DE3331772C2

DE3331772C2 - Optische Fadenrißüberwachungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3331772C2
Application number: DE3331772A
Authority: DE
Inventors: Erwin Dr. 8021 Icking Sick
Original assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Current assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date: 1983-05-11
Filing date: 1983-09-02
Publication date: 1985-04-25
Also published as: EP0127796B1; DE3331772A1; EP0127796A2; US4538536A; EP0127796A3; DE3462276D1

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

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

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

: ''-■ Patentansprüche: \ '■-''■

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