DE2113074A1 - Optical detector system for broken thread ends - Google Patents

Optical detector system for broken thread ends

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DE2113074A1
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Fertig Raymond Baines
Nickell Lawrence Creigh
Sessions Henry T
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Appalachian Electronic Instruments Inc
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Appalachian Electronic Instruments, Inc. Ronceverte, West Virginia / USAAppalachian Electronic Instruments, Inc. Ronceverte, West Virginia / USA

Optisches Detektorsystem für gerissene FadenendenOptical detector system for broken thread ends

Die Erfindung besieht sich auf ein Detektorsystem für gerissene Fadenenden zur Verwendung bei Zettelmaschine!! und insbesondere auf ein optisches System zur Erzeugung eines schmalen Lichtstrahls dicht an der Meßwalze einer Zettelmaschine zwischen der Meßwalze und dem Zettelbalken und in der NMhe der Fadenbahn« die aus einer großen Gruppe von sich im wesentlichen gleichmäßig nebeneinander von der Meßwalze nach unten bewegenden Fäden gebildet wird* zusammen mit Mitteln zur Erzeugung eines elektrischen Signals beim Hindurchlaufen eines gerissenen Fadenendes durch den Lichtstrahl, um ein Anhalten der Zettelmaschine zu bewirken.The invention relates to a broken thread end detector system for use in a warping machine !! and in particular to an optical system for generating a narrow light beam close to the measuring roller of a warping machine between the measuring roller and the warping bar and in the NMhe of the thread path «those from a large group of oneself is formed essentially evenly next to each other by the measuring roller downwardly moving threads * together with Means for generating an electrical signal when a broken thread end passes through the light beam in order to cause the warping machine to stop.

Die Zuführung von Fäden in großen Gruppen als Fadenbahnen tritt bei vielen verschiedenen Arten von Fadenverarbeitungsvorrichtungen, wie z.B. Wirkmaschinen insbesondere von der Trikot- oder Kettenwlrkmasohinenart, bei Webmaschinen, bei der Zuführung von Fäden von einer Zettelmaschine oderThe feeding of threads in large groups as thread tracks occurs in many different types of yarn processing devices, such as knitting machines in particular from the Tricot or warp weave, on weaving machines, when feeding threads from a warping machine or

BAD ORlGlNAI-BAD ORlGlNAI-

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— ρ ra - ρ ra

einem Zettler zum Balken oder den Balken von Wirkmaschinen und bei ähnlichen Fadenherstellungs- und Texti liierst el lungs-Vorrichtungen auf. Beim Auftreten eines Risses in einem der eine derartige Fadenbahn bildenden Fäden bewirken die plutzliche Zugspannungsentlastung des Fadens, seine Verwindungseigenschaften und der Zustand der Fäden in derart!« gen Fadenbahnen, daß das gerissene Fadenende mit benachbarten Fäden In Eingriff kommt und sich damit verwickelt» sich daran anklammert oder anhaftet, anstatt daß das gerissene Fadenende frei aus der Ebene der nicht gerissenen Fäden herausfällt» Die unmittelbare Feststellung Irgendeines gerissenen Fadenendes ist aus einer Anzahl von Gründen wichtig, wie z.B. um kostspieligen Produktionsausschuß oder fehlerhafte Gewirke von der Wirkmaschine, in die die Fäden geführt werden zu vermeiden, und um eine schnelle Vervielfachung der Garnrisse zu vermelden, wie si· auftritt, wenn sich gerissene Fäden an danebenliegende Fäden anklammern und auf diese Zugbeanspruchungen ausüben, wodurch die zur Behebung des Rißzustandes und für die Wiederinbetriebsetzung der Wirkmaschinen erforderliche Zeit vergrößert würde. Es wurden verschiedene Typen von photoelektrischen Detektoren für gerissene Fadenenden entwickelt, bei denen ein Lichtstrahl quer über die Breite der Fadenbahn gerichtet wird und mit geringem Abstand von einer Seite der Ebene der Fadenbahn angeordnet ist, und zwar zusammen mit gewissen Arten von in der Nähe der entgegengesetzten Seite der Fadenbahn angeordneten Druckluftrohren, die Luftströme durch dia Fadenbahn in einer derartigen Richtung hindurchrichteten, daß gerissene Fadenenden durch den Lichtstrahl vorwärtsbewegt wurden, um auf diese Weise die Intensität des Lichtstrahls zu verändern und ein Ausgangssignal von der die Feststellung eines gerissenen Fadens anzeigenden Photozelle zu erzeugen. Typische derartige Detektoren sind in den U.S.-Patenten 2 438 365 und 2 TU 093 beschrieben. Derartige Systeme er-a Zettler to the bar or the bar of knitting machines and with similar thread production and Texti liierst el processing devices. When a crack occurs in one the threads forming such a thread path cause the sudden tension relief of the thread, its twisting properties and the condition of the threads in such a way! « This means that the torn end of the thread comes into engagement with neighboring threads and thus becomes tangled clinging or clinging to it instead of letting the broken thread end free from the plane of the unbroken threads falls out "The immediate detection of any broken thread end is important for a number of reasons, such as to avoid costly production scrap or to avoid faulty knitted fabrics from the knitting machine into which the threads are fed, and to report a rapid multiplication of the yarn breaks, as occurs when torn threads cling to adjacent threads and exert tensile stresses on them, causing the to Elimination of the crack condition and the time required for restarting the knitting machines would be increased. It Various types of photoelectric detectors for broken thread ends have been developed in which a beam of light is directed across the width of the thread path and spaced a short distance from one side of the plane of the thread path, along with certain species from compressed air pipes positioned near the opposite side of the thread path, directing air currents through the thread path in such a direction that torn thread ends were moved forward by the light beam, thus reducing the intensity of the light beam and to generate an output signal from the photocell indicating the detection of a broken thread. Typical such detectors are described in U.S. Patents 2,438,365 and 2 TU 093. Such systems

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gaben Jedoch erhebliche Probleme aufgrund der beträchtlichen bei Textilmaschinen auftretenden Vibrationen und der Schwierigkeit, derartige optische Detektorsysteme Widerstands» fähig gegen diese Schwingungen zu machen, der Anfälligkeit derartiger Signale aufgrund des Ansprechen» auf Störeignale, das Vorhandensein von Staubpartikeln und Fasern im Bereich des Detektorsystema und aufgrund der Schwierigkelten, ein gewünschte« Signal-Störverhältnis zu erhalten. Weiterhin war es schwierig, geeignet· Stellen xur Anordnung von sowohl der beträchtlich großen Lichtsendeeinheit als auch der beträchtlich großen Lichtempfangeeinheit derartiger Systeme in dem begrenzten, zur Verfügung stehenden Raum zu finden.However, there were significant problems due to the considerable vibrations occurring in textile machines and the difficulty of resisting such optical detector systems » able to counteract these vibrations, the susceptibility such signals due to the response »to interfering signals, the presence of dust particles and fibers in the area of the detector system and because of the difficulties to obtain the desired «signal-to-noise ratio. Farther it was difficult to find suitable locations for both the considerably large light-emitting unit and the to find considerably large light receiving unit of such systems in the limited space available.

Es hat sich herausgestellt, daß Zettelmaschinen besondere Probleme ergeben, weil sie Vlbrationen erzeugen, die für übliche photoelektrische Systeme von der Sender» und Empfängerart nur sohwer zu ertragen sind und es war äußerst schwierig, geeignete Stellen zu finden, an denen derartige übliche photoelektrische Systeme an der Zettelmaschine be» festigt werden konnten.It has been found that warping machines present particular problems because they generate vibrations that are useful for usual photoelectric systems from the transmitter »and Receivers are so hard to bear and it was extremely difficult to find suitable places where such Usual photoelectric systems could be attached to the warping machine.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines neuartigen Detektorsystems für gerissene Fadenenden zur Verwendung bei Zettelmaschinen· das ein hohes Signal-Stör-Verhältnis ergibt und die bei Zettelmaschinen auftretenden Vibrationen aushalten kann, und das so aufgebaut ist, daß es in einer zur Befestigung in dem zur Verfügung stehenden Raum in der Nähe der Meßwalze der Zettelmaschine geeigneten Ausbildung an der Zettelmaschine untergebracht werden kann.An object of the present invention is to provide a novel broken thread end detector system for Use in warping machines which results in a high signal-to-interference ratio and can withstand the vibrations that occur in warping machines, and which is constructed in such a way that that it is housed in a training suitable for fastening in the space available in the vicinity of the measuring roller of the warping machine on the warping machine can be.

Das erfindungsgemäße System umfaßt einen auf der einen Seite der Fadenbahn angeordneten Detektorkopf mit einer Lichtquelle und einem Phototransistor und eine ruckspiegelnde,The system according to the invention comprises a detector head which is arranged on one side of the thread path and has a Light source and a phototransistor and a reflective,

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auf der anderen Seite der Fadenbahn angeordnete Auffangeinheit, die zusammen einen schmalen Lichtstrahl erzeugen, der sehr nahe an der Oberfläche der Fadenbahn dicht an der Zettelmaschine-Meßwalze angeordnet ist, und die so aufgebaut sind, daß ein mit einer Geschwindigkeit von einigen hundert Metern pro Minute durchlaufendes gerissenes Faden-* «nde durch den Lichtstrahl hindurchgeht und die Erzeugung •Ines elektrischen Signals bewirkt, während sich die normale Fadenbahn um die Meßwalze krümmt und zum Zettelmaschinenbaum läuft.A collecting unit arranged on the other side of the thread path, which together generate a narrow light beam, which is arranged very close to the surface of the thread web, close to the warping machine measuring roller, and which is so constructed are that a broken thread running through at a speed of a few hundred meters per minute * «Nde passes through the light beam and causes the generation of • Ines electrical signal, while the normal The thread path curves around the measuring roller and runs to the warping machine tree.

Weitere Ziele, Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung. In der Zeichnung zeigen:Other objects, advantages and details of the present invention will become apparent from the following detailed description based on a preferred embodiment of the invention shown in the drawings. In the drawing demonstrate:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer typischen Zettelmaschine mit dem daran befestigten erfindungsgemäßen Detektorsystem für gerissene Fadenenden;1 is a perspective view of a typical warping machine with the inventive device attached Detection system for broken thread ends;

Flg. 2 einen teilweise schematischen, bruchstückhaften Vertikalschnitt durch die Zettelmaschinen-Meßwalze und benachbarte Teile der Fadenbahn entlang der Linie 2-2 nach Fig. 1;Flg. 2 shows a partially schematic, fragmentary one Vertical section through the warping machine measuring roller and adjacent parts of the thread path along line 2-2 of Figure 1;

Flg. 3 ein Blockschaltbild eines vollständigen er-Flg. 3 a block diagram of a complete

findungsgemäßen Detektorsystems für gerissene Fadenenden;inventive detector system for cracked Thread ends;

Fig. 4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen optischen Systems mit dem Detektorkopf und der Auffanganordnung, die in einem Sehnltt entlang der Linie k-k nach Fig. 2 gezeigt sind;4 shows a schematic representation of the optical system according to the invention with the detector head and the collecting arrangement, which are shown in a line along the line kk according to FIG. 2;

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Pig. 5 ein Schaltbild der bei einem AusfUhrungs-Pig. 5 is a circuit diagram of the

beispiel des Detektorkopfs verwendeten Vorverstärkerschaltung*example of the detector head used preamplifier circuit *

In den Zeichnungen bezeichnen in den einzelnen Figuren gleich· Bezugsziffern entsprechende Teile.In the drawings, the same reference numerals designate corresponding parts in the individual figures.

Das erfindungsgeraäße Detektorsystem für gerissene Fadenenden uafait als grundlegende Bauteile eine Detektorkopfeinheit 10 und «ine Auffangeinheit 11, die zur Befestigung an Rahmenteilen 12« und 12b best inirat sind, in denen die Enden der Welle einer Zattelraaschinen-Meßwalze 13 einer typischen ( Zettelmaschine 14 gelagert sind. Bei der typischen Zettelaaaohine werden die zugeführten Fäden 15 zur Meßwalze 13 gezogen, wo sie sich um die Meßwalze krümmen und als mit 16 bezeichnete Fadenbahn zum Zettelmaschinenbalken 17 laufen. Das optische System der Detektorkopfeinheit 10 und der Auffangeinheit 11 1st so ausgelegt« daß ein schmaler Lichtstrahl dicht an der Oberfläche der Fadenbahn 16 direkt unterhalb des Punktes, an dem die Fadenbahn die Oberfläche der Meßwalze 13 verläßt und ihren nach unten geneigten Weg zum Zettelmaschinenbalken 17 beginnt« erzeugt wird. Der Überwachende Lichtstrahl 18 ist so angeordnet, daß ein gerissenes, bei 19 in Fig. 2 bezeichnetes und mit einer Qe- | schwindigkeit von einigen hundert Metern pro Minute durchlaufendes Fadenende durch den Lichtstrahl 18 hindurchgeht, während die übrigen, die Fadenbahn bildenden Fäden um die Meßwalze herum und den geneigten ebenen Pfad 16a entlang zum Zettelmaschinenbalken verlaufen. Durch die Anordnung das Uberwachungslichtstrahles 18 an dieser Stelle sehr nahe an der Meßrolle kann das Detektorsystem für gerissene Fadenenden Jedes gerissene Fadenende feststellen, das durch andere Detektorsysteme, wie z.B. von der FalldrahtartThe erfindungsgeraäße detector system for broken thread ends uafait as basic components, a detector head unit 10 and "ine collecting unit 11, to be attached to frame members 12 'and 12b best are inirat, in which the ends of the shaft of a Zattelraaschinen-measuring roll 13 are mounted a typical (warper 14 In the typical Zettelaaaohine the supplied threads 15 are drawn to the measuring roller 13, where they curve around the measuring roller and run as a thread path designated 16 to the warping machine beam 17. The optical system of the detector head unit 10 and the collecting unit 11 is designed so that a narrow Light beam is generated close to the surface of the thread web 16 directly below the point at which the thread web leaves the surface of the measuring roller 13 and begins its downwardly inclined path to the warping machine beam 17. The monitoring light beam 18 is arranged so that a torn, at 19 in Fig. 2 and with a Qe | schwindig Speed of a few hundred meters per minute traversing thread end passes through the light beam 18, while the remaining threads forming the thread path run around the measuring roller and the inclined flat path 16a along to the warping machine beam. By arranging the monitoring light beam 18 very close to the measuring roller at this point, the detector system for torn thread ends can detect each broken thread end, which is detected by other detector systems, such as the drop wire type

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verfehlt worden wäre oder es kann gerissene Fadenenden feststellen, die zwischen derartigen Detektorsystemen und der Meßwßlz« der Zettelmaschine auftreten.would have been missed or there may be broken thread ends determine which occur between such detector systems and the measuring roller of the warping machine.

Sin schmaler Lichtstrahl 18 ist deshalb erwünscht, damit das gerissene Ende so viel von dem gesamten Lichtstrahl blockiert, wie möglich, um ein gutes Signal-Störverhältnis zu erzeugen« Wenn ein gerissenes Fadenende über die Meß» walze 13 läuft, kann es evtl. nicht eahr weit nach vorne laufen und daher nicht allsu viel von einem Lichtstrahl mit großem Durchmesser- blockieren· Dies würde ein schlechtes Sigaal-StSrverhlltssis ergeben« Dadurch, daß ®in ler Strahl verwendet wird, kann ©in® kleine Linse i K©fl@kt©r«Änffangelnfe©it verwendet if erden, die surring@russg des» GrSIe d©r üuffi®gelsfc,©it beiträgt« Ein zur A narrow light beam 18 is therefore desirable so that the torn end blocks as much of the entire light beam as possible in order to generate a good signal-to-interference ratio run far forward and therefore do not block too much of a beam of light with a large diameter. This would result in a poor Sigaal ratio. By using the inner beam, the small lens can flicker r «Änffangelnfe © it uses if erden, the surring @ russg of» GrSIe d © r üuffi®gelsfc, © it contributes « A to

d©@ Liesfetstrslils usa 90° u»ter ©iaoaid © @ Liesfetstrslils usa 90 ° u »ter © iaoai

Winkel von 49° befestigter Ob@rfläeli©iigpi©gel und eis goeig^eter hohler B®f©stigungsbloek fUw j@ä©n Spiegel ist sowohl für d©a DeteistoMsopf als aueti di© AuffangoiÄeit vorgeseh^Bjs, um die Ausbildimg d©s IC©pf#s und der Äuffeageinheit in ©in©r ^ur Befestigung in d@n In der MShe der MeSwalz© suf ¥©rfügung stehenden U&wa geeigneten Art und die Erzeugung eines Lichtstrahls mit kleinem Durchmesser an der erwünschten Stelle in Bezug auf di© F&denbahn und di©Angle of 49 ° mounted Whether rfläeli @ © © iigpi gel and ice goeig ^ eter hollow B®f © stigungsbloek FUW j @ ä © n mirror is both d d © a DeteistoMsopf as aueti di © ^ SHEET IFRS AuffangoiÄeit Bjs to the Ausbildimg © s IC © pf # s and the Äuffeageinheit in © in © r ^ ur attachment in d @ n In the MShe the MeSwalz © suf ¥ © available U & wa appropriate type and the generation of a light beam with a small diameter at the desired point in relation on di © F & denbahn and di ©

Die Detektorkopf©inheit 10 wf&ßt ©in äußeres Gehäuse 20 mit im Ällg©ra@in©n kastenförmiger Äuebildung, das an einem Bnde offen ist, uns ©in mit ®in©r Öffnung vers©henes Plattenteil 21 auf zunehmen s das ein© \$®,ηά bildet, die an dem äußeren S@häuse mit Hilfe von geeigneten Sehrauben 20 befestigt ist. Das Plattenteil 21 ist mit einer eine optisch® Öffnung bildenden Öffnung versehen, die in dem dargestellten AusfUhrungsbeispiel einen öffrmngsteil 21a mit kleinerem Durchmesser und einen Öffnungsteil 21b mit größerem The detector head © nit 10 wf & SST © in outer housing 20 with box-shaped in Ällg © ra @ in © n Äuebildung, which is open at one Bnde us © in with ®in © r opening vers © Henes plate part 21 s increase a the © \ $ ®, ηά , which is attached to the outer S @ housing with the aid of suitable visual hoods 20. The plate part 21 is provided with an opening forming an optisch® opening, which in the illustrated embodiment has an opening part 21a with a smaller diameter and an opening part 21b with a larger diameter

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Durchmesser umfaßt, wobei der letztere zur Aufnahme und Lagerung einer plankonvexen Linse 22, z.B. einer plankonvexen Linse mit 25 ran Brennpunktsweite, und eines federnden O-Ringes 23 bestimmt ist. An dem Plattenteil 21 ist ein sich davon in Pig. 4 nach oben erstreckender Befestigungsblock 24 befestigt, der innerhalb des Gehäuses 20 angeordnet 1st und In richtigem Abgleich die Lampe 25* einen Photodetektor, wie z.B. einen Phototransistor 26 und den halbdurchlaasigen Strahlteilspiegel 27 starr lagert. Der Befestigungsblock 24 ist durchbohrt, um eine erste, axial mit dem Öffnungsteil 21a in der Platte ausgerichtete Bohrung 28 zu schaffen, die eine verengte öffnung an ihrem oberen Ende in der Nähe der Lampe 25 aufweist, und um eine zweite sich unter rechten Winkeln zur ersten IDiameter, the latter for receiving and supporting a plano-convex lens 22, e.g., a plano-convex lens Lens with 25 ran focal length and a resilient O-ring 23 is determined. On the plate part 21 is one of them in Pig. 4 upwardly extending mounting block 24 mounted within housing 20 1st and in correct Adjust the lamp 25 * a photodetector such as a phototransistor 26 and the semi-transparent beam splitter mirror 27 rigidly supported. The mounting block 24 is pierced, in order to create a first bore 28 which is axially aligned with the opening part 21a in the plate and which has a narrowed opening at its upper end near the lamp 25, and around a second one at right angles to the first I.

Bohrung 28 stehende und damit verbundene zweite Bohrung zur Aufnahme des Phototransistors 26 zu schaffen.Bore 28 standing and associated second hole for To create inclusion of the phototransistor 26.

Ein Spiegelbefestigungsblock 30 ist an dem Plattenteil 21 befestigt und erstreckt sich, wie es aus Fig. 4 zu erkennen ist, von diesem nach unten und dieser Spiegelbefestigungsblock 30 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer ersten Bohrung ?1 versehen, die aus einem oberen Bohrungsabschnitt mit einem kleineren, dem Durchmesser des Öffnungsteils 21a und der Bohrung 28 entsprechenden Durchmesser und einem unteren Bohrungsabschnitt mit größerem Durchmesser gebildet ist, und eine zweite Bohrung 32 erstreckt sich durch die Vorder- ä wand 30a des Spiegelbefestigungsblocks und ihre Bohrung ist unter einem rechten Winkel zur Bohrung 3I angeordnet. Der Befestigungsblock weist eine an seinem unteren Ende unter einem Winkel von 45° zu den Achsen der Bohrungen 31 und 32 angeordnete Oberfläche auf, auf der ein Oberflächenspiegel 33 gelagert ist, z.B. mit Hilfe einer durch Schrauben an dem Block 30 befestigten entfernbaren Befestigungsplatte 33a. Eine vordere plankonvexe Linse 34 ist in einem vergrößerten Durchmesserteil der sich durch die vordere Oberfläche 30a desA mirror mounting block 30 is fastened to the plate part 21 and, as can be seen from FIG a smaller, the diameter of the opening portion 21a and the bore 28 corresponding in diameter and a lower bore portion formed with a larger diameter, and a second bore 32 extends the like through the front wall 30a of the mirror mounting block and its bore is at a right angle to the bore 3I arranged. The fastening block has a surface arranged at its lower end at an angle of 45 ° to the axes of the bores 31 and 32, on which a surface mirror 33 is mounted, for example by means of a removable fastening plate 33a fastened to the block 30 by screws. A front plano-convex lens 34 is in an enlarged diameter portion which extends through the front surface 30a of the

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Befeetigungsblockß öffnenden Bohrung 32 gehaltert und wird mit Hilfe eines O-Ringes 35 und dee Linsenbefeetigungsringes 36 in ihrer Stellung festgehalten. Die Linse 34 kann «ine Linse mit 87 mm Brennpunktsweite sein und in einem befriedigenden Aueführungebeispiel war die Lampe eine Wolfrtmfadenlampe OE-1876. Weiterhin 1st innerhalb des Gehäuses 20 eine an dem Befestigungeblock 24 befestigte kleine gedruckte Schaltungsplatte angeordnet, die mit 37 bezeichnet 1st und eine Vorverstärkereinheit ergibt« deren Schaltbild in Fig. 5 dargestellt ist. Die Punktion der Vorverstärkerschaltung 37 besteht darin« einen niedrige Eingangsimpedanz am Ausgang des Detektorkopfes ohne merkbare Belastung der Phototransistorschaltung zu liefern. Die Vorverstärkerschaltung schließt einen Eichwiderstand R2 zurAngleichung der Empfindlichkeit aller Detektorköpfe aneinander ein.Befeetigungsblockß opening hole 32 is supported and is held in place with the aid of an O-ring 35 and the lens mounting ring 36. The lens 34 can be a lens with a focal length of 87 mm and in One satisfactory example was the lamp a tungsten filament lamp OE-1876. Furthermore 1st within of the housing 20 is arranged a small printed circuit board attached to the mounting block 24, which with 37 denotes 1 and results in a preamplifier unit, the circuit diagram of which is shown in FIG. The puncture of the preamplifier circuit 37 consists in "providing a low input impedance at the output of the detector head without noticeable stress on the phototransistor circuit. The preamplifier circuit includes a calibration resistor R2 for equalizing the sensitivity of all detector heads to each other.

Die rtiolcspiegelnde Auffangeinheit 11 umfaßt einen langgestreckten Befeetigungsblook 40 mit rechteckiger äußerer Ausbildung und einer sich,wie in Fig. 4 dargestellt» senkrecht von dem oberen Ende des Blockes 40 erstreckenden Bohrungadle an ihrem unteren Ende mit einer zweiten Bohrung 42 verbunden 1st, die mit ihrerAohse unter einem rechten Winkel zur Bohrung 41 angeordnet ist und sich durch die vordere Wand 40a des Befestigungsblooke 40 öffnet. Der eich durch die vordere Oberfläche 40a öffnende Endteil der zweiten Bohrung 42 ist etwas in seinem Durohmesser vergrößert, um einen Sitz zur Befestigung einer plankonvexen Linse 43 zu schaffen, die mit Hilfe einee O-Ringee 44 und eines Z0B. mit Hilfe von Schrauben an dem Befestigungsblock 40 befestigten Linsenbefestlgungeringee 45 in ihrer Lage gehalten wird. Eine Abschlußplatte 46 1st beispielsweise mit Schrauben an dem Oberteil des BefestlgungsblooksThe red-reflecting collecting unit 11 comprises an elongated fastening lens 40 with a rectangular outer configuration and, as shown in FIG is arranged at right angles to the bore 41 and opens through the front wall 40a of the mounting block 40. The calibration by the front surface 40a that open end portion of the second bore 42 is slightly enlarged in its Durohmesser to provide a seat for securing a plano-convex lens 43, which with the aid of O-einee Ringee 44 and a Z 0 as by means of screws lens mounting rings 45 attached to mounting block 40 is held in place. An end plate 46 is attached, for example with screws, to the upper part of the fastening bolt

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40 lösbar befestigt, wie dies aus Fig. 4 zu erkennen 1st, um eine Platte oder eine Bahn aus zurUckreflektierendera Band, z.B. dem unter dem Handelsnamen Scotchlite von der Minnesota Mining and Manufacturing Company gefertigten Band am oberen Ende der ersten Bohrung 41 zu befestigen. Das zurUckreflektierende Band hat die Eigenschaft, Licht entlang des gleichen Weges wie die auffallenden Lichtstrahlen unabhängig von dem Auffallwinkel zu reflektieren. Das untere Ende des Blocks 40 ist außerdem mit einer unter zu den Achsen der Bohrungen 41 und 42 geneigten Oberfläche versehen, auf der der Oberflächenspiegel 48 z.B. mit Hilfe einer lösbaren, an dem Block mit Hilfe von Schrauben be- | festigten Befestigungsplatte 48a gehaltert 1st.40 releasably attached, as can be seen from Fig. 4, around a sheet or sheet of retroreflective a Tape, such as that manufactured by the Minnesota Mining and Manufacturing Company under the trade name Scotchlite to be attached to the upper end of the first bore 41. The retroreflective tape has the property of directing light along the same path as the incident light rays reflect regardless of the angle of incidence. The lower end of the block 40 is also provided with a lower provided surface inclined to the axes of the bores 41 and 42, on which the surface mirror 48, for example by means of one detachable, attached to the block with screws fixed mounting plate 48a supported 1st.

Die Detektorkopfeinheit 10 1st auf der einen Seite der Fadenbahn an Teilen des Zettelmasohlnenrahmens befestigt, z.B. wie es in Fig. 1 dargestellt 1st, um einen Überwachungslichtstrahl 18 zu liefern, der sehr nahe an der Oberfläche der Meßwalze 13 der Zettelmaschine angeordnet ist. Die Lampe 25 dient als Lichtquelle und Licht von dieser Quelle läuft durch den Strahlteilspiegel 27 zur plankonvexen Linse 22. Die Linse 22 erzeugt ein in der Größe wesentlich verringertes virtuelles Bild, das für die plankonvexe Linse 34 angenähert eine Punktquelle darstellt. a Der durch die plankonvexe Linse 22 hindurchlaufende Lichtstrahl wird durch den vorderen, unter einem Winkel von 45° zur Achse des Lichtstrahls befestigten Oberflächenspiegel 33 zur vorderen Linse 34 reflektiert. Die Linse 1st in den bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Linse mit 87 mm Brennweite und diese erzeugt zusammen mit der plankonvexen Linse 22 einen Lichtstrahl mit einem kleinen und halbwegs einheitlichen Durchmesser mit einer für die Verwendung an der Zettelmaschine geeigneten Länge.The detector head unit 10 is attached on one side of the thread path to parts of the slip bottom frame, for example as shown in FIG. 1, in order to provide a monitoring light beam 18 which is arranged very close to the surface of the measuring roller 13 of the warping machine. The lamp 25 serves as the light source and light from this source runs through the beam splitting mirror 27 to the plano-convex lens 22. The lens 22 generates a virtual image which is substantially reduced in size and which for the plano-convex lens 34 approximately represents a point source. a The light beam passing through the plano-convex lens 22 is reflected to the front lens 34 by the front surface mirror 33, which is fastened at an angle of 45 ° to the axis of the light beam. In the preferred embodiment, the lens is a lens with a focal length of 87 mm and this, together with the plano-convex lens 22, generates a light beam with a small and reasonably uniform diameter and a length suitable for use on the warping machine.

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Der von der Detektorkopfeinheit 10 über die Breite der Fadenbahn projiziertβ Lichtstrahl 18 ist ungefähr auf die Mitte der plankonvexen Linse 43 der Auffangeinheit 11 ausgerichtet und läuft durch die Linse 4-3 zur Oberfläche des Oberflächenspiegels 48 der Auffangeinheit 11, der unter einem Winkel von 45° zur Achse des Lichtstrahls und zu den Achsen der ersten und zweiten Bohrungen 41 und 42 befestigt ist. Der Lichtstrahl wird von dem Oberflächenspiegel 48 zu dem zurückreflektierenden, zwischen der entfernbaren Platte 46 und dem Befestigungsblock 40 befestigten Band reflektiert. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Brennweite der plankonvexen Linse 43 100 mm und würde normalerweise ein Bild des Lichtquellen-Heizfadens auf dem Band fokussieren. Die Abmessungen der Auffangeinheit sind jedoch so gewählt, daß der Lichtweg von der Linse 43 zum Band 47 ungefähr 87,5 mm beträgt, wodurch das Bild erheblich außerhalb des Brennpunktes liegt und wesentlich größer ist als es an einem Abstand von loo mm sein würde. Dadurch, daß der Lichtpunkt mehr von dem Band bedeckt,werden kleine Ungleichmäßigkeiten in dem Band ausgeglichen. Dies ermöglicht eine größere Bewegung des Lichtpunktes auf dem Band, wie sie z.B. durch die Vibration der Zettelmaschine hervorgerufen wird, als es anderenfalls möglich wäre. Ein nicht gleichmäßiges Band würde die Erzeugung von Störsignalen bewirken, wenn sie nicht durch die Verwendung eines ausreichenden Bereichs des Bandes ausgeglichen würden.The from the detector head unit 10 across the width of the Thread path projected β light beam 18 is approximately on the Center of the plano-convex lens 43 of the collecting unit 11 aligned and runs through the lens 4-3 to the surface of the surface mirror 48 of the collecting unit 11, which is at an angle of 45 ° to the axis of the light beam and is attached to the axes of the first and second bores 41 and 42. The light beam is reflected from the surface mirror 48 to the retroreflective tape secured between the removable plate 46 and the mounting block 40. In the preferred embodiment, the focal length of the plano-convex lens is 43 100mm and would normally focus an image of the light source filament on the tape. The dimensions of the The interception units are chosen so that the light path from the lens 43 to the band 47 is approximately 87.5 mm, whereby the image is significantly out of focus and much larger than it is at a distance of loo mm would be. Because the light point covers more of the tape, small irregularities in balanced on the tape. This allows a greater movement of the point of light on the tape, such as that caused by the vibration of the warping machine is caused than would otherwise be possible. A not even one Band would cause spurious signals to be generated if they were not compensated for by using a sufficient area of the band.

Das das zurückreflektierende Band 47 in der Auffangeinheit erreichend· Licht wird entlang des Lichtauffallweges zurüokgerichtet und zur Detektorkopfeinheit zurückgeführt, wo es durch die vordere plankonvexe Linse 34 hindurchläuft, von dem Oberflächenspiegel 33 reflektiert wird, durch dieThe light reaching the back-reflecting tape 47 in the interception unit is directed back along the light incidence path and returned to the detector head unit, where it passes through the anterior plano-convex lens 34, is reflected by the surface mirror 33 by the

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plankonvexe Linse 22 hindurchläuft und von der Strahlteilerspiegel 27 zum Phototransistor 26 reflektiert wird.Plano-convex lens 22 passes through and is reflected by the beam splitter mirror 27 to the phototransistor 26.

Es ist erwünscht, daß der Lichtstrahl vom Detektorkopf zum Reflektor in etwa im Durchmesser konstant ist, damit sich eine gleichmäßige Empfindlichkeit ergibt und ein konstanter Abstand zwischen dem Lichtstrahl und der Meßwalze aufrecht erhalten wird. Die Verwendung des erfindungsgemäßen optischen Systems ermöglicht den Einbau eines Detektors für ein gerissenes Fadenende an einer Zettelmaschine in der Nähe der Meßwalze« der einen schmalen Lichtstrahl mit guter Oleichmäßigkeit und einem sich daraus ergebenden I guten Signal-Störverhältnis erzeugt. Wenn die Linse in der Auffangeinheit 11 nicht verwendet würde, würde ein großer Teil des reflektierten Lichtes von dem zurückreflektierenden Band 47 nicht zum Detektorkopf zurückgeführt werden, weil das Band 47 nicht vollkommen in sich reflektiert, sondern bei der verwendeten Entfernung eine beträchtliche Divergenz des Lichtstrahls erzeugt. Durch die Anordnung der Linse 4} in der Nähe des zurUckreflektlerenden Bandes wird die Divergenz des Lichtstrahls auf einem Minimum gehalten, woraus sich ergibt, daß mehr Licht zum Detektorkopf zurückgeführt wird. Dies ergibt ein gutes elektrisches Signal-Sturverhältnis mit sehr geringen Verlusten an a Hochfrequenz empfindlichkeit. Eine gute Hochfrequenzempfindlichkeit ist erforderlich, wenn Zettelmaschinen mit hohen Geschwindigkeiten und Fäden mit kleinem Durchmesser verwendet werden. Hochfrequenzverluste bei niedrigen Lichtpegeln werden durch die Verwendung eines großen Lastwideretandes bei dem Phototransistor oder einem Photodetektor einer anderen Art zur Erzielung eines brauchbaren elektrischen Signals und den hohen Widerstand des Photodetektors zusammen mit den zugehörigen Kapazitäten hervorgerufen.It is desirable that the light beam from the detector head to the reflector is approximately constant in diameter, so that a uniform sensitivity results and a constant distance between the light beam and the measuring roller is maintained. The use of the optical system according to the invention enables the installation of a detector for a broken thread end on a warping machine in the vicinity of the measuring roller which generates a narrow light beam with good uniformity and a resulting signal-to-noise ratio. If the lens in the interception unit 11 were not used, a large part of the reflected light from the retroreflective tape 47 would not be returned to the detector head because the tape 47 does not reflect completely in itself but creates a considerable divergence of the light beam at the distance used . By placing the lens 4} near the retroreflective tape, the divergence of the light beam is kept to a minimum, with the result that more light is returned to the detector head. This results in a good electrical signal Sturbridge ratio with very low losses at a high frequency sensitivity. Good RF sensitivity is required when using high speed warping machines and small diameter filaments. High frequency losses at low light levels are caused by the use of a large load resistor on the phototransistor or some other type of photodetector to obtain a useful electrical signal and the high resistance of the photodetector along with the associated capacitances.

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Das oben beschriebene optische System ergibt einen ausreichend hohen Lichtpegel, um das Problem dieser Hochfrequenzverluste zu vermeiden.The optical system described above gives a sufficiently high level of light to avoid the problem of these high frequency losses.

Es ist klar, daß, wenn ein gerissenes Fadenende, wie z.B. das mit 19 in Fig. 2 bezeichnete durch den benachbart zur Fadenbahn in der Nähe der Meßwalze an einer Stelle angeordneten Lichtstrahl 18 hindurchgeht, an der die gerissenen Fadenenden durch den Uberwachungsstrahi geschleudert werden, während die normale Fadenbahn sich um die Meßwalze krümmt, die Lichtintensität des durch die Linsen J>k und 22 zurückkehrenden und durch den Strahlteilerspiegel 27 zum Phototransistor 26 zurückkehrenden Strahls momentan verringert wird, wodurch ein elektrisches Signal erzeugt wird, das in dem Vorverstärker 27 in dem Detektorkopf gehäuse 20 verstärkt wird. Dieses Signal wird einem Hauptverstärker 50 zugeführt, der seinerseits bewirkt, daß ein Relaistreiber 51 ein Steuerrelais 52 zum Anhalten der Zettelmaschine oder zur Erzeugung eines Alarmsignals betätigt.It is clear that when a torn thread end, such as the one designated by 19 in FIG. 2, passes through the light beam 18 arranged adjacent to the thread path in the vicinity of the measuring roller at a point at which the torn thread ends are thrown through the monitoring beam, while the normal thread path curves around the measuring roller, the light intensity of the beam returning through the lenses J> k and 22 and returning through the beam splitter mirror 27 to the phototransistor 26 is momentarily reduced, whereby an electrical signal is generated which is in the preamplifier 27 in the Detector head housing 20 is reinforced. This signal is fed to a main amplifier 50, which in turn causes a relay driver 51 to actuate a control relay 52 to stop the warping machine or to generate an alarm signal.

Patentansprüche tClaims t

209817/0715 bad209817/0715 bad

Claims (4)

PatentansprücheClaims ( 1* Optisches System für eine Fadenüberwachungs(1 * optical system for thread monitoring vorrichtung, beispielsweise für eine Zettelmaschine zur Feststellung gerissener Fäden in einer sich in einer Zuführungsebene zwischen einer Meßwalze und einem Zettelbalken erstreckenden Fadenbahn durch Feststellung von gerissenen Fadenenden, die auf eine Seite der Zuführungs- " ebene durch eine ausgewählte Überwachungsachse geblasen werden, die sich quer zur Fadenbahn unmittelbar bahnabwärts von der Meßwalze erstreckt, während die Fadenbahn um die Meßwalze verläuft, wobei ein Überwachungslichtstrahl entlang der Uberwachungsachse erzeugt wird und die Fadenbahn überspannt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Detektorkopf an einem Ende der Heßwalze außen in der Nähe einer Kante der Fadenbahn befestigt 1st, daß dieser Detektorkopf eine Lampe mit einem Heizfaden von ausgewählter Größe zur Erzeugung von Licht, einen halbdurohlKsslgen Spiegel, eine erste entlang eines ersten optischen AohsenaegmentB angeordnete Linse, einen ersten reflektierenden, unter 45° zum ersten optisohen Achsensegment und zu einem zweiten zur überwachungsachse parallelen optischen Achsensegment geneigten Spiegel und eine zweite entlang des zweiten optischen Aohsensegments angeordnete Linse einschließt, wobei die Linsen und der erste reflektierende Spiegel zusammenwirken, um duroh den halbdurohlässigen Spiegel und die Linsen hindurchlaufende und um 90° durch den ersten reflektierenden Spiegel in eine erste Riohtung umgelenktes Licht in Form eines Überwachungestrahle mit schmalem Querschnitt entlang der Über-device, for example for a warping machine Detection of torn threads in a thread path extending in a feed plane between a measuring roller and a slip bar by detection of torn thread ends which are on one side of the feed " plane are blown through a selected monitoring axis, which extends transversely to the thread path immediately downstream of the measuring roller, while the thread path runs around the measuring roller, a monitoring light beam is generated along the monitoring axis and the Spanned thread web, characterized in that a detector head at one end of the hot roller outside in mounted near one edge of the filament path, this detector head is a lamp with a filament of selected size for generating light, a semi-circular mirror, a first along a first optical AohsenaegmentB arranged lens, a first reflective, at 45 ° to the first optical axis segment and to a second parallel to the monitoring axis optical axis segment inclined mirror and a second arranged along the second optical axis segment Lens, the lenses and the first reflective mirror cooperating to pass through the semi-continuous mirror and the lenses Light deflected by 90 ° by the first reflecting mirror into a first direction in the form of a monitoring beam with a narrow cross-section along the 209817/0715209817/0715 wachungsachse auszustrahlen« daß der Detektorkopf einen entlang einer die erste optische Achse am halbdurchlässigen Spiegel schneidenden optischen Zweigachse angeordneten Photodetektor zum Empfang des zurückkehrenden und durch die Linsen zum halbdurchlässigen Spiegel in einer zur ersten Richtung umgekehrten Richtung gelangenden Lichts einschließt! daß eine in sich reflektierende Auffanganordnung an dem entgegengesetzten Ende der Meßwaise außen in der Nähe der entgegengesetzten Kante der Fadenbahn entlang der Inspektionsachse angeordnet ist, wobei die Auffanganordnung eine Auffanglinse im Weg der auffallenden Strahlen des entlang der Uberwachungsachse von den ersten und zweiten Linsen ausgestrahlten Strahls, einen zweiten reflektierenden, unter 45° zur Achse der Auffanglinse geneigten Spiegel zum umlenken von durch die Auffanglinse hindurchgehenden Lichtes entlang eines dritten optischen Achsensegraenfees unter rechten Winkelnto emit waxing axis «that the detector head has a arranged along a branch optical axis intersecting the first optical axis on the semitransparent mirror Photodetector to receive the returning and through the lenses to the semi-transparent mirror in one includes light coming in the opposite direction to the first direction! that a reflective collecting arrangement at the opposite end of the measuring orphan is arranged externally near the opposite edge of the thread path along the inspection axis, wherein the collecting arrangement has a collecting lens in the path of the incident rays along the monitoring axis of the beam emitted by the first and second lenses, a second reflective, at 45 ° to the axis of the Receiving lens inclined mirror for deflecting light passing through the receiving lens along a third optical axis gradient at right angles /und
zur Uberwachungsachse /©ine im wesentlichen ebene Ober= fläche aus in sich reflektierendem Material mit einer senkrecht zum dritten optischen Aohsensegment angeordneten und den von dem Detektorkopf projiziert en auffallenden Strahlen zugekehrten Fläche zum Zurtickreflektieren auffallender und auf das in sich reflektierende Material auftreffender Strahlen des Strahls entlang ihrer Einfallrichtungen einschließt, wobei die Detektorkopflinsen einen Lichtpunkt auf der Auffanglinse liefern, der eine maximale Abmessung hat, die lediglich ein Bruchteil des Durchmeesers der Auffanglinse ist./and
to the monitoring axis / © ine an essentially flat surface made of self-reflecting material with a surface arranged perpendicular to the third optical axis segment and facing the incident rays projected by the detector head, for back-reflecting incident rays of the beam that hit the self-reflecting material of their directions of incidence, the detector head lenses providing a point of light on the receiving lens which has a maximum dimension which is only a fraction of the diameter of the receiving lens. 2. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Detektorkopf ein im wesentlichen rechteckiges, die Lampe, den Phototransistor,2. Optical system according to claim 1, characterized in that the detector head is an im essentially rectangular, the lamp, the phototransistor, BAD ORIGINALBATH ORIGINAL 209817/0715209817/0715 die erste Linse und den halbdurchlässigen Spiegel umgebendes Gehäuse einschließt» und daß ein hohler, sich von dem Gehäuse erstreckender Spiegelbefestigungsblock vorgesehen ist, der eine erste, sich entlang des ersten optischen Achsensegments erstreckende und in einer unter 45° zu diesem optischen Achsensegment geneigten Oberfläche endende Bohrung aufweist, wobei die Oberfläche den ersten reflektierenden Spiegel trägt, und der eine zweite, die erste Bohrung an dem ersten reflektierenden Spiegel schneidende Bohrung aufweist, wobei die zweite Linse in der zweiten Bohrung gelagert 1st.enclosing the first lens and the semitransparent mirror, and that a hollow one, itself mirror mounting block is provided extending from the housing, the first one extending along the first optical axis segment extending and ending in a surface inclined at 45 ° to this optical axis segment, the surface the first reflective mirror, and the one second, the first bore on the first reflective Has mirror cutting bore, wherein the second lens is mounted in the second bore. 3. Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Linse eine plankdkave entlang des ersten optischen Achsensegments angeordnete Linse zum Empfang von von der Lampe durch den halbdurchlässigen Spiegel ausgesandten Lichts ist und daß die zweite Linse eine plankonvexe mit Abstand von dem ersten reflektierenden Spiegel in Richtung auf die Auffanganordnung entlang des zweiten optischen Achsensegments angeordnete Linse zum Sammeln des Lichts von der plankonkaven Linse und zur Fokussierung des Lichts auf der Auffanglinse ist.3. Optical system according to claim 1 or 2, characterized in that the first Lens a plank dcave arranged along the first optical axis segment lens for receiving from the lamp light emitted by the semi-transparent mirror and that the second lens is a plano-convex with spacing lens disposed along the second optical axis segment from the first reflective mirror toward the intercepting assembly for collecting the light from the plano-concave lens and for focusing the light on the receiving lens. 4. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtweglänge zwischen der Auffanglinee und der in sich reflektierenden Oberfläche kleiner als die Brennpunktsweite der Auffanglinse 1st, um ein außerhalb des Brennpunktes liegendes Bild des die Auffanglinse erreichenden Lichtstrahlpunkts auf der in sich reflektierenden Oberfläche zu erzeugen.4. Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the length of the light path between the interception line and the in reflecting surface is smaller than the focal length of the receiving lens, in order to achieve an outside of the Focal point image of the light beam point reaching the receiving lens on the self-reflecting To generate surface. 209817/0715209817/0715 Lee rsei teLee side
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