EP0282745A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Produktions- und Qualitätsüberwachung der Produktionsstellen an mehrspindligen Textilmaschinen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Produktions- und Qualitätsüberwachung der Produktionsstellen an mehrspindligen Textilmaschinen Download PDF

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EP0282745A1
EP0282745A1 EP88102184A EP88102184A EP0282745A1 EP 0282745 A1 EP0282745 A1 EP 0282745A1 EP 88102184 A EP88102184 A EP 88102184A EP 88102184 A EP88102184 A EP 88102184A EP 0282745 A1 EP0282745 A1 EP 0282745A1
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EP
European Patent Office
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production
transmitter
thread
receiver
production sites
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP88102184A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ernst Felix
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zellweger Uster AG
Original Assignee
Zellweger Uster AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zellweger Uster AG filed Critical Zellweger Uster AG
Publication of EP0282745A1 publication Critical patent/EP0282745A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H13/00—Other common constructional features, details or accessories
    • D01H13/32—Counting, measuring, recording or registering devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H63/00—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop-motions ; Quality control of the package
    • B65H63/02—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop-motions ; Quality control of the package responsive to reduction in material tension, failure of supply, or breakage, of material
    • B65H63/024—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop-motions ; Quality control of the package responsive to reduction in material tension, failure of supply, or breakage, of material responsive to breakage of materials
    • B65H63/028—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop-motions ; Quality control of the package responsive to reduction in material tension, failure of supply, or breakage, of material responsive to breakage of materials characterised by the detecting or sensing element
    • B65H63/032—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop-motions ; Quality control of the package responsive to reduction in material tension, failure of supply, or breakage, of material responsive to breakage of materials characterised by the detecting or sensing element electrical or pneumatic
    • B65H63/0321—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop-motions ; Quality control of the package responsive to reduction in material tension, failure of supply, or breakage, of material responsive to breakage of materials characterised by the detecting or sensing element electrical or pneumatic using electronic actuators
    • B65H63/0324—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop-motions ; Quality control of the package responsive to reduction in material tension, failure of supply, or breakage, of material responsive to breakage of materials characterised by the detecting or sensing element electrical or pneumatic using electronic actuators using photo-electric sensing means, i.e. the defect signal is a variation of light energy
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
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    • D01H13/14—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop motions ; Monitoring the entanglement of slivers in drafting arrangements
    • D01H13/16—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop motions ; Monitoring the entanglement of slivers in drafting arrangements responsive to reduction in material tension, failure of supply, or breakage, of material
    • D01H13/1616—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop motions ; Monitoring the entanglement of slivers in drafting arrangements responsive to reduction in material tension, failure of supply, or breakage, of material characterised by the detector
    • D01H13/1633—Electronic actuators
    • D01H13/165—Photo-electric sensing means
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H13/00—Other common constructional features, details or accessories
    • D01H13/26—Arrangements facilitating the inspection or testing of yarns or the like in connection with spinning or twisting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
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    • B65H2513/10—Speed
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the invention is now to provide a method which enables production and quality monitoring of the production sites on multi-spindle textile machines at a reasonable cost.
  • the invention relates to a method for production and quality monitoring of the production sites on multi-spindle textile machines, the production sites being arranged in rows and that of each product tional running thread executes a transverse movement in the manner of a balloon and thereby envelops a rotationally symmetrical body referred to below as a spatial element.
  • the method according to the invention is characterized in that a common monitoring device is provided for at least two production sites, which has a radiation beam, that the radiation beam is guided through the spatial elements at the at least two production locations and is intermittently interrupted or weakened in each spatial element by the moving thread and that the resulting shading is converted into an electrical signal in a receiver and used as a basis for further evaluation.
  • the basic idea of the invention is therefore to monitor several production sites with a common monitoring device, whereby the costs per production site are reduced accordingly.
  • One bundle of rays is thus guided through several thread balloons, the cross-section of the thread bundle preferably being selected to be small in relation to the balloon diameter.
  • each thread now crosses the bundle of rays twice per revolution. There is a high probability that there is only one thread in the beam at any given time. The smaller the number of production sites, the greater the probability.
  • the invention further relates to a device for performing the above-mentioned method with a monitoring device.
  • the device according to the invention is characterized in that at least two production sites are assigned a common monitoring device, which has a transmitter for a radiation beam and a receiver for the latter and is arranged such that the radiation beam penetrates the spatial elements at the at least two production sites, and that means for Evaluation of the intensity fluctuations of the radiation beam occurring at the receiver are provided.
  • 1a and 1b schematically show four production stations 21, 22, 23 and 24, which are spindles of a ring spinning machine.
  • 10 the ring bench
  • 11 the ring
  • 12 a thread guide (the so-called "Sauschwänzchen")
  • 16 the so-called "Sauschwänzchen”
  • a thread 1, 2, 3, 4 runs from the thread guide 12 to the ring 11 and thereby forms a thread balloon 13 in which it occupies a current position 31, 32, 33 and 34, respectively.
  • the four production sites 21 to 24 arranged in rows are assigned a common monitoring device, which has a transmitter 5 for a light beam 7 and a receiver 6 for this.
  • the bundle of rays 7 is guided through the center of the balloons 13 and is thus continuously traversed by the threads 1 to 4 as they rotate, namely twice per revolution. A corresponding shading occurs with each crossing at the receiver 6.
  • the rotation speed of all the balloons on the same machine is approximately the same, but is not synchronous.
  • the time for one revolution is thus at least approximately known. If, as in the example shown, with a monitoring device for four production sites, shading has occurred eight times (2 times 4) for one revolution, all the threads are still intact.
  • FIG. 2 shows a corresponding pulse diagram in which the time t is plotted on the abscissa and the shading A, which results from the threads 1, 2, 3, 4 in the beam, is plotted on the ordinate.
  • Each shading by one of the threads 1 to 4 is symbolized by a corresponding shading pulse A1 to A4, A1 ⁇ to A4 ⁇ .
  • the pulse train is purely random, but is always offset by a half-cycle of 180 °.
  • the guidance of the beam 7 through the center of the balloons 13 is only one example.
  • the beam of rays can, for example, also be displaced in parallel or be guided obliquely according to FIGS. 3a, 3b, wherein it includes an angle a with the horizontal H and an angle b with the connecting line K of the axes of the production sites 21, 22, 23, 24.
  • a plurality of beams can also be formed by a single light transmitter 5 and a plurality of light-sensitive receivers 6, 6 ⁇ (FIG. 5), or a plurality of light transmitters 5 and a single light-sensitive receiver 6.
  • the following explanations are limited to just a few examples.
  • the diameter of the thread can be inferred from the time course and the intensity of the shading pulse.
  • the task is only partially solved when a thread break is detected within a production group.
  • the second part of the task is to identify the position of the production points 21, 22, 23, 24 where the thread breakage has occurred, i.e. the identification of the production site.
  • FIG. 3a This object can be achieved, for example, with an arrangement according to FIG. 3a.
  • the beam 7 no longer traverses the thread balloons through their center, but at different distances from the center.
  • FIG. 1 in which a possible thread break is determined after exactly half a rotation period, differences can be found in this example.
  • the pulse spacing corresponds to an angle c or d.
  • FIG. 4 shows how the different which angles present in the pulse diagram. For the sake of clarity, the angle d is not entered; it represents the addition of the angle c to 360 °.
  • FIG. 6 shows the corresponding pulse diagrams of the shadows in the two beams 7, 8.
  • FIG. 5 In order to make the determination of the belonging of the individual shading impulses to the relevant spindles even clearer and simpler, the arrangement of FIG. 5 can be modified according to FIG. 7.
  • a further transmitter 25 is arranged between the two receivers 6, 6 Fig (FIG. 5) and a further receiver 26, 26 ⁇ on each side of the transmitter 5.
  • the balloons are traversed by two pairs of beams 7, 8 and 7 ⁇ , 8 ⁇ .
  • the evaluation of the shading pulses to the receiver 6, 6, and 26, 26 Auselle is carried out for each pair of receivers in the manner described with reference to FIGS. 5 and 6, the signals of the two pairs of receivers being related to one another. This makes the assignment of the shading impulses to the individual spindles clearer and more reliable, but on the other hand the effort is also greater.
  • FIG. 8 shows a possible position of two beams 7, 8 next to the spindles 16.
  • Fig. 10 shows the arrangement of Fig. 9 in even greater detail.
  • 17 denotes a radiation emitter, for example a luminescent diode
  • the arrow 18 denotes the direction of the beams 7, 8.
  • Such beams are generally wide-ranging (with the exception of laser beams).
  • the rays thus also strike the receiving elements 19 and 20. These can be commercially available photodiodes.
  • the beam 7 now arises between the transmitter 17 and the receiving element 19, the beam 8 between the transmitter 17 and the receiving element 20.
  • electrical pulses are generated, as shown in FIGS. 2, 4 and 6.
  • the time shift enables the identification of the production site, while the size of the shading corresponds to the diameter of the thread.
  • the shading represents a voltage or a current pulse that is easy to measure.
  • the time difference between the pulses is pure time measurements that can be determined very precisely with simple means. Voltage or current can easily be converted into binary signals, and together with the time measurement, ideal conditions for electronic data processing arise; microprocessors are particularly suitable.
  • FIGS. 1a, 3a, 3b, 5, 7 and 9 they are only schematically entered as a straight line with a punctiform cross section.
  • the cross-section of the beams 7, 8 is determined on the one hand by the luminous surface of the transmitter 17 and on the other hand by the surface of the receiving elements 19 and 20. If these areas are approximately the same size, the impulses of the individual production sites are independent of their position, which simplifies the evaluation.
  • FIG. 12a shows a pulse as it is generated in principle by the production site 21 from FIG. 11, and FIG. 12b shows a corresponding pulse from the production site 24 (FIG. 11).
  • the number of production sites can further be limited by problems with the optics, since the light intensity decreases with the square of the distance from the receiver to the transmitter. Disturbing light and noise can cover up the useful signal. A considerable improvement is possible if the light is modulated in a known manner. External influences can thus be eliminated.
  • the previous statements have been limited to the detection of thread breaks.
  • the size of the shading is also a measure of the diameter of the thread in the relevant beam. Even if the transmitter and receiver areas are of the same size, the intensity of shading is not only dependent on the diameter, but also on the position of the thread between the transmitter and receiver. This is illustrated with reference to FIG. 13.
  • the transmitter 17 sends its light to the receiver 19 and the thread 1 is located directly at the receiver 19 (FIG. 13b). In this case the shading is almost equal to the diameter of the thread 1.
  • FIG. 13 a the thread 1 is drawn approximately in the middle between the receiver 19 and the transmitter 17. It is quite obvious that the shadowing in this case is greater (almost double). This property can be used to identify the production site of the thread in question if it can be assumed that the thread diameter is sufficiently constant (or an average of several passes is formed).
  • a given position corresponds to a precisely defined shading for a given diameter. If the thread diameter changes as a result of irregularities, the size of the shading also changes. Since the thread also runs through the balloon in the longitudinal direction, a different point in the thread is always scanned.
  • the known quality parameters such as the coefficient of variation of the non-uniformity, the spectrogram, etc. can be calculated from a sufficient number of sampling points. A seamless pulse train is not necessary. Interruptions are permitted because there is enough material and time for an "on-line" measurement.
  • the size of the shading is included in the evaluation, it is not only inexpensive to produce a thread break detection, but also to achieve comprehensive quality monitoring of each individual production site.
  • FIG. 14 shows yet another possibility for the position of the bundle of rays through the balloons, in that the beam 7 is thrown back from the transmitter 5 onto a mirror 9 and from there as a reflected beam 7 ⁇ onto a receiver 6.
  • Pulse sequences similar to those in the example according to FIG. 5 arise. However, only one transmitter and one receiver are necessary here. However, the length of the beam 7 is twice as long.

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Abstract

Für jeweils mindestens zwei Produktionsstellen (21, 22, 23, 24) ist ein gemeinsames Ueberwachungsorgan (5, 6) vorgesehen, welches ein Strahlenbündel (7) aufweist. Dieses ist durch den vom laufenden Faden (1, 2, 3, 4) von jeder der betreffenden Produktionsstellen (21, 22, 23, 24) gebildeten Fadenballon geführt und wird in jedem Ballon durch den laufenden Faden intermittierend unterbrochen oder abgeschwächt. Die dadurch erzeugte Abschattung wird im Empfänger (6) des Ueberwachungsorgans in ein elektrisches Signal umgeformt. Durch Auswertung der Amplituden-, Zeit- und Phasenbeziehungen zwischen den einzelnen Abschattungsimpulsen können die Fäden der einzelnen Produktionsstellen identifiziert werden. Das Verfahren ermöglicht eine On-line Produktions- und Qualitätsüberwachung an mehrspindligen Textilmaschinen, beispielsweise Ringspinnmaschinen, mit einem vertretbaren Kostenaufwand.

Description

  • In der Textilindustrie gibt es eine ganze Anzahl von Produktionsmaschinen, auf denen an einer Vielzahl von Produktionstellen gleichzeitig gearbeitet wird. Als Beispiele können Spinnmaschinen, Spulmaschinen oder Zwirnmaschinen angeführt werden. Es besteht ein offensichtliches Bedürfnis, jede einzelne dieser Produktionsstellen hinsichtlich Produktionsablauf und erzeugter Qualität automatisch zu überwachen. Aus der Sicht des Produktionsablaufes ist vor allem eine Fadenbruchüberwachung erwünscht, und aus der Sicht der Qualitätsüberwachung die Bestimmung des Fadenquerschnittes und/oder von dessen Ungleichmässigkeit. Bei Zwirnmaschinen interessiert insbesondere der Zwirn-Querschnitt zur Kontrolle dafür, ob alle Fäden eingezwirnt werden.
  • Auch wenn in den folgenden Ausführungen immer von "Faden" die Rede ist, so soll dieser Begriff nicht einschränkend, sondern als stellvertretend für alle Spinnereierzeugnisse, wie Garne, Zwirne, Filamente und dergleichen verstanden werden.
  • Die erwähnte Ueberwachung aller einzelnen Produktionsstellen ist an sich mit bekannten Mitteln technisch lösbar, ist aber aus Kostengründen noch nicht realisiert worden. Denn die Vielzahl der Produktionsstellen erlaubt nur einen minimalen Kostenaufwand pro Produktionsstelle, damit der Aufwand pro Maschine in einem vertretbaren Rahmen bleibt.
  • Für die Fadenbrucherfassung auf Ringspinnmaschinen sind in letzter Zeit Anlagen auf dem Markt erschienen, die sogenannte Wandersensoren aufweisen. Dabei kann mit einem einzigen Sensor die Bewegung des Ringläufers einer ganzen Seite einer Ringspinnmaschine erfasst werden. Kostenmässig ist diese Lösung für die Fadenbrucherfassung vertretbar. Eine Messung weiterer Fadenparameter ist aber nicht möglich, weil das Signal durch den rotierenden Ringläufer und nicht durch den Faden selbst erzeugt wird.
  • Für die Bestimmung des Fadenquerschnitts und/oder von dessen Ungleichmässigkeit direkt an der Produktionsstelle sind bis heute an Ringspinn-, Zwirn- und dergleichen Maschinen noch keine wirtschaftlichen Lösungen realisiert worden.
  • Durch die Erfindung soll nun ein Verfahren angegeben werden, welches eine Produktions- und Qualitätsüberwachung der Produktionsstellen an mehrspindligen Textilmaschinen mit einem vertretbaren Kostenaufwand ermöglicht.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Produktions- und Qualitätsüberwachung der Produktionsstellen an mehrspindligen Textilmaschinen, wobei die Produktionsstellen reihenförmig angeordnet sind und der an jeder Produk­ tionsstelle laufende Faden eine Querbewegung nach Art eines Ballons ausführt und dabei einen im folgenden als Raumelement bezeichneten rotationssymmetrischen Körper einhüllt.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass jeweils für mindestens zwei Produktionsstellen ein gemeinsames Ueberwachungsorgan vorgesehen ist, welches ein Strahlenbündel aufweist, dass das Strahlenbündel durch die Raumelemente an den mindestens zwei Produktionsstellen geführt ist und dabei in jedem Raumelement durch den bewegten Faden intermittierend unterbrochen oder abgeschwächt wird, und dass die dadurch erzeugte Abschattung in einem Empfänger in ein elektrisches Signal umgeformt und als Basis für die weitere Auswertung verwendet wird.
  • Der Grundgedanke der Erfindung besteht also darin, jeweils mehrere Produktionsstellen mit einem gemeinsamen Ueberwachungsorgan zu überwachen, wodurch die Kosten pro Produktionsstelle entsprechend gesenkt werden. Es ist also jeweils ein Strahlenbündel durch mehrere Fadenballons geführt, wobei vorzugsweise der Querschnitt des Fadenbündels im Verhältnis zum Ballondurchmesser klein gewählt ist. Im Betriebszustand der Textilmaschine durchquert nun jeder Faden das Strahlenbünbdel pro Umdrehung zweimal. Es besteht eine grosse Wahrscheinlichkeit, dass sich zu einem bestimmten Zeitpunkt jeweils nur ein einziger Faden im Strahlenbündel befindet. Je kleiner die Anzahl der Produktionsstellen, um so grösser ist die Wahrscheinlichkeit. Es ist aber absolut notwendig, dass jeder Faden für sich und nur derselbe allein das Strahlenbündel durchquert; andernfalls würde die Messung gestört. Da die Rotationsbewegungen der einzelnen Fäden in der Regel nicht genau synchron, sondern zufällig sind, tritt der Fall der Erfassung jedes einzelnen Fadens im Laufe der Zeit mit Sicherheit ein.
  • Bei Textilmaschinen mit einer sehr grossen Anzahl von Produktionsstellen in einer Reihe (beispielsweise über 100) ist es sinnvoll, den Lichtstrahl nicht durch sämtliche Ballons durchzuführen, sondern mehrere Gruppen zu bilden. Die Grösse und Anzahl dieser Gruppen ist eine Ermessensfrage und wird durch praktische Parameter bestimmt. Vor allem wird die Wahrscheinlichkeit, dass nur ein einziger Faden im Strahlenbündel liegt, bei einer Vielzahl von Produktionsstellen immer geringer, und im weiteren wird die Lichtintensität bei grösseren Abständen von Sender und Empfänger unter Umständen nicht mehr genügen. Letzteres gilt selbstverständlich nicht für Laserstrahlen.
  • Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens mit einem Ueberwachungsorgan. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Produktionsstellen ein gemeinsames Ueberwachungsorgan zugeordnet ist, welches einen Sender für ein Strahlenbündel und einen Empfänger für dieses aufweist und derart angeordnet ist, dass das Strahlenbündel die Raumelemente an den mindestens zwei Produktionsstellen durchdringt, und dass Mittel zur Auswertung der am Empfänger auftretenden Intensitätsschwankungen des Strahlenbündel vorgesehen sind.
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen näher erläutert; dabei zeigt:
    • Fig. 1a einen schematischen Grundriss einer Anzahl von Produktionsstellen,
    • Fig. 1b eine Seitenansicht der Produktionsstellen von Fig. 1a, von links gesehen,
    • Fig. 2 ein erstes Impulsdiagramm,
    • Fig. 3a,3b eine erste Variante der Anordnung von Fig. 1a im Grundriss bzw. in Seitenansicht,
    • Fig. 4 ein zweites Impulsdiagramm,
    • Fig. 5 eine zweite Variante der Anordnung von Fig. 1a im Grundriss,
    • Fig. 6 ein drittes Impulsdiagramm,
    • Fig. 7 eine dritte Variante der Anordnung von Fig. 1a im Grundriss,
    • Fig. 8 ein konstruktives Detail einer Produktionsstelle,
    • Fig. 9-11 je eine weitere Variante der Anordnung von Fig. 1a im Grundriss,
    • Fig. 12 Beispiele von Impulsformen,
    • Fig. 13 Beispiele von Fadenlagen im Strahlenbündel, und
    • Fig. 14 eine weitere Variante der Anordnung von Fig. 1a im Grundriss.
  • In den Fig. 1a und 1b sind schematisch vier Produktionsstellen 21, 22, 23 und 24 dargestellt, bei denen es sich um Spindeln einer Ringspinnmaschine handelt. Mit 10 ist die Ringbank, mit 11 der Ring, mit 12 ein Fadenführer (das sogenannte "Sauschwänzchen") und mit 16 eine Spindel angedeutet. An jeder Produktionsstelle läuft ein Faden 1, 2, 3, 4 vom Fadenführer 12 zum Ring 11 und bildet dabei einen Fadenballon 13, in welchem er eine momentane Position 31, 32, 33 bzw. 34 einnimmt.
  • Den vier reihenförmig angeordneten Produktionsstellen 21 bis 24 ist ein gemeinsames Ueberwachungsorgan zugeordnet, welches einen Sender 5 für ein Lichtbündel 7 und einen Empfänger 6 für diesen aufweist. Das Strahlenbündel 7 ist durch das Zentrum der Ballons 13 geführt und wird somit bei Rotation der Fäden 1 bis 4 von diesen fortwährend durchquert, und zwar pro Umdrehung je zweimal. Dabei kommt es bei jeder Durchquerung am Empfänger 6 zu einer entsprechenden Abschattung.
  • Bei den in Frage kommenden Textilmaschinen ist die Rotationsgeschwindigkeit aller Ballons auf der gleichen Maschine ungefähr gleich, aber nicht synchron. Die Zeit für eine Umdrehung ist somit mindestens näherungsweise bekannt. Wenn, wie im dargestellten Beispiel, mit einem Ueberwachungsorgan für vier Produktionsstellen, in der Zeit für eine Umdrehung achtmal (2 mal 4) eine Abschattung erfolgt ist, so sind noch sämtliche Fäden intakt.
  • Fig. 2 zeigt ein entsprechendes Impulsdiagramm, bei dem auf der Abszisse die Zeit t auf der Ordinate die Abschattung A, die sich durch die Fäden 1, 2, 3, 4 im Strahlenbündel ergibt, aufgetragen sind. Jede Abschattung durch einen der Fäden 1 bis 4 ist durch einen entsprechenden Abschattungsimpuls A1 bis A4, A1ʹ bis A4ʹ symbolisiert. Die Impulsfolge ist rein zufällig, aber immer um eine Halbperiode von 180° versetzt.
  • Die Führung des Strahlenbündels 7 durch das Zentrum der Ballons 13 ist nur ein Beispiel. Das Strahlenbündel kann beispielsweise auch parallel verschoben oder gemäss Fig. 3a, 3b schräg geführt sein, wobei es mit der Horizontalen H einen Winkel a und mit der Verbindungslinie K der Achsen der Produktionsstellen 21, 22, 23, 24 einen Winkel b einschliesst.
  • Für bestimmte Zwecke können auch mehrere Strahlenbündel angewendet werden. Mehrere Strahlenbündel können auch durch einen einzigen Lichtsender 5 und mehrere lichtempfindliche Empfänger 6, 6ʹ (Fig. 5), oder aber mehrere Lichtsender 5 und einen einzelnen lichtempfindlichen Empfänger 6 gebildet werden. Die nachfolgenden Erläuterungen beschränken sich lediglich auf einige Beispiele. Aus dem zeitlichen Verlauf und der Intensität des Abschattungsimpulses kann auf den Durchmesser des Fadens geschlossen werden.
  • Zunächst beschränken sich die Ausführungen auf die Feststellung von Fadenbrüchen; zusätzliche Erläuterungen, die für die Bestimmung des Fadenquerschnittes notwendig sind, werden am Schluss der Beispiele angeführt.
  • Mit dem Erkennen eines Fadenbruchs innerhalb einer Produktionsgruppe ist die Aufgabe erst teilweise gelöst. Der zweite Teil der Aufgabe besteht darin, diejenige Position der Produktionsstellen 21, 22, 23, 24 zu erkennen, wo der Fadenbruch aufgetreten ist, d.h. die Identifikation der Produktionsstelle.
  • Diese Aufgabe kann beispielsweise bei einer Anordnung gemäss Figur 3a gelöst werden. Das Strahlenbündel 7 durchquert die Fadenballons nicht mehr durch deren Zentrum, sondern in verschiedenen Abständen vom Zentrum. Im Unterschied zu Figur 1, bei der ein eventueller Fadenbruch nach genau einer halben Rotationsperiode festgestellt wird, sind bei diesem Beispiel Unterschiede festzustellen. Es lässt sich leicht erkennen, dass die Impulsabstände jeweils einem Winkel c bzw. d entsprechen. Ein hierzu gehöriges Impulsdiagramm zeigt Figur 4. Daraus ist ersichtlich, wie sich die verschie­ denen Winkel im Impulsdiagramm präsentieren. Der Uebersichtlichkeit halber ist der Winkel d nicht eingetragen; er stellt die Ergänzung des Winkels c auf 360° dar.
  • Die Interpretation der einzelnen Impulse, d.h. ihre Zusammengehörigkeit, ist nicht besonders einfach. Wenn für die Auswertung genügend Zeit vorhanden ist, lässt sich das Problem mit Hilfe der Statistik lösen. In der Regel ist es nämlich so, dass ein Fadenbruch nicht unbedingt beim ersten Umlauf festgestellt werden muss; bei einer genügend grossen Anzahl von Umdrehungen ergeben sich durch den nicht synchronen Lauf der einzelnen Produktionsstellen immer wieder Verschiebungen, so dass nach den Gesetzen der Statistik, z.B. der Autokorrelation, einwandfreie Zuweisungen möglich sind. Die Bestimmung des Fadens, der eine Abschattung verursacht hat, lässt sich wesentlich erleichtern, wenn ein zweites Strahlenbündel verwendet wird. Dies kann, so wie in Fig. 5 dargestellt, durch den Einsatz eines Senders 5 und zweier Empfänger 6, 6ʹ, oder durch den Einsatz zweier Sender und eines Empfängers realisiert werden. Man erhält in beiden Fällen zwei divergierende bzw. konvergierende Strahlenbündel 7, 8. Selbstverständlich können auch zwei Sender 5 und zwei Empfänger 6 verwendet werden.
  • Da, wie bereits erwähnt, die Rotationsgeschwindigkeit aller Ballons ungefähr gleich ist, lässt sich aus der Zeit zwischen dem Durchqueren der beiden Strahlenbündel 7, 8 durch den Faden die Position der Produktionsstellen 21, 22, 23, 24 einwandfrei erkennen. So liegen in Fig. 5 die Impulse bei der Spindel 21 offensichtlich sehr nahe beieinander, währenddem bei der Spindel 24 die grösste Verschiebung vorhanden ist. Die Verschiebung entspricht­ spricht jeweils einem Winkel e (e1, e2, e3, e4) und die Zuordnung ist offensichtlich. In Figur 6 sind die ent­sprechenden Impulsdiagramme der Abschattungen in den beiden Strahlenbündeln 7, 8 dargestellt.
  • Es könnte aber auch hier der Fall eintreten, dass durch Zufälligkeiten Mehrfachdeutungen in der Spindelzuweisung möglich wären. Es ist jedoch möglich, sich in einem ersten Durchlauf einstweilen auf die eindeutig zuweisbaren Spindeln zu beschränken und zu einem oder mehreren späteren Zeitpunkten, bei denen die Stellung der Fäden untereinander wieder gänzlich anders ist, weitere Messungen durchzuführen. Die Wahrscheinlichkeit für die Grösse des Zeitintervalls, innert welchem das Vorhandensein aller Fäden bestimmt werden kann, kann nach den Gesetzen der Statistik berechnet werden.
  • Um die Ermittlung der Zugehörigkeit der einzelnen Abschattungsimpulse zu den betreffenden Spindeln noch eindeutiger und einfacher zu gestalten, kann die Anordnung von Fig. 5, gemäss Fig. 7 modifiziert werden. Darstellungsgemäss ist zwischen den beiden Empfängern 6, 6ʹ (Fig. 5) ein weiterer Sender 25 und zu beiden Seiten des Senders 5 je ein weiterer Empfänger 26, 26ʹ angeordnet. Dadurch werden die Ballons von zwei Paaren von Strahlenbündeln 7, 8 und 7ʹ, 8ʹ durchquert. Die Auswertung der Abschattungsimpulse an den Empfänger 6, 6ʹ und 26, 26ʹ erfolgt pro Empfängerpaar auf die anhand der Figuren 5 und 6 beschriebene Art, wobei die Signale beider Empfängerpaare miteinander in Beziehung gesetzt werden. Dadurch wird die Zuordnung der Abschattungsimpulse zu den einzelnen Spindeln eindeutiger und sicherer, anderseits wird aber auch der Aufwand grösser.
  • Bei vielen Produktionsmaschinen sind die einzelnen Produktionsstellen durch Separatoren voneinander getrennt. In Fig. 8 ist dies am Beispiel einer Ringspinnmaschine gezeigt. Der Ballon 13 bildet sich so wie in Fig. 16 zwischen dem Fadenführer 12 und dem Ring 11 auf der Ringbank 10, welche ausserdem für jede Spindel einen undurchsichtigen Separator 14 trägt. Ausserdem ist die Spindel 16 länger als in Fig. 1b, so dass das Strahlenbündel 7 nicht zentral durch den Ballon 13 gelegt werden kann, zumindest nicht in dessen unterem Teil. Das Strahlenbündel 7 liegt in diesem Fall seitlich neben der Spindel 16, knapp oberhalb des Kopsaufbaus und der Separator 14 weist entsprechende Ausnehmungen 15 für den Durchtritt des Strahlenbündels auf. Fig. 9 zeigt eine mögliche Lage von zwei Strahlenbündeln 7, 8 neben den Spindeln 16.
  • Fig. 10 zeigt die Anordnung von Fig. 9 noch stärker detailliert. Mit 17 ist ein Strahlenemitter, beispielsweise eine Luminiszenzdiode, bezeichnet, der Pfeil 18 bezeichnet die Richtung der Strahlenbündel 7, 8. Derartige Strahlenbündel sind (mit Ausnahme von Laserstrahlen) in der Regel weit gefächert. Die Strahlen treffen somit auch auf die Empfangselemente 19 und 20 auf. Bei diesen kann es sich um handelsübliche Fotodioden handeln. Das Strahlenbündel 7 entsteht nun zwischen Sender 17 und Empfangselemente 19, das Strahlenbündel 8 zwischen dem Sender 17 und dem Empfangselement 20. Auf diese Weise werden elektrische Impulse erzeugt, wie sie in den Fig. 2, 4 und 6 dargestellt sind. Grundsätzlich gilt, dass die zeitliche Verschiebung die Identifikation der Produktionsstelle ermöglicht, während die Grösse der Abschattung dem Durchmesser des Fadens entspricht.
  • Die Verarbeitung elektrischer Impulse ist hinreichend bekannt und braucht deshalb nicht näher beschrieben zu werden. Zu erwähnen ist jedoch, dass die Abschattung eine Spannung oder einen Stromimpuls darstellt, der leicht zu messen ist. Die Zeitdifferenz zwischen den Impulsen sind reine Zeitmessungen, die mit einfachen Mitteln sehr genau bestimmt werden können. Spannung, bzw. Strom können leicht in Binär-Signale umgewandelt werden, und zusammen mit der Zeitmessung ergeben sich ideale Bedingungen für die elektronische Datenverarbeitung; speziell geeignet sind Mikroprozessoren.
  • In den Figuren 1a, 3a, 3b, 5, 7 und 9 sind sie Strahlenbündel nur schematisch als Gerade eingetragen mit punktförmigem Querschnitt. In der Praxis ist der Querschnitt der Strahlenbündel 7, 8 einerseits durch die Leuchtfläche des Senders 17 und anderseits durch die Fläche der Empfangselemente 19 und 20 bestimmt. Sind diese Flächen ungefähr gleich gross, so sind die Impulse der einzelnen Produktionsstellen unabhängig von deren Position, was die Auswertung vereinfacht.
  • Es ist aber auch möglich, so wie in Fig. 11 angedeutet, bewusst beispielsweise den Sender 17 kleinflächig und ein Empfangselement 19 grossflächig (oder umgekehrt) auszubilden. Damit ist ebenfalls eine Identifikation der Produktionsstelle möglich, und zwar aus der Impulslänge und/oder aus der Impulshöhe. Die Impulsauswertung wird dadurch leicht aufwendiger, dafür wird aber nur ein einziger Lichtsender und ein einziges Empfangselement benötigt. Figur 12a zeigt einen Impuls, wie er im Prinzip von der Produktionsstelle 21 von Fig. 11 erzeugt wird, und Fig. 12b zeigt einen entsprehenden Impuls der Produktionsstelle 24 (Fig. 11).
  • In den beschriebenen Beispielen sind immer nur vier Produktionsstellen eingezeichnet. Diese Zahl kann jedoch ohne weiteres erhöht werden, ist aber begrenzt durch die Sicherheit der Zuordnung eines Impulses zur entsprechenden Produktionsstelle, die mit steigender Spindelzahl abnimmt. Für den Regelfall dürfte bei ungefähr 16 Produktionsstellen die obere Grenze der Produktionsstellenzahl erreicht sein. Bei einer Maschine mit beispielsweise 160 Produktionsstellen müssten also 10 Gruppen a 16 Produktionsstellen gebildet werden. Bei den einzelnen Gruppen ist dann nur ein minimaler Aufwand notwendig, weil die Auswertung vorzugsweise zentral durchgeführt wird. Derart lassen sich kostengünstige Systeme bauen.
  • Die Produktionsstellenzahl kann im weiteren begrenzt sein durch Probleme der Optik, da die Lichtintensität mit dem Quadrat der Entfernung vom Empfänger zum Sender abnimmt. Störendes Licht und Rauschen können derart das Nutzsignal überdecken. Eine beachtliche Verbesserung ist möglich, wenn das Licht in bekannter Weise moduliert wird. Dadurch können Fremdeinflüsse ausgeschaltet werden.
  • Die bisherigen Ausführungen haben sich auf die Feststellung von Fadenbrüchen beschränkt. Die Grösse der Abschattung ist jedoch auch ein Mass für den Durchmesser des Fadens im betreffenden Strahlenbündel. Selbst bei gleich grossen Sender- ­und Empfängerflächen ist jedoch die Intensität der Abschattung nicht nur abhängig vom Durchmesser, sondern auch von der Lage des Fadens zwischen Sender und Empfänger. Dies ist anhand von Fig. 13 illustriert. Der Sender 17 sendet sein Licht zum Empfänger 19 und der Faden 1 befindet sich unmittelbar beim Empfänger 19 (Fig. 13b). In diesem Fall ist die Abschattung beinahe gleich dem Durchmesser des Fadens 1. In Figur 13a ist der Faden 1 ungefähr in der Mitte zwischen Empfänger 19 und Sender 17 gezeichnet. Es ist ganz offensichtlich, dass die Abschattung in diesem Falle grösser ist (fast das Doppelte). Diese Eigenschaft kann zur Identifikation der Produktionstelle des betreffenden Fadens benützt werden, wenn angenommen werden kann, dass der Fadendurchmesser genügend konstant ist (oder ein Mittelwert aus mehreren Durchgängen gebildet wird).
  • Einer bestimmten Position entspricht bei gegebenem Durchmesser eine genau bestimmte Abschattung. Verändert sich nun der Fadendurchmesser infolge von Ungleichmässigkeiten, so verändert sich auch die Grösse der Abschattung. Da der Faden auch in der Längsrichtung durch den Ballon läuft, wird auch immer wieder eine andere Stelle im Faden abgetastet. Aus genügend vielen Abtastpunkten lassen sich die bekannten Qualitätsparameter, wie beispielsweise der Variationskoeffizient der Ungleichmässigkeit, das Spektrogramm usw. berechnen. Eine lückenlose Impulsfolge ist nicht notwendig. Unterbrechungen sind zulässig, da bei einer "on-­line"-Messung genügend Material und Zeit zur Auswertung vorhanden ist.
  • Bei Zwirnen ist in verschiedenen Fällen eine Kontrolle über das Vorhandensein aller Einzelfäden notwendig. Beim Fehlen eines einzelnen Zwirnfadens oder bei einem überzähligen Zwirnfaden ändert sich der Durchmesser des Fadens und damit auch die Abschattung. Hieraus kann festgestellt werden, ob die Anzahl der Einzelfäden im Zwirn richtig ist.
  • Es ist auch denkbar, dass durch eine Verwechslung an einer Produktionsstelle eine andere Fadenfeinheit produziert wird. In diesem Fall ergibt sich von der betreffenden Produktionsstelle stets eine andere Abschattung, als mit einem Faden von richtiger Feinheit. Damit können also auch Produktionsstellen mit falscher Fadenfeinheit festgestellt werden.
  • Wenn die Grösse der Abschattung in die Auswertung miteinbezogen wird, so lässt sich also kostengünstig nicht nur eine Fadenbrucherfassung herstellen, sondern gleichzeitig auch eine umfassende Qualitätsüberwachung jeder einzelnen Produktionsstelle erzielen.
  • Figur 14 schliesslich zeigt noch eine weitere Möglichkeit für die Lage des Strahlenbündels durch die Ballons, indem vom Sender 5 der Strahl 7 auf einen Spiegel 9 und von diesem als reflektierter Strahl 7ʹ auf einem Empfänger 6 zurückgeworfen wird. Es entstehen ähnliche Impulsfolgen, wie im Beispiel gemäss Figur 5. Doch sind hier nur ein Sender und ein Empfänger notwendig. Allerdings ist damit die Länge des Strahlenbündels 7 doppelt so lang.

Claims (14)

1. Verfahren zur Produktions- und Qualitätsüberwachung der Produktionsstellen an mehrspindligen Textilmaschinen, wobei die Produktionsstellen reihenförmig angeordnet sind und der an jeder Produktionsstelle laufende Faden eine Querbewegung nach Art eines Ballons ausführt und dabei einen im folgenden als Raumelement bezeichneten rotationssymmetrischen Körper einhüllt, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils für mindestens zwei Produktionsstellen (21, 22, 23, 24) ein gemeinsames Ueberwachungsorgan (5, 6, 6ʹ; 17, 19, 20) vorgesehen ist, welches ein Strahlenbündel (7, 7ʹ, 8, 8ʹ) aufweist, dass das Strahlenbündel durch die Raumelemente (13) an den mindestens zwei Produktionsstellen geführt ist und dabei in jedem Raumelement durch den bewegten Faden (1, 2, 3, 4) intermittierend unterbrochen oder abgeschwächt wird, und dass die dadurch erzeugte Abschattung in einem Empfänger (6, 6ʹ, 19, 20) in ein elektrisches Signal umgeformt und als Basis für die weitere Auswertung verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Ueberwachungsorgan (5, 6, 6ʹ; 17, 19, 20) mehr als zwei, vorzugsweise vier bis acht, Produktionsstellen (21, 22, 23, 24) zugeordnet sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlenbündel (7) durch die Achse der zugeordneten Raumelemente (13) geführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlenbündel (7) parallel zur Verbindungslinie (K) der Achsen der Raumelemente (13) und im Abstand von dieser geführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlenbündel (7) schräg gegen die Horizontale (H) und/oder schräg gegen die Verbindungslinie (K) der Achsen der Raumelemente (13) geführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifikation der einzelnen Fäden (1, 2, 3, 4) der von einem Ueberwachungsorgan (5, 6, 6ʹ; 17, 19, 20) überwachten Produktionsstellen (21, 22, 23, 24) durch Auswertung der Zeitabstände (c1, c2, c3, c4) zwischen den einzelnen durch die Abschattung erzeugten elektrischen Signalen erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifikation der einzelnen Fäden (1, 2, 3, 4) der von einem Ueberwachungsorgan (5, 6, 6ʹ; 17, 19, 20) überwachten Produktionsstellen (21, 22, 23, 24) durch Auswertung der Amplitude und/oder Dauer der durch die Abschattung erzeugten elektrischen Signale erfolgt.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Ueberwachungsorgan, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Produktionsstellen (21, 22, 23, 24) ein gemeinsames Ueberwachungsorgan (5, 6, 6ʹ; 17, 19, 20) zugeordnet ist, welches einen Sender (5, 17) für ein Strahlenbündel (7, 8) und einen Empfänger (6, 6ʹ, 19, 20) für dieses aufweist und derart angeodnet ist, dass das Strahlenbündel die Raumelemente (13) an den mindestens zwei Produktionsstellen durchdringt, und dass Mittel zur Auswertung der am Empfänger auftretenden Intensitätsschwankungen des Strahlenbündels vorgesehen sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Ueberwachungsorgan (5, 6, 6ʹ; 17, 19, 20) mehr als zwei, vorzugsweise vier bis acht, Produktionsstellen (21, 22, 23, 24) zugeordnet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ueberwachungsorgan einen ersten Sender (5, 17) zur Aussendung eines divergierenden Strahlenbündels (7, 8) und zwei erste Empfänger (6, 6ʹ, 19, 20) für dieses aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zu beiden Seiten des ersten Senders (5) zwei zweite Empfänger (26, 26ʹ) und zwischen den beiden ersten Empfängern (6, 6ʹ) ein zweiter Sender (25) angeordnet ist, so dass die Raumelemente (13) von zwei in Gegenrichtung verlaufenden Strahlenbündeln (7, 8; 7ʹ, 8ʹ) durchsetzt sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Sender (5) und Empfänger (6) nebeneinander angeordnet sind, und dass ein Spiegel (9) zur Reflexion des vom Sender ausgesandten Strahlenbündels (7) auf den Empfänger vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Raumelement (13) sowohl von dem vom Sender (5) ausgesandten als auf von dem vom Spiegel (9) auf den Empfänger (6) reflektierten Strahlenbündel (7 bzw. 7ʹ) durchsetzt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 9, zur Verwendung an durch lichtundurchlässige Separatoren gegenseitig abgeschirmte Produktionsstellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Separatoren (14) entsprechende Ausnehmungen (15) für den Durchtritt des Strahlenbündels (7) aufweisen.
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