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Elektrooptisches Überwachungsgerät für Fadenscharen Gegenstand der
Erfindung ist ein elektrooptisches Überwachungsgerät für Fadenscharen bei der Erzeugung
und Weiterverarbeitung von textilen Fäden, bei welchem quer über der Fadenschar
in einer zu dieser parallelen Ebene ein Tastkopf changiert, der eine mittels einer
Abbildungsoptik einen Lichtfleck auf die Fadenschar projizierende Lichtquelle und
eine über ein optisches System das von den Fäden reflektierende Licht empfangende
und entsprechende elektrische Signale abgebende Fotozelle aufweist.
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Überall da, wo bei der Erzeugung und Weiterverarbeitung textiler Fäden
mit Fadenscharen gearbeitet wird, welche bis zu mehreren hundert Fäden enthalten
können, müssen diese überwacht werden, damit auftretende Unregelmäßigkeiten mit
-möglichst geringem Zeitverlust beseitigt werden können.
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Dazu sind mechanische Fadenwächter verschiedener Bauarten bekanntgeworden,
welche alle nach ähnlichem Prinzip arbeiten: Der von dem zugehörigen Faden gegen
sein Eigengewicht oder eine Federspannung in einer bestimmten Lage gehaltene Fadenwächter
wird beim Reißen des Fadens freigegeben, worauf er in seine Ruhelage zurückkehrt,
dabei auf elektrischem oder mechanischem Wege den Bruch des Fadens meldet und so
die daraufhin notwendige Maßnahme einleitet.
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Diese mechanischen Fadenwächter brauchen aber zum einwandfreien Arbeiten
einen relativ großen, in diesem Ausmaß meistens nicht vorhandenen Fadenabstand.
Unter Verhältnissen, wie sie beispielsweise an Kontinuespinnmaschinen auftreten,
d. h. bei einem Fadenabstand von etwa 3 bis 5 mm, ist die Benutzung solcher mechanischen
Mittel nicht mehr möglich. Es gehörte deshalb bisher zu den Aufgaben des Bedienungspersonals,
die Vollzähligkeit der Fadenschar zu überwachen, ein Arbeitsverfahren mit sehr vielen,
leicht einzusehenden Mängeln.
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Es ist weiter eine Einrichtung zur lichtelektrischen Fadenkontrolle
bekanntgeworden, bei welcher ein Reflektionsabtaster periodisch quer zur Fadenschar
über die Fadenschar bewegt wurde, wobei das auf die Fadenschar fallende Licht auf
eine Breite größer als der größte Abstand zweier Fäden und kleiner als der kleinste
Abstand dreier Fäden ausgeblendet war. Das reflektierte und von der Fotozelle aufgenommene
Licht sollte in Verbindung mit einem Verstärker bei Ausbleiben des reflektierten
Lichtes ein Signal veranlassen. Dabei sollte gegebenenfalls ein gekoppeltes und
synchron laufendes Schreibgerät dafür sorgen, daß bei Signalgabe an Hand der geschriebenen
Aufzeichnung die Fehlerstelle gefunden werden konnte. Diese Anordnung hat sich jedoch
nicht bewährt, da die zur störungsfreien Funktion vorauszusetzenden Bedingungen
in der Textiltechnik nicht einzuhalten sind. Insbesondere sind dies: Führung der
einzelnen Fäden in streng eingehaltenen Bahnen so, daß der kleinste Abstand zwischen
drei Fäden immer größer bleibt als der größte Abstand zwischen zwei Fäden, vollkommen
gleichmäßige Fadenspannung ohne jede Schwankung, Vermeiden von Klebfäden, das Unterbinden
der für ungezwirnte Fäden typischen Erscheinung der Bändchenbildung, Anhalten der
Maschine nach jedem Fadenbruch u. dgl. m. Darüber hinaus war es nicht möglich, diese
Vorrichtung so zu gestalten, daß sie an die verschiedenen Bedingungen genügend anpassungsfähig
war.
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Weiter sind elektrooptische Geräte auf den verschiedensten Gebieten
bekannt. So verwendet man sie beispielsweise zum Sortieren von Samen u. dgl., zum
Ingangsetzen von Rolltreppen, zum Öffnen und Schließen von Türen, usw. In den Webereien
sind fotoelektrische Schußfadenwächter bekannt, bei welchen der auf eine Schußspule
auftreffende Lichtstrahl dann, wenn der ablaufende Schußfaden den meist ganz oder
teilweise spiegelnden Schußspulenkörper freigibt, reflektiert wird; das dadurch
in die Fotozelle fallende Licht verursacht ein entsprechendes Signal.
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Ebenfalls bekannt sind elektrooptische Abtastvorrichtungen für Zähl-,
Regel-, Überwachungs- und ähnliche Zwecke, welche auf dem Prinzip der Intensitätsmodulation
eines Lichtstrahles beruhen, wobei das abzutastende Objekt als Charakterisierung
eine Umkehrreflexsubstanz trägt oder aus einer solchen besteht.
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Bekannt sind außerdem Verfahren zum Auffinden von Störflecken in Papierbahnen
mittels lichtelektrischer
Abtastung, wobei der über die Papierbahn
geführte Abtaststrahl auf dieser jeweils nur einen schmalen Streifen beleuchtet.
Die Intensität des von diesem Streifen reflektierten und über einen entsprechend
angeordneten Spiegel auf eine lichtelektrische Zelle geleiteten Lichtes ist abhängig
von der Reinheit des jeweils beleuchteten schmalen Bandes der Papieroberfläche.
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Aber auch alle diese Systeme erweisen sich zur Übertragung auf die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe als nicht geeignet.
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Die Erfindung bezieht sich nun auf ein elektrooptisches Überwachungsgerät
für Fadenscharen bei der Erzeugung und Weiterverarbeitung von textilen Fäden, bei
welchem quer über der Fadenschar in einer zu dieser parallelen Ebene ein Tastkopf
changiert, der eine mittels einer Abbildungsoptik einen Lichtfleck auf die Fadenschar
projizierende Lichtquelle und eine über ein optisches System das von den Fäden reffektierte
Licht empfangende und entsprechende elektrische Signale abgebende Fotozelle aufweist,
und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle in die Ebene der Fadenschar
abgebildet und zur gleichen Zeit jeweils nur ein Faden von dem Lichtstrahl getroffen
wird, und daß die dem von jedem einzelnen Faden reflektierten Licht entsprechenden
Signale von einem elektronischen Zählgerät registriert werden, welches die bei jedem
Changieren gezählten Signale mit einer voreingestellten Kontrollzahl vergleicht
und bei Abweichung der beiden Zahlen voneinander ein Warnsignal gibt.
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In Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Warnsignalgabe erst dann,
wenn zwei hintereinander durchgeführte Zählungen im Vergleich zur Vorgabezeit das
gleiche Fehlergebnis zeigen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird als Zählgerät ein mehrstufiges
dekadisches Gerät verwendet.
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Durch die starke Konzentration des vorhandenen Lichtes auf einen nicht
oder nur unerheblich über den Durchmesser des verarbeiteten Fadens hinausgehenden,
die Abbildung der Lichtquelle darstellenden Lichtflecks in der Fadenscharebene in
Verbindung mit einer guten Optik wird das Auflösungsvermögen der Vorrichtung so
hoch, daß selbst praktisch fast unmittelbar nebeneinanderher laufende Fäden beim
Zählen noch voneinander getrennt werden können. Durch die doppelte Zählung wird
vermieden, daß das relativ häufig auftretende kurze Kleben zweier Fäden aneinander
immer ein Signal auslöst. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen
Vorrichtung besteht darin, daß auf Grund der Koppelung der Abtasteinrichtung mit
einem Zählgerät jederzeit ein schnelles Anpassen an die zu überwachende Fadenschar
möglich ist. Dabei wird das Ergebnis der Fadenzählung auch von dem zur Schonung
der überlaufvorrichtung erfolgenden Changieren der überwachten Fadenschar nicht
verhindert.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, jede beliebige
Fadenschar, gleichgültig, ob es sich um mehrere Teilscharen verschiedener Titer
und Abstände oder um durch größere Abstände voneinander getrennte Fadenschargruppenhandelt,
ebenso leicht zu überwachen wie eine homogene, aus mit gleichem Abstand laufenden
Fäden gleichen Titers bestehende Fadenschar.
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Erfindungsgemäß kann die Anzahl der Zählungen, welche jeweils gleiches
Ergebnis zeigen müssen, ehe die Signalgabe erfolgt, im Rahmen des Üblichen beliebig
gewählt werden. Es ist dabei gleichgültig, ob eine, zwei oder mehr Zählungen durchgeführt
werden. Weicht bei der entsprechenden Anzahl von Zählungen das jeweils festgestellte
Ergebnis jedesmal von der vorgegebenen Kontrollzahl ab, so erfolgt die Signalgabe.
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Die wesentlichen Bestandteile der Vorrichtung sind: 1. ein elektrooptischer
Tastkopf, 2. ein damit verbundenes Zählgerät und 3. eine Changiervorrichtung.
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Der ohne Unterbrechung vor der zu überwachenden Fadenschar changierende
elektrooptische Tastkopf wirft den Lichtstrahl einer Glühlampe, die im Tastkopf
sitzt, durch ein entsprechendes optisches System gebündelt nacheinander auf die
einzelnen Fäden. Das von den Fäden reflektierte Licht fällt auf eine Fotozelle im
Tastkopf, wo es in elektrische Impulse umgewandelt wird. Diese werden von einem
elektronischen Zählgerät, dessen Sollwert auf die Fadenzahl abgestimmt ist, empfangen,
gezählt und nach Beendigung jedes Changierhubes mit dem Sollwert verglichen. Weicht
die gezählte von der Sollwertzahl ab, erfolgt die Signalgabe.
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Es zähle beispielsweise die volle Fadenschar einer Kontinuespinnmaschine
216 Fäden. Diese Zahl wird dem Dekadenzähler als Sollwert vorgegeben. Da hier die
Möglichkeit besteht, daß Nachbarfäden zusammenkleben, sei die Anlage so eingerichtet,
daß erst bei zwei aufeinanderfolgenden Hüben, die fehlende übereinstimmung zwischen
gezählter und eingestellter Zahl feststellen, Signal gegeben wird. Fällt nun ein
Faden infolge Fadenbruchs aus oder entsteht durch Zusammenkleben ein Doppelfaden,
so zählt der Dekadenzähler während eines einfachen Changierhubes nur noch 215 Impulse.
Löst sich, bevor der Tastkopf ein zweites Mal über die Stelle hinweggeht, der Doppelfaden
wieder in zwei Einzelfäden, so wird beim darauffolgenden Hub wieder die richtige
Fadenzahl festgestellt, ein Signal wird dann nicht gegeben. Wird jedoch auch beim
zweiten Hub nur die verringerte Anzahl von Impulsen gezählt, so löst das Zählgerät
ein Signal aus.
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Bei der beispielsweisen Ausführung registriert das Zählwerk drei aufeinanderfolgende
Zehnerpotenzen, so daß jede beliebige Zahl zwischen 1 und 999 als Sollwert eingestellt
werden kann. Wird im vorgegebenen Beispiel auf das sofortige Ergänzen des fehlenden
Fadens bei Fadenbruch verzichtet, kann der Dekadenzähler auf den neuen Sollwert
von 215 Fäden zurückgestellt werden, wonach erst dann wieder ein Signal gegeben
wird, wenn weitere Fäden ausfallen. Es kann auch so gearbeitet werden, daß durch
entsprechende Einstellung des Sollwertes die Anlage erst dann signalisiert, wenn.
die maximal zulässige Anzahl von Fadenbrüchen aufgetreten ist.
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Da mit Hilfe von Kaltkathodenzählrohren die Registrierung von bis
zu 104 Impulsen pro Sekunde, mittels komplizierterer Schaltungen sogar 10s Impulsen
pro Sekunde möglich ist, wird die Changiergeschwindigkeit praktisch nur noch durch
mechanische Probleme begrenzt. Es ist dadurch erstmals möglich, bei jeder denkbaren
Fadengeschwindigkeit das Fehlen eines Fadens in einer Fadenschar so schnell zu erkennen,
daß durch entsprechende Schaltungen das Auflaufen des abgerissenen Fadenendes verhindert
werden kann. Außerdem macht es die Anordnung
durch entsprechende
Zusatzschaltungen, beispielsweise eine sogenannte Antikoinzidenzschaltung, bei Bedarf
möglich, die allgemeine Angabe so zu präzisieren, daß der gerissene Faden angegeben
wird.
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Die Zeichnung zeigt schematisch eine Ausführung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung: Über der Fadenschar 1 ist senkrecht zur Laufrichtung und parallel zur
von der Fadenschar gebildeten Ebene die Führungsschiene 3 mit dem Hubschlitten 4
und den Endschaltern 5 der Changiereinrichtung angeordnet. Der auf dem Hubschlitten
4 aufgesetzte lichtelektrische Tastkopf 2 steht über den Verstärker G mit dem Dekadenzählgerät
mit Ziffernvorwahl 7 in Verbindung. Das Zählgerät 7 wirkt über die Relaisendstufe
8, die beim Erreichen der vorgewählten Zahl öffnet, auf das mit einer Hupe 12 verbundene
Zeitrelais 9, das über die Steuerleitung 10 mit den beiden Endschaltern 5 verbunden
ist. Ebenfalls mit den Endschaltern 5 verbunden ist über die Leitungen 11 das Zählgerät
7, welches nach jedem Hub über diese Verbindungsleitungen 1.1. auf Null gestellt
wird.