DE3331772C2 - Optische Fadenrißüberwachungsvorrichtung - Google Patents
Optische FadenrißüberwachungsvorrichtungInfo
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Abstract
Bei einer optischen Fadenrißüberwachungsvorrichtung für Tufting-Maschinen wird eine Trägerbahn von unten einer Stachelwalze zugeführt und von dieser in eine im wesentlichen horizontale Richtung umgelenkt. Die Trägerbahn wird dann unter einer Nadelreihe hindurchgeführt. Unmittelbar unter und hinter den Nadelspitzen und unmittelbar über der Tuftingware (15) ist ein schmaler retroreflektierender Streifen (14) parallel zur Nadelreihe (12) angeordnet. Vor der Stachelwalze (11) ist eine Laserstrahlabtastvorrichtung (17) vorgesehen, welche einen den retroreflektierenden Streifen (14) periodisch abtastenden, im wesentlichen parallel zu dem sich zwischen der Stachelwalze (11) und der Nadelreihe (12) erstreckenden Teil der Trägerbahn (16) und senkrecht zu dem retroreflektierenden Streifen (14) verlaufenden Fahrstrahl (18) erzeugt und einen in Autokollimation arbeitenden Lichtempfänger (19) enthält. Beim Ausbleiben eines durch die Nadeln (13) bzw. die sich zwischen den Nadeln (13) und der Trägerbahn (16) erstreckenden Fäden (20) bedingten Fahrstrahl-Unterbrechungssignals wird ein Fehlersignal erzeugt.
Description
Die Erfindung betrifft eine optische Fadenrißüberwachungsvorrichtung
nach dem Oberbegriff des Patentan-
Optische Laser-Abtastvorrichtungen für die Oberwachung von Fehlern in Textilbahnen, Papierbahnen oder
Metalloberflächen sind bekannt Sie arbeiten im allgemeinen mit einer Laserlichtquelle, einer anschließenden
Optik, einem umlaufenden Spiegelrad und einem streifenförmigen Hohlspiegel. Hierdurch wird ein parallel zu
sich selbst in einer Ebene periodisch verschobener Fahrstrahl erzeugt mit dem die Materialbahn abgetastet
werden kann. Zum Empfang eines Fehlersignals kann das in den Sendestrahlengang von der Bahn zurückgestreute
oder zurückreflektierte Licht verwendet werden, indem es z. B. im Anschluß an das Spiegelrad
durch einen Strahlenteiler herausgespiegelt wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß man das von jedem
Retroreflektor in einem engen Winkelbereich ausgehende Streulicht nutzt. Dieses fällt auf dem Spiegelrad
neben den Sendelichtstrahl, so daß durch geeignete Anordnung eines Auslenkspiegels das Empfangslicht
geometrisch vom Sendelicht getrennt werden kann.
Bei Tuftingware-Herstellungsmaschinen besteht das
Bei Tuftingware-Herstellungsmaschinen besteht das
Problem, daß in unmittelbarer Nähe der zu überwachenden Nadelreihe eine Laserstrahl-Abtastvorrichtung
aas Platzgründen nicht angeordnet werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine optische Fadenrißflberwach-angsvorrichtung für Tuftingmaschinen
zu schaffen, die an einer von der Nadelreihe entfernten, vom Standpunkt des Platzbedarfs ohne
weiteres für" die Unterbringung der Laserstrahl-Abtastvorrichtung
zur Verfügung stehenden Stelle angeordnet werden kann, gleichwohl aber eine einwandfreie
Fadenrißüberwachung öder auch Nadelbruchkontrolle zuläßt
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Patentanspruchs 1 vorgesehen.
Erfindungsgemäß wird also die Laserstrahl-Abtastvorrichtung
in relativ großer Entfernung von der bezüglich des Fadenrisses zu überwachenden Nadelreihe angeordnet
Lediglich ein schmaler retroreflektierender Streifen, z. B. aus Scotchlite wird vorzugsweise an der
Stirnseite einer Niederhalteschiene in unmittelbarer Nähe der Nadelspitzen angeordnet Diese;- Streifen
kann wegen seiner Schmalheit problemlos an der erforderlichen
Stelle untergebracht werden.
Die Fehlerauswerteelektronik überwacht die sich durch die abgetasteten Nadeln bzw. Fäden gegebene
Frequenz und stellt fest, wenn plötzlich ein Unterbrechungssignal wegen eines gebrochenen Fadens fehlt
Dies wird dann durch ein akustisches oder optisches Signal gemeldet Das Signal kann die Maschine aber
auch stillsetzen, falls dies erwünscht ist Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung steht die Laserabtastvorrichtung
kaum über die Stachelwalze nach oben vor.
Es ist bereits eine photoelektronische, in Autokollimation
arbeitende Lichtschrankenanordnung bekannt (DE-OS 15 47 451), bei der eine Lumineszenzdiode als
Infrarotstrahlungsquelle vorgesehen ist Bei dieser bekannten Anordnung ist ein teildurchlässiger, unter 45°
in dem Strahlengang zwischen der Lumineszenzdiode und einer Kuilimatorlinse angeordneter Spiegel um seine
Mittelachse um 90° schwenkbar. Eine Quelle sichtbaren Lichts ist seitlich in einer in bezug auf dis Lumineszenzdiode
bei umgelegten Spiegel optisch konjugierten Stellung angeordnet Sinn und Zweck der bekannten
Lichtschranke bestehen darin, eine Justierung mittels sichtbaren Lichtes vorzunehmen. Die Anordnung der
Lichtquelle sichtbaren Lichts und 45° zur Lumineszenzdiode erhöht jedoch den Platzbedarf der Lichtschranke,
während erfindungsgemäß eine bessere Ausnutzung des bei einer Tuftingmaschine zur Verfügung stehenden
Raumes für die Unterbringung einer Laserstrahl-Abtastvorrichiung
angestrebt wird.
Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausbildungen des Gegenstandes des Anspruches 1 sind in den Unteransprüchen
(Ansprüche 2 bis 13) angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Teils einer
Tuftingmaschine mit der optischen Fadenrißüberwachungsvorrichtung und
F i g. 2 eine Schnittansicht nach Linie IMI in F i g. 1.
Nach der Zeichnung wird eine Trägerbahn 16 von einer unten in F i g. 1 angeordnet zu denkenden Vorratsspule
nach oben über eine Spannwalze 30 zu einer Stachelwalze 11 geführt, die die Trägerbahn 16 im wesentlichen
in eine horizontale Richtung umlenkt Die Trägerbahn 16 wird darta unter einer Nadelreihe 12
einer Tuftingmaschine 31 hindurchgeführt, welche aus jeweils zwei hintereinander versetzt angeordneten Reihen
von Nadeln 13 bzw. 13' besteht Die Nadeln sind in dieser Weise versetzt, um eine möglichst enge seitliche
Nebeneinanderanordnung zu ermöglichen.
Die Nadeln 13,13' führen eine periodische Auf- und Abbewegung durch und stechen hierbei Fäden 20 in das
Trägermaterial 16 ein, so daß schließlich die herzustellende
Tuftingware 15 entsteht Während des Herstellungsprozesses wird die Trägerbahn 16 bzw. die Tuftingware
15 in Richtung des Pfeiles F kontinuierlich
ίο voranbewegt
Unmittelbar unter und hinter den Nadeln ist ein retroreflektierender
Streifen 14 z. B. aus Scotchlite angeordnet Er ist an der schmalen Stirnseite einer Niederhalteschiene
27 zumeist durch Kleben befestigt, welche nach Fig. 1 als Winkeleisen ausgebildet ist, das'über
eine Tragkonstruktion 32 an der Tufangiiaaschine 31 in
geeigneter Weise befestigt ist J
In einem Abstand von ca. 25 mm vor der Nadelreihe erstreckt sich über der Trägerbahn lvf j.-ine relativ dünne
Niederhalteschiene 26, die von oben mit eier Trägerbahn 16 in mechanischer Berührung steht Auf der Trägerschiene
26 ist eine Zylinderlinse 23 angeordnet, die sich parallel zu der Nadelreihe 12 über deren gesamte Länge
erstreckt
Vor den Walzen 11,30 ist vertikal eine Laser-Abtastvorrichtung
17 befestigt, die einen vertikalen Fahrstrahl 18' erzeugt, der in F i g. 1 senkrecht zur Zeichnungsebene
eine periodische Abtastbewegung iii einer Richtung ausführt Dies kann in bekannter Weise z.B. dadurch
erfolgen, daß ein Laser 42 einen Sendelichtstrahl 33 gegebenenfalls
über eine nicht dargestellte geeignete Optik auf ein Spiegelrad 34 lenkt, von dem das Licht in dem
ebenfalls an sich bekannten Z-Strahlengang zu einem Streifenspiegel 35 gelangt, der den Strahl zu einem streifenförmigen
Hohlspiegel 36 schickt, in dessen Brennpunkt sich die reflektierende Oberfläche des Spiegelrades
34 befindet Mit einem Schwingspiegel stajt des
Spiegelrades 34 könnte eine Hin- und Herbewegung des Fahrstrahles 18' verwirklicht werden. Durch ein Lichtaustrittsfenster
37 tritt der Fahrstrahl 18' senkrecht aus der Laserstrahl-Abtastvorrichtung 17 aus.
Unmittelbar oberhalb des Lichtaustrittsfensters 37
befindet sich ein 90°-Umlenkspiegel 21, welcher ebenfalls Streifenform (senkrecht zur Zeichnungsebenc der
F i g. 1) hat und mittels einer Halterung 38 an der Oberseite der Laserstrahl-Abtastvorrichtung 17 befestigt ist
Der Umlenkspiegel 21 lenkt den vertikalen Fahrstrahl 18' in eine im wesentlichen horizontale Richtung ab. Der
so erzeugte Fahrstrahl 18 nähert sich in der aus Fig. 1
ersichtlichen Weise stetig und geringfügig der Trägerbahn 16, um schließlich in die Zylinderlinse 23 einzutreten.
P?e optische Achse 24 der Zylinderlinse befindet
sich an deren unterem Ende im Grenzbereich zur 'Trägerschiene 26, wodurch der Fahrstrahl 18 niete nur konzentriert,
sondern auch in Richtung der Trägerbahn 16 etwas abgeknickt wird. Die brechenden Eigenschaften
der Zylinderlinse 23 sind so gewählt, daß auf der Oberfläche des retrorefiektierenden Streifens 14 ein schmaler
Lichtfleck 28 erzeugt wird. Die Austrittsfläche 25 der
eo Zylinderlinse 23 steht im wesentlichen senkrecht auf
dem abgeknickten Fahrstrahl 18.
Bei umlaufendem Spiegelrad 34 führt der Abtastlichtfleck
28 eine periodische Linearbewegung auf dem retrorefiektierenden Streifen 14 in Richtung des Pfeiles /
in Fig.2, d.h. senkrecht zur Zeichnungsebene der F i g. 1 aus. Durch die sich bei geöffneten Nadeln zwischen
den Nadelspitzen und der Tuftingware 15 erstrekkenden Fäden 20 wird der Fahrstrahl 18 in regelmäßiger
periodischer Folge unterbrochen.
j Oberhalb der Laserstrahl-Abtastvorrichtung 17 ist an
dieser ein Schutzblech 22 befestigt, welches das Lichtaustrittsfenster 37 und den strcifcnförmigen Umlenkspiegel 21 gegen Beschädigungen von außen schützt, s
Außerdem erstreckt sich das Schutzblech 22 bis über die Stachelwalze 11, so daß auch die Bedienungsperson vor
Verletzungen an dieser Walze bewahrt ist.
Das retroreflektierende Material 14 reflektiert das auftreffende Licht im wesentlichen in sich selbst zum
Umlenkspiegel 21 und schließlich zum Spiegelrad 34 zurück. Da das retroreflektierende Material 14 jedoch
einen gewissen Streubereich hat, fällt das gestreute Licht auf dem Spiegelrad 34 nicht nur an die Stelle, wo
das Sendelicht 33 auftrifft, sondern auch daneben. Dies ist in der Zeichnung durch gestrichelte Linien schematisch angedeutet Indem man einen Auslenkspiegel 39
neben dem Sendelichtstrahl 33 anordnet; kann dieser das vom Retroreflektor 14 zurückgestreute Licht empfangen und zu einem Lichtempfänger 19 lenken, welcher
an eine schematisch angedeutete Fehlerauswerteelektronik 29 angeschlossen ist.
Wie sich aus F i g. 1 ergibt, ist die Laserstrahl-Abtastvorrichtung 17 um eine parallel zur Nadelreihe 12 verlaufende Achse schwenkbar an einem Schwenklager 40
gelagert so daß sie in Richtung des Pfeiles W um 180"
nach unten geklappt werden kann. Hierdurch können die Walzen 11,30 und sonstige Teile der Tuftingmaschine im Bedarfsfall zugänglich gemacht werden.
Die Fehlerauswerteelektronik 29 überwacht die beim Abtasten der Nadelreihe 12 bzw. der Fäden 20 erzeugte
Frequenz und gibt ein Fehlersignal dann ab, wenn ein Faden 20 gebrochen ist und dadurch ein Unterbrechungssignal an dieser Stelle ausbleibt Da der Durchlaß
zwischen der Tuftingware 15 und den Spitzen der geöffneten Nadeln 13,13' nur wenige Millimeter beträgt, ist
auch der retroreflektierende Streifen 14 nur wenige Millimeter breit
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Claims (13)
1. Optische Fadenrißüberwachungsvorrichtung für Tufting-Maschinen, bei denen eine Trägerbahn
von unten einer Stachelwalze zugeführt und von dieser in eine im wesentlichen horizontale Richtung
umgelenkt wird, um unter einer Nadelreihe hindurchgeführt zu werden, weiche zur Bildung von
Tuftingware durch Auf- und Abgehen periodisch Fäden in die Trägerbahn einführt, unter Verwendung
einer Laserstrahl-Abstastvorrichtung, dadurch
gekennzeichnet, daß bei geöffneten Nadeln
(13) unmittelbar unter und hinter den Nadelspitzen und unmittelbar über der Tuftingware (15) ein vorzugsweise
schmaler retroreflektierender Streifen
(14) parallel zur Nadelreihe (12) und im wesentlichen senkrecht zur Tuftingwarenoberfläche angeordnet
ist, daß die I^erstrahl-Abtastvorrichtung (17), welche
einen den retrofeflektierenden Streifen (14) periodisch
abtastenden, im wesentlichen parallel zu dem sich zwischen der Stachelwalze (11) und der
Nadelreihe (12) erstreckenden Teil der Trägerbahn (16) und senkrecht zu dem retroreflektierenden
Streifen (14) verlaufenden Fabc«rahl (18) erzeugt und einen in Autokollimation arbeitenden Lichtempfänger (19) enthält, der an eine Fehlerauswerteelektronik
(29) angeschlossen ist die beim Ausbleiben eines durch die Nadeln (13) bzw. die sich zwischen
den Nadeln (13)<ind der Trägerbahn (16) erstreckenden
Fäden (20) bedingten Fihrstrahlunterbrechungssignals
ein Fehlersignal abgibt, sowie daß die Laserstrahlabtastvorrichtung (17} tor der Stachelwalze
(U) und im wesentlichen unter der Höhe der Nadelreihe (12) vertikal angeordnet ist und daß ein
im wesentlichen in Höhe und parallel zu der Nadelreihe (12) angeordneter streifenförmiger Umlenkspiegel
(21) den im wesentlichen vertikal aus der Laserstrahlabtastvorrichtung austretenden Fahrstrahl
(18') in Richtung zum retroreflektierenden Streifen (14) umlenkt
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß sich vom oberen Ende der Laserstrahl-Abtastvorrichtung
(17) ein Schutzblech (22) in Richtung der Nadelreihe (12) Ober die Stachelwalze (11)
erstreckt
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Laserstrahl-Abtastvorrichtung
(17) an einem Schwenklager (40) derart gelagert ist, daß sie um vorzugsweise 180° nach unten abschwenkbar ist
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß kurz vor
der Nadelreihe (12) eine Zylinderlinse (23) im Fahrstrari! (18) angeordnet ist die den Fahrstrahl (18)
kurz vor der Nadelreihe (12), insbesondere unter der
Nadelreihe(12) oder kurz hinter der Nadelreihe (12) fokussiert
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zylinderlinse (23) den Fahrstrahl (18) gleichzeitig etwas in Richtung des retroreflektierenden
Streifens (14) abknickt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrstrahl (18) oberhalb der optischen
Achse (24) in die Zylinderlinse (23) einfällt und die Zylinderlinse (23) unten im Bereich der optischen
Achse (24) endet.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet daß die Fahrstrahlaustrittsfläche (25) der Zylinderlinse (23) im wesendichen
senkrecht zu dem abgeknickten Fahrstrahl (18) angeordnet ist
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche. 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet daß die-Zylinderlinse (23)
20 bis 3Ö,.insbesondere etwa 25 mm vor der iiadelreme
(12) angeordnet ist
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, ίο dadurch gekennzeichnet daß die Zylinderlinse (23)
gleichzeitig als mechanischer Niederhalter für die Trägerbahn (16) dient.
IG. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet
daß zwischen der unteren ebenen Fläehe der Zylinderlinse (23) und der Trägerbahn (16)
eine Metall- oder Kunststoffschiene (26) angeordnet ist, an der die Zylinderlinse (23) befestigt ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der retroreflektierende Streifen (14) an der Vorderkante einer
Schiene (27) befestigt ist die sich unmittelbar über der Tuftingware (15) zur Nadelreihe hin erstreckt
und die Tuftingware zumindest im Bereich des retroreflektierenden Streifens (14) von oben berührt
und so führt
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet daß sich an der Oberseite
des Gehäuses der Laserstrahl-Abtastvorrichtung (17) ein streifenförmiges Lichtaustrittsfenster
(37) befindet oberhalb dessen sich der Umlenkspiegel (21) parallel zu dem Lichtaustrittsfenster (37) und
vorzugsweise geschützt durch das Schutzblech (22) befindet
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet daß zur geschützten
Unterbringung der Umlenkspiegel (21) sich innerhalb des Gehäuses der Laserstrahl-Abtastvorrichtung
(17) befindet und ein stufenförmiges Lichtaustrittsfenster in Richtung der Nadelreihe (12) seitlich
im oberen Endbereich des Gehäuses der Laserstrahl-Abtastvorrichtung
(17) vorgesehen ist
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