DE4105181A1 - Vorrichtung und verfahren zur ueberwachung von faeden, draehten, kabeln oder baendern - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur ueberwachung von faeden, draehten, kabeln oder baendern

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung von Fäden, Drähten, Kabeln oder Bändern, insbesondere im textilen Bereich, z. B. bei einer Schärmaschine in der Weberei.
Bekannt sind auf optischer oder kapazitiver Basis arbeitende Vorrichtungen zur Einzelüberwachung von Fäden an Textilmaschinen. Diese Vorrichtungen können jedoch nur feststellen, ob ein Faden vorhanden ist, bzw. ob er bewegt wird oder nicht. Bei den kapazitiven Überwachungsein­ richtungen ist es zudem nachteilig, daß nicht alle zur Anwendung kommenden Fadenmaterialien für dieses Meßprinzip gleichermaßen geeignet sind. Außerdem reagieren diese kapazitiven Überwachungsvorrichtungen auf sich verändernde Umweltbedingungen, wie z. B. Luftfeuchtigkeit, Staub und ähnliches. Dadurch ergibt sich eine große Störanfälligkeit.
Ebenfalls sind die optischen Überwachungsvorrichtungen, je nach den verwendeten Fadenmaterialien, aufgrund des davon abhängigen Verschmutzungsgrades mehr oder weniger störanfällig.
Es wurde aber auch schon an mechanische Vorrichtungen gedacht, wo der Faden über ein System von Rollen, eine Spannrolle, Umlenkrollen usw. läuft, die wegen des Staubes keine hohe Standzeit aufbringen und einem hohen Verschleiß unterliegen. Nachteilig ist auch hierbei, daß für jeden Faden eine separate Vorrichtung erstellt werden muß, die den Fadenverlauf einzeln überwacht. Diese Überwachungsvorrichtungen bedingen aufgrund ihrer Vielzahl einen großen technischen und materiellen Aufwand.
Die Erfindung hat das Ziel, eine Vorrichtung zur Überwachung von Fäden, Drähten, Kabeln oder Bändern, insbesondere im textilen Bereich, zu schaffen, die mehrere dieser Fäden mit einer Vorrichtung erfaßt, deren Herstellung billig ist und die einer verhältnismäßig geringen Wartung bedarf.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß über einen Führungsbalken in einem Winkel zur Abzugsrichtung eine bestimmte Anzahl Fäden gespannt sind, die aufgrund ihrer inneren Zugkräfte einen mit dem Führungsbalken in Verbindung stehenden Kraftmesser beaufschlagen. Dadurch daß der Führungsbalken über eine mittige oder je eine seitliche Aufnahme mit einem oder zwei Kraftmessern verbunden ist, sind die einzelnen Fadenkräfte in der Summe erfaßbar.
Durch die seitliche Anordnung der Kraftmesser werden größere Kräfte, wie z. B. bei dicken Fäden vorhanden, gut übertragen. Damit der Führungsbalken auch für unterschiedliche Fäden oder Fadenbündel einsetzbar ist, wird beidseitig am Balken zur Führungsseite hin überstehend ein Begrenzungselement angebracht. In einem weiteren Anwendungsfall wird zur Übertragung hoher Zugkräfte die in Fadenbündeln mit größerem Durchmesser auftreten können, der Führungsbalken beidseitig mit Trägern und über diese mit Federelementen verbunden. Die Federelemente sind in einer festen Einspannung gehalten und bilden mit dem Führungsbalken und den Trägern eine Art Schwinge, die mit einem mittig angebrachten Kraftmesser verbunden ist.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Fadenüberwachung vorgeschlagen, um das elektrische Ausgangssignal des Kraftmessers der beschriebenen Vorrichtung zu verarbeiten. Der Grundgedanke dieses Verfahrens besteht darin, daß das Ausgangssignal des Kraftmessers mit einem Grenzwert G1 verglichen wird, der durch folgende Formel bestimmt ist:
n bedeutet die Anzahl der von der Vorrichtung erfaßten Fäden und
F* ist der zeitliche Mittelwert oder Durchschnittswert des Ausgangssignals.
Wenn das Ausgangssignal unter den Grenzwert absinkt, erfolgt ein Stopsignal, welches den Antrieb der Trommel stillsetzt, auf welche die Fäden aufgewickelt werden.
Dem Vorschlag liegt der Gedanke zugrunde, daß die einzelnen Fäden zu der vom Kraftmesser erfaßten Gesamtkraft etwa gleiche Anteile beitragen. Wenn also ein Faden bricht, so sinkt das Ausgangssignal um den entsprechenden Anteil schlagartig ab. Bei fünf überwachten Fäden ist z. B. ein Absinken auf 4/5 des vorherigen Wertes anzunehmen.
Neben der zuverlässigen Überwachung von Fadenbrüchen bietet die Vorrichtung den weiteren Vorteil, den Antrieb schon stillsetzen zu können, bevor ein sich anbahnender Fadenbruch eintritt. Meist kündigt sich ein Fadenbruch durch kontinuierliches Ansteigen der Zugspannung in dem betreffenden Faden und somit auch durch Ansteigen des Ausgangssignals des Kraftmessers vorher an. Die Bruchspannung und damit auch der Maximalwert des Ausgangssignals des Kraftmessers im Moment des Fadenbruchs ist für die verwendeten Fäden ziemlich genau bekannt. Es wird daher vorgeschlagen, daß das Stopsignal dann entsteht, wenn das Ausgangssignal über einen Grenzwert ansteigt, der den Bruch eines Fadens erwarten läßt, und wenn seit Beginn des Anstiegs ein Zeitintervall vergangen ist.
Dieses festliegende Zeitintervall wird gestartet, sobald das Ausgangssignal um einen kleinen Betrag über den Normalwert hinaus ansteigt. Das Zeitintervall hat somit eine Filterfunktion. Ein Fadenzupfer, der das Ausgangssignal kurzzeitig nach oben ausschlagen läßt, wird nicht berücksichtigt.
Eine zweckmäßige Weiterbildung in dieser Hinsicht kann darin bestehen, daß das Stopsignal selbst ein weiteres Zeitintervall auslöst, nach dessen Ablauf die Grenzwertüberschreitung noch einmal überprüft wird, und daß das Stopsignal nur im Falle der Bestätigung weitergeleitet wird. Diese Ausfilterung von kurzfristigen Irritationen gilt für Überschreitungen sowohl des oberen als auch des unteren Grenzwerts.
Durch die Früherkennung des Anstiegs der Fadenzugkraft, lassen sich bestimmte Fehlbedienungen an den Produktionsmaschinen sofort erkennen und z. B. eine falsch eingestellte Fadenbremse kann entsprechend neu einjustiert werden. Durch die kontinuierliche Überwachung der im Faden wirkenden Zugkräfte wird auch die Qualität beim Wickeln von Spulen erheblich verbessert werden. So können wesentliche Zugkraftunterschiede im Faden beispielsweise durch eine entsprechende Regelung des Spulenantriebes ausgeglichen werden.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in jedem Fall gewährleistet, daß die Unterbrechung eines Fadens sofort bemerkt wird und die Fehler nicht auf die Wickeltrommel übertragen werden können.
Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Fadenüberwachungs­ vorrichtung in schematischer Darstellung;
Fig. 2 eine Vorderansicht der Fadenführung nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Vorderansicht eines Führungsbalkens mit zwei Kraftmessern;
Fig. 4 eine Seitenansicht des Führungsbalkens als Schwingenausführung;
Fig. 5 ein Signaldiagramm des Abschaltvorganges und
Fig. 6 ein Signaldiagramm des Kontrollvorganges.
Die schematische Darstellung in den Fig. 1 und 2 zeigt die Vorrichtung im technologischen Arbeitsprozeß. Hierbei werden Fäden 1 von Spulen 2 durch starre Ösen 3 über einen Führungsbalken 4 abgezogen und auf eine Trommel 5 gewickelt. Die Öse 3 ist gegenüber dem Führungsbalken 4 so angeordnet, daß sie eine Umlenkung des Fadens 1 über den Führungsbalken 4 zur Trommel 5 erzwingt. Unter dem Führungsbalken 4 ist ein Kraftmesser 6 angeordnet, der durch die Zugkraft der Fäden in senkrechter Richtung mit einer Kraftkomponente beaufschlagt wird. Der Führungsbalken 4 ist mit dem Kraftmesser 6 über eine Aufnahme 7 verbunden. Die Kraftkomponente stellt die Summe der entsprechenden Komponenten aller Zugkräfte der Einzelfäden dar. Bei veränderten Zugkraftwerten der einzelnen Fäden gibt der Kraftmesser an eine nicht dargestellte elektronische Einrichtung ein Signal. Dieses Signal dient zum Abschalten der Trommel 5 bei veränderten Zugkräften der einzelnen Fäden.
In dem Beispiel nach Fig. 3 wird ein Führungsbalken 4 gezeigt, welcher jeweils mit außen angeordneten Kraftmessern verbunden ist. Diese Anordnung von zwei Kraftmessern 6 an dem Führungsbalken 4 ist besonders für die Verwendung bei großen Kräften, die in Fadenbündeln auftreten, und bei hohen Fadenzahlen vorteilhaft.
In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsvariante des Führungsbalkens dargestellt. Dieser ist zwischen je einem Träger 8 angeordnet und mit diesen fest verbunden. Die Träger 8 sind über Blattfedern 9 in eine Lagerstelle 10 eingespannt. Dieser schwingenartig angeordnete Führungsbalken 4 ermöglicht trotz großer Balkenlänge eine mittige Anordnung des Kraftmessers 6. Die spielfreie Lagerung der Träger 8 im Lager 10 über die Blattfedern 9 ermöglicht eine feinfühlige genaue Kraftübertragung der Fadenbündel auf den Kraftmesser 6.
Die Anordnung mehrerer Fäden oder Fadenbündel macht eine seitliche Begrenzung 11 notwendig. Bei dem schwingenartig angeordneten Führungsbalken übernimmt diese Funktion der Träger 8. An einzelnen Führungsbalken 4 sind jeweils eine Begrenzung 11 seitlich so angeordnet, daß ein Abspringen der Fäden verhindert wird.
Fig. 5 zeigt ein Signaldiagramm, in welchem eine Fadenunterbrechung durch Abschneiden oder beispielsweise durch Leerlaufen einer Spule dargestellt ist. Der Beitrag der Zugspannung eines von - in diesem Beispiel - sechs Fäden an dem dargestellten Ausgangssignal F fällt plötzlich weg. Dadurch sinkt das Signal, das zunächst seinen normalen mittleren Wert hat, plötzlich auf den 5/6 betragenden Grenzwert G1 ab. Dies erkennt die Elektronik und erzeugt das erwähnte Stopsignal zur Stillsetzung des Antriebes.
In Fig. 6 werden weitere Verfahrenseinzelheiten gezeigt. Auch hier hat das Ausgangssignal F zunächst seinen Normalwert. Es ist vorgesehen, daß jedes Mal dann ein Zeitintervall t1 gestartet wird, wenn das Ausgangssignal vom Normalwert ausgehend anzusteigen beginnt. Bildet sich aber nur eine kurze Zacke aus (Fadenzupfer), die kürzer als t1 ist, und die einen oberen Grenzwert G2 nicht erreicht, so hat dies keine weiteren Folgen. Im weiteren zeitlichen Verlauf ist dargestellt, daß das Ausgangssignal kontinuierlich zu steigen beginnt. Das hat einen neuerlichen Zeitintervall-Start zur Folge. Das Signal steigt kontinuierlich weiter und übersteigt den Grenzwert G2. Nach Ablauf des zweiten Intervalls t1 ist der Grenzwert weiterhin deutlich überschritten. Hier kann nun das Stopsignal ausgelöst werden mit der Folge, daß Fadenstillstand erreicht wird, noch bevor der betreffende Faden reißt. Dieser gedachte weitere Signalverlauf ist gestrichelt eingezeichnet.
Nun könnte es aber sein, daß am Ende eines Zeitintervalls t1, das durch einen kurzen Fadenzupfer ausgelöst wurde, ein weiterer Zupfer auftritt, der den Grenzwert G2 überspringt und in diesem Moment somit ein Stopsignal auslösen würde. Ein solches Stopsignal kann dadurch ausgefiltert werden, daß es zunächst nicht weitergeleitet wird, sondern ein weiteres kürzeres Zeitintervall t2 startet. Auch dies zeigt Fig. 6. Am Ende von t2 ist das Ausgangssignal noch weiter über den Grenzwert G2 angestiegen, es hat jedoch den Maximalwert noch nicht erreicht. Somit kann auch in diesem Moment noch rechtzeitig abgeschaltet werden.
Der Start von t2 durch das Stopsignal selbst kann auch bei dem einfachen Beispiel nach Fig. 5 Anwendung finden.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Überwachung von Fäden, Drähten, Kabeln oder Bändern, die von Spulen abgezogen und durch eine Führung gleitend von einer Wickeltrommel aufgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Führungsbalken (4) in einem Winkel zur Abzugsrichtung eine bestimmte Anzahl Fäden (1) gespannt sind, die aufgrund ihrer inneren Zugkräfte einen mit dem Führungsbalken (4) in Verbindung stehenden Kraftmesser (6) beaufschlagen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsbalken (4) mittig (7) mit einem Kraftmesser (6) verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsbalken (4) beidseitig mit Trägern (8) verbunden ist und mit diesen eine U-förmige Schwinge bildet, die an den Trägerenden über Federelemente, insbesondere Blattfedern (9), gelagert ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsbalken (4) an beiden Enden mit je einem Kraftmesser (6) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsbalken (4) beidseitig je ein den Balken zur Führungsseite hin überragendes Begrenzungselement (11) aufweist.
6. Verfahren zur Überwachung der Fadenführung von vorwiegend textilen Fäden unter Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Kraftmessers (6) mit einem Grenzwert n (G1) verglichen wird, wobei ist und n die Anzahl der erfaßten Fäden und F der zeitliche Mittelwert des Ausgangssignals ist, und daß ein Stopsignal den Zugvorgang an der Trommel (5) unterbricht, wenn das Ausgangssignal unter den Grenzwert (G1) absinkt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelvorgang unterbrochen wird, wenn das Ausgangssignal des Kraftmessers über einen Grenzwert (G2) ansteigt, der den Bruch eines Fadens erwarten läßt, und wenn seit Beginn des Anstiegs ein Zeitintervall (t1) vergangen ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stopsignal ein weiteres Zeitintervall (t2) auslöst, nach dessen Ablauf die Grenzwertüberschreitung überprüft wird, und daß das Stopsignal nur im Falle der Bestätigung weitergeleitet wird.
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