EP0740639B1 - Verfahren und vorrichtung zur erkennung einer fadenaufspulung auf einer rotierenden walze - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erkennung einer fadenaufspulung auf einer rotierenden walze Download PDF

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EP0740639B1
EP0740639B1 EP95940113A EP95940113A EP0740639B1 EP 0740639 B1 EP0740639 B1 EP 0740639B1 EP 95940113 A EP95940113 A EP 95940113A EP 95940113 A EP95940113 A EP 95940113A EP 0740639 B1 EP0740639 B1 EP 0740639B1
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EP
European Patent Office
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light
roller
monitoring region
yarn
light source
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EP95940113A
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Gerald Berger
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Oerlikon Barmag AG
Original Assignee
Barmag AG
Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
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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 recognizing a Thread winding on a rotating roller according to the generic term of claim 1 and a device for Execution of this procedure.
  • the coil diameter of a winding body in particular a spool of a synthetic thread to determine a pivotally arranged sensing roller.
  • the feeler roller lies on the winding body and rotates with it this. If there is a thread malfunction in the area of the feeler roller, so the thread can be wound on the feeler roller will.
  • Such an unwanted thread winding leads to a malfunction.
  • the malfunction can also in a traversing device upstream of the winding head lead to a disturbance and in a short time by itself rapidly increasing volume of thread winding on the Tracer roller considerable damage to the thread winding device cause.
  • the present invention is therefore based on the object a method for early detection of an unwanted Winding up anywhere in the monitored area a rotating roller in a thread processing or to specify thread winding device which is safe and works reliably.
  • a device is also to be specified by means of which the detection of a winding thread on a roller of such a device with high functional reliability and a short response time.
  • the method according to the invention opens a new path to Detection of thread winding on a rotating, partial walked on by the thread wound roller. It is proposed to do this by a light source Beams of light at an angle of incidence a to a surface line to project the roller onto the roller in such a way that this over the entire length of the surveillance area
  • the roller extends as a strip of light and this from the thread winding reflected scattered light by means of a sensor device to detect and trigger an alarm signal, if at least a thread wrap in the monitoring area of the roller has been determined.
  • the position of the light sensor results themselves from the claims.
  • the evaluation device with respect to the monitoring area of the Radial vibrations of the roller have no influence on the detection of the thread. This may result in already found a single thread wrap on the roller will.
  • an arrangement of the light sensor is also possible in other areas.
  • the measure, the roller with a grinding incidental, parallel or yourself Irradiating widening light beam offers in particular the advantage that the entire surveillance area between two normal planes at a distance from each other Roller is set with a single light source and associated imaging optics is illuminated when the angle of attack a is correctly set to the roll surface. This depends on the amplitude of the vibrations of the Roll in winding operation, the manufacturing tolerances at Manufacture of the roller and the height of any existing Thrust rings on the roller.
  • This angle of attack ⁇ lies in Range between 3 ° and 10 °, preferably at 5 ° and in individual cases on the basis of the structural conditions Attempt found.
  • a winder is detected therefore simultaneously throughout the surveillance area in the state of the art only a selective detection by successive measurements was possible.
  • the finding of the thread then takes place in that the thread, which from a plurality of filaments, light reflects and as it were on the roller of the thread winding device flashes. This flashing is from the evaluation device recognized as scattered light and then triggered a signal.
  • Irradiation of the sensing roller over the entire surveillance area with a grinding light beam therefore make sure that the thread flashes, even if there are one or a few turns, there the roller itself emits little light towards the light sensor reflects and therefore the incident stray light as a deviation from any existing basic radiation is recognized.
  • the light is preferably monochrome.
  • the roller can e.g. B. be irradiated by means of a laser light source. This is not necessary, but it has the advantage of possibly required lens systems of imaging optics easier to be able to interpret, because the monochrome light a uniform Has wavelength and corrections to the lenses only for this uniform wavelength must be taken into account. Also can be disturbed by external influences of the day or Ambient light can be switched off more easily with filters.
  • a laser light source is preferably an inexpensive one Possibility of a sharply defined light beam monochrome To provide light. Electronic laser light sources that working in near-infrared wavelength ranges are for preferred the present invention.
  • the roller is the thread delivery or thread take-off roller (godet) of a filament spinning machine can be.
  • it is preferably the contact or Tracer roller of a thread winding device in such a Spinning machine for synthetic filament threads, the basic one Structure, for example, from US-A-5,029,762 is known.
  • an optoelectric device (light sensor) has, which in a preferred embodiment in essentially in the middle of the surveillance area and with Distance is arranged on the side of the roller that is not is wrapped in the thread, as well as an evaluation device, which triggers a signal.
  • the optoelectric device is preferably electrical with the evaluation device connected.
  • Thread winding on the rotating roller reflected light is detected and fed into an evaluation device preferably standing electrical signal converted, the evaluation device when exceeded a tolerance limit triggers another signal at which it is an alarm signal or a thread cutting signal can act.
  • the device comprises an outside of the surveillance area arranged light source, the one Beams of light in the longitudinal direction of the roller and under one small angle of attack to the roller aimed at this.
  • the Light source preferably emits monochrome light, for example the light of a laser light source.
  • it can a rectangular in cross section or a Monitoring area adapted, expanded with suitable optics Be a bundle of light.
  • the optoelectric device preferably comprises one Imaging optics with one arranged behind a converging lens Light sensor.
  • the light sensor can be a CCD array or a photodiode.
  • a sensor in the form of a CCD array the advantage that this is read out according to the clock signal can be.
  • a sensing roller Thread take-up device can measure the measured values of the light sensor (Interference reflections) from this area easily with digital logic be hidden.
  • the electronics enable one quick response to errors in the millisecond range can lie.
  • the feeler roller 1 is at a distance from the feeler roller by means of two and arranged opposite to each other, in one Radial plane lying light sources 3, 4 irradiated. Of the Angle of attack a, under which the beam of light or rays 5 occurs on the feeler roller 1, is chosen so pointed that each area of the optoelectric device (light sensor) 6 - 8 facing side of the surveillance area the roller 1 is illuminated.
  • the light sources 3, 4 emit a light beam 5 with a rectangular cross section a width of about 10 mm and a depth of a few mm, preferably 1 mm. This is done with, for example achieved collimator optics, not shown, the includes cylindrical lenses.
  • the light beam 5 is in each case in the monitoring area of roller 1 as a line or as in The circumferential direction of the roller is very narrow, along a surface line running light band 50 projected onto the roller. To cover the entire monitoring area 20 between two in the Spaced normal planes of the roller 1 is formed, To illuminate, the light sources 3, 4 are on the side outside of the monitoring area 20.
  • an optoelectric device (Light sensor) 6 - 8 essentially in the center the monitoring area 20 of the roller 1.
  • the facility comprises a converging lens 7, behind which a light sensor 8 is arranged.
  • the light sensor 8 is made of photodiodes built up the striking light into a photo stream 15 convert.
  • a mask 9 is arranged in front of the light sensor 8, which hides the area of the thrust rings 2.
  • the light sensor 8 is equipped with an evaluation device 10 and these are electrically connected to an alarm display device 11.
  • the present invention eliminates the undesirable Winding a thread on a feeler roller 1 over the early detection of the entire length of the monitoring area 20, especially after one or a few loops, so that a thread cut can be triggered before consequential damage arise on the winding machine.
  • the response times of both possible sensors are clear less than 2 milliseconds. This response time is sufficient at winding speeds of 8000 m / min and at one Tracer roller diameter of 85 mm for consequential damage to the to avoid endangered components of the winding device.
  • FIG. 1 shows a modified device for winder monitoring according to Fig. 1.
  • Fig. 1 There is the image from the Perspective of the incident light beam 5, which from the Light source 3 via an optical system which comprises the lenses 16, 17 on the feeler roller 1, not shown here is projected.
  • the reflected light 13 is through deflected the convex surface of the lens 17 and on the opto-electrical evaluation device (light sensor) 7 - 8 depicted in the beam path of the reflected light rays 13 is arranged, this detected and in a photo stream 15 converts.
  • the difference signal is in the Evaluation device 10 then amplified and can be exceeded an alarm device of a predefinable threshold value 11 or the like.
  • the advantage of the arrangement according to FIG. 2 is that no components of the monitoring device in the immediate vicinity Must be attached close to the feeler roller 1 to be monitored, so that the designer has greater freedom in terms of housing, assembly and maintenance of the light source 3 (Transmitter) and the light sensor 7, 8 (receiving part) and the has an intermediate look.
  • FIG. 3 finally shows a schematic arrangement in FIG a radial plane of the roller 1, which in the present case has no thrust rings, for example the location of the Light source 3 with respect to the roller 1, namely outside of Monitoring area 20 of this roller. It also shows that Assignment of the light sensor 6-8 to detect the at an im Monitoring area 20 possible thread winding 12 generated Flare. This stray light is created by reflection, Diffraction and refraction of the incident light beam 5 to the fine filament threads (capillary threads) of the thread winding, the are predominantly opaque.
  • the light sensor 6-8 is arranged on the side of the roller 1 be above the roller 1, d. H. above the tangential plane the roller 1, in which the light band 50 lies.
  • the light sensor 6-8 can be arranged anywhere be. It only has to be guaranteed that the light sensor 6-8 that arises on a thread or a thread winding Scattered light and not that reflected by the roller 1 itself Beam of light measures and as a deviation of a photo stream clear differences in light intensity can be determined.

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  • 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

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer Fadenaufspulung auf einer rotierenden Walze nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verrfahrens.
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 Fadenstörung, 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 möglichst gering zu halten, ist bereits vorgeschlagen worden, ein tangential zur Tastwalze angeordnetes Fühlerblech vorzusehen. Da die Tastwalze vibriert, ist es notwendig zwischen der Tastwalze und dem Fühlerblech einen Luftspalt vorzusehen. Um sicherzustellen, daß unter allen Betriebsbedingungen 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 empfangene 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, Unwucht- und Vibrationsübertragung durch die anliegenden Garnspulen verursacht können solche Schwingungen entstehen.
Auch diese Lösung liefert daher keine befriedigende Überwachung der Tastwalze bzw. Kontaktwalze.
Schließlich ist es aus der DE 26 28 994 A1 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 umzuwandeln. Intensitätsänderungen des reflektierten Lichts oder des von einer Aufspulung verursachten Streulichts werden hierbei gemesssen, ausgewertet und zur Betätigung einer Garnschneidvorrichtung verwandt.
Nachteilig ist bei dem bekannten Verfahren, von dem die Erfindung ausgeht, daß der Überwachungsbereich im wesentlichen punktförmig ist und die gesamte Länge der Walze der Spulvorrichtung nur mit großem technischen Aufwand überwacht werden kann. Dies ist aber erforderlich, wenn sich beispielsweise bei stehender Changierung ein Fadenwickler an einem nicht überwachten Abschnitt der Welle bildet. Es ist zwar möglich, durch Anwendung einer Mehrzahl von Lichtquellen und Detektorvorrichtungen, die längs der Walze angeordnet 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 Überwachungsverfahren für hohe Spulgeschwindigkeiten ungeeignet. Hinzu kommt, daß sich bei einer Verschmutzung der Walzenoberfläche die Reflexionseigenschaften verschlechtern und eine stabile Arbeitspunkteinstellung erschwert wird, wodurch die Funktionssicherheit der bekannten Vorrichtung stark eingeschränkt ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur frühzeitigen Erkennung einer ungewollten Aufspulung an einem beliebigen Ort des Überwachungsbereichs 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 Funktionssicherheit und kurzer Reaktionszeit erfolgen kann.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt für ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definierten Art erfindungsgemäß 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 Aufspulvorrichtung ist Gegenstand des Anspruchs 11. Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 12 bis 20.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein neuer Weg zur Erkennung einer Fadenaufspulung auf einer rotierenden, teilweise vom laufenden Faden umschlungenen Walze beschritten. Es wird hierzu vorgeschlagen, von einer Lichtquelle ein Lichtbündel unter einem Anstellwinkel a 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 Fadenaufspulung reflektierte Streulicht mittels einer Sensoreinrichtung zu detektieren und ein Alarmsignal auszulösen, wenn mindestens eine Fadenumschlingung 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 festgestellt 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 zwischen zwei im Abstand zueinander liegenden Normalebenen der Walze festgelegt wird, mit einer einzigen Lichtquelle und zugeordneter Abbildungsoptik beleuchtet wird, wenn der Anstellwinkel a 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 Überwachungsbereich 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 Lichtsensors reflektiert und deshalb das einfallende Streulicht als Abweichung von einer eventuell vorhandenen Grundeinstrahlung 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 einheitliche 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 Anlaufringe auf, um bei einem Spulenwechsel für das Fadenan- oder Fadenumlegen günstige Geschwindigkeitsverhältnisse einzustellen. 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 vorzugsweise nach 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 grundsätzlicher Aufbau beispielsweise aus der US-A-5,029,762 bekannt ist.
Zur Erkennung einer Fadenaufspulung auf einer rotierenden Walze einer Fadenaufspulvorrichtung wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die eine optoelektrische Einrichtung (Lichtsensor) 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 Einrichtung ist mit der Auswerteinrichtung vorzugsweise elektrisch verbunden.
Durch die optoelektrische Einrichtung wird das von einer Fadenaufspulung auf der rotierenden Walze reflektierte Licht (Streulicht) erfaßt und in ein der Auswerteinrichtung zuzuführendes, vorzugsweise stehendes elektrisches Signal umgewandelt, 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, beispielsweise das Licht einer Laserlichtquelle. Es kann beispielsweise ein im Querschnitt rechteckiges oder ein dem Überwachungsbereich angepaßtes, mit geeigneter Optik aufgeweitetes Lichtbündel sein.
Die optoelektrische Einrichtung umfaßt vorzugsweise eine Abbildungsoptik mit einem hinter einer Sammellinse angeordneten 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 ausgelesen 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 Digitallogik ausgeblendet werden. Die Elektronik ermöglicht eine schnelle Reaktion auf Fehler, die im Bereich von Millisekunden liegen kann.
Weitere Vorteile und Merkmale des Verfahrens und der Vorrichtung werden anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1
eine schematische Anordnung der Tastwalze eines Spulkopfes mit einer Einrichtung zur Wicklerüberwachung;
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 Lichtbündel in einer Radialebene der Walze.
Auf der Welle oder Tastwalze 1, die z. B. einen Durchmesser von 85 mm hat, sind mehrere Anlaufringe 2 ausgebildet. Diese kommen mit den auf einer nicht dargestellten Spannfutterwelle aufgespannten Spulhülsen nach einem Spulenwechsel in Kontakt.
Die Tastwalze 1 wird mittels zweier mit Abstand zur Tastwalze und zueinander gegenüberliegend angeordneter, in einer Radialebene liegender Lichtquellen 3, 4 bestrahlt. Der Anstellwinkel a, unter dem das Licht- oder Strahlenbündel 5 auf der Tastwalze 1 einfällt, ist so spitz gewählt, daß jeder Bereich der der optoelektrischen Einrichtung (Lichtsensor) 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 Mantellinie 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 Einrichtung (Lichtsensor) 6 - 8 im wesentlichen mittig über dem Überwachungsbereich 20 der Walze 1 angeordnet. Die Einrichtung umfaßt eine Sammellinse 7, hinter der ein Lichtsensor 8 angeordnet ist. Der Lichtsensor 8 ist aus Fotodioden aufgebaut, die das auffallende Licht in einen Fotostrom 15 umwandeln. Vor dem Lichtsensor 8 ist eine Maske 9 angeordnet, die den Bereich der Anlaufringe 2 ausblendet.
Der Lichtsensor 8 ist mit einer Auswerteinrichtung 10 und diese mit einer Alarmanzeigeeinrichtung 11 elektrisch verbunden.
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 Sammellinse 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 Folgeschäden an der Aufspulmaschine entstehen.
Mit Fotodioden können sehr kurze Reaktionszeiten erreicht werden. Ansprechzeiten von einer Mikrosekunde sind realisierbar. Die tatsächliche Reaktionszeit hängt von der Menge des von der Fadenaufspulung 12 reflektierten Lichtes ab. Deshalb sollte der Anstellwinkel α und die Breite des auf die Walze 1 gerichteten Lichtbündels 5 so klein wie möglich gehalten 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 Auf spulgeschwindigkeiten 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 Wicklerüberwachung 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 umfaßt, 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 Lichtstrahlen 13 angeordnet ist, diese erfaßt und in einen Fotostrom 15 umwandelt. Dieser wird wie in Fig. 1 der Auswerteinrichtung 10 zugeführt und dort beispielsweise mit einem Signal R verglichen, das dem Fotostrom 15 von der Intensität des reflektierten Lichtes einer Tastwalze 1 ohne Fadenaufspulung entspricht. Das Differenzsignal wird in der Auswerteinrichtung 10 dann verstärkt und kann bei Überschreitung eines vorgebbaren Schwellwertes eine Alarmeinrichtung 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 müssen, 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 Vorhandensein einer zweiten Lichtquelle - zur Ausleuchtung des gesamten Überwachungsbereiches und zur Vrmeidung der Schattenbildung 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 Tangentialebene der Walze 1 liegt, in der das Lichtband 50 liegt. Ausgenommen davon sind die in der Zeichnung schraffiert dargestellten Bereiche des von der Lichtquelle auf die Walze 1 gerichteten Lichtbündels 5 und des von der Walze 1 reflektierten Lichtbündels 25. In einer winkelversetzten 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 reflektierte Lichtbündel mißt und als Abweichung eines Fotostroms deutliche Lichtintensitätsunterschiede feststellbar sind.

Claims (20)

  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 Überwachungsbereich der Walze (1) gerichtet wird, indem die Lichtquelle (3,4) außerhalb des Überwachungsbereichs angeordnet und schräg auf den Überwachungsbereich gerichtet ist,
    und bei dem das aus dem Überwachungsbereich reflektierte 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 Mantellinie der Walze (1) abbildet und den Überwachungsbereich 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) reflektierten 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 zwischen 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 Lichtquellen (3, 4), die sich gegenüberliegen, mit jeweils einem Lichtbündel (5) derart bestrahlt wird, daß auf der Walze (1) im Überwachungsbereich (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 Fadenaufspulvorrichtung für synthetische Endlosfäden ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Lichtsensor 6-8) zur Erfassung des von einer Fadenaufspulung (12) reflektierten Lichtes im wesentlichen mittig über dem Überwachungsbereich der Walze (1) angeordnet ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Lichtsensor (6 -8) zur Erfassung des von einer Fadenaufspulung (12) reflektierten Lichtes im Strahlengang parallel zu der die Lichtstrahlen (5) emittierenden 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 Fadenbearbeitungs- 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 reflektierten Lichtes,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Lichtquelle (3, 4) unter einem solchen Anstellwinkel α 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 Laserlichtquelle emittiert wird.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    zwei Lichtquellen (3, 4) unter einem solchen Anstellwinkel α 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) angeordnete 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 Fadenaufspulvorrichtung oder eine Fadenfördergalette einer Spinnmaschine für synthetische Fäden ist.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 11,
    dadurch qekennzeichnet, 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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