DE1573961C - Vorrichtung zur Feststellung von Fadenquerschnittsschwankungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feststellung von Fadenquerschnittsschwankungen, insbesondere Fadendopplungen, mit einer elektro-opti-

65 sehen Anordnung, die aus einer den Fadenquerschnitt aus verschiedenen Richtungen beleuchtenden Lichtsendereinrichtung und einer den verschiedenen Richtungen entsprechende Ausgangssignale erzeugenden fotoelektrischen Empfängereinrichtung gebildet ist, an die ein Gerät zur zeitabhängigen Erfassung ihrer Ausgangssignale angeschlossen ist.

Eine derartige Vorrichtung ist bekannt aus der Patentschrift "13 188 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ostberlin. Bei dieser bekannten Anordnung werden die Photoströme von in verschiedene Stra'hlengänge eingeschalteten Photozellen nebeneinander registriert, so daß neben den Querschnittsschwankungen auch die Abweichungen von der für das Prüfgut charakteristischen Querschnittsform erkennbar sind.

Weiterhin ist es aus der USA.-Patentschrift 2 919 624 grundsätzlich bekannt, zwei Meßwerte einer photoelektrischen Prüfeinrichtung in zeitlich gestaffelter Reihenfolge mittels eines Meßkanals zu gewinnen.

Weiterhin ist es aus der USA.-Patentschrift 2 939 963 bekannt, Meßwerte gleichzeitig in verschiedenen Meßkanälen zu gewinnen und ein Meßsignal aus der Differenz zweier gleichzeitig auftretender Spannungen zu bilden.

Weiterhin ist gemäß dem älteren Recht des deutschen Patents 1 288 339 eine Vorrichtung zur elektro-optischen Überwachung von Fäden oder ähnlichem Gut auf Querschnittsänderungen, Mehrfachfäden, Noppen od. dgl. vorgeschlagen worden, bei der die Lichtstrahlen von einer Reflexionsvorrichtung auf lichtempfindliche Zellen gerichtet und die Fäden zwischen der Lichtquelle und der Reflexionsvorrichtung angeordnet sind. Bei dieser Vorrichtung ist vorgesehen, daß die Reflexionsvorrichtung aus mehreren winkelig zueinander angeordneten ebenen Flächen oder einer gekrümmten Fläche besteht und die Fäden im Kreuzungsbereich der auf die Reflexionsflächen geworfenen und der von den Reflexionsflächen reflektierten Strahlen liegen. Die gewonnenen Querschnittswerte werden bei dieser Anordnung über lichtempfindliche Zellen durch eine entsprechende Schaltung elektrisch addiert. Die addierten Werte können sodann graphisch aufgezeichnet oder bei Über- bzw. Unterschreitung eines bestimmten Wertes zur Auslösung eines Vorganges verwendet werden, welcher die Weiterverarbeitung der Fäden verhindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei besonders einfachem Aufbau ein Meßsignal liefert, welches mit einer außerordentlich einfachen elektrischen Einrichtung auswertbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Lichtsendereinrichtung gegenüber dem Faden derart angeordnet ist, daß der Faden aus den verschiedenen Richtungen jeweils nacheinander in aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten beleuchtet ist, daß die photoelektrische Empfängereinrichtung aus einem einzigen in bezug auf die Lichtsendereinrichtung ortsfesten Empfängerelement besteht und daß an das Gerät zur zeitabhängigen Erfassung der Ausgangssignale des Empfängerelementes ein bei Überschreitung einer bestimmten Differenz zwischen ihrer maximalen und minimalen Amplitude entsprechender Niveauschalter angeschlossen ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Aus-

führungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung läßt sich als Ausgangssignal ein Wechselstrom oder eine Wechselspannung erhalten, wobei die Amplitude des Ausgangssignals für den Querschnittsverlauf des Fadens charakteristisch ist und somit durch die stets in einfacher Weise vorzunehmende Amplitudenauswertung jede gewünschte Steuerung in Abhängigkeit von der Fadenquerschnittsschwankung vorgenommen werden kann.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, daß durch die zeitliche Staffelung der Querschnittsbestimmungen mit nur einem gegebenenfalls bewegten oder mit anderen Mitteln gesteuerten Lichtbündel gegenüber der gleichzeitigen Messung aus verschiedenen Richtungen alle Störeinflüsse, die auf die Lichtquelle, die lichtempfindlichen Zellen und den Diskriminator einwirken können, für sämtliche Meßphasen jeweils die gleichen Änderungen hervorrufen und sich daher im Ausgangssignal nicht nennenswert auswirken.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung mit zwei sich unter einem rechten Winkel kreuzenden Lichtbündeln,

F i g. 2 eine schematische Darstellung mit drei sich jeweils unter 120° kreuzenden Lichtbündeln,

F i g. 3 eine abgewandelte Ausführungsform mit um den zu prüfenden Faden konzentrisch rotierendem Lichtbündel,

F i g. 4 ein zugehöriges Spannungsdiagramm, in welchem die Spannung über der Zeit aufgetragen ist,

F i g. 5 eine weitere Ausführungsform mit einem um einen vorgegebenen Drehwinkel oszillierenden Lichtbündel,

F i g. 6 ein zugehöriges Spannungsdiagramm, bei welchem die Spannung über der Zeit aufgetragen ist,

F i g. 7 eine abgewandelte Ausführungsform der Anordnung gemäß F i g. 3 mit aus drei Richtungen den Faden kreuzenden Lichtbündeln,

F i g. 8 ein zugehöriges Spannungsdiagramm, in welchem die Spannung über der Zeit aufgetragen ist, und

F i g. 9 eine konstruktive Einzelheit der Anordnung gemäß F i g. 7. .

In der F i g. 1 ist ein Faden 1 im Querschnitt als Doppelfaden dargestellt; er enthält somit zwei nebeneinanderliegende Einzelfäden. Daher werden einer Meßvorrichtung, welche die Kontur des Fadens abtastet, verschiedene Fadenformen dargeboten, und zwar in Abhängigkeit davon, ob die Meßvorrichtung quer oder parallel zu den nebeneinanderliegenden Fäden gerichtet ist. Es werden daher Messungen aus mindestens zwei Richtungen benötigt, um mit Sicherheit festzustellen, ob der Fadenquerschnitt rund oder unrund ist.

Gemäß F i g. 1 wird ein erstes Lichtbündel A von einer Lichtsendereinrichtung 2 ausgesandt, und von einem Empfängerelement 3 aufgenommen; ein zweites Lichtbündel B wird von einer zweiten Lichtsendereinrichtung 4 ausgesandt und einem zweiten Empfängerelement 5 zugeführt. Die lichtempfindlichen Empfängerelemente 3 und 5, die beispielsweise aus Photozellen bestehen, sind mit einem Diskriminator 6 verbunden. Dieser Diskriminator ist derart geschaltet, und zwar beispielsweise durch Gegeneinänderschaltung der Photozellen, daß ein Ausgangssignal U abgegeben wird, wenn die Ströme der Photozellen verschieden sind. Solange der Fadenquerschnitt rund ist, deckt er in beiden Lichtbündeln gleiche Flächen ab, so daß auch die beiden Photoströme gleich sind. Wenn nun ein Doppelfaden die Meßstelle passiert, wird das Lichtbündel, dem sich die Einzelfäden nebeneinander darbieten, stärker abgedeckt als das andere Lichtbündel, in welchem die

ίο Fäden hintereinander angeordnet sind und somit nur eine Fadenbreite einen Schatten auf die Photozelle wirft. Es ergeben sich somit bei den Empfängerelementen 3 und 5 unterschiedliche Ströme, die im Diskriminator 6 ein Ausgangssignal U auslösen.

Da die jedem Faden eigentümliche Ungleichmäßigkeit auch verhältnismäßig kleine Abweichungen von der Rundheit des Fadenquerschnittes verursacht, ergeben sich auch bei einem einfachen Faden kleine Unterschiede in den beiden Photoströmen I₁ und I₂, welche ein entsprechend kleines Ausgangssignal Ü zur Folge haben. Doppelfaden ergeben dagegen auf alle Fälle Ströme I₁ und /,, deren Unterschied größer ist als derjenige der genannten Schwankungen im Einzelfaden. Dem Diskriminator 6 wird daher vorzugsweise ein Niveauschalter 9 zugeordnet, der einen einstellbaren Schwellenwert aufweist. Dieser Schwellenwert ist deshalb so zu wählen, daß nur Signale U eine Ausgangsspannung U_A liefern, deren Amplitude auf eine Differenz der Spannungen U₁ und U₀ zurückzuführen ist, die von einem Doppelfaden hervorgerufen wird.

Es besteht nun die Möglichkeit, daß der Doppelfaden 1 in bezug auf die sich senkrecht kreuzenden Lichtbündel 2-3 sowie 4-5 eine 45°-Zwischenstellung einnimmt. Die Folge ist, daß die Ströme I₁ und I₂ etwa gleich groß sind, so daß ihr Differenzsignal U den Schwellenwert des Niveauschalters 9 nicht erreicht. In diesem Falle vermag die Anordnung einen Doppelfaden nicht festzustellen.

Zur Vermeidung dieses Nachteils werden nun gemäß Fig. 2 drei um jeweils 120° versetzte Lichtbündel 2-3, 4-5 und 21-22 eingesetzt, deren Empfängerelemente 3, 5, 22 an ein Gerät zur zeitabhängigen Erfassung der Ausgangssignale 61 mit drei Eingangen angeschlossen sind. Bei dieser Anordnung sind stets mindestens zwei Spannungen voneinander verschieden, auch wenn der Doppelfaden 1 beliebig gegenüber den Lichtbündeln orientiert ist. Bei einem nachgeschalteten Niveauschalter 9 steht also immer ein Signal U an, das hinreichend groß ist, um den Schwellenwert zu übersteigen.

Der Aufwand mit zwei oder drei Lichtbündeln mit je einer Lichtsendereinrichtung, einem lichtempfindlichen Empfänger und zugehörigen Schaltmitteln läßt sich reduzieren, wenn auf die gleichzeitige Messung aus zwei oder mehr Richtungen verzichtet wird und dafür eine zeitliche Staffelung der einzelnen Meßphasen in Kauf genommen wird. Eine solche zeitliche Staffelung wird beispielsweise dadurch gewonnen, daß ein Lichtbündel mit einer Lichtsendereinrichtung 2 und einem Empfängerelement 3 auf einer Scheibe 10 angeordnet wird und konzentrisch um den Faden 1 rotiert. Der Faden wird also während eines Umlaufs der Scheibe 10 von allen Seiten abgetastet. Das an dem Empfängerelement 3 auftretende Signal t/~ erhält somit eine überlagerte Wechselspannung,, sobald der Fadenquerschnitt unrund ist. Es lassen sich aus dieser Wechselspannung

mit einfachen Mitteln Signale ableiten, die ein Kriterium für die Größe der Wechselspannungskomponente darstellen und somit geeignet sind, Doppelfäden von einfachen Fäden zu unterscheiden.

Den zeitlichen Ablauf der Wechselspannung f7~ zeigt F i g. 4. Sie stellt eine einer mittleren Gleichspannungskomponente Ug überlagerte Wechselspannung dar mit den Scheitelwerten U_max und U_min.

Es ist jedoch nicht nötig, daß der Faden 1 über seinen ganzen Umfang vom Lichtbündel 2-3 abgetastet wird. Es kann auch genügen, wenn die Abtastung nur über einen Teil einer vollen Umdrehung, beispielsweise über 120°, erfolgt, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Das daraus resultierende Signal t/-~ ist im zugehörigen Diagramm (F i g. 6) wiedergegeben; im Prinzip stellt es immer noch eine Wechselspannung dar, deren Amplitude auf die Querschnittsunterschiede während des Übergangs von einer in die andere Endlage hinweist.

In den beiden in den F i g. 3 und 5 dargestellten Anordnungen sind ein stillstehender Faden 1 und eine bewegliche optische Einrichtung angenommen. Dieselben Resultate werden jedoch auch erzielt, wenn die optische Einrichtung feststeht und dafür der Faden 1 um seine Achse gedreht wird, indem man ihm beispielsweise eine »falsche Zwirnung« erteilt.

Eine weitere Anordnung für eine zeitlich gestaffelte Abtastung des Fadenquerschnitts zeigt F i g. 7. Darin werden von der Lichtsendereinrichtung 2 drei Lichtbündel A, B und C in verschiedenen Richtungen abgestrahlt. Ein erstes Lichtbündel A geht direkt zum Empfängerelement 3 und trifft dabei auf den Faden 1. Ein zweites Lichtbündel B trifft zunächst auf einen Spiegel 13, wird von diesem über den Faden 1 auf einen weiteren Spiegel 14 geworfen, welcher es auf das Empfängerelement 3 reflektiert. Desgleichen wird ein drittes Lichtbündel C über Spiegel 11, den Faden 1 und den Spiegel 12 auf das Empfängerelement 3 gelenkt. Die zeitliche Folge, mit der die Lichtbündel

ίο A, B und C über den Faden 1 auf das Empfängerelement 3 geöffnet werden, wird beispielsweise durch einen Abdeckzylinder 15 gesteuert, der mit Schlitzen 16 versehen ist und konzentrisch um die Lichtsendereinrichtung 2 rotiert und dabei ein Lichtbündel nach dem anderen zur Abtastung des Fadenquerschnittes freigibt (Fig. 9). Die resultierende Spannung J7~ am Eingang des Gerätes 62 zur zeitabhängigen Er-Fassung der Ausgangssignale des Empfängerelements ist im zugehörigen Diagramm (F i g. 8) angedeutet.

Sie stellt je nach der Unrundheit des Querschnitts eine Wechselspannung dar, deren Amplitude zur Größe der Unrundheit in direkter Beziehung steht. Im Gerät 62 wird aus dieser Wechselspannung ein Signal U gebildet, daß im Niveauschalter 9 einen vorgegebenen Schwellenwert überwinden muß, um ein Ausgangssignal U_A abgeben zu können.

Die Richtung der Lichtbündel A, B und C und die Anordnung der Spiegel 11, 12, 13 und 14 ist so getroffen, daß der Faden 1 aus drei um jeweils 120° versetzten Richtungen belichtet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Feststellung von Fadenquerschnittsschwankungen, insbesondere Fadendopplungen, mit einer elektro-optischen Anordnung, die aus einer den Fadenquerschnitt aus verschiedenen Richtungen beleuchtenden Lichtsendereinrichtung und einer den verschiedenen Richtungen entsprechende Ausgangssignale erzeugenden fotoelektrischen Empfängereinrichtung gebildet ist, an die ein Gerät zur zeitabhängigen Erfassung ihrer Ausgangssignale angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsendereinrichtung (2) gegenüber dem Faden (1) derart angeordnet ist, daß der Faden (1) aus den verschiedenen Richtungen jeweils nacheinander in aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten beleuchtet ist, daß die fotoelektrische Empfängereinrichtung aus einem einzigen in bezug auf die Lichtsendereinrichtung (2) ortsfesten Empfängerelement (3) besteht und daß an das Gerät (62) zur zeitabhängigen Erfassung der Ausgangssignale des Empfängerelementes (3) ein bei Überschreitung einer bestimmten Differenz zwischen ihrer maximalen und minimalen Amplitude entsprechender Niveauschalter (9) angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsendereinrichtung (2) und das Empfängerelement (3) auf einer drehbaren Scheibe (10), die eine zentrale Öffnung für den Durchtritt des in ihrer Achsrichtung laufenden Fadens (1) aufweist, einander diametral gegenüber angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (10) umlaufend angetrieben ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (10) abwechselnd vorwärts und rückwärts angetrieben ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel der Pendelbewegung der Scheibe (10) nur einen Teil einer vollen Umdrehung, vorzugsweise 120°, beträgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichts ender einrichtung (2) konzentrisch von einem mit Schlitzen (16) versehenen, um dieselbe drehbaren Abdeckzylinder (15) umgeben ist und daß wenigstens ein Spiegelpaar (11, 12; 13, 14) vorgesehen und derart angeordnet ist, daß ein über dieses Spiegelpaar geführtes Strahlenbündel das direkt von der Lichtsendereinrichtung (2) zum Empfängerelement (3) verlaufende Strahlenbündel unter einem bestimmten Winkel im Fadenquerschnitt (1) schneidet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei Verwendung eines direkten und zweier indirekter Strahlenbündel (A, B, C) die Achsen dieser Bündel im Zentrum des Fadens (1) unter Winkeln von 60° schneiden.