DE2536082C3

DE2536082C3 - Einrichtung zum kontinuierlichen Messen der Länge von linearem Material wahrend dessen Aufwickeins auf einen sich drehenden Kern

Info

Publication number: DE2536082C3
Application number: DE2536082A
Authority: DE
Inventors: Donald Beresford Angmering Sussex Giles (Ver. Koenigreich)
Original assignee: Kdg Instruments Ltd Bath Avon (ver Koenigreich)
Current assignee: Kdg Instruments Ltd Bath Avon (ver Koenigreich)
Priority date: 1974-08-14
Filing date: 1975-08-13
Publication date: 1980-02-07
Also published as: US4024645A; GB1495003A; ES440161A1; CH588067A5; DE2536082A1; FR2309832A1; CS191272B2; JPS5144950A; DD121315A5; DE2536082B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum kontinuierlichen Messen der Länge von linearem Material während dessen Aufwickeln auf einen sich drehenden Kern unter Bildung eines Wickels mit einer Vorrichtung zur Bestimmung des augenblicklichen Durchmessers des Wickels und einem Drehzahlgeber zur Erzeugung mindestens eines Impulses bei jeder Umdrehung des Wickels, sowie eitler mit deni Drehzahlgeber verbünde* rtert Vorrichtung zur Erzeugung eines periodischen elektrischen Signals, bei dem die Anzahl der Einzeizyklen pro Umdrehung des Wickels proportional dem augenblicklichen Wickeldurchmesser ist und das einer Zählvorrichtung zugeführt wird zum algebraischen Zählen von Einzelzyklen des Signals, deren Summe ein Maß für die aufgewickelte Materiallänge ist.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art (DE-AS

12 31020) schleift ein Fühler an einer auf der Wickelachse angeordneten, rotierenden Platte, die Kontaktstreifen aufweist. Der Fühler greift außerdem an der Außenfläche des Wickels an und wird mit zunehmend größer werdendem Wickel relativ zu der Platte nach außen geschoben.

Die Platte trägt ein aus Kontaktstreifen bestehendes Linienmuster, das so ausgebildet ist, daß der Fühler während einer Umdrehung der Platte um so me.hr Kontaktstreifen kreuzt, je größer der Durchmesser des Wickels ist Jedesmal, wenn der Fühler einen Kontaktstreifen überstreicht, wird ein elektrischer Impuls erzeugt- Dabei ist die Anzahl der pro Umdrehung der Platte angegebenen Impulse von dem Durchmesser des Winkels abhängig. Die Impulse werden von einem Zähler gezählt und geben Aufschluß über die Länge des aufgewickelten Fadens.

Ferner ist eine Vorrichtung zum Messen der Länge des durchlaufenden Fadens an den Spulstellen einer Spulmaschine bekannt (DE-AS i i 69 345), bei der eine 2ö frei drehbare Trommel an der Außenseite wzs Wickels anliegt und von diesem reibungsschlüssig angetrieben wird. Die Trommel treibt ihrerseits eine mit einem Impulsgeber gekoppelte Schaltwelle, so daß der Impulsgeber bei jeder Trommelumdrehung eine bestimmte Impulszahl abgibt. Die Gesamtzahl der erzeugten Impulse wird von einem Zähler gezählt, um Aufschluß über die aufgewickelte Fadenmenge zu erhalten. Bei dieser Vorrichtung entsteht durch den Schlupf zwischen Wickel und Trommel ein Fehler, der beim Aufwickeln größerer Fadenlängen einen erheblichen Betrag annehmen kann. Hinzu kommt, daß Trommel und Wickel aufgrund von Unregelmäßigkeiten der Wickeloberfläche gelegentlich auseinanderprallen und der reibschlüssige Kontakt zwischen beiden vorübergehend aufgehoben wird. Schließlich ist nachteilig, daß die Trommel direkt auf dem Fadenwickel aufliegt, denn an dem Wickel können sich Rippen ausbilden, die es erforderlich machen. Trommel und Wickel gelegentlich kurzzeitig voneinander zu trennen Auch hierdurch wird das Meßverfahren gehört.

Es ist wichtig, über Meßeinrichtungen zu verfügen, die eine sehr genaue Messung der aufgewickelten Menge des linearen Materials ermöglichen. Ein Grund liegt darin, dab die Wickelrollen in der Kegel Angaben über die aufgespulte Matenalmenge tragen. Der Lieferant haftet dafür, daß der Wickel mindestens die angegebene Materiallänge enthält. Bei ungenauen Meßmethoden sind die Hersteller gezwungen, vorsorglich mehr Material auf einen Kern zu wickeln als notwendig wäre. um zu gewährleisten, daß die Mindestmenge aufgespult ist. Dieser aus Sicherheitsgründen erforderliche Materialüberschuß kann eingespart werden, wenn man über eine sehr genaue Meßeinrichtung für die aufgewickelte Maten.illänge verfügt.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Einrichtung eier eingangs genannten Art /u schaffen, die eine genaue Messung der Länge des aufgewickelten linearen Materials ermöglicht und die selbst bei Schwankungen der Materialstärke genaue Meßergebnisse liefert.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Vorrichtung zur Bestimmung des augenblicklichen Durchmessers des Wickels ein kontinuierlich periodisches elektrisches Signal erzeugt, dessen kontinuierlich veränderbare Frequenz direkt proportional dem augenblicklichen Durchmesser und unabhängig von der Drehzahl des Wickels ist und das einer Torschaltung zugeführt wird, und daß die vom Drehzahlgeber erzeugten Impulse in oiner Impulsformerstufe in Ansteuerimpulse von konstanter Länge umgewandelt werden, welche der Torschaltung so zugeführt werden, daß an ihrem Ausgang das periodische elektrische Signal nur während des Anliegens eines Ansteuerimpulses abgegeben wird und der Ausgang der Torschaltung mit der Zählvorrichtung verbunden ist, zur Zählung jeweils mindestens eines Teiles der Einzelzyklen des am Ausgang der Torschaltung abgegebenen Signals.

Diese Einrichtung arbeitet mit großer Genauigkeit, weil kontinuierlich ein Schwingungssignal erzeugt wird, dessen Frequenz in Abhängigkeit von dem Wickeldurchmesser kontinuierlich veränderbar ist. Auf diese Weise bewirken selbst kleinste Änderungen im Durchmesser des Wickels eine Änderung der Frequenz und somit auch eine Änderung der Anzahl der während eines Ans'.euerimpulses von der Torschaltung durchgelassenen Impulse. Dabei kann die ν ,ι der Drehzahl des Wickels unabhängige Frequenz cis.es Oszillators, der das kontinuierlich periodische elektrische Signal erzeugt, relativ hoch gewählt werden. Wie nachfolgend noch erläutert wird, ist die Messung unabhängig von Schwankungen der Materialstärke. Dadurch, daß die Drehzahl und der sich ändernde Wickeldurchmesser getrennt gemessen werden, wird unabhängig von der Materialstärke und der Packungsdichte die Länge des aufgewickelten linearen Materials direkt ausgemessen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Kernes oder einer Haspel, auf die ein Faden, dessen Länge gemessen werden soll, aufgewickelt wird, und

F i g. 3 ein Diagramm zur Darstellung der G-undformel. aus der sich die auf den Kern gewickelte Länge errechnen läßt.

Jn der dargestellten Ausführungsform wird ein Faden 10 von einer nicht gezeigten Stelle aus auf einen Kern oder eine Spule 12 aufgewickelt. Diese wird von einer Welle 14 getragen, die ihrerseits durch einen Motor 16 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit gedreht wird. Ein voll gewickelter Kern stellt eine Packung mit einer vorgegebenen Länge Faden 10 dar und die vorliegende Vorrichtung soll eine Einrichtung darstellen, mit der diese vorgegebene gewickelte Länge zuverlässig erreicht wird

Mit einer im einzelnen nicht dargestellten zylindrischen Fuhrungstrommel 18 wird der Faden 10 auf oen Ke¹"-. 12 gelenkt. Die Trommel 18 weist einen Umfangsschlitz mit einer geraden Anzahl von bestimm ten Abschnitten auf. leder Abschnitt is: ein Segment einer Spirale. Die Spiralen haben die gleiche Steigung und nehmen ai'f dem Umfang der Trommel 18 gleiche Winkelbereichr ein Die Spiralabschnitte sind abwechselnd nach links und nach rechts gerichtet.

Die Anjrdnung ist so getroffen, daß der Faden 10 jn einem Punkt in den Schlitz eintreten kann, in das Innere der Trommel eintritt und an einem zweiten Punkt aus dem Schlitz austritt. Die beiden Punkte liegen im wesentlichen in der gleichen quer zu der Drehachse der Trommel 18 verlaufenden Ebene. Bei der Drehung der Trommel 18 wechseln der Eintritts- und der Austrittspunkt des Fadens i0 in bzw. aus der Trommel und bewegen sich in einer Richtung entlang der Trommelachse, !dimer liegen sie jedoch in einer Ebene im

rechten Winkel zu dieser Achse. Das Ergebnis liegt darin, daß der Faden 10 in einer spiralförmigen Weise, wie dies schematisch in Fig.2 dargestellt ist, auf den Kern 12 aufgewickelt wird.

Die Führungstrornrhel 18, die zum Beispiel über die Treibriemen 20 und 22 durch den Motor 16 verdrehbar ist, wird von einem Stützglied 24 getragen. Dieses ist schwenkbar auf einer Welle 26 befestigt. Diese verläuft parallel zu den Drehachsen der Führungstrommel 18 und des Kernes 12. Im Stützglied 24 sind zwei Fadenfiihrungen 28 und 30 vorgesehen. Bei seinem Weg auf den Kern 12 verläuft der Faden über diese Führungen.

Die Fadenführung 28 auf dem Stützglied 24 ist so angeordnet, daß sie auf dem Umfang der Packung während deren Wicklung aufliegt, so daß sich die Winkelstellung des Stütz^CT!iedes 24 rnit stpippnHom Durchmesser der Packung ändert. Damit ein für die Winkelstellung des Stützgliedes 24 und damit für den augenblicklichen Durchmesser der sich wickelnden Packung repräsentatives elektrisches Signal erzeugt werden kann, ist das Stützglied 24 mit einem Arm 32 mit einem elektrischen Übertrager verbunden. Im vorliegenden Fall hat dieser die Form eines Potentiometers 34, dessen Schleifer 36 mechanisch an den Arm 32 angeschlossen ist. Elektrisch ist dieser Schleifer 36 des Potentiometers 34 an den Steuereingang eines spannungsgesteuerten Oszillators 38 angeschlossen. Dessen Ausgangsfrequenz ist seiner Eingangsspannung und damit der Stellung des Schleifers 36 und dem augenblicklichen Durchmesser der sich aufwickelnden Packung direkt proportional. Die Ausgangsfrequenz steigt mit zunehmendem Durchmesser der Packung an. Alternativ könnte der Oszillator 38 auch die Form eines Impulsgenerators annehmen, dessen Ausgangsfrequenz seiner Eingangsspannung proportional ist.

Nach der Darstellung in Fig. 1 ist die Widerstandsbahn des Potentiometers 34 mit ihren beiden Enden an zwei Trimmer 7Ί und Ti .angeschlossen. Diese liegen über Widerstände R\. R2 und Ri und Rt an Spannungsquellen. Der Trimmer T\ dient zur Feineinstellung des Potentials am Niederspannungsende der Widerstandsbahn des Potentiometers 34 und der Trimmer Ti dient zur Feineinstellung des Potentials am Hochspannungsende des Potentiometers. Zu diesem Zweck ist der Widerstand R\ viel größer als der Widerstand R2. und der Widerstand R, ist viel größer als der Widerstand Rj. Mit einer Verstellung des Trimmers Γ, läßt sich die Frequenz des Oszillators 38 an dem Ende geringen Durchmessers des Potentiometers 34 fein auf einen gewünschten Wert einstellen, ohne daß dies die durch den oberen Bereich dieses Potentiometers 34 gesteuerten Frequenzen wesentlich beeinflußt. Gleichermaßen läßt sich mit einer Verstellung des Trimmers T2 die Frequenz des Oszillators 38 an dem Ende großen Durchmessers des Potentiometers 34 fein auf einen gewünschten Wert einstellen, ohne daß die durch das untere Ende dieses Potentiometers 34 gesteuerten Frequenzen wesentlich beeinflußt werden. Diese Einstellung erfolgt während des noch weiter unten beschriebenen Aufbaus der Vorrichtung.

An dem sich drehenden Kern 12 ist ein Drehzahlgeber 40 angeordnet, und dieser liefert ein die Drehungen des Kerns anzeigendes elektrisches Signal Dieser Drehzahlgeber 40 kann zum Beispiel eine Fotozelle sein, die durch ein oder mehrere Bohrungen in einer Platte durchtretende Lichtimpulse empfängt, wobei diese Platte vom Kern 12 bei dessen Drehung getragen wird.

Bei der vorliegenden Ausführungsform jedoch liegt der Drehzahlgeber 40 in Form eines Annäherungsdetektors vor, der den Durchgang eines vom Kern getragenen Metallgliedes 42 magnetisch erfaßt. Vorzugsweise hat dieses Metallglied zwei einander gegenüberliegende mechanisch ausgewuchtete Flügel 42,i lind 42b. Bei jeder Drehung des Kerns nähern sie sich einmal dem Drehzahlgeber 40, so daß bei jeder Kerhdrehung zwei Ausgahgsimpulse erzeugt werden.

Die Ausgangsimpulse des Drehzahlgebers 40 werden einer Impulsformerstufe 44 zugeleitet. Diese kann eine monostabile Vorrichtung sein. |eden ihr /ugeführten impuls formt sie in einen Rechteckimpuls 46 konstanter Länge um. Die Länge dieser Impulse 46 wird auf die anderen Parameter der Vorrichtung, die Kerngeschwindigkeit und Anzahl der Ausgangsimpulse des Drehzahlgphers 40 pro Umdrehung abgestimmt, damit sich diese Impulse 46 konstanter Länge nicht überlappen und zwischen ihnen immer ein Zwischenraum bestehenbleibt. Im vorliegenden Fall beträgt die Länge dieser Impulse 46 etwa 1,2 msec.

Man erkennt, daß die Länge der Impulse 46 von der Drehzahl der Welle 14 und damit des Kerns 12 unabhängig ist.

Die Ausgangssignale sowohl von der Impulsformerstufe <*4 als auch vom Oszillator 38 werden beide einer Torschaltung 48 zugeleitet. Diese läßt die Signale vom Oszillator 38 nur während des Auftretens der Impulse 46 aus der Impulsformerstufe 44 auf eine Ausgangsleitung

3n 50 übertreten. Am Ausgang der Torschaltung 48 treten damit jedesmal bei Auftreten eines Signals an der Impulsformerstufe 44 aus dem Drehzahlgeber 40 1,2 msec breite Folgen von Impulsen 49 auf. Die Anzahl der jeweiligen Impulse in diesen 1,2 msec breiten Folgen hängt von der Frequenz des Oszillators 38 und damit vom Durchmesser der Packung zu diesem Zeitpunkt ab.

Der Ausgang der Torschaltung 48 wird entweder

über eine Multiplikatorschaltung 51 oder über eine durch 1000 teilende Teilerschaltung 53 an eine Zählschaltung 52 angeschlossen. Im vorliegenden Fall ist dies ein tuntstelliger Ringzähler. Die ausgewählten Längeneinheiten zeigt er unmittelbar an. Der Zähler 52 weist eine Einrichtung 54 zum Voreinstellen eines fünfstelligen Setzpunktes auf. Dies erfolgt, wenn das am Eingang gezählte Signal gleich der mit der Einrichtung 54 voreingestellten Zahl ist. Auf den Leitungen 58 und 60 werden vom Zähler 52 und der Einstelleinrichtung 54 gleiche elektrische Signale abgenommen. Die Gleichheit dieser Signale wird in einer Vergleichs^iufe 62 ermittelt. Diese legt dann ein Signal auf eine Leitung 64. Ein Relais 66 wird erregt und beendet entweder den Wickelvorgang oder löst eine Verzögerung des Wickelvorganges aus. Der Mechanismus, mit dem der Wickelvorgang beendet oder verzögert wird, ist für die Erfindung nicht wichtig und wird daher weder im Detail, beschrieben noch erläutert Unmittelbar beim Erreichen des Voreinstellpunktes wird der Zähler 52 auch automatisch auf Null zurückgestellt Im Anschluß an eine Beschreibung der Wirkungsweise der oben erläuterten Grundschaltung werden im folgenden auch noch zusätzliche Steuerschalter erläutert werden.

Beim Aufwickeln von Faden, der Länge, aber geringe Breite und Dicke hat, ist es üblich, den Faden in Form einer Schraube auf einen Kern zu wickeln, wie dies in F i g. 2 gezeigt wird. Dies führt zu einer ausgeglichenen und gleichmäßigen Wicklung. In den F i g. 2 und 3 wird hierzu gezeigt, wie ein verallgemeinerter Ausdruck für die pro Umdrehung gewickelte Länge für eine solche

Anordnung abgeleitet werden kann. Bei Fig.2 wird angenommen, daß der Durchmesser des Kerns oder dor Packung D ist. Die Länge der Packung wird als T angenommen. Die Anzahl der sich von einem zum anderen Ende der Packung erstreckenden FadcnwickluDj5>in wird als 3 angenommen und die auf diesen drei Wicklungen untergebrachte Länge ist L. Fig. 3 zeigt, daß die mit diesen drei Umdrehungen aufgewundene Gesamtlänge L durch Abwickeln df.r zylindrischen Packung unter Bildung eines rechtwinkligen Dreiecks mit einer Grundseite T und einer Höhe gleich dem Dreifachen des Packungsumfanges, das heißt, 3<tD ermittelt werden kann. Die Hypotenuse des Dreiecks ist dann gleich L.

Es ergeben sich folgende Formeln:

L² = (3,-rD)² + T²

L = \ΐ(5πυγ + / '
Die mit irgendeiner Umdrehung auf den Kern

aufgewickelte Länge/ ist damit:
L

Allgemein gill:

,(3* U)² + t¹

I = —

III

'/(mit D? + T²

10 In ist dabei die Anzahl der Umdrehungen des Fadens zwischen den beiden Enden der Packung. D ist der Gesamtdurchmesser der Packung zu diesem Zeitpunkt. Dabei wird angenommen, daß der Durchmesser wegen der geringen Stärke des Fadens während dieser einen Umdrehung konstant bleibt. 7" ist die Länge der Packung.

Die Gesamtlänge L_n des während η Umdrehungen auf die Packung aufgewickelten Fadens ist damit:

(Hi η D₁)² + Τ¹ + -~- ■[ (mn D₂)² + T² + ... ~- ·[ (iiuDJ² + T²

)² + T² +

./(1".Tp₂)¹ + T¹ + ...| (/».tD/ 4 T²J

D ■ ist dabei der Durchmesser der Packung bei der /Men Umdrehung.

Bei üblicherweise gewickelten Packungen liegt der Wert von in bei mindestens 3 und der mittlere Packungsdurchmesscr D liegt im Bereich einer halben Packungslänge T. Der Betrag von (ιηττϋ)² ist damit insbesondere bei fast voller Packung im Vergleich mit R² relativ hoch. Bei vernünftiger Annäherung läßt sich damit T² in der Gleichung (1) vernachlässigen.

Damit gilt:

Gesamtlänge L_n für η Umdrehungen wird damit jo gegeben durch:

L_n = .τ k F₁ + .τ k F₁ + ... rt k F_n

= K(F₁ + F₂ + ... F_n)

ll/i„

»ΊΙ

— (m.7D, + ι«.τD₂ + ...

= .τ D, + .-r D, + ...ti

Wie weiter oben ausgeführt, ist die Ausgangsfrequenz des Oszillators 38 dem jeweiligen Durchmesser der Packung unmittelbar proportional. Im allgemeinen gilt daher:

D= ArF

F ist dabei die Ausgangsfrequenz des Oszillators 38 beim Packungsdurchmesser D. k ist eine Konstante.

Die Frequenz läßt sich auch in Impulsen pro Zeiteinheit definieren. Die von der Torschaltung 48 abgegebenen Impulsfolgen haben eine feste Frequenz. Wenn zwei solcher ^Rolgen als Zeiteinheit angesehen werden (zwei Impulse treten aus dem Detektor 40 aus und damit gibt die Torschaltung 48 zwei Impulsfolgen pro Umdrehung der Packung ab), dann läßt sich die einem bestimmten Packungsdurchmesser entsprechende Frequenz als gleich der algebraischen Summe der Impulse in zwei aufeinanderfolgenden Impulsfolgen 49 ansehen, die während einer Drehung des Kerns bei diesem Durchmesser aus der Torschaltung 48 austreten.

Damit läßt sich D in der Gleichung (2) ersetzen. Die Da Fi, F₂, F3 ... F_n gleich der Anzahl der bei jeder Drehung des Kerns 12 ausgelösten Impulsfolgenpaaren 49 sind, ist die Gesamtlänge L_n proportional der

Gesamtsumme der Impulse in jeder der aus dtr

₂\ 40 Torschaltung 48 bei η Umdrehungen des Kerns

x-.^-n/ 1 austretenden impuisfoigen. Die Zähleinrichtung 5Z ist

so aufgebaut, daß sie diese Summierung kontinuierlich

durchführt und darstellt. Die Darstellung ist jedoch nicht

zwangsläufig.

Zum Aufzeichnen von zwei solchen Punkten auf der (2) Kurve Frequenz über Durchmesser (die als gerade Linie

angesehen wird) wird, um die Neigung dieser Kurve festzustellen, das folgende Verfahren verwendet.

Ein leerer Kern 12 mit bekanntem Durchmesser wird auf die Wickelmaschine aufgesetzt. Am Ausgang des Oszillators 38 erscheint eine bestimmte Frequenz. Unter Verwendung der oben abgeleiteten Formel, daß die bei einer Drehung aufgewickelte Länge gleich

ist und mit Einsetzen des richtigen Wertes von D in der notwendigen Dimension, zum Beispiel Millimeter, und mit Einsetzen des tatsächlichen Wertes für m und für T läßt sich die mit einer Umdrehung an diesem Durchmesser gewickelte Istlänge errechnen. Bei Auswahl der Multiplikatorschaltung mit einem Schalter 70 wird der Kern 12 dann für eine Urndrehung gedreht und 2 wei Impulsfolgen 49 treten aus der Torschaltung 48 aus und in die Zählvorrichtung 52 ein. Die Darstellung auf der Zählvorrichtung wird beobachtet Dann wird der Trimmer T\ entsprechend eingestellt und verschiebt die

Oszillatorfrequenz in eine Richtung, bei der die Anzeige der Zählvorrichtung je nach Bedarf angehoben oder abgesenkt wird, damit sie numerisch mit der für eine Drehung berechneten Länge zusammenfällt. Der Kern wird dann für eine weitere Umdrehung gedreht und die entsprechende Anzeige der Zählvorrichtung beobachtet. Dieser Vorgang wird mit der Hand a-mal wiederholt, bis die Zahl der pro Umdrehung gezählten impulse numerisch gleich der berechneten Warenlänge ist. Dies ergibt einen Purikf am unteren Ende der Kurve Frequenz über Durchmesser.

Ein Punkt am oberen Ende der Kurve ergibt sich dann durch Wiederholung dieses Vorganges bei voll gewikkelter Packung oder einem Kerndurchniesser. der einer vollen in die Maschine eingesetzten Packung entspricht. Unter diesen Bedingungen befindet sich der Schleifer 36 am oberen Ende seiner Bahn und der Trimmer Ti wird

Kcrnurr.drchiüig am

Ausgang der Zählvorrichtung eine Spannung gleich der kalkulierten Länge

1
in

+ T²

werden währeno des Auslaufens noch einige Meter aufgewickelt. Um diesen beim Auslaufen entstehenden Fehler auf allen Kernen außer dem ersten zu vermeiden, Wird die Zählvorrichtung 52 beim Erreichen des Einstellpunktes automatisch auf Null zurückgesetzt. Damit beginnt die Zählvorrichtung beim Auslaufen erneut mit Null. Beim Einsetzen des nächsten Kerns beginnt die Zählvorrichtung damit nicht mit Null, sondern mit dem während des Auslaufens des

ίο vorherigen Kerns erreichten Wert, so daß auf diesen heuen Kern viel weniger Faden aufgewickelt wird.

Beim Anlassen der Maschine zum Ausführen eines neuen Wickelvorganges wird ein Schalter 74 geschlossen und legt zur Freigabe des Relais 66 ein Rückstellsignal an die Vergleichsstufe 62 an. Mit einem handbetätigten Rückstellschalter 76 kann die Zählvorrichtung jederzeit manuell auf Null zurückgestellt

erzeugt. Di ist dabei gleich dem Durchmesser der voll gewickelten Packung. Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung eines spannungsgesteuerten Oszillators, dessen Ausgangsfrequenz der Eingangsspannung proportional ist, sich die Charakteristik genügend nahe an eine gerade Linie zwischen diesen beiden Punkten für die Länge einer Umdrehung bei einem mittleren Durchmesser annähen und sich von einem entsprechend mittleren Punkt auf dieser Kurve genügend genau abnehmen läßt.

Während einer normalen Längenmessung verbindet der Schalter 70 den Ausgang der Torschaltung 48 über die Teilerschaltung 53 mit der Zählvorrichtung. Dies führt zu einer Anzeige unmittelbar in Metern. Selbstverständlich braucht die Zählvorrichtung nicht in metrischen Einheiten geeicht zu werden. Sie kann auch in allen anderen Läneeneiiiheiten geeicht werden. Dies hängt von den für die ursprüngliche Längenberechnung gewählten Einheiten ab.

Bei Aufbau und Betreiben der Vorrichtung in der erläuterten Weise ist damit die auf den Kern 12 aufgewickelte Gesamtlänge des Fadens 10 immer gleich der Anzeige der Zählvorrichtung 52.

Im Betrieb der Vorrichtung wird die auf mehrere Kerne 12 aufzuwickelnde Sollänge mit der Einstellvorrichtung 54 eingestellt. Mit einer nicht gezeigten Einrichtung führt der Maschinenmechanismus dann automatisch einen leeren Kern 12 in die Vorrichtung ein und der Wickelvorgang beginnt. Wenn dann die Anzeige an der Zählvorrichtung gleich dem mit der Einstellvorrichtung 54 eingestellten Wert wird, erscheinen auf den Leitungen 58 und 60 gleiche Signale. Die Vergleichseinrichtung 62 spricht an und erregt das Relais 66. Bei Erregung des Relais 66 wird die Maschine angehalten oder verzögert. Dies wird schematisch mit dem Kasten 72 angedeutet Damit wird das Beenden des Wickelvorganges ausgelöst Ein Wechselmechanismus entfernt dann die voll gewickelte Packung und setzt einen neuen leeren Kern ein. Dann wird die Maschine erneut in Betrieb gesetzt und eine neue Wickelfolge beginnt.

In der Praxis macht sich die Trägheit der Wickelmaschine bemerkbar und auch nach ihrem Abstellen

Gemäß herkömmlicher Technik ist an der F.intrittsstelle des Fadens in die Führungstrommel 18 ein Fadenbruchdetektor 78 angeordnet. Zu diesem Detektor 78 gehören zwei Schalter 80 und 82. Bei einem Bruch des Fadens vor der Trommel verhindern diese den Durchlauf von weiteren Impulsen zur Zählvorrichtung 52 und schalten die Maschine ab.

Beim Wickeln einer konischen oder kegelstumpfförmigen Packung hat es sich gezeigt, daß sich die gewickelte Länge genügend genau ermitteln läßt, wenn als Durchmesser einer zylindrischen Packung der mittlere Durchmesser der konischen oder kegelslumpfförmigen Packung angesehen wird. Der Vorgang spielt sich dann entsprechend dem Vorgang einer zylindrischen Packung mit diesem Durchmesser ab.

Die vorstehend erläuterte Technik zur Längenmessung läßt sich auch in den relativ einfachen Fällen anwenden, bei denen langgestrecktes Bandmaterial mit einer gewissen Länge und Breite, aber mit vernachlässigbarer Dicke auf einen zylindrischen Kern aufgewikkelt wird. Die Länge des auf einen Kern bei irgendeiner Umdrehung dieses Kerns aufgewickelten Materials ist gleich TtD. D ist dabei der Gesamtdurchmesser der Packung zu diesem Zeitpunkt. Wegen der geringen Materialstärke wird der Durchmesser als für eine Umdrehung konstant angenommen. Die mit η Umdrehungen aufgewickelte Gesamtlänge L_n ist damit:

.τ Ji +· Ti/, + Ti/, + ml_x ...

d„ ist dabei der Durchmesser der Packung bei der /Men Umdrehung.

Wie zuvor, läßt sich der Durchmesser c/auch in dieser Gleichung (3) ersetzen, so daß die Gesamtlänge L_n für π Umdrehungen wie folgt ausfällt:

L_n =

+ .t/c/₂ + .Tfc/j + .t/c/₄ . . .

L_n= K {/, + h + h + U ■ ■ ■ + L)

f\, fi, /*3.. - fn sind wie zuvor wieder gleich der Anzahl der bei jeder Kernumdrehung ausgelösten Impulse in den Impulsfolgen 49. Damit ist die Gesamtlänge L_n wieder proportional der Gesamtsumme der Impulse in jeder der aus der Zählvorrichtung 48 austretenden Impulsfolgen. Diese Summierung wird kontinuierlich in der Zählvorrichtung 52 durchgeführt.

Fiier/u 2 Blatt Zeichmiimen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum kontinuierlichen Messen der Länge von linearem Material während dessen Aufwickeln auf einen sich drehenden Kern unter Bildung eines Wickels mit einer Vorrichtung zur Bestimmung des augenblicklichen Durchmessers des Wickels und einem Drehzahlgeber zur Erzeugung mindestens eines Impulses bei jeder Umdrehung des Wickels, sowie einer mit dem Drehzahlgeber verbundenen Vorrichtung zur Erzeugung eines periodischen elektrischen Signals, bei dem die Anzahl der Einzelzyklen pro Umdrehung des Wickels proportional dem augenblicklichen Wickeldurchmesser ist und das einer Zählvorrichtung zugeführt wird zum algebraischen Zählen von Einzelzyk'icn des Signals, deren Summe ein Maß für die aufgewickelte Materiallänge ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (24, 32, 34, 38) zur Bestimmung des augenblicklichen Durchmessers des Wickels ein kontinuierlich periodisches elektrisches Signal erzeugt, dessen kontinuierlich veränderbare Frequenz direkt proportional dem augenblicklichen Durchmesser und unabhängig von der Drehzahl des Wickels ist und das einer Torschaltung (48) zugeführt wird und daß die vom Drehzahlgeber (40) erzeugten Impulse in einer Impulstorr"erstufe (44) in Ansteuerimpulse von konstanter Länge umgewandelt werden, welche der Torschaltung (48) so .aigefüh. t werden, daß an ihrem Ausgang (50) das periodische elektrische Signa! nur während des Anliegens eil :s Ansteuerimpulses abgegeben wird und der Ausgang (50) der Torschaltung (48) mit der Zählvorrichtung (52) verbunden ist. zur Zählung jeweils mindestens eines Teiles der Einzelzyklen des am Ausgang (50) der Torschaltung (48) abgegebenen Signals.

2. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Bestimmung des augenblicklichen Durchmessers des Wickels ein schwenkbares Glied (24) aufweist, dessen Winkel stellung durch den augenblicklichen Durchmesser des Wickels bestimmt wird und das mechanisch mit einer Ansteuervomchtung (34) verbunden ist. welche einen Oszillator (38) mit veränderbarer Frequenz ansteuert.

3 Einrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichne·, daß der Oszillator (38) spannungsgesteuert ist und cmc lineare Abhängigkeit zwischen seiner Ausgangsfrequen/ und der Fingangsspannung be steht.

4 Finnchtung nach Anspnuh 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuervomchtung ein Potentiometer (34) ist

">. Finnchtung nach Anspruch 4. dadurch gekenn zeichne daß die beiden r.nden der Widerstandsbahn des Potentiometers (W) über Trimmer ( Γ. Γ>) an eine Spannungsquelle angeschlossen sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das schwenkbare Glied (24) eine Stütze für eine zylindrische Führungstrommel (18) ist, die den Faden oder das Garn (10) auf den Kern (12) lenkt und das schwenkbare Glied (24) auf dem Umfang des Wickels aufliegt.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlgeber

(40) einen Annäherungsdetektor aufweist, der auf den Vorbeilauf von einem oder mehreren metallischen Flügeln (42a, 42b) anspricht, die an dem Kern (12}mit diesem rotierend befestigt sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Flügel (42a, 42b) an dem Kern (12) befestigt sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlgeber (40) eine Fotozelle aufweist, die mit einer ortsfesten Lampe und mit einer eine oder mehrere Öffnungen aufweisenden und von dem Kern (12) getragenen Platte zusammenwirkt.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (50) der Torschaltung entweder über eine Multiplikatorschaltung (51) oder über eine Teilerschaltung (53) wählbar an die Zählvorrichtung (52) anschließbar ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählvorrichtung (52) die Gesamtzahl der von ihr gezählten Einzelzyklen kontinuierlich anzeigt.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählvorrichtung (52) eine Einrichtung (54) zum Voreinstellen eines Wertes aufweist bis zu dem die Zählvorrichtung zu zählen hat und die Zählvorrichtung (52) so ausgebildet ist, daß sie zum Auslösen der Beendigung des Aufwickeins ein Steuersignal abgibt, wenn die Zählung den voreingestellten Wert erreicht.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählvorrichtung (52) automatisch auf Null zurückgestellt wird, wenn die Zählung den voreingestellten Wert erreicht und sämtliche während der Verzögerungsphase auftretenden Umdrehungen des Kernes (12) eine neue Zählung auslösen.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der nächste Wickelvorgang mit einem neuen Kern begonnen wird, wenn die Zählung während der Verzögerungsphase des letzten Kernes (12) nach dem Zurückstellen der Zählvorrichtung (52) auf Null ihren Wert erreicht hat.