EP2428599B1

EP2428599B1 - Konusschärmaschine und Verfahren zum Betreiben einer Konusschärmaschine

Info

Publication number: EP2428599B1
Application number: EP20100009429
Authority: EP
Inventors: Martin Fuhr
Original assignee: Karl Mayer Textilmaschinenfabrik GmbH
Current assignee: Karl Mayer Textilmaschinenfabrik GmbH
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2030-09-10
Also published as: CN102400256A; ES2395870T3; EP2428599A1; CN102400256B

Description

Die Erfindung betrifft eine Konusschärmaschine mit einer Schärtrommel, die eine Rotationsachse, einen Zylinderabschnitt und einen Konusabschnitt aufweist, einer Fadenleiteinrichtung, die parallel zur Rotationsachse verschiebbar ist und durch die Fäden auf die Schärtrommel führbar sind, einer Andrückeinrichtung und einer Messeinrichtung zum Ermitteln eines Durchmessers eines sich auf der Schärtrommel bildenden Wickels, die einen Strahl aussendet und empfängt, wobei die Messeinrichtung einen ersten Betriebszustand aufweist, in dem der gesendete Strahl auf die am Wickel anliegende Andrückeinrichtung gerichtet ist und einen zweiten Betriebszustand, in dem der gesendete Strahl auf den Wickel gerichtet ist.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Konusschärmaschine, bei dem man eine Schärtrommel, die einen Zylinderabschnitt und einen Konusabschnitt aufweist, um eine Rotationsachse dreht und dabei mehrere Fäden gleichzeitig aufwickelt, die über eine Fadenleiteinrichtung zugeführt werden, wobei man die Fadenleiteinrichtung bei jeder Umdrehung der Schärtrommel parallel zur Rotationsachse so bewegt, dass die Fäden einen Wickel bilden, dessen freie Stirnseite einen Konuswinkel aufweist, der mit dem Konuswinkel des Konusabschnitts übereinstimmt, wobei eine Andrückeinrichtung am Wickel anliegt und man einen Durchmesser des Wickels fortlaufend mit Hilfe einer Messeinrichtung ermittelt, die einen Strahl sendet und empfängt, wobei man den gesendeten Strahl in einem ersten Betriebszustand auf die Andrückeinrichtung richtet und man den gesendeten Strahl in einem zweiten Betriebszustand auf den Wickel richtet.
Eine derartige Konusschärmaschine und ein derartiges Verfahren sind aus DE 91 10 397 U1 bekannt. Hier wird der Strahl auf die Andrückeinrichtung gerichtet oder wenn die Andrückeinrichtung weggeschwenkt worden ist und den Strahl freigibt, direkt auf die Oberfläche des Wickels.
Eine derartige Konusschärmaschine dient zum Erzeugen einer Kette, die später bei der Erzeugung von textilen Erzeugnissen, wie Geweben oder Gewirken, verwendet werden kann. Eine derartige Kette enthält in der Regel eine so große Vielzahl von Fäden, dass es nicht möglich ist, alle Fäden gleichzeitig von Spulen abzuziehen, die in einem Gatter angeordnet sind. Man erzeugt die Kette also dadurch, dass man eine geringere Anzahl von Fäden gleichzeitig aus einem Gatter abzieht und auf die Schärtrommel aufwickelt. Diese Fäden bilden ein so genanntes "Band". Nacheinander werden dann so viele Bänder auf die Schärtrommel aufgewickelt, bis die gewünschte Breite der Kette erreicht wird.
Die Schärtrommel weist einen Konusabschnitt auf, der sich an den Zylinderabschnitt anschließt. Beim Aufwickeln der Bändchen werden die Fäden so geführt, dass sie dem Konusabschnitt folgen, so dass der sich bildende Wickel eine freie Stirnseite erhält, die ein Abbild des Konusabschnitts der Schärtrommel ist. Durch diese Vorgehensweise verhindert man, dass Fäden an der freien Stirnseite herunterfallen. Dies könnte beim späteren Abwickeln zu Problemen führen.
Die Andrückeinrichtung, beispielsweise eine Presswalze oder eine Metallzunge oder dergleichen, wird in der Regel verwendet, um eine bestimmte Wickelhärte in den sich bildenden Wickel einzutragen und auch dafür zu sorgen, dass der Wickelaufbau aller Bändchen praktisch gleich ist. Damit möchte man erreichen, dass bei der fertigen Kette alle Fäden im Wesentlichen die gleiche Spannung aufweisen.
Um die Verlagerung der Fadenleiteinrichtung zu steuern, ist es notwendig, den Durchmesser des sich bildenden Wickels fortlaufend zu ermitteln. Hierzu ist die Messeinrichtung vorgesehen. Wenn diese Messeinrichtung berührungslos arbeitet, was erwünscht ist, dann sendet sie beispielsweise einen Lichtstrahl, wie einen Laserstrahl, aus und empfängt eine Reflektion dieses Laserstrahls. Anstelle von Licht sind auch andere physikalische Größen verwendbar, beispielsweise Schall. Der Einfachheit halber wird für die nachfolgende Beschreibung von einem Laserstrahl ausgegangen, ohne dass die Erfindung darauf beschränkt werden sollte.
Die Verwendung eines Strahls ist vorteilhaft, weil man damit berührungslos messen kann. Allerdings kann ein derartiger Strahl den Durchmesser des Wickels sozusagen nur punktweise erfassen. Wenn also beispielsweise relativ wenige Fäden gleichzeitig gewickelt werden, so dass benachbarte Fäden möglicherweise einen Abstand zueinander haben, dann ist nicht gewährleistet, dass die Messeinrichtung tatsächlich den aktuellen Durchmesser des Wickels ermittelt. Ein anderer Fall, der Probleme aufwirft, liegt dann vor, wenn die aufgewickelten Fäden einen relativ weichen Wickel bilden, in den die Andrückeinrichtung tiefer eintaucht, als es dem aktuellen Durchmesser entspricht. In diesem Fall besteht die Gefahr, dass die Andrückeinrichtung mit dem Konusabschnitt der Schärtrommel kollidiert.
DE 40 07 620 A1 zeigt ein Verfahren zum Schären von Fäden sowie eine Schärmaschine. Die Schärmaschine weist eine Schärtrommel mit einem zylindrischen Teil und einem Konusteil auf. Fäden werden durch ein Schieberiet auf die Oberfläche der Schärtrommel geleitet und zwar so, dass die gleichzeitig gewickelten Fäden pro Umdrehung der Schärtrommel um einen bestimmten Betrag zum Konusteil hin versetzt werden. Eine Andrückeinrichtung ist in Form eines Stempels vorgesehen. Dieser Stempel wird an der leeren Schärtrommel, genauer gesagt an ihrem zylindrischen Teil, zur Anlage gebracht und die Position der Anpressvorrichtung wird mithilfe eines Laserstrahls einer Laserlicht-Entfernungsmesseinrichtung gemessen. Die gleiche Messung erfolgt nach dem Wickeln einer Lage von Fäden und nach dem Wickeln von einigen wenigen Lagen.
DE 91 10 398 U1 beschreibt eine Vorrichtung zum Messen der Wickeldicke von Fäden. Hier wird eine Messeinrichtung verwendet, um den Durchmesserzuwachs eines Wickels, der sich auf dem Umfang einer Schärtrommel bildet, zu ermitteln. Die Messeinrichtung sendet einen Strahl aus, der in einem ersten Betriebszustand auf die Anpresswalze gerichtet ist. Die Anpresswalze ist aus einem für den Messstrahl durchlässigen Material gebildet. In einem zweiten Betriebszustand kann die Anpresswalze auch abgeschwenkt werden. Weitere Möglichkeiten werden dadurch gebildet, dass zwei Anpresswalzen verwendet werden, zwischen denen die Messeinrichtung hindurch misst. Die Messeinrichtung kann auch in einen Spalt zwischen der Anpresswalze und den sich bildenden Wickel gerichtet sein. Die Anpresswalze kann auch eine Durchgangsöffnung aufweisen, so dass die Messeinrichtung bei einer Umdrehung der Anpresswalze zweimal den Durchmesser des Wickels erfassen kann. Schließlich ist es auch möglich, dass die Anpresswalze durch zwei Teilabschnitte gebildet ist, die einen Abstand zueinander aufweisen, der zur Rotationsachse geneigt ist. Auch in diesem Fall kann die Messeinrichtung den Durchmesser des sich bildenden Wickels nicht permanent erfassen, sondern nur einmal pro Umdrehung der Anpresswalze.
DE 91 12 257 U1 zeigt eine Konusschärmaschine, mit der es möglich ist, die Wickeldichte des sich bildenden Wickels zu ermitteln, um ein Maß für den Vorschub der Fadenleiteinrichtung zu gewinnen. Die Wickeldichte wird dadurch ermittelt, dass man die Position des Umfangs des sich bildenden Wickels an zwei unterschiedlich komprimierten Bereichen ermittelt und miteinander vergleicht. Diese Bereiche können dadurch gebildet sein, dass man eine Anpresswalze entweder anlegt oder abschwenkt. Man kann auch mehrere Andrückwalzen verwenden oder man kann zwei Messeinrichtungen verwenden, die vor oder hinter der Andrückwalze auf die Oberfläche des sich bildenden Wickels gerichtet sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Betriebsmöglichkeiten der Schärmaschine zu erweitern.
Diese Aufgabe wird bei einer Konusschärmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Messeinrichtung eine Verstelleinrichtung aufweist, mit der der gesendete Strahl entweder so einstellbar ist, dass er auf die Andrückeinrichtung trifft, oder so einstellbar ist, dass er auf die Oberfläche des Wickels trifft.
Man richtet den Strahl also in einem ersten Betriebszustand nicht mehr, wie das bisher der Fall war, auf die Oberfläche des Wickels, um dessen Durchmesser zu ermitteln. Man verwendet als "Zielfläche" vielmehr die Oberfläche der Andrückeinrichtung. Damit wird der Durchmesser des Wickels nicht mehr direkt ermittelt, sondern unter Zuhilfenahme der Informationen, die von der Andrückeinrichtung zur Verfügung stehen. Dies ist bei einer Presswalze insbesondere der Durchmesser. Bei einer anders ausgebildeten Andrückeinrichtung kann man ihre Dicke als Information verwenden. Wenn der Auftreffpunkt des Strahls auf die Andrückeinrichtung bekannt ist, dann kann man mit einfachen trigonometrischen Überlegungen den Durchmesser des Wickels errechnen. Die Messeinrichtung ist also nach wie vor in der Lage, den Durchmesser des Wickels fortlaufend zu ermitteln. Unter "fortlaufend" soll auch eine Vorgehensweise verstanden werden, bei der die Messeinrichtung mit gewissen zeitlichen Abständen den Durchmesser ermittelt, beispielsweise ein- oder zweimal pro Umdrehung der Schärtrommel. Wenn man die Andrückeinrichtung als zusätzliches Hilfsmittel bei der Durchmesserermittlung verwendet, hat man den Vorteil, dass eine Fläche zur Verfügung steht, die geschlossen ist. Auch bei einer Kette, deren Fäden einen größeren Abstand zueinander aufweisen, besteht daher nicht die Gefahr, dass der Strahl versehentlich in eine Lücke zwischen benachbarten Fäden gerichtet wird. Bei einem Wickelgut, das einen lockeren Wickel bildet, steht dann nicht nur die Information über den Durchmesser des Wickels zur Verfügung, sondern auch die Information über die Position der Andrückeinrichtung. Man kann also vermeiden, dass die Andrückeinrichtung in Kollision mit dem Konusabschnitt kommt. Darüber hinaus ist es möglich, einen "korrigierten" Durchmesser des Wickels zu ermitteln, mit dem man die Fadenleiteinrichtung besser steuern kann. Dies war bei einem lockeren oder weichen Wickelgut bislang nicht immer einwandfrei möglich, wenn man den Strahl nur auf den Umfang des Wickels gerichtet hatte.
Der gesendete Strahl ist in einem zweiten Betriebszustand auf den Wickel gerichtet. Man hat mit einer derartigen Konusschärmaschine also die Möglichkeit, einen Betrieb zu realisieren, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist und bei dem man den Strahl unmittelbar auf die Oberfläche des Wickels richtet. Zusätzlich hat man die Möglichkeit, die Konusschärmaschine so zu betreiben, dass der Strahl auf die Andrückeinrichtung gerichtet ist. Der Bediener kann also auswählen, welche Betriebsweise für ein bestimmtes Wickelgut günstig ist, und den Strahl entsprechend verstellen. Mit der Verstelleinrichtung kann der Strahl entweder so eingestellt werden, dass er auf die Andrückeinrichtung trifft, oder so eingestellt werden, dass er auf die Oberfläche des Wickels trifft. Wenn diese beiden Positionen voreingestellt sind, kann die Verstelleinrichtung praktisch automatisch arbeiten. Komplizierte Einstellarbeiten durch eine Bedienungsperson sind nicht erforderlich.
Vorzugsweise ist der gesendete Strahl auf eine Position an der Andrückeinrichtung gerichtet, der einer Anlageposition der Andrückeinrichtung am Wickel diametral gegenüberliegt. Dies vereinfacht die Bestimmung des Durchmessers des Wickels. Man muss dann zu der mit dem Strahl gemessenen Entfernung, die der Entfernung zwischen der Messeinrichtung und der Andrückeinrichtung entspricht, nur noch den Durchmesser oder die Dicke der Andrückeinrichtung hinzuaddieren und diese Summe von einem festen Wert, nämlich der Entfernung zwischen der Messeinrichtung und der Oberfläche des Zylinderabschnitts der Schärtrommel subtrahieren, um den Radius des Wickels bestimmen zu können.
Vorzugsweise ist der gesendete Strahl bei einer Presswalzet als Andrückeinrichtung entlang einer Linie gerichtet, die die Presswalzenachse und die Anlageposition schneidet. Dies ist eine einfache Möglichkeit, bei Berücksichtigung des Durchmessers der Presswalze einen an der Presswalze reflektierten Strahl verwenden zu können, der unmittelbar in die Messeinrichtung zurückgeleitet wird.
Bevorzugterweise ist die Verstelleinrichtung als Schwenkantrieb ausgebildet, der die Messeinrichtung oder einen Teil davon um eine Schwenkachse vorzugsweise parallel zur Rotationsachse der Schärtrommel verschwenkt. In diesem Fall kann die Messeinrichtung oder jedenfalls der Teil davon, der den Strahl aussendet, ortsfest bleiben. Man muss nur die Richtung des Strahls ändern, indem man die Messeinrichtung oder den Teil, der den Strahl sendet, verschwenkt. Dies ist eine relativ einfache Realisierungsmöglichkeit. Wenn die Schwenkachse etwa parallel zur Rotationsachse verläuft, was bevorzugt ist, dann ergeben sich bei der Verstellung des Strahls die wenigsten Änderungen. Andere Orientierungen der Schwenkachse sind jedoch möglich.
In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Verstellantrieb als Verlagerungsantrieb ausgebildet ist, der die Messeinrichtung oder einen Teil davon parallel zu einer Tangente an die Schärtrommel verlagert. In diesem Fall ist eine Verlagerungsbewegung erforderlich, mit der bewirkt wird, dass der Strahl an der Andrückeinrichtung vorbei auf den Umfang des Wickels trifft. Auch diese Möglichkeit lässt sich relativ einfach realisieren.
Auch ist von Vorteil, wenn die Messeinrichtung einen Nachführantrieb aufweist. Der Nachführantrieb sorgt dafür, dass die Messeinrichtung oder der Teil davon, der den Strahl sendet, immer in einem vorbestimmten Entfernungsbereich zur Oberfläche der Andrückeinrichtung oder zur Oberfläche des sich bildenden Wickels bleibt. Damit kann eine hohe Messgenauigkeit realisiert werden.
Auch ist von Vorteil, wenn die Messeinrichtung, die Fadenleiteinrichtung und die Andrückeinrichtung an einem gemeinsamen Träger angeordnet sind. In diesem Fall ist sichergestellt, dass die Messeinrichtung immer in einem vorbestimmten Entfernungsbereich von der Oberfläche des Wickels bleibt, weil die Fadenleiteinrichtung immer einen gewissen Abstand zum Wickel haben muss, um die Fäden richtig aufführen zu können. Die Andrückeinrichtung sorgt automatisch für die richtige Position des Trägers und zwar auch dann, wenn zwischen der Andrückeinrichtung und dem Träger ein Kraftgeber angeordnet ist, mit dem die Andrückeinrichtung mit einem gewissen Druck an den Wickel gedrückt wird. Aufgrund der Anordnung der Messeinrichtung und der Andrückeinrichtung an dem gemeinsamen Träger ist auch gewährleistet, dass der Abstand zwischen der Andrückeinrichtung und der Messeinrichtung in einem vorbestimmten Entfernungsbereich bleibt.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass man den Strahl zwischen dem ersten Betriebszustand und dem zweiten Betriebszustand verschwenkt oder tangential zur Schärtrommel verlagert.
Wie oben im Zusammenhang mit der Konusschärmaschine ausgeführt, lässt sich in diesem Betriebszustand die Oberfläche der Andrückeinrichtung nutzen, um den Durchmesser oder den Radius des Wickels zu ermitteln. Die Oberfläche der Andrückeinrichtung ist geschlossen und erstreckt sich parallel zur Rotationsachse der Schärtrommel über eine vorbestimmte Entfernung. Somit kann man auch bei Ketten, deren Fäden einen gewissen Abstand zueinander aufweisen, sicherstellen, dass der Strahl, den die Messeinrichtung sendet, auf eine Oberfläche trifft, die eine Aussage über den tatsächlichen Durchmesser des sich bildenden Wickels erlaubt. Der Strahl kann also nicht versehentlich zwischen zwei benachbarten Fäden hindurchtreten und dann zu einem falschen Messwert führen. Bei weichen Wickeln ist die Andrückeinrichtung besser in der Lage, einen zutreffenden oder "korrigierten" Durchmesser des Wickels zu ermitteln, so dass die Fadenleiteinrichtung entsprechend nachgeführt werden kann. Der Wickel erhält dadurch einen verbesserten Aufbau.
Man richtet den gesendeten Strahl in einer zweiten Betriebsweise auf den Wickel. Man hat dann zwei Betriebsweisen zur Auswahl, bei denen man unterschiedliche Strategien zum Ermitteln des Durchmessers verfolgen kann. Der Bediener ist dann frei, eine der beiden Betriebszustände auszuwählen, je nach dem aufzuwickelnden Gut.
In einer ersten Alternative ist vorgesehen, dass man den Strahl zwischen dem ersten Betriebszustand und dem zweiten Betriebszustand verschwenkt. Das Verschwenken des Strahls, also eine Richtungsänderung des Strahls, ist eine relativ einfache Möglichkeit, um die Positionen, an denen der Strahl auftrifft, zu verändern. In einem ersten Schwenkwinkel trifft der Strahl auf die Andrückeinrichtung. Bei einem zweiten Schwenkwinkel trifft der Strahl direkt auf den Wickel.
In einer zweiten Alternative kann man den Strahl zwischen dem ersten Betriebszustand und dem zweiten Betriebszustand tangential zur Schärtrommel verlagern. Auch dies ist eine Möglichkeit, um auf einfache Weise dafür zu sorgen, dass der Strahl entweder auf die Andrückeinrichtung trifft oder auf den Wickel trifft.
Vorzugsweise richtet man den gesendeten Strahl auf einen Bereich der Andrückeinrichtung, der vom Wickel abgewandt ist. Damit lässt sich der Durchmesser des Wickels mit einfachen Umrechnungsmaßnahmen ermitteln. Man muss lediglich die Daten der Andrückeinrichtung verwenden, insbesondere ihren Durchmesser oder ihre Dicke und gegebenenfalls die Position, an der der gesendete Strahl auf die Andrückeinrichtung auftrifft. Wenn man den Strahl auf einen Bereich der Andrückeinrichtung richtet, der vom Wickel abgewandt ist, dann steht auch genügend Bauraum zur Verfügung, um die Messeinrichtung anzuordnen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1: eine stark schematisierte Darstellung einer Konusschärmaschine und
Fig. 2: einen vergrößerten Ausschnitt aus der Konusschärmaschine von der Seite.

Eine Konusschärmaschine 1 weist eine Schärtrommel 2 auf, die um eine Rotationsachse 3 drehbar ist. Ein Rotationsantrieb ist aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt.
Die Schärtrommel 2 weist einen Zylinderabschnitt 4 und einen sich daran anschließenden Konusabschnitt 5 auf. Der Konusabschnitt 5 weist einen Konuswinkel in der Größenordnung von 10 bis 30° auf, vorzugsweise 15°.
An einem Träger 6 ist eine Fadenleiteinrichtung 7 angeordnet, durch die eine Vielzahl von nicht näher dargestellten Fäden geleitet wird, bevor die Fäden auf dem Umfang der Schärtrommel 2 aufgewickelt werden. Der Träger ist in Richtung eines Doppelpfeils 8 parallel zur Rotationsachse 3 der Schärtrommel verlagerbar. Darüber hinaus ist er in Richtung eines Doppelpfeiles 9 auch senkrecht zur Rotationsachse 3 der Schärtrommel 2 verlagerbar.
Am Träger 6 ist ferner eine Andrückeinrichtung in Form einer Presswalze 10 angeordnet, deren Funktion weiter unten erläutert wird. Außerdem ist am Träger 6 eine Messeinrichtung 11 angeordnet, die berührungslos arbeitet und beispielsweise als Lasermesseinrichtung ausgebildet ist. Diese Lasermesseinrichtung sendet einen Laserstrahl 12 in Richtung auf die Schärtrommel 2 und empfängt aus dieser Richtung einen reflektierten Strahl.
Die Arbeitsweise einer derartigen Konusschärmaschine ist an sich bekannt. Die Fäden, die gleichzeitig aufgewickelt werden, bilden ein so genanntes Band. Der Anfang des Bandes wird am Zylinderabschnitt 4 der Schärtrommel 2 so befestigt, dass er dem Konusabschnitt 5 unmittelbar benachbart ist. Die Schärtrommel 2 wird in Rotation versetzt. Dabei wickelt sich das Band um die Schärtrommel 2. Der Träger 6 mit der Fadenleiteinrichtung 7 wird gleichzeitig so verlagert, dass das Band den Konusabschnitt 5 hinaufwandert, so dass nach einer vorbestimmten Anzahl von Umdrehungen die gewünschte Kettlänge erreicht ist und sich ein erster Wickelabschnitt 13 gebildet hat.
Nach dem Einfügen von Teilungseinrichtungen, die nicht näher dargestellt sind, wird der Träger 6 wieder in die entgegengesetzte Richtung bewegt, so dass das Band wieder auf dem Zylinderabschnitt 4 der Schärtrommel 2 zu liegen kommt und zwar unmittelbar neben dem ersten Wickelabschnitt 13. Wenn dann die Schärtrommel 2 wieder gedreht wird, wird der Träger 6 in gleicher Weise nach links bewegt, so dass ein zweiter Wickelabschnitt 14 entsteht, dessen freie Stirnseite 15 ebenfalls einen Konuswinkel aufweist, wobei dieser Konuswinkel dem Konuswinkel des Konusabschnitts 5 entspricht.
Die Presswalze 10 liegt mit einem gewissen Anpressdruck an dem sich gerade bildenden Wickelabschnitt 14 an. Sie sorgt für eine gewisse Wickelhärte im aufzuwickelnden Gut. Die Presswalze 10 bewegt sich gemeinsam mit dem Träger 6 mit zunehmendem Durchmesser des gerade gewickelten Wickelabschnitts 14 senkrecht zur Rotationsachse 3 der Schärtrommel 2 nach außen. Die nachfolgende Erläuterung erfolgt an einem Ausführungsbeispiel, das die Presswalze 10 als Andrückeinrichtung verwendet. Man kann aber auch andere Andrückeinrichtungen verwenden, beispielsweise eine Zunge aus Metall oder Kunststoff.
Um die Bewegung des Trägers 6 und damit der Fadenleiteinrichtung 7 steuern zu können, ist die Messeinrichtung 11 vorgesehen. Die Messeinrichtung 11 ermittelt fortlaufend den Durchmesser des sich bildenden Wickelabschnitts 14. Da der Konuswinkel des Konusabschnitts 5 bekannt ist, kann man auf einfache Weise errechnen, welche Bewegung der Fadenleiteinrichtung 7 parallel zur Rotationsachse 3 der Schärtrommel 2 notwendig ist, um die Fäden so zu führen, dass die freie Stirnseite 15 den gleichen Konuswinkel erhält.
Es ist bekannt, den Laserstrahl 12 auf den Umfang des sich bildenden Wickelabschnitts 14 zu richten, um den Durchmesser dieses Wickelabschnitts 14 zu ermitteln. Hierzu benötigt man lediglich die Position der Messeinrichtung 11 und den Durchmesser des Zylinderabschnitts 4. Allerdings arbeitet diese Art der Durchmesserermittlung nicht in allen Fällen so, dass das Ergebnis zuverlässig brauchbar wäre. Wenn beispielsweise die Fäden der Kette einen größeren Abstand zueinander aufweisen, kann es sein, dass der Laserstrahl 12 nicht die Oberfläche des Wickelabschnitts 14 trifft, sondern zwischen zwei Fäden hindurchgerichtet ist. In diesem Fall stimmt der ermittelte Durchmesser nicht genau genug mit dem "wahren" Durchmesser des Wickelabschnitts 14 überein.
Bei sehr weichem Wickelgut oder sehr flauschigem Wickelgut kann es sein, dass ebenfalls ein unzutreffender Durchmesser ermittelt wird. Dies hat nicht nur Folgen bei der Verlagerung der Fadenleiteinrichtung 7 parallel zur Rotationsachse 3 der Schärtrommel 2, sondern kann auch dazu führen, dass die Presswalze 10 mit dem Konusabschnitt 5 der Schärtrommel in Kontakt kommt und dort zu einer Beschädigung führt.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Bereichs, wo Fäden 16 auf die Schärtrommel 4 aufgeführt werden. Gleiche Elemente wie in Fig. 1 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Messeinrichtung 11 richtet den Laserstrahl 12 in einem Betriebszustand auf die "Rückseite" der Presswalze 10, also auf einen Bereich der Presswalze 10, der vom Wickelabschnitt 14 abgewandt ist. Damit ermittelt die Messeinrichtung 11 nicht mehr unmittelbar den aktuellen Durchmesser des Wickelabschnitts 14, sondern einen Wert, der um den Durchmesser der Presswalze 10 größer ist. Da der Durchmesser der Presswalze 10 aber bekannt ist, lässt sich in Kenntnis dieser Tatsache der wahre Durchmesser des Wickelabschnitts 14 auf einfache Weise bestimmen.
Die Presswalze 10 bildet eine Fläche, die eine gewisse Erstreckung parallel zur Rotationsachse 3 der Schärtrommel 2 hat. Sie liegt an der Oberfläche des Wickelabschnitts 14 an, so dass der Laserstrahl 12 nicht versehentlich zwischen zwei benachbarten Fäden hindurchtreten kann.
Der Laserstrahl 12 ist auf einen Punkt am Umfang der Presswalze 10 gerichtet, der einer Anlageposition 21 der Presswalze 10 an dem sich bildenden Wickelabschnitt 14 diametral gegenüberliegt. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Laserstrahl 12 entlang einer Linie gerichtet ist, die die Presswalzenachse und die Anlageposition 21 schneidet. Fig. 2 zeigt allerdings eine abweichende Ausgestaltung.
Wenn ein flauschiges oder weiches Gut gewickelt wird, dann erhält die Messeinrichtung 11 zusätzlich die Information über die Position der Presswalze 10. Der Versatz des Trägers 6 und damit der Versatz der Fadenleiteinrichtung 7 und der Presswalze 10, parallel zur Rotationsachse 3 kann dann so gesteuert werden, dass die Presswalze 10 nicht in Kontakt mit dem Konusabschnitt 5 der Schärtrommel 2 oder mit dem entsprechenden Konusabschnitt eines bereits gewickelten Wickelabschnitts 13 kommt.
Die Messeinrichtung weist eine Verstelleinrichtung 17 auf, mit der es möglich ist, die Richtung des Laserstrahls zu verändern. Die Verstelleinrichtung 17 kann also den Laserstrahl entweder, wie dargestellt, auf den Umfang der Presswalze 10 richten, oder, wie mit einem Pfeil 12a dargestellt, auf den Umfang des sich bildenden Wickelabschnitts 14. Hierzu ist die Verstelleinrichtung 17 als Schwenkantrieb ausgebildet, der den Teil der Messeinrichtung 11, der den Laserstrahl 12, 12a sendet, in Richtung der Pfeile 18, 19 verschwenkt und zwar um eine Schwenkachse 20, die parallel zur Rotationsachse 3 der Schärtrommel 2 verläuft.
Alternativ dazu kann die Verstelleinrichtung 17 auch als Verlagerungsantrieb ausgebildet sein, der die Messeinrichtung 11 oder den Teil, der den Laserstrahl 12, 12a aussendet, tangential zur Schärtrommel 2 verlagert, so dass der Laserstrahl 12a parallel zum Laserstrahl 12 liegt, aber vorbei an der Presswalze 10 treten kann.
Der Strahl ist hier als Laserstrahl 12 ausgebildet. Laserstrahlen haben sich zur Bestimmung von Entfernungen bewährt. Andere Strahlen sind ebenfalls verwendbar, wobei man nicht auf Lichtstrahlen beschränkt ist, sondern beispielsweise auch Schall, insbesondere Ultraschall, verwenden kann. In diesem Fall wird sozusagen ein Schall-Strahl verwendet, um die Entfernung zwischen der Messeinrichtung 11 und der Presswalze 10 bzw. dem Wickelabschnitt 14 zu ermitteln.
Wie oben erwähnt, sind die Fadenleiteinrichtung 7, die Presswalze 10 und die Messeinrichtung 11 an dem Träger 6 gemeinsam angeordnet. Die Presswalze 10 kann mit einer nicht näher dargestellten Druckeinrichtung mit einem gewissen Anpressdruck an den sich bildenden Wickelabschnitt 14 zur Anlage gebracht und dort gehalten werden.
Die Ermittlung des Durchmessers des Wickelabschnitts 14 erfolgt fortlaufend. Dies kann bedeuten, dass der Durchmesser kontinuierlich ermittelt wird. Es kann aber auch bedeuten, dass der Durchmesser nur von Zeit zu Zeit ermittelt wird, wobei die Zeitabstände zwischen einzelnen Durchmesserermittlungen so klein sind, dass die Fadenleiteinrichtung 7 trotzdem in der gewünschten Weise verlagert werden kann, um den konusförmigen Wickelabschnitt 14 zu erzeugen.
Die Messeinrichtung 11 wird, weil der Träger 6 durch einen nicht näher dargestellten Nachführantrieb praktisch immer in einem vorbestimmten Abstand zur Oberfläche des sich bildenden Wickelabschnitts 14 gehalten wird, immer in einer Entfernung von der Oberfläche des Wickelabschnitts 14 gehalten, der ihrem zulässigen Messbereich entspricht. Gleiches gilt dann, wenn der Laserstrahl 12 auf die Presswalze 10 gerichtet ist. Die Messungen lassen sich also mit einer hohen Zuverlässigkeit durchführen.
Die Verstellung zwischen den beiden Betriebszuständen, also dem ersten Betriebszustand, bei dem der Laserstrahl 12 auf die Presswalze 10 gerichtet ist, und dem zweiten Betriebszustand, bei dem der Laserstrahl 12a auf den Umfang des Wickelabschnitts 14 gerichtet ist, lässt sich durch eine Bedienungsperson von außen einstellen. So ist die Verstelleinrichtung 17 vorzugsweise von außen bedienbar, ohne dass der Benutzer manuell in den Aufbau der Konusschärmaschine eingreifen muss.
Bei der dargestellten Ausführungsform kommt man mit einer einzigen Messeinrichtung 11 aus und kann trotzdem unterschiedliche Messverfahren verwenden. Damit ergibt sich eine sehr kostengünstige Lösung.

Claims

Konusschärmaschine mit einer Schärtrommel (2), die eine Rotationsachse (3), einen Zylinderabschnitt (4) und einen Konusabschnitt (5) aufweist, einer Fadenleiteinrichtung (7), die parallel zur Rotationsachse (3) verschiebbar ist und durch die Fäden (16) auf die Schärtrommel (2) führbar sind, einer Andrückeinrichtung (10) und einer Messeinrichtung (11) zum Ermitteln eines Durchmessers eines sich auf der Schärtrommel (2) bildenden Wickels (14), die einen Strahl (12, 12a) aussendet und empfängt, wobei die Messeinrichtung (11) einen ersten Betriebszustand aufweist, in dem der gesendete Strahl (12) auf die am Wickel (14) anliegende Andrückeinrichtung (10) gerichtet ist und einen zweiten Betriebszustand, in dem der gesendete Strahl (12) auf den Wickel (14) gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (11) eine Verstelleinrichtung (17) aufweist, mit der der gesendete Strahl (12) entweder so einstellbar ist, dass er auf die Andrückeinrichtung (10) trifft, oder so einstellbar ist, dass er auf die Oberfläche des Wickels (14) trifft.
Konusschärmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gesendete Strahl (12) auf eine Position an der Andrückeinrichtung (10) gerichtet ist, der eine Anlageposition der Andrückeinrichtung (10) am Wickel (14) diametral gegenüberliegt.
Konusschärmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gesendete Strahl (12) entlang einer Linie gerichtet ist, die die Andrückeinrichtung (10) und die Anlageposition schneidet.
Konusschärmaschine nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (17) als Schwenkantrieb ausgebildet ist, der die Messeinrichtung (11) oder einen Teil davon um eine Schwenkachse (20) vorzugsweise parallel zur Rotationsachse (3) der Schärtrommel (2) verschwenkt.
Konusschärmaschine nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (17) als Verlagerungsantrieb ausgebildet ist, der die Messeinrichtung (11) oder einen Teil davon parallel zu einer Tangente an die Schärtrommel (2) verlagert.
Konusschärmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (11) einen Nachführantrieb aufweist, der dafür sorgt, dass die Messeinrichtung oder der Teil davon, der den Strahl sendet, immer in einem vorbestimmten Entfernungsbereich zur Oberfläche der Andrückeinrichtung oder zur Oberfläche des sich bildenden Wickels bleibt.
Konusschärmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (11), die Fadenleiteinrichtung (7) und die Andrückeinrichtung (10) an einem gemeinsamen Träger (6) angeordnet sind.
Verfahren zum Betreiben einer Konusschärmaschine (1), bei dem man eine Schärtrommel (2), die einen Zylinderabschnitt (4) und einen Konusabschnitt (5) aufweist, um eine Rotationsachse (3) dreht und dabei mehrere Fäden (16) gleichzeitig aufwickelt, die über eine Fadenleiteinrichtung (7) zugeführt werden, wobei man die Fadenleiteinrichtung (7) bei jeder Umdrehung der Schärtrommel (2) parallel zur Rotationsachse (3) so bewegt, dass die Fäden (16) einen Wickel (14) bilden, dessen freie Stirnseite (15) einen Konuswinkel aufweist, der mit dem Konuswinkel des Konusabschnitts (5) übereinstimmt, wobei eine Andrückeinrichtung (10) am Wickel (14) anliegt und man einen Durchmesser des Wickels (14) fortlaufend mit Hilfe einer Messeinrichtung (11) ermittelt, die einen Strahl (12) sendet und empfängt, wobei man den gesendeten Strahl (12) in einem ersten Betriebszustand auf die Andrückeinrichtung (10) richtet und man den gesendeten Strahl (12) in einem zweiten Betriebszustand auf den Wickel (14) richtet, dadurch gekennzeichnet, dass man den Strahl (12) zwischen dem ersten Betriebszustand und dem zweiten Betriebszustand verschwenkt oder tangential zur Schärtrommel (2) verlagert.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man den gesendeten Strahl (12) auf einen Bereich der Andrückeinrichtung (10) richtet, der vom Wickel (14) abgewandt ist.