Einrichtung zur Fadenüberwachung an Textilmaschinen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Fadenüberwachung an Textilmaschinen. Insbesondere an Spulmaschinen, aber auch an anderen fadenverarbeitenden Textilmaschinen werden Einrichtungen vorgesehen, welche auf Unterbrüche im Fadenlauf (Fadenbruch oder Leerlaufen einer Spule) ansprechen sollen. Die herkömmlichen Lösungen beruhen fast durchwegs auf der Feststellung der Fadenspannung über einer freien Fadenstrecke mittels eines gewichts- oder federbelasteten Schwenkhebels. Verschwindet der Faden an der Taststelle infolge des Auslaufs oder eines Unterbruchs, so wird der Hebel zu einer Schwenkbewegung frei gegeben, welche zur Signalisierung der Störung oder zum Abstellen des Fadenantriebs ausgewertet wird.
Die Auswertung kann dabei rein mechanisch, beispielsweise über ein Klinkensystem oder mittelbar durch Betätigung eines Mikroschalters erfolgen. Solche Einrichtungen können befriedigend arbeiten, solange es sich um Fäden handelt, welche eine gewisse Zugspannung aushalten können. Je feiner aber die zu überwachenden Fäden sind, umso kleiner muss auch die vom abtastenden Hebelende auf den Faden ausgeübte Kraft gehalten werden, weshalb es erforderlich wird, die Schwenkbewegung des Hebels im Falle des Ansprechens stark zu untersetzen, um eine genügende Auslösekraft zu erhalten. Die sich daraus ergebenden Hebelverhältnisse und die geringen Tastkräfte führen zwangs läufig dazu, dass die Einrichtungen dieser Art sehr träge, etwa erst nach einer oder mehreren Sekunden, ansprechen. Auch die Zuverlässigkeit ist bei den schwachen Tastkräften stark herabgesetzt.
Gerade bei feinen Materialien ist aber das sofortige Ansprechen der Einrichtung unbedingtes Erfordernis, da sonst das nachfolgende Aufsuchen des Fadenendes erheblich erschwert wird, was zu längeren Stillstandszeiten der Textilmaschine führt.
Eine andere bekannte Möglichkeit besteht in der fotoelektrischen Abtastung der Sollage des zwischen zwei Führungen durchlaufenden, gespannten Fadens.
Zwar unterbleibt hierbei jede mechanische Beanspruchung des Fadens durch die Überwachungseinrichtung, doch ist auch hier ein rasches und zuverlässiges Ansprechen keineswegs gewährleistet, da der Faden, wenn er nicht gerade in der überwachten Strecke bricht, oft nur sehr langsam oder überhaupt nicht aus der Sollage heraustritt. Überdies sind solche fotoelektrischen Einrichtungen äusserst empfindlich auf Verstaubung, und ein irgendwo im Strahlengang liegender Fremdkörper kann fälschlicherweise einen intakten Faden vortäuschen und so die Überwachungseinrich- tung völlig unwirksam machen.
Die erfindungsgemässe Überwachungseinrichtung unterscheidet sich nun von den erwähnten, bekannten Lösungen dadurch, dass ein mechanisch schwingungsfähiger Körper mit dem Faden in gleitender Berührung steht, so dass er durch die Fadenlängsbewegung in Resonanz versetzt wird, und dass ein elektromechanischer Wandler zur Umsetzung der mechanischen Schwingungen in ein elektrisches Wechselsignal vorhanden ist, welches das Kriterium für den intakten Faden darstellt. Es wird somit weder die mechanische Spannung noch die Sollage des intakten Fadens überwacht, sondern direkt die Längsbewegung des Fadens festgestellt.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung erläutert.
Fig. 1 zeigt die Überwachungseinrichtung schematisch im Zusammenhang mit dem Fadenverlauf an einer Spulmaschine,
Fig. 2 zeigt einen beispielsweisen elektromechanischen Schwingungswandler in Fadenrichtung gesehen, und
Fig. 3 ist die Seitenansicht des Schwingungswandlers nach Fig. 2.
Das Prinzip der Fadenüberwachung wird anhand der Fig. 1 am Beispiel einer Spulmaschine erläutert.
Der Faden 1 wird vom Kops 2 abgezogen, läuft über eine Dämmung 3 und eine Umlenkrolle 4 nach der angetriebenen Spule 5, auf welche er aufgewickelt wird. Die überwachung hat nun auf einen allfälligen Fadenbruch beim Umspulvorgang oder auf das Leerlaufen des Kops 2 anzusprechen. Hierfür ist längs der freien Fadenstrecke zwischen der Dämmung 3 und der Rolle 4 ein mechanisch schwingungsfähiger Körper 12 angeordnet, welcher über eine geeignete Fadenführung 14 mit dem Faden 1 in gleitender Berührung steht.
Durch die Längsbewegung des Fadens 1 in Pfeilrichtung wird nun der Körper 12 in mechanische Schwingungen versetzt, deren Frequenz der Resonanzfrequenz des Körpers entspricht. Der schwingungsfähige Körper 12 steht mit einem elektromechanischen Wandler 10 in Verbindung, welcher die mechanischen Schwingungen in ein elektrisches Wechselsignal umwandelt.
Dieses Signal an den Ausgangsleitungen 22 des Wandlers 10 wird einem Verstärker 30 zugeführt. Das elektrische Wechselsignal wird ausgewertet, indem es nach gebührender Verstärkung beispielsweise nach Gleichrichtung in einem Gleichrichter 32 einem Relais 34 zugeführt wird, dessen Umschaltkontakt 36 vom Erregungszustand des Relais abhängt. Das Wechselsignal am Ausgang des Wandlers 10 bildet nun das Kriterium für den intakten Faden: Bei ordnungsgemässen Fadendurchlauf ist das Signal vorhanden, das Relais 34 erregt und der Kontakt 36 in der ausgezogen gezeichneten Arbeitslage.
Beim Leerlaufen des Kops 2 oder bei einem Fadenbruch verschwinden jedoch au genblicklich - spätestens nach Durchlauf des Fadenendes an der Führung 14 - die Schwingungen des Körpers 12, das Wechselsignal am Ausgang des Wandlers 10 bleibt aus und der Kontakt 36 geht in seine gestrichelt gezeichnete Ruhelage. Mit dem Kontakt 36 kann eine geeignete Anzeigeeinrichtung gesteuert oder direkt die Spulmaschine beeinflusst, insbesondere der Antrieb der Spule 5 unterbrochen werden. Je nach den Umständen und der Art des Wandlers 10 ist es natürlich denkbar, dass bereits das unverstärkte Wechselsignal an den Leitungen 22 für die Auswertung genügt.
Es ist nun zu beachten, dass bei dieser Art der Fadenüberwachung bereits eine sehr leichte Berührung des Fadens mit dem geeignet ausgebildeten schwingungsfähigen Körper 12 zur Schwingungsanregung genügt. Es ist demnach auch nur eine geringfügige Umlenkung des Fadens an der Fadenführung 14 (Winkel oc) erforderlich; bei der eingangs besprochenen bekannten Abtastung mittels eines Schwenkhebels ist diese Umlenkung in der Regel bedeutend stärker, was bei den gebräuchlichen hohen Fadengeschwindigkeiten allein schon die Bruchgefahr erhöht. Für die Umwandlung der mechanischen Schwingung in ein elektrisches Wechselsignal stehen mannigfaltige Systeme zur Verfügung, insbesondere lassen sich elektromagnetische, elektrodynamische oder piezoelektrische Wand ler verwenden.
Da der Körper 12 praktisch unabhängig von der Fadengeschwindigkeit und dem Berührungsdruck mit seiner Eigenfrequenz schwingt, ist die Frequenz des elektrischen Wechselsignals konstant. über dies muss lediglich auf Vorhandensein oder Fehlen des Signals überwacht werden, die Amplitude des vorhandenen Signals ist innerhalb weiter Grenzen unerheblich. Daraus ergeben sich äusserst einfache Bedingungen für die Auswertung des Signals, beispielsweise für den Aufbau des Verstärkers 30. Hingegen ist darauf zu achten, dass der Körper 12 genügend gedämpft ist, damit die Schwingungen bei Ausbleiben des Fadens rasch abklingen, und dass allein der bewegte Faden, jedoch keine anderen Einflüsse wie Erschütterungen und dergleichen den Körper 12 in Schwingung versetzen. Diese beiden Forderungen gehen aber in gleicher Richtung und sind vom Fachmann leicht zu verwirklichen.
Eine besonders einfache und vorteilhafte Form eines elektromechanischen Wandlers 10, welcher auf dem elektromagnetischen Prinzip beruht, wird nachstehend anhand der Figuren 2 und 3 beschrieben. Der an einer Konsole o. dgli. zu befestigende Wandler weist eine Aufnahmespule 16 auf, welche mit einem magnetischen Kreis gekoppelt ist. Letzterer enthält einen Kern 15 und ein Joch 17. Zwischen den Schenkeln des Jochs 17 ist ein Stahldraht 12a eingespannt, mit dessen Mitte der stabförmige Eisenkörper 12 fest verbunden ist. Das eine Ende des Körpers 12 begrenzt mit der einen Stirnseite des Kerns 15 einen Luftspalt, und das andere Ende trägt eine aus hartem, abriebfestem Material, vorzugsweise einem keramischen Sintermaterial gebildete Fadenführung 14 für den Faden 1.
Der oben erwähnte, vom vorbeigleitenden Faden in Resonanz versetzte schwingungsfähige Körper 12 ist hier durch den Stab 12 in Verbindung mit dem Stahldraht 12a, also durch Bestandteile des Wandlers selbst gebildet. Es ist für eine geeignete magnetische Erregung des Wandlers zu sorgen, indem beispielsweise der Kern 15 und/oder das Joch 17 als Permanentmagnet ausgebildet wird, oder aber durch einen in der Wicklung der Spule 16 fliessenden Speisegleichstrom. Die vom vorbeigeführten Faden 1 angeregten Schwingungen des Stabes 12 bewirken eine periodische Verkleinerung und Vergrösserung des Luftspaltes und entsprechende Schwankungen des magnetischen Flusses im magnetischen Kreis, wodurch eine Wechselspannung in der Spule 16 bzw. an der Ausgangsleitung 22 induziert wird.
Die Eigenresonanz wird durch den als Torsionsfeder wirkenden Draht 12a in Verbindung mit der Länge und Masse des Stabes 12 (und der Führung 14) bestimmt. Durch entsprechende Dimensionierung dieser Teile lässt sich die Resonanzfrequenz bequem in einen geeigneten Tonfrequenzbereich, vorzugsweise etwa 1000 Hz, verlegen, welcher für die Auswertung des Signals besonders günstig ist. Beim dargestellten Beispiel geht der Draht 12a durch den Schwerpunkt der vereinigten Massen von 12 und 14. Dank dieser ausgewuchteten y Aufhängung ist der Wandler un- empfindlich gegen Stösse und Erschütterungen. Ferner ist der Luftspalt weitgehend unabhängig vom äusseren Druck des Fadens 1.
Wie die vorstehenden Ausführungen erkennen lassen, lässt sich die beschriebene Einrichtung zur Fadenüberwachung recht einfach, betriebssicher und raumsparend gestalten.
Beim beschriebenen Prinzip der Überwachung ist vor allem von Bedeutung, dass eine hohe Zuverlässigkeit schon bei äusserst leichter Berührung des Fadens erzielt wird. Dadurch lässt sich diese Überwachungseinrichtung auch für sehr feine und glatte Garne und bei hohen Durchlaufgeschwindigkeiten einsetzen.