Vorrichtung zur Anzeige und/oder Registrierung von Noppen an einem laufenden Garn
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anzeige undZoder Registrierung von Noppen an einem laufenden Garn, mit einer Transportvorrichtung und ferner zwei Fadenführern zum Führen des Garns längs einer festgelegten Bahn, wobei zwischen den Fadenführern in geringem Abstand von der Garnbahn wenigstens ein Fühlorgan aus elektrisch leitendem Material angeordnet ist, das mit einem elektronischen Verstärker gekuppelt ist, dessen Ausgang an eine Anzeige-undloder Registrierungsvorrichtung angeschlossen ist.
Eine derartige Vorrichtung ist zur Anzeige von Noppen an einem laufenden Garn auf der Grundlage von regenerierter Cellulose bekannt.
Dieses Garn erhält mittels eines Schleifkontaktes eine elektrostatische Ladung. In dieser bekannten Vorrichtung besteht der Fühler aus einem Metallring, durch den das Garn hindurchläuft und der mit dem Gitter einer Verstärkerröhre gekoppelt ist.
Eine an dem Garn befindliche, elektrostatisch geladene Noppe berührt den Metallring und gibt ihre Ladung an diesen ab. Infolgedessen gelangt ein Signal zu dem Gitter der Verstärkerröhre.
Nun sei zunächst die Bedeutung der Registrierung von Noppen erläutert.
Ein grosser Teil der Garne, in denen diese Noppen auftreten, wird aufgewickelt und zu Verarbeitungsstellen versandt.
Diese Garne können dann auf einer Zettelmaschine, einer Spulenwickelmaschine, einer Strickmaschine usw. weiterverarbeitet werden.
Zur Feststellung der Qualität der aus diesen Garnen hergestellten fertigen Wer oder Strickware ist es sehr wichtig, zu wissen, in welchem Grade das in Form von Wickeln gelieferte Garn Noppen aufweist.
Dabei sei erwähnt, dass bei den sogenannten endlosen Garnen die Noppen vorwiegend durch Bruch eines der Fäden gebildet werden.
Die an der Bruchstelle vorhandenen Enden stehen oft aus dem Garn vor und bilden die Noppe.
Die Anzahl dieser Noppen über eine bestimmte Länge des Garns bestimmt neben andern Faktoren die Verarbeitbarkeit des Garns.
Es ist bekannt, dass beispielsweise beim Zetteln die Anzahl der Noppen in den auf den Kettbaum gewickelten Fäden mit Hilfe einer optisch-elektronischen Vorrichtung - geschätzt werden kann.
Auf diese Weise kann zwar die Qualität des Garns bewertet werden, doch ist eine Verbesserung der Qualität der Fertigware nicht möglich.
Es ist bekannt, dass die Mehrzahl der Noppen in einer Web- oder Strickware in einem kleinen Teil der Gesamtzahl der in der Ware enthaltenen Garnfäden vorhanden sind.
Wenn die Anzahl der in einem Garnwickel vorhandenen Noppen bekannt ist, können beträchtliche Verbesserungen in der Qualität von Web- oder Strickware auf einfache Weise erzielt werden.
Die auf dem Spulengestell einer Zettel- oder Strickmaschine angeordneten Garnwickel können dann nach der Anzahl von Noppen bewertet werden.
Infolgedessen nimmt die Menge der schliesslich erhaltenen erstklassigen Ware überraschend schnell zu. Ausserdem kann man Garnwickel, die viele Noppen enthalten, bis zu ihrem Ursprung zurückverfolgen.
Es wurde also eine Verbesserung geschaffen, die es ermöglicht, das für das Auftreten der genannten Noppen verantwortliche mangelhafte Arbeiten einer Maschine festzustellen.
Die Praxis hat jedoch gezeigt, dass bei Verwendung der bekannten Vorrichtung zur Anzeige von Noppen an Garnen und Fäden auf der Grundlage von andern Ausgangsmaterialien als Cellulose verschiedene Faktoren wirksam sein können, welche die Anzeige einer durch die Vorrichtung gehenden Noppe stören oder sogar überhaupt verhindern.
Es hat sich gezeigt, dass die bekannte Vorrichtung besonders ungeeignet ist, wenn die Garne aus einem Material von hohem spezifischem Widerstand, das heisst aus einem Polyamid oder einem Polyester, hergestellt werden. Auf einem Faden aus einem solchen Material kann man nicht mittels eines Schleifkontaktes eine einheitliche Verteilung einer elektrostatischen Ladung erzielen.
In den meisten Fällen ist jedoch auf einem solchen Faden infolge seiner Berührung mit verschiedenen Fadenführern bereits ein hohes Berührungspotential vorhanden.
Die zur Bildung dieses Potentials führende elektrostatische Ladung ist auf dem durchlaufenden Garn sehr ungleichmässig verteilt. Diese Ladungsverteilung ist aus zwei Gründen ungleichmässig.
Erstens ist die Gesamtladung längs des Garnes sehr unregelmässig, so dass ein sehr unregelmässig geformtes Signal in das Fühlorgan eingeführt wird.
Es ist nicht gelungen, dieses Signal mittels Frequenzfiltern von dem Signal zu trennen, das von einer durchlaufenden Noppe abgegeben wird.
Ferner kann die elektrostatische Ladung auch in jedem Querschnitt des Garnfadens ungleichmässig verteilt sein. Das führt zu einer unregelmässigen Anordnung der durch die Ladung des Garns erzeugten Aquipotentialflächen in bezug auf die Garnbahn.
Wenn diese unregelmässige Anordnung der Äquipotentialflächen längs der Garnachse sehr rasch und unregelmässig schwankt, was stets der Fall ist, dann erregt das Garn selbst schwankende Induktionsspannungen in den Fühlorganen.
Bei Verwendung der bekannten Vorrichtung verhindern diese Nachteile die Unterscheidung eines von einer Noppe erzeugten Signals von andern Signalen.
Überraschenderweise hat es sich nun gezeigt, dass diese Nachteile dadurch vermieden werden können, dass erfindungsgemäss eine gerade Zahl von Fühlorganen, die in gleichen Abständen von der Achse der Garnbahn und in einer Ebene angeordnet sind, in zwei gleich grosse Gruppen geteilt sind, wobei die Fühlorgane jeder Gruppe miteinander verbunden und die Gruppen an je einen Verstärker angeschlossen sind, deren Ausgänge derart an einen dritten Verstärker angeschlossen sind, dass dieser nur auf das Differenzsignal der beiden erstgenannten Verstärker anspricht und dessen Ausgang an einen Zähler angeschlossen ist. Diese Anordnung kann beispielsweise dadurch erhalten werden, dass die Ausgänge der beiden erstgenannten Verstärker an die Enden der Primärwicklung eines Transformators angeschlossen werden, dessen Sekundärwicklung an den dritten Verstärker angeschlossen ist.
Vorzugsweise verwendet man jedoch eine Schaltung, in welcher der Ausgang eines der Verstärker an den Ausgang einer Umkehrstufe angeschlossen ist, deren Eingang an den Ausgang des andern Verstärkers angeschlossen ist, wobei der Ausgang des ersten Verstärkers ferner über einen dritten Verstärker an einen Zähler angeschlossen ist.
Längs der Garnachse auftretende Ladungsveränderungen, die auf Ladungen des Garns zurückzuführen sind, die zur Erzeugung von mit der Achse konzentrischen Aquipotentialflächen führen, erzeugen gleiche Veränderungen der an die beiden Gruppen von Fühlern angegebenen Ladung.
Durch Mischen der verstärkten Signale nach Umwandlung des von einer dieser Gruppen kommenden Signals können diese Ladungsveränderungen durch Aussieben entfernt werden.
Die Wahrscheinlichkeit, dass eine Noppe derart an dem Fühler vorbeigeht, dass sie in den beiden Gruppen dieser Fühlorgane ein vollkommen identisches Signal erzeugt, ist so klein, dass sie vernach lässigt werden kann.
Wenn jede der beiden Gruppen von Fühlorganen mehrere Fühlorgane aufweist, die so angeordnet sind, dass jeweils zwei zu verschiedenen Gruppen gehörige Fühlorgane nahe beieinander angeordnet sind, kann die Wirkung der unregelmässigen Anordnung der elektrostatischen Äquipotentialflächen praktisch neutralisiert werden, ohne dass die Aufnahme eines Signals von einer durchlaufenden Noppe gestört wird.
Vorzugsweise sind die Fühlorgane der beiden Gruppen in einer sternförmigen Anordnung abwechselnd vorgesehen.
Es hat sich gezeigt, dass bei einer solchen Anordnung eine Beeinträchtigung der von den Noppen abgeleiteten Signale am besten vermieden werden kann.
Zur Schaffung einer solchen Anordnung können radial angeordnete gerade Fühlorgane in gleichen Abständen voneinander in einem Ring aus Isoliermaterial angeordnet werden, in dessen Mittelachse das Garn läuft.
Es kann jedoch eine sehr einfache Lösung erzielt werden, wenn die beiden Fühlergruppen aus zwei wendelförmig gewickelten Metalldrähten bestehen, die um eine halbe Steigung gegeneinander versetzt und zu einem Kreis gebogen sind. Diese Ausbildung bietet mehrere Vorteile und ermöglicht sehr kurze Verbindungen zwischen den Fühlorganen jeder Gruppe.
Ausserdem ist es bei der schraubenförmigen Anordnung der Metalldrähte wahrscheinlicher, dass die Noppe eine der beiden Wendeln berührt.
Eine Anordnung der Fühler derart, dass immer zwei zu verschiedenen Gruppen gehörende Fühler nahe beieinander angeordnet sind, hat ferner den Nachteil, dass einander benachbarte Fühler einen Kondensator bilden, dessen Kapazität die Stärke des Differenzsignals beträchtlich herabsetzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann dieser Nachteil dadurch vermieden werden, dass jeder Fühler mit einer oder mehreren Abschirmleitungen versehen ist.
Besonders wenn die Fühler, wie vorstehend beschrieben, aus wendelförmig gewickelten Metalldrähten bestehen, kann die Abschirmung auf sehr einfache Weise dadurch erzielt werden, dass zwischen die Wendeln der Fühlorgane ein oder mehrere isolierte Metalldrähte gewickelt werden, welche dieselbe Wendelform haben wie die Fühlorgane und als Abschirmleiter dienen.
Damit den Verstärkern ein möglichst starkes Signal zugeführt wird, hat es sich als zweckmässig erwiesen, dass die Fühlorgane eine sehr kleine Eigenkapazität haben.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Verstärker, an welche die Fühlorgane angeschlossen sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine hohe Eingangsimpedanz und eine geringe Ausgangsimpedanz haben, so dass die von der Eingangsimpedanz und der Kapazität der Fühlorgane bestimmte Abklingzeit eines herankommenden Signals mindestens ebenso lang ist wie die Zeit, die eine Noppe unter normalen Betriebsbedingungen zum Vorbeigang an dem Fühlorgan braucht.
Zur Erklärung des Begriffes der Abklingzeit eines hereinkommenden Signals sei bemerkt, dass man annehmen kann, dass dieses Signal an einem dem Verstärkereingang äquivalenten RC-Kreis angelegt wird.
Von einem solchen Kreis ist es bekannt, dass ein Spannungssignal darin proportional der Funktion
EMI3.1
abklingt. Nach einer Zeit t = RC, der sogenannten Rücklaufzeit, ist das Signal um einen Faktor 1 kleiner geworden. e
Diese Zeit soll nun mindestens so lang sein, wie die Zeit, während der eine Noppe unter normalen Betriebsbedingungen an einem Fühlorgan vorbeigeht.
Auf diese Weise kann erzielt werden, dass die Ladung einer durchlaufenden Noppe die grösstmögliche induzierte Ladung an den Verstärkereingang abgibt.
Bei einer Schaltung, die eine sehr einwandfreie und störungsfreie Verstärkung der aufgenommenen Signale ermöglicht, ist jedes Fühlorgan oder jede Gruppe von Fühlorganen an das Gitter einer in Anodenbasisschaltung angeordneten Verstärkerröhre angeschlossen, und ist jedes Fühlorgan auf beiden Seiten mit Abschirmorganen versehen, die einzeln oder in Gruppen an die Kathoden der Verstärker röhre angeschlossen sind, deren Gitter mit dem Fühl organ gekoppelt ist, das mit diesen Abschirm organen versehen ist.
Die vorstehend beschriebene Vorrichtung zur Anzeige undloder Registrierung von Noppen an einem laufenden Garn oder an in einer Fläche laufenden Garnen kann an verschiedene Textilmaschinen, wie Spulengestellen, Spulmaschinen und Coners, an- oder in sie eingebaut werden.
Diese Vorrichtung hat sich als besonders vorteilhaft in Kombination mit Streckzwirnmaschinen zum Strecken von Garnen aus thermoplastischen linearen Polymeren, Polyestern, Polymethanen oder Copolymeren, wie Polyamiden oder Polyäthylenterephthalat, erwiesen.
Es hat sich nämlich gezeigt, dass die meisten Noppen während des Streckens dieser Garne gebildet werden.
Wenn die Anzahl der Noppen unmittelbar nach dem Strecken und vor dem Aufwickeln festgestellt werden kann, ist eine einfache Sortierung der Garnwickel möglich.
Es hat sich gezeigt, dass die Anzahl der Noppen, die nach dem Strecken beispielsweise während des Aufwickelns oder anderer Nachbehandlungen gebildet werden, vernachlässigbar klein ist. Infolgedessen haben sie keinen wesentlichen Einfluss auf die Güte des Endproduktes.
Zur Erläuterung der Erfindung wird nachstehend beispielsweise eine Streckzwirnmaschine, die mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung versehen ist, an Hand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt Fig. 1 schematisch eine Vorderansicht einer Streckzwirnmaschine, Fig. 2 eine Anordnung von Fühlorganen, Fig. 3 schematisch die Verstärkung der aufgenommenen Signale, Fig. 4 in einem detaillierten Schaltschema die Einführung eines empfangenen Signals in den Verstärker.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Wickel des ungestreckten Garns bezeichnet. Nach dem Strecken wird dieses Garn zu dem Wickel 2 gewickelt, der auf einer nicht gezeigten Zwirnspindel angeordnet ist.
Zu diesem Zweck läuft das ungestreckte Garn 3 von dem Wickel 1 über eine Führungsöse 4 zu zwei Einzugswalzen 5 und - 6 und wird dann von einer Streckwalze über die Streckstifte 7 und 8 gezogen.
Nach den Streckstiften 7 und 8 wird das Garn einige Male um die Streckwalze 9 und die Führungsrolle 10 gewickelt und dann der Zwirnspindel zugeführt.
Zu diesem Zweck wird das Garn durch die obere Öse 11 geführt, bildet mit Hilfe des Läufers 13 den Garnballon 12 und wird auf den Wickel 2 aufgewickelt.
Bis hierher ist dies eine Beschreibung einer be kannten Ausführungsform einer Streckzwirnmaschine.
Zwischen der Streckwalze 9 und der obern Öse 11 sind zwei Fadenführer 14 und 15 angeordnet, die das Garn 3 sehr genau auf einer festgelegten Bahn führen. Ferner ist zwischen den beiden Fadenführern 14 und 15 eine Fühleranordnung 16 vorgesehen, die in Fig. 2 in grösserem Massstab genauer dargestellt ist.
Der Fühler 16 besteht aus einem Ring 17 aus Isoliermaterial. Dieser Ring 17 ist mit einer Ausnehmung 18 versehen, durch die ein Garn 3 in den Ring eingeführt werden kann. Der Ring 17 ist an einem Halter 19 festgemacht, der zur Befestigung des Fühlers 16 dient. Die Fadenführer 14 und 15 sind relativ zu dem Fühler 16 so angeordnet, dass ein von den Führern 14 und 15 geführtes Garn durch die Mitte des Ringes 17 geht. Um den Ring 6 sind sechs Metalldrähte 20-25 mehrmals wendelförmig herumgewickelt.
Die Drähte 21 und 24 bestehen aus blankem, die andern aus emailliertem Kupfer. Die um den Ring 17 herumgewickelten Drähte sind alle mit einer sehr dünnen Kunststoffschicht überzogen, damit der Ring nicht schmutzig werden kann.
Die Drähte 20 und 22 sowie die Drähte 23 und 25 sind paarweise miteinander verbunden.
Fig. 2 zeigt schematisch im Querschnitt ein Garn mit einem gebrochenen Einzelfaden 26.
Die sogenannte Noppe ist den Metalldrahtwicklungen näher als die ungebrochenen Fäden.
Daher induziert die Noppe eine Ladung auf einer Wicklung der Drähte 21 oder 24.
Fig. 3 zeigt ein Blockschema der elektrischen Schaltung der Vorrichtung.
Von dem Fühler 16 gehen die von dem Draht 21 oder dem Draht 24 aufgenommenen Signale zu den identischen Verstärkern A1 oder A2.
Die Verstärker A1 und A2 sind in Anodenbasisschaltung angeordnet und wirken als Impedanztransformatoren. Das heisst, dass ihre Eingangsimpedanz sehr hoch und ihre Ausgangsimpedanz niedrig ist.
In Reihe mit dem Verstärker A2 ist eine Umkehrstufe R geschaltet, die eine vollständig einheitliche Umkehr des Ausgangssignals des Verstärkers A2 bewirkt. Da die Ausgangsimpedanz der Verstärker A1 und A2 niedrig ist, können die nachgeschalteten Schaltelemente über verhältnismässig lange Leitungen an diese Verstärker angeschlossen und an anderer Stelle angeordnet sein.
Das Ausgangssignal der Umkehrstufe R wird mit dem von dem Verstärker A1 kommenden gemischt.
Infolgedessen werden alle von dem noppenfreien Garn kommenden Rauschsignale praktisch beseitigt.
Es hat sich ausserdem gezeigt, dass die vorstehend beschriebene Schaltung gegenüber äussern Störeinflüssen praktisch unempfindlich ist.
Alle gemessenen Signale werden dann einer Verstärkerstufe A3 zugeführt, von der sie schliesslich zu einem Zähler gelangen, der auf einen bestimmten Schwellenwert eingestellt ist, so dass er nur die durch die Noppen verursachten starken Signale zählt.
Die Umkehrstufe R, der Verstärker A und der Zähler C entsprechen bekannten Ausführungen, die an sich keinen Teil der Erfindung bilden.
Der Zähler C arbeitet derart, dass beim Durchgang der zwei Enden eines gebrochenen Einzelfadens nur eine Noppe gezählt wird.
Fig. 4 zeigt schliesslich den Anschluss der Abschirmdrähte 20, 22, 23 und 25 an die Verstärkerstufen A1 und A2.