DE102004026859A1

DE102004026859A1 - Running yarn tension monitor, to measure tension without contact, has a glass rod yarn guide with a light transmitter/receiver to register movements of the rod end for evaluation

Info

Publication number: DE102004026859A1
Application number: DE200410026859
Authority: DE
Inventors: Gerald Berger
Original assignee: Saurer GmbH and Co KG
Current assignee: RITTER ELEKTRONIK GMBH, 46047 OBERHAUSEN, DE
Priority date: 2004-06-02
Filing date: 2004-06-02
Publication date: 2005-12-22

Abstract

The assembly to measure the tension of a running yarn (1) has a holder (5) to secure one end of a light conducting elliptical glass rod (2), with its free end (4) as a yarn guide. A sensor to register rod movements is linked to an electronic evaluation unit (11) to generate measurement signals. The sensor has a light transmitter (6) with a LED (8) and a receiver (7) with an optical sensor (9) to detect movements of the free end of the rod without contact.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen einer Fadenspannung an einem laufenden Faden gemäß der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 10.The The invention relates to a method and a device for measuring a thread tension on a running thread according to the preambles of claims 1 and 10th

Ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung sind aus der DE 198 37 414 A1 bekannt.A generic method and a generic device are from the DE 198 37 414 A1 known.

Bei der Herstellung und Verarbeitung von Fäden ist es üblich, zur Überwachung des Prozesses sowie zur Überwachung der Herstellqualität eine Fadenspannung an dem laufenden Faden zu messen. Um die absolute Fadenspannung möglichst genau zu erfassen, wird vorwiegend ein Messprinzip verwendet, bei welcher eine durch den Faden an einem elastischen Körper verursachte Verformung erfasst wird. So wird bei der aus der DE 198 37 414 A1 bekannten Vorrichtung ein Messbalken verwendet, der an einem Ende fest eingespannt ist und gegenüberliegend ein Fühlerende zur Fadenführung aufweist. Der Faden wird dabei mit vorbestimmter Teilumschlingung an dem Fühlerende des Messbalkens geführt, so dass eine durch die Fadenspannung verursachte Belastung an dem Messbalken angreift. Die Belastung des Messbalkens führt zu einer Deformierung, die durch geeignete Sensoren wie beispielsweise Dehnungsmessstreifen erfasst und mittels einer Auswertelektronik zu einem Messsignal der Fadenspannung umgewandelt wird. Hierbei ist besonders darauf zu achten, dass ein zwischen dem Messbalken und der Sensorreinrichtung ausreichender Kontakt besteht, um die an dem Messbalken auftretenden Verformungen zu erfassen. Die als Sensoren eingesetzten Dehnungsmessstreifen oder auch piezoelektrische Elemente basieren auf einer Analogwertübertragung und sind somit in ihrer Messrate begrenzt.In the production and processing of threads, it is customary to measure a thread tension on the running thread to monitor the process and to monitor the production quality. To detect the absolute thread tension as accurately as possible, a measuring principle is predominantly used in which a deformation caused by the thread on an elastic body is detected. So is the case of the DE 198 37 414 A1 known device uses a measuring beam, which is firmly clamped at one end and opposite has a sensor end to the thread guide. The thread is thereby guided with predetermined partial looping at the sensor end of the measuring beam, so that a load caused by the thread tension acts on the measuring beam. The load of the measuring beam leads to a deformation, which is detected by suitable sensors such as strain gauges and converted by means of an evaluation electronics to a measurement signal of the thread tension. It is particularly important to ensure that there is sufficient contact between the measuring bar and the sensor device to detect the deformations occurring on the measuring bar. The strain gauges or piezoelectric elements used as sensors are based on an analog value transmission and are therefore limited in their measuring rate.

Aus der WO 02/088013 ist eine Vorrichtung bekannt, bei welcher die Sensoreinrichtung durch optoelektronische Mittel gebildet sind. Hierzu ist der Messbalken am Einspannende mit einem fotoelastischen Element gekoppelt, so dass sich die Verformungen des Messbalkens in Deformation des fotoelastischen Elementes übertragen. Das fotoelastische Element ist lichtdurchlässig, so dass bei Lichtbeaufschlagung und Verformung unterschiedliche Lichtbrechungen zu unterschiedlichen Lichtpolarisierungen führen, die optoelektronisch erfasst und zu einer Fadenspannung ausgewertet werden. Eine derartige Vorrichtung wäre zwar geeignet, um digitale Messwerte zu erhalten, jedoch mit dem Nachteil eines sehr komplexen und empfindlichen Messaufbaus. So muss einerseits die Verbindung zwischen dem Messbalken und dem photoelastischen Element eine sichere Übertragung der Deformation des Messbalkens gewährleisten und zum anderen ist eine hohe Sorgfalt bei der Einspannung des elastischen Elementes erforderlich.Out WO 02/088013 discloses a device in which the sensor device are formed by optoelectronic means. For this the measuring bar is on Clamping coupled with a photoelastic element, so that the deformations of the measuring beam in deformation of the photoelastic Transfer element. The photoelastic element is translucent, so that when exposed to light and deformation different refractions to different Cause light polarizations, the opto-electronically detected and evaluated to a thread tension become. Such a device would be suitable to digital To get readings, but with the disadvantage of a very complex and sensitive measurement setup. So, on the one hand, the connection a secure transmission between the measuring beam and the photoelastic element ensure the deformation of the measuring beam and on the other is a great care in the clamping of the elastic element required.

Es ist nur Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen einer Fadenspannung an einem laufenden Faden der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem mit relativ geringem elektronischen Aufwand eine Messung der absoluten Fadenspannung mit hoher Sicherheit und Reduzierbarkeit gewährleistet ist.It is only an object of the invention, a method and an apparatus for measuring a thread tension on a running thread of the aforementioned To create kind, with which with relatively little electronic Expense a measurement of the absolute thread tension with high security and reducibility guaranteed is.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, die eine möglichst hohe Messrate bei der Erfassung der Fadenspannung ermöglichen.One Another object of the invention is a method and an apparatus of the generic type to provide the one as possible allow high measuring rate when detecting the thread tension.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10 gelöst.The The object is achieved by a method having the features according to the claim 1 and by a device with the features according to claim 10 solved.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.advantageous Further developments of the invention are characterized by the features and feature combinations the respective subclaims Are defined.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnen sich dadurch aus, dass kein unmittelbarer Kontakt zu den Messbalken erforderlich ist, um die Verformung des Messbalkens zu erfassen. Die Erfindung kehrt sich von den bisher bekannten Messprinzipien, die Verformungen des Messbalkens zu erfassen völlig ab. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der Messbalken aufgrund seiner Elastizität bei Belastung durch den Faden aus einer Ruheposition herausgelenkt wird. Bei konstanter Materialeigenschaften des Messbalkens stellt sich eine Auslenkung des Messbalkens ein, die im wesentlichen proportional der an dem Messbalken angreifenden Fadenbelastung ist. Insoweit lässt sich unmittelbar aus der Größe der Auslenkung des Messbalkens die absolute Fadenspannung des Fadens ableiten. Als Zustandsänderung des Messbalkens wird somit die Auslenkung des freien Fühlerendes aus einer Ruheposition in eine Messposition berührungslos erfasst. Hierzu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Sender und einen Empfänger auf, durch welchen das Fühlerende des Messbalkens detektierbar ist. So könnte der Sender beispielsweise akustische Signale in Form von Ultraschall aussenden, die beispielsweise unmittelbar auf das Fühlerende des Messbalkens treffen und entsprechende Reflektionssignale verursachen, die dann von einem Empfänger aufgenommen werden. Die damit signalisierte Messposition des Fühlerendes lässt sich unmittelbar in ein Messsignal der Fadenspannung umwandeln.The inventive method as well as the device according to the invention are characterized by the fact that no direct contact with the measuring bars is required to detect the deformation of the measuring beam. The invention is based on the previously known measuring principles, to completely detect the deformations of the measuring beam. The invention is based on the knowledge that the measuring beam due to its elasticity when loaded by the thread is deflected out of a rest position. At constant Material properties of the measuring beam turns a deflection of the measuring beam, which is substantially proportional to that on the Is measuring bar attacking thread load. In that regard can be directly from the size of the deflection derive the absolute thread tension of the thread of the measuring beam. As a change of state of the measuring beam thus becomes the deflection of the free end of the sensor detected contactlessly from a rest position into a measuring position. For this purpose points the device according to the invention a transmitter and a receiver on, through which the sensor end of the measuring beam is detectable. For example, the sender could emit acoustic signals in the form of ultrasound, for example directly on the end of the sensor of the measuring bar and cause corresponding reflection signals, then from a receiver be recorded. The signaled measuring position of the end of the sensor let yourself convert directly into a measuring signal of the thread tension.

Besonders vorteilhaft ist jedoch die Weiterbildung der Erfindung, bei welcher die Auslenkung des freien Fühlerendes optisch mittels einer Lichtquelle und einem optischen Sensor erfasst wird. Hierzu ist der Sender als eine Lichtquelle und der Empfänger als ein optischer Sensor ausgebildet, wobei der optische Sensor mit Abstand zu dem freien Fühlerende des Messbalkens angeordnet ist. Die optoelektronische Erfassung der jeweiligen Messposition des Fühlerende ermöglicht eine störungsfreie Übertragung der Fadenspannungssignale durch digitale Übertragung. Dabei können hohe Messraten realisiert werden, die bei der Auswertung eines Lichtpunktes durch einen optischen Sensor bis zu 10.000 Messungen pro Sekunde betragen können. Durch die hohe Messrate lassen sich aus dem Fadenspannungssignal sogar Fadenunregelmäßigkeiten wie beispielsweise Fadenknoten direkt erfassen. Die bei analogen Bauelementen üblichen Alterungserscheinungen wie beispielsweise eine Drift werden vollständig vermieden.Especially However, advantageous is the development of the invention, in which the deflection of the free end of the sensor optically detected by means of a light source and an optical sensor becomes. For this purpose, the transmitter as a light source and the receiver as an optical sensor is formed, wherein the optical sensor with Distance to the free sensor end of the Measuring beam is arranged. The optoelectronic detection of respective measuring position of the sensor end allows a trouble-free transmission of Thread tension signals through digital transmission. This can be high Measurement rates are realized in the evaluation of a light spot by an optical sensor up to 10,000 measurements per second can. Due to the high measuring rate can be from the yarn tension signal even thread irregularities for example, capture thread nodes directly. The usual with analog components Aging phenomena such as drift are completely avoided.

Um das freie Fühlerende des Messbalkens optoelektronisch berührungslos zu erfassen, sind verschiedene alternative Weiterbildungen der Erfindung vorgesehen. Bei einer ersten Ausführungsvariante wird zum detektieren des Fühlerendes unmittelbar am Fühlerende des Messbalkens die Lichtsignale erzeugt und ausgesendet. Hierzu ist die Lichtquelle unmittelbar an dem freien Ende des Messbalkens befestigt, so dass bei Auslenkung des Fühlerendes aus der Ruheposition in eine Messposition unmittelbar die Lichtquelle den Auslenkungsweg ausführt.Around the free feeler end of the measuring beam optoelectronic contactless, are different alternative developments of the invention are provided. At a first embodiment is used to detect the sensor end immediately at the end of the sensor of the measuring beam generates and transmits the light signals. For this the light source is directly at the free end of the measuring bar attached, so that upon deflection of the sensor end from the rest position in a measuring position directly the light source the deflection path performs.

Um die Massenträgheit des Messbalkens nicht unnötig durch eine Lichtquelle zu erhöhen, ist die Weiterbildung der Erfindung besonders bevorzugt angewendet, bei welcher zum detektieren am Einspannende des Messbalkens Lichtsignale erzeugt werden, die dann durch den Messbalken geleitet und an dem Fühlerende ausgesendet werden. Hierzu ist der Messbalken aus einem Lichtleitenden Material gebildet, so dass die Lichtsignale von dem Einspannende bis zum Fühlerende gelangen und von dort aus gesendet werden.Around the inertia of the measuring bar is not unnecessary by increasing a light source, the development of the invention is applied with particular preference in which to detect at the clamping end of the measuring beam light signals be generated, which then passed through the measuring bar and on the sensing end to be sent out. For this purpose, the measuring beam is made of a light-conducting Material formed so that the light signals from the chuck end to the end of the sensor arrive and be sent from there.

Die Ausbildung des Messbalkens als elliptisch geformter Glasstab hat sich hierbei insbesondere bewährt, wobei der Faden in Richtung der Hauptachse des Ellipsenquerschnittes geführt wird. Damit wird eine relativ große Stabilität des Messbalkens in Fadenlaufrichtung erzeugt, so dass die Belastung des Messbalkens im wesentlichen zu einer quer zur Fadenlaufrichtung gerichtete Auslenkung führt.The Training the measuring beam has as an elliptical glass rod proven in particular the thread being in the direction of the major axis of the ellipse cross section guided becomes. This results in a relatively high stability of the measuring beam in the thread running direction generated, so that the load of the measuring beam substantially too a transversely directed to the thread running direction deflection leads.

Um eine völlige Trennung zwischen dem Messbalken und der Sensoreinrichtung zu erhalten, ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher die Lichtquelle mit Abstand zu dem freien Fühlerende des Messbalkens angeordnet ist. Dabei trägt der Messbalken an dem Fühlerende einen Reflektor, um die von der Lichtquelle ausgehenden Lichtsignale unmittelbar an dem Fühlerende zu reflektieren. Der Reflektor lässt sich dabei unmittelbar an der Stirnfläche des Messbalkens ausbilden oder kann auch durch ein zusätzliches an dem Messbalken angebrachtes Reflektormittel erfolgen.Around a complete one To obtain separation between the measuring beam and the sensor device is the development of the invention particularly advantageous, in which the light source is arranged at a distance from the free sensor end of the measuring beam is. It contributes the measuring bar at the sensor end a reflector around the light signals emanating from the light source immediately at the end of the sensor to reflect. The reflector lets thereby form directly on the end face of the measuring beam or can also by an additional Reflector means attached to the measuring beam take place.

Um die Positionsveränderung des Fühlerendes durch Auslenkung des Messbalkens unmittelbar zu detektieren, werden die Lichtsignale oder die Reflektionssignale bevorzugt zu einem Lichtpunkt an dem optischen Sensor projiziert, so dass die Lageabweichung des Lichtpunktes zwischen einer Soll-Lage und einer Ist-Lage unmittelbar zur Erzeugung des Messsignales genutzt werden kann. Hierzu ist der optische Sensor vorzugsweise durch einen Zeilensensor gebildet, so dass der projizierte Lichtpunkt in seiner Lage unmittelbar ein Maß für die Fadenspannung darstellt. Somit ist nicht die Lichtmenge und Intensität maßgeblich, sondern ausschließlich die Lage des Lichtpunktes an dem Zeilensensor.Around the position change the feeler end be detected by deflection of the measuring bar immediately the light signals or the reflection signals preferably to a Point of light is projected on the optical sensor, so that the positional deviation the light point between a desired position and an actual position immediately can be used to generate the measurement signal. This is the optical Sensor preferably formed by a line sensor, so that the in its position projected light point directly a measure of the thread tension represents. Thus, the amount of light and intensity is not decisive, but exclusively the position of the light spot on the line sensor.

Zur Abbildung eines möglichst konzentrierten Lichtpunktes ist dem optischen Sensor eine Sammellinse zugeordnet. Insbesondere bei größeren Abständen zwischen dem Fühlerende des Messbalkens und dem Zeilensensor können damit größere Streubreiten der Lichtsignale vermieden werden.to Illustration of a possible concentrated light spot is the optical sensor is a converging lens assigned. Especially with larger distances between the sensor end of the measuring beam and the line sensor can thus larger spreads the light signals are avoided.

Da bei einem laufenden Faden zwischen dem Fühlerende des Messbalkens und dem Faden Reibungserscheinungen unvermeidlich sind, lassen sich diese auch vorteilhaft durch eine Weiterbildung der Erfindung in Messsignale umwandeln. Hierzu wird die Auslenkung des Fühlerendes aus der Ruheposition in eine Messposition durch zwei Koordinaten in Form einer Querauslenkung quer zur Fadenlaufrichtung und einer Längenauslenkung in Fadenlaufrichtung erfasst. Die Querauslenkung des Fühlerendes stellt dabei die Messwerte zur Erzeugung des Messsignales der Fadenspannung. Die Längsauslenkung des Fühlerendes wird dagegen zu einem Messsignal der Fadenreibung ausgewertet. Hierbei gilt, je höher die Fadenreibung des Fadens umso größer die Längsauslenkung des Fühlerendes.There with a running thread between the sensor end of the measuring beam and The thread friction phenomena are inevitable, can be This is also advantageous by a development of the invention in Convert measurement signals. For this purpose, the deflection of the sensor end from the rest position to a measuring position by two coordinates in Shape of a transverse deflection transversely to the yarn direction and a length deflection detected in the thread running direction. The transverse deflection of the sensor end sets the measured values for generating the measuring signal of the thread tension. The longitudinal deflection the feeler end on the other hand, it is evaluated to a measurement signal of the thread friction. In this case, The higher the thread friction of the thread the greater the longitudinal deflection of the sensor end.

Besonders vorteilhaft ist dabei eine Verfahrensvariante, bei welcher das Messsignal der Fadenreibung unmittelbar zur Überwachung eines Präparationsauftrages des Fadens genutzt wird. So lässt sich beispielsweise der Präparationsauftrag des Fadens durch einen Sollwert der Fadenreibung definieren. Sobald eine höhere Fadenreibung bei gleich bleibender Fadenspannung registriert wird, ist der Präparationsauftrag des Fadens unzureichend. Somit könnte durch Überwachung der Fadenreibung ein im wesentlichen gleichmäßiger Präparationsauftrag des Fadens gewährleistet werden.Especially a method variant in which the measurement signal is advantageous is advantageous the thread friction directly for monitoring a preparation order of the thread is used. So lets For example, the preparation order of the thread by a setpoint of yarn friction define. As soon as a higher thread friction is registered with constant thread tension, is the preparation order thread insufficient. Thus, by monitoring the thread friction is a substantially uniform preparation application of the thread guaranteed become.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Hinweis auf die beigefügten Figuren nachfolgend näher erläutert.The inventive method will be described below with reference to some embodiments of the device according to the invention having regard to the attached Figures in more detail below explained.

Es stellen dar:It represent:

1 schematisch der Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 schematically the structure of a first embodiment of the device according to the invention

2 schematisch die Ansicht eines optischen Sensors mit projizierten Lichtpunkten 2 schematically the view of an optical sensor with projected light points

3und 4 schematisch der Aufbau weiterer Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung 3 and 4 schematically the structure of further embodiments of the device according to the invention

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in mehreren Ansichten dargestellt. 1.1 zeigt die Vorrichtung in einer Längsschnittansicht und 1.2 schematisch eine Querschnittsansicht. Die nachfolgende Beschreibung gilt insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, für beide Figuren.In 1 a first embodiment of the device according to the invention is shown in several views. 1.1 shows the device in a longitudinal sectional view and 1.2 schematically a cross-sectional view. The following description applies insofar as no explicit reference is made to one of the figures, for both figures.

Das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist einen Messbalken 2 auf. Der Messbaken 2 ist über ein Einspannende 3 an einem Halter 5 befestigt. Das gegenüberliegende Ende des Messbalkens 2 ist frei auskragend im Abstand zu dem Halter 5 gehalten und als ein Fühlerende 4 ausgebildet.The embodiment of the device according to the invention has a measuring beam 2 on. The measuring beacon 2 is about a chucking end 3 on a holder 5 attached. The opposite end of the measuring beam 2 is freely cantilevered at a distance to the holder 5 held and as a feeler end 4 educated.

Der Messbalken 2 ist aus einem lichtleitenden Material vorzugsweise als ein Glasstab ausgebildet. An dem Einspannende 3 des Messbalkens 2 ist ein Sender 6 in Form einer Lichtquelle 8 angeordnet. Die Lichtquelle 8, die vorzugsweise als eine Leuchtdiode ausgebildet ist, ist unmittelbar an der Stirnseite des Einspannendes 3 über eine Klebung 10 mit dem Messbalken 2 verbunden.The measuring bar 2 is preferably formed of a photoconductive material as a glass rod. At the chuck end 3 of the measuring beam 2 is a transmitter 6 in the form of a light source 8th arranged. The light source 8th , which is preferably formed as a light-emitting diode, is located directly on the end face of the chucking end 3 over a bond 10 with the measuring bar 2 connected.

Der Empfänger 7 der Sensoreinrichtung ist im geringen Abstand zu der Stirnseite des Fühlerendes 4 vom Messbalken angeordnet. Der Empfänger 7 ist als optischer Sensor 9 vorzugsweise als ein Zeilensensor ausgebildet. Der optische Sensor 9 ist bei der Signalleitung 13 mit einer Auswertungselektronik 11 gekoppelt.The recipient 7 the sensor device is at a short distance from the end face of the sensor end 4 arranged by the measuring beam. The recipient 7 is as an optical sensor 9 preferably formed as a line sensor. The optical sensor 9 is at the signal line 13 with an evaluation electronics 11 coupled.

Um die Fadenspannung an einem laufenden Faden 1 zu messen, wird der Faden 1 mit einer vorbestimmten Teilumschlingung an dem Fühlerende 4 des Messbalkens 2 geführt.To adjust the thread tension on a running thread 1 to measure, the thread becomes 1 with a predetermined Teilumschlingung at the sensor end 4 of the measuring beam 2 guided.

In 1.2 ist die Situation an dem Fühlerende 4 schematisch in einer Querschnittsansicht dargestellt. Der Messbalken 2, der aus einer Glaskeramik gebildet ist, weist einen elliptischen Querschnitt auf. Dabei ist der Querschnitt des Messbalkens 2 zum Faden 1 derart angeordnet, dass die Hauptachse der Ellipse in Fadenlaufrichtung des Fadens 1 zeigt. Somit wird ein in Fadenlaufrichtung größerer Widerstand gegen Verformung an dem Messbalken 2 bewirkt, so dass die Belastung an dem Messbalken 2 durch den Faden 1 in einem im wesentlichen quer zur Fadenlaufrichtung gerichteten Auslenkung bewirkt.In 1.2 is the situation at the sensor end 4 schematically shown in a cross-sectional view. The measuring bar 2 , which is formed of a glass ceramic, has an elliptical cross-section. Here is the cross section of the measuring beam 2 to the thread 1 arranged such that the main axis of the ellipse in the thread running direction of the thread 1 shows. Thus, a greater resistance to deformation in the thread running direction on the measuring beam 2 causes, so the load on the measuring bar 2 through the thread 1 effected in a substantially transverse to the direction of yarn travel deflection.

Die Auslenkung des Fühlerendes 4 ist in der 1.1 schematisch eingetragen. Im unbelasteten Zustand weist das Fühlerende 4 eine Ruheposition auf, die gestrichelt dargestellt ist. Durch die Führung des Fadens 1 wird eine Vorformung des Messbalkens 2 bewirkt, so dass das Fühlerende 4 aus der Ruheposition in eine Messposition ausgelenkt wird. Die Messposition ist in 1.1 dargestellt.The deflection of the sensor end 4 is in the 1.1 schematically entered. In the unloaded state, the sensor end points 4 a rest position, which is shown in dashed lines. By the leadership of the thread 1 becomes a preforming of the measuring beam 2 causes, so that the sensor end 4 is deflected from the rest position into a measuring position. The measuring position is in 1.1 shown.

Um die Messposition des Fühlerendes 4 zu detektieren, wird an dem Einspannende 3 durch die Lichtquelle 8 vorzugsweise eine Leuchtdiode, Lichtsignale erzeugt und über die Glaskeramik des Messbalkens 2 von dem Einspannende 3 zu dem Fühlerende 4 geleitet. An der Stirnseite des Fühlerendes 4 treten die Lichtsignale aus. Die von dem Fühlerende 4 ausgesendeten Lichtsignale werden von dem im kurzen Abstand zu dem Fühlerende 4 angeordneten optischen Sensor 9 empfangen und zu einem Lichtpunkt projiziert. Die Lage des projizierten Lichtpunktes wird über die Signalleitung 13 der Auswertelektronik 11 aufgegeben. In der Auswertelektronik 11 wird die signalisierte Ist-Lage L_Ist in ein Messsignal der Fadenspannung F umgewandelt. Hierzu ist der Auswertungselektronik 11 ein Algorithmus hinterlegt, durch welchen die Beziehung zwischen der Lageabweichung und der Fadenspannung herstellbar ist. Da der optische Sensor 9 lediglich eine Lichtmenge zur Bestimmung der Lage erfasst, reichen bereits geringe Lichtintensitäten aus, um die Messposition des Fühlerende 4 zu erfassen. Die Lichtmenge muss nur das Grundrauschen des optischen Sensors deutlich übersteigen. Somit lässt sich die Ortslage des Lichtpunktes an dem Zeilensensor unmittelbar als direktes Maß für die absolute Fadenspannung verwenden.Around the measuring position of the sensor end 4 is detected at the chuck end 3 through the light source 8th preferably a light emitting diode, generates light signals and the glass ceramic of the measuring beam 2 from the chuck end 3 to the sensor end 4 directed. At the front of the feeler end 4 the light signals exit. The from the sensor end 4 emitted light signals are from the short distance to the sensor end 4 arranged optical sensor 9 received and projected to a point of light. The position of the projected light spot is via the signal line 13 the evaluation electronics 11 given up. In the evaluation electronics 11 the signaled actual position L _{Ist is converted} into a measuring signal of the thread tension F. This is the evaluation electronics 11 deposited an algorithm by which the relationship between the position deviation and the thread tension can be established. Because the optical sensor 9 If only one quantity of light is detected to determine the position, even low light intensities suffice for the measuring position of the end of the sensor 4 capture. The amount of light only has to clearly exceed the background noise of the optical sensor. Thus, the location of the light spot on the line sensor can be used directly as a direct measure of the absolute yarn tension.

Aufgrund der geringen Anforderungen an der Lichtintensität ist keine besondere Ausgestaltung der Stirnseite des Fühlerendes 4 erforderlich. Der optische Sensor 9 übermittelt nur digitale Daten in serieller Form über die Signalleitung 13. Somit wäre eine Bus-Struktur in Ansteuerung mehrerer Sensoren möglich, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung sich insbesondere für eine mehrstellige Textilmaschine eignet. Zudem können sehr hohe Messraten verwirklicht werden, da der Ladungstransport in einem Zeilensensor basierend auf der CCD-Technik eine sehr hohe Signalübertragung ermöglicht.Due to the low demands on the light intensity is no special design of the front of the sensor end 4 required. The optical sensor 9 transmits only digital data in serial form over the signal line 13 , Thus, a bus structure in the control of multiple sensors would be possible, so that the device according to the invention is particularly suitable for a multi-digit textile machine. In addition, very high measurement rates can be realized because the charge transport in a line sensor based on the CCD technology allows a very high signal transmission.

Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auch dahingehend erweitert werden, dass neben der Fadenspannung eine Fadenreibung ermittelt wird. Hierzu könnte das Fühlerende 4 mit einem gleichmäßig z.B. kreisrunden Querschnitt ausgebildet sein. Zur Erfassung der von dem Fühlerende 4 des Messbalkens ausgesendeten Lichtsignale wird dabei vorzugsweise ein matrixförmiger Sensor eingesetzt.This in 1 illustrated embodiment of the device according to the invention can also be extended to the effect that in addition to the thread tension a yarn friction is determined. This could end the sensor 4 be formed with a uniform, for example, circular cross-section. For detection of the end of the sensor 4 The light beam emitted from the measuring beam is preferably a matrix-shaped sensor.

In 2 ist eine Draufsicht eines derartigen Sensors dargestellt. An dem optischen Sensor 9 ist ein erster Lichtpunkt projiziert, der als L_Soll bezeichnet ist. Dieser projizierte Lichtpunkt entspricht einer Soll-Lage, der durch ein in der Ruheposition gehaltnen Messbalken 2 erzeugt wird. Bei Belastung des Messbalkens 2 durch einen Faden 1 tritt eine Auslenkung des Fühlerendes ein, so dass die aus der Messposition des Fühlerendes 4 gesendeten Lichtsignale zu dem projizierten Lichtpunkt L_Ist an dem Sensor 9 führen. Die Abweichung zwischen der Soll-Lage L_Soll und der Ist-Lage L_Ist ist durch zwei Koordinaten bestimmt. Eine erste Koordinate stellt die quer zur Fadenlaufrichtung verursachte Auslenkung dar, die die Größe ΔL_q hat. Die zweite Koordinate wird durch eine in Fadenlaufrichtung gerichtete Auslenkung des Fühlerendes bewirkt und ist hier als ΔL₁ angegeben. Somit enthält die von dem optischen Sensor an die Auswertelektronik weitergegebenen Signale zwei Informationen, die unabhängig voneinander ausgewertet werden. Die Querauslenkung ΔL_q wird in ein Messsignal der Fadenspannung überführt. Die Auslenkung ΔL₁ wird in ein Messsignal der Fadenreibung umgewandelt. Beide Messsignale lassen sich nun vorteilhaft zur Überwachung eines Verarbeitungs- oder Herstellungsprozesses verwenden. So lässt sich beispielsweise das Messsignal der Fadenreibung dazu nutzen, um den Präparationsauftrag des Fadens zu überwachen. Unzulässige Abweichungen von einem vorgegebenen Reibungswert könnte zu Änderungen der Präparation des Faden führen.In 2 a plan view of such a sensor is shown. On the optical sensor 9 a first spot of light is projected, designated as L _desired . This projected light point corresponds to a desired position, which is determined by a measuring bar held in the rest position 2 is produced. When loading the measuring beam 2 through a thread 1 occurs a deflection of the sensor end, so that from the measuring position of the sensor end 4 transmitted light signals to the projected light spot L _is at the sensor 9 to lead. The deviation between the desired position L _desired and the actual position L _actual is determined by two coordinates. A first coordinate represents the deflection caused transversely to the thread running direction, which has the size ΔL _q . The second coordinate is effected by a deflection of the sensor end directed in the direction of thread travel and is indicated here as ΔL ₁ . Thus, the signals transmitted by the optical sensor to the evaluation electronics contain two pieces of information which are evaluated independently of each other. The transverse deflection ΔL _q is converted into a measuring signal of the thread tension. The deflection ΔL ₁ is converted into a measurement signal of the thread friction. Both measurement signals can now be used advantageously for monitoring a processing or manufacturing process. For example, the measurement signal of the thread friction can be used to monitor the preparation of the thread. Impermissible deviations from a given friction value could lead to changes in the preparation of the thread.

Die Messung einer relativen Reibkraft könnte jedoch auch mit dem in 1.1 dargestellten Zeilensensor erfolgen. Das Lichtsignal, das aus dem Glasstab austritt, ist nicht homogen verteilt, weil keine optische Maßnahmen dafür vorgesehen sind. Die Lichtverteilung wird annähernd einer Gausverteilung entsprechen. Zunächst wird aus der Ortslage der projizierten Lichtsignale die Fadenspannung ermittelt. Darüber hinaus könnte nun zusätzlich die Änderung der Intensität der Lichtsignale beobachtet werden, die unmittelbar ein Maß für die relative Reibkraft darstellen, da die Änderung der Intensität allein aus dem Abdriften des Lichtsignals vom Sensor verursacht sind.However, the measurement of a relative frictional force could also with the in 1.1 shown line sensor done. The light signal emerging from the glass rod is not homogeneously distributed because no optical measures are provided for it. The light distribution will approximate a Gaus distribution. First, the yarn tension is determined from the location of the projected light signals. In addition, the change in the intensity of the light signals, which directly represent a measure of the relative frictional force, could now additionally be observed, since the change in intensity is caused solely by the drifting of the light signal from the sensor.

In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch in einer Längsschnittansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel weist einen Messbalken 2 auf, der mit seinem Einspannende 3 an dem Halter 5 befestigt ist. Das gegenüberliegende Fühlerende 4 ist über einen Absatz an dem Messbalken 2 gebildet. An der Stirnseite des Fühlerendes 4 ist ein Reflektor 14 angebracht. Im Abstand zu dem Reflektor 14 sind der Sender 6 und der Empfänger 7 der Sensoreinrichtung angeordnet. Hierbei ist der Sender 6 durch eine Lichtquelle 8 gebildet, die ein Lichtband in Richtung des Fühlerendes 4 aussendet. Der Empfänger 7 ist durch den optischen Sensor 9 gebildet, welcher die an dem Reflektor 14 durch das Lichtband der Lichtquelle 8 erzeugten Reflektionssignale auffängt. Der optische Sensor 9 könnte hierbei identisch zu dem Sensor gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 ausgebildet sein. Der Sensor 9 ist mit der Auswertungselektronik 11 gekoppelt, um die von dem Sensor 9 über die Signalleitung 13 an die Auswertungselektronik 11 abgegebenen Signale zu dem Messsignal der Fadenspannung 11 zu führen.In 3 a further embodiment of a device according to the invention is shown schematically in a longitudinal sectional view. The embodiment has a measuring bar 2 up, with his chucking end 3 on the holder 5 is attached. The opposite end of the sensor 4 is over a paragraph on the measuring bar 2 educated. At the front of the feeler end 4 is a reflector 14 appropriate. At a distance to the reflector 14 are the transmitter 6 and the receiver 7 arranged the sensor device. Here is the transmitter 6 through a light source 8th formed, which is a band of light in the direction of the sensor end 4 sending out. The recipient 7 is through the optical sensor 9 formed, which at the reflector 14 through the light band of the light source 8th generated reflection signals. The optical sensor 9 could be identical to the sensor according to the embodiment of FIG 1 be educated. The sensor 9 is with the evaluation electronics 11 coupled to that of the sensor 9 over the signal line 13 to the evaluation electronics 11 output signals to the measured signal of the thread tension 11 respectively.

Das Ausführungsbeispiel nach 3 stellt einen Aufbau dar, der auch eine akustische Messung ermöglichen würde. Hierzu könnte der Sender 6 als Ultraschallgeber und er Empfänger 7 als Ultraschallempfänger ausgebildet sein.The embodiment according to 3 represents a structure that would also allow an acoustic measurement. This could be the transmitter 6 as an ultrasonic transducer and he receiver 7 be designed as an ultrasonic receiver.

Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Messbalken 2 bevorzugt nur im Bereich des Fühlerendes 4 aus einem keramischen Material gebildet. Das Einspannende 3 des Messbalkens 2 könnte dagegen aus einem elastischen Material beispielsweise einem Kunststoff gebildet sein, um möglichst hohe Messempfindlichkeiten an dem Fühlerende 4 zu erhalten.At the in 3 illustrated embodiment is the measuring beam 2 preferred only in the area of the sensor end 4 formed from a ceramic material. The clamping end 3 of the measuring beam 2 could, however, be formed from an elastic material, for example, a plastic to the highest possible sensitivity at the sensor end 4 to obtain.

In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt. Die Funktion und der Aufbau des Ausführungsbei spiel nach 4 ist im wesentlichen identisch zu den vorgenannten Ausführungsbeispielen, so dass nur die Unterschiede nachfolgend erläutert werden.In 4 is a further embodiment of a device according to the invention shown schematically. The function and structure of Ausführungsbei game after 4 is substantially identical to the aforementioned embodiments, so that only the differences are explained below.

Zur Dedektierung des Fühlerendes 4 am Messbalken 2 ist unmittelbar am Fühlende 4 eine Lichtquelle 8 angeordnet. Im Abstand zu der Lichtquelle 8 ist eine Sammellinse 12 und ein Sensor 9 angeordnet. Der Sensor 9 ist über eine Signalleitung 13 mit einer Auswertelektronik 11 gekoppelt.To Dedektierung the sensor end 4 on the measuring bar 2 is right at the end of feeling 4 a light source 8th arranged. At a distance to the light source 8th is a condensing lens 12 and a sensor 9 arranged. The sensor 9 is via a signal line 13 with an electronic evaluation system 11 coupled.

Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die unmittelbar am Ende des Fühlerendes 4 erzeugten Lichtsignale durch die Lichtquelle 8 in Richtung der Sammellinse 2 gesendet. Durch die Sammellinse 12 werden die Lichtsignale gebündelt als Lichtpunkt auf den optischen Sensor 9 projiziert. Damit besteht die Möglichkeit, dass zwischen dem Fühlerende 4 und dem Sensor 9 ein größerer Abstand realisierbar ist.At the in 4 illustrated embodiment, the immediately at the end of the sensor end 4 generated light signals by the light source 8th in the direction of the condenser lens 2 Posted. Through the condenser lens 12 the light signals are focused as a light spot on the optical sensor 9 projected. There is a possibility that between the sensor end 4 and the sensor 9 a greater distance is feasible.

Die in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind beispielhaft. Grundsätzlich können bekannten Sender und Empfänger zur berührungslosen Dedektierung des Fühlerendes am Messbalken eingesetzt werden. Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt in der berührungslosen Messung einer absoluten Fadenspannung. Ein unmittelbarer Abgriff der Verformung des Messbalkens ist nicht erforderlich. Allein die Lageveränderung des Messbalkens gibt die erforderlichen Informationen zur Bestimmung der Fadenspannung.The in the 1 to 4 illustrated embodiments of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention are exemplary. Basically, known transmitters and receivers can be used for contactless detection of the sensor end on the measuring beam. The essential advantage of the method according to the invention and of the device according to the invention lies in the non-contact measurement of an absolute thread tension. A direct tap of the deformation of the measuring beam is not required. The change in position of the measuring beam alone provides the information required to determine the thread tension.

11: Fadenthread
22: Messbalkenmeasuring beam
33: Einspannendeclamping end
44: Fühlerendesensing end
55: Halterholder
66: Sendertransmitter
77: Empfängerreceiver
88th: Lichtquellelight source
99: optischer Sensoroptical sensor
1010: Klebungsplice
1111: Auswertungselektronikevaluation electronics
1212: Sammellinseconverging lens
1313: Signalleitungsignal line
1414: Reflektorreflector

Claims

A method for measuring a thread tension on a running thread, in which the thread is guided with a Teilumschlingung at a free end of a clamped Meßbalkens measuring and in which a change in state of the measuring bar is detected and converted into a measurement signal, characterized in that as a change in state of the measuring beam a Deflection of the free end of the sensor from a rest position is detected without contact in a measuring position.

Method according to claim 1, characterized in that that the deflection of the free end of the sensor optically detected by means of a light source and an optical sensor becomes.

Method according to claim 2, characterized in that that for detecting directly at the free sensor end of the measuring beam light signals be generated and sent out.

Method according to claim 2, characterized in that that for detecting at the clamping end of the measuring beam light signals generated by the measuring bar and on the sensor end to be sent out.

Method according to claim 2, characterized in that that for detecting directly at the free sensor end of the measuring beam reflection signals tion be generated from incident light signals.

Method according to one of claims 2 to 5, characterized that for generating the measurement signal, the light signals or the reflection signals are projected to a point of light and the positional deviation of the Point of light between a desired position and an actual position determined becomes.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the deflection of the sensor end from the rest position in a measuring position by two coordinates in the form of a transverse deflection transversely to the thread running direction and a longitudinal deflection is detected in the thread running direction.

Method according to claim 7, characterized in that that detects the transverse deflection of the sensor end and to the measured signal of the thread tension is evaluated and that the longitudinal deflection the feeler end detected and evaluated to the measured signal of the thread friction.

Method according to claim 8, characterized in that that the measurement signal of the thread friction for monitoring a preparation order of the thread is used.

Device for measuring a thread tension on a running thread ( 1 ) with a holder ( 5 ), with one on the holder ( 5 ) cantilevered measuring beams ( 2 ), which by a clamping end ( 3 ) with the holder ( 5 ) and which opposite a free sensor end ( 4 ) for guiding the thread ( 1 ), with a sensor device ( 6 . 7 ) for detecting a change in state of the measuring beam and with a with the sensor device ( 6 . 7 ) associated evaluation electronics ( 11 ) for generating a measuring signal, characterized in that the sensor device comprises a transmitter ( 6 ) and a receiver ( 7 ) for the contactless detection of the deflection of the free sensor end ( 4 ) from a rest position to a measurement position.

Device according to claim 10, characterized in that the transmitter ( 6 ) as a light source ( 8th ) and the recipient ( 7 ) as an optical sensor ( 9 ), wherein the optical sensor ( 9 ) at a distance from the free sensor end ( 4 ) of the measuring beam ( 2 ) is arranged.

Device according to claim 11, characterized in that the light source ( 8th ) immediately at the free end of the probe ( 4 ) of the measuring beam ( 2 ) is attached.

Device according to claim 11, characterized in that the measuring beam ( 2 ) is formed of a light-conducting material and that the measuring beam ( 2 ) over the clamping end ( 3 ) with the light source ( 8th ) connected is.

Apparatus according to claim 13, characterized in that the measuring beam ( 2 ) is formed as an elliptically shaped glass rod, wherein the thread ( 1 ) is guided in the direction of the main axis of the ellipse cross-section.

Device according to claim 11, characterized in that the light source ( 8th ) at a distance from the free sensor end ( 4 ) of the measuring beam ( 2 ) and that the measuring bar ( 2 ) at the sensor end ( 4 ) a reflector ( 14 ) having.

Device according to one of claims 11 to 15, characterized in that the optical sensor ( 9 ) is formed by a line sensor.

Device according to one of claims 11 to 16, characterized in that the optical sensor ( 9 ) a condenser lens ( 12 ) assigned.

Device according to one of claims 11 to 17, characterized in that the light source ( 8th ) is formed by a light emitting diode.