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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung der Orientierung
von Kopsen mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
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In
der Textilindustrie ist es seit langem üblich, Spinnkopse, die zum
Beispiel auf Ringspinnmaschinen gefertigt werden und nur relativ
wenig Garnvolumen aufweisen, für
spätere
Verarbeitungsprozesse zu Kreuzspulen mit einem deutlich größerem Garnvolumen
umzuspulen.
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Das
Umspulen der Spinnkopse erfolgt dabei auf Spulmaschinen, die auf
unterschiedliche Weise mit frischen Spinnkopsen versorgt werden.
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Es
ist beispielsweise weit verbreitet, eine oder mehrere Ringspinnmaschine(n) über ein
Transportsystem mit einer Spulmaschine zu einem sogenannten Maschinenverbund
zusammenzuschließen.
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In
einem solchen Fall werden die von der Ringspinnmaschine gefertigten
Spinnkopse über
das gemeinsame Transportsystem unmittelbar zur Spulmaschine gefördert und
dort sofort verarbeitet.
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Es
ist des Weiteren bekannt, die auf den Ringspinnmaschinen gefertigten
Spinnkopse zunächst
in Kopsbehältern
zwischen zu lagern und die Spinnkopse erst zu einem späteren Zeitpunkt
Spulmaschinen zuzuführen.
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Diese
Transportmethode kommt beispielsweise dann zum Einsatz, wenn die
Ringspinnmaschinen und die Spulmaschinen in getrennten Räumen oder
Gebäuden
untergebracht sind.
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Bei
dieser ebenfalls weit verbreiteten Transportmethode müssen die
in den Kopsbehältern
zwischengelagerten Spinnkopse allerdings, bevor sie durch die Spulmaschinen
weiterverarbeitet werden können,
wieder vereinzelt werden.
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Die
Vereinzelung der Spinnkopse im Bereich der Spulmaschinen erfolgt
vorzugsweise über
sogenannte Kopslieferstationen. Solche, auch als Flachrundförderer bezeichneten
Kopslieferstationen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt und in zahlreichen
Schutzrechtsanmeldungen ausführlich beschrieben.
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Durch
die
DE 41 12 435 C2 ist
zum Beispiel eine Kopslieferstation bekannt, die eine Kippvorrichtung
zum Entleeren der Kopsbehälter
in einen Flachförderer
sowie einen unterhalb des Flachförderers angeordneten
Rundförderer
aufweist.
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Der
Rundförderer
verfügt über einen
Fördertopf
mit einem nach außen
gewölbten
Förderboden, von
dem eine Förderbahn
in Form einer räumlichen Spirale
abzweigt, die schließlich
in die Kopsrutsche übergeht.
An die Kopsrutsche schließen
sich ein Kopsschieber, ein Kopswender sowie ein Ladeschacht an.
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Die
Spinnkopse werden durch Vibration des Fördertopfes entlang der Förderbahn
nach oben in Richtung der Kopsrutsche transportiert.
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Im
Bereich des Kopsschiebers ist eine Sensoreinrichtung angeordnet,
die die Orientierung der Spinnkopse detektiert. Diese Sensoreinrichtung weist
einen mechanischen Fühler
auf, der vom Fußende
des Spinnkopses so ausgelenkt wird, dass er einen Initiator bedämpft.
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Das
heißt,
der Fühler
ist so angeordnet, dass er jeweils nur vom Kopsfuß, nicht
aber von der Kopsspitze ausgelenkt wird.
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Die
vorbeschriebene Vorrichtung zur Erkennung der Orientierung von Spinnkopsen
weist allerdings den Nachteil auf, dass eine solche Vorrichtung bei
jedem Partiewechsel neu justiert werden muss.
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Vorrichtungen
zur Erkennung der Orientierung von Spinnkopsen sind auch durch die
CH-PS 430 529 oder die
DE
198 40 299 A1 bekannt.
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In
der CH-PS 430 529 sind beispielsweise Vorrichtungen beschrieben,
bei denen die Erkennung der Orientierung der Spinnkopshülse entweder
mechanisch oder photoelektrisch erfolgt.
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Die
mechanische Abtastung der Spinnkopshülsen erfolgt beispielsweise
dadurch, dass die Spinnkopshülse
in speziellen Haltewinkeln gehalten und ein konisch ausgebildeter
Dorn in die Hülsenbohrung
eingeführt
wird. Der Dorn weist dabei einen elektrischen Kontakt auf, der nur
geschlossen wird, wenn der Dorn weit genug in die Hülsenbohrung
eingeführt
werden konnte. Das heißt,
der elektrische Kontakt wird nur dann geschlossen, wenn der Dorn
in die größere Bohrung
am Hülsenfuß der konischen Spinnhülse eingeführt wird.
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Das
beim Schließen
des Kontaktes erzeugte Ausgangssignal wird anschließend einer
Auswerteelektronik zugeführt,
die daraus auf die Orientierung der Spinnkopshülse in den Haltewinkeln schließt.
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Bei
der photoelektrischen Abtastung ist vor dem einen Ende der horizontal
gehaltenen Spinnkopshülse
eine Lichtquelle mit einer Streulinse und vor dem anderen Ende ein
lichtempfindlicher Sensor anzuordnen.
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Abhängig davon,
ob der Hülsenfuß oder die Hülsenspitze
dem Lichtsensor zugewendet ist, wird eine größere oder kleinere Fläche des
Lichtsensors ausgeleuchtet. Die sich dabei ergebenden Beleuchtungsunterschiede
werden mit Hilfe einer geeigneten Auswerteelektronik erfasst und
zur Bestimmung der Orientierung der Spinnkopshülse verarbeitet.
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Bei
dieser bekannten Vorrichtung zur Erkennung der Orientierung von
Kopsen, wird ein Spinnkops in einem Messabschnitt von einer optischen
Abtasteinrichtung abgetastet.
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Die
optische Abtasteinrichtung umfasst dabei optische Abtastmittel,
die derart angeordnet sind, dass sie getrennt die beiden Enden des
Spinnkopses abtasten und jeweils ein entsprechendes Abtastsignal
erzeugen.
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Eine
zugehörige
Auswerteeinrichtung erkennt die Orientierung des Spinnkopses durch
einen Helligkeitsvergleich der von den optischen Abtastmitteln erzeugten
Abtastsignale mit einem entsprechenden Referenzwert.
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Die
bekannten optischen Abtastvorrichtungen arbeiten zwar ordnungsgemäß, weisen
aber den entscheidenden Nachteil auf, dass die jeweiligen Spinnkopse,
bevor sie überprüft werden
können,
zunächst
in einer Prüfstellung
positioniert werden müssen.
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Das
heißt,
das Abtasten der einzelnen Spinnkopse gestaltet sich relativ zeitintensiv,
was die erzielbare Taktleistung solcher Vorrichtungen stark beeinträchtigt.
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Ausgehend
von Vorrichtungen der vorstehend beschriebenen Gattung liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur sicheren Ermittlung
der Orientierung von Spinnkopsen zu entwickeln, die eine hohe Taktleistung
aufweist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Vorrichtung gelöst,
die die im Anspruch 1 beschriebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung
einer Vorrichtung zur Erkennung der Orientierung von Kopsen im Bereich
einer Kopstransportstrecke, auf der Spinnkopse befördert werden,
die im Wesentlichen längs
orientiert sind, hat den Vorteil, dass die Kopse zur Überprüfung ihrer
Spitzenausrichtung nicht mehr angehalten werden müssen, sondern
während
ihres Vorbeilaufes abschnittsweise abgetastet und bewertet werden
können.
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Eine
solche Arbeitsweise führt
zu einer deutlichen Steigerung der Taktleistung der Vorrichtung.
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Die
Ausstattung der Vorrichtung mit einer Lichtquelle, einer ersten
Zylinderlinse, einer Spaltblende, einer zweiten Zylinderlinse, einem
Spiegelelement sowie einem Fotosensor führt außerdem zu einer kostengünstigen,
sehr zuverlässig
arbeitenden Konstruktion.
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Die
Vorrichtung ist dabei, wie im Anspruch 2 dargelegt, vorzugsweise
als Messbrücke
ausgebildet, die ein im Bereich der Kopstransportstrecke angeordnetes,
definiert ansteuerbares Kopstransportband überspannt.
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Die
Ausbildung als Messbrücke
ergibt eine kompakte Konstruktion, die leicht an jedem Punkt der Kopstransportstrecke
installiert werden kann.
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Wie
im Anspruch 3 beschrieben, ist in vorteilhafter Ausführungsform
vorgesehen, dass innerhalb des Gehäuses der Messbrücke eine
Leiterkarte installiert ist, auf der wenigstens die als Laserdiode ausgebildete
Lichtquelle, der als Fotodiode ausgebildete Fotosensor, eine Signalaufbereitung,
die optische Signale in Analogsignale wandelt, sowie die Intensitätsüberwachung
für die
Laserdiode angeordnet sind.
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Durch
die Anordnung dieser Bauteile auf einer innerhalb des Gehäuses der
Messbrücke
angeordneten Leiterkarte wird es auf relativ einfache Weise möglich, einerseits
die ordnungsgemäßen Einbaulagen
der optischen Bauteile exakt einzuhalten und andererseits den Aufwand
für die
Verdrahtung dieser elektronischen Komponenten gering zu halten.
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Die
Anordnung dieser optischen Bauteile innerhalb des Gehäuses der
Messbrücke
macht diese Bauteile außerdem
relativ unempfindlich gegen Umwelteinflüsse.
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Wie
im Anspruch 4 dargelegt, weist die Steuereinrichtung des Flachrundförderers,
die über
eine Signalleitung mit der Messbrücke verbunden ist, eine Auswerteeinrichtung
mit einer entsprechenden Auswerte-Software auf.
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Die
Auswerteeinrichtung berechnet anhand eines Auswertealgorithmus aus
einem Analogsignal, das die innerhalb der Messbrücke angeordnete Signalaufbereitung
aus den Intensitätsunterschieden
eines durch den Spinnkops teilweise abgedeckten Lichtstreifens generiert
hat, die Spitzenausrichtung des jeweiligen Kopses.
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Das
heißt,
mittels der Auswerteeinrichtung wird die Spitzenausrichtung eines
Spinnkopses erfasst, während
der Spinnkops durch die Messbrücke bewegt
wird.
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Wie
im Anspruch 5 beschrieben, ist die Steuereinrichtung des Flachrundförderers über eine
Steuerleitung außerdem
mit einem nachgeschalteten Kopswender verbunden.
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In
Abhängigkeit
von der ermittelten Spitzenausrichtung des Spinnkopses wird der
Kopswender dabei so angesteuert, dass der überprüfte Spinnkops stets mit seinem
Hülsenfuß voraus
auf einen der im Transportsystem der Spulmaschine umlaufenden Transportteller überführt wird.
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Wie
in den Ansprüchen
6 und 7 dargelegt, weist die Messbrücke in vorteilhafter Ausgestaltung zwei
orthogonal zu einander angeordnete Zylinderlinsen mit deutlich unterschiedlich
großen
Krümmungsradien
auf.
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Die
erste Zylinderlinse, deren Krümmungsradius
erheblich kleiner ist, ist dabei so eingebaut, dass im Einbauzustand
der Messbrücke,
die durch die Krümmungsradien
der Linse aufgespannten Ebenen parallel angeordnet sind und in horizontaler
Richtung verlaufen, während
die durch die größeren Krümmungsradien
aufgespannten Ebenen der zweiten Zylinderlinse, die ebenfalls parallel
angeordnet sind, in vertikaler Richtung verlaufen.
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Bei
einer solchen Anordnung der Zylinderlinsen wird das von der Laserdiode
emittierte Licht durch die erste Zylinderlinse zunächst bezüglich seiner
horizontalen Ausbreitung parallelisiert, bevor durch die zweite
Zylinderlinse eine Parallelisierung des Lichtes bezüglich seiner
vertikalen Ausrichtung stattfindet.
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Das
heißt,
das von der Laserdiode emittierte Licht bildet hinter der zweiten
Zylinderlinse einen Lichtstreifen, dessen vertikale Ausdehnung erheblich über seiner
Breite, das heißt
seiner horizontalen Ausdehnung, liegt.
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Wie
im Anspruch 8 beschrieben, ist in vorteilhafter Ausführungsform
außerdem
eine Spaltblende vorgesehen, die eine schlitzartige Öffnung aufweist.
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Die
seitlichen Wandungsabschnitte der schlitzartigen Öffnung der
Spaltbreite sind dabei konvex nach innen gewölbt.
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Das
heißt,
im mittleren Bereich der Spaltblende wird das Licht mehr abgeschattet
als in den Randbereichen.
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Auf
diese Weise wird eine homogene Intensität des Lichtes über die
ganze Länge
Abschattung des Lichtstreifens erreicht und damit sichergestellt, dass
die Höhenlage
des Spinnkopses auf dem Kopstransportband bei der Abschattung des
Lichtstreifen keine Rolle spielt.
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Wie
in den Ansprüchen
9 und 10 beschrieben, sind im Bereich der Messbrücke zur Erkennung der Orientierung
von Kopsen gute Bedingungen gegeben, wenn der mittels der Zylinderlinsen
sowie der Spaltblende aus dem emittierten Licht des Fotolasers gebildete
Lichtstreifen eine Länge
zwischen 50 mm und 100 mm und eine Breite zwischen 0,5 mm und 2 mm
aufweist.
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Optimale
Voraussetzung stellen sich ein, wenn die Länge des Lichtstreifen ca. 70
mm und seine Breite ca. 1 mm beträgt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Es
zeigt:
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1 eine
Draufsicht auf eine Kopslieferstation mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Erkennung der Orientierung von Kopsen,
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2 in
Seitenansicht einen Blick auf das Innere einer als Messbrücke ausgebildeten
Vorrichtung zur Erkennung der Orientierung von Kopsen,
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3 die
in 2 dargestellte Messbrücke in Draufsicht, gemäß Schnitt
III-III,
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4 schematisch
die Funktionsweise der optischen Elemente der Messbrücke, bezogen
auf die Strecke Laserdiode – Spiegelelement.
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In 1 ist
schematisch, in Draufsicht, eine insgesamt mit der Bezugszahl 1 gekennzeichnete Kopslieferstation
dargestellt.
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Solche
an sich bekannten und beispielsweise in der
DE 41 12 435 C2 ausführlich beschriebenen Kopslieferstationen
1 bestehen
im Wesentlichen aus einer Kippvorrichtung
2 zum Entleeren
(nicht dargestellter) Kopsbehälter,
einem Flachförderer
3 zum Aufnehmen
der Spinnkopse
4 sowie einem Kopsrundförderer
5 zum Vereinzeln
dieser Spinnkopse.
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Der
Kopsrundförderer 5 weist
dabei einen Fördertopf 6 mit
einer nach oben gewölbten
Zentralfläche 7 auf,
von der eine Förderbahn 8 in
Form einer räumlichen
Spirale abgeht, die schließlich
in eine Kopstransportstrecke 9 übergeht.
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Im
Bereich der Kopstransportbahn 9 ist ein mittels eines Antriebes 10 definiert
antreibbares Kopstransportband 11 sowie eine erfindungsgemäße Messbrücke 12 installiert.
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Die
Messbrücke 12,
die in den 2 und 3 näher dargestellt
ist, ist über
eine Steuerleitung 13 mit der Steuereinrichtung 40 des
Flachrundförderers 3, 5 verbunden,
die ihrerseits über
eine Steuerleitung 41 an den Antrieb 14 eines
nachgeschalteten Kopswenders 15 angeschlossen ist.
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Solche
Kopswender
15 sind an sich bekannt und beispielsweise in
der vorstehend bereits erwähnten
DE 41 12 435 C2 relativ
ausführlich
beschrieben.
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Die
in den 2 und 3 schematisch dargestellte Messbrücke 12 verfügt über eine
Laserdiode 17, die innerhalb der Messbrücke 12 auf einer Leiterplatte 18 angeordnet
ist.
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Auf
dieser Leiterplatte 18 sind außerdem eine Fotodiode 28 sowie
eine elektronische Signalaufbereitung 29 angeordnet, die
ein optisches Signal in eine Analogsignal wandelt.
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Die
Laserdiode 17 emittiert einen Lichtstrahl 19,
der auf eine erste Zylinderlinse 20 trifft, deren im Einbauzustand
der Messbrücke 12 durch
die Krümmungsradien
aufgespannten Ebenen 21 parallel angeordnet sind und in
horizontaler Richtung verlaufen.
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In
einem geringen Abstand hinter der Zylinderlinse 20 ist
eine Spaltblende 22 installiert, deren Öffnung 23 in vertikaler
Richtung ihrer Hauptausdehnung aufweist.
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Die
Seitenwandungen 24 der Öffnung 23 der Spaltblende 22 sind
dabei konvex nach innen gekrümmt
ausgebildet.
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Des
Weiteren ist eine zweite Zylinderlinse 30 vorgesehen, deren
Krümmungsradius
deutlich größer als
der Krümmungsradius
der ersten Zylinderlinse 20 ist und deren durch die Krümmungsradien
aufgespannten Ebenen 25 orthogonal zu den entsprechenden
Ebenen der ersten Zylinderlinse 20 verlaufen.
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Im
Anschluss an die Zylinderlinse 24 weist die Messbrücke 12 einen
Durchbruch 26 auf.
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Das
heißt,
das Gehäuse 36 der
Messbrücke 12 überspannt
die Kopstransportstrecke 9 sowie gegebenenfalls einen auf
dem Kopstransportband 11 beförderten Spinnkops 4.
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Auf
der gegenüberliegenden
Seite des Durchbruches 26 ist eine Spiegelelement 27 so
installiert, dass das von der Laserquelle 17 emittierte Licht
auf den Fotosensor 28 reflektiert wird.
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Die
Funktion der erfindungsgemäßen Messbrücke wird
nachfolgend anhand der 4 erläutert, wobei in 4,
aus Gründen
der besseren Übersichtlichkeit,
die Entwicklung des Lichtstreifens nur bis zu dessen Auftreffen
auf das Spiegelelement angedeutet ist.
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Der
von einer Lichtquelle, vorzugsweise der Laserdiode 17,
emittierte Lichtstrahl 19 trifft auf die plane Rückseite
der ersten Zylinderlinse 20, die den Lichtstrahl 19 bezüglich der
vertikalen Ebenen 31A und 31B parallelisiert,
so dass hinter der Zylinderlinse 20 ein noch relativ breiter
Lichtstreifen 32 gegeben ist.
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Dieser
Lichtstreifen 32 fällt
auf die Spaltblende 22 bzw, durch die Öffnung 23 der Spaltblende 22 und
wird dabei so abgeschattet, das die Intensität des Lichtes des Lichtstreifens 33 hinter
der Spaltblende 22 nahezu homogen ist.
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Der
dabei entstehende, schmalere Lichtstreifen 33 trifft anschließend auf
die plane Rückseite
der zweiten Zylinderlinse 30, und wird von dieser, wie
in 4 angedeutet, auch bezüglich der horizontalen Ebenen 34A und 34B parallelisiert.
Der dabei entstandene Lichtstreifen, der in 4 mit der
Bezugszahl 35 gekennzeichnet ist, weist vorzugsweise eine Länge L von
etwa 70 mm und eine Breite B von etwa 1 mm auf.
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Der
Lichtstreifen 35 wird nach Durchquerung des Durchbruches 26 am
Spiegelelement 27 reflektiert und gelangt, was in 4 aus
Gründen
der Übersichtlichkeit
nicht dargestellt ist, über
die Zylinderlinse 30 zur Leiterplatte 18 zurück, wo der
jetzt wieder gebündelte
Lichtstrahl auf die Fotodiode 28 fällt, die an die Signalaufbereitung 29 angeschlossen ist.
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Das
heißt,
der Weg des Lichtes vom Spiegelelement 27 zur Fotodiode 28 weicht
etwas von dem Weg ab, den das Licht zwischen Laserdiode 17 und Spiegelelement 27 zurücklegt.
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Jeder über das
Kopstransportband 11 herangeführte Spinnkops 4 verursachte
bei seiner Durchfahrt durch den Durchbruch 26 der Messbrücke 12 eine
Abschattung des Lichtstreifens 35, was zu einer Verminderung
der Intensität
des von der Fotodiode 28 wahrnehmbaren Lichtes führt.
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Die
jeweils erfasste Intensität
des Lichtes wird in der Signalaufbereitung 29 in ein entsprechendes
Analogsignal gewandelt, das über
die Signalleitung 13 auf eine innerhalb der Steuereinrichtung 40 des
Flachrundförderers 3, 5 angeordnete
Auswerteeinrichtung übertragen
und dort entsprechend verarbeitet wird.
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Das
heißt,
ein auf dem Kopstransportband 11 beförderter Spinnkops 4 wird
bei seinem Durchlauf durch den Durchbruch 26 der Messbrücke 12 durch
den Lichtstreifen 35 auf seiner gesamten Länge abschnittsweise
abgetastet.
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Die
durch die Abschattung verursachten Einzelwerte für die Lichtintensität werden
in der Signalaufbereitung 29 bzw. der Auswerteeinrichtung
der Steuereinrichtung 40 dabei unter anderem dahingehend
verarbeitet, dass aus den Unterschieden der jeweils erfassten Lichtintensität auf die
Ausrichtung des Spinnkopses 4 geschlossen wird.
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Durch
die Steuereinrichtung 40, die über die Steuerleitung 41 an
einen nachgeschalteten Kopswender 15 angeschlossen ist,
wird dieser Kopswender 15 gegebenenfalls so angesteuert,
dass die Lage des Spinnkopses 4 korrigiert wird.
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Die
in der Steuereinheit 40 des Flachrundförderers 3, 5 angeordnete
Auswerteeinrichtung mit ihrer Auswerte-Software ist dabei ein komplexes
selbst lernendes System mit verschiedenen Plausibilitätskontrollen.
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Die
Auswerteeinrichtung filtert beispielsweise das Messsignal um Störungen zu
vermeiden, blendet bei der Messung Verschmutzungen und/oder Fadenreste
auf dem Spinnkops aus, kompensiert automatisch Verschmutzungen der
Messbrückenoptik und
meldet eine notwendige Reinigung dem Bedienpersonal.
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Die
bei der erfindungsgemäßen Messbrücke eingesetzte
Auswerteeinrichtung ermöglicht
außerdem
eine Vermessung aller gängigen
Kopsformate, ohne irgend eine Neueinstellung oder einen Umbau. Des
weiteren kann auch die Art der Bewicklung der Spinnkopse detektiert
werden. Es können
beispielsweise Spinnkopse ermittelt werden, die ohne sichtbare Hülse voll
vom Fußkopf
bis zur Hülsenspitze
bewickelt sind.