DE2850775C2 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung von Querschnittsänderungen an durchlaufendendem Gut, insbesondere von Faserbändern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zu kontinuierlichen Messung von Querschnittsänderungen an durchlaufendem Gut nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bei der Herstellung von Vorprodukten der Textilindustrie, wie Bä.idern von Fasermaterialien, erforderlich, laufend den Querschnitt, z. B. des Bandes zu überwachen und daraus die Regelgrößen für den Produktionsvorgang abzuleiten.

Eine bekannte Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung von Querschnittsänderungen an durchlaufendem Gut, hier insbesondere für elektrische Kabel oder Leitungen (DE-GM 19 56 455) benutzt einen einfachen Meßfühler zur Abtastung der Dicke des durch ein Formstück abgetasteten durchlaufenden Gutes. Die Meßsignalabnahme erfolgt mit einem fest an dem Meßfühler — bei der gezeigten Ausführungsform mit gleichem Abstand zur Drehachse des Fühlers wie die Spitze der Fühlernase — angebrachten Permanentmagneten, dessen Lageveränderung durch einen Hallgenerator erfaßt wird. Damit ist nur eine Abgabe von Dickenabweichungen in Absolutwerten möglich. Eine Anpassung an unterschiedliche Solldicken erfordert eine Neueinstellung der Einrichtung, und es ist keine

ίο Vorkehrung getroffen, um beispielsweise relative Dickenabweichungen festzustellen.

Eine weitere Meßeinrichtung für die Dicke von durchlaufendem Gut, in diesem Fall von fadenförmigen Gebilden, insbesondere synthetischen Fäden (DE-OS 22 45 293) besteht aus einer an einem Hebel geführten beweglichen Rolle, welche auf dem über eine feststehende Rolle geführten Faden aufliegt und in Abhängigkeit von dessen Dicke eine unterschiedliche Auslenkung erfährt. An dem Traghebel der beweglichen Rolle ist ein ferromagnetischer Kern befestigt, durch dessen Lageänderung der induktive Widerstand einer Spule verändert wird. Die Änderung des induktiven Widerstandes ergibt das Meßsignal. Dieses ist wiederum nur auf die absolute Dickenabweichung bezogen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie bei einfachem Gesamtaufbau in zuverlässiger Weise eni auf den jeweiligen Nennquerschnitt des durchlaufenden Gutes bezogenes Abweichungssignal abgibt, so daß unterschiedliche Materialien, insbesondere Faserbänder verschiedener Solldicke, überwacht werden können.

Die Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1.

Die bezüglich der Schwenkhebelachse exzentrisch gelagerte Tastrolle und die an der Schwenkhebelachse außermittig befestigte Meßfahne ermöglichen es, in Verbindung mit dem definiert vorgegebenen Verschiebeweg des Fühlorgans, in Abhängigkeit von der Dicke des durch die Nutrolle durchlaufenden Materials jeweils einen Schnittpunkt zwischen Meßfahne und Fühlorgan so einzustellen, daß sich ein auf den jweiligen Sollwert bezogenes Abweichungssignal ergibt. Durch Auslegung der Abstände Hebelachse — Tastrollenachse und des Mittenabstandes der Befestigungsstelle der länglichen Meßfahne kann eine weitgehend lineare Abhängigkeit der Lage des Fühlorgans vom Materialquerschnitt erreicht werden. Da sich die Meßfahne und der Verschiebeweg des Fühlorgans in einem spitzen Winkel schneiden, ergeben sich auch bei kleinen Abweichungen große Verlagerungen des Schnittpunkts.

Eine vorteilhafte Weiterbildung nach Anspruch 2 ermöglicht einen platzsparenden Aufbau der Vorrrichtung.

Als Fühlorgan können optische, pneumatische, aber auch elektrische, d. h. kapazitive oder induktive Einrichtungen verwendet werden. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Weiterbildung nach Anspruch 3 erwiesen. Unter »Feldplatte« ist dabei ein Feldplattengerät zu verstehen, bei dem sich die Feldplatte im Luftspalt eines permanenten Magnetkreises befindet, für den die Meßfahne einen magnetischen veränderbaren Nebenschluß bildet, wie es beispielsweise aus Siemens-Bauteile-Inforniationen, 6, (1968), Heft 5, Seite 172, Abb. 2c oder 2d bekannt ist.

Die Weiterbildung gemäß Anspruch 4 erlaubt eine exakte Einstellung des jeweiligen Sollwertes durch Verschiebung des Schlittens auf der Leitspindel. Auf

dieser Ausgestaltung beruhen auch die vorteilhaften Weiterbildungen nach den Ansprüchen 5 und 6, wobei die Hilfsskala nach Anspruch 6 die durch die Meßgeometrie verbliebenen Proportion?iitätsfehler anzeigt Es ist jedoch auch möglich, die Form der Meßfahne so zu gestalten, daß bei jeder Verschiebung des Fühlorgans der Proportionalitälsiaktor des Meßsignals, bezogen auf den Meßgut-Sollwert, konstant ist

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

F i g. 1 eine schematische Darstellung des zugrundeliegenden Meßprinzips,

F i g. 2 ein Diagramm der Abhängigkeit der Verschiebung des Schnittpunkts zwischen Meßfahne und Verschiebeweg des Fühlorgans vom Drehwinkel der Hebelachse,

Fig.3 eine Draufsicht auf eine Meßvorrichtung zur kontinuierlichen Messung,

Fig.4 eine Seitenansicht der Meßvorrichtung nach Fig. 3,

Fig.5 eine schematische Darstellung der Meßvorrichtung, eingesetzt für die Messung von durchlaufendem Gut mit kleinem Sollquerschnitt, und

Fig. 6 eine Darstellung ähnlich Fig. 5 bei der Messung von durchlaufendem Gut mit großem Sollquerschnitt.

Fig. 1 zeigt das Abtastprinzip für die Dicke des Durchlaufgutes 1, daß eine Nutzrolle 2 durchläuft, in der eine Tastrolle 3 auf dem Durchlaufgut 1 aufliegt. Die Nutrolle 2 ist fest gelagert, während die Tastrolle 3 an einem Hebel 4 um ein Hebellager 5 schwenkbar gelagert ist Eine Feder 6 stellt die Andrückkraft her, mit der die Tastrolle 3 auf dem Durchlaufgut 1 aufliegt. Das Durchlaufgut liegt im Grund der Nutrolle 2 auf, und je nach der jweiligen Dicke des Durchlaufgutes wird die Tastrolle 3 mehr oder weniger angehoben.

Es wird nun der Drehwinkel gemessen, welchen die Hebelachse 10 bei dem Anheben der Tastrolle 3 zurücklegt. Wie Fi g. 3 und 4 zeigen, ist die Hebelachse 10 als massive Achse ausgeführt, die in zwei Lagern 17 gelagert ist. Die Tastrolle 3 ist exzentrisch zur Mittellinie der Drehachse 10 an dieser gelagert, und zar entspricht der Abstand 18 zwischen den Mittellinien der Drehachse 10 und der Tastrolle 3 dem Hebelarm 4 in Fig. 1. Das der Feder 6 entsprechende, insbesondere einstellbare federnde Organ zur Erzeugung der Andrückkraft für die Tastrolle 3 ist in F i g. 3 und 4 nicht gesondert dargestellt. Mit Abstand 14 von der Mittellinie der Hebelachse 10 ist an dieser eine längliche Meßfahne 13 aus einem ferromagnetischen Material befestigt, die sich mit der Drehbewegung der Hebelachse 10 verschwenkt. Parallel zur Meßfahne ist in Lagern 16 eine Leitspindel 12 gelagert, die über eine Kurbel 19 antreibbar ist, und auf der sich ein Fühlorgan 11 befindet Die durch die Leitspindel bestimmte Achse liegt in einer Ebene, die durch die Mittellinie der Hebelachse 10 und die Mittellinie der Tastrolle 3 in einer Stellung bestimmt ist, die die Tastrolle 3 einnimmt, wenn kein Durchlaufgut 1 in der Nutrolle 2 vorhanden ist. Bei vorhandenem Durchlaufgut 1 wird die Tastrolle 3 angehoben und die Hebelachse 10 um einen Winkel Δα geschwenkt. Bei dieser Schwenkbewegung ändert sich der Überschneidungspunkt zwischen der Mittellinie der Leitspindel 12 und der Meßfahne 13 um den Weg AL; der Zusammenhang zwischen Δα und AL ist in Fig. 2 dargestellt, in der auf der Abszisse 8 der Drehwinkel Δα, und auf der Ordinate 7 die Schnittpunktverschiebung 4L aufgetragen ist. Die Linie 9 ergibt den Zusammenhang zwischen diesen beiden Größen. Durch Anpassung der Abstände 14 und 18 wird die Steigung der Linie 9 bestimmt, die durch geeignete Formgebung der Meßfahne 13 die in F i g. 2 dargestellte geradlinige Form erhält

Im Fühlorgan 11 ist die erwähnte Feldplatte 15 angebracht, die das für die Regelung verwendete Meßsignal abgibt In den schematischen Darstellungen

ίο F i g. 5 und F i g. 6 ist die Einstellung des Fühlorgans 11 jeweils bei kleiner Auslenkung (F i g. 5) und bei großer Auslenkung (F i g. 6) der Tastrolle 3, d. h. kleinem Schwenkwinkel «1 bzw. großem Schwenkwinkel cc2 dargestellt Für Durchlaufgut 1 mit geringer Solldicke, also für ein leichtes Faserband wird das Fühlorgan 11 reit der Feldplatte 15 auf der Leitspindel 12 im großen Abstand von der Hebelachse 10 verschoben. Die Meßfahne 13 schneidet die Mittellinie der Leitspindel 12 in sehr spitzem Winkel, so daß bereits kleine

Änderungen des Schwenkwinkels al der Hebelachse 10 relativ große Verschiebungen des Schnittpunkts ergeben. Dabei kann mit einer kalibrierten Skala 20 die Einstellung des mit der Feldplatte 15 ausgerüsteten Fühlorgans 11 genau vorgenommen werden.

Bei großem Schwenkwinkel <x2 der Hebelachse 10 wird das Fühlorgan 11 an der Leitspindel 12 so verschöbe-!, daß es näher an die Hebelachse 10 herangerückt ist. Die Verschiebung des Schnittpunkts der Meßfahne 13 mit der Mittellinie der Leitspindel 12 erfolgt deshalb in geringerem Maße; auch hier kann wieder mit Hilfe der kalibrierten Skala 20 die Solleinstellung des Fühlorgans 11 entsprechend der Sollgröße des zu messenden Durchlaufgutes bestimmt werden.

Damit wird das Meßsignal bei Abweichung der Dicke des Durchlaufgutes von der Sollgröße jeweils so erhalten, daß sich ein auf die Solldicke bezogenes Relativsignal ergibt, d. h. daß bei einer Dickenabweichung von beispielsweise 10% bei kleiner und bei großer Solldicke jeweils das gleiche Fehlersignal abgegeben wird.

Eine weitere Hilfsskala 21 trägt Markierungen, die eine Sollwertkorrektur in Abhängigkeit von der Lage des Fühlorgans 11, d. h. der Sollgröße des Durchlaufgutes anzeigt.

Zur guten Funktion ist es nötig, daß die Lager 16 (Fig. 3, 4) der Leitspindel und die Lager 17 der Hebelachse spielfrei und leichtgängig sind. Dazu muß die Leitspindelachse genau senkrecht zur Hebelachse ausgerichtet und die Meßfahne 13 parallel zum Verschiebeweg der Feldplatte 15 liegen, damit der Abstand zwischen Feldplatte und Meßfahne im gesamten Bereich konstant ist. Die Temperaturabhängigkeit der Feldplatte kann durch bekannte Kompensationsschaltungen ausgeglichen werden.

Zusammenfassung

Eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung von Querschnittsänderungen von durchlaufendem Gut 1, insbesondere von Faserbändern, erfaßt berührungslos die Auslenkungen einer exzentrisch an einer massiven Hebelachse 10 gelagerten Tastrolle 3. Die Auslenkung der Tastrolle 3 bei Querschnittsänderungen wird auf eine längliche Meßfahne 13 übertragen, die mit einem Abstand 14 von der Mittellinie der Hebelachse 10 an dieser befestigt ist. Die Schwenkbewegungen der Meßfahne werden bevorzugt durch eine Feldplatte 15 erfaßt, für die die aus magnetisch leitfähigem Material

bestehende Meßfahne 13 einen Nebenschluß darstellt, und die mit einem Fühlorgan 11 längs einer Leitspindel 12 verschiebbar ist. Das sich dadurch ergebende Abweichungssignal gibt bei entsprechender Stellung des FUhlorgans 11 stets die auf den Nennwert des durchlaufenden Gutes 1 bezogene Querschnittsänderung an. (F ig. 4).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung von Querschniitsänderungen von durchlaufendem Gut, insbesondere von Faserbändern, mit einem schwenkbar gelagerten, entgegen einer Andrückkraft in Abhängigkeit vom Gutquerschnitt auslenkbaren Tastfühler und einer berührungslosen Abtasteinrichtung für die Auslenkung, dadurch gekennzeichnet, daß für die Meßgutführung eine Nutrolle (2) und als Tastfühler eine an einer Hebelachse (10) exzentrisch gelagerte Tastrolle (3) vorgesehen ist, daß die Abtasteinrichtung aus einer außermittig an der Hebelachse (10) befestigten, länglichen Meßfahne (13) und einem Fühlorgan (11) besteht, das längs einer Geraden verschiebbar ist, die mit der Meßfahne (13) einen spitzen Winkel einschließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gerade, längs der das Fühlorgan (11) verschiebbar ist, in der durch die Hebelachse und die Achse der Tastrolle (3) bei Materialstärke Null festgelegten Ebene liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fühlorgan eine Feldplatte (15) aufweist, und daß die Meßfahne (13) aus magnetisch leitfähigem Material besteht und an der Feldplatte (15) mit konstantem Abstand vorbeibewegbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gerade Verschiebeweg des Fühlorgans (11) durch eine Leitspindel (12) gebildet ist, an der das Fühlorgan (11) mittels eines Schlittens spielfrei verschiebbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Leitspindel (12) eine kalibrierte Skala (20) für die Sollwerteinstellung des zu messenden Durchlaufgutes (1) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kalibrierte Skala (20) eine Hilfsskala (21) zur Angabe der relativen Sollwertkorrektur in Abhängigkeit von Stellung und Verschiebung des Fühlorgans (11) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der außermittigen Anordnung der Meßfahne (13) gegenüber der Hebelachse (10) so gewählt ist, daß bei einer Auslenkung der Meßfahne (13) innerhalb des gewählten Regelbereiches diese sich im Proportionalitätsbereich des Fühlorgans (11) bewegt.