CH532526A - Triboelektrischer Wandler - Google Patents

Description

  
 



  Triboelektrischer Wandler
Das Hauptpatent Nr. 479478 bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der Bewegung eines Textilfadens.



   Insbesondere sind in diesem Patent Fühlorgane dargestellt und beschrieben, die einen Reibkörper und einen oder zwei elektrische Leiter, die am Reibkörper angeordnet sind, sowie ein Gehäuse aufweisen, welches aus leitfähigem Material besteht und als Abschirmung für den Reibkörper und den bzw. die Leiter wirkt.



   Im folgenden sollen derartige Fühlorgane als triboelektrische Wandler bezeichnet werden. Bei diesen Wandlern können die beim Reiben eines Körpers, z.B.



  eines laufenden Fadens, am Reibkörper auftretenden hochfrequenten Komponenten der Reibungselektrizität zur Anzeige der Bewegung des Körpers verwertet werden.



   Die Erfindung bezieht sich auf einen triboelektrischen Wandler mit mindestens einem Reibkörper, mindestens einer Elektrode und einem den Reibkörper bzw. die Reibkörper aufnehmenden und elektrisch abschirmenden Gehäuse.



   Zweck der Erfindung ist die Schaffung neuartiger triboelektrischer Wandler, die sich fertigungstechnisch mit relativ geringem Aufwand herstellen lassen und für eine Massenfertigung geeignet sind.



   Bisher bekannte, als Schussfadenwächter an Webmaschinen eingesetzte triboelektrische Abtastvorrichtungen für die überwachung einer Mehrzahl von Fäden, wie sie z.B. in dem Schweizer Patent Nr. 530 335 dargestellt und beschrieben sind, bestehen aus mehreren Bauelementen.



  Dabei ist der Reibkörper als hohler Stab ausgebildet, in dessen Bohrung eine drahtförmige Elektrode angeordnet ist. Diese Elektrode ist mit dem Eingang eines Vorverstärkers verbunden, der sich in einem Gehäuse befindet, an welchem aussen die Halterung für den genannten Reibkörper montiert ist, die ihrerseits eine Anzahl von Fadenführungsorganen trägt.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bauweise von tribeolektrischen Wandlern, insbeonsondere auch von solchen, die für die Überwachung einer Mehrzahl von Fäden bestimmt sind, durch Zusammenfassen mehrerer Konstruktionselemente zu einer einzigen inte- grierten Baueinheit zu vereinfachen.



   Beim erfindungsgemässen Wandler ist diese Aufgabe dadurch gelöst, dass Reibkörper, Elektrode und mindestens ein mit der Elektrode leitend verbundenes elektronisches Bauelement zu einer   untrennbaren    Baueinheit vereinigt sind.



   In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Reibkörper aus nichtleitendem Material, wobei die Elektrode und die für den Anschluss des elektronischen Bauelements bzw. der elektronischen Bauelemente erforderlichen Leiterbahnen in Form von Schichten auf dem Reibkörper angebracht sind. Die Leiterbahnen können nach bekannten Verfahren auf dem beispielsweise aus Oxidkeramik bestehenden   Reibkörper    aufgebracht werden, das heisst durch Aufdampfen im Vakuum, Auftragen eines (Leitlackes und Einbrennen desselben, durch Metallspritzen oder durch ein galvanisches Verfahren.



   Beispielsweise können flach   ausgebildete    elektronische Bauelemente verwendet werden, bei denen die Anschlussleitungen seitlich, das heisst an den schmalen Kanten, nach aussen geführt sind; solche Bauelemente lassen sich leicht an einer Fläche des Reibkörpers anbringen und an die auf diesem vorhandenen Leiterbahnen anschliessen. Ein Bauelement kann eine einzige aktive elektronische Komponente, wie einen Feldeffekttransistor, oder mehrere aktive und passive elektronische Komponenten umfassen, z.B. FET-Eingangsstufe, Widerstände, Diode zur Gleichrichtung der Signalspannung und Filterelemente.



   Das Bauelement kann in Festkörpertechnik als Monolith, als Mikroblock, in Dünnfilm- oder Dickfilmtechnik usw. hergestellt sein.



   Für besondere elektronische Schaltungen, die in derartiger Technik nicht wirtschaftlich herstellbar oder nicht zu beschaffen sind, kann auch eine Hybridbauweise oder gemischte Bauweise angewendet werden.



   Das Bauelement oder die Bauelemente kann man durch Löten, Kitten oder andere geignete Methoden mit dem Reibkörper unlösbar verbinden.  



   Im folgenden werden Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise erläutert. In diesen zeigen:
Fig. 1 und 2 Aussenansichten eines triboelektrischen Wandlers zur gleichzeitigen Abtastung von vier Fäden;
Fig. 3 eine Innenansicht einer Gehäusehälfte desselben Wandlers;
Fig. 4 eine der im Gehäuse angeordneten vier Baueinheiten dieses Wandlers;
Fig. 5 und 6 eine andere Ausführungsform einer Baueinheit und
Fig. 7 eine Baueinheit mit vier Fadenmessstellen an einem einzigen Reibkörper.



   Fig. 1 zeigt einen triboelektrischen Wandler 1, der für die gleichzeitige Überwachung von vier Fäden ausgebildet ist. Das Gehäuse 2 des Wandlers besteht gemäss Fig. 2 aus zwei Schalen 8 und 9, die durch nicht dargestellte Mittel, z.B. Schrauben, miteinander verbunden sind. Das Gehäuse ist an seiner einen Längskante mit Ausnehmungen 3 für den Durchtritt der Fäden versehen.



  Ein Kabel 4 dient zum Anschluss der im Gehäuse angeordneten Baueinheiten 10, Fig. 4, an einen elektronischen Auswertekreis, der nicht dargestellt ist. Gemäss Fig. 2 ist im Gehäuse eine Öffnung 7 für die Durchführung des Kabels 4 vorgesehen.



   In jeder Schale 8, 9 sind gemäss Fig. 3 eine Längsrippe 5 mit Aussparungen 5a für die Durchführung von nicht dargestellten elektrischen Leitungen zu den Baueinheiten und drei Querrippen 6 vorgesehen. Die Längsrippen 5 und Querrippen 6 teilen den Innenraum des Gehäuses in vier Kammern 6a, von denen jede eine Baueinheit 10 gemäss Fig. 4 aufnimmt. Der langgestreckte Kanal 7a unterhalb der Längsrippen 5 dient zur Aufnahme des Endes des Kabels 7 und der von diesem ausgehenden, nicht dargestellten Leitungen.



   Die Baueinheiten 10 gemäss Fig. 4 besteht aus einem platten- oder quaderförmigen Reibkörper 11 aus hartem Material, einer Elektrode 12, einem elektronischen Bauelement 13, Leiterbahnen 15 und Anschlusspunkten 16.



  Das Material des Reibkörpers ist beispielsweise Oxidkeramik; mit den üblichen Herstellungs- und Formgebungstechniken lassen sich derartige Körper praktisch beliebiger Form herstellen. Zur Aufnahme des abzutastenden Fadens ist an der einen Fläche des Reibkörpers eine Führungsrille 14 vorgesehen.



   Das elektronische Bauelement 13 umfasst zum Beispiel einen Kopplungskondensator, einen sehr hochohmigen Eingangswiderstand, einen Feldeffekttransistor mit   Arbeitswiderstand,    sowie eine Gleichrichter- und Glättungsstufe mit Diode, Glättungskondensator und Widerstand. In einem solchen Schaltelement wird die unregelmässige hochfrequente Eingangsspannung, die beim Fadenlauf über den Reibkörper auftritt, in ein Gleichspannungssignal umgeformt.



   Jede der Baueinheiten 10 ist unter Zwischenschaltung eines gummielastischen Materials im Gehäuse 2 gelagert; es kann für diesen Zweck mit Vorteil eine Vergussmasse verwendet werden, die nach dem Erstarren gummielastische   Eigenschaften    hat.



   Das in Fig. 1 bis 4 dargestellte Konstruktionsprinzip lässt sich auf Wandler mit einer grösseren Anzahl von Fadenmessstellen anwenden, die zum Beispiel an Zettelmaschinen eingesetzt werden sollen. Eine nicht nur raumsparende, sondern auch billige Herstellung ist hierbei von grosser Bedeutung. Es ist für die Erfindung nicht wesentlich, dass die Fadenführungen 14 am Reibkörper selbst angebracht sind; vielmehr können statt dessen am Gehäuse 3 separate Fadenführungen als Einsätze aus hartem Material befestigt sein. Die dargestellte Ausführungsform des Bauelements 10 macht jedoch die Anbringung solcher separaten Fadenführungen überflüssig.



   In Fig. 5 und 6 ist eine Baueinheit dargestellt, die mit elektronischen Bauelementen 18, 19 einer relativ grossen Bauhöhe bestückt ist. In diesem Falle sind am Reibkörper lla zwei parallele Stege 17 vorgesehen, die sich längs zweier paralleler Kanten des Reibkörpers erstrecken und welche die Bauelemente 18, 19 zwischen sich einschliessen. Das Bauelement 18 ist in diesem Falle ein Trimmkondensator und das Bauelement 19 ein Feldeffekttransistor.



   Fig. 7 zeigt eine Baueinheit lOb, bei der an einem einzigen langgestreckten Reibkörper 11b vier Messstellen angeordnet sind. Die äussere Form dieser Baueinheit entspricht derjenigen, die man durch entsprechendes Aneinanderlegen von vier einzelnen Baueinheiten 10 gemäss Fig. 4 erhält. In diesem Falle kann ein Gehäuse 2 (Fig. 1 bis 3) keine Querrippen 6 im Innern aufweist. Solche Baueinheiten erleichtern die Herstellung von Wandlern mit einer grösseren Anzahl, beispielsweise 20, Messstellen, wie sie für Zettelmaschinen und allgemein für die Überwachung einer grossen Anzahl von Fäden benötigt werden.



   Bei derartigen Vielfach-Abfüllvorrichtungen, wie sie im vorstehenden beschrieben sind, kann ein Teil des an die Baueinheiten anzuschliessenden Auswertekreises vorteilhaft als vom Reibkörper getrennte Baueinheit im Gehäuse angeordnet werden; dieses muss dann so dimensioniert werden, dass genügend Raum für die Aufnahme dieser Baueinheit zur Verfügung steht. Vorteilhaft lässt sich für die Aufnahme dieser Einheit eine der zwischen den Quer- und Längsrippen des Gehäuses, siehe Fig. 3, gebildeten Kammern 6a benutzen. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Triboelektrischer Wandler mit mindestens einem Reibkörper, mindestens einer Elektrode und einem den Reibkörper bzw. die Reibkörper aufnehmenden und elektrisch abschirmenden Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass Reibkörper (11, 11a, 11b), Elektrode (12) und mindestens ein mit der Elektrode leitend verbundenes elektronisches Bauelement (13, 18, 19) zu einer untrennbaren Baueinheit (10, 10a, 10b) vereinigt sind.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Wandler nach Patentanspruch, ausgebildet als Fühlvorrichtung für die Überwachung laufender Fäden, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibkörper mit mindestens einer angeformten Fadenführung (14) versehen ist.

   2. Wandler nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibkörper aus elektrisch nichtleitendem Material besteht und die Elektrode und weitere Leiterbahnen (15) in Form von Schichten auf dem Reibkör- per angebracht sind.

   3. Wandler nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reibkörper mit mindestens einer ebenen Fläche und ein flach ausgebildetes elektronisches Bauelement (13) vorgesehen sind.

   4. Wandler nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauelement (13) an seiner einen flachen Seite unlösbar mit einer Fläche des Reibkörpers (10) verbunden ist.

   5. Wandler nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibkörper plattenförmig ausgebildet und an einer Schmalseite mit mindestens einer Rille als Fadenführung (14) versehen ist.

   6. Wandler nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) langgestreckt zur Aufnahme mehrerer Reibkörper (10, lOb) mit je einer Fadenmessstelle oder eines Reibkörpers (10a) mit mehreren Fadenmessstellen ausgebildet ist.

   7. Wandler nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus zwei Schalen (8, 9) besteht.

   8. Wandler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Reibkörper unter Zwischenschaltung eines gummielastischen Materials im Gehäuse gelagert sind.

   9. Wandler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Reibkörper im Gehäuse in einer vorzugsweise gummielastischen Vergussmasse gelagert sind.

   10. Wandler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse zusätzlich zu der Baueinheit oder den Baueinheiten (10, lOa, 10b) ein vom Reibkörper getrennter elektronischer Schaltkreis im Gehäuse angeordnet ist.