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Vorrichtung zur Präzisionsmessung der Länge eines laufenden Fadens oder Garnes
In der Textilindustrie sind die grossen Schwierigkeiten bekannt, welche auftreten, wenn man die Länge eines laufenden Fadens oder Garnes während seiner Bewegung zwischen Abspulung und Aufwicklung auf Rollen, Kreuzspulen, Spulen usw., äusserst genau messen will, u. zw. besonders dann, wenn diese Messung bei sehr hohen Geschwindigkeiten und hohen Beschleunigungen vorgenommen werden muss, welche unvermeidlich sind, wenn der Faden oder das Garn auf konische oder ganz allgemein nicht- zylindrische Körper aufgewickelt wird. Die bisher zu diesem Zweck verwendeten Messvorrichtungen lassen hinsichtlich der Genauigkeit viel zu wünschen übrig, da sie Messfehler bis zu 7% ergeben, was insbesondere dann nicht zulässig ist, wenn die Länge grösserer Faden- bzw.
Garnmengen genau bestimmt werden soll. Dies kann zurzeit nur annähernd auf Grund des durchschnittlichen Titers der Garne (Ge- wicht pro Längeneinheit) durchgeführt werden.
Es wurde zwar bereits vorgeschlagen, den zu messenden Faden über eine von einem Motor angetriebene und mit einem Messwerk gekuppelte Messrolle zu führen, ohne dass er dabei aufgewickelt wird, wobei die Änderung der Fadenspannung durch eine in einer Fadenschleife angeordnete Rolle abgetastet wird. Durch die Lageänderung dieser Rolle wird dann eine Veränderung der Antriebsgeschwindigkeit der Messrolle bewirkt. Eine solche Vorrichtung ist jedoch für einen mit grosser Geschwindigkeit abgezogenen Faden, welcher hohen Beschleunigungen ausgesetzt ist, völlig ungeeignet, da die in der Fadenschleife enthaltene
Fadenreserve viel zu gering ist, um die Geschwindigkeitsänderungen ausgleichen zu können. Weiters erfolgt die Änderung der Antriebsgeschwindigkeit der Messrolle auf rein mechanischem Wege, wodurch eine gewisse Trägheit in bezug auf die Beschleunigungen bewirkt wird.
Bei hohen Geschwindigkeiten kann dies leicht zu Fadenbrüchen führen oder es tritt zwischen der Messrolle und dem Faden ein Schlupf auf, durch welchen eine genaue Messung der Fadenlänge unmöglich gemacht wird.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Präzisionsmessung der Länge eines laufenden Fadens oder Garnes, insbesondere während seiner Bewegung zwischen Abspulung und Auf- wicklung, mit einer vom Faden oder Garn umwickelten, rotierenden Trommel, die durch einen selbstän- digen, von einer automatischen Überwachungseinrichtung gesteuerten Antrieb eine solche Drehung erhält, dass ihre durchschnittliche Tangentialgeschwindigkeit der Geschwindigkeit des laufenden Fadens oder Garnes entspricht, wobei diese Trommel mit einem Umdrehungszähler od. dgl. verbunden ist, welcher indirekt auf Grund der Anzahl der von ihr ausgeführten Umdrehungen die Fadenlänge misst.
Die Erfindung ermöglicht es, die oben angeführten Nachteile zu beseitigen und eine genaue und präzise
Messung der Länge eines Fadens oder Garnes auch bei hohen und sich rasch ändernden Fadengeschwin- digkeiten durchzuführen, und besteht im wesentlichen darin, dass auf der rotierenden Trommel mehrere
Windungen des Fadens oder Garnes aufgewickelt sind, dass der Faden oder das Garn im wesentlichen tangential zugeführt und ungefähr axial abgezogen wird, und dass die automatische Überwachungsein- richtung auf die auf der rotierenden Trommel befindliche Fadenmenge anspricht.
Dadurch, dass der
Faden oder das Garn auf der Trommel in mehreren Windungen aufgewickelt ist, wird eine ausreichende
Fadenreserve geschaffen, um Änderungen der Fadengeschwindigkeit abzufangen und auszugleichen und einen Schlupf zwischen Trommel und Faden zu vermeiden, wobei durch die automatische Über- wachungseinrichtung ein Ansammeln eines zu grossen Fadenvorrates vermieden wird. Das axiale Abziehen des Fadens oder Garnes von der Trommel bringt den Vorteil mit sich, dass die erforderliche Zugkraft wesentlich, wenigstens um eine Grössenordnung, kleiner ist als die Zugkraft, die für ein tangentiales
Abziehen des Fadens von der Trommel erforderlich wäre. Der Fadenabzug verursacht daher keine nennenswerte Bremsung der Trommel, so dass deren Bewegung unbeeinflusst bleibt, wodurch die Genauigkeit der
Messung vergrössert wird.
Die Trommel muss nicht unbedingt einen Kreisquerschnitt aufweisen, sondern es kann auch eine einen polygonalen Querschnitt aufweisende Trommel bei der erfindungsgemässen Vorrichtung Verwendung finden, wodurch die Reibung und damit die Haftung des Fadens vergrössert und ein Schlupfen des Fadens vollkommen verhindert wird. Weiters kann eine kegelstumpfförmige Trommel verwendet werden, durch welche eine Aufwicklung des Fadens in nebeneinanderliegenden Windungen begünstigt wird.
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Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung rotiert die Trommel normalerweise mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit, als der Geschwindigkeit des Fadenabzuges entspricht, u. zw. so lange, bis ein bestimmter Fadenvorrat auf der Trommel angesammelt ist, worauf der Antrieb automatisch verlangsamt und gleichzeitig die Trommel gebremst wird, um die Ansammlung eines übermässigen Fadenvorrates zu verhindern. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass immer eine ausreichende Fadenreserve auf der Trommel aufgewickelt ist.
Zweckmässig weist die Trommel einen mit einem konischen Teil verbundenen zylindrischen Teil auf, an dessen Ende koaxial ein elastischer Ring angebracht ist, unter welchem der auf der Trommel angesammelte Faden beim axialen Abziehen hindurchläuft, wobei der Ring den abgezogenen Faden gegen die Mantelfläche der Trommel drückt. Dadurch wird der Faden immer unter den gleichen Bremsbedingungen abgezogen, so dass seine Spannung einen konstanten Wert besitzt.
Erfindungsgemäss weist die Trommel wenigstens einen durchsichtigen Streifen auf, welcher der äussersten Grenze des Fadenvorrates entspricht und welcher den Lichtstrahl einer Lampe durchlässt, sobald die vorgesehene durchschnittliche Menge des aufgewickelten Fadenvorrates unterschritten wird, wobei sodann durch das Auftreffen des Lichtstrahles auf eine photoelektrische Zelle od. dgl. eine Vorrichtung betätigt wird, welche die Trommel wieder schneller antreibt. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Überwachungseinrichtung praktisch trägheitslos anspricht und somit raschen und stark schwankenden Änderungen der Fadengeschwindigkeit mühelos zu folgen vermag.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf die erfindungsgemässe Vorrichtung. Fig. 2
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Der Antrieb der Trommel 1 erfolgt über die mit einer Riemenscheibe 18 versehene Welle 17, auf welcher ein Ritzel 19 aufgekeilt ist. Dieses Ritzel 19 kämmt mit dem Zahnrad 7, von wo die Bewegung über ein Leerlaufrad 8 auf die Satellitenräder 10 und 11 eines Differentialgetriebes übertragen wird.
Dieses Differentialgetriebe weist ein grosses Planetenrad 12 und ein kleines Planetenrad 13 auf.
Das grosse Planetenrad 12 kann durch die Sperrklinke 16 blockiert werden, welche von einem Elektromagneten 20 gesteuert wird (Fig. 3). Das kleine Planetenrad 13 ist mit einem zylinderförmigen Rad 14 starr verbunden (Fig. 2), welches die Bewegung mittels des Ritzels 15 auf die Trommel 1 überträgt.
Innerhalb der Trommel 1 ist eine elektromagnetische, aus Spulen 21, einem Anker 22 und einer rotierenden, aus Kupfer oder einem andern leitenden Material hergestellten Scheibe 23 bestehende Bremse angeordnet. Ausserdem ist, wie bereits erwähnt, innerhalb der Trommel der Phototransistor 6 angeordnet, durch welchen der Stromkreis zur Betätigung der Elektromagnete gesteuert wird. Diese Elektromagnete betätigen die Sperrklinke 16 und die Bremse 21, u. zw. so lange, als der Phototransistor 6 nicht beleuchtet wird, während die Stromzufuhr sofort unterbrochen wird, sobald der Phototransistor beleuchtet wird.
Während des Antriebes der Trommel 1 wird der Faden in parallelen und unmittelbar nebeneinander- liegenden Windungen auf der Trommel aufgespult, u. zw. so lange, bis diese Windungen die durchsichtige
Zone 1" der Trommel überdecken und dadurch den Lichteinfall auf den Phototransistor 6 verhindern.
Dadurch fliesst ein Strom sowohl zur Spule 20, welche die Sperrklinke 16 aus dem grossen Planetenrad 12 ausklinkt, als auch zur Spule 21, welche die elektromagnetische Bremse der Trommel betätigt.
Die Ausklinkung der Sperrklinke 16 gestattet die Drehung des grossen Planetenrades 12 und daher verringert das kleine Planetenrad 13, welches die Bewegung auf die Trommel 1 überträgt, rasch seine
Drehbewegung, wobei diese Bewegungsverminderung auch dadurch unterstützt wird, dass zwischen dem grossen Planetenrad 12 und dem kleinen Planetenrad 13 ein Übersetzungsverhältnis besteht.
Die Bewegung der Trommel wird ausserdem auch durch die elektromagnetische Bremse, welche durch die Spule 21 betätigt wird, stark vermindert, so dass nach einigen Umdrehungen die Drehgeschwindigkeit der Trommel 1 verlangsamt wird, u. zw. unter Umständen so weit, bis die Trommel stillsteht.
Beim Abziehen des Fadens 3 in axialer Richtung 3'"unter dem elastischen Ring 4 werden die auf der Trommel aufgespulten Windungen 3" wieder abgewickelt, wodurch das von der Glühlampe ausgehende Licht wieder durch die durchsichtige Zone der Trommel auf den Phototransistor 6 fällt, wodurch einerseits die Sperrklinke 16 in das grosse Planetenrad 12 eingeklinkt und damit dessen Bewegung gehemmt wird und anderseits die elektromagnetische Bremse gelöst wird. Die Trommel 1 setzt sich darauf wieder in Bewegung, u. zw. so lange, bis der auf der Trommel aufgespulte Fadenvorrat 3"neuerlich den von der Lampe ausgesandten Lichtstrahl abfängt und sich somit der oben beschriebene Vorgang wiederholt.
Die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel 1 ist etwas höher als der mittleren Fadenabzugsgeschwindigkeit entspricht, so dass eine Fadenreserve auf der Trommel immer vorhanden ist.
Wenn ein Umdrehungszähler 2 (Fig. 1) die Anzahl der von der Trommel 1 ausgeführten Umdrehungen angibt, erhält man indirekt die Länge des von der Trommel selbst gelieferten Fadens in Metern.
Der Umdrehungszähler kann zweckmässig mit einer Vorrichtung verbunden sein, welche bei Erreichen einer bestimmten, einstellbaren Fadenlänge den Faden durchtrennt. Er kann aber auch auf Steuerorgane der Arbeitsmaschine einwirken und die Umschaltung bestimmter Betriebsphasen bewirken.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann zum Messen der Länge eines Fadens oder eines Fadenstranges beliebiger Art verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Präzisionsmessung der Länge eines laufenden Fadens oder Garnes, insbesondere während seiner Bewegung zwischen Abspulung und Aufwicklung, mit einer vom Faden oder Garn umwickelten, rotierenden Trommel, die durch einen selbständigen, von einer automatischen Überwachungseinrichtung gesteuerten Antrieb eine solche Drehung erhält, dass ihre durchschnittliche Tangentialgeschwindigkeit der Geschwindigkeit des laufenden Fadens oder Garnes entspricht, wobei diese Trommel mit einem Umdrehungszähler od. dgl.
verbunden ist, welcher indirekt auf Grund der Anzahl der von ihr ausgeführten Umdrehungen die Fadenlänge misst, dadurch gekennzeichnet, dass auf der rotierenden Trommel mehrere Windungen (3") des Fadens oder Garnes aufgewickelt sind, dass der Faden oder das Garn (3) im wesentlichen tangential (3') zugeführt und ungefähr axial (3"') abgezogen wird, und dass die automatische Überwachungseinrichtung auf die auf der rotierenden Trommel befindliche Fadenmenge anspricht.