DE9110393U1 - Vorrichtung zum Messen der Wickeldicke von Fäden - Google Patents
Vorrichtung zum Messen der Wickeldicke von FädenInfo
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Description
J - &igr; -
GBE110/15.08.91
Benninger AG, CH-924O Uzwil
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Wikkeldicke
von Fäden, die insbesondere beim Schären auf eine Trommel aufgewickelt und mittels einer Anpresswalze mit
vorbestimmbarem Druck gegen die Trommel gepresst werden. Durch "Die Schärerei und Zettlerei" Konradin-Verlag, 1944,
S.43-45 ist ein Verfahren zum Schären von Spulen eines Spulengatters
auf eine Konusschärmaschine bekannt, bei welchem die Fäden von den Spulen abgezogen und bandweise auf eine
Schärtrommel aufgewickelt werden. Dabei wird die Schärtrommel oder ein Support für ein Fadenleitriet unter Berücksichtigung
des Konuswinkels und proportional zur beim Aufwickeln anwachsenden Wickeldicke seitlich zueinander verschoben. Dazu
wird der Wickel abgetastet und der Vorschubantrieb der abgetasteten Wickeldicke entsprechend beaufschlagt. Um den Vorschubantrieb
dem Wickeldickenzuwachs anzupassen wird bei der
Abtastung des ersten Bandes dessen Dickenzuwachs in Abhängigkeit von der Anzahl der Umdrehungen der Schärtrommel gemessen.
Vor allem bei Konusschärmaschinen ist deshalb die genaue Messung des Dickenzuwachses auf der Trommel ein ausserordentlich
wichtiger Verfahrensparameter.
Die Wickeldicke kann auch als Mess- oder Rückführgrösse für
andere Parameter, wie z.B. Erfassung des Dickenzuwachses pro Fadenlänge, Erfassung bestimmter Mindest- oder Maximalwerte
etc. wichtig sein.
Aus der DE-PS-25 10 517 ist ein Verfahren zum Schären von Fäden auf eine Schärmaschine bzw. eine Konusschärmaschine
bekannt, bei welcher der Wickel von einer Fühlwalze abgetastet wird. Die Fühlwalze ist dabei als Anpresswalze ausgelegt.
Vor allem bei sehr flauschigen, dünnen oder weichen Materialien können Probleme durch die Verwendung einer Anpresswalze
als Fühlerwalze auftreten. So ist z.B. die Auslenkung der Walze und die Betätigung von elektrischen Fühlern durch die
Walze träge, durch Schwankungen des Anpressdrucks können Schwankungen des Messwerts entstehen und vor allem erlaubt
die Messung mittels einer vorgespannten Fühlerwalze bzw. Anpresswalze kein Messen des Wickels bei variierendem Anpressdruck
oder bei zurückgezogener Fühlerwalze/Anpresswalze.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Vorrichtungen zu verbessern und auf einfache Weise eine
genauere, an verschiedene Materialien anpassbare und Kontrollmessungen ohne Anpresswalze ermöglichende Messung der
Wickeldicke auf der Trommel zu schaffen, wie dies z.B. bei der Verarbeitung von Glas sehr erwünscht ist.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe insbesondere durch eine
Vorrichtung gemäss den Ansprüchen gelöst.
Dadurch, dass die Wickeldicke im Andruckbereich der Anpresswalze berührungslos gemessen wird, lässt sich einerseits für
jeden vorbestimmbaren Anpressdruck einer Anpresswalze die entsprechende Wickeldicke bestimmen. Andererseits kann auch
die Anpresswalze vollständig vom Wickel zurückgezogen werden, so dass sich z.B. verschiedene Messwerte für Wickeldicken mit
und ohne in Eingriff stehender Anpresswalze bestimmen lassen. Verfahren und Vorrichtung sind damit universell einsetzbar
und erlauben z.B. auch die Mittelwertbildung von Messwerten mit und ohne in Eingriff stehender Anpresswalze.
Die Messung im Andruckbereich lässt sich auf verschiedene Weise und mit verschiedenen Messverfahren realisieren: z.B.
ist es möglich, mittels eines Laser-Messgeräts oder eines pneumatischen oder optoelektronischen Sensors, der auf die
Berührungslinie zwischen Anpresswalze und Wickel gerichtet
ist, die Entfernung zwischen Wickel und Sensor und damit die
Wickeldicke zu bestimmen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine für elektromagnetische Mess-Strahlen, insbesondere Laserstrahlen "durchsichtige"
Walze verwendet wird, und wenn die Mess-Strahlen durch die Walze hindurch auf deren Anpressbereich am Wickel gerichtet
sind. Für die Mess-Strahlen "durchsichtig" machen lässt sich die Anpresswalze besonders einfach, wenn sie entweder
mit Durchbrüchen versehen ist, oder wenn sie aus einem strahlendurchlässigen Material, insbesondere aus Kunststoff gefertigt
ist. Alternativ ist es auch denkbar, zwei oder mehr Teilwalzen anzuordnen und im Bereich zwischen den Walzen, der
noch zum Anpressbereich zählt, zu messen.
Die Erfindung ist im folgenden in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die schematische Darstellung einer Schärmaschine mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen der Erfindung,
Fig. 2 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäss Figur 1,
Fig. 3 und 4
abgewandelte Ausführungsbeispiele mit unter schiedlichen Messanordnungen,
Fig. 5 und 5a
die schematische Darstellung eines Ausführungs beispieles mit einer Anpresswalze mit einer Durchbrechung,
Fig. 6 und 6a
ein Ausführungsbeispiel mit zwei nebeneinander angeordneten Anpresswalzen.
Gemäss Figur 1 werden von einem nicht dargestellten Spulengatter
abgezogene Fäden 1 durch ein Kreuzriet 2 und ein Schärriet 3 geführt und über eine Anpresswalze 4 einer Schärtrommel
5 zugeführt, auf welche sie aufgewickelt werden. Kreuzriet 2 und Schärriet 3 sowie Anpresswalze 4 sind in
bekannter Weise auf einem Schärschlitten 6 angeordnet, der durch eine schematisch dargestellte Längsspindel 7 in bekannter
Weise parallel zur Schärtrommel 5 verschoben werden kann. Der Schärschlitten 6 ist ausserdem durch eine nicht dargestellte
Querspindel in bekannter Weise mittels eines Motors in Y-Richtung auf die Schärtrommel 5 zu bzw. von der Schärtrommel
5 weg fahrbar.
Die Anpresswalze 4 wird durch eine nicht näher dargestellte Halterung gegen die Schärtrommel 5 bzw. die Oberfläche des
Wickels 9 gepresst.
Die Anpresswalze 4 ist beim Ausführungsbeispiel gemäss Figur 1 aus einem für Laserstrahlen durchlässigen Kunststoffmaterial,
z.B. einem Acrylglas hergestellt. An einer Halterung 10, die am Schärschlitten 6 befestigt ist, befindet sich
ein Laser-Abstandsmessgerät, das einen Laser-Mess-Strahl durch die Anpresswalze 4 hindurch auf die Oberfläche des
Wickels 9 sendet. Auf diese Weise wird der Abstand der Oberfläche des Wickels 9 zum Laser-Messgerät 11 gemessen. Da die
Relativlage des Schärschlittens 6 zur Schärtrommel 5 in bekannter Weise durch Positionsmelder erfasst werden kann,
lässt sich durch die vom Laser-Messgerät 11 gelieferten Abstandssignale pro Umdrehung oder Teilumdrehung exakt die
jeweilige Dicke des Wickels 9 bestimmen.
Selbstverständlich ist es nicht erforderlich, dass die Anpresswalze
4 vollständig aus einem für Laserstrahlen durchlässigen Material gefertigt ist. Es genügt z.B. wenn ein
Abschnitt der Anpresswalze aus einem solchen Material besteht, oder wenn sie "Fenster" aufweist, durch welche kon-
stant oder in Intervallen welche durch die Rotation bestimmt werden, der Mess-Strahl hindurch auf die Oberfläche des
Wickels 9 dringen kann.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem zusätzlich zur Anpresswalze 4 eine Umlenkwalze 12 vorgesehen ist. Statt
des Laser-Messgeräts 11 gemäss Figur 1 ist beim Ausführungsbeispiel gemäss Figur 2 ein Infrarot-Entfernungsmessgerät 11a
vorgesehen. Die Anpresswalze 4 ist deshalb aus einem durchsichtigen Kunststoffmaterial gefertigt, durch welches die
Infrarot-Strahlen hindurch auf die Oberfläche des Wickels dringen können, um den Abstand der Wickeloberfläche zum
Infrarot-Messgerät 11a zu messen. Wie in Figur 2 schematisch dargestellt ist, kann die Anpresswalze 4 aus einer ersten
Position I in eine zweite Position II (gestrichelt dargestellt) verschwenkt werden. Nach dem Verschwenken der zweiten
Anpresswalze 4 in die Ruheposition II lässt sich die Wickeldicke mittels des Infrarot-Messgeräts 11a in unbelastetem
Zustand messen. Auf diese Weise können z.B. während eines Aufwickelvorgangs zwei verschiedene Messwerte für die Wickeldicke
ermittelt werden: einmal ein Belastungswert mit angepresster Anpresswalze 4 und einmal ein unbelasteter Wert,
wenn die Anpresswalze 4 in die Ruheposition II geschwenkt ist. Vor allem bei flauschigen oder besonders weichen Materialien
können die beiden Messwerte einen nützlichen Hinweis auf die Wicklungsdichte und die Kompaktheit des Wickels 9
geben. Bei besonders empfindlichen Materialien,&zgr;.B. Glas ist
es auch denkbar, überhaupt ohne Anpresswalze 4 nur mittels der Messeinrichtung 11a direkt die jeweilige Wickeldicke zu
messen oder zu überwachen.
Wie aus Fig.l und 2 ersichtlich ist, wird der Laserstrahl
durch die Walze 4 hindurch auf den im Anpressbereich der Walze 4 verdichteten Wickel 9 gerichtet. Das Lasermessgerät
11, der Drehpunkt der Anpresswalze 4 und der Mittelpunkt der Schärtrommel 5 liegen etwa auf einer horizontalen Linie
Durch diese Anordnung auf der Linie 13 ergibt sich, dass jeder Dickenzuwachs des Wickels 9 unmittelbar und ohne trigonometrische
Umrechnung in ein Verstellsignal zur ebenfalls radial-horizontalen Verstellung des Schärschlittens 6 in Y-Richtung
umgewandelt werden kann.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem zwei in Laufrichtung der Fäden 1 hintereinander angeordnete Anpresswalzen
4a und 4b vorgesehen sind. Ersichtlicherweise wird die Oberfläche des Wickels 9 durch beide Walzen 4a, 4b komprimiert,
so dass sich der Anpressbereich auch zwischen den beiden Walzen 4a, 4b befindet. Ein Ultraschall-Messgerät 14
ist auf den engen Spalt zwischen den beiden Anpresswalzen 4a, 4b gerichtet und misst den Abstand der Oberfläche des Wickels
9 in diesem Bereich. Vor allem bei flauschiger oder weicher Ware bzw. bei lockerer Wicklung lässt sich auf diese Weise
der Dickenzuwachs des Wickels 9 einfach erfassen. Selbstverständlich ist es auch bei dieser Ausführungsform möglich, die
Anpresswalzen 4a, 4b wegzuschwenken, den Wickel 9 dadurch zu entlasten und somit auch die Wickeldicke im unbelasteten
Zustand zu ermitteln. Es kann auch vorteilhaft sein, die Umlenkwalze 12 gemäss Fig. 2 als eine der Anpresswalzen 4a
oder 4b einzusetzen.
Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem ein Lasermessgerät
11 schräg in den Spalt zwischen Wickel 9 und zweiter Anpresswalze 4 gerichtet ist.
Gemäss Figur 5 und 5a ist eine Anpresswalze 4c in der Mitte mit einer Bohrung 15 versehen, durch welche der Strahl eines
Lasermessgeräts 11 auf die Oberfläche des Wickels 9a fallen kann. Bei jeder vollen Umdrehung der Anpresswalze 4c fluchtet
die Bohrung 15 zweimal mit dem Strahlengang des Lasermessgeräts 11, so dass sich in diesen Intervallen zuverlässige
Abstands-Messwerte ermitteln lassen.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Figur 6 wird der Wickel 9
durch zwei Anpresswalzen 4d, 4e beaufschlagt. Die Anpresswalzen 4d, 4e sind axial fluchtend nebeneinander angeordnet.
Die beiden Walzen 4d, 4e sind durch einen schräg verlaufenden Spalt voneinander getrennt, durch welchen der Mess-Strahl
eines Lasermessgerats 11 auf die Oberfläche des Wickels 9 fallen kann. Bei der Rotation der Anpresswalzen 4d, 4e verlagert
sich der Spalt 16, wie in Figur 6a durch den Pfeil X angedeutet. Dabei kommt der Spalt 16 einmal während jeder
Umdrehung mit dem Mess-Strahl des Lasermessgerats 11 zum Fluchten, wobei sich ein ableitbarer Messwert ergibt. Durch
die schräge Anordnung des Spalts 16 und die dadurch bewirkte Verlagerung wird gewährleistet, dass der Wickel 9 nicht im
Spaltbereich geringer belastet wird, als im übrigen Anpressbereich der Anpresswalzen 4e, 4d. Vielmehr "wandert" der
Spalt in Richtung der Pfeile X hin und her, so dass die Oberfläche des Wickels 9 an jeden Punkt immer nur kurzzeitig
etwas vom Anpressdruck entlastet wird.
Claims (3)
1. Vorrichtung zum Messen der Wickeldicke von Fäden (I)/ die
insbesondere beim Schären auf eine Trommel (5) aufgewikkelt
und mittels wenigstens einer Anpresswalze (4, 4a bis
4d) mit vorbestimmbarem Druck gegen die Trommel (5) gepresst werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpresswalze
(4c) mit wenigstens einem Durchbruch (15) versehen ist, und dass eine berührungslose Messeinrichtung (11)
vorgesehen und auf den Durchbruch bzw. die unter dem Durchbruch liegende Oberfläche des Wickels (9) gerichtet
ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpresswalze (4) und die Messeinrichtung (11) relativ
zueinander und relativ zur Trommel (5) so angeordnet sind, dass sie etwa fluchtend auf einer Linie (13) liegen,
die etwa durch das Zentrum von Trommel (5) und Anpresswalze (4) verläuft.
3. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpresswalze (4) und die Messeinrichtung (11)
fluchtend auf einer horizontal verlaufenden Linie (13) angeordnet sind, die etwa durch das Zentrum von Trommel
(5) und Anpresswalze (4) verläuft.
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