AT502849B1 - Spulgut-menge und -reserve detektor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Erkennung des Erreichens einer bestimmten Position (Wicklungslage (9)) beim Abwickeln eines Fadens, Bändchens oder Drahtes von einer Vorratsspule (1). Dazu wird die Drehzahl der Vorratsspule (1) mittels eines Drehzahlsensors (3) erfaßt. Das Drehzahlmeßsignal (6) wird einem Rechenwerk (10) zugeführt. Die Herstellung (d.h. das Aufwickeln) der Vorratsspule (1) erfolgte vorher in der Art, daß die Bewicklung des zu markierenden Bereich (9) mit einem unterschiedlichen Verlegewinkel wie bei der restlichen Spule erfolgt. Die Detektor-Charakteristik des Rechenwerkes (10) ist so gewählt, daß das charakteristische Drehzahlmeßsignales (6) beim Abwickeln aus dem markierten Bereich (9) das Ausgangssignal (11) des Rechenwerks aktiviert, währenddessen ein Abwickelvorgang aus den nicht markierten Bereich zu keinem Ausgangssignal führt.

Description

österreichisches Patentamt AT502 849B1 2010-09-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung einer bestimmten Position bzw. Lage des Spulgutes beim Abspulen von Fäden, Drähten oder Bändchen von einer Vorratsspule unter Verwendung eines Drehzahlsensors.

[0002] Bei der industriellen Verarbeitung von Fäden, Bändchen, Drähten etc. werden diese sehr oft von einer Vorratsspule mit vorgegebener Liniengeschwindigkeit v abgespult. Als Beispiel sei etwa die Verarbeitung auf einem Webstuhl genannt, bei dem die i. A. konstante Verarbeitungsgeschwindigkeit des Webgutes die Geschwindigkeit des Abspulens von der Vorratsspule definiert.

[0003] Für einen möglichst effizienten Verarbeitungsprozess muss sichergestellt sein, dass das Erreichen des Fadenendes auf der Vorratsspule rechtzeitig erkannt wird, sodass - nach Stoppen des Webprozesses - der Faden einer neue Spule "nahtlos" angeknüpft werden kann ("endloser" Betrieb). Von Besonderer Wichtigkeit dabei ist, dass die Erkennung des herannahenden Fadenendes früh genug erfolgt, weil das kontrollierte Fierunterfahren des Verarbeitungsprozesses i. A. eine gewisse Zeit erfordert (definiertes Stillsetzen). Nach dem Stillsetzen (Abbremsen) soll noch eine geringe Reserve zur Verfügung stehen um den Faden einer neuen, vollen Vorratsspule nahtlos anknüpfen zu können.

[0004] Nach dem derzeitigen Stand der Technik erfolgt die Erkennung einer bestimmten Position beim Abspulvorgang (z. B. das bevorstehende Fadenende) beispielsweise mit einem mechanischen Abtasthebel, der bei Erreichen einer vorgegebenen Position etwa einen Mikroschalter betätigt. Nachteil dieser Lösung ist der mechanische Aufwand für den Abtastbügel und die erforderliche äußerst präzise Justierung (Bändchen bis 0,01mm Dicke!).

[0005] Als weitere bekannte Möglichkeit werden - alternativ zu den bisher erläuterten rein mechanischen Prinzipien - oftmals auch optische Sensoren propagiert, welche das kommende Fadenende aus dem Farbunterschied (bzw. dem verschiedenen Reflexionsverhalten) zwischen Faden und Spulhülse detektieren. Problematisch ist dieses Verfahren allerdings dann, wenn Faden und FHülse gleiche oder ähnliche Farbe auf weisen, oder auch, wenn transparente Fäden oder Bändchen gespult werden. Weiterer Nachteil dieses Verfahrens ist die Gefahr der Verschmutzung des optischen Sensors - bei Textilverarbeitungsmaschinen insbesondere durch parasitäre, vom Spulgut (Faden oder Bändchen) abgesplitterte Fasern bzw. Materialpartikel.

[0006] Das Dokument DE 37 34 445 A1 (G. Sahm GmbH) beschreibt das Herstellen einer Präzisionswicklung, welche Bereich mit unterschiedlichem Steigungswinkel besitzt.

[0007] Auch ist es bekannt, zur Kennzeichnung von Spulen an deren Außenseite Wülste zu wicklen, wie die EP 876 985 A1 (Giudici) zeigt.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine robuste, verschleißfreie und kostenminimale Anordnung zu schaffen, mit der das Erreichen einer bestimmten Spulposition (z. B. das herannahende Ende des Spulgutes) beim Abwickelvorgang sicher und zuverlässig detektiert werden kann, ohne dass bestimmte Eigenschaften des Spulguts bzw. der Spulhülse wie Farbe, Leitfähigkeit etc. gefordert sind oder die Gefahr der Verschmutzung von Sensoren besteht.

[0009] Die Lösung der Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 erreicht. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteran-sprüchen 2 bis 4 angegeben.

[0010] Die Erfindung samt weiteren Vorteilen ist im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung erläutert. In dieser zeigen: [0011] Fig. 1 (a): eine Vorratsspule mit faden- bzw. bandförmigem Spulgut bei Bewicklung in konventioneller Kreuzspultechnik ("Präzisionswicklung").

[0012] Fig. 1 (b): ein spezielles, von der üblichen Verlegeart abweichendes Verlegemuster des

Spulgutes im markierten Bereich 9 (z. B. die letzte Wicklungslage) der Vor- 1/4 österreichisches Patentamt AT502 849 B1 2010-09-15 ratsspule zur einfachen Detektion des Erreichens der markierten Spulenposition beim Abwickeln über Auswertung der Änderung der gemessenen Drehzahl n des Wicklungsdornes 4, und [0013] Fig. 1 (c): eine erfindungsgemäße Anordnung einer Vorrichtung zur Erkennung des

Erreichens des markierten Bereiches 9 beim Abspulen durch Auswertung des Ausgangssignals 6 eines Drehzahlsensors 3 über eine speziell angepasste Rechenschaltung 10.

[0014] Die Grundidee der Erfindung besteht darin, dass bereits bei der Herstellung der Vorratsspule 1 (d.h., dem Aufwickeln des Spulgutes 5 auf die Spulenhülse 8) die z.B. mit dem für die Spule gewünschten Wicklungsschema (z. B. dem Wicklungsschema für die Herstellung einer "gestuften Präzisionswicklung" wie etwa in EP 0 561188 beschrieben, vgl. Fig. 1 (a)) bewickelt wird, ein bestimmter Bereich 9 (z.B. im Innersten der Spule) durch einen abweichenden Verlegewinkel "markiert" wird (Fig. 1 (b)). Da das Markierungs-Muster ausschließlich in einem kurzen Bereich 9 zur Anwendung gelangt, werden Aufbau und Güte der fertigen Vorratsspule 1 dadurch praktisch nicht beeinflußt. Die Abwicklungseinrichtung 2 für die Vorratsspule 1 in der Verarbeitungsmaschine mit dem Fadenführer 7 verfügt nun gemäß Fig. 1 (c) über einen Sensor 3, mit dem die augenblickliche Drehzahl n der Vorratsspule 1 bzw. des Spulendornes 4 beim Abspulen erfasst wird. Die Drehzahl n hängt von Durchmesser, der vorgegebenen Liniengeschwindigkeit v des Spulgutes 5 und von der Steigung des Verlegemusters ab. Änderungen des Verlegewinkels bilden sich somit in Drehzahländerungen ab. Wird bei Herstellung der Spule ein bestimmter Bereich (beispielsweise die letzte Wicklungslage) also durch ein spezielles Verlegemuster markiert, kann das Erreichen dieses Bereiches beim Abspulen dadurch erkannt werden, dass ein entsprechend gestaltetes Rechenwerk 10 die charakteristische Drehzahländerung beim Wechsel des Verlegemusters detektiert und über ein Ausgangssignal 11 signalisiert, dass der markierte Bereich 9 (z. B. das Ende) der Vorratsspule erreicht ist.

[0015] Je nach Art des zur Markierung verwendeten Verlegemusters können als charakteristische Drehzahländerung im Markierungsbereich gegenüber der Grunddrehzahl ansteigende und/oder auch abfallende Drehzahlschwankungen auftreten. Speziell bei Vorratsspulen mit höherem Trägheitsmoment kann es bei abfallenden Drehzahlschwankungen vorteilhaft sein, ein zur üblichen Lagerreibung zusätzliches Bremsmoment aufzubringen um die Rotationsenergie der Spule abzubauen und zu verhindern, dass das Spulgut 5 von der Vorratsspule 5 abhebt. Die Bremsvorrichtung 15 stellt in diesem Falle also sicher, dass stets ein formschlüssiges Abwickeln gewährleistet ist.

[0016] Die Realisierung des Rechenwerkes 10 wäre im einfachsten Fall auch unter Verwendung von Analogschaltungen denkbar, erfolgt aber vorzugsweise durch Digitaltechnik mittels fix verdrahteten oder programmierbaren Logikschaltungen (Mikroprozessoren).

[0017] Die Übermittlung des Ausgangssignals 11 an die übergeordnete Verarbeitungsmaschine erfolgt im einfachsten Fall leitungsgebunden über eine Treiberschaltung 12. Die Übertragung kann aber auch drahtlos realisiert werden wobei die Treiberschaltung 12 anstatt eines elektrischen Ausgangssignals 13 ein Opto- oder Hf-Signal aussendet. Eine drahtlose Anbindung ist dann von großem Vorteil, wenn sich die Abwickelvorrichtung an einer schlecht zugänglichen Stelle befindet oder überhaupt mechanisch nicht fix mit der Verarbeitungsmaschine verbunden ist (z. B. zum Abspulen der Schussfäden bei einem Webstuhl mittels Schiffchen).

[0018] Zur Gestaltung einer vollständig autarken Abspuleinrichtung (ohne jegliche elektrische Verbindung nach außen) ist es auch vorstellbar, einen kleinen elektrischen Generator 14 direkt oder über ein Getriebe an die Achse des Wickeldornes 4 anzukuppeln und mit der erzeugten elektrischen Energie den Drehzahlsensor 3, das Rechenwerk 10 und die Opto-/Hf-Treiber-schaltung zu versorgen.

[0019] Als Erweiterung des Grundprinzips ist es auch vorstellbar, mehrere Lagen oder Teil-Lagen einer Spule bzw. mehrere Bereiche einer Spule erfindungsgemäß zu kennzeichnen, sodass mehrere Markierungen aufgebracht werden können, aus welchen beispielsweise auch 2/4

Claims (4)

1. österreichisches Patentamt AT502 849 B1 2010-09-15 ein einfaches Binärwort gebildet sein kann. Dies kann etwa dazu verwendet werden, dass die Verarbeitungsmaschine das eingesetzte Spulenmaterial oder auch eine Chargennummer der Vorratsspule auslesen bzw. überprüfen kann. Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Erkennung einer bestimmten Position bzw. Lage des Spulgutes (5) beim Abspulen von Fäden, Drähten oder Bändchen von einer Vorratsspule (1) unter Verwendung eines Drehzahlsensors (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsignal (6) des Drehzahlsensors (3) einem Rechenwerk (10) zugeführt wird und bereits bei der Herstellung der Vorratsspule (1) die zu detektierende Wicklungslage (9) durch ein spezielles Verlegemuster des Spulgutes (5) markiert wurde, sodass das Abwickeln aus dem markierten Bereich (9) der Vorratsspule (1) zu charakteristischen Schwankungen des Ausgangssignals (6) des Drehzahlsensors (3) führt und die Detektor-Charakteristik des Rechenwerkes (10) so gewählt ist, dass dieses durch ein Ausgangssignal (11) signalisiert, dass das Abspulen aus dem markierten Bereich (9) erfolgt, währenddessen charakteristische Drehzahlsignale aus nicht markierten Bereichen der Vorratsspule (1) vom Rechenwerk (10) so verarbeitet werden, dass kein aktives Ausgangssignal (11) abgegeben wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal (11) des Rechenwerkes (10) über eine Treiberschaltung (12) und einen Übertragungskanal (13) , welcher drahtgebunden oder alternativ drahtlos ausgeführt sein kann, an eine übergeordnete Verarbeitungs- bzw. Steuerungseinrichtung übermittelt wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an die Achse der Vorratsspule (1) eine mechanische Bremseinrichtung (15) und/oder ein elektrischer Generator (14) direkt oder über ein mechanisches Getriebe angekuppelt ist, wobei das Rechenwerk (10) und/oder die Treiberschaltung (12) aus der elektrischen Energie des Generators (14) versorgt wird.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bereiche bzw. Lagen (9) der Vorratsspule (1) in an sich bekannter Weise mit einem definierten Verlegemuster markiert werden, sodass das Rechenwerk (10) differenzierte Ausgangssignale (11) für die einzelnen markierten Bereiche (9) in serieller oder paralleler Form ausgibt bzw. die unterschiedlichen Markierungen ein Binärwort zur Kennzeichnung verschiedenster Informationen überdas Spulgut (5) bzw. die Vorratsspule (1) bilden. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 3/4