DE4105181C2 - Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung von Fäden, Drähten, Kabeln oder Bändern - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung von Fäden, Drähten, Kabeln oder BändernInfo
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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, nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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
Überwachungseinrichtungen 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, Umlenkrolle 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 Druckschrift DE 37 06 872 A1 betrifft eine Vorrichtung
zum Regeln des Schärbandzuges beim Schären. Hierbei werden
die von Spulen abgezogenen Fäden über je eine ein- und
verstellbare Fadenbremse einem Schärblatt zugeleitet und dort
vor dem Aufwickeln auf die Schärtrommel zu einem Band
geordnet, wobei mittels einer zentralen
Bremsverstelleinrichtung alle Fadenbremsen im Betrieb der
Schärmaschine gleichzeitig und gleichartig verstellt werden
können und somit eine Korrektur der Fadenspannung mit Hilfe
der Fadenbremsen erreicht wird. Die Spannungsmesseinrichtung
umfasst u. a. eine Meßwalze, die das ganze Schärband zwischen
Schärblatt und Schärtrommel auslenkt. Diese Vorrichtung ist
folglich auf eine Homogenisierung der Schärbandspannung und
nicht zur Ermittlung einzelner Fadenspannungen ausgerichtet.
Die Druckschrift JP 61-127575 A betrifft eine Vorrichtung zur
Herstellung von Seilen oder Kabeln für die Verstärkung von
Reifen, bei denen verschiedene Kabel von entsprechenden
Wickeln abgezogen und der Verarbeitung zugeführt werden. Im
Förderweg der Kabel befindet sich eine Meßvorrichtung, bei
der auf zwei Basisplatten beidseits eines Trägers
drucksensitive Elemente angebracht sind. Auf der Oberfläche
dieser drucksensitiven Elemente laufen die Kabel, deren
Zugkräfte auf die Oberfläche durch die drucksensitiven
Elemente aufgenommen werden. Der Aufbau dieser Meßvorrichtung
ist äußerst aufwendig.
Die Druckschrift DE 32 23 054 A1 zeigt eine
Fehlervorwarnvorrichtung in Teppichherstellungsmaschinen mit
einer Schaltleiste, die keinen kontinuierlichen Kraftmesser,
sondern ein Schaltelement darstellt. Daher ist keine
Auswertung des zeitlichen Verlaufs der Zugspannung möglich.
Die Druckschrift DE-AS 12 26 864 zeigt eine
Fadenüberwachungsvorrichtung mit separaten nebeneinander und
parallel geschalteten Kontaktgebern. Jeder Faden bzw. jedes
Wickelelement wird hier separat überwacht, wobei zudem keine
Auswertung der Zugspannung als Funktion der Zeit möglich ist,
das es sich um Schaltelemente handelt.
Die Druckschrift DE 31 50 118 A1 zeigt eine Steuerung zur
Überwachung der Fadenspannung einzelner Fäden bei Tufting-
Maschinen.
Die Erfindung hat das Ziel eine bekannte gattungsgemäße Vorrichtung
derart weiterzubilden, daß die Überwachung von Fadenbrüchen bzw. von
sich anbahnenden Fadenbrüchen auch einzelner Fäden ermöglicht ist, wobei
die Herstellung der Vorrichtung billig ist, und die Vorrichtung einer
verhältnismäßig geringen Wartung bedarf. Ein weiteres Ziel ist es, ein
Verfahren zur Fadenüberwachung anzugeben, welches die erfindungsgemäße
Vorrichtung verwendet.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1
und einem Verfahren gemäß Anspruch 7.
Gemäß Anspruch 1 ist eine Halterung für den Führungsbalken vorgesehen, die
mindestens einen Kraftmesser aufweist, dessen Ausgangssignal
ein Maß für die durch die Fäden auf den Führungsbalken
ausgeübten Kräfte ist, und des Weiteren ist eine Auswerteeinheit zur Erkennung
von Spannungsschwankungen einzelner Fäden aus den
Schwankungen des Ausgangssignals des Kraftmessers vorhanden.
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.
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 (9)
1. Vorrichtung zur Überwachung von mehreren parallel
nebeneinander laufenden Fäden oder dergleichen, die von
Spulen abgezogen und durch eine Führung gleitend auf eine
Wickeltrommel aufgewickelt werden, wobei die Fäden über einen
Führungsbalken in einem Winkel zur Abzugsrichtung gespannt
sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halterung für den
Führungsbalken (4) vorgesehen ist, welche mindestens einen
Kraftmesser (6) aufweist, dessen Ausgangssignal ein Maß für
die durch die Fäden auf den Führungsbalken (4) ausgeübten
Kräfte ist, und eine Auswerteeinheit zur Erkennung von
Spannungsschwankungen einzelner Fäden aus den Schwankungen
des Ausgangssignals des Kraftmessers (6) vorhanden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorrichtung außer zur Überwachung von z. B. textilen Fäden
auch zur Überwachung von Drähten, Kabeln oder Bändern
geeignet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Führungsbalken (4) mittig (7) mit einem Kraftmesser (6)
verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Führungsbalken (4) beidseitig mit Trägern (8) verbunden
ist und mit diesem eine U-förmige Schwinge bildet, die an den
Trägerenden über Federelemente, insbesondere Blattfedern (9),
gelagert ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Führungsbalken (4) an beiden Enden mit je einem
Kraftmesser (6) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Führungsbalken (4) beidseitig je ein den Balken zur
Führungsseite hin überragendes Begrenzungselement (11)
aufweist.
7. 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.
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.
8. Verfahren nach Anspruch 7, 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.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, 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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DE3150118A1 (de) * | 1981-12-18 | 1983-06-30 | Dr. E. Horn GmbH, 7036 Schönaich | Verfahren zum erkennen einer fadenstoerung bei tufting-maschinen |
DE3223054A1 (de) * | 1982-06-21 | 1983-12-22 | Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik, 7808 Waldkirch | Fehlervorwarnvorrichtung in teppichherstellungsmaschinen |
JPS61127575A (ja) * | 1984-11-24 | 1986-06-14 | Bridgestone Corp | 長尺繰出物の破断防止装置 |
DE3706872A1 (de) * | 1986-04-02 | 1987-10-08 | Benninger Ag Maschf | Vorrichtung zum regeln des schaerbandzuges beim schaeren |
-
1991
- 1991-02-20 DE DE4105181A patent/DE4105181C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE4105181A1 (de) | 1991-11-21 |
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