<Desc/Clms Page number 1>
Elektro-optischer Fadenreiniger
Beim Spinnen von Textilfasern ist es unvermeidbar, dass stellenweise Querschnittsänderungen im Garn auftreten, oder dass durch eingesponnene Fremdkörper (z. B. Baumwollschalen) der Querschnitt ver- ändert wird. Die Querschnittsänderungen können rund sein oder jede beliebige andere Form haben.
Weicht der Querschnitt um einen gewissen Betrag vom Sollwert ab, so muss diese Stelle aus dem Garn entfernt werden, da sie andernfalls für das Garn einen erheblichen Qualitätsmangel darstellen würde.
Querschnittsabweichungen können, wenn es Verdickungen sind, durch die hinreichend bekannten mechanischen Fadenreiniger entfernt werden. Der mechanische Fadenreiniger besteht aus einer Metallplatte mit Schlitz, wobei der Schlitz dem Sollwert des Garndurchmessers angepasst ist. Läuft der Faden beim Umspulen durch den Metallschlitz, so wird eine Verdickung hier eingeklemmt und abgerissen.
Die Praxis hat aber gezeigt, dass der mechanische Fadenreiniger die Querschnittsfehler im Garn nur unvollkommen entfernt. Der Hauptgrund liegt darin, dass Querschnittsfehler nicht nur als runde Verdickungen auftreten, sondern häufig als flache oder gequetschte Stellen erscheinen und der Garndurchmesser daher in einer Richtung überhaupt nicht vom Sollwert abweicht oder diesen sogar unterschreitet. Es ist leicht einzusehen, dass derartige Fehler den Schlitz des Fadenreinigers meistens ungehindert passieren können.
Diese und andere Mängel des mechanischen Fadenreinigers haben zur Entwicklung von photoelektrischen Fadenreinigern geführt. Bei einem solchen wird der Faden im Prinzip zwischen einem lichtelektrischen Empfänger (Photozelle oder Photoelement) und einer Lichtquelle, beispielsweise einer Lampe mit Sammellinse, hindurchgeführt. In dem von der Sammellinse ausgehenden, parallelen Lichtstrahlenbündel wird ein Teil des Lichtes durch den dazwischenliegenden Faden abgedeckt, so dass der Querschnitt des Fadens als Schatten vom Lichtempfänger registriert wird. Querschnittsänderungen des Fadens verändern somit die vom Lichtempfänger aufgenommene Lichtmenge und werden von diesem als Spannungsänderung wiedergegeben. Die Spannungsänderungen können z. B. nach entsprechender Verstärkung zur Auslösung einer elektromagnetischen Schneideinrichtung benutzt werden.
Mit dieser einfachen photoelektrischen Einrichtung werden flache oder gequetschte Querschnittsfehler aber auch nur dann richtig erfasst, wenn sie quer zur Strahlenrichtung stehen ; liegt der gleiche Fehler hingegen parallel zur den Lichtstrahlen, so wird weder der Schatten des Fadens verändert noch ein Signal abgegeben. Für die Erkennung und Ausscheidung der Querschnittsfehler nach bestimmten zulässigen Grössen ist es jedoch unbedingt erforderlich, dass ein bestimmter Garnfehler in jeder beliebigen Lage zum Lichtstrahl ein wenigstens annähernd gleich grosses Signal gibt.
Diese Forderung hat zum Bau von Einrichtungen mit zwei oder mehreren sich kreuzenden Lichtstrahlen geführt, wobei der Faden deren Kreuzungsstelle durchläuft und demnach einen mehrfachen Schatten wirft (s. z. B. die belgische Patentschrift Nr. 597995 oder die deutsche Patentschrift Nr. 8834). Wird bei zwei sich rechtwinkelig schneidenden Strahlenbündeln in deren Kreuzungszone eine flache Querschnittsverdickung um 900 verdreht, so ergeben sich für diese beiden Stellungen gleiche Verhältnisse
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
<Desc/Clms Page number 3>
durch den Körper 3a gebildeten Zylinderfläche.
Die dem Faden 6 zugekehrte Fläche 4a bzw. 4b des Körpers 3a bzw. 3b ist als sekundäre Lichtquelle aufzufassen, die den Faden unter einem möglichst stumpfen Winkel, also annähernd über den halben Umfang beleuchtet. Die Photozelle 5 ist dabei so zu dimensionieren, dass sie, vom Faden aus gesehen, wieder unter etwa dem gleichen Winkel erscheint. Dies wird durch relativ geringe Abstände zwischen dem Faden einerseits und dem Körper 3 bzw. der Photozelle 5 erreicht.
Nachdem das Licht von der Glühlampe 1 den Opalglaskörper 3 durchlaufen hat, tritt es an der Fläche 4 gegen den Faden hin völlig diffus gestreut aus, d. h. es ist keine bevorzugte Strahlenrichtung vorhanden und es entsteht deshalb keinerlei definierte Abbildung (Schatten) des Fadens 6 auf dem flächenhaften Lichtempfänger 5. Querschnittsänderungen des Fadens 6 haben deshalb über die ganze Fläche des Lichtempfängers verteilte Helligkeitsänderungen zur Folge, weshalb sich örtliche Empfindlichkeitsunterschiede oder Lageänderungen des durchlaufenden Fadens in keiner Weise auswirken.
Da der Faden unter einem Winkel von annähernd 180 gleichmässig diffus angestrahlt wird, ist auch die Form und die Richtungslage der Querschnittsabweichungen völlig gleichgültig, und der Anordnung haftet keine Anisotropie an, wie sie bei Fadenreinigern mit gerichteten Lichtstrahlen unver- meidlich ist.
Voraussetzung für die Eliminierung der Anisotropie ist, dass der Faden 6 über den gesamten Winkel a mit mindestens annähernd der gleichen Lichtintensität angeleuchtet wird. Bei den Anordnungen nach Fig. 1 und Fig. 2 wird dies auf unterschiedliche Weise erreicht. Da der annähernd homogen angestrahlt Körper 3a überall gleiche Dicke aufweist, ist die Intensität der diffus austretenden Strahlung an jeder Stelle der Austrittsfläche 4a gleich. Da ferner diese Fläche 4a überall den gleichen Abstand vom Faden 6 hat, ist die erwähnte Bedingung mit sehr guter Annäherung erfüllt.
Bei dem nach Fig. 2 geformten Körper 3b ist hingegen die Dicke gegen die beiden Ränder hin geringer und dementsprechend die Austrittsintensität an den Rändern der Fläche 4b grösser. Anderseits ist aber auch der Abstand dieser Randpartien vom Faden 6 beträchtlich grösser als die Distanz der weniger intensiv strahlenden Mittelpartie der Fläche 4b. Diese beiden Erscheinungen wirken einander im ausgleichenden Sinne entgegen, so dass an jeder angeleuchteten Stelle des Fadens 6 über den ganzen Winkel a wieder annähernd gleiche Helligkeit herrscht. Durch geeignete Formgebung im Querschnitt des Körpers 3b und unter Berücksichtigung der Lichtdurchlässigkeit des verwendeten Opal- materials können verbleibende Inhomogenitäten ausgeglichen werden.
Die Fig. 3 zeigt eine besonders vorteilhafte und raumsparende Anordnung der optischen Elemente des Fadenreinigers. Ein geschnitten gezeichneter Körper 11 aus klar durchsichtigem Material, beispielsweise Plexiglas, weist eine Ausnehmung 12 auf, welche den Kolben einer Glühlampe 10 aufnimmt. An der einen Stirnseite des vorzugsweise prismatischen Körpers 11 ist ein Körper 14 aus lichtdurchlässigem, aber diffus streuendem Material eingesetzt, dessen Lichtaustrittsfläche 15 wieder dem Faden 6 bzw. dem flächenhaften Lichtempfänger 5 zugekehrt ist. An den übrigen Seitenflächen ist der Körper 11 mit einer diffus reflektierenden Schicht 13, vorzugsweise mit einem deckenden, weissen Farbanstrich, überzogen. Diese Massnahme bewirkt, dass trotz der räumlichen Nähe der Glühlampe 10 der Körper 14 weitgehend homogen angeleuchtet wird.
Der Querschnitt des Körpers 14 ist nach dem Prinzip gemäss Fig. 2 gestaltet, doch könnte selbstverständlich auch ein nach Art des Körpers 3a in Fig. l geformter Teil eingesetzt werden.
Die Fig. 4 und 5 zeigen etwa in natürlicher Grösse einekonstruktive Ausgestaltung des vollständigen Fadenreinigers. Ein vorzugsweise als Spritzgussteil ausgebildetes, metallisches Gehäuse 20, welches mit einem seitlichen Deckel 21 verschlossen ist, ist mit einer Fadenführungs-Öse 23 versehen, in welche der Faden durch einen Gehäuseschlitz 22 eingeführt wird. Die gesamte optische Einrichtung ist in unmittelbarer Umgebung der Fadenführung 23 untergebracht. An einem Winkelstück 24, welches, wie strichpunktiert angedeutet, ausgeschwenkt werden kann, sind die Teile 26 und 27 befestigt, welche den Teilen 11 und 14 in Fig. 3 entsprechen. Auf der andern Seite der Fadenführung 23 ist die Photozelle untergebracht (nicht eingezeichnet). Die Glühlampe 28 sitzt in einer im Gehäuse 20 befestigten Fassung.
Bei ausgeschwenktem Winkelstück 24 lassen sich die optischen Teile bequem reinigen und nötigenfalls die Glühlampe 28 auswechseln. Zur Kontrolle der Glühlampe ist im Winkelstück 24 ein Stift 28 aus durchsichtigem Material, beispielsweise rot eingefärbtem Plexiglas, eingesetzt, welcher bis zu dem den Lampenkolben aufnehmenden Hohlraum ragt. Wie bei 30 angedeutet, ist im Gehäuse ferner ein verschiebbares, von einem Elektromagneten zu betätigendes Messer eingesetzt, welches auf die Durchlaufstelle des Fadens gerichtet ist und, falls eine auszuscheidende Fehlerstelle registriert wird, den Faden durchtrennt.
Dank dem ausserordentlich geringen Platz-
<Desc/Clms Page number 4>
bedarf der optischen Einrichtung ist es möglich, auch den gesamten Verstärker für das vom Lichtempfänger abgegebene Signal sowie den Elektromagneten für die Messerbetätigung im Gehäuse 20 unterzubringen.
Wie die vorstehende Beschreibung erkennen lässt, sind durch die erfindungsgemässe Anwendung des diffusen Lichtstrahlen für die Fadenabtastung die eingangs angeführten Mängel bekannter lichtelektrischer Fadenreiniger, welche mit gerichteten Lichtstrahlen arbeiten, behoben. Die diffuse, homogene Beleuchtung erzeugt keinerlei definierte Abbildung des Fadens und der Fehlerkonturen auf der Empfängerseite, sondern es entsteht bei Querschnittsänderungen des Fadens eine gleichmässig über die gesamte Oberfläche des flächenhaften Lichtempfängers verteilte Änderung der Lichtintensität. Das vom flächenhaften diffusen Lichtstrahler ausgehende Licht hat keine bevorzugte Strahlenrichtung, sondern der Faden wird über den gesamten Winkel von annähernd 1800 aus allen Richtungengleichmässig angeleuchtet.
Ausser den dargestellten, bevorzugten Ausführungsformen der diffus abstrahlenden Lichtquelle sind selbstverständlich auch andere diffuse Strahler anwendbar, so etwa in der Form der bekannten "Ulbricht'sehen Kugel".
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektro-optischer Fadenreiniger, bei dem der Faden zwischen einem Lichtsender und einem Lichtempfänger hindurchgeführtwird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (3a, 4a : 3b, 4b ; 14, 15i 27) als ein dem Faden (6) benachbarter, an sich bekannter flächenhafter diffuser Strahler ausgebildet ist, der den Faden unter einem stumpfen Winkel (a) beleuchtet.
<Desc / Clms Page number 1>
Electro-optical thread cleaner
When spinning textile fibers, it is unavoidable that cross-section changes occur in places in the yarn, or that the cross-section is changed by spun-in foreign bodies (e.g. cotton shells). The changes in cross-section can be round or any other shape.
If the cross-section deviates from the nominal value by a certain amount, this point must be removed from the yarn, as otherwise it would represent a considerable quality defect for the yarn.
Deviations in cross-section, if they are thickened areas, can be removed by the well-known mechanical thread cleaners. The mechanical thread cleaner consists of a metal plate with a slot, the slot being adapted to the nominal value of the yarn diameter. If the thread runs through the metal slot during rewinding, a thickening is pinched here and torn off.
However, practice has shown that the mechanical thread cleaner only incompletely removes the cross-section defects in the thread. The main reason is that cross-sectional defects not only occur as round thickenings, but often appear as flat or squashed areas and the yarn diameter therefore does not deviate from the target value at all in one direction or even falls below it. It is easy to see that such errors can mostly pass unhindered through the slot of the thread cleaner.
These and other shortcomings in the mechanical thread cleaner have led to the development of photoelectric thread cleaners. In this case, the thread is in principle passed between a photoelectric receiver (photocell or photo element) and a light source, for example a lamp with a converging lens. In the parallel bundle of light rays emanating from the converging lens, part of the light is covered by the thread lying in between, so that the cross section of the thread is registered as a shadow by the light receiver. Changes in the cross section of the thread thus change the amount of light received by the light receiver and are reflected by the latter as a change in tension. The voltage changes can e.g. B. can be used after appropriate amplification to trigger an electromagnetic cutting device.
With this simple photoelectric device, flat or squashed cross-sectional defects are only correctly detected if they are perpendicular to the direction of the beam; if the same error is parallel to the light rays, neither the shadow of the thread is changed nor a signal is emitted. For the detection and elimination of the cross-sectional defects according to certain permissible sizes, however, it is absolutely necessary that a certain yarn defect in any position relative to the light beam gives a signal of at least approximately the same size.
This requirement has led to the construction of devices with two or more intersecting light beams, whereby the thread passes through their intersection and therefore casts a multiple shadow (see e.g. Belgian patent specification No. 597995 or German patent specification No. 8834). If a flat cross-sectional thickening is rotated by 900 in the case of two bundles of rays intersecting at right angles in their intersection zone, then the same conditions result for these two positions
EMI1.1
<Desc / Clms Page number 2>
EMI2.1
<Desc / Clms Page number 3>
cylindrical surface formed by the body 3a.
The surface 4a or 4b of the body 3a or 3b facing the thread 6 is to be understood as a secondary light source which illuminates the thread at an angle which is as obtuse as possible, that is to say approximately over half the circumference. The photocell 5 is to be dimensioned in such a way that, viewed from the thread, it appears again at approximately the same angle. This is achieved through relatively small distances between the thread on the one hand and the body 3 or the photocell 5.
After the light from the incandescent lamp 1 has passed through the opal glass body 3, it emerges completely diffusely scattered at the surface 4 towards the filament, ie. H. There is no preferred direction of rays and there is therefore no defined image (shadow) of the thread 6 on the planar light receiver 5. Changes in cross-section of the thread 6 therefore result in changes in brightness distributed over the entire area of the light receiver, which is why local differences in sensitivity or changes in position of the passing through Thread in no way affect.
Since the thread is evenly and diffusely illuminated at an angle of approximately 180, the shape and direction of the cross-sectional deviations are completely indifferent, and the arrangement does not adhere to anisotropy, as is inevitable with thread cleaners with directed light beams.
The prerequisite for eliminating the anisotropy is that the thread 6 is illuminated over the entire angle a with at least approximately the same light intensity. In the arrangements according to FIG. 1 and FIG. 2, this is achieved in different ways. Since the approximately homogeneously irradiated body 3a has the same thickness everywhere, the intensity of the diffusely exiting radiation is the same at every point on the exit surface 4a. Furthermore, since this surface 4a has the same distance from the thread 6 everywhere, the mentioned condition is met with a very good approximation.
In the case of the body 3b shaped according to FIG. 2, on the other hand, the thickness is smaller towards the two edges and, accordingly, the exit intensity at the edges of the surface 4b is greater. On the other hand, however, the distance between these edge parts and the thread 6 is also considerably greater than the distance between the less intensely radiating central part of the surface 4b. These two phenomena counteract one another in a balancing sense, so that approximately the same brightness again prevails at each illuminated point of the thread 6 over the entire angle a. Remaining inhomogeneities can be compensated for by suitable shaping in the cross section of the body 3b and taking into account the light permeability of the opal material used.
FIG. 3 shows a particularly advantageous and space-saving arrangement of the optical elements of the thread cleaner. A body 11, drawn in section, made of a clear, transparent material, for example plexiglass, has a recess 12 which receives the bulb of an incandescent lamp 10. On one end face of the preferably prismatic body 11, a body 14 made of translucent, but diffusely scattering material is inserted, the light exit surface 15 of which again faces the thread 6 or the planar light receiver 5. On the other side surfaces, the body 11 is covered with a diffusely reflective layer 13, preferably with an opaque, white paint. This measure has the effect that despite the spatial proximity of the incandescent lamp 10, the body 14 is illuminated largely homogeneously.
The cross section of the body 14 is designed according to the principle according to FIG. 2, but of course a part shaped like the body 3a in FIG. 1 could also be used.
FIGS. 4 and 5 show, approximately in natural size, a structural design of the complete thread cleaner. A metallic housing 20, preferably designed as an injection molded part, which is closed with a lateral cover 21, is provided with a thread guide eyelet 23 into which the thread is inserted through a housing slot 22. The entire optical device is accommodated in the immediate vicinity of the thread guide 23. The parts 26 and 27, which correspond to the parts 11 and 14 in FIG. 3, are fastened to an angle piece 24 which, as indicated by dash-dotted lines, can be pivoted out. The photocell is housed on the other side of the thread guide 23 (not shown). The incandescent lamp 28 sits in a socket fastened in the housing 20.
With the angle piece 24 pivoted out, the optical parts can be easily cleaned and, if necessary, the incandescent lamp 28 can be replaced. To control the incandescent lamp, a pin 28 made of transparent material, for example red-colored Plexiglas, is inserted in the angle piece 24 and protrudes as far as the cavity receiving the lamp bulb. As indicated at 30, a displaceable knife to be actuated by an electromagnet is also inserted in the housing, which is directed at the point of passage of the thread and, if a fault point to be eliminated is registered, cuts the thread.
Thanks to the extremely limited space
<Desc / Clms Page number 4>
If the optical device is required, it is possible to accommodate the entire amplifier for the signal emitted by the light receiver and the electromagnet for operating the knife in the housing 20.
As the above description reveals, the use according to the invention of the diffuse light beam for thread scanning eliminates the deficiencies of known photoelectric thread cleaners which work with directed light beams. The diffuse, homogeneous lighting does not produce any defined image of the thread or the flaw contours on the receiver side, but instead changes in the light intensity when the cross-section of the thread changes, evenly distributed over the entire surface of the flat light receiver. The light emanating from the planar diffuse light emitter has no preferred direction of radiation, but the thread is evenly illuminated over the entire angle of approximately 1800 from all directions.
In addition to the illustrated, preferred embodiments of the diffuse emitting light source, other diffuse emitters can of course also be used, for example in the form of the known "Ulbricht's sphere".
PATENT CLAIMS:
1. Electro-optical thread cleaner, in which the thread is passed between a light transmitter and a light receiver, characterized in that the light source (3a, 4a: 3b, 4b; 14, 15i 27) as a thread (6) adjacent, per se known planar diffuse radiator is formed, which illuminates the thread at an obtuse angle (a).