DE8716008U1

DE8716008U1 - Fühler für einen fotoelektrischen Garnreiniger

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Publication number: DE8716008U1
Application number: DE8716008U
Authority: DE
Original assignee: SIEGFRIED PEYER AG WOLLERAU CH
Current assignee: SIEGFRIED PEYER AG WOLLERAU CH
Priority date: 1986-11-24
Filing date: 1987-07-16
Publication date: 1988-03-24
Also published as: CH671948A5

Description

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Fühler für einen fotoelektrischen Garni'einiger

Die Erfindüngbetrifft einen■Fühler.für einen fotoelektrischen Faden- oder Garnreiniger gemäss dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1 -.

.Im einfachsten Fall besteht ein Fühler für einen fotoelektrischen Faden- oder Gafnfeinigef aus einer Lichtquelle und einer Fotozelle, welche einander, ähnlich einer Lichtschranke, in einem bestimmten Abstand gegenüberstehen; Zwischen der Lichtquelle und der Fotozelle liegt der Messbereich für den Faden. Wird ein Faden in den Messbereich gelegt, so wird entsprechend dem Fadendurchmesser ein Anteil des Lichts abge- , schattet und das sogenannte Fadensigfkil erzeugt. Das Fadensignäl ist gleich einem gewünschten Referenzwert, Venn der Fadendurchmesser den Nennwert aufweist. Fällen wah.re.nd des Garndurchlaufes Dick- oder Dünnstellen an, so verändert sich das Fadensignal entsprechend, d.h. es weicht vom Referenzwert ab. In einer angeschlossenen Auswerteschaltühg wird die prozentuale Abweichung des Fadensignals vom Referenzwert gemessen und entschieden, ob sie eine vorgegebene Schwelle überschreitet oder nicht, wobei im erstgenannten Fall der Faden getrennt wird»

Zur präzisen Garnkontrolle und Auswertung der Garnfehler muss das Fadensignal daher für den intakten Faden (Fadendurchmesser gleich dem Nennwert) sehr stabil und frei von Umweltein- ,' flüssen sein.

Bei der Auswerteschaltung sind solche Bedingungen heutzutageerreichbar .

Bei der Erzeugung des Fadensignals gibt es hingegen ein noch ungelöstes Problem rein optischer Natur, das bei schnell laufendem Garn auftritt. Bei Textilmaschinen mit hohen Produktiönsgescnwindigkeiten, insbesondere bei Spulautoiaatcn, hat

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der Faden keine· Laufruhe. Variationen der Fadenspannung und ;"3 beispielsweise automatisch gesteuerte Eingriffe in die Be-,-triebsbedingungen der Textilmaschine sind Ursachen für stan- ' dig auftretende Radiülauslenküngen des Fadens Im Messbereich, und zwar in variierenden RädiälrichfcUngen. Dabei kann die radiale Abweichung vöii der Nörmälläge kurzfristig einige MiI- ; ·' limefcer betragen. Will man diesem Phänomen Rechnung tragen, so ist auch noch zu berücksichtigen, dass an den meisten Textilmaschinen die Grosse des Garnreinigefs und insbesondere ,,seines Messbereiches aus Platzmangel selbst in der Grössenordnung von nur wenigen Millimetern liegt.

- Soll der Faden in jeder radialen Richtung um mehrere Millime-¹· -; ter aus seiner Normallage ausgelenkt werden können, ohne eine , Veränderung des Fadensignals zu verursachen, so muss vor al-

- lern die spezifische Lichtausstrahlüng der Lichtquelle über den ganzen Messbereich gleichmässig sein. Eine derartige Lichtquelle gibt es physikalisch nicht, man muss sie daher als virtuelle Lichtquelle schaffen.

:; Zur Schaffung einer Lichtquelle der genannten. Art mit einer gleichmässig verteilten spezifischen Lichtausstrahlung haben sich Mittel der geometrischen Optik bei Garnreinigern und anderen Anwendungen a'uf dem Textilbereich wegen der zu rä-' sehen Verstaubung nicht bewährt. Äusserdem gibt es bei manchen Garnen flachgedrückte Dickstellen, die nicht rotationssymmetrisch um die Längsachse des Garns sind. Es ist erforde-,' rlich, solche Dickstellen trotzdem in jeder Winkelstellung annähernd gleich zu messen, was bei mit Mitteln der geometrischen Optik gerichteten Strahlen nicht unter vernünftigem Aufwand erreichbar ist.

Eine gleichbleibende Messung von nicht rotationssymmetrischen Dickstellen ist beispielsweise in CH-4Ö2461 beschrieben. Ein zufriedenstellender Betrieb dieses Fühlers erfordert jedoch, dass der Fsden exakt durch dHS oⁿtisclie Zentruni des Fühlers

läuft, was mit dem Fäden ohne Lauf ruhe der ,heutigen Textilmaschinen nicht gewährleistet ist; Ein beispielsweise in CH-65152Ö beschriebener Fühler mit zwei Lichtquellen und Ads' ' dition der sich kreuzenden Strahlenanteile bringt eine

" Lösung, die auf nur eine bestimmte Ebene der Fadenauslenkung • -; beschränkt ist. Solche bekannte Fühler Werden also dem Erfordernis nicht gerecht, ein konstantes Fadensignal für eine ' Radialaüslenkutig in jede Richtung zu liefern.

•Zur Schaffung einer Lichtquelle mit einer für einen Garnreiniger geeigneten gleichmässig verteilten spezifischen Licht- ; ausstrahlung werden beispielsweise auch Mattscheiben verwendet, die aber nur zu sehr raassigsn Teilerfolgen führen. Solange die Lichtquelle und die Fotozelle aufeinander axial ausgerichtet sind, gibt es im Zentrum des Messbereiches aufgrund der Richtungscharakteristik der Lichtquelle immer ein Maximum der Lichtstärke und entsprechend ein Maximum des Signals.

, Aus SU-1172949 ist ein Fühler der eingangs genannten Art bekannt. Dieser Fühler ist offensichtlich für die Kontrolle des Fadens in einer "open end"-Spinnmaschine vorgesehen. Der Faden wird durch ein Glasrohr geführt und dadurch in seiner - Radiäläüslenkung (rechtwinklig zur Längsrichtung des Fadens.) '. begrenzt. Die Lichtquelle strahlt einerseits auf den Faden und andererseits auf die diffus reflektierende Irenenwandüng und von dort ebenfalls auf .den Faden. Der Faden deckt daher einen Anteil des direkt abgestrahlten Lichts sowie weitere Anteile des von der Innenwandung reflektierten Lichts.- Im direkt abgestrahlten Licht ergibt aber die Beleuchtungsstärke an der Fotozelle als Funktion der Radialauslenkung des Fadens immer eine Kennlinie mit einem Scheitelpunkt, niemals eine einigermassen horizontale Kennlinie. Dank dem von der Innenwandung reflektierten Licht wird die Kennlinie zwar flacher, sie hat aber noch immer einen Scheitelpunkt. Eben deswegen muss der Faden durch das Glasirohr geführt und dadurch in

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4 - l\ seiner Radialauslenkung begrenzt w.erdehi

J₁: " Eine solche Konstruktion ist aber für einen Garnreiniger

} nichtgeeignet.

-&ngr;; Bei einem Garnreiniger muss der Faden nämlich frei beweglich

\i in den Fühler eingelegt und heraUsgenömifien werden können* Es

ii _J, _ist unzulässig, den Faden in ein Glasrohr oder dergleichen

&iacgr;', - einfädeln ZU müssen* Diese Bedingung führt zwangläüfig zu

;- " - einer Konstruktion des Fühlers ohne fädenf.ührendes Glasrohr

!j . , und mit einem U-formigen Schlitz. Der Schlitz hat zur Folge,

ji -. .· -dass der Hohlraum in zwei getrennte Kammern unterteilt ist«

!; ' , Dabei wird die mögliche radiale Auslenkung des Fadens weseftt-

[; r ' lieh grosser als mit einem Glasrohr, so dass mit einem Fühler

}\ </ . nach SU-1172949 unzulässig grösse Messfehler entstehen*

f) Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fühler der eingangs ge-

'&ldquor;,' nannten Art bereitzustellen, bei dem gar kein direkt abge- £ - strahltes Licht, sondern nur von der Innenwandung diffus res', * ! flektiertes Licht auf den Faden gelangt, so dass sich der '(': ' ",Faden innerhalb des Messbereiches des Garnreinigers in jeder

'' 'Richtung frei bewegen kann, ohne zu bewirken, dass das Faden-

k _-signal für fehlerfreies Garn (wenn das Fadensignal gleich

L' ' seinem Sollwert ist) öder Garnfehler (wenn das Fadensignal

(·; von seinem Sollwert abweicht) falsch bewertet werden.

,[· . ' ■ Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss ^elöst durch die im

l"' · Anspruch 1 angegebene Kombination von Merkmalen. Vorteilhafte Ausbildungen des Erfindungsgegenstandes fergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Beim erfindungsgemässen Fühler ist die Lichtquelle g dem Faden so verdeckt angeordnet und die beiden Kammern des Hohlraums sind so ausgebildet, dass der Faden von einer breitflächigere diffusen Lichtquelle und nur davon angestrahlt wird. Zu diesem Zweck tritt der von einer Lichtquelle ausge-

hende Lichtstrahl in die lichtquellenseitige Kammer ein, wo er von der diffus reflektierenden weissen Innenwandung gestreut wird. Die Abmessungen der Lichtquelle sind klein im Vergleich zu den Abmessungen der lichtquellenseitigen Kammer. In der lichtquellenseitigen Kammer ist eine Öffnung für den Austritt des gestreuten Lichtes vorgesehen. An dieser Öffnung entsteht eine virtuelle diffuse Lichtquelle, die über ihre gesamte Ausdehnung (d.h. über die gesamte Form und Grosse der Öffnung) eine gleichmässig verteilte spezifische Lichtaus-Strahlung aufweist.

Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Fühlers anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemässen Fühler in schematischer Seitenansicht, im Schnitt, und

Fig. 2 den Fühler von Fig. 1 in schematischer Draufsicht, im Schnitt.

In den Fig. 1 und 2 werden die einander entsprechenden Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Hit 1 ist ein Körper des erfindungsgemässen Fühlers bezeichnet. Der Körper 1 ist beispielsweise aus Kunststoff und bildet im wesentlichen zwei Kammern 2 und 3, die miteinander durch einen gemeinsamen Boden 4 verbünde«·und voneinander durch einen Schlitz 5 getrennt sind.

Die Kammer 2 ist als auf fünf Seiten geschlossener Quader ausgebildet. Die fünf Innenflächen 6 dieser fünf Seiten sind weiss (also von hohem Reflexionsvermögen) und matt, beispielsweise indem sie als matte Flächen eines Weissen ,&ldquor; Kunststoffkörpers 1 gebildet wurden, oder auch, indem diese Seiten mit eine? Weiäsen matten Beschichtung Versehen werden, Aü£ ihrer sechsten, offenen Seite wird dlle Kommer 2 durch

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eine daran angeordnete Wandung 7 eines Einsatzes 8 aus klarem durchsichtigen Material abgeschlossen.

Die Kammer 3 ist als auf vier Seiten geschlossener und auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten offener Quader ausgebildet. Die vier Innenflächen 9 der vier geschlossenen Seiten sind weiss (also von hohem Reflexionsvermögen) und matt wie die fünf Innenflächen 6 der Kammer 2. Auf ihrer fünften, offenen Seite wird die Kammer 3 durch eine daran angeordnete Wandung 10 des Einsatzes 8 abgeschlossen. Auf ihrer sechsten, % offenen Seite wird die Kammer 3 durch eine daran angeordnete |

% empfangsseitige Wandung 11 einer Fotozelle 12 abgeschlossen. |

Diejenigen offenen Seiten der Kammern 2 und 3, auf welchen diese Kammern von den jeweiligen Wandungen 7 und 10 des klaren durchsichtigen Einsatzes 8 abgeschlossen werden, sind I einander parallel, wie auch die Wandungen 7 und 10 selbst.. | Diese Wandungen 7 und 10 sind durch einen Verbindungsteil 13 des Einsatzes 8 derart verbunden, dass der Einsatz 8 gesamthaft einen U-förmigen Querschnitt aufweist und in den Schlitz 4 zwischen den Kammern 2 und 3 passt.

Der Einsatz 8 ist dazu bestimmt, das Garn zwischen den Schenkeln seiner U-Form aufzunehmen. Das Garn läuft rechtwinklig | zur Ebene der Fig* 1 und parallel zur Ebene der Fig. 2. In Fig.l sind vier Beispiels von möglichen Extremstellungen des Garns dargestellt, eine davon ist mit 14 bezeichnet. Diese Extremstellungen des Garns liegen etwa 4 mm bzw* etwa 6 mm | auseinander, was auch den Massstab der Darstellung in Fig. 1 und 2 annähernd angibt. Der Einsatz 8 ist nicht dazu bestimmt, Radialauslenkungen des Garns zwischen den Schenkeln seiner U-Form zu begrenzen, sondern dazu, das Eindringen von /.Staub und'Schmutz in .die Kammern 2 und 3, äü verhindern« Daher &ldquor; "ist er so ausgebildet, dass ei" zum Reinigen leicht aus dem Körper 1 des Fühlers herausgenommen und ebenso leicht darin -wieder eingesetzt Werden kann.

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Eine derjenigen Seiten der Kammer 2, die rechtwinklig zur Wandung 7 des Einsatzes 8 liegen, wird von einer Bohrung 15 senkrecht durchquert, im dargestellten Beispiel ist es der Boden 4 des Körpers 1. Die Bohrung 15 liegt mit Vorteil weiter weg von der Wandung 7 als von der Seite der Kammer 2, die der Wandung 7 gegenüberliegt. Durch die Bohrung 15 kann das von einer Lichtquelle, beispielsweise von einer Leuchtdiode 16 ausgehende Licht in die Kammer 2 eintreten. Die in Fig. 1 »chematisch dargestellte Leuchtdiode 16 wird über eine Leitung 17 mit Strom gespeist. Sie ist von einem handelsüblichen Typ mit einer Linse 18 aus Kunststoff. Eine solche Linse 18 1st jedoch in der erfindungsgemässen Vorrichtung nicht erforderlich, wenn sie aber ohnehin vorhanden ist, kann sie als Positionierungshilfe benutzt werden, um die lichtemittierende

Fläche der Leuchtdiode 16 in bezug auf die Bohrung 15 zu justieren.

Die Breite des Bodens 4 ist so bemessen, dass aufgrund des Duchmessers, der Tiefe und der Lage der Bohrung 15 kein in die Kammer 2 eintretendes Licht direkt auf die Wandung 7 gelangen kann, d.h. es kann kein von der Leuchtdiode 16 ausgehender Lichtstrahl die Wandung 7 treffen. Das von der Leuchtdiode 16 ausgehende Licht trifft aber auf einige Teile der weissen matten Innenflächen 6 der Kammer 2 und es wird davon gestreut, von dort ausgehend trifft es danach auf andere Teile der Innenflächen 6, wo es weiter gestreut wird, und so fort. Da die lichtstreuenden Stallen der Innenflächen 6 als punktförmige Lichtquellen wirken, die (von Lichtquellen an den Innenkanten abgesehen) kamtlierseitig den gesamten Halbraum bestrählen, setzt sich die Streuung im Innern der Kammer 2 fast endlos fort, bis das Licht gezwungenerraasseit irgendwann auf die Wandung 7 trifft und dabei aus der Kammer 2 ,' - ,.austritt. Durch die ,vielen.Reflexionen mit ,diversen Winkeln ^ ' " ' 1st dabei das Von der Leuchtdiode 16 ausgehende Licht in

Richtung und Wert der spezifischen Lichtausstrahlung so - gleichmässig verteilt würden, dass die offene Seite der Kam-

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tier 2 als flächige diffuse Lichtquelle wirkt. In anderen Worten, die Lichtquella der Leuchtdiode 16 wird von der Kammer 2 in eine reckteckige Lichtquelle mit gleichmässig verteilter spezifischer Lichtausstrahlung umgewandelt, die für einen Garnreiniger geeignet ist.

Ein Teil des aus der Kammer 2 austretenden Lichts durchquert die Wandung 7, den Schlitz 5 und die Wandung 10, um in die Kammer 3 einzutreten. Von diesem in die Kammer 3 eingetretenen Licht trifft ein Teil auf die empfangsseitige Wandung 11 der Fotozelle 12, dieser Teil des Lichts wird in der Fotozelle 12 zu einem Fadensignal umgewandelt, das über eine Leitung 19 einer Auswerteschaltung zugeführt wird.

Ein anderer Teil des in die Kammer 3 eingetretenen Lichts trifft auf die weissen matten Innenflächen 9 der Kammer 3 und wird davon gestreut, von dort ausgehend trifft es danach auf andere Teile der Innenflächen 9, wo es weiter gestreut wird, und so fort, bis das Licht gezwungenermassen irgendwann auf eine der Wandungen 10 oder 11 trifft und dabei aus der Kammer 3 austritt. Der durch die Wandurg 11 austretende Teil des Lichts wird in der Fotozelle 12 zum Fadensignal umgewandelt. Dabei hat sich die mehrmalige Streuung des Lichts in der Kammer 3 günstig ausgewirkt, indem die Ausleuchtung der Fotozelle 12 über ihre ganze Fläche gleichmässiger verteilt wird und dadurch die Toleranzen hinsichtlich Grosse und Positionierung der Fotozelle 12 breiter werden.

Ein Teil des durch die Wandung 10 austretenden Lichts durch·* quert die Wandung 10, den Schlitz 5 und die Wandung 7, um in die Kammer 2 zurückzukehren. Ein Teil des Lichts, das so zwischen den Kammern 2 und 3 hin und hergeht, trifft auch irgendeinmal auf die-Fotozelle 12 und geht also'für die ^BiI-dung des Fadensignals nicht verloren. Verloren geht derjenige Teil des Lichts, dar von deft Wandungen absorbiert statt re-< flektiere, wird, sowie derjenige Teil des Lichts, der am

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Da also nur ei&idigr;&idigr; Teil des aus der kammer 2 austretenden Lichts , V schliesslich &zgr;(t einem Fädensignal umgewandelt wird, ist die ' , \_&iacgr; von der Wandung,! 10 abgeschlossene Eintrittsöffnung der Kämmer ' ' ^ 3 grosser als ct^;ie von der Wandung 7 abgeschlossene Austritts- ' \ ~ i, öffnung der Kammer 2, wie es in Figi 1 schemätisch dafge- !

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Im Bndeffekt wird somit die primäre Lichtquelle am Fühler auf " " "^ solche Weise verdeckt angeordnet, dass zufolge der mehrfachen · ' i' Reflexion des Lichts eine sekundäre diffuse Lichtquelle von
umgewandelter geometrischer Dimensiop und mit einer gleichmassig Verteilten spezifischen■Lichtausstrahlung entsteht.

Wie sich zeigt, wird damit erreicht, dass die Position des . £

Garns im Schlitz 5 keinen erkennbaren Einfluss auf das gebil- t,

dete Fadensignal hat; Solange der Durchmesser des Garns den ;■

Nennwert aufweist, ist das Fädensignal konstant und von der ;'■

Radialauslenkung des Garns unabhängig. Ganz in Nähe der Ex- f;

tremstellungen des Garns kann die Variation des Fadensignals r'

bis zu 10 % (typisch etwa 5 %) erreichen, was eine in dieser J

Anwendung noch immer zulässige Abweichung darstellt. [

Claims

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Schutzansprüche

&Idigr;. Fühler für einen fotoelektrischen Faden— oder Garnreiniger mit einer Lichtquelle (16), einer an eine Auswerteschaltung angeschlossene Fotozelle (11) und einem Hohlraum mit einer Innenwandung (6,9) aus diffus reflektierendem weissem Material von hohem Reflexionsvermögen, wobei die Lichtquelle und die Fotozelle an der Innenwandung des Hohlraums angeordnet sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

der Hohlraum ist in zwei Kammern (2,3.) unterteilt, die

, zueinander offen und voneinander durch einen Schlitz (5) zur \ Aufnahme und Durchführung eines Garns (14) getrennt sind; und

die Lichtquelle ist an der Innenwandun^ (6) der einen Kammer (2) und die Fotozelle ist an der Innenwandung (9) der anderen Kammer (3) derart angeordnet, dass von der Lichtquelle ausgehende Lichtstrahlen auf die Fotozelle erst nach mindestens einer Reflexion auf der Innenwandung der lichtquellenseitigen Kammer (2) treffen können.

I 2. Fühler nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch fol-

I ' gende Merkmale:

die beiden Kammern (2,3) sind im wesentlichen quaderför-

H Rig mit einem gemeinsamen Boden (4) und rechtwinklig zum

&eegr; ' Boden liegenden, einander gegenüberliegenden offenen recht-

jj eckigen Seiten ausgebildet;

; der Schlitz (5) zwischen den beiden Kammern weist einen

; Im wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf;

\ die Lichtquelle (16) ist an einer Bohrung (15) im Boden

I (4) der lichtquellenseitigen Kammer (2) derart angeordnet,

I dass ihre Lichtstrahlen erst durch die Bohrung laufen, bevor

I sie in die lichtquellenseitige Kammer (2) eintreten; und ; die Fotozelle (Ii) ist an einer parallel zur offenen

I rechteckigen Seite der f&ogr;tozellenseitigen Kammer (3) liegen-

I den anderen Seite der¹ fotozelle &eegr; seitigen' Kammer angeordnet«

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3. Fühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (15) von der offenen rechteckigen Seite der lichtquellenseitigen Kammer (2) weiter entfernt ist als von der gegenüberliegenden, dazu parallel liegenden anderen Seite der lichtquellenseitigen Kammer.

4. Fühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Schlitz (5) ein Einsatz (8) von im wesentlichen U-föriaigen Querschnitt aus klarem durchsichtigem Material angeordnet ist, der mit einander parallelen seitlichen Wandungen (7,10) versehen ist, von denen je eine eine der offenen Seiten der Kammern (2,3) abschliesst.

5. Fühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die offene rechteckige Seite der lichtquellenseitigen Kammer (2) kleiner ist als die offene rechteckige Seite der fotozellenseitigen Kammer (3).