JP2002234669A - ロービングパッケージの実際直径を無接触で検出するダイレクトロービングワインダにおける装置、およびこのような装置を備えるロービングワインダ、ならびにロービングワインダを制御する方法、および紡糸装置を制御する方法 - Google Patents

ロービングパッケージの実際直径を無接触で検出するダイレクトロービングワインダにおける装置、およびこのような装置を備えるロービングワインダ、ならびにロービングワインダを制御する方法、および紡糸装置を制御する方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ローピングパッケージの繊度の均一性を向上
させる。 【解決手段】 ロービングパッケージ(28)の実際直
径を無接触で検出する装置が設けられており、この装置
は、レーザ放射(35、35’)のための発信機と受信
機を備えるレーザセンサ(34)を有しており、発信機
からパッケージ表面に当たって受信機に戻ってくる放射
(35、35’)によって、レーザセンサ(34)から
パッケージ表面までの距離が求められる。レーザセンサ
(34)は、機械フレーム(10)に定置に取り付けら
れるか、または糸渡し装置(20)に取り付けられてい
てよい。レーザセンサは、レーザビーム(35、3
5’)が通過するための開口部をもつケーシングの中に
配置されていてよく、レーザセンサ(34)とケーシン
グの内面との間には、開口部を通って外に出る圧縮ガス
が導入される自由空間がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、1つまたは複数の
ロービングパッケージを製作するための少なくとも1つ
のスピンドルを備える機械フレームと、糸渡し装置とを
有するダイレクトロービングワインダのロービングパッ
ケージの実際直径を無接触で検出するダイレクトロービ
ングワインダにおける装置に関する。
【0002】さらに本発明は、パッケージ直径を求め、
求めたパッケージ直径に依存してスピンドルの回転数を
制御する、ロービングワインダを制御する方法に関す
る。さらに本発明は、複数のガラスファイバが紡糸口金
によって紡糸され、ダイレクトロービングワインダによ
ってロービングパッケージに巻き取られる、ガラスファ
イバを紡糸する装置を制御する方法に関する。
【0003】
【従来の技術】ロービングパッケージを製造するときに
は、巻き取っていくときに増えていくパッケージの直径
が連続的に検出され、検出されたパッケージ直径に依存
して、スピンドルの回転数と、糸渡し装置の運動とが制
御される。
【0004】ダイレクトロービングワインダでは、パッ
ケージ表面を機械的に走査し、それによってパッケージ
直径を求めることが公知である。米国特許第6,07
6,760号より、合成繊維のための、パッケージの実
際直径を検出するこのような装置が公知となっている。
【0005】ダイレクトロービングワインダでは、さら
に、スピンドルの回転数と、糸渡し装置の運動とを、プ
ロセス工学的に重要なさまざまなデータに依存して制御
することが公知であり、この場合、パッケージ直径は主
に巻取時間とスピンドルの速度から算出される。このよ
うな方法は、米国特許第4,146,376号から公知
である。このときスピンドルの速度は、目標値からの逸
脱を表すエラー信号に応じて制御される。このとき、紡
糸装置の始動段階のあいだ、紡糸口金の温度変動を補償
するために信号が修正される。
【0006】DE−A−3810414号より、波長送
受信機として構成されたセンサを有する、直接整経機で
巻取体の直径を継続的に求めるための測定装置が公知で
あり、この場合、波長パルスの送信と反射パルスの受信
との間の時間差から、巻取体の直径が判定される。これ
に類似したやり方で作動する装置がドイツ特許第373
4095号から公知であり、この場合には三角測量法に
よって距離が判定される。
【0007】DE−A−19960285号よりパッケ
ージ直径を無接触で検出する方法が公知であり、この場
合、センサとパッケージ表面との間隔、およびセンサと
スピンドル表面との間隔が検出され、スピンドル間隔と
パッケージ間隔との差異に基づいてパッケージ直径が算
出される。
【0008】日本国特開平7−257819号公報のア
ブストラクトより、パッケージ上にあるヤーンの残量
を、パッケージ表面とセンサとの間隔を測定するセンサ
によって求めることが公知である。日本国特開2000
−185879号公報のアブストラクトより、このよう
な距離センサを用いてパッケージ直径を求め、求めたパ
ッケージ直径に依存して、糸に対して及ぼされる張力を
制御することが公知である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ロー
ビングパッケージの内部における繊度の均一性を向上さ
せることである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、実際直径を無接触で検出する装置が、レーザ放射の
ための発信機と受信機を有するレーザセンサを含んでお
り、発信機からパッケージ表面に当たって受信機に戻っ
てくる放射によってレーザセンサからパッケージ表面ま
での距離を求めることによって解決される。
【0011】無接触ではあるが直接的にパッケージ直径
を検出することで、スピンドルの回転数と、糸渡し装置
の運動(パッケージ表面から糸渡し装置までの距離)を
制御して、高い均一性のロービングが巻き取られるよう
にする。従来技術では、さまざまなプロセス工学上のデ
ータ、特にスピンドルの回転数を用いてパッケージ直径
を算出しているのに対し、本発明によれば、直接的に測
定されるロービングパッケージの実際直径が、繊度がき
わめて均一なロービングを製造することを目的として、
スピンドルの回転数を制御するのに援用される。したが
って本発明は、機械フレームと、この機械フレームから
突出する少なくとも1つのスピンドルと、機械フレーム
に旋回可能に枢支された糸渡し装置と、スピンドル上で
製作されるパッケージの目下の直径を求める装置とを有
するロービングワインダを制御する方法であって、パッ
ケージを製作するためにロービングを糸渡し装置を介し
てパッケージまで案内し、求められたパッケージの目下
の直径を用いて糸渡し装置とパッケージ表面との距離を
制御する方法も対象としている。この方法は、上に述べ
た種類のレーザセンサによって目下のパッケージ直径を
求めることを特徴としている。
【0012】発生する繊度変動に対処するために、セン
サの信号を紡糸口金温度の制御に援用すると格別に有利
である。そのために、特に実際直径の時間的な推移、す
なわち直径増加が考慮される。したがって本発明は、紡
糸装置から押し出されたガラスフィラメントをダイレク
トロービングワインダで巻き取る、ロービングを押し出
す装置を制御する方法も対象とする。この方法は、ロー
ビングパッケージの実際直径の時間的な推移、すなわち
ロービングパッケージの直径の増加を、上に述べた種類
のレーザセンサによって求め、求められたロービングパ
ッケージの実際直径の時間的な推移に依存して、紡糸口
金の温度を制御することを特徴としている。
【0013】パッケージの実際直径の早すぎる増加は、
口金の吐出量(ブッシング出力)が高すぎ、すなわち繊
度が高すぎる結果である。紡糸口金の温度を下げること
で、口金の吐出量を減らし、それによって繊度を減らす
ことができる。直径増加と紡糸口金温度の関係は多くの
パラメータに依存しており、それぞれの設備について経
験的に求めなければならない。
【0014】通常、2つ、3つ、または4つのロービン
グパッケージが、1本のスピンドルで製作される。これ
に対応する個数のセンサにより、パッケージ直径および
パッケージ直径の増加を、それぞれのロービングパッケ
ージについて別々に監視することができる。各センサの
信号は、1本のスピンドルの上で一緒に巻き取られるべ
きそれぞれのロービングパッケージの直径差を認識する
のに利用される。直径差が大きすぎるときは、次のよう
なさまざまな方策を講じることができる。‐ ダイレク
トロービングワインダを停止させ、紡糸の幾何学構成、
糸の配分などをチェックする。‐ 廃棄物の発生を防止
するために、自動式のパッケージ交換を開始することが
できる。‐ 処理されたセンサの信号を用いて、紡糸位
置の温度バランスを修正することができる。
【0015】したがって本発明は、多数のロービングパ
ッケージが1本のスピンドル上で製作され、パッケージ
直径が求められる、ダイレクトロービングワインダの作
業状態を監視する方法も対象とする。この方法は、スピ
ンドル上で製作されているそれぞぞれのロービングパッ
ケージの直径を、上に述べた種類のそれぞれ独自のレー
ザセンサによって検出し、それぞれのスピンドルについ
てレーザセンサで求めた直径値を相互に比較して、直径
差が閾値を越えているときには制御信号を発生すること
を特徴としている。
【0016】さらに、ロービングパッケージの増加と、
パッケージの最小増加の値とを比較することによって、
センサの信号が糸切れの点検も可能にする。
【0017】センサは機械フレームに取り付けられてい
てもよく、あるいは糸渡し装置に取り付けて、糸渡し装
置とともに動くようになっていてもよい。
【0018】レーザセンサは、公知のやり方で、センサ
からパッケージ表面に当たって受信機に戻ってくる放射
の進行時間から、パッケージ表面との距離を求める。そ
れに基づいて、ダイレクトロービングワインダの寸法お
よび設計データや、ダイレクトロービングワインダにお
けるレーザセンサの既知の位置を考慮しながら、ロービ
ングパッケージの実際直径を求めることができる。
【0019】レーザセンサからパッケージ表面までの距
離は、公知の三角測量原理に基づいて求めるのが好まし
い。このときレーザビームはパッケージ表面上の小さな
点として現われ、受信機が、点から戻ってくる放射が受
信機に当たる角度を判定することによって、この点の位
置を検知する。発信機と受信機の間隔、および放射が受
信機から射出される角度は一定の大きさなので、それに
基づいて、センサからパッケージ表面までの距離を算出
することができる。センサの内部にある受信機は、フォ
トダイオードアレイまたはPSDである。フォトダイオ
ードアレイは、内蔵されているマイクロコントローラに
よって読み取られる。パッケージ表面上の点から戻って
くる放射の、フォトダイオードアレイの上での分布に基
づいて、マイクロコントローラが角度を正確に算出し、
この角度から、パッケージ表面までの距離を算出する。
WayCon Positionmesstechni
kGmbH社(ドイツ、82008ウンターハッチン
グ、インゼルカンマーシュトラーセ8所在)のレーザ距
離センサOADM(商標)が好適である。
【0020】ガラスファイバまたはロービングを紡糸位
置よりも下側でダイレクトに巻き取る場合、水、スラッ
シングコンパウンド(糊状の物質)、ガラスファイバの
繊維くずなどによって汚れ物質が生じる可能性があるた
め、レーザセンサが汚れる危険がある。このような物質
および粒子は、回転するパッケージで生成される空気渦
によって回りに飛ばされて、短時間のうちに、機能が停
止するほどひどくレーザセンサを汚すことがある。した
がってレーザセンサは、レーザビームを通過させる開口
部を有するケーシングの中に配置するのが好ましく、こ
のとき、レーザセンサとケーシングの間のスペースに、
開口部から出ることのできるガスが吹き込まれる。それ
により、こうした物質や粒子が侵入してレーザセンサの
光学系に堆積することが防止される。
【0021】この開口部は、開口部から離れる方向の滴
下エッジを有するアタッチメントを備えていると好都合
である。このアタッチメントは、時間とともに形成され
る汚れ物質の蓄積が光路に入らないように作用するの
で、レーザビームを妨げられることなく射出することが
できる。アタッチメントは容易に取り外すことができ、
必要に応じて簡単に洗浄することができる。それと同時
に、ケーシングにある開口部を通してレーザの光学系を
洗浄することもできる。
【0022】このとき、アタッチメントの洗浄を、取付
状態で通常の作動中に手作業で行えるように、レーザセ
ンサの信号をフィルタリングすることが可能である。3
週間のインターバルで洗浄をすれば十分であることが判
明している。
【0023】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照しながら詳しく説明する。図面は次のとおりで
ある。
【0024】図1および図2に示すロービングワインダ
の一般的な構造は、従来の型式である。機械フレーム1
0に、スピンドルリボルバ12が回転可能に支承されて
いる。スピンドルリボルバ12は電動モータ14によっ
て駆動され、2つのスピンドル16、18が180°オ
フセットされて互いに偏心的に突出するように、スピン
ドルリボルバに回転可能に支承されている。図1と図2
の図面では、スピンドル16は巻取り位置にいるのに対
して、スピンドル18は待機位置にいる。スピンドルリ
ボルバ12の上側には、機械フレーム12に、糸渡し装
置またはあや振り装置20が枢支されている。糸渡し装
置20の旋回のための駆動装置、および同じくスピンド
ル16、18のための駆動装置は、機械フレーム10の
内部にある。
【0025】機械フレーム10の上側に配置され、図面
には図示していない2つの紡糸口金から、押し出された
ばかりのロービング24が、相並んでスピンドル16に
据え付けられた2つのパッケージ26、28に巻き取ら
れる。糸渡し装置20は2つの糸ガイド30、32を有
しており、これらの糸ガイドは公知のやり方で、あや振
り行程の範囲内でロービングを往復案内し、それによっ
てロービングは所定のパターンでパッケージ26、28
の方へ誘導されて、巻き取られる。
【0026】この誘導パターンを厳密に守るには、糸ガ
イド30、32が、パッケージの表面からできるだけ短
い一定の間隔をおくことが必要である。したがって糸渡
し装置20はパッケージの増大に応じてスピンドル16
から離れるように旋回し、このときパッケージ表面との
間隔は、あや振り運動をする糸ガイド30、32によっ
てロービング24がスピンドル16、18の軸の方向に
のみ偏向させられ、この軸に対して垂直方向へは偏向さ
せられず、それによって図1の図面で見てロービング2
4が直線状に導入されるように制御される。
【0027】糸渡し装置20の正確な位置決めのため
に、センサ34によってパッケージ26、28の増大が
検出され、このとき、それぞれのパッケージ26、28
について独自のセンサ34が設けられている。センサ3
4は、スピンドルリボルバ12の軸受の範囲外でスピン
ドル16、18の軸に対して平行に機械フレーム10か
ら突出するアーム36に取り付けられている。センサ3
4は、公知のやり方で、エコー原理に基づいて作動す
る。このセンサは、レーザ発信機と、たとえば赤外線領
域のレーザパルスなどの電磁波に対する受信機とを含ん
でいる。レーザビーム35は、パッケージ表面に対して
実質的に垂直に向けられている。発信機からパッケージ
表面に当たって受信機に戻るまでの進行時間から、送信
機とパッケージ表面との距離が求められる。そしてこれ
に基づき、ロービングワインダの設計データを用いなが
ら、パッケージ26、28の目下の直径を求めることが
できるので、所定のパッケージ直径に達したときにパッ
ケージ交換を開始することができ、パッケージ交換のと
きにはスピンドルリボルバ12を180°回して、スピ
ンドル18が巻取り位置にくるようにする。
【0028】三角測量原理に基づいて作動するレーザ距
離センサも好適である。
【0029】図1に示すように、レーザセンサ34’は
糸渡し装置20に取り付けられていてもよく、それによ
ってレーザセンサは糸渡し装置とともに旋回する。この
場合、パッケージ26、28の目下の直径は、旋回アー
ム22の位置とレーザセンサ34’によって求められた
パッケージ表面との距離とに基づいて算出される。
【0030】パッケージ直径の時間的な推移からパッケ
ージの増大がわかる。パッケージの増大の求められた値
を用いて、スピンドル16、18の回転数と、糸渡し装
置20の運動、すなわちパッケージ表面から糸渡し装置
20までの距離とを制御する。
【0031】さらに、パッケージの増大のデータに基づ
いて繊度の均一性を監視することができ、繊度が高すぎ
るときには紡糸口金の温度を少しだけ下げ、また、繊度
が低すぎるときには少しだけ上げることによって、繊度
変動に対処することができる。
【0032】ダイレクトロービングワインダを作動させ
ると、押し出されたばかりのロービングにかけられる水
や、糊状の物質であるスラッシングコンパウンドによっ
て、ならびにガラスファイバの繊維くずによって、非常
に多くの汚れが発生する。このような物質およびガラス
ファイバは、高速で回転するパッケージ26、28によ
ってはね飛ばされて、生成された空気渦によりまき散ら
される。それによって、短時間のうちにレーザセンサ3
4、34’の機能の不具合が生じるのを防ぐため、レー
ザセンサ34を手前で遮蔽すると好都合である。そのた
めに図3によれば、それぞれのレーザセンサ34が山形
材38によってケーシング40の中に配置されており、
このケーシングにはレーザビーム35を通過させるため
の開口部または間隙42があり、レーザセンサ34の光
学系44と開口部42との間には自由空間46がある。
この自由空間46は、レーザセンサ34とケーシング4
0の内面との間に間隔が存在するように、レーザセンサ
34全体の周囲に広がっていてよい。この自由空間に
は、図示しない圧縮ガス源を介して圧縮空気などの圧縮
ガスが導入され、これが開口部42から出ることによっ
て、汚れの侵入、すなわち水、スラッシングコンパウン
ド、ガラスファイバーの繊維くずなどの侵入を防止す
る。そのためには、開口部42の幅が3.5mmの場
合、圧縮ガスの5バールの過圧があれば十分である。
【0033】上記に加えて、開口部42の手前には、開
口部42を包囲して汚れをさえぎるアタッチメント50
が配置されている。アタッチメントは、開口部42と一
直線上に並ぶ開口部をレーザビームのために有し、この
開口部の両側に、前方に向かって屹立する付着防止ブラ
インドまたは付着防止プレートを有している板である。
特にひどい汚れが予想される側には、付着防止ブライン
ド52が延長されていてよい。付着防止ブラインド52
の前側の端部は尖っていて、付着する汚れを容易に滴下
させるようになっている。アタッチメント50は、ケー
シング40の前面にネジ止めされているので、容易に取
り外すことができ、必要に応じて洗浄することができ
る。センサ34の光学系44は、開口部部42を通して
洗浄することができる。このとき制御装置は、アタッチ
メント50の洗浄を組付状態で通常の作動中に手作業で
行うことができ、これがエラー信号として解釈されない
ように、レーザセンサ34の信号がフィルタリングされ
るように構成されていてよい。
【0034】図4と図5はアタッチメント50の別の実
施形態を示しており、図4では、アタッチメント50に
ある開口部が下方に向かって拡張していて、環状溝54
で包囲された鋭い縁部を有している。図5では、アタッ
チメント50は、場合により侵入した汚れが捕集される
中空室56を備えている。このとき、中空室56の前面
にある開口部の縁は同じく尖っていて、環状溝54で包
囲されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】ダイレクトロービングワインダを示す側面図で
ある。
【図2】図1のダイレクトロービングワインダを示す正
面図である。
【図3】レーザセンサを示す断面図である。
【図4】レーザセンサのためのアタッチメントの2通り
の異なる実施形態を示す図である。
【図5】レーザセンサのためのアタッチメントの2通り
の異なる実施形態を示す図である。
【符号の説明】
10 機械フレーム 12 パッケージリボルバ 14 電動モータ 16 スピンドル(巻取り位置) 18 スピンドル(待機位置) 20 糸渡し装置またはあや振り装置 22 旋回アーム 24 ロービング 26、28 パッケージ 30、32 糸ガイド 34 レーザセンサ 35 レーザビーム 36 アーム 38 山形材 40 ケーシング 42 開口部 44 光学系 46 自由空間 50 アタッチメント 52 付着防止ブラインド 54 環状溝 56 中空室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウルリッヒ ジンゲル ドイツ連邦共和国、デー‐96487 デルフ レス エスバッハ、パッシェンデーレシュ トラーセ 18 (54)【発明の名称】 ロービングパッケージの実際直径を無接触で検出するダイレクトロービングワインダにおける装 置、およびこのような装置を備えるロービングワインダ、ならびにロービングワインダを制御す る方法、および紡糸装置を制御する方法

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1つまたは複数のロービングパッケージ
    (26、28)を製作するための少なくとも1つのスピ
    ンドル(16)を備える機械フレーム(10)と、糸渡
    し装置(20)とを有するダイレクトロービングワイン
    ダのロービングパッケージ(26、28)の実際直径を
    無接触で検出するダイレクトロービングワインダにおけ
    る装置であって、レーザ放射(35)のための発信機と
    受信機を有するレーザセンサ(34)を備えており、発
    信機からパッケージ表面に当たって受信機に戻ってくる
    放射(35)によってレーザセンサ(34)からパッケ
    ージ表面までの距離を求めることを特徴とする装置。
  2. 【請求項2】 レーザセンサ(34)が機械フレーム
    (10)に取り付けられている、請求項1に記載の装
    置。
  3. 【請求項3】 レーザセンサ(34)が糸渡し装置(2
    0)に取り付けられている、請求項1に記載の装置。
  4. 【請求項4】 レーザセンサが三角測量の原理に基づい
    て作動する、請求項1〜3のいずれかに記載の装置。
  5. 【請求項5】 レーザセンサが、レーザビーム(35)
    が通過するための開口部(42)を備えるケーシング
    (40)の中に配置されており、レーザセンサ(34)
    とケーシング(40)の内面との間には、開口部(4
    2)を通って外へ出る圧縮ガスが導入される自由空間
    (46)が存在している、請求項1〜4のいずれかに記
    載の装置。
  6. 【請求項6】 ケーシング(40)の開口部(42)と
    一直線上に並ぶ開口部と、この開口部の付近の付着防止
    ブラインド(52)とを有するアタッチメント(50)
    を備えている、請求項5に記載の装置。
  7. 【請求項7】 機械フレーム(10)と、この機械フレ
    ームから突出する少なくとも1つのスピンドル(16、
    18)と、機械フレーム(10)に旋回可能に枢支され
    た糸渡し装置(20)と、スピンドル(16、18)上
    で製作されるパッケージの目下の直径を求める装置とを
    有し、パッケージを製作するためにロービング(24)
    が糸渡し装置(20)を介してパッケージ(26、2
    8)まで案内され、求められたパッケージ(26、2
    8)の目下の直径を用いて糸渡し装置(20)とパッケ
    ージ表面との距離が制御される形式のロービングワイン
    ダにおいて、目下のパッケージ直径を求める装置が、請
    求項1〜6のいずれかに記載の装置であることを特徴と
    する、ロービングワインダ。
  8. 【請求項8】 パッケージを製作するためにロービング
    (24)を糸渡し装置(20)を介してパッケージ(2
    6、28)まで案内し、求められたパッケージ(26、
    28)の目下の直径を用いて糸渡し装置(20)とパッ
    ケージ表面との距離を制御する、請求項7に記載のロー
    ビングワインダを制御する方法であって、パッケージ
    (26、28)の目下の直径を、請求項1〜6のいずれ
    かに記載の装置で求めることを特徴とする方法。
  9. 【請求項9】 パッケージの直径の値の時間的な推移に
    依存してスピンドル(16、18)の回転数を制御す
    る、請求項8に記載の方法。
  10. 【請求項10】 求められたパッケージの増大を用いて
    巻き取られたロービングの繊度を検出し、繊度変動を防
    止するために、検出された繊度に依存してスピンドル
    (16、18)の回転数を制御する、請求項8または9
    に記載の方法。
  11. 【請求項11】 紡糸位置で紡糸されたガラスフィラメ
    ントをダイレクトロービングワインダで巻き取る、ロー
    ビングを紡糸する装置を制御する方法において、ロービ
    ングパッケージ(26、28)の実際直径の時間的な推
    移を、請求項1〜6のいずれかに記載の装置によって求
    め、求められたロービングパッケージ(26、28)の
    実際直径の時間的な推移に依存して紡糸位置の温度を制
    御することを特徴とする方法。
  12. 【請求項12】 多数のパッケージ(26、28)が1
    本のスピンドル(16、18)上で製作され、パッケー
    ジ直径の増加が監視される請求項7に記載の方法におい
    て、それぞれのパッケージ(26、28)の直径の増加
    を別々に監視し、それぞれ個々のパッケージ(26、2
    8)について求めたパッケージの増大の値を比較し、個
    々のパッケージ(26、28)について求めたパッケー
    ジ増加の値が閾値を越えているときに制御信号を発生す
    る方法。
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