SE468318B

SE468318B - Signal transmitter of piezo-electric type for registering various wire properties, for example the wire tension or the presence of knots

Info

Publication number: SE468318B
Application number: SE9001660A
Authority: SE
Inventors: Sten Aake Olaus Rydborn
Original assignee: Rydborn S A O
Priority date: 1990-05-09
Filing date: 1990-05-09
Publication date: 1992-12-14
Also published as: SE9001660L; SE9001660D0

Abstract

The present invention relates to a device in a signal transmitter for generating a signal representing properties, for example the mechanical stress in a wire 15 extending over or through a wire guide 1, the wire guide 1 being disposed on a member 7,17,18,19,20,21 which is set up to generate an electric signal corresponding to the load exerted by the wire, further to which the member comprises at least two plates 18,19 of the piezo-electric type which are mechanically connected one to the other and at least the one plate of which is placed to be acted upon by the wire 15, via the wire guide 1, with a force exerted by the wire 15, for example the mechanical stress. <IMAGE>

Description

15 20 25 30 35 40 '7 O 2 O O . _ igångsättning av maskiner somn stoppats av olika övervaknings- anordningar, t ex garnbrottsväktare och liknande. Under i synnerhet personalövervakningsfri drift är det naturligtvis önskvärt att undvika stopp av maskinerna p g a olika orsaker, t ex trådavbrott. 15 20 25 30 35 40 '7 O 2 O O. - commissioning of machines which have been stopped by various monitoring devices, such as yarn break guards and the like. During particularly personnel-free operation, it is of course desirable to avoid stopping the machines due to various reasons, such as wire interruptions.

Genom anordningen enligt föreliggande uppfinning blir det även möjligt att med en signalgivare övervaka förekomsten av knutar på tråden och att vid avkänning av förekomsten av en knut vidtaga lämpliga åtgärder, såsom reducering av maskinens arbetshastighet för att undvika skador på maskindelar p g a knuten eller knutarna. Denna avkänningsmetodik kan naturligtvis eventuellt även utvecklas till avkänning av strukturföränd- ringar i tråden eller garnet.The device according to the present invention also makes it possible to monitor with a signal transmitter the presence of knots on the wire and to take appropriate measures when sensing the presence of a knot, such as reducing the working speed of the machine to avoid damage to machine parts due to the knot or knots. This sensing methodology can of course possibly also be developed for sensing structural changes in the thread or yarn.

Genom en anordning enligt föreliggande uppfinning har det dessutom visat sig vara möjligt att åstadkomma en signalgivare med en i en upplösning på 1000 punkter arbetande känslighet, d v s möjlighet att avkänna en spänningsförändring på 0,1 g inom ett omrâde på 0-100 g. Det har vidare visat sig vara möjligt att arbeta med återhämtningstider på nedtill 2 ms.In addition, by means of a device according to the present invention, it has been found possible to provide a signal transmitter with a sensitivity operating in a resolution of 1000 points, i.e. the possibility of sensing a voltage change of 0.1 g within a range of 0-100 g. further proved to be possible to work with recovery times of down to 2 ms.

Föreliggande uppfinning kommer i det följande att beskrivas närmare under hänvisning till bifogade ritningar. Fig l visar en schematisk längdsektion genom en anordning enligt en utför- ingsform av föreliggande uppfinning. Fig 2 visar en vy ovan- ifrån av den i fig 1 visade utföringsformen. Fig 3 visar en sektion i riktningen av pilarna III-III i fig 2. Fig 4 visar en likadan sektion som fig l av en anordning enligt en annan- utföringsform av föreliggande uppfinning. Fig 5 visar en sektion i riktningen av pilarna V-V i fig 4. Fig 6 visar en likadan sektion som fig 1 av en anordning enligt en ytterligare utföringsform av föreliggande uppfinning. Fig 7 visar en sektion i riktningen av pilarna VII-VII i fig 6. Fig 8 visar ett blockschema över en signalgivare med en anordning enligt föreliggande uppfinning, varvid signalvågformer på de olika förbindningarna mellan blocken visas inom cirklar, varvid en streckad linje förbinder cirklarna med respektive förbind- ningar. 10 15 20 25 30 35 40 3 463 518 Den i fig 1 schematiskt och enbart principiellt visade utför- ingsformen av anordningen enligt föreliggande uppfinning har ett öga 1 av en i och för sig konventionell typ. Detta öga 1 är placerat centralt i anordningen på en något högre nivå än ett främre öga 2 och ett bakre öga 3. Ögonen 1,2 och 3 kan vara av samma typ och är vanligtvis tillverkade av ett lämpligt keramiskt material. Ögat 2 är infäst i en vägg 4, som sträcker sig upp från en bas- eller bottenplatta 5 och är huvudsakligen U-formad. Det bakre ögat 3 är fäst i en likadan vägg 6 som väggen 4. Det centrala ögat l är fäst på ett mässingsbleck 7 via en fläns 8, som kan vara anordnad i ett stycke med ögat 1 eller vara fastlimmad på ögat l, varvid flänsen i sin tur är fäst på mässingsblecket 7 med något lämpligt lim. Vidare är ögat 1 försett med två sidoflänsar 9 och 10, som eventuellt kan vara anordnade i ett stycke med flänsen 8 och som sträcker sig in i urtagningar på var sin upprättstående pelare 11 respektive 12. Mellan väggen 4, pelaren ll och väggen 6 sträcker sig en överliggare 13 vid den ena kanten och en överliggare 14 vid den motsatta kanten. Dessa överliggare består av ett lämpligt dämpande gummimaterial. Mellan överliggarna 13 och 14 är såsom framgår tydligt i fig 2 anordningen öppen, så att de tre ögonen 1,2 och 3 lätt kan nås uppifrån för iträdning av den tråd 15, vars spänning det är önskvärt att övervaka. Nivåskillnaden mellan ögat 1 och ögonen 2,3 tjänar till att åstadkomma en lämplig knytning i tråden 15, som underlättar den beröring med och påverkan av ögat 1. På undersidan av bas- eller bottenplat- tan 5 är anbragt ett skikt 16 av lämpligt dämpande gummi- material.The present invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings. Fig. 1 shows a schematic longitudinal section through a device according to an embodiment of the present invention. Fig. 2 shows a top view of the embodiment shown in Fig. 1. Fig. 3 shows a section in the direction of the arrows III-III in Fig. 2. Fig. 4 shows a section similar to Fig. 1 of a device according to another embodiment of the present invention. Fig. 5 shows a section in the direction of the arrows V-V in Fig. 4. Fig. 6 shows a section similar to Fig. 1 of a device according to a further embodiment of the present invention. Fig. 7 shows a section in the direction of the arrows VII-VII in Fig. 6. Fig. 8 shows a block diagram of a signal transmitter with a device according to the present invention, wherein signal waveforms on the various connections between the blocks are shown within circles, a dashed line connecting the circles with respective connections. The embodiment of the device according to the present invention shown schematically and only in principle has an eye 1 of a per se conventional type. This eye 1 is located centrally in the device at a slightly higher level than a front eye 2 and a rear eye 3. The eyes 1,2 and 3 may be of the same type and are usually made of a suitable ceramic material. The eye 2 is attached to a wall 4, which extends up from a base or bottom plate 5 and is substantially U-shaped. The rear eye 3 is attached to a wall 6 similar to the wall 4. The central eye 1 is attached to a brass plate 7 via a flange 8, which may be arranged in one piece with the eye 1 or be glued to the eye 1, the flange in in turn is attached to the brass plate 7 with some suitable glue. Furthermore, the eye 1 is provided with two side flanges 9 and 10, which may possibly be arranged in one piece with the flange 8 and which extend into recesses on each of the upright pillars 11 and 12, respectively. Between the wall 4, the pillar 11 and the wall 6 extends a cross member 13 at one edge and a cross member 14 at the opposite edge. These lintels consist of a suitable cushioning rubber material. Between the sleepers 13 and 14, as can be clearly seen in Fig. 2, the device is open, so that the three eyes 1,2 and 3 can be easily reached from above to enter the wire 15, the tension of which it is desirable to monitor. The level difference between the eye 1 and the eyes 2,3 serves to provide a suitable tying in the wire 15, which facilitates the contact with and influence of the eye 1. On the underside of the base or bottom plate 5 a layer 16 of suitable damping rubber is arranged - material.

Den ögat 1 uppbärande mässingsplåten 7 vilar på ett aggregat av en kudde 17, två plant på varandra anbragta skivor 18 och 19 av piezoelektriskt material, ett mässingsbleck 20 och en ytterli- gare kudde 21. Kuddarna 17 och 21 består av ett lämpligt dämpande gummimaterial liksom de tidigare omnämnda dämpnings- organen. Vid spänning av tråden 15 kommer det uppenbarligen att utövas en kraft via ögat 1 och flänsen 8 samt mässingsblecket 7 på de två skivorna 18 och 19, vilken kraft är riktad vinkelrätt mot skivorna 18,19 och pressar samman skivorna. Dessa skivor 18,19 är företrädesvis tillverkade av i och för sig känd piezoelektrisk keramik och uppvisar kontaktskikt på två motsat- ta sidor för elektrisk förbindning med elektriska ledare för -5 468 wa 4 inkoppling av skivorna 18 och 19 i det i fig 5 visade block- schemat, varvid den gemensamma mittsidan eller sidan mellan skivorna 18 och 19 är kopplad till jord eller kretsens nolla.The brass plate 7 supporting the eye 1 rests on an assembly of a cushion 17, two planes 18 and 19 of piezoelectric material arranged one on top of the other, a brass plate 20 and a further cushion 21. The cushions 17 and 21 consist of a suitable cushioning rubber material as well. the previously mentioned damping means. When tensioning the wire 15, a force will obviously be exerted via the eye 1 and the flange 8 and the brass plate 7 on the two discs 18 and 19, which force is directed perpendicular to the discs 18, 19 and compresses the discs. These discs 18, 19 are preferably made of piezoelectric ceramics known per se and have contact layers on two opposite sides for electrical connection with electrical conductors for connection of the discs 18 and 19 in the block shown in Fig. 5. the diagram, the common center side or side between the discs 18 and 19 being connected to ground or circuit zero.

Den i fig 1-3 visade anordningen enligt föreliggande uppfinning är infäst i ett maskinstativ på i och för sig lämplig plats för att tråden eller garnet 15 skall kunna passera anordningen på önskat sätt.The device according to the present invention shown in Figs. 1-3 is attached to a machine stand in a place suitable per se so that the thread or yarn 15 can pass the device in the desired manner.

Tråden eller garnet 15 kan vara ett inslag i en vävstol med en gripare, som för inslaget 15 till mitten av väven, och en gripare, som griper inslaget 15 vid mitten av Väven och för det vidare ut till den motsatta kanten av Väven. Eftersom tråden eller inslaget 15 ofta är bromsat kommer trådspänningen att öka till ett visst värde efter det att griparen har gripit tråden och börjar dra in densamma i skälet, varefter spänningen, då en eventuell broms släpper tråden, sjunker plötsligt för att strax efteråt åter öka till ett högt och högre värde, som därefter reduceras till noll vid tidpunkten för griparskiftet, varefter i huvudsak samma spänningsförlopp uppträder i tråden från vävens mitt ut till dess kant, där tråden släppes av den andra griparen.The thread or yarn 15 may be a weft in a loom with a gripper which moves the weft 15 to the center of the fabric, and a gripper which grips the weft 15 at the center of the fabric and extends it further to the opposite edge of the fabric. Since the wire or weft 15 is often braked, the wire tension will increase to a certain value after the gripper has gripped the wire and begins to pull it into the ground, after which the tension, when a possible brake releases the wire, suddenly drops to increase again shortly afterwards. a high and higher value, which is then reduced to zero at the time of the gripper change, after which substantially the same voltage variation occurs in the wire from the middle of the fabric to its edge, where the wire is released by the other gripper.

Den i fig 4 och 5 visade utföringsformen av en anordning enligt föreliggande uppfinning överensstämmer i stort sett med den i fig 1-3 visade utföringsformen och samma delar har samma hänvisningsbeteckningar. I denna utföringsform är emellertid de piezoelektriska skivorna 18 och 19 fästa på utsidan av var sin skänkel på ett U-formigt bockat mässingsbleck 22, varvid en gummikudde 23 är placerad inne i mässingsblecket 22. _ I fig 6 och 7 visas ännu en utföringsform av en anordning enligt föreliggande uppfinning och även denna utföringsform överensstämmer i stort sett med de tidigare beskrivna utför- ingsformerna och samma delar har samma hänvisningsbeteckning. I denna utföringsform är emellertid skivorna 18 och 19 fästa med mellanrum på samma sida av mässingsblecket 20. Mässingsblecket 20 är vid den ena kanten förbundet med ett ytterligare mäs- singsbleck 30 med hjälp av en bladfjäder 31 av fjäderstål eller något liknande lämpligt material. Vid den relativt bladfjädern 31 motsatta kanten är mässingsblecket 30 förbundet med mäs- singsblecket 7 via ett smalt liv 33, som visas närmare i fig 7. 10 15 20 25 30 35 40 s 468 318 Mittför den piezoelektriska skivan 19 har mässingsblecket 30 en elastisk kudde eller dyna 32, som kan bestå av silicongummi.The embodiment of a device according to the present invention shown in Figs. 4 and 5 largely corresponds to the embodiment shown in Figs. 1-3 and the same parts have the same reference numerals. In this embodiment, however, the piezoelectric plates 18 and 19 are attached on the outside of each leg to a U-shaped bent brass plate 22, a rubber cushion 23 being placed inside the brass plate 22. In Figs. 6 and 7, another embodiment of a device according to the present invention and also this embodiment largely corresponds to the previously described embodiments and the same parts have the same reference numeral. In this embodiment, however, the discs 18 and 19 are fixed at intervals on the same side of the brass plate 20. The brass plate 20 is connected at one edge to a further brass plate 30 by means of a leaf spring 31 of spring steel or some similar suitable material. At the edge opposite the leaf spring 31, the brass plate 30 is connected to the brass plate 7 via a narrow web 33, which is shown in more detail in Fig. 7. In front of the piezoelectric plate 19, the brass plate 30 has an elastic cushion or pad 32, which may be made of silicone rubber.

Livet 33 är utformat i en enhet med mässingsblecket 30 och är fast förbundet med mässingsblecket 7. Livet 33 tjänar till att centrera kraftutövningen på den piezoelektriska skivan 19.The web 33 is formed in one unit with the brass plate 30 and is fixedly connected to the brass plate 7. The web 33 serves to center the application of force on the piezoelectric disk 19.

Livet 33 kommer således att motverka kraftförlust på grund av snedbelastning.Life 33 will thus counteract power loss due to oblique load.

I utföringsformerna enligt fig 4-7 är de piezoelektriska skivorna 18,19 fastlödade på mässingsblecket 20 resp 22, som är elektriskt förbundet till jord eller en 0-ledare 40 i den i fig 8 visade elektroniska kretsen. I utföringsformen enligt fig 1-3 är de piezoelektriska skivorna 18,19 hoplödade och därefter på mässingsblecket 20 och är den gemensamma ytan mellan skivorna 18 och 19 elektriskt kopplad till jord eller 0-ledaren i fig 8.In the embodiments according to Figs. 4-7, the piezoelectric disks 18, 19 are soldered to the brass plate 20 and 22, respectively, which are electrically connected to ground or an O-conductor 40 in the electronic circuit shown in Fig. 8. In the embodiment according to Figs. 1-3, the piezoelectric disks 18,19 are soldered together and then on the brass plate 20 and the common surface between the disks 18 and 19 is electrically connected to earth or the 0-conductor in Fig. 8.

Den motsatta sidan på skivorna 18 och 19 är kopplade till varsin sida av den i fig 8 visade elektroniska kretsen, varvid den ena sidan är till vänster om den gemensamma ledaren mellan skivorna 18 och 19, och den andra sidan är till höger om sagda gemensamma ledare 40.The opposite side of the disks 18 and 19 are connected to each side of the electronic circuit shown in Fig. 8, one side being to the left of the common conductor between the disks 18 and 19, and the other side being to the right of said common conductor 40.

Den i fig 8 visade kretsen har en vågformsgenerator 41, som alstrar den i cirkeln 42 visade vågformen, som lämpligen har en frekvens i storleksordningen 120 kHz och som med fördel skall överensstämma med det av skivorna 18,19 och mässingsblecket 20 bildade aggregatets resonansfrekvens. Vågformsgeneratorn 14 kommer således att exitera skivan 18 och bibringa densamma en mekanisk svängning som överföres medelst mässingsblecket 20 till den andra skivan 19. Från skivan 19 erhålles en signal, som visas i cirkeln 43, varvid den heldragna linjen åskådliggör signalen från skivan 19 vid vilotillstånd, d v s då tråden 15 är stillastående och spänningslös, medan den streckade linjen visar signalen från skivan 19, då det uppträder exempelvis en viss spänning i tråden 15 och då tråden utövaren kraft på skivan 19. Detta innebär uppenbarligen att en mekanisk påverkan av skivan 19 kommer att medföra en dämpning av signalen (streckad linje) från densamma. Signalen från skivan 19 matas till en absolutvärdeskrets 44, som kan vara av vilken som helst känd typ och som ger de i cirkeln 45 visade signalerna, vilket innebär en helvågslikriktning av signalerna i cirkeln 43. Till absolutvärdeskretsen 44 är kopplat ett lågpassfilter 46, som 10 15 20 25 30 35 40 468 518 i f* ger de i cirkeln 47 visade signalerna. Lågpassfiltret 46 är kopplat till en krets 48, som i sin tur är kopplad till en potentiometer 49, varmedelst signalen i cirkeln 47 justeras till den i cirkeln 50 visade signalen, vilket innebär att den heldragna signalen ligger på O-ledaren, medan den streckade signalen har ett visst negativt värde, som inverteras till ett positivt värde i den i inverterande förstärkaren 51. På detta sätt blir det möjligt att förstärka enbart den streckade arbetssignalen och variationerna i densamma. Till den inverte- rande förstärkaren 51 är kopplad lämplig och önskad utrustning för övervakning av den med streckad linje visade signalen, som kan representera den i tråden 15 uppträdande spänningen. Till förstärkaren 51 kan vara kopplad sådan utrustning som exempel- vis en elektronisk kretsanordning för reglering av en tråd- broms, som släppes vid uppträdandet av stora, ökande trådspän- ningsvariationer. w Vidare kan exempelvis en knut i tråden eller garnet 15 ge upphov till en kraftig signalförhöjning, som kan indikeras med den till utgången från förstärkaren 51 anslutna utrustningen för exempelvis reducering av maskinens hastighet vid uppträdan- det av en knut, så att knuten kan passera delar i maskinen utan att skada desamma.The circuit shown in Fig. 8 has a waveform generator 41 which generates the waveform shown in the circle 42, which suitably has a frequency of the order of 120 kHz and which should advantageously correspond to the resonant frequency of the unit formed by the discs 18,19 and the brass plate 20. The waveform generator 14 will thus excite the disc 18 and impart to it a mechanical oscillation which is transmitted by means of the brass plate 20 to the second disc 19. From the disc 19 a signal is obtained, which is shown in the circle 43, the solid line illustrating the signal from the disc 19 at rest. i.e. when the wire 15 is stationary and de-energized, while the dashed line shows the signal from the disk 19, when for example a certain voltage occurs in the wire 15 and when the wire exerts force on the disk 19. This obviously means that a mechanical action of the disk 19 will cause an attenuation of the signal (dashed line) from it. The signal from the disk 19 is fed to an absolute value circuit 44, which may be of any known type and which gives the signals shown in the circle 45, which means a full wave rectification of the signals in the circle 43. To the absolute value circuit 44 is connected a low-pass filter 46, which 15 20 25 30 35 40 468 518 if * gives the signals shown in circle 47. The low-pass filter 46 is connected to a circuit 48, which in turn is connected to a potentiometer 49, whereby the signal in the circle 47 is adjusted to the signal shown in the circle 50, which means that the solid signal lies on the O-conductor, while the dashed signal has a certain negative value, which is inverted to a positive value in the one in the inverting amplifier 51. In this way it becomes possible to amplify only the dashed working signal and the variations therein. Connected to the inverting amplifier 51 are suitable and desired equipment for monitoring the signal shown in dashed line, which may represent the voltage appearing in the wire 15. To the amplifier 51 can be connected such equipment as, for example, an electronic circuit device for regulating a wire brake, which is released during the occurrence of large, increasing wire voltage variations. Furthermore, for example, a knot in the thread or yarn 15 can give rise to a strong signal increase, which can be indicated by the equipment connected to the output of the amplifier 51 for, for example, reducing the machine speed when a knot appears, so that the knot can pass parts in the machine without damaging them.

Den mekaniska resonanssvängningen hos skivorna 18,19 och mässingsblecket 20 kommer uppenbarligen att påverkas av spän- ningsvariationer eller andra egenskaper i tråden eller garnet 15, varigenom signalen från förstärkaren 51 kan utvärderas på ett sådant sätt, att den motsvarar den relativa spänningen i tråden eller garnet 15, varvid storleken på densamma visar sig såsom storleken på dämpningen av den signal, som uppträder i vilotillståndet.The mechanical resonant oscillation of the discs 18, 19 and the brass plate 20 will obviously be affected by voltage variations or other properties in the wire or yarn 15, whereby the signal from the amplifier 51 can be evaluated in such a way that it corresponds to the relative tension in the wire or yarn. 15, the magnitude of which is manifested as the magnitude of the attenuation of the signal appearing in the idle state.

Det är naturligtvis inte något som hindrar att det tillämpas en återkoppling av visade heldragna linje åtminstone den med signalen i cirkeln 43 till vågformsgeneratorn 41 för uppnående av och vidmakthållande av lämplig frekvens för resonanssväng- ning hos skivorna 18,19 och mässingsblecket 20.Of course, there is nothing to prevent the application of a feedback of the solid line shown at least that with the signal in the circle 43 to the waveform generator 41 for achieving and maintaining a suitable frequency for resonant oscillation of the discs 18,19 and the brass plate 20.

Många modifieringar är tänkbara inom ramen för den i de efter- följande patentkraven definierade uppfinningstanken. f: s!!Many modifications are conceivable within the scope of the inventive concept defined in the following claims. f: s !!

Claims

10 15 20 25 30 35 40 PATENT CLAIM 4 (3 3 5 1 8

Device in a signal transmitter for generating a signal representing the mechanical voltage in a wire (15), which extends over / through a wire guide (1), which is arranged on a member (7,17,18,19,20 , 21), which is arranged to generate an electrical signal corresponding to the load exerted by the wire guide (1) due to the wire, characterized in that the means comprises two or more discs (18,19) of piezoelectric type, of which at least one disk is positioned to be actuated by the wire (15) via the wire guide (1) by a force exerted by the wire (15), for example the mechanical stress, mainly in the transverse direction of the plane of the disk and that the piezoelectric disks (18, 19) ) are attached to a first relatively rigid plate (20,22) for transmitting oscillation generated in one disk (18) to the other disk.

Device according to claim 1, characterized in that the piezoelectric disks (18, 19) are attached at intervals next to each other on the first relatively rigid plate (22).

Device according to claim 1, characterized in that the relatively rigid plate (22) with the piezoelectric disks (18, 19) is bent into a U-shape with the piezoelectric disks on the outside of each leg, that a rubber cushion (23) is placed between the legs and that the formed assembly is placed between cushioning rubber cushions (17.2l).

Device according to claim 1, characterized in that the relatively rigid plate (20) with the piezoelectric disks (18, 19) is connected by means of a leaf spring (31) to a third relatively rigid plate (30) which is inclined over the disks ( 18, 19) in order to be able to influence one disc (19) via an elastic cushion (32), for example silicone rubber, and is firmly connected to the second plate (7) supporting the wire guide (1).

Device according to claim 4, characterized in that the connection between the second plate (7) and the third plate (30) is a narrow web (33) for centering the power transmission. 8 468 M8

Device according to claims 1-5, characterized in that the relatively rigid plates (7,20,30) are brass sheets. 10 15 20 25 30 35 ooovo fi '