DE9110398U1

DE9110398U1 - Device for measuring the winding thickness of threads

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Publication number: DE9110398U1
Application number: DE9110398U
Authority: DE
Original assignee: BENNINGER AG UZWIL ST GALLEN CH
Current assignee: BENNINGER AG UZWIL ST GALLEN CH
Priority date: 1990-08-24
Filing date: 1991-08-22
Publication date: 1991-10-10
Anticipated expiration: 2001-08-23
Also published as: CH680862A5; DE9110393U1

Description

GBE124/15.08.91
Benninger AG, 9240 UzwilGBE124/15.08.91
Benninger AG, 9240 Uzwil

Device for measuring the winding thickness of threads

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Wikkeldicke von Fäden, die insbesondere beim Schären auf eine Trommel aufgewickelt und mittels einer Anpresswalze mit vorbestimmbarem Druck gegen die Trommel gepresst werden. Durch "Die Schärerei und Zettlerei" Konradin-Verlag, 1944, S.43-45 ist ein Verfahren zum Schären von Spulen eines Spulengatters auf eine Konusschärmaschine bekannt, bei welchem die Fäden von den Spulen abgezogen und bandweise auf eine Schärtrommel aufgewickelt werden. Dabei wird die Schärtrommel oder ein Support für ein Fadenleitriet unter Berücksichtigung des Konuswinkels und proportional zur beim Aufwickeln anwachsenden Wickeldicke seitlich zueinander verschoben. Dazu wird der Wickel abgetastet und der Vorschubantrieb der abgetasteten Wickeldicke entsprechend beaufschlagt. Um den Vorschubantrieb dem Wickeldickenzuwachs anzupassen wird bei der Abtastung des ersten Bandes dessen Dickenzuwachs in Abhängigkeit von der Anzahl der Umdrehungen der Schärtrommel gemessen. Vor allem bei Konusschärmaschinen ist deshalb die genaue Messung des Dickenzuwachses auf der Trommel ein ausserordentlich wichtiger Verfahrensparameter.The invention relates to a device for measuring the winding thickness of threads, which are wound onto a drum in particular during warping and pressed against the drum with a predeterminable pressure by means of a pressure roller. A method for warping spools of a spool creel on a conical warping machine is known from "Die Schärerei und Zettlerei" Konradin-Verlag, 1944, p. 43-45, in which the threads are pulled off the spools and wound onto a warping drum in strips. The warping drum or a support for a thread guide reed is moved laterally relative to one another, taking into account the cone angle and in proportion to the winding thickness that increases during winding. To do this, the winding is scanned and the feed drive is actuated accordingly to the scanned winding thickness. In order to adapt the feed drive to the increase in winding thickness, the increase in thickness of the first strip is measured as a function of the number of revolutions of the warping drum. Especially in conical warping machines, the precise measurement of the thickness increase on the drum is an extremely important process parameter.

Die Wickeldicke kann auch als Mess- oder Rückführgrösse für andere Parameter, wie z.B. Erfassung des Dickenzuwachses pro Fadenlänge, Erfassung bestimmter Mindest- oder Maximalwerte etc. wichtig sein.The winding thickness can also be important as a measurement or feedback variable for other parameters, such as recording the thickness increase per thread length, recording certain minimum or maximum values, etc.

Aus der DE-PS-25 10 517 ist ein Verfahren zum Schären von Fäden auf eine Schärmaschine bzw. eine Konusschärmaschine bekannt, bei welcher der Wickel von einer Fühlwalze abgetastet wird. Die Fühlwalze ist dabei als Anpresswalze ausgelegt. From DE-PS-25 10 517 a method for warping threads on a warping machine or a conical warping machine is known, in which the lap is scanned by a sensing roller. The sensing roller is designed as a pressure roller.

Vor allem bei sehr flauschigen, dünnen oder weichen Materialien können Probleme durch die Verwendung einer Anpresswalze als Fühlerwalze auftreten. So ist z.B. die Auslenkung der Walze und die Betätigung von elektrischen Fühlern durch die Walze träge, durch Schwankungen des Anpressdrucks können Schwankungen des Messwerts entstehen und vor allem erlaubt die Messung mittels einer vorgespannten Fühlerwalze bzw. Anpresswalze kein Messen des Wickels bei variierendem Anpressdruck oder bei zurückgezogener Fühlerwalze/Anpresswalze.Problems can arise, particularly with very fluffy, thin or soft materials, when using a pressure roller as a sensor roller. For example, the deflection of the roller and the actuation of electrical sensors by the roller are sluggish, fluctuations in the contact pressure can cause fluctuations in the measured value and, above all, measurement using a pre-tensioned sensor roller or pressure roller does not allow the roll to be measured with varying contact pressure or when the sensor roller/pressure roller is retracted.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Vorrichtungen zu verbessern und auf einfache Weise eine genauere, an verschiedene Materialien anpassbare und Kontrollmessungen ohne Anpresswalze ermöglichende Messung der Wickeldicke auf der Trommel zu schaffen, wie dies z.B. bei der Verarbeitung von Glas sehr erwünscht ist.The invention is based on the object of improving the known devices and of creating in a simple manner a more precise measurement of the winding thickness on the drum that can be adapted to different materials and enables control measurements without a pressure roller, as is very desirable, for example, when processing glass.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe insbesondere durch eine Vorrichtung gemäss den Patentansprüchen gelöst.According to the invention, this object is achieved in particular by a device according to the patent claims.

Dadurch, dass die Wickeldicke im Andruckbereich der Anpresswalze berührungslos gemessen wird, lässt sich einerseits für jeden vorbestimmbaren Anpressdruck einer Anpresswalze die entsprechende Wickeldicke bestimmen. Andererseits kann auch die Anpresswalze vollständig vom Wickel zurückgezogen werden, so dass sich z.B. verschiedene Messwerte für Wickeldicken mit und ohne in Eingriff stehender Anpresswalze bestimmen lassen. Verfahren und Vorrichtung sind damit universell einsetzbar und erlauben z.B. auch die Mittelwertbildung von Messwerten mit und ohne in Eingriff stehender Anpresswalze.Because the winding thickness is measured in the pressure area of the pressure roller without contact, the corresponding winding thickness can be determined for each predeterminable pressure of a pressure roller. On the other hand, the pressure roller can also be completely withdrawn from the winding, so that, for example, different measured values for winding thicknesses can be determined with and without an engaged pressure roller. The method and device can therefore be used universally and also allow, for example, the averaging of measured values with and without an engaged pressure roller.

Die Messung im Andruckbereich lässt sich auf verschiedene Weise und mit verschiedenen Messverfahren realisieren: z.B. ist es möglich, mittels eines Laser-Messgeräts oder eines pneumatischen oder optoelektronischen Sensors, der auf die Berührungslinie zwischen Anpresswalze und Wickel gerichtetThe measurement in the pressure area can be carried out in various ways and with different measuring methods: e.g. it is possible to use a laser measuring device or a pneumatic or optoelectronic sensor that is aimed at the contact line between the pressure roller and the roll.

ist, die Entfernung zwischen Wickel und Sensor und damit die Wickeldicke zu bestimmen.is to determine the distance between the roll and the sensor and thus the roll thickness.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine für elektromagnetische Mess-Strahlen, insbesondere Laserstrahlen "durchsichtige" Walze verwendet wird, und wenn die Mess-Strahlen durch die Walze hindurch auf deren Anpressbereich am Wickel gerichtet sind. Für die Mess-Strahlen "durchsichtig" machen lässt sich die Anpresswalze besonders einfach, wenn sie entweder mit Durchbrüchen versehen ist, oder wenn sie aus einem strahlendurchlässigen Material, insbesondere aus Kunststoff gefertigt ist. Alternativ ist es auch denkbar, zwei oder mehr Teilwalzen anzuordnen und im Bereich zwischen den Walzen, der noch zum Anpressbereich zählt, zu messen.It is particularly advantageous if a roller that is "transparent" to electromagnetic measuring beams, in particular laser beams, is used, and if the measuring beams are directed through the roller to its contact area on the roll. The contact roller can be made "transparent" to the measuring beams particularly easily if it is either provided with openings or if it is made of a radiation-permeable material, in particular plastic. Alternatively, it is also conceivable to arrange two or more partial rollers and to measure in the area between the rollers, which is still part of the contact area.

Die Erfindung ist im folgenden in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below in exemplary embodiments with reference to the drawings. They show:

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Schärmaschine mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen der Erfindung,Fig. 1 shows a schematic representation of a warping machine with a device having the features of the invention,

Fig. 2 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäss Figur 1,Fig. 2 shows a modified embodiment of the device according to Figure 1,

Fig. 3 und 4Fig. 3 and 4

abgewandelte Ausführungsbeispiele mit unter schiedlichen Messanordnungen,modified embodiments with different measuring arrangements,

Fig. 5 und 5aFig. 5 and 5a

die schematische Darstellung eines Ausführungs beispieles mit einer Anpresswalze mit einer Durchbrechung, the schematic representation of an embodiment example with a pressure roller with an opening,

Fig. 6 und 6aFig. 6 and 6a

ein Ausführungsbeispiel mit zwei nebeneinander angeordneten Anpresswalzen.an embodiment with two pressure rollers arranged next to each other.

Gemäss Figur 1 werden von einem nicht dargestellten Spulengatter abgezogene Fäden 1 durch ein Kreuzriet 2 und ein Schärriet 3 geführt und über eine Anpresswalze 4 einer Schärtrommel 5 zugeführt, auf welche sie aufgewickelt werden. Kreuzriet 2 und Schärriet 3 sowie Anpresswalze 4 sind in bekannter Weise auf einem Schärschlitten 6 angeordnet, der durch eine schematisch dargestellte Längsspindel 7 in bekannter Weise parallel zur Schärtrommel 5 verschoben werden kann. Der Schärschiitten 6 ist ausserdem durch eine nicht dargestellte Querspindel in bekannter Weise mittels eines Motors in Y-Richtung auf die Schärtrommel 5 zu bzw. von der Schärtrommel 5 weg fahrbar.According to Figure 1, threads 1 drawn off from a bobbin creel (not shown) are guided through a cross reed 2 and a warping reed 3 and fed via a pressure roller 4 to a warping drum 5, onto which they are wound. Cross reed 2 and warping reed 3 as well as pressure roller 4 are arranged in a known manner on a warping carriage 6, which can be moved in a known manner parallel to the warping drum 5 by a schematically shown longitudinal spindle 7. The warping carriage 6 can also be moved in a known manner in the Y direction towards or away from the warping drum 5 by means of a cross spindle (not shown) by means of a motor.

Die Anpresswalze 4 wird durch eine nicht näher dargestellte Halterung gegen die Schärtrommel 5 bzw. die Oberfläche des Wickels 9 gepresst.The pressure roller 4 is pressed against the warping drum 5 or the surface of the winding 9 by a holder not shown in detail.

Die Anpresswalze 4 ist beim Ausführungsbeispiel gemäss Figur 1 aus einem für Laserstrahlen durchlässigen Kunststoffmaterial, z.B. einem Acrylglas hergestellt. An einer Halterung 10, die am Schärschlitten 6 befestigt ist, befindet sich ein Laser-Abstandsmessgerät, das einen Laser-Mess-Strahl durch die Anpresswalze 4 hindurch auf die Oberfläche des Wickels 9 sendet. Auf diese Weise wird der Abstand der Oberfläche des Wickels 9 zum Laser-Messgerät 11 gemessen. Da die Relativlage des Schärschlittens 6 zur Schärtrommel 5 in bekannter Weise durch Positionsmelder erfasst werden kann, lässt sich durch die vom Laser-Messgerät 11 gelieferten Abstandssignale pro Umdrehung oder Teilumdrehung exakt die jeweilige Dicke des Wickels 9 bestimmen.In the embodiment according to Figure 1, the pressure roller 4 is made of a plastic material that is permeable to laser beams, e.g. acrylic glass. On a holder 10 that is attached to the warping carriage 6, there is a laser distance measuring device that sends a laser measuring beam through the pressure roller 4 to the surface of the roll 9. In this way, the distance of the surface of the roll 9 to the laser measuring device 11 is measured. Since the relative position of the warping carriage 6 to the warping drum 5 can be detected in a known manner by position sensors, the respective thickness of the roll 9 can be determined precisely by the distance signals per revolution or partial revolution provided by the laser measuring device 11.

Selbstverständlich ist es nicht erforderlich, dass die Anpresswalze 4 vollständig aus einem für Laserstrahlen durchlässigen Material gefertigt ist. Es genügt z.B. wenn ein Abschnitt der Anpresswalze aus einem solchen Material besteht, oder wenn sie "Fenster" aufweist, durch welche kon-Of course, it is not necessary for the pressure roller 4 to be made entirely of a material that is permeable to laser beams. It is sufficient, for example, if a section of the pressure roller consists of such a material, or if it has "windows" through which con-

stant oder in Intervallen welche durch die Rotation bestimmt werden, der Mess-Strahl hindurch auf die Oberfläche des Wickels 9 dringen kann.stantly or at intervals determined by the rotation, the measuring beam can penetrate through to the surface of the winding 9.

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem zusätzlich zur Anpresswalze 4 eine Umlenkwalze 12 vorgesehen ist. Statt des Laser-Messgeräts 11 gemäss Figur 1 ist beim Ausführungsbeispiel gemäss Figur 2 ein Infrarot-Entfernungsmessgerät 11a vorgesehen. Die Anpresswalze 4 ist deshalb aus einem durchsichtigen Kunststoffmaterial gefertigt, durch welches die Infrarot-Strahlen hindurch auf die Oberfläche des Wickels dringen können, um den Abstand der Wickeloberfläche zum Infrarot-Messgerät 11a zu messen. Wie in Figur 2 schematisch dargestellt ist, kann die Anpresswalze 4 aus einer ersten Position I in eine zweite Position II (gestrichelt dargestellt) verschwenkt werden. Nach dem Verschwenken der zweiten Anpresswalze 4 in die Ruheposition II lässt sich die Wickeldicke mittels des Infrarot-Messgeräts 11a in unbelastetem Zustand messen. Auf diese Weise können z.B. während eines Aufwickelvorgangs zwei verschiedene Messwerte für die Wickeldicke ermittelt werden: einmal ein Belastungswert mit angepresster Anpresswalze 4 und einmal ein unbelasteter Wert, wenn die Anpresswalze 4 in die Ruheposition II geschwenkt ist. Vor allem bei flauschigen oder besonders weichen Materialien können die beiden Messwerte einen nützlichen Hinweis auf die Wicklungsdichte und die Kompaktheit des Wickels 9 geben. Bei besonders empfindlichen Materialien,&zgr;.B. Glas ist es auch denkbar, überhaupt ohne Anpresswalze 4 nur mittels der Messeinrichtung 11a direkt die jeweilige Wickeldicke zu messen oder zu überwachen.Figure 2 shows an embodiment in which a deflection roller 12 is provided in addition to the pressure roller 4. Instead of the laser measuring device 11 according to Figure 1, an infrared distance measuring device 11a is provided in the embodiment according to Figure 2. The pressure roller 4 is therefore made of a transparent plastic material through which the infrared rays can penetrate to the surface of the roll in order to measure the distance of the roll surface to the infrared measuring device 11a. As shown schematically in Figure 2, the pressure roller 4 can be pivoted from a first position I to a second position II (shown in dashed lines). After pivoting the second pressure roller 4 to the rest position II, the roll thickness can be measured using the infrared measuring device 11a in an unloaded state. In this way, for example, two different measured values for the winding thickness can be determined during a winding process: one is a load value with the pressure roller 4 pressed against it and one is an unloaded value, when the pressure roller 4 is pivoted into the rest position II. Especially with fluffy or particularly soft materials, the two measured values can provide a useful indication of the winding density and the compactness of the winding 9. With particularly sensitive materials, e.g. glass, it is also conceivable to measure or monitor the respective winding thickness directly without the pressure roller 4 at all, using only the measuring device 11a.

Wie aus Fig.l und 2 ersichtlich ist, wird der Laserstrahl durch die Walze 4 hindurch auf den im Anpressbereich der Walze 4 verdichteten Wickel 9 gerichtet. Das Lasermessgerät 11, der Drehpunkt der Anpresswalze 4 und der Mittelpunkt der Schärtrommel 5 liegen etwa auf einer horizontalen LinieAs can be seen from Fig. 1 and 2, the laser beam is directed through the roller 4 onto the roll 9 compressed in the pressing area of the roller 4. The laser measuring device 11, the pivot point of the pressing roller 4 and the center of the warping drum 5 lie approximately on a horizontal line

Durch diese Anordnung auf der Linie 13 ergibt sich, dass jeder Dickenzuwachs des Wickels 9 unmittelbar und ohne trigonometrische Umrechnung in ein Verstellsignal zur ebenfalls radial-horizontalen Verstellung des Schärschlittens 6 in Y-Richtung umgewandelt werden kann.This arrangement on line 13 means that any increase in the thickness of the roll 9 can be converted directly and without trigonometric conversion into an adjustment signal for the radial-horizontal adjustment of the warping carriage 6 in the Y direction.

Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem zwei in Laufrichtung der Fäden 1 hintereinander angeordnete Anpresswalzen 4a und 4b vorgesehen sind. Ersichtlicherweise wird die Oberfläche des Wickels 9 durch beide Walzen 4a, 4b komprimiert, so dass sich der Anpressbereich auch zwischen den beiden Walzen 4a, 4b befindet. Ein Ultraschall-Messgerät 14 ist auf den engen Spalt zwischen den beiden Anpresswalzen 4a, 4b gerichtet und misst den Abstand der Oberfläche des Wickels 9 in diesem Bereich. Vor allem bei flauschiger oder weicher Ware bzw. bei lockerer Wicklung lässt sich auf diese Weise der Dickenzuwachs des Wickels 9 einfach erfassen. Selbstverständlich ist es auch bei dieser Ausführungsform möglich, die Anpresswalzen 4a, 4b wegzuschwenken, den Wickel 9 dadurch zu entlasten und somit auch die Wickeldicke im unbelasteten Zustand zu ermitteln. Es kann auch vorteilhaft sein, die Umlenkwalze 12 gemäss Fig. 2 als eine der Anpresswalzen 4a oder 4b einzusetzen.Figure 3 shows an embodiment in which two pressure rollers 4a and 4b are provided, arranged one behind the other in the running direction of the threads 1. It is clear that the surface of the roll 9 is compressed by both rollers 4a, 4b, so that the pressure area is also located between the two rollers 4a, 4b. An ultrasonic measuring device 14 is aimed at the narrow gap between the two pressure rollers 4a, 4b and measures the distance of the surface of the roll 9 in this area. In particular with fluffy or soft goods or with loose winding, the increase in thickness of the roll 9 can be easily recorded in this way. Of course, it is also possible with this embodiment to swivel the pressure rollers 4a, 4b away, thereby relieving the load on the roll 9 and thus also determining the thickness of the roll in the unloaded state. It may also be advantageous to use the deflection roller 12 according to Fig. 2 as one of the pressure rollers 4a or 4b.

Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem ein Lasermessgerät 11 schräg in den Spalt zwischen Wickel 9 und zweiter Anpresswalze 4 gerichtet ist.Figure 4 shows an embodiment in which a laser measuring device 11 is directed obliquely into the gap between the roll 9 and the second pressure roller 4.

Gemäss Figur 5 und 5a ist eine Anpresswalze 4c in der Mitte mit einer Bohrung 15 versehen, durch welche der Strahl eines Lasermessgeräts 11 auf die Oberfläche des Wickels 9a fallen kann. Bei jeder vollen Umdrehung der Anpresswalze 4c fluchtet die Bohrung 15 zweimal mit dem Strahlengang des Lasermessgeräts 11, so dass sich in diesen Intervallen zuverlässige Abstands-Messwerte ermitteln lassen.According to Figures 5 and 5a, a pressure roller 4c is provided with a hole 15 in the middle through which the beam of a laser measuring device 11 can fall onto the surface of the roll 9a. With each full rotation of the pressure roller 4c, the hole 15 is aligned twice with the beam path of the laser measuring device 11, so that reliable distance measurements can be determined in these intervals.

Beim Ausführungsbeispiel gemäss Figur 6 wird der Wickel 9 durch zwei Anpresswalzen 4d, 4e beaufschlagt. Die Anpresswalzen 4d, 4e sind axial fluchtend nebeneinander angeordnet. Die beiden Walzen 4d, 4e sind durch einen schräg verlaufenden Spalt voneinander getrennt, durch welchen der Mess-Strahl eines Lasermessgerats 11 auf die Oberfläche des Wickels 9 fallen kann. Bei der Rotation der Anpresswalzen 4d, 4e verlagert sich der Spalt 16, wie in Figur 6a durch den Pfeil X angedeutet. Dabei kommt der Spalt 16 einmal während jeder Umdrehung mit dem Mess-Strahl des Lasermessgeräts 11 zum Fluchten, wobei sich ein ableitbarer Messwert ergibt. Durch die schräge Anordnung des Spalts 16 und die dadurch bewirkte Verlagerung wird gewährleistet, dass der Wickel 9 nicht im Spaltbereich geringer belastet wird, als im übrigen Anpressbereich der Anpresswalzen 4e, 4d. Vielmehr "wandert" der Spalt in Richtung der Pfeile X hin und her, so dass die Oberfläche des Wickels 9 an jeden Punkt immer nur kurzzeitig etwas vom Anpressdruck entlastet wird.In the embodiment according to Figure 6, the roll 9 is subjected to two pressure rollers 4d, 4e. The pressure rollers 4d, 4e are arranged axially aligned next to one another. The two rollers 4d, 4e are separated from one another by an obliquely running gap through which the measuring beam of a laser measuring device 11 can fall onto the surface of the roll 9. When the pressure rollers 4d, 4e rotate, the gap 16 shifts, as indicated by the arrow X in Figure 6a. The gap 16 is aligned with the measuring beam of the laser measuring device 11 once during each revolution, resulting in a derivable measured value. The oblique arrangement of the gap 16 and the resulting shift ensure that the roll 9 is not subjected to less stress in the gap area than in the rest of the pressure area of the pressure rollers 4e, 4d. Rather, the gap "wanders" back and forth in the direction of the arrows X, so that the surface of the roll 9 is only relieved of the contact pressure for a short time at each point.

Claims

Expectations

1. Device for measuring the winding thickness of threads (I)/ which are wound onto a drum (5) in particular during warping and are pressed against the drum (5) with a predeterminable pressure by means of at least one pressure roller (4, 4a to 4d), characterized in that at least two pressure rollers (4a, 4b or 4d, 4e) are arranged one behind the other or next to one another at a distance in the running direction of the threads (1), and that a contactless measuring device (11) is provided and is directed at the gap formed in the spacing area or the surface of the winding (9) lying below the gap.

2. Device according to claim 1, characterized in that the pressure roller (4) and the measuring device (11) are arranged in alignment on a horizontal line (13) which runs approximately through the center of the drum (5) and the pressure roller (4).