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Verfahren und Vorrichtung zur Fadenlängenmessung - Dokument DE3529663C2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE3529663C2 08.05.1991
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Fadenlängenmessung
Anmelder Gebrüder Loepfe AG, Wetzikon, CH
Erfinder Stutz, Hansruedi, Dietlikon, CH
Vertreter Thul, L., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., 7000 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 20.08.1985
DE-Aktenzeichen 3529663
Offenlegungstag 24.04.1986
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 08.05.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.05.1991
IPC-Hauptklasse B65H 61/00
IPC-Nebenklasse G01B 5/04   G01B 7/04   B65H 63/08   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung der Fadenlänge beim Aufspulvorgang an Präzisionsspulvorrichtungen, wobei der Faden im wesentlichen parallel zum Mantel der Spule geführt und in Hüben hin- und herbewegt wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei Präzisionsspulmaschinen erfolgt die Fadenverlegung durch einen in Hüben vor der direkt angetriebenen Spule hin- und herbewegten und ebenfalls vom Spulenantrieb unter Zwischenschaltung eines Übersetzungsgetriebes angetriebenen Fadenführer. Der Faden wird also in gesteuerten, präzisen Windungen auf die Spule aufgebracht, wobei die Windungsdichte bei zunehmendem Spulendurchmesser gleichbleibt und wobei das Übersetzungsverhältnis vom Doppelhub des Fadenführers zur Spulendrehzahl Art und Dichte der Wicklung bestimmt. Bei ganzzahligem Übersetzungsverhältnis wird eine Kreuzwicklung erhalten, während bei nichtganzzahligem Übersetzungsverhältnis eine Rautenwicklung resultiert.

In der US-PS 40 24 645 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung der Fadenlänge während eines Aufspulvorganges auf eine rotierende Spule bekannt. Bei diesem Verfahren der kontinuierlichen Längenmessung eines auf eine rotierende Fadenspule aufzuwickelnden Fadens wird zum einen ein kontinuierliches elektrisches Signal erzeugt, dessen Frequenz proportionale zum momentanen Durchmesser der Fadenspule ist, wobei die Frequenz unabhängig von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Spule ist. Zum anderen wird pro Umdrehung dieser Spule mindestens ein Puls fixer Länge erzeugt, wobei die Frequenz dieser Pulse unabhängig vom Spulendurchmesser ist. Während jedes durch diese Pulse fixer Länge bestimmten gleichbleibenden Zeitintervalls wird das Signal mit der zum Spulendurchmesser proportionalen Frequenz einer Auswerteeinheit zugeführt, welche die während dieses Zeitintervalls ankommenden Schwingungen des Signals oder einen bestimmten gleichbleibenden Bruchteil davon algebraisch zählt. Durch geeignete Einstellung der Pulslänge und Wahl des Frequenzbereichs des Durchmessersignals kann die von der Auswerteeinheit angegebene Schwingungszahl direkt in Längeneinheiten des aufgewickelten Fadens ausgegeben werden. Hierbei ist jedoch eine Justierung der Meßeinrichtung bei leerer und bei voller Spule erforderlich, um die tatsächlich aufgewickelte Länge mit der angezeigten Länge in Übereinstimmung zu bringen.

Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß bei jedem Wechsel des Fadenmaterials und bei Änderungen der Maschinenkonstanten wie der Wickelbreite eine neue Justage durchgeführt werden muß. Diese Wechsel kommen in der Praxis sehr häufig vor. Zudem ist diese Justage sehr aufwendig, da der Vergleich von tatsächlich aufgewickelter Fadenlänge und wiedergegebener Fadenlänge mehrfach durchgeführt werden muß.

Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß sich während des Meßvorgangs ändernde Maschinenkonstanten und Fadeneigenschaften nicht berücksichtigt werden können. Dies führt zu einem erheblichen Meßfehler, da die Wickelbreite sich mit zunehmendem Spulendurchmesser ändert.

Aus der DE-OS 31 43 451 ist eine Vorrichtung zum Messen der Länge eines auf einem Wickel aufgespulten endlosen Materials bekannt, die nach dem selben Prinzip arbeitet wie die US-PS 40 24 645. Bei dieser bekannten Meßvorrichtung wird der bei der US-PS benutzte mechano-elektrische Stellungssensor durch einen opto-elektrischen Sensor ersetzt, um die bei dem mechano-elektrischen Stellungssensor auftretenden Abnutzungserscheinungen zu vermeiden. Da auch diese Vorrichtung mit einem durch die Umdrehung der Spule gesteuerten Gate arbeitet (Impuls fixer Länge) als Durchlaß für die in Abhängigkeit von der Stellung des Stellungssensors erzeugten Zählsignale, weist auch diese Vorrichtung den Nachteil auf, daß sich während der Messung verändernde Maschinenkonstanten und Fadeneigenschaften nicht berücksichtigt werden können.

In der DE-PS 32 42 318 ist ein anderes Verfahren zum Bestimmen der auf eine Kreuzspule mit Reibantrieb durch eine Nutentrommel aufgewickelte Garnlänge beschrieben. Bei einer ersten Variante dieses Verfahrens zur Bestimmung der Länge eines Fadens wird von einer Nutentrommel mit dem Nutwinkel ausgegangen, welche durch Reibung eine Kreuzspule antreibt, wobei zwischen beiden ein Schlupf auftritt. Dieser Schlupf S wird während des Spulvorgangs durch das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit der Nutentrommel und der Kreuzspule bestimmt und in aufeinanderfolgenden Intervallen laufend gemessen sowie zum jeweiligen Intervallende abrufbar gespeichert. Dabei wird innerhalb des Intervalls laufend die Drehzahl k der Kreuzspule und die Drehzahl n der Nutentrommel, sowie der Durchmesser D der Kreuzspule erfaßt und S&sub1; nach dem Zusammenhang S&sub1; = nd/kD gebildet ist, wobei d der konstante Durchmeser der Nutentrommel N ist. Außerdem wird ein Korrekturfaktor nach der Formel gebildet und mittels diesem Korrekturfaktor die wirkliche intervallbezogene Fadenlänge U = πDf ermittelt und diese Länge aufsummiert.

Bei einer zweiten Variante dieses Verfahrens wird der während des Spulvorgangs auftretende und durch das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten der Nutentrommel und der Kreuzspule bestimmte Schlupf S in aufeinanderfolgenden Intervallen laufend gemessen und zum jeweiligen Intervallende abrufbar gespeichert, wobei innerhalb des Intervalls laufend die Drehzahl k der Kreuzspule und die Drehzahl n der Nutentrommel sowie der Durchmesser D der Kreuzspule erfaßt wird. Mit dem konstanten Durchmesser d der Nutentrommel N wird der Schlupf S&sub2; nach dem Zusammenhang S&sub2; = tkd/tnD gebildet und mittels dem Korrekturfaktor g, der nach der Formel berechnet wird, die wirkliche intervallbezogene Fadenlängen aufaddiert.

Bei diesen beiden Verfahren kann als Intervall für die Bestimmung des jeweiligen Schlupfes S&sub1; oder S&sub2; eine größere Anzahl Umdrehungen oder aber nur einige wenige Umdrehungen der Nutentrommel bzw. der Kreuzspule verwendet und der Mittelwert der Schlupfwerte bezüglich diesen Intervallen gebildet und der Fadenlängenermittlung zugrunde gelegt werden.

Beide Verfahren eignen sich daher, ebenso wie das Verfahren gemäß der US-PS 40 23 645, nicht für die heute sehr exakt vorzunehmende Fadenlängenmessung auf Präzisionsspulmaschinen, um hohe Kosten durch Umspulen von Fadenresten, dem damit verbundenen Transport der Spulen zwischen den einzelnen Verarbeitungssorten, den damit anfallenden Rüstzeiten usw. zu vermeiden. Es werden Spulen mit nahezu gleicher Länge gefordert.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtungen zur Längenmessung des aufgewickelten Fadens einer in einer Präzisionsspulmaschine hergestellten Spule zu schaffen, in denen die systembedingten Maschinenkonstanten und die variablen Fadeneigenschaften berücksichtigt werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren nach Anspruch 1 und die Vorrichtung nach Anspruch 7. Vorteilhafterweise kann das Verfahren die Merkmale der Ansprüche 2 bis 6 bzw. die Vorrichtung die Merkmale der Ansprüche 8 bis 14 aufweisen.

Das Verfahren gemäß dem Patentanspruch 3 kann vorteilhafterweise mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 versehen werden, wodurch das Verfahren vereinfacht und die Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens wirtschaftlicher hergestellt werden können.

Die Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 5 kann mit der Signalauswerteeinrichtung nach einem der Patentansprüche 6 oder 11 versehen sein. Für die Berücksichtigung der Wickelbreite der Spule kann eine Einrichtung zur Ermittlung der Spulenbreite gemäß dem Patentanspruch 7 vorgesehen sein. Zur Durchmesserabtastung können in der Vorrichtung nach Patentanspruch 5 die Einrichtungen gemäß den Patentansprüchen 8 bzw. 9 bzw. 10 verwendet werden.

Die Vorteile dieser Verfahren und Vorrichtungen sind insbesondere eine erhebliche Verringerung der Materialabfälle, eine koordiniertere und damit rationellere Weiterverarbeitung der Spulen bzw. des Fadenmaterials der Spulen.

Bei einem beispielsweisen Verfahren zur Messung der Fadenlänge beim Aufspulvorgang an Präzisionsspulvorrichtungen wird der Faden von einem Fadenführer im wesentlichen parallel zum Mantel der Spule geführt. Der Fadenführer bewegt sich in Hüben hin und her und ist mit dem Spulenantrieb fest gekoppelt und von diesem ebenfalls angetrieben. Die Hübe des Fadenführers sind wegen der schraubenlinienförmigen Verlegung des Fadens auf der Spule etwas größer als die Wickelbreite der Spule.

Zur Bestimmung des Momentanwertes der auf der Spule aufgewickelten Fadenlänge, beispielsweise bezogen auf einen oder mehrere Hübe des Fadenführers, wird der Durchmesser der Spule wenigstens einmal während einer oder mehrerer Hübe abgetastet. Außerdem wird die Anzahl der während eines Hubes ausgeführten Umdrehungen der Spule festgestellt. Anstelle des Bezuges auf einen oder mehrere Hübe können diese Parameterwerte auch während eines Bruchteils eines Hubes festgestellt werden. Auch wäre es möglich, ein anderes mit dem Spulenantrieb gekoppeltes Bezugsintervall als Abtastzyklus zu verwenden. Es könnte sogar von einem vorgegebenen Fadenlängenintervall als Abtastzyklus ausgegangen werden. Dieser so bestimmte Momentanwert der auf der Spule aufgewickelten Fadenlänge pro einigen Hüben wird jeweils zum Wert der Fadenlänge der vorausgehenden Serie von Hüben hinzuaddiert. Dabei wird der Wert zu Beginn der Messung, also quasi der 0-ten Serie von Hüben, gleich Null gesetzt. Um ein Abstellsignal oder ein sonstiges Steuersignal für die Auslösung irgendwelcher Maschinenfunktionen, beispielsweise eines Fadenschnittes, eines anschließenden automatischen Abtransportes der vollen Spulen und des Einlegens leerer Spulenhülsen und des Wiederbeginns des Aufspulvorganges etc., zu erhalten, wird die Summe der Momentanwerte mit einer vorgebbaren Soll-Länge verglichen. Bei Erreichen dieses Sollwertes wird ein solches Steuersignal erzeugt und an andere Maschinenaggregate abgegeben.

Zur Verbesserung der Genauigkeit der Längenmessung ist es vorteilhaft, die zufolge der Fadenverlegungsgeometrie und -kinematik sich ändernde Wickelbreite der Spule zu berücksichtigen. Dabei kann man wieder auf einen Hub, einen Teil des Hubes oder mehrere Hübe Bezug nehmen oder einen andern vorher bestimmten Abtastzyklus, der dann für alle Messungen gleich ist, verwenden. Diese Wickelbreitenänderung bzw. der Momentanwert der Wickelbreite wird im wesentlichen direkt oder indirekt aus Maschinenkonstanten und dem abgetasteten Spulendurchmesser bestimmt.

Eine einfachere Verfahrensvariante ergibt sich, wenn man nicht alle Parameter laufend abtastet und die ermittelten Korrekturwerte addiert, sondern wenn man die sich aus der Anlagengeometrie, dem abgetasteten Durchmesser und der Umdrehungszahl ergebenden Korrekturen in festsetzbaren Korrekturzyklen im vorher beschriebenen Verfahren einführt. Solche Korrekturzyklen können Teile oder Vielfache der Abtastzyklen sein. Innerhalb jedes Korrekturzyklus wird ein Korrekturwert in Abhängigkeit von der Länge des Korrekturzyklus im Verfahrensablauf aus den geometrischen Verhältnissen der jeweiligen Spulsituation ermittelt. Dieser Korrekturwert kann aber auch entsprechenden Erfahrungswerttabellen entnommen werden. Insbesondere ist dabei auch die Fadenart und das Fadenmaterial zu berücksichtigen. Dieser jedem Korrekturzyklus zuordenbare Korrekturwert wird der auf diesem Korrekturzyklus bezogenen Fadenlänge hinzuaddiert und diese korrigierte Korrekturzyklus-Fadenlänge wird zu der des vorhergehenden Korrekturzyklus hinzuaddiert. So wie im ersten Verfahren die Abtastzyklus-Fadenlängen zyklenweise aufaddiert werden. Solange, bis die Zwischensumme den vorbestimmten Wert erreicht und dann wieder ein Steuersignal zur Auflösung anderer Maschinenfunktionen erzeugt wird. Die an sich dem Spulvorgang entsprechenden Korrekturwerte können auch laufend bestimmt und erst bei Annäherung an die Faden-Soll-Länge als ein Endwert hinzuaddiert oder in dieser Phase in kleineren Korrekturzyklen jeweils die Korrekturwerte hinzuaddiert werden. Die Korrekturzyklen können auch in weiterer Abwandlung in einem variablen Verhältnis zum Abtastzyklus stehen.

Beispielsweise Ausführungsvarianten von Vorrichtungen zur Durchführung der genannten beispielsweisen Verfahren werden anhand der Zeichnungen beschrieben. In dieser zeigt

Fig. 1 die prinzipielle Anordnung einer Präzisionsspulvorrichtung in Seitenansicht,

Fig. 2 die Anordnung der Fig. 1 in Frontansicht, samt den relevanten Größen,

Fig. 3 die geometrischen Verhältnisse der Abwicklung einer zylindrischen Spule bei verschiedenen Spulendurchmessern,

Fig. 4 die geometrischen Verhältnisse zwischen der Wickelbreite, dem Fadenführer und der abgewickelten Fadenlänge,

Fig. 5 die erste Variante einer Längsmeß-Vorrichtung,

Fig. 6 eine zweite Variante einer Längsmeß-Vorrichtung, welche die veränderliche Wickelbreite der Spule berücksichtigt und

Fig. 7 eine dritte Variante einer Längenmeß-Vorrichtung, mit der die Fadenlänge mit Hilfe von Korrekturwerten approximativ bestimmt wird,

Fig. 8 eine Variante einer Durchmesserabtasteinrichtung,

Fig. 9 eine weitere Variante einer Durchmesserabtasteinrichtung.

Eine Fadenspule 1.1 sitzt mit der Spulenhülse auf einer angetriebenen Spulenwelle 1.2, die in einem schwenkbaren Spulenträger 1.3 der Spulmaschine oder Spulenvorrichtung gelagert ist und liegt an einer ortsfesten Anpreßrolle 1.4 an. Ein Fadenführer 1.5 ist mit der Spulenwelle 1.2 antriebsmäßig gekuppelt und wird in Hüben parallel zum Spulenmantel hin- und herbewegt, um den Faden 1.6 präzis geführt an die Spule 1.1 zu übergeben, auf welche er in Schraubenlinien mit vom Durchmesser abhängiger Steigung aufgewickelt wird (Fig. 1, 2, 3)

Die Fig. 4 zeigt die geometrischen Verhältnisse zur Berechnung der Spulenbreite b.

Eine Längenmeßvorrichtung für Fäden (Fig. 5) an Präzisionsspulvorrichtungen oder Präzisionsspulmaschinen, weist eine Durchmesserabtasteinrichtung 2.0 auf, welche eine Durchmesser- oder Winkelgebereinrichtung 2.1, die an dem schwenkbaren Spulenträger 1.3 angeordnet ist und mit einem Winkelsensor 2.2 zur Erzeugung von dem Spulendurchmesser d entsprechenden Signalen zusammenarbeitet, aufweist. Die Winkelauslenkung der Spule 1.2 wird zufolge deren Anlage an der ortsfesten Anpreßrolle 1.4 hervorgerufen.

Außerdem enthält die Längsmeßvorrichtung eine Umdrehungsabtasteinrichtung 3.0, welche einen mit der Spulenwelle 1.2 zusammenwirkenden Umdrehungssensor 3.1 zur Erzeugung wenigstens eines Signals pro Spulenwellenumdrehung aufweist. Insbesondere kann die Spulenwelle 1.2 eine Gebereinrichtung 3.2 enthalten, die aus einer oder mehreren Marken, einem oder mehreren Magneten, Schlitzen, Spiegeln oder dergleichen bestehen kann.

Eine Signalauswerteeinrichtung erster Art 4.10 (Fig. 5) ist mit ihrem ersten Eingang an die Durchmesserabtasteinrichtung 2.0, mit ihrem zweiten Eingang an die Umdrehungsabtasteinrichtung, mit ihrem dritten Eingang an eine Konstanteneingabestation erster Art 5.1 und mit ihrem Ausgang an eine Steuereinrichtung 6.0 zur Erzeugung von Signalen für die Steuerung wenigstens einer Maschinenfunktion oder die Steuerung von Peripheriegeräten der Maschine angeschlossen ist.

Diese Signalauswerteeinrichtung erster Art 4.10 weist eine erste Schaltungsgruppe 4.11 zur Bestimmung des vom Spulendurchmesser d abhängigen Steigungswinkels α der Fadenschraubenlinie auf der Spule in Abhängigkeit vom Signal der Durchmesserabtasteinrichtung 2.0 und je einem von der Konstanteneingabestation erster Art 5.1 zugeführten Signal für den Wert der Spulenbreite b und dem Übersetzungsverhältnis n (= Quotient aus der Anzahl der Spulenumdrehungen und der Anzahl Fadenführerhübe) nach der Formel



auf.

Der Ausgang dieser ersten Schaltungsgruppe 4.11 liegt an einer zweiten Schaltungsgruppe 4.12, deren andere Eingänge je an die Konstanteneingabestation 5.1 erster Art zur Aufnahme des Signals für das Übersetzungsverhältnis n und an die Durchmesserabtasteinrichtung 2.0 zur Aufnahme des Signals für den Durchmesser- bzw. Winkelwert der Spule 1.1 angeschlossen sind. Mit diesen Signalen wird ein Signal erzeugt, welches dem Wert der Fadenlänge für einen Abtastzyklus, welcher beispielsweise ein Hub des Fadenführers 1.5 sein kann, gemäß der Formel



entspricht. Dieses Signal liegt an einer dritten Schaltungsgruppe 4.13, die mit ihrem Eingang mit der Umdrehungsabtasteinrichtung 3.0 verbunden ist und in Abhängigkeit von den Umdrehungssignalen, welche mit dem Übersetzungsverhältnis n jeden Hub, also einem Abtastzyklus zugeordnet sind, die Summe aus den auf den Abtastzyklus bezogenen Fadenlängen ui bildet und ein Signal erzeugt, das einem Komparator 4.14 zugeführt wird. Am anderen Eingang des Komparators 4.14 liegt das Signal für die Soll-Länge der Konstanteneingabestation 5.1. Bei Gleichheit beider Signale wird an eine Steuereinrichtung 6.0 ein Signal abgegeben, die direkt oder indirekt andere Maschinenfunktionen steuert.

Eine Signalauswerteeinrichtung zweiter Art 4.20 (Fig. 6) liegt mit ihrem ersten Eingang an der Durchmesserabtasteinrichtung 2.0, wobei diese Signale einer ersten Schaltungsanordnung 4.21 zur laufenden Ermittlung der Spulenbreite zugeleitet werden. Außerdem ist diese erste Schaltungsgruppe 4.21 via dem zweiten Eingang der Signalauswerteeinrichtung an eine Konstanteneingabestation 5.2 angeschlossen, von der sie Signale der Maschinenkonstanten für den Hub a, den Abstand c des Fadenführers 1.5 von der Spule 1.1 und das Übersetzungsverhältnis n erhält. Die Spulenbreite b wird von dieser Schaltungsgruppe 4.21 gemäß der Formel



ermittelt und ein diesem Wert entsprechendes Signal wird an eine zweite Schaltungsgruppe 4.22 zur Ermittlung des Steigungswinkels α abgegeben. Diese Schaltungsgruppe bestimmt wieder den Wert α nach der Formel



aus den vom dritten Eingang der Signalauswerteeinrichtung kommenden Signalen für den Spulendurchmesser d und via Konstanteneingabestation 5.2 zugeleiteten Signalen für das Übersetzungsverhälltnis n sowie die erwähnten Signale für die Spulenbreite b. Das Ausgangssignal gelangt an eine dritte Schaltungsgruppe 4.23, die noch an der Durchmesserabtasteinrichtung 2.0 und der Konstanteneingabestation 5.2 zur Aufnahme des Signals für das Übersetzungsverhältnis liegt. Mit diesen Signalen bestimmt sie die Fadenlänge ui bezogen auf einen Abtastzyklus, nach der Formel



und leitet diese Signale an eine vierte Schaltungsgruppe 4.24 zur abtastzyklusweisen Addition dieser Fadenlängen ui pro Abtastzyklus weiter. Diese vierte Schaltungsgruppe 4.24 liegt mit ihrem anderen Eingang an der Umdrehungsabtasteinrichtung 3.0. Das Ausgangssignal wird an einen Komparator 4.25 abgegeben, der mit der Konstanteneingabestation 5.2 verbunden ist. Bei Gleichheit der Signale wird ein Ausgangssignal erzeugt, mit dem die Signalauswerteeinrichtung zweiter Art an eine Steuereinrichtung 6.0 angeschlossen ist, die andere Bauteile der Maschine, beispielsweise eine Abstellvorrichtung, sowie eine Spulenwechselvorrichtung, eine Spulenhülsenzufuhrvorrichtung, eine Spulentransportvorrichtung usw. steuert.

Eine Signalauswerteeinrichtung dritter Art 4.30 (Fig. 7) liegt mit ihrem ersten Eingang an der Durchmesserabtasteinrichtung 2.0, deren Signale zusammen mit den für die Konstanten sin α und das Übersetzungsverhältnis n von einer Konstanteneingabestation 5.3 für die Bestimmung der Fadenlänge pro Abtastzyklus nach der Formel



an eine erste Schaltungsgruppe 4.31 angelegt sind. Die Signale der Durchmesserabtasteinrichtung 2.0 werden auch einer zweiten Schaltungsgruppe 4.32 für die durchmesserabhängige und korrekturzyklusabhängige Bestimmung von Korrekturwerten y zugeleitet. Die Ausgangssignale sowohl der ersten wie der zweiten Schaltungsgruppe 4.31 bzw. 4.32 werden an je einen ersten bzw. zweiten Eingang einer dritten Schaltungsgruppe 4.33 zur Bildung der Summen aus den Fadenlängen ui der Abtastzyklen und den Korrekturwerten y der Korrekturzyklen in Abhängigkeit von für die Korrekturzyklen maßgebenden Umdrehungszahlen der Umdrehungsabtasteinrichtung 3.0, deren Signale an einem dritten Eingang der dritten Schaltungsgruppe 4.33 liegen. Diese bildet auch die aus den Korrektursummen und den Abtastzyklus- Fadenlängen gebildeten Gesamtsumme der jeweiligen Fadenlänge. Das ihr entsprechende Ausgangssignal liegt an einem Komparator 4.34, der von der Konstanteneingabestation 5.3 das Signal für die Soll-Länge erhält und bei Gleichheit beider Signale bzw. der diesen entsprechenden Werte ein Signal an eine Steuereinrichtung 6.0 für die Maschine abgibt.

Die Bildung der Korrekturzyklen erfolgt in der dritten Schaltungsgruppe entweder in einem festen oder variablen Verhältnis zu den Umdrehungs-Signalen der Umdrehungsabtasteinrichtung 3.0. Die Korrekturzyklen können auch in einem Verhältnis zu den Abtastzyklen für die Durchmesserwerte der Spule 1.1 gebildet werden. Es ist aber auch möglich, daß die Korrektursignale schon korrekturzyklusweise von der zweiten Schaltungsgruppe 4.32 an die dritte Schaltungsgruppe 4.33 abgegeben werden und diese nur entsprechend dem Abtastzyklus mit den Fadenlängen oder Fadenlängen- Zwischensummen addiert.

Für die Bildung der Korrektur-Abtastzyklen in den jeweiligen Signalauswerteeinrichtungen sind die verschiedensten Konzeptionen gemäß der Erfindung vorgesehen, die noch brauchbare Längenmeßresultate liefern.

Für die Durchmesserabtasteinrichtungen können die verschiedensten Anordnungen verwendet werden. Beispielsweise ist bei einem feststehenden Spulenträger der Abgriff des Spulendurchmessers mit einer auslenkbaren Anpreßrolle oder einem auslenkbaren Fadenführer möglich.

Eine andere Variante einer Durchmesserabtasteinrichtung 2.0 weist eine, einen Lichtvorhang 2.4 bildende Lichtquelle 2.5 und dieser gegenüber einen arrayartigen Detektor 2.6 auf. Lichtquelle und Detektor sind beidseits der Spule 1.1 oder einem mit dem Durchmesser der Spule 1.1 proportional seine Lage ändernden Bauteil, beispielsweise dem Spulenträger, angeordnet. Dabei liefert jeder Durchmesser der Spule 1.1 ein anderes ihm proportionales Signal.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Messung der Fadenlänge beim Aufspulvorgang an Präzisionsspulvorrichtungen, wobei der Faden im wesentlichen parallel zum Mantel der Spule geführt und in Hüben hin- und herbewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - die während eines Hubes ausgeführten Umdrehungen der Spule festgestellt werden,
    2. - daß während eines Bruchteils oder eines Vielfachen eines Hubes der Spulendurchmesser wenigstens einmal abgetastet und bestimmt wird,
    3. - daß mit diesen Parameterwerten der Momentanwert der auf der Spule schraubenlinienförmig aufgewickelten Fadenlänge bezogen auf ein Abtastintervall ermittelt wird,
    4. daß diese Fadenlänge je zum Wert des vorausgehenden Abtastintervalls hinzuaddiert wird,
    5. daß diese Fadengesamtlänge in an sich bekannter Weise jeweils mit einem vorgebbaren Sollwert verglichen wird und
    6. - daß bei Erreichen des Sollwertes ein Signal zur Steuerung mindestens einer Maschinenfunktion erzeugt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    1. - daß die sich während des Aufwickelvorganges ändernde Wickelbreite der Spule aus den Maschinenkonstanten und dem abgetasteten Spulendurchmesser bestimmt wird und
    2. daß je diese momentane Wickelbreite bei der auf das Abtastintervall bezogenen, auf der Spule aufgewickelten Fadenlänge berücksichtigt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teillängen ui eines Abtastintervalls nach der Formel

    ui = Π · d · n/sin α

    ermittelt werden, wobei d der festgestellte Spulendurchmesser, n der Quotient aus der ermittelten Anzahl Spulenumdrehungen und Anzahl Fadenführerhüben und α der Steigungswinkel des Fadens auf der Spule ist, wobei α nach der Formel

    α = arctg (dΠn/b)

    mit b gleich der Wickelbreite errechnet wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung von b nach der Formel

    b = a/{1+(2c/nΠd)}

    vorgenommen wird, wobei a der Hub des Fadenführers und c der Abstand des Fadenführers von der Spule ist.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur einige Parameter laufend abgetastet und ermittelt werden, daß die anderen Parameter als Festwerte abgerufen oder eingegeben werden und daß aus der Anlagengeometrie und dem abgetasteten Durchmesser sowie den Umdrehungszahlen vorbestimmte Korrekturwerte in Korrekturzyklen mitberücksichtigt werden.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teillänge ui nach der Formel

    ui = Πdn/sin α

    errechnet werden, wobei sin α als Konstante eingegeben wird, und daß ein aus den geometrischen Verhältnissen gebildeter Korrekturwert dem Betrag ui hinzugefügt wird.
  7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
    1. - eine mit der Spule zusammenwirkende Durchmesserabtasteinrichtung (2.0) zur unmittelbaren oder mittelbaren Erzeugung eines dem momentanen Durchmesser der Spule proportionalen Durchmessersignals,
    2. - eine an die Durchmesserabtasteinrichtung (2.0) angeschlossene Signalauswerte-Einrichtung(4.10, 4.20, 4.30) zur Ermittlung der Fadengesamtlänge,
    3. - welche auch eine Umdrehungsabtasteinrichtung (3.0), die einen mit der Spulenwelle (1.2) zusammenwirkenden Umdrehungssensor (3.1) zur Erzeugung wenigstens eines Signals pro Spulenwellenumdrehung und an wenigstens eine Konstanteneingabestation (5.1, 5.2, 5.3), sowie an eine Steuereinrichtung (6.0) zur Erzeugung von Signalen für die Steuerung wenigstens einer Maschinenfunktion angeschlossen ist.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalauswerteeinrichtung erster Art (4.10)
    1. - eine erste Schaltungsgruppe (4.11) zur Ermittlung des Steigungswinkels (α) oder dessen Komplementärwinkels der Fadenlagen auf der Spule (1.1) aus den Werten für die Spulbreite (b), dem Spulendurchmesser (d) und von Konstanten (Π, n) aufweist, welche einerseits an die Durchmesserabtasteinrichtung (2.0) sowie an die Konstanteneingabestation erster Art (5.1) für die Konstanten (Π, n), sowie die Spulenbreite (b) und andererseits an
    2. - eine zweite Schaltungsgruppe (4.12) zur Ermittlung von Fadenlängen pro Abtastzyklus angeschlossen ist, welche ebenfalls an der Konstanteneingabestation (5.1) zur Eingabe der Konstanten (n) und an der Durchmesserabtasteinrichtung (2.0) liegt, an deren Ausgang
    3. - eine dritte Schaltungsgruppe (4.13) zur Summenbildung mit ihrem einen Eingang geführt ist, wobei deren anderer Eingang an der Umdrehungsabtasteinrichtung (3.0) liegt, und die die Addition der pro Abtastzyklus anfallenden Fadenlängen zur Gesamtfadenlänge vornimmt und
    4. daß am Ausgang der dritten Schaltungsgruppe (4.13) ein Komparator (4.14) zum Vergleich der Gesamtfadenlänge mit einem von der Konstanteneingabestation (5.1) eingebbaren Sollwert und zur Erzeugung eines Signals für die Steuereinrichtung (6) in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis liegt (Fig. 5).
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalauswerteeinrichtung zweiter Art (4.20) eine an einer der Konstanteneingabe-Leitungen der Signalauswerteeinrichtung erster Art (4.30) angeschlossene erste Schaltungsgruppe (4.21) zur Ermittlung der Spulenbreite aufweist, deren Eingänge einerseits an die Konstanteneingabestation (5.2) zur Eingabe der Konstanten (a, c, n) und andererseits an die Durchmesserabtasteinrichtung (2.0) angeschlossen ist (Fig. 6).
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesserabtasteinrichtung (2.0) einen Winkel-Sensor (2.2) und eine am Spulenträger (1.3) angeordnete und mit dem Winkel-Sensor (2.2) zusammenwirkende Winkelgebereinrichtung (2.1) aufweist.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesserabtasteinrichtung (2.0) einen Winkel-Sensor (2.2) und eine an der Anpreßrolle (1.4) angeordneten und mit dem Winkel-Sensor (2.2) zusammenwirkende Winkelgebereinrichtung (2.2) aufweist.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalauswerteeinrichtung dritter Art (4.30) mit ihrem ersten Eingang an der Durchmesserabtasteinrichtung (2.0) und mit ihrem zweiten Eingang an der Konstanteingabestation (5.3.) zur Übernahme der Signale für die Werte sin α und das Übersetzungsverhältnis (n) liegt, wobei die Signale für die Spulendurchmesser einerseits zusammen mit jenen für die Konstanten sin α und n einer ersten Schaltungsgruppe (4.31) zur Fadenlängenbestimmung pro Abtastzyklus und andererseits einer zweiten Schaltungsgruppe (4.32) zur Erzeugung von Korrektursignalen (y) zugeführt werden, welche beide mit ihren Ausgängen und dem Ausgang der Umdrehungsabtasteinrichtung (3.0) an den Eingängen einer dritten Schaltungsgruppe (4.33) liegen, welche die aus den Fadenlängen pro Abtastzyklus und den Korrekturwerten pro Korrekturzyklus den der korrigierten Gesamtfadenlänge entsprechenden Signale bildet und diese an einen Komparator (4.34) zum Vergleich mit einer von einer Konstanteneingabestation (5.3) eingebbaren Sollfadenlänge abgibt, wobei der Komparator (4.34) bei Erreichen der Sollfadenlänge ein Signal an die Steuereinrichtung (6) zur Steuerung von anderen Maschinenfunktionen leitet (Fig. 7).
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesserabtasteinrichtung (2.0) eine einen Lichtvorhang (2.4) bildende Lichtquelle (2.5) und einen gegenüber dieser angeordneten arrayartigen Detektor (2.6) aufweist, wobei diese beidseits der Spule angeordnet sind, und der Lichtvorhang zum Abgriff eines Durchmessersignals von der Spule geschnitten wird.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmessereinrichtung (2.1) eine einen Lichtvorhang bildende Lichtquelle und eine mit dieser zusammenwirkende lichtempfindliche Oberfläche aufweist.






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