DE4413757B4 - Fadenliefervorrichtung für Textilmaschinen - Google Patents

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Abstract

Fadenliefervorrichtung (2) für Textilmaschinen mit einer von einem Motor (4) drehbaren Fadentrommel (9), die eine Trägervorrichtung für eine z. B. aus mehreren Fadenwindungen bestehende Fadenreserve aufweist,
mit einer berührungslos arbeitenden Sensoreinheit (3) zur Abtastung des Zustands bzw. der Größe der aufgewickelten Fadenreserve, wobei die Trägervorrichtung für die Fadenreserve aus über dem Umfang der Fadentrommel (9) verteilten, z. B. stabförmigen Elementen (14a, 14b) besteht, und wobei die Fadenwindungen auf den Elementen (14a, 14b) aufliegen, so daß sich von der Sensoreinheit (3) aus gesehen ein unterschiedlicher Hintergrund für die Windungen der Fadenreserve ergibt, je nachdem ob der Faden auf einem der Elemente (14a, 14b) aufliegt oder zwischen den Elementen (14a, 14b) verläuft, und
mit einer Steuervorrichtung zur Steuerung des Motors (4) der Fadentrommel (9) derart, daß die Fadentrommel (9) in Abhängigkeit von der Größe der Fadenreserve antreibbar oder stillsetzbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Sensoreinheit (3) und/oder...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Fadenliefervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Der Einsatz einer Fadenliefervorrichtung, die von einer Drehwelle über einen Riemen angetrieben wird, ist in solchen Maschinen wie einer Strickmaschine bereits bekannt. Mittels dieses Antriebs liefert die Fadenliefervorrichtung Faden an die Stricksysteme, die Faden verbrauchen oder den Strickvorgang in der Strickmaschine ausführen, wobei die Fadenliefervorrichtung aus einer rotierenden Fadentrommel besteht, auf die der von einer Vorratsrolle kommende Faden aufgewickelt und von der der Faden entsprechend dem jeweiligen Verbrauch der Strickmaschine zugeführt wird. Die Auf- und Abwicklungsfunktionen werden bei hoher Trommelgeschwindigkeit ausgeführt, so daß die Strickmaschine mit Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 40 Umdrehungen pro Minute arbeiten kann.
  • Bei einer Art von Strickverfahren liefert die Fadenliefervorrichtung eine gegebene Fadenmenge, die unter Verwendung eines Getriebekastens und Riemens in einem festen Verhältnis zur Strickgeschwindigkeit der Strickmaschine steht. Dieses Verfahren ist als Zwangsfadenzuführung oder positive Fadenzuführung bekannt, da die Menge oder die Länge des Fadens unabhängig vom Zug ist, den das Stricksystem auf den Faden ausübt.
  • Bei einer anderen Art von Strickverfahren ist die Fadenliefervorrichtung so konstruiert, daß sie eine konstante Fadenspannung aufrechterhält und die Stricksysteme so viel oder so wenig Faden verbrauchen können, wie erforderlich ist. Dieses Verfahren wird angewendet, wenn der Fadenverbrauch stark schwankt, wie beim Stricken von Mustern. In diesem Fall hat die Fadenliefervorrichtung die Aufgabe, abzusichern, daß auf der Fadentrommel jederzeit genügend Faden zur Verfügung steht, um die Nachfrage der Strickmaschine zu decken. Die Fadenliefervorrichtung muß in diesem Fall mit einer Meßeinheit ausgerüstet sein, die sicherstellt, daß der Fadenvorrat weder zu groß noch zu klein wird. Die in den vorstehend beschriebenen Verfahren angewendeten Fadenliefervorrichtungen sind außer dem normalerweise mit Fadensensoren ausgerüstet, um die Unterbrechung der Fadenzufuhr von und zum Stricksystem festzustellen. Die Strickmaschine muß normalerweise angehalten werden, wenn der Faden bricht.
  • Aus der DE 35 06 490 A1 ist eine Liefervorrichtung für laufende Fäden bekannt. Der Faden läuft dabei auf einen Speicherkörper zu. Auf dem Speicherkörper ist eine einstellbare Anzahl von Fadenwindungen als Vorratsmenge speicherbar. Die Fadenwindungen werden dabei durch eine Lichtschranke ermittelt, die die Mantelfläche des Speicherkörpers abtastet und einen Drehantrieb für den Fadenlauf steuert. Obwohl der Speicherkörper drehbar ist, wird bei einer Fadenabtastung aber wie bei einem stationären Speicherkörper nur eine fest vorgegebene Stelle erfaßt.
  • In einigen Fällen ist es erforderlich, daß die Fadenliefervorrichtung mit einer Geschwindigkeit Faden liefert, die proportional zur Geschwindigkeit der Strickmaschine ist, wobei dies durch die Verwendung eines Riementriebs möglich ist. In Übereinstimmung mit dem der Erfindung zugrundeliegenden Konzept sollte die Drehung einer Fadenliefervorrichtung auch, wie beim Einsatz eines zugeordneten Elektromotors erforderlich, steuerbar sein, wobei die Steuerung durch die Abtastung des Fadens auf der Fadentrommel, die den Fadenvorrat trägt, erreicht werden kann, wobei die Abtastung des Fadens derart durchgeführt wird, daß Störsignale weitestgehend eliminiert werden können.
    •
  • Die Lösung dieses Problems ist eine Aufgabe dieser Erfindung.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
  • Bei manchen Maschinen und Anwendungen kann es erforderlich sein, die Fadenliefervorrichtung in bestimmten Produktionsperioden mit einem Riementrieb zu betreiben. Es kann zum Beispiel auch wünschenswert sein, Fadenliefervorrichtungen eines Typs einzusetzen, der sowohl in der Lage ist, die Fadenzufuhr durch Drehung der Fadentrommel wahlweise sowohl mittels eines zugeordneten Motors als auch mit einem Riementrieb zu bewirken. In manchen Fällen wird die gemeinsame Fadenliefervorrichtung nur für den zugeordneten Motorantrieb oder Riementrieb verwendet, während in anderen Fällen beide Varianten in ein und derselben Maschine zur Anwendung gelangen. In beiden Fällen muß die Einkupp lung und Auskupplung bzw. die Aktivierung und Deaktivierung des zugeordneten Motorantriebs ausgeführt werden können. Dieses Problem wird ebenfalls von der Erfindung gelöst.
  • Bei der Verwendung der oben beschriebenen Sensor- und Steuervorrichtungen ist es wichtig, daß die Detektor- und Steuerfunktionen so weit wie möglich wartungsfrei sein sollen oder daß die Wartung der benannten Funktionen nicht in kurzen Intervallen erforderlich ist. Folglich soll die Anzahl der beweglichen Teile zum Beispiel so gering wie möglich sein oder sollen diese von einem Typ sein, der nicht schmutzempfindlich ist. In diesem Zusammenhang greift die Erfindung auf die Erkenntnis zurück, daß die Detektorfunktion trotz der gelegentlich schnellen Drehung der Fadentrommel berührungsfreier Art sein kann. Auch dieses Problem läßt sich durch die Erfindung lösen.
  • Eine große Anzahl von Fadenliefervorrichtungen dieses Typs ist erhältlich, und es ist wichtig, daß die Montage und Demontage der Fadenliefervorrichtungen und der damit verbundenen Detektor- und Steuereinheiten durchgeführt werden kann, ohne daß dabei große Genauigkeit notwendig ist. Dieses Problem wird von der Erfindung dadurch gelöst, daß der Vorschlag gemacht wird, die Bestandteile der genannten Einrichtungen, die Abstände zwischen ihnen und ihre Positionen dadurch zu fixieren, daß die Bestandteile mit Führungs- und Aufnahmeflächen versehen werden.
  • Es ist wichtig, daß die Detektorfunktion genau für die spezifische Anwendung konstruiert wird und daß sie nicht ungebührlich empfindlich gegenüber der Anwesenheit von Schmutzteilchen wie Staub usw. ist, während die Fadenliefervorrichtung und ihre Bestandteile leicht herzustellen und ihre Montage als solche so einfach wie möglich sein sollte. Dieses Problem wird von der Erfindung dadurch gelöst, daß alle Oberflächen eben und so positioniert sind, daß sie das Anhaften von Staub hemmen. Die Fugen der verschiedenen Bestandteile sind so ausgeführt, daß das Eindringen von Staub erschwert wird. Weiterhin ist die interne Optik in so einer Art und Weise montiert, daß der Staub verschiedene Schichten oder Teile durchqueren muß, bevor er sich auf den kritischen Oberflächen ablagert.
  • Die Oberfläche kann zum Beispiel auf oder mittels stabförmigen Elementen oder Stiften ausgeführt werden, welche die Fadentrennungsfunktion auf eine bekannte Art und Weise beeinflussen, wobei der Durchlauf der stiftförmigen Elemente vor dem Meßpunkt jedes Mal, wenn sich ein stabförmiges Element dem benannten Punkt nähert, eine Signalstörung bewirkt. Diese Störung kann entweder einen positiven, negativen oder verstärkenden Charakter aufweisen. Bei einigen Fäden wird das Signal abnehmen, je weiter das stabförmige Element von den Fäden abgedeckt wird, während in anderen Fällen das Signal beim Auftreten dieser Erscheinung verstärkt wird. Der benannte Sachverhalt kann zu Problemen bei der Messung führen, die das Meßverfahren schwierig gestalten, aber durch die Erfindung überwunden werden.
  • Bei bestehenden Zwangs-(Positiv-)fadenzuführungssystemen wurde zuvor der Vorschlag unterbreitet, entweder zwei Versionen der Fadenliefervorrichtung oder eine Fadenliefervorrichtung mit einer technisch komplizierten Konstruktion und Betriebsweise einzusetzen, die neben anderen Merkmalen ein System mit zwei Wellen aufweist. Es besteht aber die Notwendigkeit, eine und dieselbe Fadenliefervorrichtung sowohl für die normalen Zuführungs- als auch für die Zwangszuführungsfunktionen einzusetzen. Dieses Problem wird mit der Erfindung gelöst, die eine einfache Konstruktion für Spule und Motor unter Verwendung einer einzigen Vollwelle vorsieht.
  • Eine Ausführungsform greift erfindungsgemäß auf ein Linsensystem zurück, bei dem die Linsen sphärische Grenzflächen aufweisen. Ein Problem besteht darin, Oberflächen dieses Typs in Hinblick auf Strahlen aussendende und Strahlen empfangende Vorrichtungen so anzuordnen, daß die letzteren trotz der parallelen Anordnung durch das Linsensystem die gleiche Stelle auf der Fadenwindungsoberfläche ausleuchten und beobachten. Des weiteren ist es wesentlich, daß der Strahl als Teil der Detektorfunktion unter dem richtigen Einfallswinkel auf den Faden auf der Fadentrommel auftrifft. Auch diese Probleme werden erfindungsgemäß gelöst.
  • Folglich besteht das Hauptmerkmal einer erfindungsgemäßen Fadenliefervorrichtung darin, daß die vorstehend erwähnten Detektor- und Steuervorrichtungen eine Sensoreinheit umfassen, die ohne elektrischen Kontakt arbeitet.
  • Die vollständige Sensoreinheit wird vorzugsweise neben der rotierenden Fadentrommel montiert. Die Sensoreinheit ist zur Erfassung des Vorhandenseins von Faden und der Menge Faden auf der Fadentrommel konstruiert. Die Sensoreinheit ist auch dazu konstruiert, den vorstehend erwähnten Motor als Teil der interaktiven Funktion zwischen dem Faden und der Fadentrommel zu steuern.
  • Während die Überwachung der Abwicklung nicht erforderlich ist, muß der Fadenvorrat als solcher gesteuert werden. Die Fadenaufnahme kann auf der Grundlage der Größe des Fadenvorrats gesteuert werden.
  • Bei einer Ausführungsform ist der Motor auf einer gemeinsamen Antriebswelle angeordnet oder mit einer gemeinsamen Antriebswelle ausgestattet, die es ihm ermöglicht, in zwei verschiedenen Betriebsarten zu arbeiten, wobei die erste die normale Fadenzuführungsart und die zweite die Positivfadenzuführungsart ist.
  • Bei noch einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Konzepts ist die Sensoreinheit an der Seite des Fadenzubringers in den Rahmen einer eigentlichen Textilmaschine eingebaut. Die Sensoreinheit kann eine oder mehrere, Strahlung oder Licht aussendende Strahlungsquellen vorzugsweise in Form von Leuchtdioden (LEDs) umfassen. Die benannten Strahlungsquellen dienen dazu, einen Strahlungs- oder Lichtstrahl in geeigneter Weise durch ein Linsensystem, das in einer Ausführungsform aus einer oder mehreren Linsen bestehen kann, von denen jede eine große Strahlungsübertragungsfläche von zum Beispiel 10–30 mm2 haben kann, auf die Fadentrommel zu projizieren. Die Sensoreinheit kann auch Detektorvorrichtungen umfassen, um den Strahl zu erfassen, der durch das oben erwähnte Linsensystem von der Detektorfläche auf der Fadenwindung reflektiert wird. In noch einer weiteren Ausführungsform sind die Strahlungsquellen und Detektorvorrichtungen parallel zueinander angeordnet, das heißt, daß die Längsachsen der Vorrichtungen im wesentlichen parallel ausgerichtet sind. Damit sind die benannten Linsen so angeordnet, daß die Detektorvorrichtungen trotz der parallelen Anordnung der Strahlungsquellen und Detektorvorrichtungen die gleichen Teiloberflächen auf der Fadenvorrats-Trägerfläche der Spule beobachten, die von der Strahlungsquelle ausgeleuchtet werden. Bei einer Ausführungsform kann das Linsensystem Oberflächen umfassen, die in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, welche im wesentlichen parallel zur Fadenvorrats-Trägerfläche ausgerichtet ist. Die Parallelausrichtung kann auch als Parallelität zwischen einer Ebene, die mit der Längsachse der Fadentrommel und der benannten gemeinsamen Ebene zusammenfällt, betrachtet werden. In einer Anwendung sind die Strahlungsquellen, Linsen und Detektorvorrichtungen so angeordnet, daß die Bestandteile und ihre relativen Positionen unter besonderer Bezugnahme auf die Werte und Positionen, die für die Erfassung entscheidend sind, bei der Herstellung der Sensoreinheit fixiert werden, so daß die Sensoreinheit in einer nicht kritischen Stellung neben der Fadenliefervorrichtung, mit der die Sensoreinheit in der besonderen Maschine verbunden ist, installiert oder montiert werden kann. Die Anordnung und Befestigung der Bestandteile kann dadurch erreicht werden, daß sie mit Kanten, Paßflächen, Löchern, Führungen und Befestigungen versehen werden, mit denen die relativen Positionen der Teile auf eine einfache und zuverlässige Weise hergestellt werden können.
  • In einer anderen vorzugsweisen Ausführungsform sind den einfallenden und reflektierten Strahlen in der Sensoreinheit durch das Linsensystem asymmetrische Bahnen zugewiesen. In einer weiteren Ausführungsform verfügt jede Linse über eine der Fadenvorrats-Trägerfläche der Fadentrommel zugewandte, im wesentlichen ebene Oberfläche und über eine gekrümmte Oberfläche, die von der Trägerfläche wegweist. Die elektronischen Bauteile und Schaltkreise in der Einheit sind zusammen mit den vorstehend erwähnten Strahlungsquellen und Detektorvorrichtungen hauptsächlich auf einer und derselben Leiterplatte montiert. Die Sensoreinheit kann aus einem Frontlinsen-Trägerelement, einem mit Blenden für den Strahl versehenen Strahlenübertragungselement, einem Basis- oder Führungselement für die Strahlungsquellen und Detektorvorrichtungen, einer Montageplatte für elektronische Bauteile und/oder der Leiterplatte bestehen. Ein erster Abstand zwischen dem Frontlinsen-Trägerelement und dem Basiselement sollte zwei bis vier Mal größer als ein zweiter Abstand zwischen dem Frontlinsen-Trägerelement und der Fadenvorrats-Trägerfläche der Fadentrommel sein, der sich deshalb zwischen 10 und 100 mm bewegen kann. Damit ist es möglich, die Linse in der Nähe des Fadens auf der Fadenvorrats-Trägerfläche der Fadentrommel anzuordnen und somit eine hohe Detektorempfindlichkeit dank der Positionen der Detektorvorrichtungen hervorzurufen, während die Empfindlichkeit des Systems gegenüber Schmutzteilchen, Staub usw. auf ein Minimum reduziert wird. Die benannten Abstände ermöglichen die optimale Ausnutzung der vorhandenen Kennwerte von Leuchtdioden der Strahlungsquellen, deren Energie von einer gegebenen Fläche ausgesandt wird. Normalerweise ist eine Verkleinerung erforderlich, um diese Energie auf einer gegebenen Fläche am Meßpunkt zu reproduzieren. Da vorausgesetzt wurde, daß die Energie gering sein sollte; kann ein kleiner Teil der Leuchtdioden-Energie reproduziert werden, so daß die Leuchtdiode näher an der Optik angeordnet werden kann. Obwohl sich dies durch den Einbau einer zusätzlichen Optik vor der Leuchtdiode erreichen läßt, liegen die resultierenden Kosten höher.
  • In einer Ausführungsform verfügt die Fadenliefervorrichtung über einen Riementrieb, und die Elektronik ist so konstruiert, daß sie die vorstehend erwähnte Motorsteuerungsfunktion ausschaltet, wenn der Riementrieb gewählt wird. Die Fadenvorrats-Trägerfläche der Fadentrommel ist mit einem variierenden Hintergrund für die Beobachtungsoptik oder für die Detektorvorrichtungen versehen. Als ein weiteres Unterscheidungsmerkmal einer der Hauptausführungsformen fällt der von der Optik ausgesandte Strahl im wesentlichen in rechten Winkeln auf die Fadenwindung auf der Fadentrommel ein. Die Sensor- und Steuervorrichtungen der vorstehend erwähnten Sensoreinheit sind so konstruiert, daß sie oberhalb der Faden verbrauchenden Teile der betreffenden Textilmaschine eine im wesentlichen konstante Fadenspannung aufrechterhalten. Die Detektorvorrichtungen können dank ihrer Position so angeordnet werden, daß ihr Brennpunkt auf den Fadenvorrat auf der Fadentrommel fällt. Die Veränderung des Musters an der Oberfläche der Fadentrommel gestattet es, den Zustand der Oberfläche in Beziehung zur Drehzahl des Motors zu setzen und so einen bestimmenden Faktor für die Fadenzufuhrfunktion zu bilden. Wird zum Beispiel ein Drehstrommotor eingesetzt, kann die Position des Rotors aufgrund der Erkenntnis, daß er beim Anschluß einer gegebenen Phase eine von sechs Positionen einnimmt, ermittelt werden. Mit der Elektronik kann ebenfalls die Bewegung festgestellt und die Motorsteuerung unterbrochen werden, obwohl auch ein Grad zusätzlicher Steuerung beibehalten werden kann, um einen ruhigeren und gleichmäßigeren Lauf des Motors herbeizuführen. In diesem Fall wird die Steuerfunktion in den Modus Riemenbetrieb gezwungen und wirkt als Servofunktion für den Riemen.
  • Da das elektrische Feld dabei im Stator rotiert, wird der Rotor gezwungen zu folgen, oder im Stillstand zu verbleiben. Mit anderen Worten wird der Rotor völlig synchron mit dem Feld laufen. Damit ist bekannt, daß der Rotor entweder der Motorverbindung folgen oder im Stillstand bleiben wird. Als Alternative dazu kann der Motor mit halber Drehzahl laufen, wobei der Unterschied darin besteht, daß die Drehzahl des Feldes und die Drehzahl der Fadentrommel leicht festzustellen sein wird.
  • Die vorstehend erwähnte Störung, die durch die stabförmigen Elemente der Fadentrommel verursacht wird, kann genutzt werden, um die Stellung der Fadentrommel zu bestimmen und somit ein Mittel zur Steuerung des Motorbetriebs zu erhalten. Die Stellung oder die Störung durch die stabförmigen Elemente kann selbst dazu genutzt werden, um Interferenzen dieser Elemente in der Meßausrüstung zu beseitigen.
  • Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel kann als dadurch gekennzeichnet angesehen werden, daß die Sensoreinheit aus einer ersten, ebenen Frontsektion besteht, auf deren Innenseite ein Linsensystem montiert ist, dessen ebene Flächen neben der vorzugsweise ebenen Außenfläche der Frontsektion liegt und dessen gekrümmte Flächen zum Inneren der Sensoreinheit weisen. Die Sensoreinheit verfügt auch über ein Element mit Blenden für die Strahlen und ein Trägerelement für die elektronischen Bauelemente und Schaltkreise einschließlich der gedruckten Leiterplatten. Somit können die genannten Bauelemente Strahlen aussendende und Strahlen erfassende Vorrichtungen umfassen. Die Senoreinheit sollte vorzugsweise mit einem Basis- und/oder Kontrollelement für die Strahlen aussendenden und erfassenden Vorrichtungen ausgestattet sein. Die Fadenliefervorrichtung und die Sensoreinheit sind sicher auf einem Rahmen der vorstehend erwähnten Maschine montiert. Die Sensoreinheit kann entweder auf eine vorhandene Fadenliefervorrichtung aufmontiert werden oder umgekehrt. Abstände, die für die Sensorfunktion entscheidend sind, werden fixiert, und das Verhältnis zwischen der Fadenliefervorrichtung und der Sensoreinheit kann dank der Konstruktion und des Aufbaus der Sensoreinheit weniger toleranzempfindlich gestaltet werden. Die Optik kann durch Formteilherstellung oder Schleifen in einem einzigen Stück hergestellt werden. Obwohl es normal und optisch vorzuziehen ist, daß beide Seiten gekrümmt sind, wurde im vorliegenden Fall eine Oberfläche aus Gründen der Herstellung und zur Erschwerung der Staubanhaftung flach gestaltet.
  • Wie in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist, sind die verwendeten Leuchtdioden, Detektorvorrichtungen oder Meßwertgeber auf einer Halterung montiert, die sich oberhalb der gedruckten Leiterplatte befindet. Als Alternative dazu können die Bauelemente mit Hilfe von zwischen der Leuchtdiode und der Detektorvorrichtung eingefügten Abstandshaltern direkt auf die Leiterplatte oder auf die Oberfläche aufmontiert werden.
  • Der oben beschriebene Vorschlag bietet dahingehend Vorteile, daß erforderlichenfalls eine einzige Grundkonstruktion verwendet werden kann, um verschiedene Funktionen in verschiedenen Maschinen auszuführen. Eine Funktion zur berührungsfreien Fadenerfas sung kann zur Verfügung gestellt werden. Da sich eine getrennte Sensoreinheit, die im Grunde die gleichen Bauelemente enthält, gesondert herstellen und liefern läßt, kann die Erfindung sowohl bei neuen Maschinen als auch zur Modifizierung vorhandener Maschinen eingesetzt werden. Die Anordnung ist nicht kritisch und unempfindlich gegen Staub und Kontaminierung. Die gesamte Elektronik läßt sich auf ein und dieselbe Platte montieren und kann gesondert hergestellt und geliefert werden. Die Konstruktion der Sensoreinheit wird durch die parallele Ausrichtung der Strahlungsquellen und Detektorvorrichtungen und durch die nichtwinklige Linsenkonfiguration stark vereinfacht. Trotzdem ist dieses System im Betrieb empfindlich, wobei es die Anordnung mit parallel orientierten Strahlungsquellen und Detektorvorrichtungen ermöglicht, die gleiche Stelle des Fadenvorrats auszuleuchten und zu beobachten. Die reflektierte Strahlung wird effektiv über die gesamte Oberfläche jeder Detektorvorrichtung verteilt. Die Erfassung der Oberfläche kann gehemmt werden, wenn die Fadenvorrats-Trägerfläche von stiftförmigen Elementen gebildet wird. Mit dieser Anordnung kann die Elektronik die verschiedenen Positionen und die Drehrichtungen des Motors erfassen, wodurch die Messung des Fadenvorrats auf der Fadentrommel erleichtert wird. Bei der Positivzufuhr sind zum Beispiel keine besondere Korrekturmaßnahmen erforderlich.
    •
  • Eine Ausführungsform der hier vorgeschlagenen Vorrichtung wird nachfolgend in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigen:
  • 1 einen vertikalen Schnitt einer Fadenliefervorrichtung und einer angeschlosssenen Sensoreinheit zur berührungsfreien Erfassung des Fadenvorrats und Steuerung der Fadenliefervorrichtung;
  • 2 den horizontalen Schnitt der Sensoreinheit nach 1;
  • 3 eine Draufsicht mit den relativen Positionen der Strahlungsquellen und Detektorvorrichtungen, des Linsensystems und der Fadenvorrats-Trägerfläche der rotierenden Fadentrommel mit einem erfassbaren Fadenvorrat; und
  • 4 eine schematische Darstellung der Elektronik der Sensor- und Steuereinheit einschließlich der Strahlungsquellen und Detektoreinrichtungen.
  • In 1 wird ein Rahmen in einer Textilmaschine mit 1 bezeichnet. Eine Fadenspeicher- und Liefervorrichtung 2, nachfolgend kurz als Fadenliefervorrichtung bezeichnet, ist mit ihrem Gehäuse auf dem Rahmen 1 montiert. Die Fadenliefervorrichtung 2 ist so konstruiert, daß sie mit einer Sensoreinheit 3 zur Erfassung eines Fadenvorrats und zur Steuerung eines Motors 4 der Fadenliefervorrichtung 2 zusammenwirkt oder die Sensoreinheit 3 in sich aufnimmt. Die Sensoreinheit 3 ist ebenfalls auf den Rahmen 1 aufmontiert und umfaßt ein Bauelement, das getrennt auf ihr montiert werden kann. Der Motor 4 der Fadenliefervorrichtung 2 besteht aus einer Statorwicklung 5 und einem Rotor 6 aus magnetischem Material. Der Motor 4 wird in dem Rahmen 1 mittels einer Welle 7 gestützt, die im wesentlichen von einer Vollwelle gebildet wird, die sich durch den Fadenzubringer erstreckt und in Kugellagern 8a und 8b gelagert ist. Die Welle 7 erstreckt sich in Form eines oberen Abschnitts 7a über die Fadenliefervorrichtung 2 hinaus. Das andere Ende 7b der Welle 7 trägt eine drehbare Fadentrommel 9 bzw. allgemein einen rotierenden Spulenkörper mit einer Fadenvorrats-Trägerfläche 10, auf die ein Fadenvorrat 11 in Form von Fadenwindungen aufgewunden werden kann. Die drehbare oder rotierende Fadentrommel 9 ist mit dem unteren Ende 7b der Welle 7 fest verbunden. Die Fadentrommel 9 kann auch mit einer Fadenvorrat-Liefereinrichtung versehen sein, die die Fadenwindungen auf der Spule so an die Maschine abgibt, wie sie aufgenommen werden. Die Funktion wird z. B. mit Hilfe einer Exzentervorrichtung 12 ausgeführt, deren oberes Ende auf oder in der Fadentrommel 9 mittels eines Kugellagers 13 getragen wird. Die Fadenvorrat-Liefereinrichtung umfaßt stabförmige Elemente oder Stifte 14a, die in der benannten Exzentervorrichtung 12 nebeneinander angeordnet sind. Die stabförmigen Elemente 14a führen auf eine bekannte Art und Weise eine rotierende Bewegung aus. Die stabförmigen Elemente 14a sind in Abständen über den gesamten Umfang der Exzentervorrichtung 12 angebracht. Stabförmige Elemente oder Stifte 14b sind auf ähnliche Art in der Fadentrommel 9 angeordnet. Die Elemente 14a, 14b sind sowohl auf der Fadentrommel 9 als auch auf der Exzentervorrichtung 12 vorgesehen und dabei abwechselnd in in der Fadentrommel 9 und in der Exzentervorrichtung 12 um den Trommelumfang herum montiert. Die Elemente 14a, 14b sind in gleichmäßigen Abständen auf dem Umfang jeweils der Fadentrommel 9 und der Exzentervorrichtung 12 angebracht. Der relative Abstand zwischen den Elementen 14a und 14b in der Fadentrommel 9 und der Exzentervorrichtung 12 kann sich jedoch innerhalb des Umfangs in Abhängigkeit vom Winkel und von der Verschiebung der Rotationszentren der Spulenelemente 9 und 12 ändern. Die Außenflächen der benannten stabförmigen Elemente 14a, 14b enthalten die vorstehend erwähnte Fadenvorrats-Trägerfläche 10. Bei der Rotation der Fadentrommel 9 führen die stabförmigen Elemente 14a, 14b kleine Rotationsbewegungen aus und teilen dabei dem Fadenvorrat 11 von den oberen Abschnitten der stabförmigen Elemente 14a, 14b her zu den unteren Abschnitten derselben Elemente 14a, 14b hin eine vorwärts gerichtete Zuführungs- bzw. Lieferbewegung mit. Die relative Bewegung zwischen der Fadentrommel 9 und der Exzentervorrichtung 12, die den Faden dazu bringt, sich in gleichmäßig zunehmenden Wicklungsschritten nach unten zu bewegen, wird durch den Winkel und die Verschiebung zwischen den stabförmigen Elementen 14a, 14b erreicht. Die Steigung bzw. der Abstand zwischen den Fadenwindungen kann durch die Anpassung der relativen Einstellungen der Fadentrommel 9 und der Exzentervorrichtung 12 verändert werden. Diese Funktion ist bekannt und wird hier nicht näher beschrieben.
  • Die vorstehend erwähnte Sensoreinheit 3 ist auf den unteren Teil des Rahmens 1 aufmontiert. Die Sensoreinheit 3 umfaßt ein Stirnwandelement 16 und ein oberes Wandelement 17. Die Sensoreinheit 3 ist mit den Schrauben 18 und 19, die nicht besonders dargestellt sind, am Rahmen 1 befestigt. Die Sensoreinheit 3 ist weiterhin mit einem Anschlußkasten 20 ausgestattet, der mittels eines Teils 22 in einer Aussparung 21 an der Unterseite des Rahmens 1 montiert ist. Die Stromversorgung der Sensoreinheit 3 ist an den benannten Anschlußkasten 20 angeschlossen. Der Anschlußkasten 20 verfügt auch über Anschlüsse zur Steuerung des Motors 4. Die Anschlüsse können auf bekannte Art und Weise unter Verwendung von stiftartigen Steckverbindern oder ähnlichen Vorrichtungen hergestellt werden. Der benannte Anschlußkasten 20 ist auch fest mit einer Montageplatte 23 verbunden, die einen Teil der vorstehend erwähnten Sensoreinheit 3 bildet, wobei der Anschluß mit Hilfe einer Klemmvorrichtung 24 vorgenommen wird. Die Montageplatte 23 bildet die Montagegrundlage für die elektrischen Bauelemente und gedruckten Schaltungen, die nicht besonders dargestellt werden. Neben anderen Bauelementen umfassen die Schaltkreise einen Anschluß 25 für die Statorwicklung 5, wobei die (zur Schleife geschaltete) Anschlußleitung mit 26 bezeichnet ist. Außer den benannten elektronischen Bauelementen trägt die Montageplatte 23 Strahlungsquellen 27 und 45, welche in der dargestellten Ausführungsart die Form von an sich bekannten Leuchtdioden (LEDs) annehmen. Je eine Detektorvorrichtung 28 bzw. 44, die auch zu einem bekannten Typ gehört, ist ebenfalls an die Montageplatte 23 angeschlossen. Die Strahlungsquellen 27, 45 und die Detektorvorrichtungen 28, 44 werden mit Hilfe eines Basiselements 29 in ihrer Position befestigt. Die elektrischen Anschlüsse an die Strahlenquellen 27, 45 und die Detektorvorrichtungen 28, 44 sind jeweils mit 30 bzw. 31 bezeichnet. Die Sensoreinheit 3 ist auch mit Blendenöffnungen 32, 41 für die Strahlenbahn versehen, deren Anordnung durch ein Trägerelement 33 erfolgt. Ein Trägerelement 34 für ein Linsensystem ist vor dem Trägerelement 33 montiert. Das Linsensystem besteht aus einer Anzahl von Linsen 35 und 43, die erstens mit einer ebenen Oberfläche 36 versehen sind, die im wesentlichen mit einer ebenen Außenfläche 37 auf dem Trägerelement 34 zusammenfällt. Jede Linse 35, 43 ist zweitens mit einer gekrümmten Oberfläche 38 versehen, die nach innen auf das Innere der Sensoreinheit 3 oder das Trägerelement 33 hin gerichtet ist. Die Außenfläche 37 befindet sich in einem Abstand A von der Fadenvorrats-Trägerfläche 10. Ein Abstand B zwischen der Außenfläche 37 und der Detektorfläche 39 ist zwei bis vier Mal größer als der Abstand A. Der Wert des Abstands A kann zwischen 10 und 100 mm variieren. Als Alternative kann die gesamte optische Baugruppe aus einem einzigen Stück mit in das transparente Trägerelement 34 eingefügten Kanten, Führungen und Fugen gefertigt werden. Dieses Trägerelement 34, das ein integraler Bestandteil der vollständigen Sensoreinheit 3 ist, wirkt gleichartig als Deckel, Linse, Dichtung und in geringerem Maße als Aussteifungselement. Mit dieser Anordnung kann das Linsensystem in der Nähe des Fadenvorrats 11 angebracht werden. Die Strahlungsquellen 27, 45 und die Detektoreinrichtungen 28, 44 sind im wesentlichen in der gleichen Ebene auf derselben Seite des Linsensystems angeordnet. Die Längsachsen 27a der Strahlungsquellen 27, 45 verlaufen im wesentlichen parallel zu den Längsachsen 28a der Detektorvorrichtungen 28, 44. Das dargestellte Linsensystem, in dem die Linsen 35, 43 parallel zueinander versetzt angeordnet sind, ermöglicht es den jeweiligen Detektorvorrichtungen 28 und 44, trotz der Positionen der Strahlungsquellen 27, 45 und der Detektorvorrichtungen 28, 44 und der parallelen Beziehungen zwischen ihnen dieselbe Stelle auf dem Fadenvorrat 11 zu beobachten, die von der dieser Detektorvorrichtung 28, 44 zugeordneten Strahlungsquelle 27, 45 ausgeleuchtet wird.
  • In 1 ist ein gesendeter Strahl (Strahlung oder Licht) mit 40 dargestellt. Der einfallende Strahl 40 geht durch die Blendenöffnung 41 im Trägerelement 33 und fällt im wesentlichen im rechten Winkel auf die oberste Windung des Fadenvorrats 11 auf der rotierenden Fadentrommel 9, wobei diese Windung den Strahl 40 in eine mit 42 bezeichnete Richtung reflektiert. Der reflektierte Strahl wird von der Linse 43 gebrochen und durch die Blendenöffnung 32 zur Detektorvorrichtung 44 zurückgeschickt. Eine entsprechende Strahlenbahn wird von der Strahlungsquelle 45 und der angeschlossenen Detektorvorrichtung 28 gebildet. Die Strahlungsquelle 45 und die Detektorvorrichtung 28 beobachten die unterste Windung des Fadenvorrats 11 auf der Fadentrommel 9. Eine große Menge des reflektierten Lichts wird von der gesamten Fläche der Detektorvorrichtungen 28 und 44 empfangen. Die Sensoreinheit 3 verfügt über eine untere Innenwand 46 und eine obere Innenwand 47, in denen untere und obere Enden des Trägerelements 34 angeklammert oder montiert sind. Die Montageplatte 23 ist an der unteren Innenwand 46a und an der oberen Wand 16a befestigt. Somit besteht die Sensoreinheit 3 aus einer getrennten Einheit, die an den Rahmen 1 montiert werden kann. Der Abstand B ist relativ kritisch im Hinblick auf die optische Funktion der Sensoreinheit 3. Die Positionen der Blendenöffnungen 32 im Trägerelement 33 sind gleichermaßen kritisch, wie auch die Positionen der Strahlen aussendenden und erfassenden Einrichtungen. Alle diese Parameter sind voneinander abhängig, und wenn einer geändert wird, müssen die anderen normalerweise auch geändert werden, sofern nicht eine geringere Meßempfindlichkeit annehmbar ist. Alle angegebenen kritischen Positionen und Abstände sind in die Sensoreinheit 3 als Teil ihrer Herstellung inkorporiert. Der Abstand A ist weniger toleranzempfindlich in Hinblick auf die Funktion in ihrer Gesamtheit.
  • 2 zeigt den parallelen Versatz der Linsen 48 und 49. Die Abbildung zeigt ebenfalls, daß die Strahlungsquellen 45, 50 wie die Detektorvorrichtungen 28, 44 auch parallel nebeneinander in der horizontalen Ebene angeordnet werden können.
  • Es ist ebenfalls möglich, derselben Detektorvorrichtung zwei oder mehr Strahlungsquellen und umgekehrt zuzuordnen.
  • In Übereinstimmung mit 1 soll es möglich sein, die rotierende Fadentrommel 9 alternativ mit einem Riemen anzutreiben. Aus diesem Grund zeigt 1 eine Riemenscheibe 51 und einen Riemen 52, wobei letzterer mit einer Antriebsquelle oder einer Antriebsscheibe in der Textilmaschine verbunden ist.
  • In 3 bezeichnet Position 53 die Fadenvorrats-Trägerfläche, während der Fadenvorrat von der Fadenwindung 54 dargestellt wird. Der Faden wird von oben geliefert und in Richtung des Pfeils 55 auf die Fadentrommel aufgewickelt. Die Abbildung zeigt zwei in einem Trägerelement 58 gelagerte Linsen 56 und 57. Die Strahlungsquelle oder in den jeweiligen Fällen die Leuchtdiode ist mit 59 bezeichnet. Der von der Strahlungsquelle 59 ausgesandte Strahl 60 kann entweder aus gepulster oder nicht gepulster Strahlung bestehen. Eine Detektorvorrichtung 61, deren Detektorfläche mit 62 bezeichnet wird, ist der Strahlungsquelle 59 zugeordnet. Der Strahl 60 durchläuft das Linsensystem und wird vom Faden reflektiert, wobei der zur Detektorfläche 62 geführte reflektierte Strahl mit 63 bezeichnet ist. Ein Abstand zwischen der vorzugsweise ebenen Außenfläche 64 des Trägerelements 58 und der Fadenvorrats-Windung 54 ist mit C bezeichnet, wobei der im vorliegenden Fall gewählte Wert ungefähr 14 mm beträgt. Ein Abstand zwischen der benannten Außenfläche 64 und dem Sendeelement in der Strahlungsquelle 59 ist mit D bezeichnet. Eine Mittellinie der Linse 56 ist mit 65 bezeichnet, eine Mittellinie der Strahlungsquelle 59 mit 66 und eine Mittellinie der Detektorvorrichtung 61 mit 67. Im vorliegenden Fall beläuft sich der für den Abstand D gewählte Wert auf 38,7 mm. Die Mittellinien oder Achsen 66, 67 verlaufen im wesentlichen parallel, und die Detektorfläche 62 ist im wesentlichen in der gleichen Ebene wie eine Ebene 68 für das Sendeelement in der Strahlungsquelle 59 angeordnet. Ein Abstand zwischen der Mittellinie 65 der Linse 56 und der Mittellinie 67 der Detektorvorrichtung 61 ist mit E bezeichnet, wobei der im vorliegenden Fall gewählte Wert 20,9 mm beträgt. Der für einen Abstand F zwischen den Mittellinien 65 und 66 gewählte Wert beläuft sich auf 11,5 mm. Die Strahlen 60, 63 durchlaufen die Linsen 57, 56 asymmetrisch. Der für einen Abstand G zwischen der Außenfläche 64 und der Detektorfläche 62 gewählte Wert G beträgt 43,7 mm. Diese Anordnung ermöglicht es, die Strahlungsquelle 59 und die Detektorvorrichtung 61 auf der gleichen Seite der Linsen 56, 57 im wesentlichen in der gleichen Ebene anzuordnen und eine genaue Fadenerfassungsfunktion zu ermöglichen, die gegenüber Staub nicht empfindlich ist. Dabei kann eine ebene Stirn- bzw. Außenfläche 64 vorgesehen werden, während die gekrümmten Oberflächen der Linsen 56, 57 durch geeignete Festlegung der Abstände A, C, F, E und G und der Bereiche für die Strahlungsquellen 59 und Detektorvorrichtungen 61 sphärisch gehalten werden können. Trotzdem läßt sich die direkte Abbildung eines Meßpunktes mit Hilfe der Strahlungsquellen 59 und Detektorvorrichtungen 61 mit äußerst geringen Verlusten und demzufolge mit einem hohen Empfindlichkeitsgrad erzielen. Als Alternative dazu können weniger kostspielige Bauelemente mit einer geringeren Lichtstärke eingesetzt werden.
  • Erfindungsgemäß wird eine Anordnung mit einer ausgezeichneten optischen Funktion vorgeschlagen, bei der die Positionen der Strahlungsquelle 59 und der Detektorvorrichtung 61 in Bezug auf die Form und Orientierung des Fadens von entscheidender Bedeutung für die erreichten Ergebnisse sind. Die Position der Strahlungsquelle 59 beruht auf der Art des Hintergrundes, d. h. auf der Fadentrommel 9 und ihrer Position. Neben anderen Faktoren beruht die Erfindung auf der Ausleuchtung eines runden, reflektierenden Elements, stellvertretend für eines der vorstehend erwähnten, stabförmigen Elemente 14a, 14b. Das Licht wird normal zum Oberflächen-Mittelweg zwischen den einfallenden und reflektierten Strahlen 60, 63 zurückgeworfen. Von der Seite gesehen wird kein Licht nach oben oder nach unten reflektiert, wenn das Licht im rechten Winkel auf ein stabförmiges Element 14a, 14b fällt. Im Normalfall wird jedoch praktisch etwas Licht nach oben oder nach unten gestreut, da das Element 14a, 14b nicht vollkommen hell und das einfallende Licht nicht vollkommen parallel ausgerichtet ist. Von oben her in Längsrichtung der Elemente 14a, 14b gesehen, ergibt sich, daß das auf den Mittelpunkt der Elemente 14a, 14b auffallende Licht zur Strahlungsquelle 59 zurückgeworfen wird, während das Licht, das zu beiden Seiten des Mittelpunktes auf ein stabförmiges Element 14a, 14b einfällt, zur Seite reflektiert wird.
  • Auf dieser Grundlage wird eine Detektorvorrichtung 61, die zur Erfassung eines perfekt reflektierenden, von parallel ausgerichtetem Licht beleuchteten Elements 14a, 14b konstruiert wurde, im rechten Winkel zu dem Element 14a, 14b in der gleichen Ebene wie die Strahlungsquelle 59 angebracht. Die Verwendung eines weißen, mehrlagigen Baumwollfadens bietet eine größere Freiheit bei der Positionierung der Detektorvorrichtung 61, da die Oberfläche dann bei weitem kein perfekter Reflektor ist.
  • Neben anderen Faktoren beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß beleuchtete Materialien und Formen, zumindest wenn sie rund sind, immer Licht zur Quelle zurückwerfen, wenn sie vor ihr vorbeilaufen. In einer Anwendungsart ist die Messung an einer Reihe von Punkten auf der rotierenden Fadentrommel 9 wünschenswert. Das erfordert die Bereitstellung von einem oder mehreren Paaren von Strahlungsquellen und Detektorvorrichtungen. Die normale Positionierung solcher Bauelemente auf einer gedruckten Leiterplatte bedeutet, daß die Leiterplatte mit ihrer Seite oder Kante parallel zur Oberfläche der Fadentrommel 9 oder zu einer Ebene durch die Rotationsachse der Fadentrommel 9 angebracht wird.
  • Ein Grund dafür kann darin liegen, daß eine Leuchtdiode eine solche Konstruktion aufweist, daß der Lichtstrahl normal zur Oberfläche der Leiterplatte ausgesandt wird, wenn die Bauelemente direkt auf die Leiterplatte montiert sind. Eine geringe Winkelverschiebung läßt sich durch Biegen von Montagestiften erreichen. Das ist bei auf der Oberfläche montierten Bauelementen mehr oder weniger unwirtschaftlich. Je größer die Winkelabweichung des Lichtstrahls von der Normalen ist, desto komplizierter und kostspieliger wird die Anordnung. Das gilt auch für Detektorvorrichtungen, die aus Photodioden oder lichtempfindlichen Bauelementen anderen Typs bestehen. Leuchtdioden, die einen Strahl parallel zur Oberfläche der Leiterplatte aussenden, sind ebenfalls erhältlich. Obwohl es möglich ist, Leuchtdioden dieses Typs in der gleichen Weise, wie oben beschrieben, zu installieren, bringt dies ähnliche Probleme und Kosten mit sich. Die vorgeschlagene Ausführung beruht auch auf der Verwendung eines vertikalen und eines horizontalen Teils, wobei die Leiterplatte in einer dieser Hauptrichtungen angeordnet ist. Die Dioden sind auf die Kante aufmontiert und in einer Linie positioniert.
  • Die Leiterplatte ist parallel zur Achse der Fadentrommel 9 angeordnet, wobei die Oberfläche der Leiterplatte zur Fadentrommel 9 weist. Die optische Baugruppe ist parallel zur Leiterplatte und zur Achse der Fadentrommel 9 positioniert. Die Leuchtdiode der Strahlungsquelle und die Detektorvorrichtung sind in verschiedene Richtungen in Bezug auf den Meßpunkt ausgerichtet, um die Verwendung einer kostspieligen Optik mit halbdurchlässigen Spiegeln zu vermeiden.
  • Die Leuchtdiode ist im rechten Winkel zu dem Punkt positioniert, der beleuchtet und an dem der Faden detektiert werden soll. Das Licht einer Leuchtdiode wird erzeugt, indem ein Strom durch einen PN-Übergang geleitet wird. Um die größtmögliche Leistung zu erzielen, ist das eigentliche Lichterzeugungselement äußerst klein und bedeckt in typischen Fällen eine Fläche von 0,2 bis 0,4 mm im Quadrat. Da das erzeugte Licht in alle Richtungen gestreut wird, ist das Element in eine reflektierende Halterung montiert und in ein Kunststoffelement eingeschlossen, das als Linse wirkt, um so viel Licht wie möglich in eine einzige Richtung zu richten. Es ist nachgewiesen, daß der größte Teil des von einer Leuchtdiode erzeugten Lichts von der Spitze ausgesandt wird, die einen Durchmesser von 80 % der Leuchtdiode selbst aufweist. Da im hier beschriebenen Fall eine H1000 Leuchtdiode mit einem Durchmesser von 5 mm zum Einsatz gelangt, beträgt der Durchmesser des Teils, der eigentlich das Licht ausstrahlt, 4 mm. Die in verschiedene Richtungen gestreute Lichtmenge verändert sich in Abhängigkeit von der eingesetzten Leuchtdiode. Im vorliegenden Fall wird eine Leuchtdiode H1000 LED vom Typ Stanley mit äußerst geringer Streuwirkung verwendet, die es ermöglicht, eine kleine Linse einzusetzen, wobei der größte Teil des Lichts zur Beleuchtung des Meßpunkts gesammelt und die Leuchtdiode direkt gegenüber diesem Punkt positioniert ist. Wenn die Leuchtdiode auf einer Seite einer Linse positioniert wird, muß diese Linse entweder entsprechend größer ausgeführt oder eine größere Leuchdiode verwendet werden, wobei in diesem Fall der Streuungsgrad höher sein wird und akzeptiert werden muß, daß nicht alles Licht auf den Meßpunkt gerichtet wird. Das Licht verläßt die Leuchtdiode von einer kreisförmigen Fläche mit einem Durchmesser von 4 mm aus. Soll dieses Licht maximal ausgenutzt werden, ist diese Fläche auf dem Meßpunkt abzubilden. In der beispielhaft dargestellten Anwendung ist eine Reduktion mit einem Faktor von ungefähr 2 erforderlich, da die gewählte Entfernung zwischen der Fadentrommel und der Optik 15 mm beträgt und der gewünschte Punkt einen Durchmesser von etwa 2 mm haben sollte. Somit sollte sich die Strahlungsquelle (z. B. 59) ungefähr 30 mm hinter der Optik befinden und ihr Strahl mit einer ausreichenden Brennweite zur Detektorvorrichtung (z. B. 61) zurückgeworfen werden, wobei zwei verschiedene Linsen verwendet werden, um die Leuchtdiode und den Photo-Detektor am Meßpunkt abzubilden. Entsprechend der erfindungsgemäß gewählten Geometrie sollte sich die Linse (z. B. 56) der Detektorvorrichtung (z. B. 61) 8 bis 15 mm von der Linse (z. B. 57) der Strahlungsquelle (z. B. 59) befinden. Im vorliegenden Fall besteht das Optimum darin, daß das Licht unter dem kleinstmöglichen Einfallswinkel auf die Optik und die Detektorvorrichtung treffen sollte und daß die Linsen so weit wie möglich auseinander liegen sollten. Liegen die Linsen weit auseinander, können sie eine größere Ausführung erhalten und eine große Menge Licht sammeln. Außerdem lassen sich Streulichtblenden leichter einsetzen, um abzusichern, daß nur Licht vom Meßpunkt an die Detektorvorrichtung gelangt und kein im optischen System gestreutes Licht empfangen wird. Die optischen Achsen sowohl der Leuchtdioden als auch der Linsen der Detektorvorrichtungen verlaufen senkrecht zur Achse der Fadentrommel 9. Die vorgeschlagene Position der Leuchtdiode bietet den Vorteil, daß die optische Achse der zugehörigen Linse dann konzentrisch in Beziehung zum Meßpunkt und zur Strahlungsquelle steht. Im beschriebenen Fall liegt, da sich die Sensorlinse (z. B. 56) ungefähr 10 mm über der Leuchtdiodenlinse (z. B. 57) befindet, ihre optische Achse auch 10 mm über dem Meßpunkt. Diese einzelne Abbildung funktioniert hervorragend, obwohl die Verluste aufgrund des erhöhten Einfallswinkels auf der ebene Stirnfläche der Optik etwas höher ausfallen. Da das Verhältnis der Abstände zwischen der Detektorvorrichtung und der Optik und der Optik und dem Meßpunkt sich ungefähr auf 2:1 beläuft, wird der Meßpunkt um einen Faktor von etwa 2 vergrößert. Das bedeutet, daß die Detektorvorrichtung diese Fläche mit einem Durchmesser von 4 mm beobachten muß, um die Informationen aus der gesamten beleuchteten Fläche aufzunehmen. Wären die Detektorvorrichtungen so klein wie die Leuchtdioden, so würde zusätzliche Optik vor den Detektorvorrichtungen benötigt, um diesen Durchmesser von 4 mm innerhalb eines Durchmessers von 0,3 mm abzubilden. Obwohl Detektorvorrichtungen dieses Typs erhältlich sind, lassen sie sich nicht senkrecht auf die Leiterplatte montieren, sondern müssen in Richtung der Lichtemission ausgerichtet werden. Aus diesem Grund kann die Detektorvorrichtung, da sie keinen Aufheizungsproblemen ausgesetzt ist, im Unterschied zur Leuchtdiode so groß wie gewünscht ausgeführt werden. Damit stehen optische Detektorvorrichtungen vom Typ der Photodiode mit Flächen von 1 mm2 bis zu 84 mm2 zur Verfügung. In der beschriebenen Ausrüstung wird eine Detektorfläche (z. B. 62) von 5 bis 20 mm2 vorgeschlagen, um den größten Teil des Meßpunktes zu beobachten. Da dieser Typ von Detektorvorrichtung ohne eine Linse zur Verfügung steht, ist er nicht gleich empfindlich in Hinblick auf seine Ausrichtung und kann parallel zur Leiterplatte montiert werden, wobei das Licht im Winkel auf die Oberfläche trifft. Obwohl der Einfallswinkel einen gewissen Verlust hervorruft, ist bei den auftretenden Winkeln der Verlust in dieser Größenordnung akzeptabel. In der vorgeschlagenen Ausführungsart befindet sich die Detektorvorrichtung direkt unter oder direkt über der Leuchtdiode. Es gibt drei Gründe für die Anordnung der Detektorvorrichtung in einer dieser Positionen:
    Erstens ist der Faden rund, und obwohl er keinen Rundspiegel bildet, streut er das Licht auf dieselbe Art und Weise wie eine runde reflektierende Oberfläche. Versuche haben gezeigt, daß bestimmte Fäden nur mit der dargestellten Anordnung erfaßt werden können. Wenn die Detektorvorrichtung um 90° gedreht wird, ist das reflektierte Licht so schwach, daß es unter der normalen Störstrahlung nicht erkennbar ist. Das gilt für dunkle, helle und glänzende Fäden.
  • Zweitens wird der Faden von runden, stabförmigen Elementen 14a, 14b getragen. Sind diese Elemente 14a, 14b hell und reflektierend, wird ein Minimum an Licht in die Detektorvorrichtung reflektiert. Das bedeutet, daß selbst mittelstarke und hellfarbene Fäden ungeachtet der Tatsache, daß sich die stabförmigen Elemente 14a, 14b im Hintergrund befinden, erfaßt werden können.
  • Drittens ist die Fadenliefervorrichtung 2 breiter, wenn die Detektorvorrichtung um bis zu 90° nach unten abgewinkelt wird.
  • Bei bestimmten einfachen Anwendungen ist nur eine der vorstehend erwähnten Detektorvorrichtungen erforderlich, um die Fadenliefervorrichtung 2 zu steuern. In diesem Fall sollte die Detektorvorrichtung so positioniert werden, daß sich der Meßpunkt etwa um den Mittelpunkt des Fadenvorrats 11 befindet. Bei hellen stabförmigen Elementen 14a, 14b kann mit dieser Position der Detektorvorrichtung das Signal eines stabförmigen Elements ausreichend unterdrückt werden, um es im Verhältnis zum Signal vom Faden vernachlässigen zu können. Es kann auch geschehen, daß der verwendete Faden im Vergleich zu den stabförmigen Elementen 14a, 14b so hell ist, daß selbst ein starkes Signal von einem der Elemente 14a, 14b im Verhältnis dazu vernachlässigt werden kann. Wenn sich die Fadentrommel 9 dreht, wird die Erfassung stark vereinfacht, wenn die Meßbandbreite im Vergleich zur Frequenz, mit der die stabförmigen Elemente 14a, 14b vor dem Meßpunkt vorbeilaufen, relativ klein ist, wobei der resultierende Meßwert sich aus dem Mittel der zwischen und direkt von den Elementen 14a, 14b eingegangenen Signale ergibt. Unter Verwendung eines derartigen Mittelwertes ist es nicht unverhältnismäßig schwierig, selbst äußerst dünne Fäden zu erfassen, die in der Nachbarschaft des Meßpunkts auf die Fadentrommel 9 gewickelt sind. Ist der Faden von der Detektorvorrichtung erst einmal erfaßt, steht genügend Zeit zur Verfügung, um die Sensoreinheit anzuhalten.
  • Die Konstruktion der Fadentrommel 9 ist entscheidend für den effektiven Betrieb des optischen Meßsystems. Das Ausführungsbeispiel umfaßt vier Meßpunkte.
  • Die Fadentrommel 9 läuft direkt vor jeder der Detektorvorrichtungen vorbei. Diese befinden sich aus zwei Gründen nicht direkt übereinander. Erstens ist die aktivierte Detektorvorrichtung direkt über oder direkt unter der Strahlungsquelle anzubringen, und es ist kein Raum vorhanden, um alle Linsen in einer Reihe anzuordnen, da diese über eine große Fläche verteilt sein müssen. Zweitens läßt sich der Vorteil, immer einen Meßpunkt neben einem stabförmigen Element 14a, 14b zu positionieren, nicht durch eine leichte Verschiebung der Meßpunkte erzielen. Die vorgeschlagene Anordnung ermöglicht eine störungsfreie Messung an zumindest einem Punkt.
  • Die gewählte Konstruktion weist insgesamt 26 zwischen einem oberen und dem unteren Rad aufgeteilte, stabförmige Elemente 14a, 14b auf. Die Fadentrommel 9 kann als aus dem benannten unteren und oberen Rad bestehend angesehen werden, auf die die Elemente 14a, 14b aufmontiert sind. Dies bedeutet zusammen mit der Tatsache, daß im System ein Dreiphasenmotor, der in Ein-Aus-Steuerung pro Umdrehung an sechs verschiedenen Punkten anhält, zum Einsatz gelangt, daß sich jedes Mal, wenn der Motor 4 stoppt, ein Meßpunkt zwischen zwei stabförmigen Elementen 14a, 14b befindet. Eine optimale Verteilung der Punkte wird dann erreicht, wenn die Anzahl der stabförmigen Elemente 14a, 14b um genau eins von einer gerade durch 6 teilbaren Zahl abweicht. Im vorliegenden Fall wären 19, 23, 25 oder 29 geeignete Anzahlen. Da jedoch die Elemente 14a, 14b auf zwei Räder aufgeteilt werden, ist die Gesamtzahl der Elemente 14a, 14b gerade, und es muß die nächstgünstigste Zahl, d. h. 20, 22, 26 oder 28 festgelegt werden. Dabei sollte in jedem einzelnen Rad die Anzahl der Elemente um eins von einer Zahl abweichen, die durch 6 gerade teilbar ist, d. h. 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23 oder 25 betragen. Die Gesamtzahl der Elemente ergibt sich aus der Verdoppelung dieser Zahl entsprechend der unten aufgeführten Tabelle. Diese Tabelle zeigt die Anzahl der stabförmigen Elemente 14a, 14b auf einem Rad, die Gesamtzahl der Elemente 14a, 14b und den Abstand zwischen den Elementen 14a, 14b in Grad.
  • Figure 00200001
  • Die Wahl einer Konfiguration mit weniger als 14 stabförmigen Elementen 14a, 14b hat sich als schwierig erwiesen, da die zum Abheben des Fadens von den Elementen 14a, 14b erforderliche Verschiebung zwischen den Rädern dann zu groß ausfällt. Eine Konfiguration mit 22 Elementen 14a, 14b ist zufriedenstellend, wenn sich der Durchmesser auf weniger als 50 mm beläuft; jedoch sind 26 Elemente 14a, 14b geeigneter, wenn der Durchmesser auf 60 mm erhöht wird. Obwohl es auch machbar wäre, eine größere Anzahl von Elementen 14a, 14b zu verwenden, würde dies die Herstellungskosten erhöhen, während gleichzeitig der Abstand der Elemente 14a, 14b und somit wiederum die zur Messung zwischen den Elementen 14a, 14b zur Verfügung stehende Fläche verringert werden würde.
  • Es ist anzumerken, daß zwar andere Zahlen an Elementen 14a, 14b möglich sind, dies jedoch zusätzliche Anforderungen an die Motorsteuerung oder an die Montage stellt, wenn der Meßpunkt neben ein Element 14a, 14b gelegt werden soll. Eine Anzahl, die wie 24 durch 6 gerade teilbar ist, bedeutet, daß der Rotor immer in der gleichen Stellung in Bezug auf ein Element 14a, 14b anhalten wird. Das Inbeziehungsetzen der Position des Rades und der Elemente 14a, 14b zu der Motorphasenfolge macht es möglich, die Lage des Meßpunkts relativ zu den Elementen 14a, 14b festzulegen. Der Vorteil einer gerade teilbaren Anzahl von Elementen 14a, 14b liegt darin, daß die Beziehung zwischen jeder Phase und den Elementen 14a, 14b gleich ist. Mit anderen Worten, befindet sich der Meßpunkt an allen sechs Haltepunkten in der gleichen Position in Bezug auf ein Element 14a bzw. 14b. Ist die Anzahl der Elemente 14a, 14b nicht gerade teilbar, so befindet sich der Meßpunkt nicht bei allen Haltepunkten neben einem Element 14a bzw. 14b. Die obigen Erklärungen beruhen auf der Annahme, daß eine der drei Phasen An oder Aus ist und daß der Motor mehr oder weniger als Schrittmotor arbeitet. Obwohl natürlich mit einem Motor dieses Typs mit Magneten im Rotor und einem dreiphasigen Stator auf der ganzen Umdrehung eine bessere Positionierung erreicht werden kann, erfordert dies die kontinuierliche Steuerung des Stroms in den verschiedenen Statorwicklungen. Das verlangt wiederum eine komplizierte individuelle Steuerung in jeder der drei Wicklungen, wodurch die Konstruktion kostspieliger wird. Da nur bei der Messung im Stillstand eine Positionierung der Fadentrommel 9 notwendig wird, ist eine grobe Geschwindigkeitssteuerung angemessen, wenn die Fadentrommel 9 Faden aufnimmt. Dies kann in Form einer rückführungslosen Steuerung geschehen, die die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Stromsteuerung aufhebt.
  • Bei einer Ausführungsart gelangt eine Konfiguration mit 26 stabförmigen Elementen 14a, 14b zur Anwendung. Dies bedeutet, daß zwar nur eine oder zwei Phasen zur Positionierung des Meßpunktes neben einem Element 14a, 14b angeschlossen werden können, daß aber diese zwei Punkte ungeachtet dessen, wie die Fadentrommel 9 im Verhältnis zum Rotor montiert ist, immer in der einen oder der anderen der Phasen auftreten. Damit läßt sich die Fadentrommel 9 ohne Fixierung ihrer Stellung in Bezug zum Rotor und ohne jegliche Notwendigkeit eines besonderen Anschlusses der Phasen an die Elektronik montieren, und die sechs günstigsten Motorstellungen können als Haltepunkte eingesetzt werden.
  • Der gewählte Motor 4 ist eine dreiphasige Einheit, in der die Drehung durch Anlegen eines wechselnden Stromes an die drei Wicklungen im Laufe einer Umdrehung hervorgerufen wird. Um das Drehmoment während der gesamten Umdrehung konstant zu halten, muß der Strom in jeder Wicklung sinusförmig in Bezug auf den Phasenwinkel variieren, wobei die Phasenverschiebung zwischen den Wicklungen 120° beträgt. Eine akzeptable Motorsteuerung läßt sich durch Anlegen eines gleichmäßigen, annähernd sinusförmigen Stromes erzielen. Bei dieser Steuerungsform muß der Strom während der Umdrehung nur an drei Positionen geschaltet werden. Für ein maximales Drehmoment sollte das elektrische Feld der Rotorposition um 90° voreilen. Ein Drehmoment zwischen dem Stator und dem Rotor kann dadurch entwickelt werden, daß diesem Strom eine Phasenverschiebung aufgeprägt wird, die mit der relativen Lage des Rotors im Stator in Beziehung steht. Ein maximales Drehmoment entsteht bei einer Phasenverschiebung von 90°.
  • Die Stellung der Fadentrommel 9 ist beim Anschalten der Zulieferung unbekannt. Der Rotor läßt sich durch Anlegen eines niedrigen Stroms an eine der Wicklungen in langsame Drehung versetzen. Da die drei Meßpunkte, die sich im Bereich der stabförmigen Elemente 14a, 14 befinden, nicht auf einer geraden Linie in Bezug auf diese Elemente 14a, 14b angeordnet sind, läßt sich die Rotationsrichtung durch die Reihenfolge ermitteln, in der ein Element 14a, 14b von den verschiedenen Detektorvorrichtungen erfaßt wird. Dies ist zufriedenstellend, wenn der Fadenvorrat 11 leer ist oder wenn der Fadenvorrat 11 so dünn ist, daß die Elemente 14a, 14b durch die Fäden hindurch erfaßt werden können. Die Konstruktion des oberen Abschnitts der Fadentrommel 9 ermöglicht den Empfang eines Signals durch die Detektorvorrichtung, mit dem die betreffende Kante überwacht wird. Die Konstruktion der Kante ist so ausgeführt, daß das Signal in einer Richtung zunimmt und in der anderen Richtung abnimmt. Die Prüfung der Variation dieses Signals ermöglicht die Bestimmung der Rotationsrichtung der Fadentrommel 9. Ist die Rotationsrichtung nicht korrekt, wird eine andere Wicklung gewählt und die Korrektheit der Rotation erneut geprüft. Wenn sich die Fadentrommel 9 in die richtige Richtung dreht, ist es nur notwendig, den Strom zu steuern, bis sich die Fadentrommel 9 gleichmäßig in eine Position bewegt, die von dem auferlegten elektrischen Feld bestimmt wird. Wenn die Fadentrommel 9 stehenbleibt, ist die Position des Rotors im Verhältnis zum auferlegten elektrischen Feld bekannt. Das elektrische Feld kann dann vorgeschoben werden, bis die Fadentrommel 9 eine Stellung einnimmt, bei der der Meßpunkt in der Mitte zwischen zwei stabförmigen Elementen 14a, 14b liegt. Diese Stellung läßt sich durch die Position, in der die Fadentrommel 9 auf dem Rotor in Beziehung zum Stator montiert ist, und durch den Anschluß des letzteren vorherbestimmen. Alternativ läßt sich diese Position durch Messung der Reflektion von den Elementen 14a, 14b und die Bestimmung ihrer Lagen in Bezug auf die sechs Positionen ermitteln, an denen die Fadentrommel 9 während einer Umdrehung anhält. Wenn kein Faden auf der Fadentrommel 9 ist oder wenn die Fäden so dünn sind, daß die stabförmigen Elemente 14a, 14b durch sie hindurch sichtbar sind, können diese Messungen direkt an den Elementen 14a, 14b vorgenommen werden. In dem beschriebenen Beispiel verfügt das obere Rad über reflektierende Oberflächen, die sich in einer vorherbestimmten Position in Bezug auf die Elemente 14a, 14b befinden. Diese Position kann durch Beobachtung dieser Oberflächen auch dann bestimmt werden, wenn die Fadentrommel 9 mit Fäden gefüllt ist.
  • Bei Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens läßt sich der Faden unter Einsatz einer Detektorvorrichtung erkennen, die das vom Faden reflektierte oder gestreute Licht erfaßt. Wenn der Faden aufgebraucht ist, ist der Vorrat geleert und es wird kein Licht zur Detektorvorrichtung zurückgeworfen, da letzterer keinen Teil des Hintergrundes abbildet, der auch durch die ihm zugeordnete Strahlungsquelle beleuchtet wird. Bei äußerst dünnen Fäden hat es sich gezeigt, daß die Schwankung des Lichts, das der Detektorvorrichtung von einer Fadentrommel 9 mit oder ohne Faden empfängt, im Vergleich zu anderen Schwankungen des Lichtniveaus, z. B. denen, die von mit einem Wechselstrom von 50 Hz gespeisten Leuchtstoffröhren hervorgerufen werden, gering ist. Die Hintergrundschwankungen müssen herausgefiltert werden, um dünne Fäden zu erfassen. Dies wird durch Modulation/Kodierung des Signals erreicht, wodurch der Sensor in die Lage versetzt wird, zwischen Licht von der Leuchtdiode und Licht aus anderen Quellen zu unterscheiden.
  • Das Licht von der Leuchtdiode kann bei einer bestimmten Frequenz moduliert werden, und die Filterung erfolgt unter Einsatz eines Selektionsfilters, der nur Signale mit der Leuchtdiodenfrequenz passieren läßt. Bei einem alternativen erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Kombination von digitalen und analogen Methoden verwendet, bei denen ein analoger Multiplexer eingesetzt wird, um das Signal der Detektorvorrichtungen mit umgekehrter Polarität an einen LP-Filter anzuschließen, wobei die Leuchtdiode für einen festgelegten Zeitpunkt von zum Beispiel 0,5 Millisekunden gelöscht wird. Dann werden alle Signale vom LP-Filter getrennt, und die Leuchtdiode wird gezündet. Wenn die Leuchtdiode einen stabilen Strahl abgibt, wird das Signal der Detektorvorrichtung mit Hilfe eines analogen Multiplexers für 0,5 Millisekunden an den LP-Filter angeschlossen. Wird angenommen, daß das Hintergrundlicht etwa während dieser Millisekunde od. dgl. im wesentlichen unverändert bleibt, so besteht das verbleibende Signal aus dem vom Faden von der Strahlungsquelle und dem Hintergrund reflektierten Licht unter Abzug der Hintergrundkomponente. In anderen Worten besteht die verbleibende Komponente nur aus dem von der Systemquelle ausgesandten und vom Faden gestreuten Licht. Diese Methode funktioniert hervorragend, wenn sich die Fadentrommel 9 in Ruhestellung befindet und am Meßpunkt kein stabförmiges Element 14a, 14b liegt. Durch Synchronisierung der Elemente 14a, 14b ist es möglich, abzusichern, daß die Messung nur zwischen ihnen stattfindet. Für Synchronisierungszwecke werden die reflektierenden Oberflächen an der Kante des oberen Rades eingesetzt, wobei für jedes Element 14a, 14b eine solche Oberfläche vorgesehen ist. Wenn ein Reflektor ausgerichtet ist, ist die Position dieses Elements 14a, 14b in Bezug auf den Meßpunkt bekannt. Die Messung des Zeitintervalls zwischen den beiden vorangegangenen Punkten ermöglicht die Bestimmung der Zeiten, zwischen denen die Messung ausgeführt werden kann. In bestimmten Fällen kann bei dünnen Fäden eine Fadentrommel 9 ohne die reflektierenden Oberflächen eingesetzt und können die stabförmigen Elemente 14a, 14b selbst zur Synchronisierung genutzt werden. In diesem Fall ist es angebracht, die untere Detektorvorrichtung 28 zu nutzen, da diese gewöhnlich frei von Fäden ist. Obwohl es wesentlich einfacher ist, die obere Kante zu Steuerungszwecken zu nutzen, da es keine Interferenz mit Fäden gibt, lassen sich Störungen, die auf vorbeilaufende Fäden zurückzuführen sind, durch eine Kombination aus der zufriedenstellenden Verarbeitung des Signals von der unteren Detektorvorrichtung 28 und Extrapolation unterdrücken, wodurch die Motor- und Meßfunktionen ohne Verwendung der Reflektoren an dem oberen Rad, an dem für jedes Element 14a ein Reflektor vorgesehen ist, überwacht und gesteuert werden können. Die Position der Fadentrommel 9 läßt sich durch Zählen der Anzahl der Elemente 14a, 14b mit einer Auflösung von 27 Grad bestimmen. Zwischen zwei Elementen 14a, 14b ist an einem Punkt auf dem Umfang ein zusätzlicher Reflektor vorgesehen. Mit anderen Worten gibt es auf dem Umfang 13 + 1 Reflektoren. Dieser zusätzliche Bezugspunkt dient zur Neusynchronisierung, wenn die Detektorvorrichtung aus irgendeinem Grund einen Reflektor verfehlt oder wenn es zu einer Doppelzählung kommt. Dieser zusätzliche Bezugspunkt steht in den Fällen nicht zur Verfügung, wenn die obere Kante nicht genutzt wird und stattdessen die untere Detektorvorrichtung 28, die die Messung am tiefsten Punkt der Fadentrommel 9 vornimmt, zum Einsatz gelangt. Es ist auch möglich, zu messen, wenn die Synchronisierung verloren gegangen ist, da das Drehmoment des Motors 4 dann abnehmen wird und, mit anderen Worten, mehr Strom benötigt wird, um die gleiche Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Durch Addition oder Subtraktion von Positionen auf Versuchsgrundlage ist es möglich, zu bestimmen, ob der Strombedarf steigt oder sinkt. Führt diese Anpassung zu einem Rückgang des Strombedarfs, so läßt sich mit Sicherheit annehmen, daß die Zählung unrichtig ist, und es kann ein Ausgleich stattfinden, um den Fehler zu korrigieren. Geht der Strombedarf nicht zurück, so ist der gesteigerte Strombedarf auf eine erhöhte Belastung und nicht auf einen durch unrichtige Positionsmessung hervorgerufenen fehlerhaften Phasenwechsel zurückzuführen.
  • Ein Motor 4 dieses Typs ist gewöhnlich mit irgendeinem Positionssensor ausgerüstet, wobei eine äußerst weit verbreitete Anordnung aus drei durch einen Versatz von 120° getrennten Hall-Elementen besteht, die während einer halben Umdrehung den 'hohen' Zustand einnehmen und eine feste Position in Hinblick auf den Stator aufweisen, so daß eine Veränderung des Signals von diesen Sensoren anzeigt, daß ein Wechsel der Phasenverbindung notwendig ist. Mit dieser Art von Sensoren ist eine "trapezförmige" Steuerung des dreiphasigen Motors 4 möglich. Die gleichen Positionsangaben können unter Verwendung des oben beschriebenen optischen Systems erhalten werden, ohne daß die Anbringung zusätzlicher Sensoren in einer besonderen Position in Bezug auf den Stator erforderlich ist. Da die gesamte Elektronik auf der Leiterplatte montiert ist, erfordert der Motor keine Verdrahtung oder zusätzliche Sensorbauelemente. Die notwendige Optik läßt sich mit den bereits zur Erfassung des Fadens benötigten Bauelementen kombinieren.
  • Wie oben beschrieben, kann die Messung bei stationärem Faden dadurch durchgeführt werden, daß die Phase der Fadentrommel 9 so eingestellt wird, daß der Meßpunkt an der Seite eines stabförmigen Elements 14a, 14b liegt und das Signal so gefiltert wird, daß die Hintergrundvariationen nicht mit der Messung interferieren.
  • Die oben beschriebene Messung kann durch Synchronisation der Messung mit den Elementen 14a, 14b und durch Synchronisation auf die Elemente 14a, 14b oder die gemusterte obere Kante auch ausgeführt werden, wenn die Fadentrommel 9 rotiert. Da drei Sensoren vorgesehen sind, kann die Messung an drei Punkten auf der Fadentrommel 9 erfolgen: an der oberen Kante, am Mittelpunkt und an der unteren Kante. Im einfachsten Fall kann es ausreichend sein, am Mittelpunkt zu messen. Die Fadentrommel 9 sollte anhalten, wenn die Maschine im Stillstand ist und Faden vor der Detektorvorrichtung angeordnet ist. Wenn eine Strickmaschine Faden verbraucht und sich die Fläche vor der mittleren Detektorvorrichtung leert, sollte die Fadentrommel 9 sofort beginnen, Faden aufzunehmen. In diesem Falle sollte die Fadenliefervorrichtung schnell auf volle Geschwindigkeit hochlaufen, um den Fadenvorrat 11 aufzufüllen und ihn vor der völligen Entleerung zu bewahren. In allen Fällen sollte die Auffüllung mit einer Geschwindigkeit vollzogen werden, die ausreichend hoch ist, um sicherzustellen, daß der Fadenvorrat 11 schneller gefüllt wird, als der Faden von irgendeiner Strickmaschine verbraucht werden kann, um so sicherzustellen, daß die Fadenliefervorrichtung 2 die Geschwindigkeit der Strickmaschine zu jeder Zeit überholt. Sobald der Faden am Mittelpunkt vollständig aufgefüllt ist, muß die Fadenliefervorrichtung 2 angehalten werden, um sicherzustellen, daß sie nicht überfüllt wird.
  • Ein Mikroprozessor kann als Steuergerät eingesetzt werden. Die Fadenliefervorrichtung 2 läßt sich auf verschiedene Arten anhalten. Das Steuerungssystem überwacht die Anzahl der Windungen, die er von dem Zeitpunkt, an dem der Faden vor der mittleren Detektorvorrichtung verschwindet, bis zu dem Zeitpunkt, an dem er wieder erscheint, geliefert hat, und zusätzlich die Zeit, die für die Aufwicklung des Fadens verbraucht wurde. Auf der Grundlage dieser Information kann das Steuerungssystem die Fadengeschwindigkeit während dieser Zeitspanne berechnen. Folglich besteht eine geeignete Strategie zur Steuerung darin, die Geschwindigkeit der Fadentrommel 9 auf einen unmittelbar unter dem berechneten Wert liegenden Wert zu reduzieren, und die Fadenliefervorrichtung 2 muß, wenn der Faden nicht aus dem Bereich vor der mittleren Detektorvorrichtung verschwindet, die Geschwindigkeit auf Null herabsetzen, bevor mehr Windungen aufgenommen werden, als vom Mittelpunkt des Fadens aus abwärts untergebracht werden können. Da sich der Abstand zwischen den Fadenwindungen vorher bestimmen läßt, kennt die Fadenliefervorrichtung 2 von vornherein die Höchstzahl der Windungen, die geliefert werden dürfen, bevor er anhalten muß. Im besten Fall verbraucht die Strickmaschine weiterhin Faden mit einer weitgehend konstanten Geschwindigkeit, wobei in diesem Fall der Faden aus dem Bereich vor dem mittleren Meßpunkt verschwinden und das Steuersystem die Geschwindigkeit erhöhen wird, um wieder Faden vor die Detektorvorrichtung zu bringen. Dieses Verfahren, die Geschwindigkeit zu erhöhen, wenn der Faden aus dem Bereich vor der Detektorvorrichtung verschwindet, und die Geschwindigkeit herabzusetzen, wenn er wieder erscheint, ermöglicht es der Fadenliefervorrichtung 2, eine weitgehend gleichmäßige Geschwindigkeit beizubehalten, wobei nur ein Meßpunkt am Mittelpunkt des Fadenvorrats 11 verwendet wird. Wenn von dem Zeitpunkt, an dem der Faden aus dem Bereich vor dem Meßpunkt verschwindet, zu viele Umdrehungen verstreichen, muß die Fadenzuführgeschwindigkeit, bevor der Fadenvorrat 11 erschöpft ist, schnell auf ihren Höchstwert gesteigert werden. Auf ähnliche Weise muß die Fadenliefervorrichtung 2 schnell angehalten werden, wenn Faden am Meßpunkt vorhanden ist und zu viele Umdrehungen erforderlich sind, bevor der Faden trotz der verringerten Geschwindigkeit vom Meßpunkt verschwindet. Diese beiden Fälle können eintreten, wenn der Fadenverbrauch plötzlich über die geschätzte Durchschnittsrate hinaus ansteigt oder abfällt. In dem Fall, in dem die untere Detektorvorrichtung 28 sich in einer ausreichend hohen Position befindet oder die Winkelgeschwindigkeit niedrig genug ist, kann die Fadenliefervorrichtung 2 das Anhalten auch verzögern, wenn der Fadenvorrat 11 so groß ist, daß er den unteren Meßpunkt abdeckt.
  • An einem Anschluß im Anschlußkasten 20, an den die Stromversorgung für die Einheit angeschlossen ist, sollte normalerweise ein Signal anliegen, das besagt, daß die Maschine läuft. Dieses Signal kann für die Erkennung eines Fadenbruchs zwischen der Fadenliefervorrichtung 2 und der Strickmaschine genutzt werden. Eine Strickmaschine ist so konstruiert, daß sie immer eine bestimme Menge Faden verbraucht, wenn sie in Betrieb ist. Wenn die Fadentrommel 9 sich bis zum unteren Meßpunkt hin füllt und die Fadenliefervorrichtung 2 anhält, sollte, wenn Faden verbraucht wird, nach einer bestimmten Zeit der Faden von diesem Punkt verschwinden. Wenn sich die Maschine, wie von dem vorstehend erwähnten Signal angezeigt wird, in Betrieb befindet und der Faden nach einer bestimmten Zeitspanne nicht verschwindet, muß der Faden gebrochen sein oder die mittlere Detektorvorrichtung nicht richtig arbeiten. Das bedeutet, daß das Signal 'Maschine läuft' bei Geschwindigkeiten, die so gering sind, daß nicht genügend Zeit zur Verfügung steht, damit der Faden am niedrigsten Punkt innerhalb einer festgelegten, vorprogrammierten Zeit verbraucht wird, nicht aktiv sein darf, da die Maschine andernfalls immer angehalten wird. Auf ähnliche Weise kann der obere Meßpunkt genutzt werden, um den Bruch des Fadens zwischen einer Vorratsspule und der Fadenliefervorrichtung 2 zu erkennen. Ein äußerst einfacher Fall besteht darin, daß die Strickmachine angehalten werden muß, wenn sich vor der Detektorvorrichtung kein Faden befindet.
  • Alle drei Sensoren sollten vorzugsweise mit der Rotation synchronisiert werden, so daß die Messung in allen Fällen auf der Seite der stiftförmigen Elemente 14a, 14b durchgeführt wird und somit von Reflektionen der Elemente 14a, 14b unbeeinflußt bleibt.
  • Wie in 4 dargestellt, besteht die Elektronik aus den folgenden Hauptbauelementen: Netzteil, Fadenvorrats-Meßgerät, Fadentrommel/Motor-Positionsdetektor, Anzeigegeräte und analoge und logische Signalverarbeitung zur Ausführung der gewünschten Funktion. In 4 sind die rotierenden Teile der Fadenliefervorrichtung symbolisch mit 69 bezeichnet und die einen Fadenvorrat 70 tragende, rotierende Fadentrommel mit 71. Der Motor ist mit 72 bezeichnet. Die Elektronik ist auf einer Montageplatte 73 gruppiert. Bei einer Ausführungsart ist die Elektronik und die Ausrüstung einer Sensoreinheit 74 an die Textilmaschinen-Steuerungseinheit 75 angeschlossen.
  • Ein Verbindungsteil 83 überträgt sowohl Signale zwischen der Sensoreinheit 74 und der Textilmaschinen-Steuerungseinheit 75, als auch die Stromversorgung an die Sensoreinheit 74. Eine weitere Einheit 84 enthält die Teile, die zur Lieferung der benötigten Energie an die verschiedenen Bauelemente der Sensoreinheit 74 erforderlich sind. Das Netzteil ist von einer Konstruktion, die normalerweise verwendet wird, wenn es wünschenswert ist, für das gesamte System einen einzigen Versorgungstyp wie zum Beispiel 24 V Gleichstrom einzusetzen. Der Versorgungstyp wird vom Bedarf des Motors 72 bestimmt, da dieser der größte Stromverbraucher ist. Eine Gleichstromversorgung mit einer vom Energiebedarf des Motors 72 bestimmten Spannung ist geeignet, wenn die Elektronik zur Steuerung der Motorstellung und -geschwindigkeit eingesetzt wird. Eine Wechselstromversorgung sollte auch verwendet werden, wenn jede Einheit einen Gleichrichter umfassen soll; da jedoch die Konversion im vorliegenden Fall auf zentraler Ebene ausgeführt wird, ist die erhaltene Spannung unmittelbar für die Motoranforderungen geeignet. Die weitere Einheit 84 kann einen Filter umfassen, um die Auswirkungen von äußeren Störungen zu unterdrücken und umgekehrt sicherzustellen, daß interne Fehler oder Störungen nicht mit der Versorgung übertragen werden und andere Einheiten stören können. In den meisten Fällen ist auch eine Art von Spannungskonversion vorgesehen, um eine Spannung zu erhalten, die sich für die Prozessoren und das analoge Meßsystem eignet. Alle diese Funktionen können unter Verwendung bekannter Technik realisiert werden, um die größtmögliche Leistung im Verhältnis zu den Kosten zu erzielen.
  • Eine Stromversorgung 81 für den Motor 72 besteht im Prinzip aus einer Reihe von Transistoren, die die Versorgung auf eine Anzahl von Arten mit den Motorwicklungen verbinden. Im beschriebenen Fall ist der Motor 72 mit einem Rotor aus magnetischem Material und mit einem Stator mit drei Wicklungen ausgestattet. Die Anzahl der magnetischen Pole im Rotor und die Anzahl der Pole im Stator kann mit Hilfe einer Technologie variiert werden, die aus der Herstellung dieses Motortyps bekannt ist. Die drei Wicklungen können als in einem gemeinsamen Punkt zusammengeschaltet betrachtet werden; und der Stator verfügt über drei Zuleitungen, von denen jede an ein Transistorpaar angeschlossen ist, so daß die Zuleitung an die Stromversorgungserde i6 oder an die Gleichstromversorgung i5' angeschlossen werden kann. Die Stromversorgung 81 ist in der Abbildung nicht näher dargestellt, da sie auf eine bekannte Art ausgeführt ist. Die Transistoren können unterschiedlichen Typs sein; jedoch sind sie meist vom Typ MOS, obwohl IGBT und bipolare Transistoren ebenfalls verwendet werden können. Der gewählte besondere Typ hängt von den zu steuernden Spannungen und Leistungen ab. Im beschriebenen Fall werden die Transistoren entweder in den vollständig leitenden oder in den vollständig sperrenden Zustand gesteuert. In der vorgeschlagenen Ausführung gelangt ein Transistor zur Anwendung, der, wenn er geschaltet ist, einen äußerst geringen Widerstand aufweist und bei Abschaltung vollkommen blockiert ist. Die Transistorschaltzeit ist in Hinblick auf die Störungsentstehung so kurz wie möglich. Eine geeignete Wahl in einer Anwendung dieser Art ist ein N-Transistor vom Typ MOS, der bei Abschaltung einen äußerst hohen Widerstand mit einem Leckstrom von weniger als 1 mA und bei Einschaltung einen Widerstand von weniger als 0,1 Ohm aufweist. Obwohl sich die An-Aus-Steuerung dieser Transistoren grundsätzlich mit Hilfe von Signalen i5 direkt von digitalen Ausgängen auf der Grundlage von Software-Werten erzielen läßt, werden die Signalpegel in vielen Fällen modifiziert. Es können auch solche speziellen Treiberschaltkreise, wie der Typ IR2121 von International Rectifiers oder andere, die die gleiche Funktion ausführen, zum Einsatz gelangen. Es sind auch solche speziellen Schaltkreise eines ähnlichen Typs, wie der Typ ETD3002 von Portescap erhältlich, die die Anforderungen an den Mikroprozessor in Hinblick auf die Motorüberwachung und -steuerung reduzieren. Eine zufriedenstellende Motorsteuerung ist bei dieser Anwendung ohne die Überwachung der Wicklungsströme möglich. Jedoch bietet die Strommessung eine zusätzliche Kontrolle und verbessert die Leistung und die Beschleunigung. Die Steuerung kann hinsichtlich der Geschwindigkeitsregulierung lediglich durch die Messung des Gesamtstroms in den Wicklungen verbessert werden. Zum Zweck der Positionierung muß der Strom zumindest in zwei der Wicklungen zur vollständigen Stromsteuerung gemessen werden. Im einfachsten Fall wird der Strom durch die Messung des Spannungsabfalls durch einen bekannten Widerstand gemessen. In 4 ist dieser Spannungsabfall mit i7 bezeichnet und er wird in den A/D-Konverter 92 zur Verwendung in dem Software-Bereich eingegeben, der den Motorstrom steuert.
  • Strahlungsquellen 85, 86 enthalten in 4 Leuchtdioden, die von zugeordneten, einfachen, herkömmlichen elektronischen Bauelementen 85' und 86' mittels eines digitalen Steuersignals gezündet und gelöscht werden, so daß die Lichtsignale i1 und i2 aktiviert und deaktiviert werden können. Die Leuchtdiode 85, 86 kann von einem Typ sein, der sichtbares Licht oder Licht einer geringeren Wellenlänge innerhalb des für das Auge unsichtbaren Infrarotbereichs aussendet. Für die gleichen vier Strahlungsquellen, von denen in der Abbildung nur zwei dargestellt sind, kann im wesentlichen die gleiche Elektronik eingesetzt werden.
  • Detektorvorrichtungen 87 und 88, die im beschriebenen Fall Lichtsignale i3 und i4 erkennen, sind Photodioden, doch können auch lichtempfindliche Detektorvorrichtungen eines anderen Typs angewendet werden. Die Detektorvorrichtungen 87 und 88 sind an Verstärker eines herkömmlichen Typs angeschlossen, wobei die Signale davon durch Filter geleitet werden, die gewählt wurden, um sicherzustellen, daß die wichtigen Informationen von den Detektorvorrichtungen empfangen werden. Im vorliegenden Fall wird eine Kombination von analogen und digitalen Verfahren eingesetzt, um die Filterfunktion auszuführen. Die Verstärkungs- und Filterungsfunktionen sind in der Abbildung durch Blöcke 87' und 88' dargstellt. Der zur Ausführung der Filterfunktion verwendbare Algorithmus ist unten beschrieben.
  • Wenn sich Meßflächen 82 und 82' des auf der Fadentrommel 71 gespeicherten Fadenvorrats 70 in einem ausreichenden Abstand von einem stabförmigen Element 14a, 14b (1) befinden, wird die Messung wie folgt vorgenommen:
    • – Zünde die Strahlungsquellen 85 bzw. 86,
    • – warte 50 Mikrosekunden,
    • – schließe den Schalter, um das Signal der Detektorvorrichtungen direkt an die Blöcke 87', 88' zu leiten,
    • – warte (Meßzeit) Mikrosekunden,
    • – lösche die Strahlungsquellen 85 bzw. 86,
    • – warte 50 Mikrosekunden,
    • – schließe den Schalter, um das invertierte Signal der Detektorvorrichtungen an die Blöcke 87', 88' zu leiten,
    • – warte 50 Mikrosekunden.
  • Die oben angegebene Meßzeit kann in typischen Fällen 100 Mikrosekunden betragen. Die festgelegte Zeit kann entsprechend dem Wert, der die beste und einfachste Messung gestattet, etwas schwanken. Die aufgeführten Wartezeiten von 50 Mikrosekunden wurden gewählt, um genügend Zeit zur vollständigen Zündung und Löschung der Strahlungsquellen 85, 86 zu lassen, bevor die eigentliche Messung erfolgt. Ist die Strahlungsquelle 85, 86 äußerst schnell und der Faden nicht selbst-leuchtend, kann diese Zeit weniger als 1 Mikrosekunde sein. In diesem Zusammenhang besteht der wichtigste Faktor darin, daß die Meßzeit so kurz sein soll, daß das Hintergrundlicht nicht genügend Zeit hat, im Laufe der oben beschriebenen Meßfolge zu schwanken. Bei äußerst hohen Drehzahlen (30 Umdrehungen pro Sekunde) beträgt zum Beispiel die Zeit zwischen zwei stabförmigen Elementen 14a bzw. 14b, in der drei Messungen auszuführen sind, 1280 Mikrosekunden, wobei die Tatsache berücksichtigt ist, daß die stabförmigen Elemente 14a, 14b selbst einen Teil der Zeit beanspruchen. Wenn bei dieser Geschwindigkeit ein Element 14a, 14b in 300 Mikrosekunden vorbeiläuft, umfaßt die verbleibende Zeit 890 Mikrosekunden, was drei Intervallen von 325 Mikrosekunden entspricht. Bei einer Messung wie der oben beschriebenen muß die gewählte Meßzeit kleiner als 113 Mikrosekunden oder, wenn zwei Messungen auszuführen sind, kleiner als 31 Mikrosekunden sein. Diese Zeiten können Veränderungen in Abhängigkeit von einer Reihe technischer Faktoren unterliegen. Es kann zum Beispiel möglich sein, beide Messungen gleichzeitig ablaufen zu lassen, wenn sie sich nicht gegenseitig stören oder wenn die Messungen des beleuchteten Punktes einzeln mit gleichzeitiger Messung des nicht ausgeleuchteten Bereichs an allen Meßpunkten erfolgen. Die Reihenfolge der Messung kann auch in den Fällen beeinträchtigt werden, in denen die Meßpunkte nicht im selben Verhältnis zu den stabförmigen Elementen 14a, 14b stehen. In diesem Fall können ein oder zwei Meßpunkte gegenüber einem Element 14a, 14b positioniert werden, während die anderen an der Seite liegen. Da die Fadentrommel 9 und die stabförmigen Elemente 14a, 14b rotieren, kann es günstig sein, die Synchronisation am Element 14a, 14b selbst oder an den reflektierenden Oberflächen an der Oberseite des Rades vorzunehmen. Da die Geschwindigkeit relativ konstant ist, besteht nach der Synchronisation die Möglichkeit, die Meßflächen zeitlich zu definieren, was die Messung über mehrere Elemente 14a, 14b ermöglicht, bevor eine Neusynchronisierung erforderlich wird.
  • Langsame Veränderungen des Hintergrundlichts lassen sich wie bereits beschrieben durch Filterung eliminieren. Folglich ist das erhaltene Signal ein Maß des Lichtes von der Strahlungsquelle 85 bzw. 86, das zur Detektorvorrichtung zurück gestreut wird. Das optische System weist eine solche Geometrie auf, daß nur das Licht, das auf den Faden fällt, erfassbar sein sollte. Folglich ist das Signal ein Maß des Lichtes vom Faden und ist Null, wenn kein Faden vorhanden ist. Die Stärke des Signals erhöht sich mit der Größe der vom Faden bedeckten Fläche und der vom Faden reflektierten Lichtmenge. In dem Fall, in dem das Signal von einem Prozessor zu interpretieren ist, kann es günstig sein, es mit Hilfe eines Analog-Digital-(A/D)-Konverters 92 in digitale Form umzuwandeln und durch Vergleich mit digital abgespeicherten Referenzwerten zu bestimmen, ob Faden auf der Meßfläche vorhanden ist oder nicht. Die Art, in der diese Informationen zur Motorsteuerung verwendet werden, ist oben beschrieben. In einem Fall, in dem der Mikroprozessor 77 nicht eingesetzt wird, kann das Signal in einen Vergleicher eingegeben und der Motor 72 direkt in Abhängigkeit davon, ob das Signal über oder unter einem festgelegten Referenzwert liegt, gestartet oder angehalten werden. In dem Fall, in dem ein Prozessor nicht eingesetzt wird, kann dieser Referenzwert aus einem Festwert bestehen oder mit Hilfe eines Potentiometers od. dgl. einstellbar sein.
  • Das Signal vom Block 87', 88' kann in bestimmten Fällen oder auch parallel zum vorstehend erwähnten Filter an einen Komparator 95 angeschlossen werden, der im Falle bestimmter Mikroprozessoren 77 eine integrierte Unterfunktion sein kann. Das eignet sich besonders für ein Signal vom oberen Rand der Fadentrommel 9, da diese normalerweise nur zur Synchronisierung mit bestimmten festen Positionen auf dem Umfang genutzt wird. In dem Fall, in dem ein Mikroprozessor 77 zur Steuerung eingesetzt wird, ist das digitale Signal vom Komparator 95 an einen digitalen Eingang 94 mit einer Interrupt-Funktion angeschlossen, die alle anderen Funktionen mit der erfaßten Position der Fadentrommel 9 neu synchronisieren kann. Wird der Mikroprozessor 77 verwendet, kann der Signalpegel am Komparator 95 mit Hilfe eines analogen Ausgangs 96 angepaßt werden, der vom Typ PWM sein kann.
  • Es können auch andere Motortypen, z. B. ein Vierphasen-Motor oder ein Gleichstrommotor mit Bürsten, eingesetzt werden. In den meisten Fällen sind diese aber nicht die optimale Wahl in Hinsicht auf Gesamtkosten und Funktion.
  • Der Mikroprozessor 77 sollte vorzugsweise ein Typ sein, bei dem die erforderlichen Bauelemente in ein und derselben Schaltung integriert sind, z. B. ein NEC 75512, 78052 oder 78328, ein Siemens SAB83C166 oder ein Äquivalent von denselben oder anderen Herstellern. Einheiten dieses Typs verfügen über ein RAM 79 und ROM 80, wobei der ROM 80 stichprogrammiert oder vom Typ OTP, UVPROM oder 'flash' sein kann. Die Ausführung des im ROM 80 gespeicherten Programms erfolgt in einem Block 78, welcher über einen Bus 77' mit Speichern und anderen Einheiten kommuniziert. Der beschriebene Prozessorschaltkreistyp beinhaltet auch die digitalen Eingänge 94, die digitalen Ausgänge 91 und 93, die analogen Eingänge des A/D-Konverters 92 und den analogen Ausgang 96. Da der Informationsaustausch mit der Textilmaschinen-Steuerungseinheit 75 in verschiedenen Formen erfolgen kann, enthält eine Überwachungseinheit 90 Eingänge und/oder Ausgänge digitalen Typs oder eine Art serieller Datenkommunikation. Der analoge Ausgang 96 kann auch vom Typ PWM sein, der einen digitalen Charakter aufweist, aber extern mit Hilfe einer Filterfunktion einen rein analogen Ausgang ersetzen kann. Die Funktion des Schaltkreises wird nicht im einzelnen beschrieben, da sowohl diese als auch ihre Leistung in der Dokumentation des Lieferanten beschrieben sind.
  • In den meisten Fällen kann die Überwachungseinheit 90 und die Steuerelektronik ohne Kommunikation mit der Textilmaschinen-Steuerungseinheit 75 arbeiten. Normalerweise sollte jedoch die Überwachungseinheit 90 ein Signal an die Steuerungseinheit 75 senden, wenn ein Fadenbruch erkannt wird, so daß die Textilmaschine angehalten und der Fehler korrigiert werden kann. Die Ausgänge der Fadenliefervorrichtung 2 sind normalerweise offene Kollektorausgänge, so daß alle Stricksysteme die Signalisierungsfunktion unter Verwendung ein und desselben Leiters ausüben können. In bestimmten Fällen kann ein Signal 'Run' ausgesendet und damit angezeigt werden, daß die Strickmaschine läuft und dadurch Faden verbraucht. Folglich kann die Überwachungseinheit 90 dieses Signal verwenden, um durch Aufzeichnung des Fadenverbrauchs von der Fadentrommel 71 zu bestimmen, ob zwischen dieser und der Textilmaschine ein Bruch im Faden aufgetreten ist. Ein anderes verwendbares Signal ist ein Synchronisierungssignal vom zentralen Steuerungssystem, wenn es erforderlich ist, den Motor 72 der Fadenliefervorrichtung 2 synchron bei Maschinendrehzahl anzutreiben. Normalerweise sind alle diese Signale digitaler Art mit einer Spannung von 0 bis 24 V, doch können auch analoge Signale und eine serielle Datenkommunikation eingesetzt werden, um das gleiche Problem zu lösen. Bei Erkennung eines Systemfehlers sollte die Sensoreinheit 3 den Fehler sowohl mit Hilfe des oben beschriebenen Signals, als auch mit Hilfe einer Art optischer Anzeige wie z. B. einer Leuchtdiode 97 darstellen und somit das Bedienpersonal in die Lage versetzen, das fehlerhafte Stricksystem zu lokalisieren, das z. B. eines von neunzig sein kann.
  • Die Steuerungseinheit 75 soll normalerweise sicherstellen, daß der Fadenvorrat zu jeder Zeit genug Faden enthält, indem Faden aufgewickelt wird, wenn der Fadenvorrat 7O zu klein ist, oder der Motor 72 angehalten wird, wenn der Fadenvorrat 70 zu groß ist. In bestimmten Fällen kann die Fadentrommel 71 von einem Riemen 52 (1) angetrieben werden, wobei es in diesem Fall nicht möglich sein wird, den Motor 72 zu starten, da die Welle 7 fest mit dem Riemen 52 verbunden ist. Wenn dieser Fall eintritt und die Sensoreinheit 74 nicht ein Signal 'Run' anzeigt, wird die Sensoreinheit 74 den Zustand so interpretieren, daß er anzeigt, daß die Fadentrommel 71 von einem Riemen 52 getrieben sein soll. In diesem Fall wird die Sensoreinheit 74 jegliche Motorsteuerung durch Ausschaltung aller vorstehend erwähnten Transistoren unterbrechen, so daß kein Strom an die Statorwicklungen geliefert wird. Erhält die Sensoreinheit 74 später ein 'Run'-Signal, so erwartet sie, daß die Fadentrommel 71 von dem Riemen 52 angetrieben wird. Ist dies nicht der Fall, unternimmt die Sensoreinheit 74 einen erneuten Versuch zur Auffüllung des Fadenvorrats 70 durch Motorbetrieb. Wenn der Motorbetrieb dann nicht möglich ist, zeigt die Sensoreinheit 74 diesen Zustand als einen Fehler an. Obwohl bei Riementrieb Motorsteuerung nicht erforderlich ist, kann es manchmal vorteilhaft sein, den Motor 72 als einen Servo für den Riementrieb wirken zu lassen, um eine gleichförmigere und/oder geringere Riemenkraft zu erzielen. Selbst wenn in diesem Fall keine Motorsteuerung notwendig ist, muß der Faden noch auf Bruch überwacht werden. Dies geschieht dadurch, daß man die obere optische Detektorvorrichtung 87 den oberen Meßpunkt überwachen und prüfen läßt, daß zu jeder Zeit Faden geliefert wird. Auf ähnliche Art kann die untere Detektorvorrichtung 88 eingesetzt werden, um den Faden auf der anderen Seite auf Bruch zu überwachen, denn unter normalen Bedingungen sollte innerhalb dieser Meßfläche 82' nie Faden vorhanden sein.
  • Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben beschriebene beispielhafte Ausführungsform und kann im Rahmen der beigefügten Patentansprüche und des Erfindungskonzepts modifiziert werden.

Claims (23)

  1. Fadenliefervorrichtung (2) für Textilmaschinen mit einer von einem Motor (4) drehbaren Fadentrommel (9), die eine Trägervorrichtung für eine z. B. aus mehreren Fadenwindungen bestehende Fadenreserve aufweist, mit einer berührungslos arbeitenden Sensoreinheit (3) zur Abtastung des Zustands bzw. der Größe der aufgewickelten Fadenreserve, wobei die Trägervorrichtung für die Fadenreserve aus über dem Umfang der Fadentrommel (9) verteilten, z. B. stabförmigen Elementen (14a, 14b) besteht, und wobei die Fadenwindungen auf den Elementen (14a, 14b) aufliegen, so daß sich von der Sensoreinheit (3) aus gesehen ein unterschiedlicher Hintergrund für die Windungen der Fadenreserve ergibt, je nachdem ob der Faden auf einem der Elemente (14a, 14b) aufliegt oder zwischen den Elementen (14a, 14b) verläuft, und mit einer Steuervorrichtung zur Steuerung des Motors (4) der Fadentrommel (9) derart, daß die Fadentrommel (9) in Abhängigkeit von der Größe der Fadenreserve antreibbar oder stillsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Sensoreinheit (3) und/oder des Motors (4) unter Berücksichtigung des variierenden Hintergrunds der Windungen der Fadenreserve erfolgt.
  2. Fadenliefervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (3) wenigstens je eine erste Strahlungsquelle (45, 86) und Detektorvorrichtung (28, 88) enthält, die eine vorgewählte Meßfläche (82') einer Trägerfläche (10) der Trägervorrichtung abtasten, um zu bestimmen, ob im Bereich dieser Meßfläche (82') Garn vorhanden ist oder nicht.
  3. Fadenliefervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung der Fadentrommel (9) gemessene Breite der Meßfläche (82') kleiner als der Zwischenraum zwischen zwei stabförmigen Elementen (14a, 14b) ist.
  4. Fadenliefervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der variierende Hintergrund dadurch berücksichtigt wird, daß die Fadentrommel (9) nach einer Drehung in einer Stellung zum Stillstand gebracht wird, in der die vorgewählte Meßfläche (82') im wesentlichen zwischen zwei Elementen (14a, 14b) angeordnet ist.
  5. Fadenliefervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der variierende Hintergrund dadurch berücksichtigt wird, daß mit Hilfe der Strahlungsquelle (45, 86) und der Detektorvorrichtung (28, 88) erste, im wesentlichen einer Lage der Meßfläche (82') auf einem der Elemente (14a, 14b) entsprechende Ausgangswerte und zweite, im wesentlichen einer Lage der Meßfläche (82') zwischen zwei Elementen (14a, 14b) entsprechende Ausgangswerte erzeugt und beide Ausgangswerte ausgewertet werden.
  6. Fadenliefervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtast- und Steuervorrichtung Mittel zur Bildung eines Mittelwerts aus den beiden Ausgangswerten aufweist.
  7. Fadenliefervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der variierende Hintergrund dadurch berücksichtigt wird, daß bei drehender Fadentrommel (9) mit Hilfe der Strahlungsquelle (45, 86) und der Detektorvorrichtung (28, 88) Ausgangswerte erzeugt werden, die im wesentlichen der Lage der Meßfläche (82') zwischen zwei Elementen (14a, 14b) entsprechen, und daß die Auswertung anhand dieser Ausgangswerte vorgenommen wird.
  8. Fadenliefervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen gemeinsamen Rahmen (1) zur Montage der Fadentrommel (9) und der Sensoreinheit (3) aufweist.
  9. Fadenliefervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Strahlungsquelle (45) und der Detektorvorrichtung (28) eine Linse (35) angeordnet ist.
  10. Fadenliefervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (3) wenigstens je eine zweite Strahlungsquelle (27, 85) und Detektorvorrichtung (44, 87) und eine zwischen beiden angeordnete Linse (43) enthält und eine weitere Meßfläche (82) abtastet, um festzustellen, ob der Fadentrommel (9) Garn zugeführt wird oder nicht.
  11. Fadenliefervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (35, 43) in einem transparenten Trägerelement (34) der Sensoreinheit (3) ausgebildet ist.
  12. Fadenliefervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (35, 43) eine erste ebene, mit einer ebenen Außenfläche des Trägerelements (34) zusammenfallende Oberfläche (36) und eine zweite gekrümmte, mit einer Innenfläche des Trägerelements (34) zusammenfallende Oberfläche (38) aufweist.
  13. Fadenliefervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (3) ein Basiselement (29) aufweist, an dem die Strahlungsquellen (27, 45) und Detektorvorrichtungen (28, 44) montiert sind.
  14. Fadenliefervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquellen (27, 45) und Detektorvorrichtungen (28, 44) parallele Achsen (66, 67) aufweisen.
  15. Fadenliefervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (3) eine Montageplatte (23) für elektronische Bauelemente und Schaltkreise aufweist.
  16. Fadenliefervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (3) ein mit Blendenöffnungen (32) versehenes Trägerelement (33) aufweist.
  17. Fadenliefervorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerelemente (33, 34) und das Basiselement (29) eine zusammenhängende Baueinheit derart bilden, daß durch die Montage der Baueinheit an dem auch die Fadentrommel (9) tragenden Rahmen (1) für die Sensorfunktion kritische Abstände (A bis G) konstruktionsbedingt festgelegt sind.
  18. Fadenliefervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (27, 45) so auf die Trägervorrichtung ausgerichtet ist, daß ein von ihr ausgehender Strahl unter einem rechten Winkel auf sie auftrifft.
  19. Fadenliefervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorvorrichtung (28, 44) auf die Meßfläche (82, 82') fokussiert ist.
  20. Fadenliefervorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfläche (82, 82') bei laufender Fadentrommel (9) auf einer Garnwicklung abbildbar wird.
  21. Fadenliefervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine drehbar im Rahmen (1) gelagerte Welle (7) aufweist, auf der die Fadentrommel (9) und der Motor (4) montiert sind.
  22. Fadenliefervorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (7) mit einer Riemenscheibe (51) fest verbunden und wahlweise intermittierend mittels des Motors (4) oder positiv mittels der Riemenscheibe (51) antreibbar ist.
  23. Fadenliefervorrichtung nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtast- und Steuervorrichtung so ausgebildet ist, daß beim Antrieb der Fadentrommel (9) durch die Riemenscheibe (51) die Motorsteuerung ausgeschaltet ist.
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