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Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung und Beseitigung von fehlerhaften,
spontanen Querschnittsänderungen in Textilmaterial, insbesondere in Garnen, Vorgarnen
und Bändern In der Textilindustrie sind eine Anzahl von Verfahren und entsprechenden
Vorrichtungen bekanntgeworden, die bezwecken, Garnfehler zu entfernen, bevor sie
sich in der Weiterverarbeitung oder erst im Fertigprodukt störend bemerkbar machen.
Solche Garnfehler sind in den häufigsten Fällen als starke örtliche Verdickungen
erkennbar.
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Bekannte Verfahren und deren Vorrichtungen arbeiten so, daß das zu
prüfende Textilmaterial von einem Meßorgan abgetastet wird. Sobald ein Garnfehler
in das Meßorgan eintritt, wird ein Fadentrennorgan ausgelöst, welches das Textilmaterial
in der näheren Umgebung der Fehlerstelle trennt.
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Sehr verbreitet sind Meßorgane, die ein elektrisches Signal abgeben,
welches ein Abbild des jeweiligen Querschnittes des Textilmaterials darstellt. Diese
Signale sind im allgemeinen sehr schwach und müssen daher in Verstärkereinrichtungen
verstärkt werden, was die Verwendung von Röhren erfordert.
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Dies hat zur Folge, daß die Betriebssicherheit den Anforderungen der
Praxis nicht entspricht, da solche Vorrichtungen in den meisten Fällen auf stark
vibrierenden Maschinenteilen montiert werden und somit die Lebensdauer der Röhren
sehr kurz ist.
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Es wird daher versucht, solche Vorrichtungen mit einer möglichst kIeinen
Zahl von Röhren zu bauen, was jedoch einerseits die Stabilität der Ansprechempfindlichkeit
auf längere Dauer, anderseits die Gleichheit der Ansprechempfindlichkeit mehrerer
an derselben Maschine montierter Vorrichtungen stark beeinträchtigte.
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Weitere Nachteile der mit Röhren bestückten, bekannten Vorrichtungen
sind die hohen notwendigen Betriebsspannungen, die über Leitungen den verschiedenen,
oft schlecht zugänglichen Meßstellen zugeführt werden müssen, ferner die langen
Aufwärmzeiten der Vorrichtungen bis zum Erreichen der nötigen Stabilität ihrer Ansprechempfindlichkeit
sowie die durch die Röhrenabmessungen bedingte Größe der Vorrichtungen.
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Neuerdings sind auch Vorrichtungen zur Feststellung von spontanen
Querschnittsänderungen in Textilmaterial bekanntgeworden, in welchen eine mit Transistoren
bestückte einfache Kippschaltung dazu dient, beim Auftreten von Spannungsspitzen
im Eingangssignal ein Fadentrennorgan zu betätigen.
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Solche einfache Kippschaltungen liefern jedoch zu wenig genau reproduzierbare
Ansprechempfindlichkeiten, weil sowohl die Auswertung des vom Meßorgan abgegebenen
Signals als auch die Erzeugung der für die Betätigung des Fadentrennorgans erforderlichen
Impulse in ein und derselben einfachen Kippschaltung vorgenommen werden. Hierdurch
wird das Ansprechen dieser Vorrichtung auf Impulse abhängig von deren Form, was
unzulässig ist.
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In der Technik sind jedoch Schaltungsarten bekannt, welche dazu dienen,
bestimmte Spannungszustände eines elektrischen Signals in einen Impuls gleicher
Dauer umzuformen (Schmitt-Trigger), oder solche, bei welchen ein bestimmter Spannungszustand
eines elektrischen Signals einen Impuls vorgegebener Dauer auslöst (monostabile
Multivibratoren). Jede dieser Schaltungsarten für sich allein vermag aber nicht
die Anforderungen für die zu lösende Aufgabe zu erfüllen.
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Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile und betrifft
zunächst ein Verfahren zur Feststellung und Beseitigung von fehlerhaften spontanen
Querschnittsänderungen in Textilmaterial, insbesondere in Garnen, Vorgarnen und
Bändern, wobei in elektrischen Meßorganen dem Querschnittsverlauf des Textilmaterials
entsprechende elektrische Signale gebildet, diese Signale in transistorbestückten
Schaltungen in Impulse umgeformt und zur Betätigung von impulsgesteuerten Fadentrennorganen
benutzt werden, und ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zunächst charakteristische,
ausschließlich von spontanen Querschnittsänderungen des
Textilmaterials
verursachte Formen des elektrischen Signals -in Rechteckimpulse mit unbestimmter
Zeitdauer umgeformt werden, hierauf diese Rechteckimpulse differenziert und diese
differenzierten Rechteckimpulse in Impulse mit einer-bestimmten Zeitdåuer umgewandelt
werden, welche Impulse schließlich den Fadentrennorganen zugeführt werden.
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Die Erfindung betnfft- auch eìne- Vorrichtung zur Feststellung und
Beseitigung vorí- fehlerhaften, spontanen Querschnittsänderungen- in ' Textilmaterial,
insbesondere in Garnen, Vorgarnen und Bändern, mit Meßorganen zur Bildung eIektrischer,
dem Querschnittsverlauf des Textilmaterìåls entsprechender Signale, mit transistorbestückten
Schåltungen zur Umformung - der Signale in Impulse,- mit RC-Gliedern zur Differenzierung
der Signale und mit impulsgesteuerten Fadentrennòrganen, - welche erfindungsgemäß
gekennzeichnet -ist- durch einen Schmitt-Trigger zur Bildung eines Rechteckimpulses
beim - Eintreffen eines Eingangssignals, durch ein RC-Glied zur Differenzierung
des Rechteckimpulses und durch einen monostabilen Multivibrator zur Erzeugung eines
das Fadentrennorgan steuernden Impulses mit einer bestimmten Zeitdauer.
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An Hand der nachfolgenden Beschreibung und von Figuren werden däs
erfindungsgemäße Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
beispielsweise erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 ein Blockschema einer kompletten Vorrichtung,
Fig. 2 a bis 2d die momentanen Spannungswerte in Funktion der Zeit an den Verbindungspunkten
der einzelnen Schaltungsgruppen - der- Vorrichtung, Fig. 3 und 4 ein vollständiges
Schema der Vorrichtung, Fig. 5 ein Detail des Schemas, Fig. 6 ein weiteres Detail
des Schemas.
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Das Blockschema gemäß Fig. 1 zeigt ein Meßorgan 1, in welchem die
Querschnittsänderungen des Textilmaterials 10 in an sich bekannter Art Kapazitätsänderungen
verursachen. Das Meßorgan 1 wird von einem HF-Oszillator 9 mit HF-Spannung gespeist.
Die infolge dieser genannten Kapazitätsänderungen sich ergebenden hochfrequenten
Spannungsschwankungen werden in einem Demodulator 2 gleichgerichtet und gelangen
als elektrisches Signal ul an einen Vorverstärker 3, wo dasselbe verstärkt und als
Eingangssignal U2 an einen Schmitt-Trigger 4 gelegt wird. Der Schmitt-Trigger 4
gibt seinerseits bei Uberschreiten seiner charakteristischen Schwellenspannung Uk
Rechteckimpulseu3 mit der kurzen Zeitdauer T ab, die in einem CR-Glied 5 differenziert
werden und die als Impulse U4 einen an sich bekannten monostabilen Multivibrator
6 steuern. Der monostabile Multivibrator 6 liefert einen Rechteckimpulses, welcher
gleichzeitig mit dem Eingangsimpuls U4 einsetzt, dessen Dauer T jedoch konstant
und im allgemeinen größer als das Zeitintervall ist. Dieser Rechteckimpuls U5 wird
an einen Impulsleistungsverstärker 7 gelegt, der die für die Aussteuerung eines
Fadentrennorgans 8 erforderliche Leistung abgibt.
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Fig. 2 a bis 2d zeigen die an den Verbindungsstellen zwischen den
Schaltungsgruppen auftretenden Spannungen in Funktion der Zeit und veranschaulichen
damit die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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In Fig. 2 a ist der Verlauf des Eingangssignals u¢, welcher dem Querschnittsverlauf
des Textilmaterials 10 entspricht, gezeigt. Der an sich bekannte Schmitt-Trigger4
hat die Eigenschaft, daß alle Spannungsschwankungen an seinem Eingang, die seine
charakterisfische Kippspannung Uk nicht erreichen, keinerlei Einfluß auf seine Ausgangsspannung
U3 haben.
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Sobåld aber das Eingangssignal U2 die genannte charakteristische Kippspannung
UL- wie dies durch die Spitze 54 dargestellt ist - erreicht, tritt am Ausgang ein
Rechteckimpuls 55 auf, der so lange dauert, bis das Eingangssignal u2 wieder unter
die Kippspannung Uk abgefallen ist. Dieses Verhalten veranschaulicht Fig. 2b.
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Die Zeitdauer r entspricht also der Zeit, während welcher das Eingangssignal
u2 die Kippspannung Uk übertrifft, und ist somit nicht konstant. Bei der Prüfung
von Textilmaterial zur Feststellung fehlerhafter, spontaner Querschnittsänderungen,
welche solche Spannungsspitzen 54 verursachen, ist im allgemeinen die Zeit T sehr
kurz. Nur in seltenen Fällen erreicht sie Werte, wie sie zur direkten und sicheren
Betätigung eines elektromagnetischen Relais benötigt werden.
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Der vom Schmitt-Trigger 4 abgegebene Rechteckimpuls 55 wird in einem
RC-Glied 5 differenziert.
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Der dabei resultierende Spannungsimpuls 56, 57 ist in Fig. 2 c veranschaulicht.
Die positive Spannungsspitze 56 des Impulses wird zur Triggerung des nachgeschalteten
monostabilen Multivibrators 6 verwendet, während die negative Spannungsspitze 57
des Impulses u4 ohne Einfluß bleibt.
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Der monostabile Multivibrator 6 wird durch die genannte positive
Spannungsspitze 56 des Impulses u zum Umkippen in seinen instabilen Betriebszustand
angeregt und verbleibt während eines bestimmten Zeitintervalls T in demselben. Nach
Ablauf desselben kippt er ohne äußeren Anstoß in den ursprünglichen stabilen Betriebszustand
zurück, wie dies Fig. 2d veranschaulicht. Das Zeitintervall T ist von der Zeit T
des Impulses 55 nicht abhängig und konstant.
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Fig. 3 und 4 zeigen als Ausführungsbeispiel ein detailliertes Schaltungsschema
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Selbstverständlich können an Stelle des in
den Fig. 3 und 4 gezeigten, die hochfrequente Spannung erzeugenden Oszillators 9,
des Meßorgans 1, des Demodulators2, des Vorverstärkers 3, des Schmitt-Triggers 4,
des RC-Gliedes 5, des monostabilen Multivibrators 6, des Leistungsverstärkers 7
und des Fadentrennorgans 8 auch andere Schaltungsanordnungen verwendet werden, sofern
diese den gleichen Zweck erfüllen.
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Der Oszillator 9 zur Speisung des Meßorgans 1 sei beispielsweise
ein induktiv gekoppelterHochfrequenzoszillator. Ein Hochfrequenztransistor 95 erhält
seine erforderlichen Betriebsspannungen über die Widerstände 91, 92, 93 und die
Spule 98. Kondensator 94 dient dem hochfrequenzmäßigen Kurzschluß des Widerstandes
93. Der die Oszillatorfrequenz bestimmende Schwingkreis besteht aus der Spule 98
und dem Kondensator 96. Die Rückkopplung und Phasendrehung vom Kollektor des Transistors
95 auf seine Basis erfolgt induktiv von Spule98 auf Spule 97. Die Hochfrequenzspannung
wird über den Autotransformator 98, 99 ausgekoppelt.
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Das Meßorganl besteht aus einer Anzahl von Me13kondensatoren 11,
12, 13 und 14. Die vom Hochfrequenzoszillator kommende hochfrequente
Spannung
wird über einen Trennkondensator 15 zugeführt.
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Der Demodulator 2 weist die Dioden 21, 22, 23, 24, Ladekondensatoren27
und 28 sowie die Widerstände 25 und 26 auf. Das demodulierte Signale erscheint zwischen
Klemmen 29 und Masse.
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Der Vorverstärker 3 ist als zweistufiger NF-Verstärker ausgebildet.
Das Signal ul wird über einen Kondensator 37 der ersten als Differenzverstärker
wirkenden Verstärkerstufe zugeführt. Diese Differenzverstärkerstufe besteht aus
den Transistoren 31 und 32, den Widerständen34, 35 und 36 zur Arbeitspunkteinstellung
und dem Arbeitswiderstand 38.
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Uber Kondensator 39 ist eine weitere Verstärkerstufe angekoppelt,
bestehend aus einem Transistor 33, den Widerständen 301 und 303 zur Arbeitspunkteinstellung,
dem Kondensator 302 zur Entkopplung des Widerstandes 301 und dem Arbeitswiderstand
304.
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Das verstärkte Signal us wird über Kondensator 305 ausgekoppelt. Der
NF-Verstärker ist über Widerstand 306 gegengekoppelt.
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Der Schmitt-Trigger 4 mit dem Shunt 43 über dem Eingang besteht aus
zwei Transistoren 41 und 42, einem Arbeitswiderstand 45, einem Spannungsteiler,
gebildet aus den Widerständen 46 und 48, dem Kondensator 47 und einem gemeinsamen
Emitterwiderstand 44. Die am Arbeftswiderstand 45 entstehenden Impulse 55 werden
an Klemme 49 abgenommen und dem RC-Glied 5, bestehend aus Kondensator 51 und Widerstand
52, zugeführt.
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Die im RC-Glied 5 erzeugten Spannungsspitzen 56, 57 gelangen über
Klemme 53 auf den monostabilen Multivibrator 6. Er ist aufgebaut aus den Transistoren
61 und 62, Arbeitswiderständen 63 und 64, einem Spannungsteiler, bestehend aus den
Widerständen 66 und 67, und einem Rückkopplungskondensator 65. Der Impuls mit der
Impulslänge T wird über Widerstand 68 auf Klemme 69 geführt und erscheint dort als
Impuls 58.
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Impuls 58 wird im Leistungsverstärker 7, bestehend aus den Transistoren
71 und 72 in Verbundschaltung und dem Widerstand 73, verstärkt und an Klemme 74
geführt. Das Fadentrennorgan 8 mit der Magnetspule 81 bildet die Arbeitsimpedanz
für den Leistungsverstärker 7. Die Diode 82 dient zur Unterdrückung hoher Schaltspannungsspitzen
im Moment des Abschaltens der Magnetspule 81 durch den Endverstärker 7.
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Die Empfindlichkeit, mit welcher die spontanen Querschnittsänderungen
im zu prüfenden Textilmateriall0 erfaßt werden, muß aus folgenden Gründen innerhalb
bestimmter Grenzen einstellbar sein: 1. Zur Anpassung an die Garnnummer, um alle
vorkommenden Querschnitte mit ein und demselben Meßorgan prüfen zu können; 2. zur
Erfüllung der von der Praxis gestellten Forderung, spontane Querschnittsänderungen
in Abhängigkeit von deren Größe und Häufigkeit beliebig zu erfassen.
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Da in der Regel eine Anzahl von Vorrichtungen der beschriebenen Art
an ein und derselben Maschine montiert sind und allen das gleiche Textilmaterial
10 zur Prüfung vorgelegt wird, ist es von Vorteil, wenn die Einstellung der Empfindlichkeit
für ganze Gruppen der Vorrichtungen zentral gesteuert werden kann. Eine mögliche
Lösung hierfür ist die, daß die
Amplitude der hochfrequenten Spannung durch Verändern
der allen Vorrichtungen gemeinsamen Speisegleichspannung U2 des Hochfrequenzoszillators
9 variiert wird. In Fig. 5 ist ein Hochfrequenzoszillator 9 gezeigt, dessen Speisegleichspannung
U2 von einer variablen Spannungsquelle 101 über Klemme 100 geliefert wird.
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Eine zweite mögliche Lösung ist die, daß dem Eingangs signal u2 am
Eingang des Schmitt-Triggers 4 eine variable Gleichspannung U4 aufgedrückt wird,
die wiederum für alle Vorrichtungen gemeinsam einstellbar ist. Fig. 6 zeigt den
genannten Schmitt-Trigger 4, wobei der Shunt 43 statt an Masse an Klemme 50 und
weiter an eine zentrale variable Gleichspannungsquelle 102 geführt ist.
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Die Kippspannung Uk des Schmitt-Triggers 4 hat die Eigenschaft, daß
sie eine bestimmte Unstabilität aufweist, die - absolut gesehen - ungefähr konstant
ist und daher bei wachsender Kippspannung Uk relativ kleiner wird. Gleichzeitig
reduziert sich aber auch die genannte Unstabilität gegenüber dem am Eingang des
Schmitt-Triggers 4 liegenden Eingangssignal u2, so daß mit Vorteil große Signales2
und folglich große Werte der Kippspannung Uk zur Anwendung gelangen. Die Folge davon
ist die, daß die Ansprechempfindlichkeit auf spontane Querschnittsänderungen bedeutend
stabiler ist, als wenn kleine Eingangssignale Ul bei niedrigen Kippspannungen Uk
(mit relativ größerer Unstabilität) verwendet würden.
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Das vorliegende Verfahren und die entsprechende Vorrichtung lassen
sich selbstverständlich auch in allen den Fällen anwenden, in denen das elektrische
Signal Ul bzw. das Eingangssignal u2 durch Messung des Querschnittes des Textilmaterials
10 auf photoelektrischem Wege, durch mechanische Abtastung, mit pneumatischen Mitteln
oder mit Hilfe von mit natürlichen oder künstlichen Mitteln erzeugter Radioaktivität
erhalten wird. Wesentlich ist nur, daß das elektrische Signal kl ein angenähertes
Abbild des Querschnittverlaufes des zu prüfenden Textilmaterials 10 ist.