsansicht entlang den Linien A-A und
B-B in Fig. 2,
Fig. 7 ein schematisches Schaltbild mit einem Verstärker und
einem Detektor mit einem piezoelektrischen Element,
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht der vor einer Fadenführerklappenstan
ge angeordneten Schaltungsplatinen,
Fig. 9 eine teilweise vergrößerte Ansicht gegenüber Fig. 8,
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht der elektrischen Verbin
dungen auf den Schaltungsplatinen,
Fig. 11 eine Aufsicht einer Lagerfläche einer Kupplungsplatte,
Fig. 12 eine Ansicht von unten gegenüber Fig. 11,
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht einer anderen erfindungs
gemäßen Ausführungsform,
Fig. 14 eine Seitenansicht einer anderen, erfindungsgemäß
verwendeten Fadenführerklappe,
Fig. 15 eine Seitenansicht der Fadenführerklappe gemäß Fig. 14 von
rechts,
Fig. 16 eine Querschnittsansicht einer Fadenführerbefestigung
gemäß Fig. 14 und einer Fadenführerklappenbefestigung,
Fig. 17 eine perspektivische Explosionsdarstellung der
Fadenführerklappe gemäß Fig. 14 und
Fig. 18 eine schematische Darstellung eines Teils aus Fig. 17.
In Fig. 1 ist beispielhaft eine Ringspinnmaschine darge
stellt, bei der die Spinnfäden Y von einem Paar Lieferwalzen
1, 1′ zugeführt und auf eine Spule 8 aufgewickelt und dabei
mit Hilfe eines Fadenführers 2 geführt werden. Die Spinnfäden Y
werden verzwirnt und unter Bildung eines Wickels 7 bei Dre
hung der Spule 8 aufgewickelt, wobei die Fäden mit Hilfe des
auf einer Ringbank 4 auf- und abbewegbaren Rings 5
und eines auf diesem umlaufenden Läufers 6 entlang der Spule 8 geführt werden.
Ferner ist ein Knotenfangring 9 vorgesehen. Der Fadenführer
ist an einer Fadenführerklappe 3 befestigt, das wiederum an einer Fadenführerklappen
stange 10 gehaltert ist. Der Fadenführer 2 ist in seiner Lage
an der Fadenführerklappe 3 einstellbar, und die Fadenführerklappenstange 10 kann ent
lang einer Spindel der Spule 8 auf- und abwärts gleiten.
An dem Fadenführer
2 ist ein Fadenbruchdetektor vorgesehen; zu diesem Zweck ist ein
piezoelektrisches Element 12 an einem Teil des Fadenführers 2
befestigt, und das Ausgangssignal des piezoelektrischen Ele
ments 12 wird zum Feststellen eines Fadenbruchs weiter ver
arbeitet. Durch die Berührung des Fadenführers 2 mit den
Spinnfäden Y treten an diesem hochfrequente Schwingungen auf.
Diese Schwingungen sind mit mechanischen Schwingungen der
Ringspinnmaschine vermischt. Die Frequenz der mechanischen
Schwingungen beträgt etwa 1 kHz, während der Fadenführer etwa
mit 15 kHz schwingt. Diese letzteren Schwingungen sind Eigen
schwingungen des Fadenführers und im wesentlichen unabhängig
von dem Berührungsdruck mit den Spinnfäden Y und von deren Be
wegungsgeschwindigkeit. Daher können Fadenbrüche in der Weise
festgestellt werden, daß man die Eigenschwingungen gegenüber
den mechanischen Schwingungen diskriminiert. Als Vibrations
detektor wird das piezoelektrische Element 12 verwendet, dessen
elektromotorische Kraft zum Feststellen der Eigenschwingungen
gemessen wird. Der erfindungsgemäße Fadenführer ist daher
mit einem piezoelektrischen Element versehen,
dessen elektromotorische Kraft zum Nachweis in einfacher Wei
se herausgeführt und weiterverarbeitet werden kann. Meist ist
es erforderlich, daß der Fadenführer 2 gegenüber der Fadenführerklappe
einstellbar und von dieser abgenommen werden kann, und die
Fadenführerklappe 3 sollte ferner von der Fadenführerklappenstange 10 gelöst werden
können. Die Fadenführerklappe 3 ist gewöhnlich selbstschließend und hält
den Fadenführer 2 immer in einer bestimmten Höhe. Der erfin
dungsgemäße Vibrationsdetektor erfüllt diese Anforderungen.
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, wobei der Fadenführer 2,
die Fadenführerklappe 3 und der Signalübertrager erfindungsgemäß auf der
Fadenführerklappenstange 10 befestigt sind. Die Fadenführerklappe 3 ist an der
Fadenführerklappenstange 10 über eine Isolierplatte 16 und eine an deren
Rückseite angeordnete Schaltungsplatine 15 befestigt. Die
Fadenführerklappe 3 ist an einer Fadenführerklappenklammer 13 angelenkt. Der Faden
führer 2 ist einstellbar an der Vorderseite der Fadenführerklappe3 be
festigt. Das piezoelektrische Element 12 ist gemäß Fig. 4
mit einer flachen Seite mit dem Fadenführer 2, beispielswei
se durch Verkleben, verbunden. In vorteilhafter Weise wird der
erfindungsgemäß verwendete Fadenführer 2 an einem Halter 21
federn gehalten (vgl. Bezugszeichen 11). Der Halter 21 ist
gemäß Fig. 5 zylinderförmig ausgebildet und weist zwei
Schlitze 22 auf, von denen der eine nicht dargestellt ist.
Die Anschlußleitungen des piezoelektrischen Elements 12 sind
mit einer elektrisch leitenden Platte 121 verbunden, die in
den Schlitzen 22 Aufnahme findet. Der Fadenführer 2 ist zu
sammen mit dem Halter 21 austauschbar. Eine Führungsbohrung 32
ist im Bodenteil der Fadenführerklappe 3 ausgebildet, um den Halter 21
nach unten zu drücken. In die Führungsbohrung 32 wird von
hinten ein U-förmiges Teil 40 eingeführt. Der Halter 21 und
das U-förmige Teil 40 sind aus isolierendem Material herge
stellt. Innerhalb der Schenkel 41 des U-förmigen Teils 40 sind
jeweils Schlitze 42 ausgebildet. Die Schenkel 41 passen in die
Führungsbohrung 32. An der Spitze der Schenkel 41 ist jeweils eine Boh
rung 43 vorgesehen.
In die Schlitze 42 und die Bohrung 43 sind elektrisch leiten
de Drähte 46 eingeführt, wobei jeder Draht aus einem Spulen
abschnitt 44, einem Anschlußteil 14 und einem Kontaktteil 47
besteht, der gegenüber dem Schlitz 42 nach einwärts federnd
gebogen ist. Die Drähte 46 sind, beginnend mit ihrem Kontakt
teil 47, ebenfalls in die Schlitze 42 und die Bohrung 43 ein
geführt. Auf beiden Seiten der Spulenabschnitte 44 sind auf
Zapfen 35 eines elektrisch isolierenden Zylinders 34 elektrisch
isolierende Ringe 36 angeordnet.
An der Rückseite des U-förmigen Teils 40 ist
ein Anschlag 45 ausgebildet, um die Einsetzpositionen
des U-förmigen Teils 40 in der Führungsbohrung 32 zu begrenzen.
Die Klammer 13 der Fadenführerklappe 3 weist zwei Gelenke 131 und
Arme 133 auf. Ferner ist eine Bohrung 132 für eine Befesti
gungsschraube vorgesehen. An dem hinteren Ende der Fadenführerklappe 3
sind Gelenke 31 vorgesehen. Das U-förmige Teil 40 wird in die
Führungsbohrung 32 eingesetzt, der Zylinder 34 zwischen den
Gelenken 131 der Klammer 13 und den Gelenken 31 angeordnet,
und die Klammer 13, der Zylinder 34, die Fadenführerklappe 3 sowie eine
Welle 33 werden zur Vervollständigung der Fadenführerklappenanordnung
zusammengesetzt. Der Halter 21 wird gemäß Fig. 4 in die
Führungsbohrung 32 der Fadenführerklappe 3 eingesetzt, und die An
schlußleitungen des piezoelektrischen Elements 12 werden mit
den Anschlüssen 14 über die Drähte 46 verbunden.
Beim Einbau der Fadenführerklappe 3 mit dem Fadenbruchdetektor an der
Fadenführerklappenstange 10 ist darauf zu achten, daß die entsprechenden
Anschlüsse 14 elektrisch sicher miteinander verbunden werden,
wobei die Fadenführerklappe 3 austauschbar und in seiner Einbaulage bis
zu einem gewissen Grade einstellbar ist. Da bei Präzisions
ringspinnmaschinen zu beiden Seiten des Rahmens etwa 200 Fadenfüh
rerklappen angeordnet sind, ist es vorteilhaft, wenn die Isolierplat
ten 16 und die Schaltungsplatinen 15 so unterteilt sind, daß
sie jeweils von 4 bis 8 Einheiten benutzt werden; in vor
teilhafter Weise sind diese Platinen gleich groß. Im Hinblick
auf die Produktivität bei der Herstellung ist es ferner vor
teilhaft, mehrere Anschlußdrähte in der Nähe der Fadenführerklappenstan
ge 10 anzuordnen. Erfindungsgemäß sind daher die Schaltungs
platinen derart ausgebildet, daß die Signale an den einzelnen
Fadenführern aufgenommen und übertragen werden. Gemäß Fig. 3
sind die Schaltungsplatinen 15 eng aneinander anliegend ange
ordnet, und die elektrischen Verbindungen sind an beiden Sei
ten der Schaltungsplatinen derart ausgebildet, daß die Ver
bindungsplatinen 17, die Verbindungen zu den Isolierplatten 16
aufweisen, unter Druck durch die Wirkung der benachbarten
Fadenführerklappen 3 in Berührung mit den Fadenführerklappenstangen 10 gehalten werden.
Gemäß Fig. 8 sind die Schaltungsplatinen 15 an der Fadenführerklappen
befestigungsseite (Vorderseite) der Fadenführerklappenstangen 10 und
schichtweise zwischen den Isolierplatten 16 mit Hilfe von
Fadenführerklappenbefestigungsbolzen und Muttern angeordnet. Durch die
Muttern 102 (Fig. 2) werden die nicht dargestellten Fadenführerklappen
befestigungsbolzen festgezogen, die durch die Bohrung 132
(Fig. 5) in der Fadenführerklammer 13, durch eine in der Isolier
platte 16 ausgebildete Bohrung 162, durch eine in der Schal
tungsplatine 15 ausgebildete Bohrung 151 und durch eine in
der Fadenführerklappenstange 10 ausgebildete Befestigungsbohrung 101 ge
führt sind. Jede Schaltungsplatine 15 weist eine gedruckte
Schaltung auf einer Hauptfläche eines elektrisch isolierenden
Materials auf. Obwohl die in der Zeichnung dargestellten
Schaltungsplatinen 15 und Isolierplatten 16 jeweils für den
Betrieb von sechs Detektoreinheiten ausgebildet sind, kann
im Rahmen der Erfindung auch eine andere geeignete Zusammen
fassung erfolgen, beispielsweise mit 4 bis 8 Detektoreinhei
ten. Oberhalb der Befestigungsbohrungen 151 sind in den
Schaltungsplatinen 15 jeweils elektrische Anschlüsse 18 vor
gesehen, die zu den Anschlüssen 14 führen. Oberhalb der Befe
stigungsbohrung 162 ist in der Isolierplatte 16 ein längli
cher Schlitz 161 ausgebildet, durch den die von der Fadenführerklappe 3
nach hinten sich erstreckenden Anschlüsse 14 geführt sind.
Wenn die Fadenführerklappen 3 in der vorstehenden Weise eingebaut sind,
befinden sich die Anschlüsse 14 in Kontakt mit den Anschlüs
sen 18, und bilden so einen elektrischen Übergang durch den
länglichen Schlitz 161.
Die Schaltungsplatinen 15 sind gemäß Fig. 6 elektrisch ver
bunden. Die Schaltungsplatine 15 weist an ihren beiden Enden
symmetrische elektrische Leiterbahnen 19 auf. Jede Isolier
platte 16 ist kürzer als die Gesamtlänge der entsprechenden
Schaltungsplatine 15 und wird mit dieser in Kontakt gehalten,
allerdings mit Ausnahme der erwähnten Leiterbahnbereiche 19
der Schaltungsplatinen 15. In diesem Bereich sind die Ver
bindungsplatinen 17 angeordnet, und die elektrischen Leiter
bahnen 19 sind so miteinander elektrisch verbunden. Gemäß
Fig. 10 sind an der Rückseite der Verbindungsplatine 17
Verbindungsteile 173 vorgesehen, deren Anzahl der der
elektrischen Leiterbahnen 19 entspricht. Gemäß den Fig. 11
und 12 sind in jeder Verbindungsplatine 17 zum Haltern
der Verbindungsteile 173 ein Längsschlitz 171 und Querschlit
ze 172 ausgebildet. Auf der Schlitzseite der Verbindungspla
tine 17 sind Vorsprünge 174 ausgebildet, die in Bohrungen
152 (Fig. 6A) in der Nähe der Leiterbahnen 19 der Schaltungs
platine 15 eingeführt werden, um die Lage der Verbindungspla
tine 17 festzulegen. Abschnitte an beiden Seiten jedes ent
sprechenden Verbindungsteils 173 sind abgeknickt und treten
so aus der Oberfläche der Verbindungsplatine 17 heraus und
bilden einen elektrischen Kontakt mit den Leiterbahnen 19
durch den Andruck der Verbindungsplatine 17. Gemäß Fig. 3
wird die Verbindungsplatine 17 an den Fadenführerklappen 3 gehalten.
Gemäß dem in Fig. 7 dargestellten schematischen Schaltbild
ist ein Signaldetektor 50 betrieblich einem piezoelektri
schen Wandler 12 an dem Fadenführer 2 zugeordnet. Die zwei
Anschlußleitungen des piezoelektrischen Sensors 12 sind
mit einem Bandpaß-Filter 52 verbunden, der die Eigenschwin
gungskomponente in den Ausgangssignalen des piezoelektri
schen Sensors aufnimmt. Diese Eigenschwingungskomponente
wird dann mittels eines Verstärkers 53 auf einen bestimmten
Wert verstärkt. Ein Gleichrichterfilter 54 wandelt die
Wechselspannungssignale in Gleichspannungssignale um. Mit
Hilfe eines Spannungskomparators 55 wird ein Spannungsbe
reich festgelegt, in dem der Normalbetrieb garantiert ist,
und am Ausgang des Komparators 55 liegt ein entsprechendes
logisches Ausgangssignal 56 an.
Wegen der Zunahme der Gerätekosten ist es jedoch relativ un
günstig, für jede Fadenführerklappe einen derartigen Detektor 50 vorzu
sehen. Entsprechend können die Schwingungen kollektiv
festgestellt und angezeigt werden. In diesem Sinne sollten die
piezoelektrischen Elemente 12 an den etwa 200 Fadenführern
für eine kurze Zeitdauer abgetastet werden, um ihre Eigen
schwingungen zu messen. Dabei ist es notwendig, etwa
400 Signale zu messen, da die Fadenführerklappen an beiden Seiten der
Ringspinnmaschine angeordnet sind. Diese Lösung wird in der
DE-OS 29 19 836 näher erläutert.
Weiterhin kann bei Anordnung des Fadenbruchdetek
tors an einer Ringspinnmaschine für deren eine oder beide
Seiten oder für jeden Block der Ringspinnmaschine eine An
zeige vorgesehen sein. Dadurch wird die Notwendigkeit ausge
schlossen, daß die Bedienungsperson in zeitraubender Weise die
Fäden miteinander verbinden muß.
Obwohl gemäß der vorstehenden Beschreibung die Schaltungspla
tinen 15 und die Isolierplatten 16 an der Vorderseite der
Fadenführerklappenstange 10 angeordnet sind, können sie im Rahmen der Er
findung auch innerhalb der Fadenführerklappenstange angeordnet werden. In
diesem Fall wird an der Befestigungsfläche der Fadenführerklappenstange
10 eine Bohrung 102 zur Aufnahme der Anschlüsse 14 der Fadenführerklappe
ausgebildet, und die Verbindungsplatine 17 ist an der Rücksei
te der Fadenführerklappenstange 10 angeordnet. Andere Ausbildungen der
Fadenführerklappe 3 sind möglich, soweit die Anschlußleitungen des
piezoelektrischen Elements 12 an dem Fadenführer 2 sich nach
hinten erstrecken.
Die Fig. 14 bis 18 zeigen andere Aus
führungsformen der Fadenführerklappe 3. Die ganze Fadenführerklappe 30 besteht
mit Ausnahme des Fadenführers 2 aus Kunststoff. Der Faden
führer 2 und seine Befestigung sind ähnlich wie bei Fig. 5.
Die Fadenführerklappe 30 weist eine Bohrung 307 zur Aufnahme des Hal
ters 21 sowie zwei Schlitze 305 zur Aufnahme flexibler Kon
taktarme 306 auf. Bei der dargestellten Ausführungsform
weist die Fadenführerklappe 30 keine Feder auf, und die Klammer 300 ist
gelenkförmig ausgebildet. Es ist daher schwierig, Anschlüsse
310 zu bilden, die sich zur Rückseite der Klammer 300 er
strecken und mit den Kontaktarmen 306 verbunden sind. Daher
besteht eine Schwenkverbindung 312 aus elektrisch leitendem
Material, um die flexiblen Kontaktarme 306 und die Anschluß
fahnen 310 miteinander zu verbinden. Die Anschlußfahnen 310
weisen auf einer Seite Bohrungen 311 auf, die jedoch nicht
vollständig ausgebildet sind, so daß die Spitze der Schwenk
verbindung 312 in der betreffenden Bohrung elastisch sitzt.
Die Anschlußfahnen 310 werden in Schlitze 304 eingesetzt, die
in der Klammer 300 ausgebildet sind.
Der Kontaktarm 306 ist entsprechend den Fig. 17 und 18
geformt und gemäß Fig. 16 angeordnet. Der Kontaktarm 306
weist an seinem einen Ende eine Bohrung 309 auf, um normaler
weise einen Teil der Schwenkverbindung 312 elektrisch zu
verbinden. Ferner ist der Kontaktarm 306 mit der Bohrung 313
ausgerichtet, die sich durch das Schwenkteil 301 oben an
der Klammer 300 erstreckt, und zwar mit Hilfe eines Einbau
teils 308, das die Rückseite der Bohrung 307 verschließt.
Die Schwenkverbindung 312 ist so befestigt, daß sie Einsetz
bohrungen 314 an beiden Seiten der Hinterkante der Fadenführerklappe 30,
die Bohrung 309 in dem Kontaktarm 306, die Bohrung 313 in
der Klammer 300 und die Bohrung 311 in dem Anschluß 310
durchdringt. Auf diese Weise werden die Kontaktarme 306 mit
den Anschlüssen 310 über die Schwenkverbindungen 312 elektrisch
verbunden. Beide Anschlußleitungen des piezoelektrischen
Elements 12 werden ferner gemäß Fig. 18 mit den Anschlüssen
310 verbunden, in dem der Halter 21 in die Bohrung 307 der
Fadenführerklappe 30 eingeführt wird.
Die vorstehend beschriebene Kunststoffadenführerklappe 30 ist elektrisch
nichtleitend und kann daher den Fadenführer 2 mit dem Faden
bruchdetektor halten.