DE3603649A1 - System zur ueberwachung der fadenzufuehrung bei wickelmaschinen, insbesondere fuer die roving-wickeltechnik - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Überwachung der Fadenzuführung bei Wickelmaschinen, insbesondere für die Roving-Wickeltechnik. Diese Technik bedient sich großer Spezialmaschinen zur Verarbeitung von Glas-, Kohle- und anderen Fasern zu hochfesten Hohlkörpern, wobei die aufgewickelten Faserstränge mit Gießharz oder anderen Kunststoffen verklebt und dadurch zu einem sehr zähen Gefüge verfestigt werden, das im Vergleich zu Stahl wesentlich leichter ist. Die Fäden (Rovings) werden vor dem Aufbringen durch ein Kunststoffbad gezogen. Für bestimmte Anwendungszwecke sind Maschinen, die gleichzeitig 80 und mehr Fäden wickeln und diese von entsprechend vielen Spulen abziehen, keine Seltenheit.

Reißt einer dieser Fäden oder wird während des Wickelvorganges die eine oder andere Spule leer, so ist das gefertigte und gewöhnlich hoch beanspruchte Bauteil unbrauchbar. Der Kontrolle auf Fadenriß und Spulenentleerung kommt deshalb erhebliche Bedeutung zu.

Bekannt sind Fadenspannungs-Wächter mit einem feder­ belasteten Hebel, der eine Umlenköse oder -rolle für den Faden am Hebelende aufweist und bei nachlassender Fadenspannung in seine Ruhestellung zurückkehrt, was dann ein Störsignal auslöst. Jede Umlenkung oder Reibung des Rovings ist jedoch höchst unerwünscht, da dies zum Bruch von Einzelfasern oder sonstigen Beschädigungen führen kann.

Auch Fadenbewegungswächter sind bekannt, insbesondere in Form von bei geringem Umschlingungswinkel und geringer Auflagekraft vom Faden angetriebenen Rollen, deren Drehbewegung sensiert wird. Reißt der Faden, so bleibt die Rolle stehen und daraus wird ein Störsignal abgeleitet. Allerdings treten diese Störsignale dann auch bei Arbeitspausen der Wickelmaschine auf. Zur Unterdrückung der Signale müßte eine Abhängigkeit zwischen dem Maschinenantrieb und dem Überwachungssystem geschaffen werden, die störend ist und die Verwendbarkeit des Überwachungssystems für unterschiedliche Maschinen in Frage stellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System vorzuschlagen, mit dessen Hilfe ohne funktionelle Kopplung mit dem Maschinenantrieb und ohne daß die Fäden eine gewisse Mindestspannung aufweisen festgestellt werden kann, ob ein Faden gerissen oder infolge Entleerens der Spule nicht vorhanden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedem einzelnen Faden ein Fadenbewegungsmelder mit binärem Ausgangssignal zugeordnet ist, daß durch logische Verknüpfung sämtlicher Bewegungsmelder-Ausgangssignale ein Referenzsignal gewonnen wird und daß bei Antivalenz dieses Referenzsignals und wenigstens eines Bewegungsmelder- Ausgangssignals eine Störung gemeldet wird. Der Grundgedanke der Erfindung besteht also darin, die interessierende Störung daran zu erkennen, daß sich wenigstens ein Faden bewegungsmäßig anders als die übrigen Fäden verhält. Wenn also ein Bewegungsmelder Stillstand signalisiert und die übrigen Bewegung, so liegt im Fadenkanal dieses einen Bewegungsmelders die Störung. Andererseits ist auch dann eindeutig eine Störung gegeben, wenn ein Bewegungsmelder Bewegung signalisiert, die übrigen aber nicht alle ebenfalls Bewegung signalisieren. In diesem Fall stimmt zwar der Störungsort mit dem betreffenden Bewegungsmelder nicht überein. Die Betrachtung der Gesamtheit aller Bewegungsmelder wird jedoch erweisen, daß wenigstens einer Stillstand signalisiert, so daß die Störung hier geortet werden kann. Es wird also zweckmäßig sein, bei einem Störungssignal denjenigen Bewegungsmelder anzuzeigen, der Stillstand signalisiert.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß als Ausgangssignal der Bewegungsmelder die Größe "0" dem Fadenstillstand und die Größe "L" der Fadenbewegung zugeordnet ist, daß die logische Verknüpfung eine ODER-Verknüpfung ist und daß jedem Bewegungsmelder ein UND-Glied mit zwei Eingängen zugeordnet ist, wobei das Referenzsignal an den einen Eingang und das betreffende Bewegungsmeldersignal nach vorheriger Invertierung an den anderen Eingang gelegt ist.

Alternativ könnte auch eine UND-Verknüpfung gewählt werden, wobei jedoch die Ausgangsgröße "L" dem Fadenstillstand zuzuordnen und das Referenzsignal zu invertieren wäre. In beiden Fällen gibt derjenige Bewegungsmelder das Störungssignal, dessen Faden tatsächlich gerissen oder nicht vorhanden ist.

Bei zwei weiteren denkbaren Ausführungsmöglichkeiten, nämlich ODER-Verknüpfung, Stillstand entspricht Größe "L", Bewegungsmeldersignal ist vor dem zweipoligen UND-Glied invertiert bzw. UND-Verknüpfung, Stillstand entspricht Größe "0", Referenzsignal ist invertiert, lösen die Fadenbewegungsmelder mit laufendem Faden die Störungsmeldung aus, die Störung selbst ist jedoch bei dem Fadenkanal zu orten, dessen Bewegungsmelder Stillstand signalisiert. Die Fehlerortung ist aber schaltungstechnisch kein Problem, beispielsweise durch entsprechende Invertierung der Ausgangssignale der UND-Glieder.

Es ist auch zweckmäßig, den einzelnen Fadenbewegungsmeldern je ein Zeitglied nachzuschalten, welches bei kurzzeitigem Fadenstillstand das diesbezügliche Ausgangssignal verhindert. Je nach dem Wickelverfahren bzw. der Form des zu bewickelnden Dorns kann es während des Wickelvorgangs regelmäßig zu einem kurzen Fadenstillstand kommen, der mit dem Stillstand der anderen Fäden zeitlich nicht übereinstimmt. Das Zeitglied verhindert in diesen Fällen unzutreffende Störungssignale.

Ähnlich falsche Störungssignale könnten beim Anlauf der Wickelmaschine auftreten, weil die Ausgangssignale der Fadenbewegungsmelder schon aus Toleranzgründen niemals exakt gleichzeitig erscheinen. Es wird deshalb vorgeschlagen, daß der logischen Verknüpfung, sofern sie eine ODER-Verknüpfung ist, ein Zeitglied nachgeschaltet ist, welches das Referenzsignal solange unterdrückt, bis alle Fäden eindeutig in Bewegung gekommen sind.

Im Interesse der schon erwähnten Unabhängigkeit des Überwachungssystems vom Wickelmaschinenantrieb und Maschinentyp ist es vorteilhaft, die Fadenbewegungsmelder am Fadenmagazin in der Nähe der betreffenden Spulen anzuordnen bzw. zwischen dem Fadenmagazin und der nächstfolgenden Öse oder Umlenkrolle. Eine Anordnung in der Nähe des Ablegeauges, wo der Faden mit Kunststoff getränkt ist, kommt schon aus Gründen der Verschmutzung nicht in Betracht.

Die magazinnahe Anordnung des Bewegungsmelders wirft allerdings dort Probleme auf, wo der Faden nicht von einer gebremsten Vorratsspule außen abgezogen wird, sondern stillstehende sog. Innenabzugsspulen vorgesehen sind. Hier hat der Faden beim Abziehen praktisch keine Spannung, so daß für die üblichen mechanischen Fadenbewegungswächter Umlenkrollen, Fadenbremsen u. dgl. zu installieren wären. Um dies zu vermeiden wird vorgeschlagen, daß reibungslose, insbesondere elektrooptische Fadenbewegungsmelder vorgesehen sind.

Es ist somit ein vom Wickelmaschinenantrieb unabhängiges Fadenüberwachungssystem geschaffen, das ohne jede Schikane im Fadenweg auskommt. Eine bausatzmäßige Ausgestaltung ermöglicht die Verwendung bei Wickelmaschinen jeglichen Typs. Die praktisch berührungslosen, jedenfalls aber reibungsarmen Fadenbewegungsmelder können in der Nähe des Fadenmagazins installiert werden und eignen sich insbesondere auch für Innenabzugsspulen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 grob schematisch den Verlauf eines Fadens von der Spule zum Wickeldorn,

Fig. 2 ist ein logisches Schaltbild einer Ausführungsform des Überwachungssystems und

Fig. 3 eine schematische räumliche Darstellung eines elektrooptischen Fadenbewegungsmelders.

Gemäß Fig. 1 wird der Faden (1), der auch die Form eines Bandes haben kann und in der Glasfaser-Wickeltechnik als Roving bezeichnet wird, aus einer feststehenden Innenabzugsspule (2) herausgezogen. Er durchläuft einen elektrooptischen Fadenbewegungsmelder (3), eine Fadenbremse (4), und wird dann mit Hilfe von Rollen (5), die in einen Gießharzbehälter (6) eintauchen, mit Gießharz benetzt. Sodann folgt zur Aufrechterhaltung der Fadenspannung ein sog. Tänzer (7), bestehend aus zwei feststehenden Umlenkrollen und einer Umlenkrolle, die an einem federbelasteten Hebel angebracht ist. Über das bewegliche Ablegeauge (8) wird der Faden schließlich auf einen angetriebenen Dorn (9) aufgewickelt, von dem der fertige Hohlkörper nach der Aushärtung abgezogen wird. Es ist festzuhalten, daß in Wirklichkeit bei solchen Wickel­ maschinen eine Vielzahl entsprechender Anordnungen für viele Fäden parallel nebeneinander vorgesehen sind, wobei bestimmte Einzelkomponenten auch für mehrere oder alle Fäden gemeinsam konzipiert sein können. Jedenfalls aber ist erfindungsgemäß jedem einzelnen Faden ein Fadenbewegungsmelder (3) zugeordnet.

Gemäß Fig. 2 sind beispielsweise vier Fadenbewegungsmelder (3) dargestellt. Sie geben bei Fadenstillstand oder beim Fehlen des Fadens ein Signal der Größe "0" und bei störungsfreier Fadenbewegung ein Signal der Größe "L" ab. Jedem Fadenbewegungsmelder ist ein Zeitglied (20) nachgeschaltet, welches die Flanke des Stillstandssignals um etwa 500 Millisekunden verzögert. Sämtliche Ausgangssignale (A) der Zeitglieder (20) gelangen zu einem gemeinsamen ODER-Glied (21), dem ebenfalls ein Zeitglied (19) nachgeschaltet ist, dessen Ausgangssignal als Referenzsignal (B) bezeichnet wird. Jedem Fadenbewegungsmelder ist ferner ein UND-Glied (22) mit einem normalen und einem negierten Eingang zugeordnet. Die Ausgangssignale (A) sind jeweils dem negierten Eingang zugeführt, während das Referenzsignal (B) am anderen Eingang liegt. Tritt am Ausgang eines oder mehrerer der UND-Glieder (22) ein Signal der Größe "L" auf, so bedeutet dies eine Störung, d. h. Fadenriß oder Entleerung der Spule des betreffenden Fadens. Im Beispiel sind Lampen (23) als Störungsanzeige angedeutet. Die Störung kann zusätzlich auch akustisch oder durch Stillsetzen der Wickelmaschine wirksam gemacht werden.

Das Referenzsignal (B) hat die Größe "L", wenn wenigstens einer der Fäden läuft. Die dem stillstehenden Faden entsprechende Größe "0" ist demgegenüber antivalent. Die Negierung des Signals (A) am Eingang des betreffenden UND- Gliedes (22) macht diese Konstellation in Form eines Störungssignals am Ausgang des UND-Gliedes erkennbar.

Fig. 3 deutet die Bauform eines elektrooptischen Fadenbewegungsmelders an. Zwei aufeinandergesetzte Gehäusehälften (24) lassen einen im Querschnitt rechteckigen Führungskanal (25) zwischen sich frei. In eine den Führungskanal quer durchstoßende Bohrung ist unten eine Fotozelle (26) und oben eine Lichtquelle (27) eingesetzt. Ein Roving (28) durchsetzt bzw. durchläuft den Führungskanal (25) mit reichlich Spiel. Im Gegensatz zu dem Zustand bei stillstehendem Roving (28) beobachtet man bei bewegtem, insbesondere schnellaufendem Roving eine Querschwingung des Rovings, die eine eindeutig meßbare Veränderung des Ausgangssignals der Fotozelle (26) zur Folge hat. Bei fehlendem Faden ist der Signalunterschied gegenüber dem laufenden Roving noch deutlicher gegeben. Das Fotozellensignal wird mit nicht dargestellten elektronischen Mitteln ausgewertet und daraus je nach Größe und vorhandenen Schwingungen ein logisch weiterverwertbares Ausgangssignal gewonnen, und zwar für den Zustand "Bewegung" einerseits und für den Zustand "Stillstand oder fehlender Faden" andererseits.

• Bezugszeichenliste  1 Faden
   2 Innenabzugsspule
   3 Fadenbewegungsmelder
   4 Fadenbremse
   5 Rolle
   6 Gießharzbehälter
   7 Tänzer
   8 Ablegeauge
   9 Dorn
  19 Zeitglied
  20 Zeitglied
  21 ODER
  22 UND
  23 Lampe
  24 Gehäusehälfte
  25 Führungskanal
  26 Fotozelle
  27 Lichtquelle
  28 Roving
  A Ausgangssignal
  B Referenzsignal

Claims (6)

1. System zur Überwachung der Fadenzuführung bei Wickelmaschinen, insbesondere für die Roving-Wickeltechnik, dadurch gekennzeichnet, daß jedem einzelnen Faden (1) ein Fadenbewegungsmelder (3) mit binärem Ausgangssignal (A) zugeordnet ist, daß durch logische Verknüpfung sämtlicher Bewegungsmelder-Ausgangssignale ein Referenzsignal (B) gewonnen wird und daß bei Antivalenz dieses Referenzsignals und wenigstens eines Bewegungsmelder-Ausgangssignals eine Störung gemeldet wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangssignal der Bewegungsmelder (1) die Größe "0" dem Fadenstillstand und die Größe "L" der Fadenbewegung zugeordnet ist, daß die logische Verknüpfung eine ODER- Verknüpfung (21) ist und daß jedem Bewegungsmelder (3) ein UND-Glied (22) mit zwei Eingängen zugeordnet ist, wobei das Referenzsignal (B) an den einen Eingang und das betreffende Bewegungsmeldersignal (A) nach vorheriger Invertierung an den anderen Eingang gelegt ist.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Bewegungsmeldern (3) je ein Zeitglied (20) nachgeschaltet ist, welches bei kurzzeitigem, insbesondere durch das Wickelverfahren bedingtem Fadenstillstand das diesbezügliche Ausgangssignal verhindert.

4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ODER-Verknüpfung (21) ein Zeitglied (19) nachgeschaltet ist, welches beim Anlauf der Wickelmaschine das Referenzsignal (B) solange unterdrückt, bis alle Fäden in Bewegung gekommen sind.

5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß reibungslose, insbesondere elektrooptische Fadenbewegungsmelder (3) vorgesehen sind.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenbewegungsmelder (3) im Fadenweg zwischen dem Fadenmagazin (2) und der nächstfolgenden Fadenführung (4) angeordnet sind.