DE4323546A1 - Spulenprüfvorrichtung - Google Patents

Spulenprüfvorrichtung

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Tetsuji Masai
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Description

Die Erfindung betrifft eine Spulenprüfvorrichtung zum Erfas­ sen von Fadenabfällen oder dgl. sowie anderen hervorstehenden Teilen oder Elementen, welche von der Oberfläche einer Spule abstehen.
Aus einer Vielzahl von Gründen können an den Endflächen bzw. Stirnflächen einer Spule während des Umspulens an einer Spul­ maschine Fadenvorsprünge entstehen, so z. B. bei einem Faden­ bruch während des Umspulens. Da die vorstehende Fäden oder vorspringenden Fadenabfall aufweisenden Spulen während nach­ folgender Bearbeitungsschritte zu Störungen bzw. Beeinträch­ tigungen führen können, ist es notwendig, daß diese Spulen er­ kannt und von den einwandfreien Spulen getrennt werden.
In der Praxis erfolgt das Erfassen derartiger mangelhafter Spulen durch eine Bedienungsperson, welche die an ihr vorbei­ laufenden Spulen beobachtet. Hierdurch bedarf es aber einer großen Anzahl an Bedienungspersonen zum Erfassen derartiger mangelhafter Spulen, wenn das Ergebnis mehrerer die Spulen herstellender Maschinen überprüft werden soll.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spulenprüf­ vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche das vorstehend genannte Problem beseitigt und welche an den Endflächen bzw. Stirnflächen einer Spule abstehenden Fadenab­ fall bzw. andere Vorsprünge optisch erfassen kann, insbeson­ dere bei konischen Spulen, die eine zunehmende Konizität auf­ weisen.
Die vorstehende Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen von Fadenabfall oder dgl., welcher insbesonders von einer der Endflächen bzw. Stirnflächen einer Spule absteht, vorgesehen ist, die eine Lichtquelle, welche einen Laserstrahl auf die zu untersuchende Fläche der zu prüfenden Spule emittiert, eine Lichterfassungseinrichtung, welche den Laserstrahl emp­ fängt, und eine Einrichtung zum Bestimmen der Existenz von von der Fläche hervorstehenden Faden oder dergleichen, wie beispielsweise Fadenabfall mittels des von dem Lichtsensor abgegebenen Signals umfaßt.
Bei einer derartig aufgebauten Vorrichtung wird der von der Lichtquelle abgestrahlte Laserstrahl durch den Lichtsensor aufgenommen, wobei sich im Falle eines Auftreffens des Laser­ strahls auf einen vorstehenden Faden bzw. Fadenabfall oder dergleichen der durch den Lichtsensor empfangene Laserstrahl verändert, so daß die Anwesenheit von vorstehendem Fadenab­ fall oder dergleichen erfaßt wird.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel sowie weitere Vor­ teile der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische, schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 eine schematische Teilvorderansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung;
Fig. 3 eine die vorliegende Erfindung erläuternde Dar­ stellung;
Fig. 4 einen Signalbearbeitungskreis einer Laserstrahl- Erfassungsvorrichtung;
Fig. 5a bis 5e Ausgangssignale des in Fig. 4 gezeigten Signalbearbeitungskreises;
Fig. 6 einen Signalbearbeitungskreis des Signalausgangs einer Lichterfassungseinrichtung der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 7a, 7b Ausgangssignale des in Fig. 4 gezeigten Bearbeitungskreises.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Aufspulhülse B einer koni­ schen Spule P auf einen Teller T aufgesetzt, wodurch die ko­ nische Spule P aufrecht auf dem Teller T aufsteht. Die koni­ sche Spule P wird in eine nicht weiter dargestellte Kammer einer Spulenprüfvorrichtung entlang eines ebenfalls nicht dargestellten Spulenförderweges hineingeführt und durchläuft einen Abfallfadenprüfvorgang gemäß der vorliegenden Erfindung sowie weitere verschiedene Spulenprüfeinrichtungen bzw. -vor­ gänge.
In der Kammer der Spulenprüfvorrichtung ist eine Lichtstrah­ lerfassungseinrichtung des Typs der diffusen Reflektion bzw. Remission bzw. ein Diffuslicht- oder Streulichtsensor an­ geordnet. Eine Lichtquelle 11 und eine Lichterfassungsein­ richtung bzw. ein Streulichtsensor 12 sind nebeneinanderlie­ gend in der Lichtstrahlerfassungseinrichtung 13 angeordnet, wobei sie in einer Position angeordnet sind, welche sie ein wenig oberhalb und ein wenig außerhalb von dem oberen Ende bzw. der oberen Endfläche der Spule 7 plaziert und sie in Richtung der Mitte der Spule 7 ausrichtet.
Weiterhin sind in der Kammer der Spulenprüfvorrichtung eine Dreheinrichtung 14 zum Drehen des Tellers T, die beispiels­ weise durch Rollen gebildet sein kann, welche über den Teller T die Spule P drehen.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist die obere Stirnfläche 10 der Spule P trichterförmig ausgebildet, so daß der Laserstrahl L0, der von der Lichtquelle 11 abgegeben bzw. abgestrahlt wird, in einer leicht diagonal abwärtsgerichteten Richtung abgestrahlt wird und auf der Stirnfläche 10 nahe der Aufspul­ hülse B auftritt. Ein Laserstrahl LR, der an einem Auftreff­ punkt bzw. Einfallpunkt 15 reflektiert wird (vgl. Fig. 3), wobei der Einfallpunkt 15 so gelegt ist, daß der von der Lichtquelle 11 stammende Laserstrahl L0 nicht auf der Auf­ spulhülse B auftritt, wird zu dem Lichtstrahlempfänger 12 zu­ rückgestrahlt bzw. reflektiert.
Die Lichtstrahlerfassungseinrichtung 13 ist gemäß den Fig. 1 und 2 nur für die obere Stirnfläche 10 der Spule P vorgese­ hen. Ebenso ist es aber möglich, auch für die untere Endflä­ che bzw. Stirnfläche 16 der Spule P (vgl. Fig. 2) eine derar­ tig aufgebaute Vorrichtung anzuordnen, um auch dort vorste­ henden Fadenabfall zu erfassen. Da die untere Stirnfläche 16 gegenläufig zu der oberen Stirnfläche 10 ausgebildet ist, mit anderen Worten also eine konkave Form aufweist, wird der La­ serstrahl in einer leicht diagonal aufwärts gerichteten Rich­ tung abgestrahlt.
Wie weiterhin aus Fig. 3 hervorgeht, ist eine Linse 17 zur Bündelung bzw. Fokussieren der Lichtstrahlen des Laserstrahls LR an dem Lichtsensor 12 vorgesehen.
An der Stelle, an der der Laserstrahl LR empfangen wird, wenn dieser von der Spule P nahe der Aufspulhülse B reflektiert wird, wird die Null- oder die Standardposition 0 festgesetzt. Wenn ein Vorsprung 18 oder dgl. an der Stirnfläche der Spule P vorhanden ist, verändert sich die Lichtempfangsstelle des Laserstrahls LR, welcher von dein Lichtsensor 12 über die Bün­ delungslinse 17 empfangen wird, von der Standardposition 0 zu der Stellung S, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Um das Vorhandensein von vorstehenden Fäden oder anderen Vorsprüngen 18 an der Stirnfläche 10 der Spule P mittels dieser Verände­ rung in der Position des empfangenden Lichtes erfassen zu können, wird eine CCD-Kamera als ein Lichtsensor 12 verwen­ det. Durch Verwendung eines Laserstrahls in der CCD-Kamera ist es möglich, ein Erfassungssignal (Bildsignal) zu erhal­ ten, welches eine hohe Auflösung und eine scharfe Wellenform besitzt.
Wie aus Fig. 4 hervorgeht, die einen Signalverarbeitungs­ kreis für die Laser- bzw. Lichtstrahlerfassungseinrichtung 13 (Sensor 13) zeigt, wird die CCD-Kamera 12 durch einen Steuer­ kreis 30 gesteuert und tastet aufeinanderfolgend die Emp­ fangspositionen des Laserstrahls LR ab und gibt ein Bildsi­ gnal der Zeit (t) entsprechend der Lichtempfangsposition so­ wie die Spannung (CV) entsprechend der Menge des empfangenen Lichtes an einen Türöffnungskreis 31 ab. In diesem Türöff­ nungskreis 31 wird ein Toröffnungssignal entsprechend der Stellung des empfangenen Lichtes gemäß dem Bildsignal erzeugt und nur die Toröffnungszeit wird in einem Integratorkreis 32 integriert. Die von dem Integratorkreis 32 gewonnene Spannung wird über einen Haltekreis 33 als Ausgangssignal 20 ausgege­ ben. Diese Kreise geben Signale ab, wie sie in Fig. 5a bis 5e gezeigt sind, wobei, wenn kein vorstehender Faden oder andere Vorsprünge 18 an der Stirnfläche 10 der Spule P vorliegen, dies ein Signal entsprechend den durchgezogenen Linien in den Fig. 5a bis 5e ergibt, wogegen bei vorspringenden Fäden 18 ein Signal entsprechend den gestrichelten Linien erzeugt wird.
Liegt kein Vorsprung 18 vor, so erreicht die Ausgangsspannung 20 einen hohen Spannungswert Vo, wogegen bei Vorliegen eines Vorsprungs 18 die Ausgangsspannung 20 einen geringen Span­ nungswert Vs annimmt, so daß das Vorhandensein von Vorsprün­ gen 18 oder anderen nicht gewünschten Erscheinungen durch diesen Übergang erfaßt werden kann (vgl. Fig. 7a).
Wie vorstehend dargelegt wurde, weist der Laserstrahl Lo, der von der Lichtquelle 11 abgegeben wird, einen Einfallspunkt 15 mit einem Abstand l0 von der Lichtquelle 11 auf. Da der Auf­ treffpunkt 15 auf der Oberfläche der Fadenlagen liegt, wird der Laserstrahl Lo am Auftreffpunkt 15 gestreut. Der Teil des reflektierten Laserstrahls LR wird an dem Lichtsensor 12 über die Bündelungslinse 17 empfangen, so daß er von dem Laserstrahlempfänger 12 empfangen wird. Hierbei wird die Spule P durch die Dreheinrichtung 14 gedreht, so daß, wenn ein vor­ springender Faden 18 oder dergleichen vorhanden ist, der La­ serstrahl Lo, der von der Lichtquelle 11 abgegeben wird, auf den aus der Stirnfläche 10 hervorspringenden Faden 18 auf­ trifft.
Aus diesem Grund tritt der Laserstrahl Ls, der durch den Vor­ sprung 18 reflektiert wird, durch die Bündelungslinse 17 hin­ durch und wird durch den Lichtsensor 12 empfangen. Da jedoch die Einfallslinie des reflektierten Laserstrahls Ls (= unter­ brochene Linie in Fig. 3) von der vorstehend erwähnten Ein­ fallslinie LR (= durchgezogene Linie in Fig. 3) des am Ein­ fallspunkt 15 reflektierten Laserstrahls LR abweicht, verän­ dert sich hierdurch die Position des einfallenden Lichtes in dem Lichtsensor 12 von der Standardposition 0 zu der Position S. Das Vorhandensein von Vorsprüngen 18 oder anderen stören­ den Fäden kann so durch die Änderung der Position des empfan­ genen Lichtes festgestellt werden.
Fig. 6 zeigt eine Darstellung einer Erfassungseinrichtung A zum Erfassen von vorstehenden Fäden oder dergleichen durch ein Lichtstrahlempfangssignal 20, welches von dem Lichtsensor 12 abgegeben wird, und Fig. 7 das Signal für jeden der Kreise der Erfassungseinrichtung A.
Zunächst wird das Ausgangssignal 20 des Lichtsensors 12 an einem Signalaufbereitungskreis bzw. Signalformungskreis 21 bearbeitet. Wenn sich die Spule P dreht und der Laserstrahl Lo auf den Einfallspunkt bzw. Auftreffpunkt 15 auftrifft und an den Lichtsensor 12 wieder zurückreflektiert wird, bleibt der Wert des Signales des Signalaufbereitungskreises 21 weit­ gehend gleichmäßig bei Vo, wie dies in Fig. 7a dargestellt ist. Wenn jedoch der Laserstrahl auf einen Vorsprung 18 auf­ trifft, fällt der Wert des Signals und das Signal bekommt eine Muldenspitze bzw. eine Mulde mit dem Wert Vs. Dieses Si­ gnal wird in einen Vergleicher 22 eingegeben. Ein Schwellen­ wert SLH wird in den Vergleicher 22 von einer Einstellein­ richtung 23 eingegeben und der Vergleicher 22 vergleicht den Signalwert V des Kreises 21 mit dem Schwellenwert SLH, um zu bestimmen, ob der Signalwert V unter den Schwellenwert SLH gefallen ist oder nicht. Wenn ersteres der Fall ist, gibt der Vergleicher 22 ein Falschfadensignal aus, wie dies mit Fig. 7b gezeigt ist. Das Ausgangssignal des Vergleichers 22 wird in einem Zuordner bzw. Sequencer 25 über einen Bestimmungs­ ausgangskreis 24 eingegeben. Wenn das Vorsprungsfadenerfassungssignal erfaßt wird, gibt der Sequencer 25 ein Signal an einen Alarmkreis 26 aus, wodurch der Kreis 26 zum Beispiel einen Alarm oder eine andere Warnung ausgibt.
Die Erfassung durch den Laserstrahl L kann verwendet werden, um den Unterschied zwischen der Menge des von dem Einfalls­ punkt reflektierten Lichtes und der Menge des von einem vor­ springenden Faden 18 reflektierten Lichtes zu bestimmen. Ebenso kann ein Photobereich vorgesehen und verwendet werden, um den vorspringenden Faden 18 durch Änderung der Position des empfangenen Lichtes in diesem Bereich zu erfassen.
In der vorliegenden Erfindung kann abgesehen von den vor­ springenden Fäden, ebenso Knitterungen, Falten, Verkrumpelun­ gen, Kräuselung oder dergleichen, welche von der Stirnfläche 10 der Spule P abstehen, erfaßt werden.
Mit anderen Worten wird durch die vorliegende Erfindung ein Laserstrahl L von einer Lichtquelle 11 abgestrahlt und trifft auf eine Stirnfläche 10 der Spule P an einer Stelle nahe der Mitte der Spule P auf und wird an einen Lichtsensor 12 zumin­ dest teilweise zurückreflektiert. Wenn der Laserstrahl L auf einen vorspringenden Faden 18 auftrifft, kehrt dieser reflek­ tierte Strahl LS zu dem Lichtsensor 12 zurück und unterschei­ det sich hierbei von dem von der Stirnfläche 10 an den Licht­ sensor 12 reflektierten Lichtstrahl LR. Demzufolge kann das Vorhandensein eines vorspringenden Fadens 18 oder andere Vor­ sprünge bestimmt werden.

Claims (8)

1. Spulenprüfvorrichtung zum Überprüfen von vorspringenden Fäden oder dergleichen von einer Oberfläche (10) einer Spule dadurch gekennzeichnet, daß eine Lichtquelle (11), welche einen Laserstrahl (Lo) in Richtung auf die zu untersuchende Oberfläche (10, 18) der Spule (P) abstrahlt, ein Lichtsensor (12), welcher den Laser­ strahl (LR) von der Lichtquelle (11) empfängt, und eine Er­ fassungseinrichtung (A) zum Erfassen des Vorhandenseins eines vorspringenden Fadens (18) oder dergleichen entsprechend ei­ nes Ausgangssignals von dem Lichtsensor (12) vorgesehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (14) zum Drehen der Spule (P) weiterhin vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (11) in der Weise angeordnet ist, daß der Laserstrahl (Lo) von der Lichtquelle (11) die zu untersu­ chende Oberfläche (10, 16) der Spule (P) überstreicht, und daß der Lichtsensor (12) in einer Position angeordnet ist, um den Laserstrahl (LR, LS) zu empfangen, der von der zu unter­ suchenden Oberfläche (10, 16) der Spule (P) reflektiert wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (11) etwas oberhalb und außerhalb der Oberfläche (10) der Spule (P) angeordnet und radial in Rich­ tung der Mitte der Spule (P) ausgerichtet ist, um einen La­ serstrahl (Lo) auf einen Punkt (15) abzustrahlen, welcher nahe der Mitte der Stirnfläche (10) der Spule (P) angeordnet ist, ohne daß die Aufspulhülse (B) der Spule (P) von dem La­ serstrahl (Lo) getroffen wird.
5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsensor (12) neben der Lichtquelle (11) angeord­ net ist.
6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung (A) das Vorhandensein eines vorspringenden Fadens (18) oder dergleichen mittels eines Ausgangssignals von dem Lichtsensor (12) erfaßt, welches sich entsprechend der Änderung der Position des auf den Lichtsen­ sor (12) auftreffenden, reflektierten Laserstrahl (LR) än­ dert.
7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung (A), welche das Vorhandensein eines vorspringenden Fadens (18) oder dergleichen erfaßt durch Änderung des Ausgangssignals von dem Lichtsensor (12), welches sich entsprechend der Änderung der Lichtmenge des La­ serstrahls (LR), der durch den Lichtsensor (12) erfaßt wird, ändert.
8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (P) eine konische Spule mit eine zunehmenden Konizität an der Stirnfläche (10) ist.
DE4323546A 1992-07-14 1993-07-14 Spulenprüfvorrichtung Withdrawn DE4323546A1 (de)

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