EP0740639A1 - Verfahren und vorrichtung zur erkennung einer fadenaufspulung auf einer rotierenden walze - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erkennung einer fadenaufspulung auf einer rotierenden walze

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EP0740639A1
EP0740639A1 EP95940113A EP95940113A EP0740639A1 EP 0740639 A1 EP0740639 A1 EP 0740639A1 EP 95940113 A EP95940113 A EP 95940113A EP 95940113 A EP95940113 A EP 95940113A EP 0740639 A1 EP0740639 A1 EP 0740639A1
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EP
European Patent Office
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light
roller
monitoring area
thread
reflected
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EP95940113A
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EP0740639B1 (de
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Gerald Berger
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Oerlikon Barmag AG
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Barmag AG
Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
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Publication date
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Publication of EP0740639B1 publication Critical patent/EP0740639B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H63/00—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop-motions ; Quality control of the package
    • B65H63/003—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop-motions ; Quality control of the package responsive to winding of yarns around rotating cylinders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting a thread winding on a rotating roller according to the preamble of claim 1 and a device for carrying out this method.
  • bobbin diameter of a winding body in particular a bobbin of a synthetic thread
  • the proposal has already been made to provide a light barrier which is arranged parallel to the sensing roller of the winding device. If a thread should now wrap around the feeler roller, the amount of light received is changed by the winder. If the value falls below a specified value (photo current), an alarm signal is triggered.
  • the vibrations of the feeler roller are caused by radial vibrations that result from inaccuracies in the roundness as well as from deflections or from pressure on the spools of thread. Such vibrations can also be caused by play in the bearing, unbalance and vibration transmission by the adjacent bobbins.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a method for the early detection of an unwanted winding at any location in the monitoring area of a rotating roller in a thread processing or thread winding device which works safely and reliably. Furthermore, a device is to be specified by means of which the detection of a winding thread on a roller of such a device can be carried out with a high level of functional reliability and a short reaction time.
  • the method according to the invention treads a new path for recognizing thread winding on a rotating roller, which is partly wrapped by the running thread.
  • it is proposed to project a light bundle from a light source onto the roller at an angle of attack ⁇ to a surface line of the roller in such a way that it extends over the entire length of the monitoring region of the roller as a light band and the scattered light reflected by the thread spooling means to be detected by a sensor device and to trigger an alarm signal when at least one thread loop has been detected in the monitoring area of the roller.
  • the position of the light sensor results from the claims.
  • the measure of irradiating the roller with a grindingly incident, parallel or expanding light bundle offers in particular the advantage that the entire monitoring area, which lies between two at a distance from one another Normal planes of the roller is determined, is illuminated with a single light source and associated imaging optics when the angle of attack ⁇ to the surface of the roller is set correctly.
  • This angle of attack ⁇ is in the range between 3 ° and 10 °, preferably 5 ° and is determined in individual cases on the basis of the structural conditions by experiment.
  • the detection of a winder is therefore carried out simultaneously in the entire monitoring area, whereas in the prior art only a selective detection was possible by successive measurements.
  • the detection of the thread then takes place in that the thread, which consists of a plurality of filaments, reflects light and, as it were, flashes on the roller of the thread winding device. This flashing is recognized by the evaluation device as scattered light and a signal is then triggered.
  • the irradiation of the scanning roller over the entire monitoring area with a grinding light beam ensures that the thread flashes even if there are one or a few turns, since the roller itself reflects only little light in the direction of the light sensor and therefore the incident scattered light is recognized as a deviation from a possibly existing basic radiation.
  • the light is preferably monochrome.
  • the roller can e.g. B. be irradiated by means of a laser light source.
  • a laser light source is preferably an inexpensive way of providing a sharply delimited light bundle of monochrome light. Electronic laser light sources that operate in near-infrared wavelength ranges are preferred for the present invention.
  • rollers of thread take-up devices have a plurality of raised thrust rings which are formed at an axial distance from one another, in order to set favorable speed conditions when changing the bobbin for thread threading or thread changing.
  • the roller can be the thread delivery or thread take-off roller (godet) of a filament spinning machine.
  • it is preferably the contact or feeler roller of a thread winding device in such a spinning machine for synthetic filament threads, the basic structure of which is known, for example, from US Pat. No. 5,029,762 A.
  • a device which has an optoelectric device (light sensor) which, in a preferred embodiment, is arranged essentially centrally above the monitoring area and at a distance on the side of the roller which is not is wound around the thread, and includes an evaluation device that triggers a signal.
  • the optoelectric device is preferably electrically connected to the evaluation device.
  • the light reflected by a thread winding on the rotating roller is by the optoelectric device (Scattered light) is detected and converted into a preferably stationary electrical signal to be fed to the evaluation device, the evaluation device triggering a further signal when a tolerance limit is exceeded, which signal can be an alarm signal or a signal for thread cutting.
  • the optoelectric device Scattered light
  • the device comprises a light source which is arranged outside the monitoring area and which directs a light beam in the longitudinal direction of the roller and at a small angle of attack to the roller.
  • the light source preferably emits monochrome light, for example the light from a laser light source.
  • it can be a light beam that is rectangular in cross section or that is adapted to the monitoring area and expanded with suitable optics.
  • the optoelectric device preferably comprises imaging optics with a light sensor arranged behind a converging lens.
  • the light sensor can be a CCD array or a photodiode.
  • a sensor in the form of a CCD array has the advantage that it can be read out in accordance with the clock signal.
  • the measured values of the light sensor (interference reflections) from this area can easily be masked out using digital logic.
  • the electronics enable a quick reaction to errors that can be in the range of milliseconds.
  • FIG. 1 shows a schematic arrangement of the sensing roller of a winding head with a device for winder monitoring
  • FIG. 2 shows a modified device according to FIG. 1 with a different arrangement of the light sensor
  • FIG 3 shows the light bundle reflected by the light source on a surface line of the roller and the light beam reflected by the roller in a radial plane of the roller.
  • the z. B. has a diameter of 85 mm, several thrust rings 2 are formed. These come into contact with the bobbin tubes clamped on a chuck shaft (not shown) after a bobbin change.
  • the sensing roller 1 is irradiated by means of two light sources 3, 4 which are arranged at a distance from the sensing roller and are located opposite one another and lie in a radial plane.
  • the angle of incidence ⁇ , at which the light or radiation beam 5 is incident on the scanning roller 1, is selected so sharply that each area of the side of the monitoring area of the roller 1 facing the optoelectrical device (light sensor) 6 - 8 is illuminated.
  • the light sources 3, 4 emit a light beam 5 which is rectangular in cross section and has a width of approximately 10 mm and a depth of a few mm, preferably 1 mm. This is achieved, for example, with a collimator lens system, not shown, which comprises cylindrical lenses.
  • the light bundle 5 is projected onto the roller in the monitoring area of the roller 1 as a line or as a very narrow light strip 50 running along a circumferential line in the circumferential direction of the roller.
  • the light sources 3, 4 are arranged laterally outside the monitoring area 20.
  • An opto-electric device (light sensor) 6-8 is arranged essentially perpendicular to the axis of rotation of the sensing roller 1 at a distance from the sensing roller 1, essentially centrally above the monitoring area 20 of the roller 1.
  • the device comprises a converging lens 7, behind which a light sensor 8 is arranged.
  • the light sensor 8 is constructed from photo diodes which convert the incident light into a photo current 15.
  • a mask 9 is arranged in front of the light sensor 8 and hides the area of the thrust rings 2.
  • the light sensor 8 is electrically connected to an evaluation device 10 and this to an alarm display device 11.
  • the undesired winding of a thread on a sensing roller 1 over the entire length of the monitoring area 20 can be recognized at an early stage, especially after one or a few loops. so that a thread cut can be triggered before consequential damage to the dishwasher.
  • Very short response times can be achieved with photodiodes. Response times of one microsecond can be achieved.
  • the actual response time depends on the amount of light reflected by the thread winder 12. Therefore, the angle of attack and the width of the light beam 5 directed towards the roller 1 should be kept as small as possible, for example 5 ° or less or narrower than 1 mm.
  • the response times of both possible sensors are significantly less than 2 milliseconds. This reaction time is sufficient at winding speeds of 8000 m / min and with a feeler roller diameter of 85 mm to avoid consequential damage to the endangered components of the winding device.
  • Fig. 2 shows a modified device for winder monitoring according to Fig. 1.
  • the image is taken from the perspective of the incident light beam 5, which from the light source 3 via an optical system, which encompasses the lenses 16, 17, to the here Probe roller 1, not shown, is projected.
  • the reflected light 13 is deflected by the convex surface of the lens 17 and imaged on the opto-electrical evaluation device (light sensor) 7-8, which is arranged in the beam path of the reflected light beams 13, detects them and converts them into a photocurrent 15.
  • the latter is fed to the evaluation device 10 and compared there, for example, with a signal R, which detects the photocurrent 15 from the intensity of the reflected light of a scanning roller 1 without a thread. winding corresponds.
  • the difference signal is then amplified in the evaluation device 10 and can actuate an alarm device 11 or the like if a predeterminable threshold value is exceeded.
  • the advantage of the arrangement according to FIG. 2 is that no components of the monitoring device have to be attached in the immediate vicinity of the sensing roller 1 to be monitored, so that the designer has greater freedom with regard to the accommodation, assembly and maintenance of the light source 3 (transmitter) and of the light sensor 7, 8 (receiving part) and the optics in between.
  • the two light sources 3, 4 should be arranged in parallel planes offset from one another by one avoid direct radiation of the light reflected on the surface of the feeler roller at the opposite light sensor.
  • the light sensor 6-8 can be arranged on the side of the roller 1 which is above the roller 1, ie above the tan potential plane of the roller 1, in which the light band 50 is located.
  • the light sensor 6-8 can be arranged anywhere in an angularly offset plane. It only has to be ensured that the light sensor 6-8 measures the scattered light which arises on a thread or a winding of the thread and not the light beam reflected by the roller 1 itself and that clear differences in light intensity can be determined as a deviation of a photocurrent.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Filamentary Materials, Packages, And Safety Devices Therefor (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung einer Fadenaufspulung (12) auf einer vom Faden teilweise umschlungenen, rotierenden Walze (1) einer Spulvorrichtung, wobei eine Lichtquelle (3, 4) zum Richten eines Lichtbündels (5) auf den Überwachungsbereich der Walze (1), das längs einer Mantellinie der Walze als Lichtband (50) abgebildet wird und ein Lichtsensor (6-8) mit einer Auswerteinrichtung (10) vorgesehen sind. Der Sensor detektiert das von einer Fadenaufspulung reflektierte Licht (13), welches zu einem elektrischen Signal umgewandelt wird und dann weiterverarbeitet werden kann.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung einer Fadenaufspulung auf einer rotierenden Walze
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer Fadenaufspulung auf einer rotierenden Walze nach dem Oberbe¬ griff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verrfahrenε.
Es ist bekannt, den Spulendurchmesser eines Wickelkörpers, insbesondere einer Spule eines synthetischen Fadens mittels einer schwenkbar angeordneten Tastwalze zu ermitteln. Die Tastwalze liegt hierzu an dem Wickelkörper und rotiert mit diesem. Kommt es im Bereich der Tastwalze zu einer Faden¬ störung, so kann der Faden auf die Tastwalze aufgewickelt werden. Eine solche ungewollte Fadenaufspulung (= Wickler) führt zu einer Betriebsstörung. Die Betriebsstörung kann auch in einer dem Spulkopf vorgelagerten Changiereinrichtung zu einer Störung führen und in kurzer Zeit durch sich schnell vergrößerndes Volumen der Fadenaufspulung auf der Tastwalze erhebliche Schäden an der FadenaufspulVorrichtung verursachen.
Um das Ausmaß der Betriebsstörung und des Schadens mög¬ lichst gering zu halten, ist bereits vorgeschlagen worden, ein tangential zur Tastwalze angeordnetes Fühlerblech vor¬ zusehen. Da die Tastwalze vibriert, ist es notwendig zwi¬ schen der Tastwalze und dem Fühlerblech einen Luftspalt vorzusehen. Um sicherzustellen, daß unter allen Betriebs¬ bedingungen keine Fehlalarmauslösungen durch das Fühlerblech erfolgen, muß der Luftspalt entsprechend groß ausgebildet werden. Dies führt zu dem Nachteil, daß sich bereits eine merkliche Fadenaufspulung auf der Tastwalze gebildet haben muß, damit das Fühlerblech ein Alarmsignal auslöst.
Im Hinblick darauf ist bereits der Vorschlag unterbreitet worden, eine Lichtschranke vorzusehen, welche parallel zur Tastwalze der AufSpulvorrichtung angeordnet ist. Sollte sich nun ein Faden um die Tastwalze wickeln, so wird die emp¬ fangene Lichtmenge durch den Wickler verändert. Wird ein vorgegebener Wert (Fotostrom) unterschritten, so wird ein Alarmsignal ausgelöst.
Diese Lösung berücksichtigt jedoch nicht, daß die Tastwalze vibriert. Die Vibrationen der Tastwalze entstehen durch radiale Schwingungen, die sich aus Ungenauigkeiten der Rundheit sowie aus Durchbiegungen oder durch Druck auf die Garnspulen ergeben. Auch durch Spiel in der Lagerung, Un¬ wucht- und Vibrationsübertragung durch die anliegenden Garn¬ spulen verursacht können solche Schwingungen entstehen.
Auch diese Lösung liefert daher keine befriedigende Über¬ wachung der Tastwalze bzw. Kontaktwalze.
Schließlich ist es aus der DE 26 28 994 AI bekannt, zur Überwachung ausgewählter Längenabschnitte einer rotierenden Kontaktwalze oder Tastwalze im Hinblick auf Fadenaufspulungen von einer in radialem Abstand über der Walze angeordneten Lichtquelle ein Lichtbündel unter einen Winkel zwischen 0° und 90° auf einen Überwachungsbereich der Walze zu richten, das zurückgeworfene Licht durch einen lichtempfindlichen Sensor aufzufangen und in ein elektrisches Signal umzuwan¬ deln. Intensitätsänderungen des reflektierten Lichts oder des von einer Aufspulung verursachten Streulichts werden hierbei gemesssen, ausgewertet und zur Betätigung einer Garnschneid¬ vorrichtung verwandt. Nachteilig ist bei dem bekannten Verfahren, von dem die Erfindung ausgeht, daß der Überwachungsbereich im wesentli¬ chen punktförmig ist und die gesamte Länge der Walze der SpulVorrichtung nur mit großem technischen Aufwand überwacht werden kann. Dies ist aber erforderlich, wenn sich bei¬ spielsweise bei stehender Changierung ein Fadenwickler an einem nicht überwachten Abschnitt der Welle bildet. Es ist zwar möglich, durch Anwendung einer Mehrzahl von Lichtquel¬ len und Detektorvorrichtungen, die längs der Walze angeord¬ net sind oder alternativ durch ein Hin- und Herverfahren der Lichtquelle und der lichtempfindlichen Sensoreinrichtung auch solche Fadenwickler zu erfassen. Dadurch wird aber die Reaktionszeit des Systems sehr hoch und das Überwachungsver¬ fahren für hohe Spulgeschwindigkeiten ungeeignet. Hinzu kommt, daß sich bei einer Verschmutzung der Walzenoberfläche die Reflexionseigenschaften verschlechtern und eine stabile Arbeitspunkteinstellung erschwert wird, wodurch die Funk¬ tionssicherheit der bekannten Vorrichtung stark eingeschränkt ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrun¬ de, ein Verfahren zur frühzeitigen Erkennung einer ungewoll¬ ten Aufspulung an einem beliebigen Ort des Überwachungs- bereichs einer rotierenden Walze in einer Fadenbearbeitungs- oder Fadenaufspulvorrichtung anzugeben, welches sicher und zuverlässig arbeitet. Ferner soll eine Vorrichtung angegeben werden, mittels derer die Erkennung eines wickelnden Fadens auf einer Walze einer solchen Vorrichtung mit hoher Funk¬ tionssicherheit und kurzer Reaktionszeit erfolgen kann.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt für ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definierten Art erfindungs¬ gemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 10. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erkennung eines wickelnden Fadens auf einer Walze einer Aufspulvor- richtung ist Gegenstand des Anspruchs 11. Vorteilhafte Wei¬ terbildungen der Vorrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 12 bis 20.
Durch das erfindungεgemäße Verfahren wird ein neuer Weg zur Erkennung einer Fadenaufspulung auf einer rotierenden, teil¬ weise vom laufenden Faden umschlungenen Walze beschritten. Es wird hierzu vorgeschlagen, von einer Lichtquelle ein Lichtbündel unter einem Anstellwinkel α zu einer Mantellinie der Walze derart auf die Walze zu projizieren, daß sich dieses über die gesamte Länge des Überwachungsbereiches der Walze als Lichtband erstreckt und das von der Fadenaufspu¬ lung reflektierte Streulicht mittels einer Sensoreinrichtung zu detektieren und ein Alarmsignal auszulösen, wenn minde¬ stens eine Fadenu schlingung im Überwachungsbereich der Walze festgestellt worden ist. Die Lage des Lichtsensors ergibt sich aus den Ansprüchen.
Dem Verfahren liegt der folgende Gedankengang zugrunde:
Durch eine vorzugsweise im wesentlichen senkrechte Anordnung der Auswerteinrichtung bezüglich des Überwachungsbereichs der Walze haben radiale Schwingungen der Walze keinen Einfluß auf die Erkennung des Fadens. Dadurch kann unter Umständen bereits eine einzige Fadenumschlingung auf der Walze festge¬ stellt werden. Jedoch ist eine Anordnung des Lichtsensors auch in anderen Bereichen möglich.. Die Maßnahme, die Walze mit einem schleifend einfallenden, parallelen oder sich aufweitenden Lichtbündel zu bestrahlen, bietet insbesondere den Vorteil, daß der gesamte Überwachungsbereich, der zwi¬ schen zwei im Abstand zueinander liegenden Normalebenen der Walze festgelegt wird, mit einer einzigen Lichtquelle und zugeordneter Abbildungsoptik beleuchtet wird, wenn der An¬ stellwinkel α zur Walzenmantelfläche richtig eingestellt ist. Dieser ist abhängig von der Amplitude der Schwingungen der Walze im Spulbetrieb, den Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der Walze und der Höhe eventuell vorhandener Anlaufringe auf der Walze. Dieser Anstellwinkel α liegt im Bereich zwischen 3° und 10°, vorzugsweise bei 5° und wird im Einzelfall anhand der baulichen Gegebenheiten durch Versuch festgestellt. Die Erfassung eines Wicklers erfolgt daher gleichzeitig im gesamten Überwachungsbereich, während beim Stand der Technik nur eine punktuelle Erfassung durch aufeinanderfolgende Messungen möglich war. Die Feststellung des Fadens erfolgt dann dadurch, daß der Faden, welcher aus einer Mehrzahl von Filamenten besteht, Licht reflektiert und gleichsam auf der Walze der Fadenaufspulvorrichtung aufblitzt. Dieses Aufblitzen wird von der Auswerteinrichtung als Streulicht erkannt und hierauf ein Signal ausgelöst. Die Bestrahlung der Tastwalze auf dem gesamten Überwachungs¬ bereich mit einem schleifend einfallenden Lichtbündel stellt deshalb sicher, daß ein Aufblitzen des Fadens erfolgt, schon wenn eine oder wenige Windungen vorhanden sind, da die Walze selbst nur wenig Licht in Richtung des Licht¬ sensors reflektiert und deshalb das einfallende Streulicht als Abweichung von einer eventuell vorhandenen Grundeinstrah¬ lung erkannt wird.
Vorzugsweise ist das Licht monochrom. Die Walze kann z. B. mittels einer Laserlichtquelle bestrahlt werden. Dies ist zwar nicht notwendig, bietet aber den Vorteil, eventuell erforderliche Linsensysteme der Abbildungsoptik einfacher auslegen zu können, da das monochrome Licht eine einheitli¬ che Wellenlänge hat und Korrekturen an den Linsen nur für diese einheitliche Wellenlänge zu berücksichtigen sind. Auch können Störungen durch äußere Einflüsse des Tages- oder Umgebungslichts durch Filter einfacher ausgeschaltet werden. Vorzugsweise ist eine Laserlichtquelle eine kostengünstige Möglichkeit, ein scharf abgegrenztes Lichtbündel monochromen Lichtes bereitzustellen. Elektronische Laserlichtquellen, die in infrarot-nahen Wellenlängenbereichen arbeiten, sind für die vorliegende Erfindung bevorzugt. Bekannte Walzen von Fadenaufspulvorrichtungen weisen mehrere in axialem Abstand zueinander ausgebildete, erhabene Anlauf- ringe auf, um bei einem Spulenwechsel für das Fadenan- oder Fadenumlegen günstige Geschwindigkeitsverhältnisse einzustel¬ len. Um sicherzustellen, daß neben den Anlaufringen keine unausgeleuchteten Bereiche vorliegen und im "Schatten" der Anlaufringe entstehende Fadenaufspulungen ebenfalls erfaßt werden, wird nach Anspruch 6 vorgeschlagen, die Walze mit zwei im wesentlichen in einer Ebene und mit axialem Abstand gegenüberliegend angeordneten Lichtquellen zu bestrahlen und damit den gesamten Überwachungsbereich - auch unmittelbar neben den Anlaufringen - auszuleuchten. Hierfür ergibt sich eine Anordnung des Sensors gemäß Anspruch 6 und vorzugs¬ weise navch Anspruch 8.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Walze die Fadenliefer¬ oder Fadenabzugswalze (Galette) einer Filamentspinnmaschine sein kann. Bevorzugt ist sie jedoch die Kontakt- oder Tastwalze einer Fadenaufspulvorrichtung in einer solchen Spinnmaschine für synthetische Filamentfäden, deren grund¬ sätzlicher Aufbau beispielsweise aus der US 5,029,762 A bekannt ist.
Zur Erkennung einer Fadenaufspulung auf einer rotierenden Walze einer Fadenaufspulvorrichtung wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die eine optoelektrische Einrichtung (Licht¬ sensor) aufweist, die in einer bevorzugten Ausgestaltung im wesentlichen mittig über dem Überwachungsbereich und mit Abstand auf der Seite der Walze angeordnet ist, die nicht vom Faden umschlungen ist, sowie eine Auswerteinrichtung, die ein Signal auslöst, umfaßt. Die optoelektrische Ein¬ richtung ist mit der Auswerteinrichtung vorzugsweise elek¬ trisch verbunden.
Durch die optoelektrische Einrichtung wird das von einer Fadenaufspulung auf der rotierenden Walze reflektierte Licht (Streulicht) erfaßt und in ein der Auswerteinrichtung zuzu¬ führendes, vorzugsweise stehendes elektrisches Signal umge¬ wandelt, wobei die Auswerteinrichtung beim Überschreiten einer Toleranzgrenze ein weiteres Signal auslöst, bei dem es sich um ein Alarmsignal oder ein Signal zum Fadenschnitt handeln kann.
Insbesondere umfaßt die Vorrichtung jedoch eine außerhalb des Überwachungsbereichs angeordnete Lichtquelle, die ein Lichtbündel in Längsrichtung der Walze und unter einem geringen Anstellwinkel zur Walze auf diese richtet. Die Lichtquelle emittiert vorzugsweise monochromes, Licht, bei¬ spielsweise das Licht einer Laserlichtquelle. Es kann bei¬ spielsweise ein im Querschnitt rechteckiges oder ein dem Überwachungsbereich angepaßtes, mit geeigneter Optik aufge¬ weitetes Lichtbündel sein.
Die optoelektrische Einrichtung umfaßt vorzugsweise eine Abbildungsoptik mit einem hinter einer Sammellinse angeord¬ neten Lichtsensor. Bei dem Lichtsensor kann es sich um ein CCD-Array oder um eine Fotodiode handeln.
Die Verwendung eines Sensors in Form eines CCD-Arrays hat den Vorteil, daß dieses entsprechend dem Taktsignal ausgele¬ sen werden kann. Durch die Kenntnis der axialen Lage der Anlaufringe auf einer Walze, insbesondere Tastwalze einer FadenaufspulVorrichtung können die Meßwerte des Lichtsensors (Stör-Reflexe) aus diesem Bereich leicht mit einer Digital¬ logik ausgeblendet werden. Die Elektronik ermöglicht eine schnelle Reaktion auf Fehler, die im Bereich von Millise¬ kunden liegen kann.
Weitere Vorteile und Merkmale des Verfahrens und der Vor¬ richtung werden anhand eines Ausführungsbeispiels beschrie¬ ben. Es zeigen :
Fig. 1 eine schematische Anordnung der Tastwalze eines Spulkopfes mit einer Einrichtung zur Wicklerüber¬ wachung;
Fig. 2 eine modifizierte Einrichtung gemäß Fig. 1 mit einer anderen Anordnung des Lichtsensors;
Fig. 3 das von der Lichtquelle auf eine Mantelline der Walze und das von der Walze reflektierte Licht¬ bündel in einer Radialebene der Walze.
Auf der Welle oder Tastwalze 1, die z. B. einen Durchmes¬ ser von 85 mm hat, sind mehrere Anlaufringe 2 ausgebildet. Diese kommen mit den auf einer nicht dargestellten Spann¬ futterwelle aufgespannten Spulhülsen nach einem Spulenwechsel in Kontakt.
Die Tastwalze 1 wird mittels zweier mit Abstand zur Tast¬ walze und zueinander gegenüberliegend angeordneter, in einer Radialebene liegender Lichtquellen 3, 4 bestrahlt. Der Anstellwinkel α, unter dem das Licht- oder Strahlenbündel 5 auf der Tastwalze 1 einfällt, ist so spitz gewählt, daß jeder Bereich der der optoelektrisehen Einrichtung (Licht¬ sensor) 6 - 8 zugewandten Seite des Überwachungsbereichs der Walze 1 ausgeleuchtet wird. Die Lichtquellen 3, 4 strahlen ein im Querschnitt rechteckiges Lichtbündel 5 mit einer Breite von etwa 10 mm und einer Tiefe von wenigen mm, vorzugsweise 1 mm, aus. Dies wird beispielsweise mit einer nicht dargestellten Kollimator-Optik erreicht, die zylindrische Linsen umfaßt. Das Lichtbündel 5 wird jeweils im Überwachungsbereich der Walze 1 als Linie bzw. als in Umfangsrichtung der Walze sehr schmales, längs einer Mantel¬ linie verlaufendes Lichtband 50 auf die Walze projiziert. Um den gesamten Überwachungsbereich 20 der zwischen zwei im Abstand angeordneten Normalebenen der Walze 1 gebildet ist, auszuleuchten, sind die Lichtquellen 3, 4 seitlich außerhalb des Überwachungsbereichs 20 angeordnet.
Im wesentlichen senkrecht zur Drehachse der Tastwalze 1 ist im Abstand von der Tastwalze 1 eine optoelektrische Ein¬ richtung (Lichtsensor) 6 - 8 im wesentlichen mittig über dem Überwachungsbereich 20 der Walze 1 angeordnet. Die Ein¬ richtung umfaßt eine Sammellinse 7, hinter der ein Licht¬ sensor 8 angeordnet ist. Der Lichtsensor 8 ist aus Fotodio¬ den aufgebaut, die das auffallende Licht in einen Fotostrom 15 umwandeln. Vor dem Lichtsensor 8 ist eine Maske 9 an¬ geordnet, die den Bereich der Anlaufringe 2 ausblendet.
Der Lichtsensor 8 ist mit einer Auswerteinrichtung 10 und diese mit einer Alarmanzeigeeinrichtung 11 elektrisch ver¬ bunden.
Umschlingt ein Faden, der z. B. mit einer Geschwindigkeit von 8000 m/min zuläuft, die Tastwalze 1 und bildet einen Wickler 12, so reflektiert dieser das von den Lichtquellen 3, 4 emittierte Licht. Ferner werden Lichtstrahlen des Lichtbündels 5 an den feinen Kapillaren der Filamentfäden gebeugt. Das reflektierte Licht 13 trifft durch die Sammel¬ linse 7 auf den Lichtsensor 8. Dieser gibt ein Signal 15 an die Auswerteinrichtung 10 ab, das mit einem Signal R verglichen wird, das einem störungsfreien Zustand entspricht. Die Auswerteinrichtung löst dann ein Alarmsignal aus, wenn bei einem Vergleich eine Abweichung auftritt, die größer ist als ein zulässiger Toleranzbereich.
Durch die vorliegende Erfindung läßt sich das unerwünschte Aufwickeln eines Fadens auf einer Tastwalze 1 über die ganze Länge des Überwachungsbereichs 20 frühzeitig erkennen, insbesondere schon nach einer oder wenigen Umschlingungen, so daß ein Fadenschnitt ausgelöst werden kann, bevor Folge¬ schäden an der AufSpülmaschine entstehen.
Mit Fotodioden können sehr kurze Reaktionszeiten erreicht werden. Ansprechzeiten von einer Mikrosekunde sind realisier¬ bar. Die tatsächliche Reaktionszeit hängt von der Menge des von der Fadenaufspulung 12 reflektierten Lichtes ab. Deshalb sollte der Anstellwinkel und die Breite des auf die Walze 1 gerichteten Lichtbündels 5 so klein wie möglich ge¬ halten werden, beispielsweise 5° oder weniger bzw. schmaler als 1 mm.
Mit einem CCD-Sensor, der aus 1024 Bildpunkten besteht und mit einer Taktfrequenz von 15 Megahertz arbeitet, ist eine maximale Reaktionszeit von 70 Mikrosekunden zu erwarten.
Die Reaktionszeiten beider möglichen Sensoren liegen deutlich unter 2 Millisekunden. Diese Reaktionszeit ist ausreichend bei Aufspulgeschwindigkeiten von 8000 m/min und bei einem Tastwalzendurchmesser von 85 mm um Folgeschäden an den gefährdeten Komponenten der Aufspulvorrichtung zu vermeiden.
Fig. 2 zeigt eine modifizierte Einrichtung zur Wicklerüber¬ wachung nach Fig. 1. Dort erfolgt die Bildaufnahme aus der Perspektive des einfallenden Lichtbündels 5, das von der Lichtquelle 3 über eine Optik, die die Linsen 16, 17 um¬ faßt, auf die hier nicht näher dargestellte Tastwalze 1 projiziert wird. Das zurückgeworfene Licht 13 wird durch die konvexe Fläche der Linse 17 abgelenkt und auf der opto-elektrischen Auswerteinrichtung (Lichtsensor) 7 - 8 abgebildet, die im Strahlengang der reflektierten Lichtstrah¬ len 13 angeordnet ist, diese erfaßt und in einen Fotostrom 15 umwandelt. Dieser wird wie in Fig. 1 der Auswertein¬ richtung 10 zugeführt und dort beispielsweise mit einem Signal R verglichen, das dem Fotostrom 15 von der Intensi¬ tät des reflektierten Lichtes einer Tastwalze 1 ohne Faden- aufspulung entspricht. Das DifferenzSignal wird in der Auswerteinrichtung 10 dann verstärkt und kann bei Über¬ schreitung eines vorgebbaren Schwellwertes eine Alarmeinrich¬ tung 11 oder dgl. betätigen.
Der Vorteil der Anordnung gemäß Fig. 2 liegt darin, daß keine Bauteile der Überwachungseinrichtung in unmittelbarer Nähe der zu überwachenden Tastwalze 1 angebracht sein müs¬ sen, so daß der Konstrukteur größere Freiheit hinsichtlich der Unterbringung, Montage und Wartung der Lichtquelle 3 (Sender) und des Lichtsensors 7, 8 (Empfangsteil) sowie der dazwischenliegenden Optik hat.
Es sollte jedoch darauf hingewiesen werden, daß beim Vor¬ handensein einer zweiten Lichtquelle - zur Ausleuchtung des gesamten Überwachungsbereiches und zur Vrmeidung der Schat¬ tenbildung neben eventuellen Anlaufringen - die beiden Lichtquellen 3, 4 in zueinander versetzten, parallelen Ebenen angeordnet sein sollten, um eine direkte Einstrahlung des an der Tastwalzenoberfläche reflektierten Lichtes am gegenüberliegenden Lichtsensor zu vermeiden.
Fig. 3 zeigt schließlich in schematischer Anordnung in einer Radialebene der Walze 1, die im vorliegenden Fall keine Anlaufringe aufweist, die beispielsweise Lage der Lichtquelle 3 bezüglich der Walze 1, und zwar außerhalb des Überwachungsbereichs 20 dieser Walze. Sie zeigt auch die Zuordnung des Lichtsensors 6-8 zum Erfassen des an einer im Überwachungsbereich 20 möglichen Fadenaufspulung 12 erzeugten Streulichts. Dieses Streulicht entsteht durch Reflexion, Beugung und Brechung des einfallenden Lichtbündels 5 an den feinen Filamentfäden (Kapillarfäden) der Fadenaufspulung, die vorwiegend opak sind. Für eine Anordnung gemäß Figur 3 kann der Lichtsensor 6-8 auf der Seite der Walze 1 angeordnet werden, die oberhalb der Walze 1, d. h. oberhalb der Tan- gentialebene der Walze 1 liegt, in der das Lichtband 50 liegt. Ausgenommen davon sind die in der Zeichnung schraf¬ fiert dargestellten Bereiche des von der Lichtquelle auf die Walze 1 gerichteten Lichtbündels 5 und des von der Walze 1 reflektierten Lichtbündels 25. In einer winkelver¬ setzten Ebene kann der Lichtsensor 6-8 überall angeordnet sein. Es muß nur gewährleistet sein, daß der Lichtsensor 6- 8 das an einem Faden oder einer Fadenaufspulung entstehende Streulicht und nicht das von der Walze 1 selbst reflektier¬ te Lichtbündel mißt und als Abweichung eines Fotostroms deutliche Lichtintensitätsunterschiede feststellbar sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Erkennung einer Fadenaufspulung (12)
(= Wickler) auf einer rotierenden Walze (1), die von einem Faden teilweise umschlungen ist, bei dem das Lichtbündel einer Lichtquelle (3, 4) auf einen Über¬ wachungsbereich der Walze (1) gerichtet wird, indem die Lichtquelle (3,4) außerhalb des Überwachungsbereichs angeordnet und schräg auf den Überwachungsbereich ge¬ richtet ist, und bei dem das aus dem Überwachungsbereich reflektier¬ te Licht durch einen Lichtsensor (6-8) erfaßt wird, und die Lichtquelle (3, 4) und der Lichtsensor (6-8) auf der Seite der Walze (1) liegen, die nicht von dem Faden umschlungen ist, dadurch gekennzeichnet. daß das Lichtbündel (5) derart auf die Walze (1) gerichtet wird, daß es sich als Lichtband (50) auf einer Mantel¬ linie der Walze (1) abbildet und den Überwachungsbe¬ reich abdeckt, und daß der Lichtsensor (6-8) außerhalb des von der Lichtquelle (3, 4) auf den Überwachungsbereich (20) gerichteten und außerhalb des von der Walze (1) re¬ flektierten Lichtbündels (5) angeordnet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtband (50) eine Breite von weniger als 5 mm, vorzugsweise weniger als 2 mm aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet. daß das Lichtbündel (5) unter einem Anstellwinkel a zwi¬ schen 3 und 8°, vorzugsweise etwa 5° auf die Walze (1) gerichtet ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (1) mit monochromem Licht bestrahlt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen (5) das Licht einer Laserlichtquelle sind.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Walze (1) durch zwei Lichtcpiellen (3, 4), die sich gegenüberliegen, mit jeweils einem Lichtbündel (5) derart bestrahlt wird, daß auf der Walze (1) im Über¬ wachungsbereich (20) ein im wesentlichen gemeinsames Lichtband (50) abgebildet wird, und daß der Lichtsensor
(6-8) außerhalb der von den Lichtquellen (3, 4) auf den Überwachungsbereich (20) der Walze (1) gerichteten und der von der Walze (1) reflektierten Lichtbündel
(5) angeordnet ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (1) die Tastwalze einer Fadenaufspulvorrich¬ tung für synthetische Endlosfäden ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsensor 6-8) zur Erfassung des von einer Fa¬ denaufspulung (12) reflektierten Lichtes im wesentlichen mittig über dem Überwachungsbereich der Walze (1) an¬ geordnet ist.
9. Ver ahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daß der Lichtsensor (6 -8) zur Erfassung des von einer Fadenaufspulung (12) reflektierten Lichtes im Strahlen¬ gang parallel zu der die Lichtstrahlen (5) emittieren¬ den Lichtquelle (3) angeordnet ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet. daß das von dem Lichtsensor (6 - 8) empfangene Licht als elektrischen Signals (15) erfaßt und dessen Änderung zur Auslösung eines Alarmsignals verstärkt wird.
11. Vorrichtung zur Erkennung einer Fadenaufspulung (12) (Wickler) auf einer rotierenden Walze (1) einer Faden- bearbeitungs- oder Fadenaufspulvorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 10, mit einer Lichtquelle (3, 4) zur Bestrahlung der Walze (1) in einem Überwachungsbereich und einem Lichtsensor (6-8) zur Erfassung des aus dem Überwachungsbereich reflek¬ tierten Lichtes, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (3, 4) unter einem solchen Anstellwin¬ kel a. auf den Überwachungsbereich (20) der Walze (1) gerichtet ist, daß im Überwachungsbereich ein Lichtband (50) auf einer Mantellinie der Walze (1) abgebildet wird, das die Länge des Überwachungsbereichs abdeckt, und daß der Lichtsensor (6-8) außerhalb des von der Lichtquelle (3, 4) auf den Überwachungsbereich (20) der Walze (1) gerichteten und außerhalb des von der Walze (1) reflektierten Lichtbündels (5) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel (α) der Lichtquelle (3) zur Drehachse der Walze (1) zwischen 3 und 10°, insbesondere bei 5°, liegt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet. daß die Walze (1) von der Lichtquelle (3) mit monochromem Licht bestrahlt wird, das vorzugsweise von einer Laser¬ lichtquelle emittiert wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet. daß zwei Lichtquellen (3, 4) unter einem solchen Anstell¬ winkel auf den Überwachungsbereich (20) der Walze (1) gerichtet sind, daß im Überwachungsbereich (20) der Walze (1) ein im wesentlichen gemeinsames Lichtband (50) abgebildet wird, das die Länge des Überwachungsbereichs (20) abdeckt, und daß der Lichtsensor (6-8) außerhalb der von den beiden Lichtquellen (3, 4) im Überwachungsbereich (20) auf die Walze (1) gerichteten und der von der Walze (1) reflektierten Lichtbündel (5) angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet. daß der Lichtsensor (6-8) eine im Strahlengang des von der Fadenaufspulung (12) reflektierten Lichtbündels (5) an¬ geordnete Sammellinse (7) aufweist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsensor (8) ein CCD-Array aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsensor (8) eine Fotodiode aufweist.
18. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüchen 11 bis 17, bei der die Walze (1) mehrere in axialem Abstand ausgebildete Anlaufringe (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang zwischen der Sammellinse (7) und dem
Lichtsensor (8) eine Maske (9) angeordnet ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet. daß die Walze (1) die Tastwalze (1) einer Fadenaufspulvor¬ richtung oder eine Fadenfördergalette einer Spinnmaschi¬ ne für synthetische Fäden ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsensor (6-8) in einer Ebene angeordnet ist, die parallel zu der Ebene ist, in der die Lichtquelle (3) liegt, die das Lichtbündel (5) auf die Walze (1) richtet.
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