DD237151A1 - Vorrichtung zur ueberwachung von band- oder fadenfoermigen gebilden - Google Patents

Abstract

Das band- oder fadenfoermige Gebilde regt einen Fuehler zu Schwingungen an, die umgeformt und ausgewertet werden und der Fadenueberwachung in fadenverarbeitenden Maschinen dienen. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, die in Abhaengigkeit von den Materialien, der Zusammensetzung und Oberflaechenbeschaffenheit der Faeden und Baender sowie von der Luftfeuchte auftretenden Fehlschaltungen der Verarbeitungsmaschinen zu reduzieren. Das wird dadurch erreicht, dass mindestens zwei voneinander getrennte, relativ zueinander bewegliche mechanische Elemente vorgesehen sind, zwischen denen ein elektrisches oder magnetisches Feld besteht, und dass der Fuehler mit einem der mechanischen Elemente verbunden ist, wobei weder der Fuehler noch seine Verbindung zum zugehoerigen Element das Feld beeinflussen. Fig. 1

Description

Hierzu 5 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen von band-oder fadenförmigen Gebilden, die über einen Fühler gezogen und dessen dabei auftretende Schwingungen umgeformt und ausgewertet werden. Sie ist zum Abtasten und Überwachen von Textil-, Kunststoff-und Metallbändern bzw. -fäden in gleicherweise geeignet und an Band-bzw. Fadenherstellungsmaschinen ebenso anwendbar wie an Maschinen, die Bänder oder Fäden verarbeiten.

Charkteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Fadenüberwachungseinrichtungen bekannt, die nach den unterschiedlichsten Prinzipien arbeiten.

Bei einer optischen Fadenüberwachungseinrichtung wird ein definierter Lichtstrahl auf einen Faden und auf eine hinter dem Faden befindliche Fotozelle oder einen anderen lichtelektrischen Empfänger gerichtet. Solange der Faden läuft, trifft eine bestimmte Lichtmenge auf die Fotozelle. Reißt der Faden, so wird die Lichtmenge sprungartig vergrößert und ein Schaltvorgang eingeleitet. Wie die meisten lichtelektrischen Lösungen birgt auch diese Art der Fadenüberwachung die Gefahr der Verschmutzung und damit von produktionshemmenden Fehlschaltungen im Routinebetrieb in sich. Außerdem können mit optischen Fadenüberwachungseinrichtungen sehr dünne Fäden nicht überwacht werden.

Es sind auch elektronische Fadenüberwachungseinrichtungen bekannt, bei denen die Fäden ionisiert und an entgegengesetzt geladenen elektronischen Bauteilen vorbeigeführt werden. Bei im wesentlichen unveränderten Potentialunterschied, d. h. bei laufendem Faden, läuft die Verarbeitungsmaschine. Zeigt sich eine sprunghafte Änderung im Potentialunterschied, so wird ein Abschaltsignal erzeugt.

Eine plötzliche Änderung der Potentialdifferenz kann aber auch Inhomogenitäten im Material selbst zur Ursache haben, so daß die Verarbeitungsmaschine zum Stillstand gebracht wird, ohne daß der Faden gerissen ist. Außerdem ist dieses Prinzip der Fadenüberwachung nur auf nichtmetallische Fäden beschränkt.

Bekannt sind ferner mechanische Fadenüberwachungseinrichtungen, bei denen der Faden mit einem mechanischen Spannelement gespannt wird, wenn die Verarbeitungsmaschine (Textilmaschine) läuft. Reißt der Faden oder kommt es auf andere Weise zu einem Fadenstillstand, so wird vom Spannelement der Stillstand der Maschine ausgelöst. Der Nachteil der mechanischen Fadenüberwachung ist darin zu sehen, daß sie relativ langsam reagieren, den Faden mechanisch beanspruchen und die elektrischen Kontakte störanfällig sind.

Schließlich ist es bekannt, den bewegten Faden über einen Fühler zu führen, wobei er an diesem Fühler reibt und einen Ton einer bestimmten Frequenz erzeugt. Die Tonfrequenzen sind von der Fadengeschwindigkeit und der Fadenspannung abhängig. Das akustische Signal wird in elektrische bzw. magnetische Energie umgeformt und elektronisch verarbeitet. Unter einem bestimmten Frequenzpegel wird das Abschaltsignal für die Textilmaschine erzeugt. Da aber Jie Akustiken in Abhängigkeit von den Materialien, Zusammensetzungen und Beschaffenheiten der Fäden und von der Feuchtigkeit der sie umgebenden Luft unter gleichen maschinellen Grundbedingungen sehr unterschiedlich sein können, treten häufig Fehlschaltungen auf.

Ziel der Erfindung

Durch die Erfindung sollen die Mangel der bekannten Fadenüberwachungseinrichtungen beseitigt und eine universell einsetzbare Vorrichtung zur Überwachung von band-oder fadenförmigen Gebilden geschaffen werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Überwachung von band-oder fadenförmigen Gebilden so zu gestalten, daß sie vom Material, der Temperatur, der Geschwindigkeit, der Konsistenz des Fadens oder Bandes und der umgebenden Luftfeuchte weitestgehend unabhängig ist. Auch soll sie der Überwachung von ein- und mehrlagigen Fäden und Bändern in gleicherweise dienen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens zwei voneinander getrennte, relativ zueinander bewegliche mechanische Elemente vorgesehen sind, zwischen denen ein elektrisches oder magnetisches Feld besteht, und daß der Fühler mit einem der mechanischen Elemente verbunden ist, wobei weder der Fühler noch seine Verbindung zum zugehörigen Element eine Feldbeeinfiussung zuläßt.

Der Fühler kann punkt-, linien-oderflächenförmig ausgebildet sein, je nachdem, ob ein Faden oder ein Band an ihm reibt. Er kann auch die Form einer Öse haben, durch die der zu überwachende Faden hindurchgezogen wird.

Vorteilhaft sind die mechanischen Elemente in einem Gehäuse angeordnet, das als ihr gemeinsamerTräger und gleichzeitig zum Schutz des zwischen ihnen bestehenden Feldes gegen äußere Einflüsse dient.

Zum Schutz gegen äußere Schwingungen sind die mechanischen Elemente im Gehäuse und/oder das Gehäuse selbst schwingungsgedämpft gelagert. Damit wird vermieden, daß sich den Eigenschwingungen des Fadens oder Bandes Fremdschwingungen überlagern und Schaltfehler auftreten.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn nur zwei mechanische Elemente vorgesehen und diese Platten eines Kondensators sind, von denen eine mit dem Fühler verbunden und bezüglich der anderen bewegbar ist. Der Fühler kann auch mit einem das elektrische Feld zwischen den an eine Spannungsquelle angeschlossenen Kondensatorenplatten beeinflussenden Element verbunden sein, das bei Schwingungen des Fadens um seine Mittellage zwischen den Platten schwingt und dabei die Kapazität des Kondensators verändert.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn eines der mechanischen Elemente ein Permanentmagnet ist, in dessen Magnetfeld das andere mechanische Element, als Hall-Element oder als Spule ausgebildet, entsprechend den Schwingungen des Fadens oder Bandes bewegt wird.

Die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung ist unabhängig davon anwendbar, ob es sich um einen textlien oder metallischen Faden oder um ein Band handelt. Ihre Anwendung ist weder an eine begrenzte Transparenz noch an eine eng tolerierte Hygroskopizität gebunden.

Die Laufgeschwindigkeit des zu untersuchenden Gebildes ist innerhalb sehr weiter Grenzen (10-1000 m/min) ohne Einfluß auf die Funktionstüchtigkeit der Überwachungsvorrichtung.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung,

Fig.2: ein Blockschaltbild zur Signalverarbeitung,

Fig.3a und b: Impulsdiagramme bei der Signalverarbeitung,

Fig.4: einen Fühler für mehrere Fäden,

Fig.5: die elektrische Parallelschaltung mehrerer Fühler,

Fig. 6: einen Fühler mit beweglicher Kondensatorplatte und

Fig.7: einen Fühler mit beweglicher Spule. . .--

In Fig. 1 ist eine Öse 1, durch die ein zu überwachender Faden 2 geführt wird, die innerhalb eines Gehäuses 3 auf einem Dämpfungsmaterial 4 in einer elastischen Lagerung 5 gelagert ist, mit einem Eisenmetall 7 verbunden, das sich über eine isolierende Verbindung 6 dicht vor einem Luftspalt 8 eines mit einer Drahtwicklung 9 versehenen Permanentmagneten 10 bewegen kann.

Das Gehäuse 3 ist mit zwei Öffnungen 11 und 12 versehen, die dem ungehinderten Lauf des Fadens 2 dienen. **

Die Befestigung des Gehäuses 3 auf einer fadenverarbeitenden Maschine 13 erfolgt über einen Schwingungsdämpfer 14.

Der zu überwachende Faden 2 bewegt sich so durch eine Öse 1, daß es zu einem Reiben des Fadens 2 an der Öse 1 kommt. Dazu ist es erforderlich, die Richtung des laufenden Fadens 2 in der Öse 1 um einen kleinen Winkel zu ändern.

Der bei Fadenbewegung an der Öse 1 reibende Faden bewirkt, daß das elastisch gelagerte System, bestehend aus Öse 1, Verbindung 6 und Eisenmetall 7 zu schwingen beginnt, wobei sich das Eisenmetall 7 so vor dem Permanentmagneten 10 bewegt, daß in der Drahtwicklung 9 eine Wechselspannung indiziert wird. Das Vorhandensein dieser Wechselspannung ist das Kriterium für einen bewegten Faden.

Ab einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit des Fadens 2 von ca. 0,2 m/s ist die Frequenz und die Amplitude dieser Wechselspannung relativ konstant.

Zur Verringerung des Einflusses von unerwünschten Schwingungen auf das elastisch gelagerte System 1, 6 und 7 ist dieses im Gehäuse 3 auf dem Dämpfungsmaterial 4 montiert, und zusätzlich ist das Gehäuse 3 mit dem Schwingungsdämpfer 14 auf der fadenverarbeitenden Maschine 13 befestigt.

Dadurch wird erreicht, daß unerwünschte Schwingungen, die insbesondere durch das Vibrieren der Maschine 13 hervorgerufen werden und auf das Eisenmetall 7 einwirken, in der Drahtwicklung 9 eine Spannung indizieren, die in der Amplitude unterhalb des Nutzsignales liegt und in der Frequenz vom Nutzsignal abweicht.

In Figur 2 ist mit 17 der Bewegungswandler gemäß Fig. 1 bezeichnet. Seine Ausgangssignale werden in einem Verstärker 18 verstärkt, über einen Filter 19 einem Gleichrichter 20 zugeführt und anschließend in einem Trigger 21 digitalisiert. Diesem Trigger 21 folgt eine Schaltstufe 23, die im hier beschriebenen Beispiel aus einer open-collector-Transistor-Stufe besteht. Das damit zur Verfügung stehende digitale Ausgangssignal 230 kann in bekannter Weise zur Steuerung der fadenverarbeitenden Maschine genutzt werden.

Die aktiven BsunninnRn 18. 20 und 21 werden von einer Stromversorauna 24 mit Eneraie versorat.

In Fig.3 ist ein Impulsdiagramm der Fadenüberwachung dargestellt, wobei Fig.3a die Ausgangsspannung des Bewegungswandlers 17 unter verschiedenen Betriebsbedingungen 25 bis 28 und Fig. 3 b das dazugehörige Ausgangssignal 30 der Schaltstufe 23 zeigt.

Der Zeitraum 25 zeigt in Fig. 3 a das AusgangssignaI des Bewegungswandlers 17 während des Fadenlaufes, wobei die Schaltstufe 23 ein Low-Signal abgibt.

Im Zeitraum 26 ist das Ausgangssignal des Bewegungswandlers 17 bei Faden- und Maschinenstillstand als praktisch nicht vorhanden dargestellt, wobei das dazugehörige Ausgangssignal der Schaltstufe 23 High ist.

Der Zeitraum 27 zeigt dem Fadenlauf entsprechende Signale bei geringster möglicher Fadengeschwindigkeit, wobei die Ausgangssignale des Bewegungswandlers 17 in der Amplitude gerade noch die Triggerschwelle 29 übersteigen und die Schaltstufe 23 auf Low schaltet.

Im Zeitraum 28 sind die Ausgangssignale des Bewegungswandlers 17 dargestellt, die bei Fadenstillstand, jedoch arbeitender Maschine 13 erzeugt werden. Diese Störimpulse werden mittels des Dämpfungsmateriales4, des Schwingungsdämpfers 14 und des Filters 19 so abgeschwächt, daß sie in ihrer Amplitude sicher unter der Triggerschwelle 29 liegen und somit das Ausgangssignal der Schaltstufe 23 auf High bleibt.

In Fig. 5 sind an eine Verbindung eines Bewegungswandlers mehrere Ösen 101,102 und 103 angebracht.

Für jeden zu überwachenden Faden 201,202,203 ist eine Öse vorgesehen. Die Anzahl der Ösen braucht nicht auf drei beschränkt zu sein.

Die Wirkung der in Fig. 6 dargestellten elektrischen Paralellschaltung mehrerer kompletter Fadenwächter 231, 232 und 233 basiert auf der Zusammenschaltung der open-collector-Stufen. Sie ist vornehmlich für räumlich voneinander getrennt angeordnete Fadenwächter geeignet. Auch diese Anordnung ist nicht auf drei Fadenwächter beschränkt. Das gemeinsame Ausgangssignal 234 geht dabei auf Low, sobald in einem der Fachwächter ein Faden bewegt wird.

In Fig.6sindan einer teilweise dargestellten Verarbeitungsmaschine 31 auf einem schwingungsdämpfenden Medium 32 ein Gehäuse 33 und ein Lager 34 befestigt. In Gehäuse 33 sind zwei Platten 35 und 36 eines Kondensators mit nach außen führenden Anschlüssen 37 und 38 vorgesehen. Die Platte 35 ist an einem Arm 39 gehäusefest angeordnet. Die Platte 36 ist über einen Arm 40 starr mit einem schwingungsfähigen Verbindungsstück 41 verbunden, das einerseits in das Lager 34 eingespannt und an seinem freien Ende mit einer Öse 42 versehen ist, in der ein Faden 43 anliegt. Das Anliegen des Fadens ander Öse 42 wird durch sein Abknicken an der Öse 42 verdeutlicht. Das Verbindungsstück 41 befindet sich außerhalb des Gehäuses 33, so daß der zwischen der Platte 36 und dem Verbindungsstück 41 befindliche Arm 40 durch eine Öffnung 44 im Gehäuse 33 geführt ist, deren Größe die ungehinderte Bewegung des Armes 40 und damit des Verbindungsstückes 41 und der Platte 36 in Richtung eines Doppelpfeiles 45 parallel zur Zeichenebene ermöglicht.

Wenn der Faden 43 durch die Öse 42 läuft, reibt er entsprechend seiner Oberfläche, seiner Spannung und seiner Geschwindigkeit an ihr. Dadurch gerät die Öse 42 mit dem Verbindungsstück 41 und der Platte 36 in Schwingungen, was zu Feldänderungen des zwischen den Platten 35 und 36 bestehenden elektrostatischen Feldes und damit zu Änderungen der der Feldstärke proportionalen elektrischen Spannungen führt. Die Spannungsänderungen werden ähnlich wie zu Fig. 1 beschrieben an den Anschlüssen 37 und 38 abgegriffen und wie zu Fig.2 beschrieben verarbeitet.

Tritt keine Wechselspannung mehr auf, so ist entweder die Verarbeitungsmaschine 31 abgeschaltet worden oder der Faden 43 gerissen. Im letzten Fall wird ein Schaltsignal erzeugt, das die Verarbeitungsmaschine 31 anhält.

In Fig.7 ist wieder an einer z.T. dargestellten Verarbeitungsmaschine 46 ein Gehäuse 47 über ein schwingungsdämpfendes Medium 48 befestigt. Das Medium 48 verhindert weitestgehend die Übertragung von Fremd- und Maschinenschwingungen auf das Gehäuse 47 und die in seinem Inneren befindlichen Bauteile. In ein am Gehäuse 47 befestigtes Lager 49 ist ein in Richtung eines Doppelpfeiles 50 schwingungsfähiger Fühler 51 mit einem Ende eingespannt. Mit dem anderen Ende, das eine Kante 52

darstellt, ragt der elektrisch und magnetisch unempflindliche Fühler 51 durch eine Öffnung 53 im Gehäuse 47 nach außen. An ihr reibt sich ein laufendes Band 54. Im Gehäuse 47 ist mit dem Fühler 51 über einen Arm 55 eine Spule 56 starr verbunden, die zwei nach außen geführte bewegliche Anschlüsse 57 und 58 aufweist und einen Permanentmagneten 59 umgibt, der am Gehäuse 47 fest angeordnet ist.

Bei laufendem Band 54 schwingt der Fühler 51 mit der Spule 56 in Richtung des Doppelpfeiles 50. Beim Schwingen des Fühlers 51 wird die Spule 56 im magnetischen Feld des Permanentmagneten 59 bewegt, so daß in Abhängigkeit von der Feldstärke in der Spule 56 eine Wechselspannung induziert und über die Anschlüsse 57 und 58 zur Signalverarbeitung, ähnlich wie zu Fig. 2 beschrieben, geführt wird. Ist das Band 54 gerissen, so wird in der Signalverarbeitungsstufe ein Signal zum Abschalten der Verarbeitungsmaschine 46 erzeugt.

Claims (8)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Vorrichtung zum Überwachen von band- oder fadenförmigen Gebilden, die über einen Fühler gezogen und dessen dabei auftretende Schwingungen umgeformt und ausgewertet werden, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens zwei voneinander getrennte, relativ zueinander bewegliche mechanische Elemente vorgesehen sind, zwischen denen ein Feld besteht, und daß der Fühler mit einem der mechanischen Elemente verbunden ist, wobei der Fühler noch seine Verbindung zum zugehörigen mechanischen Element eine Beeinflussung des Feldes bewirkt.
2. 2. Vorrichtung gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Berührung zwischen dem Fühlerund dem Gebilde punkt-, linien-oder flächenförmig gestaltet ist.
3. 3. Vorrichtung gemäß Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die mechanischen Elementein einem Gehäuse angeordnet sind.
4. 4. Vorrichtung gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Verbindung zwischen Fühler und mechanischem Element elektrisch und/öder magnetisch isolierend gestaltet ist.
5. 5. Vorrichtung gemäß Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Gehäuse und/oder die mechanischen Elemente im Gehäuse schwingungsisoliert gelagert sind.
6. 6. Vorrichtung gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die mechanischen Elemente Platten eines Kondensators sind.
7. 7. Vorrichtung gemäß Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß ein mechanisches Element ein Permanentmagnet ist.
8. 8. Vorrichtung gemäß Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß ein mechanisches Element eine Spule ist.