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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Solche Vorrichtungen sind in WO-A1-9713131,
US-A-5136202 und US-A-3526130
offenbart.
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In den letzten Jahren wurden zahlreiche
verschiedene Arten von Vorrichtungen zur Überwachung von Fäden, z.
B. der Fadenspannung, Fadenbewegung und so weiter, während verschiedener Phasen
des Maschinenbetriebszykius erzeugt. Schwierigkeiten treten insbesondere
bei solchen Maschinen wie Nähmaschinen
auf, da Geschwindigkeiten extrem hoch, die erforderlichen Zeitzyklen
extrem kurz und die Fadenarten äußerst unterschiedlich sind.
Bei solchen Maschinen ist es wünschenswert, den
Faden in einem Stich zu überwachen
und somit in der Lage zu sein, ein oder mehrere Signale zu untersuchen,
die verschiedenen Fadeneigenschaften während des Stichvorganges entsprechen.
Vorrichtungen nach dem Stand der Technik haben sich bisher als nicht
in, der Lage erwiesen, die erforderlichen Kriterien zu erfüllen. Bei
Webstühlen
gibt es auch einen extremen Bedarf hinsichtlich der Möglichkeit,
die Spannung zu überwachen,
insbesondere beim Schussfaden in einem Schuss.
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Die Aufgabe, welche die Grundlage
der vorliegenden Erfindung bildet, ist die Ausführung einer solchen Vorrichtung.
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Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung
mit der als- Einleitung offenbarten Vorrichtung gelöst, welche
die kennzeichnenden Merkmale aufweist, die in den beiliegenden Ansprüchen dargelegt
sind.
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Es hat sich gezeigt, dass die so
ausgeführte Vorrichtung
auf Grund der vorliegenden Erfindung extrem hohe Ansprüche bezüglich einer
Unempfindlichkeit gegenüber
Maschinenvibrationen; einfachem Design und einfacher Konstruktion
und geringen Produktionskosten erfüllt. Ferner hat sich gezeigt,
dass eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ein außerordentlich
gutes Signal liefert, das klar und eindeutig ist, wodurch es möglich ist,
nur Teile des Signals mit hoher Genauigkeit zu untersuchen und zu überwachen,
z. B. hinsichtlich der Zeit kurze Teile des Signals, und dadurch
aus einer derartigen Überwachung
eine Steuerung der Maschine, die mit der Vorrichtung ausgestattet
ist, zu entwickeln. Ein Prototyp der Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung hat sich des Weiteren als extrem beständig gegenüber Maschinenvibrationen erwiesen,
und es hat sich gezeigt, dass er das Erfassen äußerst geringer Kraftgrößen und äußerst geringer Änderungen
solcher Kraftgrößen ermöglicht.
Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist außerdem
so schnell, dass sie sowohl für
statische Zyklen als auch dynamische Zyklen verwendet werden kann.
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Eine Ausführungsform einer Vorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nun in der Folge unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen in näheren
Einzelheiten beschrieben. 1 zeigt
in großem
Maßstab
eine Draufsicht von oben auf einen Teil einer Ausführungsform
einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung. 2 zeigt ein
Kopplungsdiagramm von Abschnitten des Teils, der in 1 dargestellt ist. 3 ist eine perspektivische Ansicht einer
Ausführungsform
einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung. 4 ist ein Seitenaufriss
der Ausführungsform,
die in 3 dargestellt
ist. 5 ist eine perspektivische Ansicht
einer Konstruktion mit einer Anzahl von Vorrichtungen gemäß der vorliegenden
Erfindung, die zur Bildung einer Einheit zur Überwachung einer großen Anzahl von
Fäden kombiniert
sind. 6 ist eine perspektivische
Ansicht der Konstruktion, die in 5 dargestellt
ist, wobei die darin enthaltenen Teile der Deutlichkeit wegen in
auseinander gezogenem Zustand dargestellt sind. 7 ist ein Diagramm eines Signals von
einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
in einem Webstuhl. 8 ist
ein Diagramm eines Signals von einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung in einem anderen Webstuhl. 9 ist
ein Diagramm eines weiteren Beispiels für ein Signal. 10 ist ein Diagramm des Signals von 9 nach dem Filtern, z. B.
Mittelwertfiltern. 11 ist ein Kopplungsdiagramm
einer elektronischen Schaltung zur Auswertung der Signale von einer Konstruktion
der in 5 dargestellten Art. 12 zeigt eine Ansicht ähnlich jener
von 1 von einer anderen
Ausführungsform
einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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In 1 ist
ein Teil einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung in einem Maßstab
10 : 1 und in der Form einer keramischen Platte oder Zunge 1 dargestellt,
die vorzugsweise aus Aluminiumoxid gefertigt ist. Auf der Platte
oder Zunge 1 sind vier Widerstände R1, R2, R3 und R4 durch
Anwendung der an sich bekannten Dickfilmtechnologie angebracht. Die
vier Widerstände
R1, R2, R3 und R4 sind jeweils in einem Eck eines Rechtecks angeordnet
und durch elektrische Leiter A, B, C, D, die auf der Platte 1 angeordnet
sind, miteinander verbunden. Am Ende der Platte 1, das
den Widerständen
R3, R4 am nächsten liegt,
haben die Leiter A, B, C, D Kontaktabschnitte 2, 3, 4, 5.
Auf der Platte 1 sind weitere Leiter 6 und 7 mit Verbindungsabschnitten 8 und 9 für die etwaige
Anordnung eines Thermistors zwischen den Kontaktabschnitten 8 und 9 vorgesehen,
um ein Signal zu erzeugen, das der Temperatur der Platte an oder
in den Widerständen
R1 und R2 entspricht. Die Kontaktabschnitte 8 und 9 sind
ausführlicher
in dem Kreis dargestellt. Der Leiter 6 hat einen Kontaktabschnitt 10 neben
den übrigen
Kontaktabschnitten 2 bis 5, und der Leiter 7 ist
mit dem Leiter A kombiniert. Zwischen den Widerständen R1
und R2 und den Widerständen R3
und R4 hat die Platte oder Zunge 1 einen Spannabschnitt,
der durch eine Phantomlinie nahe den Widerständen R1 und R2 und durch eine
Phantomlinie nahe den Widerständen
A3 und R4. dargestellt ist. Es hat sich als Vorteil erwiesen, dass
die Widerstände R3
und R4 wie die Widerstände
R1 und R2 freiliegen. Daher sollten die Widerstände R1 und R2 wie auch die
Widerstände
R3 und R4 im Prinzip frei von etwaigen Montage- oder Spannvorrichtungen
sein. Die Platte 1 oder Zunge 1 ist so gespannt,
dass das gegenüberliegende
Ende in Bezug auf die Kontaktbereiche 2 bis 5 in
dem Pfad des Fadens liegt der zu überwachen. ist. Beim Riegen
der Platte oder Zunge 1 werden die Widerstände R1 und
R2 einer Zugspannung ausgesetzt, wodurch sich der Widerstand darin ändert. Diese Änderung
des Widerstandes wird mit Hilfe einer an sich bekannten elektronischen
Schaltungsanordnung erfasst, die vorzugsweise über einen Differenzialverstärker an
die Brückenschaltung gekoppelt
ist, die in 2 dargestellt
ist, welche die Anordnung der Widerstände R1, R2, R3 und R4 auf der
Platte oder Zunge 1 wiedergibt. Es sollte hier beachtet
werden, dass die Abwärtsbiegung
des Endes der Platte oder der Zunge 1 vielleicht höchstens
ein Zehntel eines Millimeters beträgt und dass Abwärtsbiegungen
in der Größenordnung
von einigen Hundertsteln eines Millimeters erfasst werden können. Abhängig von
der gewünschten
Auflösung
ist es im Prinzip möglich,
ein lesbares Signal bis zu einer Abwärtsbiegung von Null zu erhalten.
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Die Brückenschaltung, die in 2 dargestellt ist, ist über die
Kopplungspunkte C und D an einen Differenzialverstärker gekoppelt,
während
die Kopplungspunkte A und B an eine Stromquelle zur Zuleitung einer
im Wesentlichen konstanten Spannung gekoppelt sind. Mithilfe des
Differenzialverstärkers
wird das Signal, das über
den Punkten C und D erzeugt wird, quasi ohne Berücksichtigung des Vorzeichens "addiert", so dass ein Signal
von einem negativen Wert über
Null bis zu einem positiven Wert erhalten wird.
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Dadurch wird die Erzeugung eines
Signals als Reaktion auf äußerst geringe Änderungen
des Widerstandes in den Widerständen
R1 und R2 beim Riegen der Zunge oder der Platte 1 möglich.
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Wenn sich herausstellen sollte, dass
die Temperatur ein Problem darstellen könnte, kann ein Saftware-Temperaturausgleich
mithilfe eines Thermistors durchgeführt werden, der zwischen den
Verbindungen 8 und 9 bereitgestellt wird und über die Leiter 6 und 7 an
die das elektronische Signal erzeugende Schaltung in 11 gekoppelt ist.
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3 bis 6 zeigen die Weise, auf welche
die Platte oder die Zunge 1, die in 1 dargestellt ist, in dem Pfad eines
Fadens montiert ist. Ein Körper 11 ist mit
einer Einlassführungsöse 12 und
einer Auslassführungsöse 13 versehen.
Ein Faden 14 ist in 3 in
einer Position dargestellt, und in 4 ist
der Faden in einer oberen Position ÖB und in einer unteren Position
UB dargestellt, um zu zeigen, dass der Pfad des Fadens 14 zwischen
einem ersten Bruchstift 15 und einem zweiten Bruchstift 16 im
Wesentlichen konstant ist, unabhängig
davon, ob der Faden in den oberen Pfad oder den unteren Pfad eintritt
oder ob der Faden den oberen Pfad oder den unteren Pfad verlässt. Der
Faden berührt
im Wesentlichen in der Mitte zwischen den Bruchstiften 15 und 16 ein
Abriebteil 17 an dem in Bezug auf die Widerstände R1, R2,
R3 und R4 gegenüberliegenden
Ende der Platte oder der Zunge 1. Für eine gute Signalqualität hat es sich
als wichtig erwiesen, dass die Winkel des Fadens 14 zum
und vom Abriebabschnitt 17 an dem Ende der Zunge oder Platte 1 im
Wesentlichen konstant sind. Die Platte oder Zunge 1 ist
zwischen zwei Kissen 18 und 19 gespannt. Bin Spannabschnitt 20, der
in 6 dargestellt ist,
spannt die Zunge oder Platte 1 über die Kissen 18 und 19 gegen
eine geeignete Oberfläche
in dem Gehäuse 21 vor.
Die Kissen 18 und 19 können in der Praxis aus Klebstoffschichten
anstelle von zum Beispiel Hartgummiteilen bestehen. Das Gehäuse 21 ist
vorzugsweise aus Aluminium gefertigt und an einer Platte 22 befestigt,
die eine gedruckte Leiterplatte ist und eine Anzahl elektronischer
Komponenten trägt,
die in der elektronischen Auswertungsschaltung enthalten sind. Die
Kontaktpunkte 2, 3, 4, 5 und 10 sind
an geeignete Leiter auf der gedruckten Platte 22 angeschlossen.
Das Gehäuse 21 ist
an der Platte 22 in einer an sich bekannten Weise befestigt,
z. B. durch Schrauben oder ähnliche
Verankerungsvorrichtungen.
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Wenn es um die Überwachung eines einzigen Fadens 14 geht,
ist der Körper 11 mit
zwei Endstücken
von im Wesentlichen derselben Art wie die Endwände 23 und 24,
die in 5 dargestellt sind, versehen. 5 und 6 zeigen
eine Anordnung mit acht Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung,
die nebeneinander oder. übereinander
angeordnet sind, In diesem Fall ist der Körper 11 für alle acht
Gehäuse 21 gedacht.
Ferner teilen sich alle Gehäuse 21 die
Platte 22, und zusätzlich
gibt es einen gemeinsamen Deckel oder oberen Abschnitt 25.
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7 ist
ein Diagramm eines Signals, das durch eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung in Übereinstimmung
mit der- statischen Spannung in einem Faden während eines Einschusses in
einem Webstuhl der ersten Art erhalten wird. Die Kalibrierung auf
80 cN/Quadrat hat stattgefunden. 8 ist
ein Diagramm eines Signals, das die statische Spannung in einem
Faden während
eines Einschusses in einem Webstuhl einer anderen Art als der Webstuhl
von 7 darstellt. In 8 beträgt die Kalibrierung 50 cN/Quadrat. 9 zeigt ein weiteres Diagramm
eines Signals von einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
welches die statische Fadenspannung in einem Faden während eines Einschusses
in einem Webstuhl von im Wesentlichen derselben Art wie in 7 zeigt.
10 ist ein Diagramm des Signals in 9 nach dem Filtern des Signals.
In diesem Fall wurde eine sogenannte Mittelwertfilterung durchgeführt, wonach
das Signal einfacher im Detail zu untersuchen ist.
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11 ist
ein Kopplungsdiagramm einer elektronischen Schaltung zur Behandlung
von Signalen von einer Baugruppe oder einer Konstruktion der Art
gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie in 5 dargestellt. Die
gedruckte Schaltungsplatte 22 ist über ein Bandkabel an die in 11 dargestellte Schaltung mithilfe der
Steckverbindung anschließbar,
die schematisch in der unteren linken Ecke dargestellt ist. Die
oben getrennt gezeigten Schaltungen sollen die übrigen Komponenten in dem Diagramm liefern.
Für einen
Fachmann gäbe
es keine großen Schwierigkeiten
bei der Ausführung
der elektronischen Schaltung, die in 11 dargestellt
ist. Die in 11 dargestellte- Schaltung
ist ferner zur Anpassung an die Erfüllung verschiedener Software-Anforderungen erprobt.
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Die elektronische Schaltung in 11 ist nur eine beispielhafte Darstellung
für eine Überwachungsanordnung
mit Vorrichtungen gemäß der vorliegenden
Erfindung. Bei der dargestellten Schaltungsanordnung ist die CPU
zur Überwachung
einfacher Schussfäden
und/oder doppelter Schussfäden in
einem Webstuhl programmiert. Das Signal, das auf PL6/3 erhalten
wird, kann auf verschiedene Weise verarbeitet und verwendet werden,
um verschiedene Anforderungen zu erfüllen. Das Signal ist in 7 bis 10 beispielhaft als analoges Signal dargestellt, kann
aber natürlich
ohne Weiteres in ein digitales Signal umgewandelt werden. Ein Synchronisationspuls von
dem Webstuhl bereitet die Schaltung in 11 auf
einen einfachen Schussfaden oder doppelten Schussfaden vor und darauf,
von welcher Platte oder Zunge 1 oder von welchen Platten
oder Zungen ein Signal zu erwarten ist. Unmittelbar danach findet möglicherweise
ein Temperaturausgleich mithilfe eines Thermistors statt, der an
den Stecker "Thermin" angeschlossen ist.
Ein Flag-Signal kann zur Definition der Zeitdauer verwendet werden, über welche
das Signal überwacht
werden soll. Die Stifte "Offset
Adj" sind im Prinzip
für gewünschte Einstellungen
experimentell, können
aber durch unveränderliche
Signale ersetzt werden. Das Netz R3, R4, R5, C6, C7 und C8 wind
für die
Resonanzfilterung verwendet. Die Stecker "P5V" empfangen
eine Eingangsspannung von 5V, während
die Stecker "P12V" eine Eingangsspannung
von 12V empfangen.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht
auf die oben beschriebene Ausführungsform
beschränkt, sondern
es sind viele Modifizierungen möglich,
ohne sich vom Erfindungsgedanken zu entfernen, der in den beiliegenden
Ansprüchen
definiert ist. Es ist ferner möglich,
z. B. die in 3 dargestellte
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung als Wandler oder Signalemitter festzulegen. Das Signal,
das von. der Schaltung in 11 erhalten
wird, kann nach Wunsch als Schussfadenüberwacher verwendet werden,
was dazu führen
kann, dass der Webstuhl angehalten wird, wenn das Signal auf Grund
eines Fadenbruchs fehlt. Der Hauptvorteil, den die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung mit sich bringt, liegt in der Tatsache, dass die Anordnung
der Widerstände
auf der Platte 1 ein Gleichgewicht von Vibrationsbelastungsn
herstellt, das, wenn auch nicht absolut vollständig, so doch annähernd vollständig ist,
so dass von dem erhaltenen Signal behauptet werden kann, dass es
vibrationsgedämpft
ist. Ebenso ist es wichtig, dass die Leiter A-B und 6 wie
auch die Kontakte 2 bis 5 und 10 derart
gestaltet und angeordnet sind, dass ihre Wirkung (vorwiegend mechanische
Wirkung) auf die Platte 1 und dadurch die Widerstände R1 bis
R4, insbesondere R1 und R2, so gering wie möglich ist.
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12 zeigt
eine weitere Ausfΰhrungsform der Vorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Dieselben Bezugszeichen werden für dieselben Teile wie in der
Ausführungsform
von 1 verwendet. Die
Ausführungsform
von 12 hat einen deutlich größeren Spannabschnitt
P zwischen den Phantomlinien. Der Spannabschnitt P erstreckt sich über eine Strecke
von den Kontaktabschnitten 2, 3, 4, 5 und 10 in
die unmittelbare Nähe
der Widerstände
R1 und R2. Ferner sind die Widerstände R3 und R4 und der Außenseite
der Kontaktabschnitte 2, 3, 4, 5 und 10 angeordnet.
Es hat sich gezeigt, dass diese Ausführungsform ein eindeutigeres
und besseres Signal liefert.