Fadenwächter zur Ueberwachung des Fadenlaufes einer Textilmaschine
Fadenwächter an Textilmaschinen dienen dazu, den Fadenlauf zu überwachen, d. h. festzustellen, ob der Faden ordnungsgemäss läuft oder ob ein Fadenbruch aufgetreten ist. Die bekannten Fadenwächter sprechen entweder auf den beim Fadenbruch eintretenden Zusammenbruch der Fadenspannung an oder auf das Fehlen des Fadens. Diejenigen Fadenwächter, welche auf das Fehlen des Fadens ansprechen, haben den Nachteil, dass sie verhältnismässig spät oder gar nicht auf den Fadenbruch reagieren, da hierbei Voraussetzung ist, dass der Faden nach dem Fadenbruch auch aus dem Fadenwächter herausgleitet.
Bei denjenigen Fadenwächtern, welche auf den Zusammenbruch der Fadenspannung ansprechen, besteht die Möglichkeit, dass der Faden an einer Stelle reisst, die verhältnismässig weit von dem Fadenwächter entfernt ist, so dass die Fadenspannung nicht sofort verschwindet. Hierdurch entstehen ebenfalls Verzögerungen in der Abstellung.
Weiterhin besteht bei diesen Fadenwächtern die Möglichkeit, dass, beispielsweise bei einer Fachspulmaschine, der gebrochene Faden nach einem kurzen Stillstand ohne vollständigen Fadenspannungseinbruch von den übrigen Fäden mitgerissen und weiter aufgespult wird. Auch in diesem Fall würde der auf die Fadenspannung ansprechende Fadenwächter nicht mit Sicherheit ansprechen, da die Zeit des Fadenspannungseinbruches unter Umständen nur wenige Millisekunden betragen kann.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Fadenwächter mit extrem hoher Ansprechgeschwindigkeit zu entwickeln. Dabei beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, dass weder ein auf das Fehlen des Fadens ansprechender noch ein auf den Zusammenbruch der Fadenspannung ansprechender Fadenwächter hinreichend schnell reagieren kann, sondern dass es erforderlich ist, einen Fadenwächter zu entwickeln, der auf den Bewegungszustand des Fadens anspricht, d. h. also feststellt, ob der Faden läuft oder nicht bzw. ob die Fadengeschwindigkeit erheblich absinkt. Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung gelöst durch ein am Faden anliegendes, von dem laufenden Faden in Schwingungen versetzbares Tastorgan, welches mit einem die mechanischen in elektrische Schwingungen umwandelnden Schwingungswandler verbunden ist.
Die Erfindung macht sich hierbei die Tatsache zunutze, dass ein bewegter Faden ein an ihm anliegendes Tastorgan ebenso in Schwingungen versetzen kann wie beispielsweise der Violinbogen die Violinsaite. Die so gewonnenen Schwingungen des Tastorgans können mit an sich bekannten Schwingungswandlern in elektrische Schwingungen umgewandelt werden. Als Schwingungswandler können beispielsweise Körperschallmikrophone oder Tonabnehmer-Systeme verwendet werden, die nach dem Prinzip des Kohlemikrophons nach dem kapazitiven, induktiven, magnetostriktiven oder piezoelektrischen Verfahren arbeiten.
Es ist aber auch möglich, die mechanischen Schwingungen des Tastorgans durch eine ruhende oder eine durch das Tastorgan in Schwingungen versetzte optische Schlitzblende in Lichtschwankungen umzuwandeln und diese wiederum mit Hilfe einer lichtempfindlichen Zelle in elektrische Schwingungen unzuwandeln. Grundsätzlich ist es also für das Grundprinzip der Erfindung gleich, welcher Art der Schwingungswandler ist, jedoch sind diejenigen Schwingungswandler, welche die höchste Ausgangsspannung liefern, zur Durchführung der Erfindung am geeignetsten, da sie nicht so anfällig gegen Störspannungen sind. Ausserdem können dann mehrere Geber beispielsweise mittels Diodengatter ohne Vorverstärkung auf einen gemeinsamen Schaltverstärker arbeiten, welcher den Fadenbruch anzeigt und vorzugsweise gleichzeitig die Maschine abstellt.
Die Art der von dem laufenden Faden in dem Tastorgan hervorgerufenen Schwingungen ist an sich beliebig. Für den Überwachungsvorgang können sowohl Resonanzschwingungen als auch andere Schwingungen des Tastorgans herausgezogen werden. Unter Umständen ist es bereits möglich, das Tastorgan durch die einzelnen vom Faden abstehenden Fäserchen allein durch das Anschlagen der einzelnen Fäserchen an das Tastorgan in Schwingungen zu versetzen.
Um extrem kurze Ansprechzeiten des Fadenwächters zu erreichen, gibt es verschiedene Wege. Einer dieser Wege besteht darin, dass ein Tastorgan verwendet wird, welches eine sehr hohe Resonanzfrequenz aufweist.
Wenn diese Resonanzfrequenz beispielsweise 5000 Hz oder mehr beträgt, so können die Ausschwingzeiten bei einem Fadenbruch auch ohne jegliche Dämpfungsmittel sehr kurz gehalten werden. Bei Systemen mit niedrigerer Resonanzfrequenz kann es vorteilhaft sein, zusätzliche Dämpfungsmittel anzuordnen. Schliesslich ist es aber auch möglich, eine kurze Ansprechzeit des Fadenwächters dadurch zu erreichen, dass das Tastorgan von dem Faden in Schwingungen versetzt wird, die erheblich unterhalb seiner Resonanzfrequenz liegen. Hierdurch entsteht ein aperiodisches Verhalten, welches die kurzen Abstellzeiten ermöglicht.
An Hand der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele sei die Erfindung näher erläutert.
In Figur 1 erkennt man den zu überwachenden Faden F, welcher mittels einer bereits vorhandenen oder zusätzlichen Fadenführung 1 über ein Tastorgan 2 geführt ist, welches aus einem schwingungsfähigen Stab besteht. An der vom Faden F berührten Stelle ist dieses Tastorgan mit einem elastisch befestigten Sinterkorundröhrchen 3 oder einem anderen abriebfesten Teil versehen, welches infolge seiner grossen Härte eine Abnutzung des Tastorgans verhindert. Das Tastorgan 2 ist mit einem Schwingungswandler 4 verbunden, welcher in diesem Fall aus einem piezoelektrischen Geber besteht. Dabei wird das Piezokristallplättchen 5 von dem Tastorgan 2 in Schwingungen versetzt. Diese Schwingungen rufen elektrische Spannungsschwankungen hervor, die an den Anschlusskontakten 6 abnehmbar sind. Das Piezokristallplättchen ist in an sich bekannter Weise in elastischen Halterungen 7 gelagert.
Zur Erzielung einer möglichst hohen Schwingungsdämpfung ist auch das Tastorgan 2 in einer elastischen Halterung 8 angeordnet.
Um Beschädigungen des Systems durch mechanischen Stoss oder dergleichen zu vermeiden, ist das Ende des Tastorgans 2 mit einer elastischen Auslenkbegrenzung 9 versehen, welche jedoch normalerweise die von dem laufenden Faden F hervorgerufenen Schwingungen des Tastorgans 2 bzw. des Sinterkorundröhrchens 3 nicht behindert.
Figur 2 zeigt einen nach dem gleichen Prinzip der Figur 1 arbeitenden Fadenwächter, wobei für die gleichen Teile die gleichen Bezeichnungen beibehalten sind. In diesem Fall wird jedoch der piezoelektrische Schwingungswandler 4 von einer Stirnseite aus erregt.
Die von dem Schwingungswandler ausgehenden elektrischen Schwingungen können mittels einer geeigneten Schaltung, wie sie beispielsweise in Figur 3 dargestellt ist, zur Anzeige des Fadenbruches, zur Abstellung der Maschine oder zur Auslösung automatischer Steuervorgänge herangezogen werden. Dabei ist in Figur 3 an einen Fadenwächter zur Überwachung einer Zettelmaschine gedacht, wobei jedem einzelnen aus dem Zettelgatter austretenden Faden ein Fadenwächter zuge ordnet ist. An die Klemmen El und E2 wird die von dem Schwingungswandler hervorgerufene elektrische Spannung angeschlossen. Dabei ist es gleichgültig, ob diese elektrische Spannung von einem piezoelektrischen Geber 10, einem induktiven Geber kl, einem magnetostriktiven Geber, einem Hallgenerator, einem kapazitiven Geber 12 oder einem Kohlemikrophon-Geber 13 stammt.
Der beschriebene Fadenwächter unterscheidet sich jedoch von den bekannten Fadenwächtern, wie beispielsweise den Fallnadeln, in einer grundlegenden Beziehung.
Bei den bekannten Fadenwächtern geschieht etwas, wenn der Faden reisst. Beispielsweise wird durch das Ausschwenken der Fallnadel ein Kontakt geschlossen.
Bei dem Fadenwächter nach vorliegender Erfindung hört jedoch etwas auf, nämlich die von dem laufenden Faden hervorgerufene Schwingung des Tastorgans. Um beispielsweise bei einem Fadenbruch den Spulvorgang abzustellen, muss aber wie bei einer Fallnadel etwas geschehen. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, bei dem Fadenwächter ein Umkehrglied einzusetzen. Dies wird auf folgende Weise erreicht:
Die Widerstände 14 und 15 sind über die Klemmen B1, B2 mit dem negativen bzw. positiven Pol einer Gleichspannungsquelle verbunden. Solange der Faden läuft, wird von dem an die Klemmen El, E2 angeschlossenen Schwingungswandler bewirkt, dass über die Diode 16 an dem Punkt A eine positive Spannung anliegt, welche den Kondensator 20 auflädt und die zuständige Diode 17c des Diodengatters sperrt.
Bei einem Fadenbruch bricht die an den Klemmen El, E2 anliegende Spannung schlagartig zusammen. Dadurch kann die negative Spannung von der Anschlussklemme B1 über den Widerstand 14 durch die Diode 17c den für sämtliche Fäden gemeinsamen Schaltverstärker 18 aussteuern, welcher beispielsweise den Elektromagneten 19 zur Abstellung der Maschine erregt. Der Schaltverstärker 18 wird in an sich bekannter Weise ausgebildet und über die Anschlussklemmen C1, C2 an eine Stromquelle angeschlossen.
Man erkennt, dass lediglich die einfachen und preiswerten Teile links der strichpunktierten Linie D für jeden Faden einzeln angeordnet werden müssen, während die erheblich aufwendigeren Teile, insbesondere für den Schaltverstärker 18, nur einmal für sämtliche Fäden benötigt werden. Besondere Qualitätsanforderungen werden an den die mechanische Schwingungen in elektrische Schwingungen umwandelnden Schwingungswandler nicht gestellt, da es auf eine saubere Ubertragung der Schwingungsfrequenzen in dem vorliegenden Fall nicht ankommt. Es genügt, wenn die Schwingspannung bei allen Fadensorten einen Mindestwert immer übersteigt. Danach kann die Schwingspannung beliebig hoch sein. Der Grenzwert für die Mindestspannung wird dadurch bestimmt, dass während des Fadenlaufes am Punkt A eine ausreichend hohe positive Spannung anstehen muss, so dass die zugehörige Diode 17c gesperrt wird.
Wenn als Schwingungswandler ein Geber verwendet wird, welcher eine hochohmige Eingangsschaltung erfordert, beispielsweise ein piezoelektrischer Geber 10, so ist es vorteilhaft, für das Diodengatter 17 Siliziumdioden zu verwenden, besonders dann, wenn viele Fadenwächter über einen gemeinsamen Schaltverstärker 18 wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zusammengefasst werden sollen. Die Siliziumdioden entkoppeln dann die einzelnen Fadenwächter, so dass jeder Fadenwächter unabhängig von dem anderen ein eindeutig auf ihn bezogenes Schaltsignal an den Schaltverstärker 18 liefern kann und damit auch, beispielsweise bei einem Zettelgatter, eine Selektion des gebrochenen Fadens erreicht werden kann.
Schliesslich sei noch darauf hingewiesen, dass der Fadenwächter gemäss vorliegender Erfindung sich nicht nur zur Überwachung von Fadenhewegungen in Achsrichtung des Fadens eignet, sondern auch zur tJberwa- chung von Fadenbewegungen in anderer Richtung. So ist es beispielsweise möglich, auch die Changierbewegung des laufenden Fadens beispielsweise an den Fadenführungstrommeln einer Spulmaschine zu überwachen.