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Verfahren nebst Vorrichtung zum Uberwachen und Steuern der Fertigungsprozesse
von Materialien mit geringem elektrischem Leitwert, insbesondere von Faserbändern
und Garnen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nebst Vorrichtung zum überwachen
und Steuern der Fertigungsprozesse von Materialien mit geringem elektrischem Leitwert,
insbesondere von Faserbändern und Garnen.
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Man hat bereits vorgeschlagen, das auf einem Webstuhl entstehende
Gewebe laufend hinsichtlich seiner Feuchtigkeit dadurch zu überwachen, daß der gegebenenfalls
schwankende Widerstandswert des Gewebes gemessen und gegebenenfalls zum Steuern
des Webstuhles ausgenutzt wurde.
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Bei diesem bekannten Verfahren wird das Gewebe zwischen zwei elektrisch
leitenden, als Kontaktelektroden, dienenden Walzen, die in den Stromkreis eines
Teiles einer Wheatstoneschen Brücke eingeschaltet sind, hindurchgeführt und die
durch Ungleichmäßigkeiten, des Gewebes hervorgerufenen Widerstandsschwankungen mittels
des Brückeninstrumentes gemessen oder zum Steuern. des Webstuhles ausgenutzt.
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Es ist auch schon ein. Verfahren zum überwachen bzw. Steuern von Textilfertigungsprozessen
vorgeschlagen worden, das ebenfalls mit Kontaktelektroden arbeitet. Bei diesem Verfahren
gelangt aber das in Bearbeitung befindliche Material nur dann mit einer oder zwei
Kontaktelektroden in Berührung, wenn das Material den für-,-die Be- oder Verarbeitung
gewünschten Weg oderSaum verläßt.
Dieses Verfahren erlaubt ein übem-achen
bzw. Steuern von, Textilfertigungsprozessen, wenn z. B. ein Abreißen, Einreißen
oder ein Bruch eines Gewebes oder Fadens oder einer zu einem Faden zu verspinnenden
Lunte eintritt.
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Bei allen diesen bereits bekannten oder vorgeschlagenen Verfahren
liegt eine der Kontaktelektroden an Masse. Da die Widerstandswerte der Materialien,
z. B. Baumwolle, Zellwolle und Wolle, deren Bearbeitung oder Verarbeitung überwacht
werden soll, in den meisten Fällen in der Größenordnung von, etwa i o10 Ohm liegen,
ist es zweckmäßig, daß die Widerstandswerte der Isolation der nicht an Masse liegenden
Kontaktelektroden gegenüber Masse mindestens einen Widerstandswert aufweisen, der
gleich oder größer ist als derjenige der Materialien. Es ist verständlich, daß hierdurch
aber einmal eine ganz besondere Auswahl und Pflege der Isolationsstoffe für die
Isolierung der nicht an Masse liegenden Kontaktelektrode und andererseits die Anwendung
sehr hoher Spannungen, erforderlich ist, um überhaupt ein Funktionieren der vorgeschlagenen
Überwachungseinrichtungen zu ermöglichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Mängel
der bereits bekannten und vorgeschlagenen überwachungs@einrichtungen in einfacher
Weise zu vermeiden und zudem noch erhebliche Vorteile zu erzielen.
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Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung zum Überwachen und gegebenenfalls
Steuern von Fertigungsprozessen von Materialien mit geringem elektrischem Leitwert,
insbesondere von Faserbändern und Garnen ist, wie bei den bekannten Verfahren, :eine
Meßelektrode vorgesehen, deren Potential infolge galvanischer Berührung durch das
Material geändert und diese Änderung, vorzugsweise mit Hilfe von Elektronenröhren,
zum Anzeigen und gegebenenfalls zum Betätigen von Steuerorganen verwendet wird.
Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren stellt erfindungsgemäß das Material eine
elektrische Verbindung der Meßelektrode mit einer weiteren, unter Spannung stehenden
Elektrode her, oder/und es wird durch den Berührungsvorgang des Materials mit der
Meßelektrode auf der Meßelektrode durch Erzeugen von Berührungselektrizität eine
elektrische Ladung erzeugt.
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Der Unterschied zwischen den bekannten Verfahren und dem Verfahren
gemäß der Erfindung liegt also in erster Linie darin, daß das Material nicht zwischen.
einer spannungführenden. Elektrode und einer an Masse liegenden Elektrode liegt,
sondern zwischen einer spannungführenden. Elektrode und einer naturgemäß ebenfalls
nicht an Masse liegenden Meßelektrode, deren Potentialänderungen zu Meß- oder Steuerzwecken
verwendet werden.
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Diese Maßnahme gemäß der Erfindung bewirkt aber, daß die Widerstandswerte
der Isolation beider Elektroden .nicht in der Größenordnung der hohen Widerstandswerte
der Materialien, z. B. Textilien, zu liegen brauchen.. Es ist verständlich, daß
durch Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung auch die Einrichtunben zu seiner
Durchführung, insbesondere, weil auf die im raunen Betrieb schwer aufrechtzuerhaltende
hohe Isolation verzichtet werden kann, wesentlich einfacher werden und erheblich
geringerer Wartung bedürfen. Es werden .aber auch gegenüber den bekannten Verfahren
die Anwendung hoher Spannungen und die hieraus sich ergebenden beträchtlichen Schwierigkeiten
vermieden.
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Versuche haben ergeben, daß bei Materialien mit äußerst geringer Leitfähigkeit,
z. B. 1014 bis i o18 Ohm/cm, bereits ,eine ausnutzbare Änderung des Potentials der
Meßelektrode durch Reibungselektrizität,eintritt, wenn lediglich die Meßelektrode
von dem Material galvanisch berührt wird, also das Material keine Verbindung zwischen
der spannungführenden Elektrode und der Meßelektrode herstellt. Das Verfahren nach
der Erfindung ist daher auch schon anwendbar, wenn Fertigungsprozesse von Materialien
mit sehr geringem elektrischem Leitwert, z. B. von. Wolle, Perlon .oder trockener
Baumwolle, überwacht werden sollen.
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Gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung werden die Meßelektrode
und zweckmäßig auch die spannungführende Elektrode von Schutzringen umgeben, die
an Masse liegen. Durch diese Maßnahme werden die Ansprüche an die Güte der Isolation
der Elektrode noch weiter herabgesetzt, z. B. auf i o6 Ohm.
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Um den Grad der Isolation der Meßelektrode und der spannungführenden
Elektrode gering zu halten, wird erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen, das zu verarbeitende
bzw. in Bearbeitung befindliche Material durch hierfür geeignete, an sich bekannte
Einrichtungen mindestens mit der Meßelektrode impulsartig in Berührung zu bringen.
Zweckmäßig ist es auch, erfindungsgemäß :an die spannungführende Elektrode Wechselspannung
zu legen.
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Diese Maßnahmen erlauben eine bequeme Verstärkungsmöglichkeit der
an der Meßelektrode auftretenden Potentialänderungen.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann noch dadurch verbessert werden,
daß Störeffekte, die durch ungenügende Isolation oder durch die Kapazität zwischen
der spannungführenden Elektrode und der Meßelektrode hervorgerufen werden, durch
eine an die Meßelektrode gelegte Kompensationsspannung mit entgegengesetzter Polarität
ausgeglichen werden.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt. An Hand der Zeichnung sollen ,auch inoch weitere Merkmale der Erfindung
erläutert werden.
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Gemäß den Ausführungsbeispielen soll das Verfahren nach der Erfindung
zum Überwachen von Faden- oder Luntenbrüchen an Spinnmaschinen, z. B. Flyem, derart
Anwendung finden, daß bei Faden.- oder Ltultenbruch die Maschine selbsttätig abgeschaltet
wird. Bei Spinnmaschinen ist es üblich, sogenannte Fadenbruchabsauganlagen vorzusehen.
Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Meßelektrode
und die unter Spannung stehende Elektrode gemäß der
Erfindung innerhalb
der Rohrleitung einer Fadenbruehabsauganlage ,angeordnet. Demzufolge zeigt Fig.
i die Anordnung von Meßelektrode und spammungführender Elektrode innerhalb eines
Teiles der Rohrleitung im Schnitt sowie den Anschluß der Meßelektrode an einen Anzeige-
bzw. Steuerverstärker, Fig. 2 eine besondere Ausbildung von Meßelektrode und spannungführender
Elektrode, Fig.3 eine besondere Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens
nach der Erfindung und Fig. q. eine weitere besondere Schaltungsanordnung.
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Durch die Wandungen des Rohrstückes i einer Fadembruahabsauganlage
hindurch sind die spannungführende Elektrode 2 und die Meßelektrode 3 derart eingebaut,
daß die beiden Elektroden in das Rohrstück hineinragen. Es ist hierbei gleichgültig,
ob das Rohrstück i aus Metall oder einem Nichtleiter besteht. Bei einem metallischen
Rohrstück muß aber naturgemäß dafür gesorgt werden, daß die Hindurchführung der
beiden Elektroden durch die Wandung von der Wandung isoliert erfolgt. Dile Meßelektrode
3 ist mit dem Gitter der Elektronenröhre ¢ verbunden.
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Die Wirkungsweise dieser Anordnung nach der Erfindung ist folgende:
Tritt an der zu verspinnenden Lunte ein Bruch ein, so wird die Lunte in die Fadenbruchabsauganlage
eingesaugt und gelangt in Pfeilrichtung in das Rohrstück i. Sobald die Lunte mit
der spanmungführenden Elektrode 2 und der Meßelektrode 3 in galvanische Berührung
gelangt, wird das elektrische Potential der Meßelektrode 3 geändert. Diese Ladungsänderung
bewirkt eine Ladungsänderung des Gitters der Elektronenrähre ;l, wodurch bei geeignetem
Bemessen der Gittervorspannung mittels des Widerstandes 5 sich der Anodenstrom der
Elektronenröhre q. ändert. Diese Änderung wird, zweckmäßig nach weiterer, an sich
bekannter Verstärkung, zum Überwachen oder zum Abschalten des Antriebsaggregates
der Spinnmaschine ausgenutzt.
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Es hat sich gezeigt, daß schon durch Erzeugen von Berührungselektrizität
eine für überwachungs-oder Steuerzwecke ausreichende Ladungsänderung der Meßelektrode
3 auftritt, wenn lediglich die Meßelektrode von der abgerissenen Lunte bzw. von
abgerissenem. Luntenstücken berührt wird. Dadurch wird das Verfahren gemäß der Erfindung
auch für Materialien von äußerst geringem elektrischem Leitwert anwendbar.
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Um möglichst alle in das Rohrstück i gelangenden Luntenstücke zu erfassen
und um Verstopfungen zu vermeiden, sind, wie in Fig.2 dargestellt, die spannungführende
Elektrode 2 und die Meßelektrode 3 als im, das Rohrstück i hineinragende Rechen
mit gegen die Rohrachse geneigten Zinken ausgebildet.
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Bei der in, Fig.3 dargestellten Schaltungsanordnung wird als Ladespannung
die Wechselspannung des Transformators 6 von etwa 300 V der spannungführenden
Elektrode 2 zugeführt. Das eine Ende der Sekundärwicklung des Transformators 6 liegt
über den Schutzwiderstand 7 von etwa i MOhm an der spannungführenden Elektrode 2.
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Die Meßelektrode 3 steht mit dem hochohmigen Steuereingang eines Wechselstromverstärkers
io in Verbindung, während der Mittelabgriff des Transformators 6 mit dem Masseanschluß
des Wechselstromverstärkers i o verbunden ist.
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Das andere Ende der Sekundärwicklung des Transformators 6 steht über
den Widerstand 8 von ebenfalls etwa i MOhm und den Kondensator 9, dessen Kapazität
den Wert derjenigen der Meßelektrode 3 zur spannungführenden Elektrode 2 aufweist,
mit der Meßelektrode 3 in Verbindung. Dadurch wird die auf der Meßelektrode 3 von
der spannungführenden Elektrode 2 dauernd influenzierte urverwünschte Wechselspannung
kompensiert.
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Um die Ansprüche an die Güte der Isolation der spannungführenden Elektrode
2 und der Meßelektrode 3 gegeneinander auf einem in der Praxis leicht erreichbaren
Maße halten zu können, sind beide genannten Elektroden von an Masse liegenden Schutzringen
i i und 12 aus leitendem Material umgeben.
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Wird im Gegensatz zur Schaltungsanordriung gemäß Fig. 3 die spannungführende
Elektrode 2 an Gleichspannung gelegt, so bewirkt der Wechselspannungsverstärker
durch Differentiation eine Unempfindlichkeit der Anordnung gegen mangelhafte Isolation
der Elektroden 2 und 3.
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Dem Wechselstromverstärker i o ist ein Gleichrichter 13 mit Signalvorrichtung
i q. und Steuerorgan 15 nachgeschaltet, das die Vor- oder Feinspinnmaschine stillsetzt.
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In Fig. q. ist eine besonders zweckmäßige Schaltanordnung gemäß der
weiteren Ausbildung der Erfindung dargestellt. Dabei findet eine Doppeltriode 16
mit nur einer Kathode Anwendung. Das eine Triodensystem arbeitet als Gleichrichter,
während das andere die Größe eines Kompensationsstromes für das polarisierte Relais
17 bestimmt. Normalerweise sind die Anodenströme beider Systeme gleich groß.
Erfährt das Gitter des Gleichrichtersystems eine Potentialänderung, so verringert
sich dessen Anodenstrom.
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Das polarisierte Relais 17 spricht an und setzt die nachgeschaltete
Signal- und Steuereinrichtung, die das Schütz des Antriebsaggregates auslöst und
dadurch dieses Aggregat stillsetzt, über das Relais 18 in Tätigkeit. Über einen
Sonderkontakt i 9 des Relais i 8 wird dem Gitter des nveiten Triodensystems mit
der Zeitkonstante des Kondensators C
und des Widerstandes R ein negatives
Potential aufgedrückt, das eine Verringerung des Anckdenstromes ,dieses Systems
hervorruft. Dadurch schlägt der Anker des polarisierten Relais 17 nach einer einstellbaren
Zeit wieder um und bringt die Anordnung wieder in Bereitschaftsstellung, so daß
nach Beseitigen beispielsweise des Luntenbruches das Schütz des Antriebsaggregates
wieder eingeschaltet werden kann.
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Um den Aufwand .herabzusetzen, werden erfindungsgemäß zweckmäßig mehrere
Eingangsstufen
zu überwachender Fertigungsstellen einer Textilmaschine
auf eine Auswertungsstufe zusammengeschaltet. Diadurch wird für alle zusammengeschalteten
Stufen nur ein Verstärker bzw. Gleichrichter benötigt.