本发明涉及在形成纱线气圈的纺织机的工位上确定由行进纱线形成的纱线气圈的直径的装置和相应的方法。
背景技术：
在纺织机械工业中长久以来已经公知了生产机器各种不同的实施方案，其中在运行期间它们通常在许多工位的区域中或所属运行装置的区域中都形成纱线气圈。
这种生产机器因此具有用于确定和限制这种纱线气圈尺寸的监控装置，它可以非常不同的方式工作。这类公知的监控装置例如通常具有传感装置，借助该传感装置来观察形成纱线气圈的绕行的纱线。
在de10103892a1中例如描述了一种方法和一种装置，借助其使得设置在整经机筒子架中的喂给筒子的纱线抽出速度可以被优化。
公知的是，当在工作过程的进程中从一个喂给筒子(其被定位在所属的筒子架中)经由顶部以相对高的抽出速度抽出一纱线时，产生一个纱线气圈，纱线气圈的直径尤其取决于纱线抽出速度和纱线拉力。其中纱线气圈的尺寸随着增大的纱线抽出速度而增长。
在由de10103892a1公开的方法中通过设置在筒子架上的测量装置检测至少几个在纱线抽出时产生的纱线气圈的尺寸并传输给控制装置，该控制装置在达到纱线气圈的极限值时负责以调节方式干预所述纱线抽出速度。其中作为确定该纱线气圈尺寸的测量装置可以使用以各种光学原理工作的测量单元，例如相机、一个或多个光栅(lichtschranke)或类似的装置。
在de10103892a1中描述的方法只被用于气圈尺寸极限值的探测，而没有给出该过程每个时间点上气圈尺寸的说明。也就是说，所描述的调节总在超过或低于给定的极限值时才被激活。该调节在达到最大抽出速度或最大纱线拉力的预定值时还被中止。
由de2255663a1和ep0282745a1与环锭纺纱机相关地公开了以光学方式工作的测量装置，借助其可以确定纱线气圈形状和/或纱线气圈尺寸。
在de2255663a1中例如描述了环锭纺纱机的工位，该工位装备有空气-或磁性支承的纺纱钢领，由行进纱线带动的纺纱转子在纺纱钢领上环绕运行。
因为这种工位操作时，为确保纺纱过程无误，已知纺纱钢领的转速和纺纱转子的转速之间需要有已确定的差，纺纱过程中既要控制以气体方式安置的或以磁性方式安置的纺纱钢领的转速，还要控制纺纱转子的转速。
此外在这种方法中连续地监控是否遵守了预先确定的最大纱线张力，并且实现纺纱时对管纱区域中的调整的纱线气圈的监控以及必要时的稳定。也就是说，通过对纱线气圈从其子午圈平面的纱线曲线偏差的测量以及相应地借助可变地制动纺纱钢领来调整纱线张力以稳定纱线气圈的纱线曲线走向。用于检测纱线气圈的纱线曲线偏差的装置在此基本上由测量传感器和触发装置构成，该测量传感器包括一排小的光电元件，该触发装置使得该纱线气圈周期性地被强光照射。
已知的装置要么相对复杂(de2255663a1)，要么常常不太准确，或者由于测量范围大(de10103892a1)而对空气污染特别敏感。
因此在实践中，这些已知的装置无法胜任上述任务。
专利文献ep0282745a1描述了用于对多锭子纺织机的工位进行生产监控和质量监控的方法及装置，这也就是说，依据该方法/使用该装置能够监控是否存在纱线以及纱线直径。
为实现这一目的，环锭纺纱机配备有光学监控机构，该光学监控机构通过照亮在工位区域内旋转的纱线气圈来监控纺织机的相邻布置的多个工位。
所述监控机构为此目的包括发射器和接收器，它们如此被构造和设置，使得由发射器发出的光束在其朝向接收器的路径上经过大量旋转的纱线气圈并且在此由于纱线气圈被断断续续地中断或减弱。
所述遮暗(abschattung)在接收器中被转化为电信号，电信号在所属的调整设备中被作为进一步分析的基础。
此外，专利文献ep0282745a1中描述的方法偶尔不太准确，这是因为光束在其从发射器到接收器的路径上经常受到纺纱车间环境中无法避免的纤维颗粒和灰尘颗粒的不利影响。另外，通过所选的监控机构的布置无法推断出气圈的直径，专利文献ep0282745a1相应地没有关于用于维持纱线气圈预定直径的调整设备的启示。
此外，专利文献ep2419554b1公开了倍捻和捻线机的工位，其络筒和卷绕装置被如此布置，以使得它们在运行时位于纱线气圈内。
为了能够控制纱线气圈的尺寸，所述工位还包括监控设备，该监控设备可以包括不同的实施方式。所述监控设备可以在此间接地工作或以光学方式工作。
可以例如通过被设置在纱线操作装置和纱线进入产生纱线气圈的锭子的入口之间的纱线张力传感器或者借助于被定位在纱线从锭子出来的出口和另一个纱线操作装置之间的纱线张力传感器间接确定所述纱线气圈的尺寸。
在另一个实施方式中，还可以间接地通过测量锭子的驱动装置的功率或转矩来获得纱线气圈的尺寸。这也就是说，借助于测量设备可以确定被锭子驱动装置容纳的并且被传输到评估装置的电流，从而能够推测出纱线气圈的尺寸。
关于监控环绕络筒和卷绕装置的纱线气圈的光学测量设备，第一实施方式中建议使用至少两个光栅，其包括用于发出光束的光源和用于接收光束的、对光敏感的探测器。通过这样的装置识别操作过程中由于纱线气圈从旁边经过纱线而导致的光束的中断。此外，已知的实施方式只能用于探测气圈尺寸的极限值，并且无法准确推断出卷绕过程每个时间点的纱线气圈的尺寸。
在另一个可比较的实施方式中使用了带有光束状的、闪光测频光源，例如led或激光的ccd型光敏传感器。
在借助光敏传感器和与锭子的旋转同步的闪光测频光源工作的装置中，当被闪光照亮时，定位图像和形成纱线气圈形状的纱线。
在这样的实施方式中可以按照纱线粗度、纱线表面和/或纱线捻度而导致不同的反射特性，其对测量的缺陷率和其分辨率产生负面影响。此外ccd接收器是相对成本高昂的装置，因为它们为了其运行需要一个复杂的评估单元。
在ep2419554b1中与倍捻和捻纱机的工位相关地描述的监控装置是有改进空间的，因为它们要么不够精确地测量或者是相对成本高昂的。
技术实现要素：
基于前面所述的现有技术，本发明的任务是发展一种装置和一种方法，借助其可以直接且可靠地确定由行进纱线形成的纱线气圈的直径。此外涉及的装置就其结构而言尽可能简单并是成本低亷的。
该任务根据本发明被如此解决，即，该工位具有以电磁方式工作的传感装置，该传感装置被构造和设置成，使得在工位的运行期间，在纱线气圈的每个环绕(umlauf)情况下因形成纱线气圈的纱线导致对传感装置的测量光束的至少两次干扰并且该测量光束的这些干扰的时间间隔被检测到且被用于该纱线气圈直径的计算。
本发明装置具有特别的优点，即在形成纱线气圈的纺织机的每个工位上该纱线气圈的直径从可调整的最小气圈尺寸起被连续地监控。其中通过本发明传感装置的结构设置与配置实现纱线气圈直径的直接且及时的确定。也就是说，总是直接并正确确定的纱线气圈尺寸被可靠且精确地传输至后接的评估装置，该装置在必要时优选与外纱线的纱线张力相关地引入调节措施。
使用本发明传感装置是成本低亷的并且此外能实现紧凑的工位结构，因此为了安装倍捻或捻线机所必需的位置需求被减小。
本发明传感装置不只是相对成本低亷的，而且如前面已说明地还具有很高的敏感性和快速反应性，因此环绕运行的纱线气圈总被快速并可靠地扫描。
此外该传感装置也可以如de19930313a1已知的那样具有太阳能电池以及位于发送器和接收器之间的反馈(rueckkopplung)。通过这种反馈，由于污染、老化等(其可能在该系统中发生)导致的可能的缺陷被补偿。
在本实施例中规定，该传感装置被设置为以光学方式工作的光栅，其具有光源和光接收器。这种光栅是在纺织机中适用的结构元件，其在纺织工业中大量使用。也就是说，这种结构元件不仅在运行期间非常可靠，而且也是有很长使用寿命的。此外这种结构元件由于它们的数量多也是相对成本低亷的。
其中该光栅可以被构造为单路-光栅，其中该光源和光接收器被设置在待被监控的纱线气圈的彼此对置的两侧上，或者可被设置为反射-光栅，其中该光源和光接收器被设置在待被监控的纱线气圈的相同一侧上。
在反射-光栅情况下，该光源和光接收器可被设置在共同的传感器壳体中或者设置在分开的壳体中，其中在这两种情况下必须额外地设立反射器，其例如关于传感器壳体被设置在待被监控的纱线气圈的对置侧上并将光源的光束反射至光接收器。
光栅的两个实施方式已是公知的并且长久以来已经证明适用于纺织机结构中。
本发明的传感装置不必强制地以借助光-/激光束为基础的测量光束的光学方式工作，而可以使用以另外的电磁光谱基础工作的测量光束。
该测量光束也可以例如通过超声源、电感源，热源等或其干扰被引发，其中因此也使用适合的、相关的接收器。
此外在优选的具体实施例中规定，作为光源使用发光二极管。这种在专业领域中简称led的二极管的特征是高的发光强度、长使用寿命以及很低的能耗。
原则上在涉及本发明传感装置时当然也可以想到使用其它的发光装置作为光源。作为光源例如也可以使用激光二极管或表面发射器＝vcsel。而且这些发光装置分别具有特殊的优点。
此外在使用光栅情况下优选的是，该光接收器具有接收二极管，其例如被设置为光敏二极管。当然作为光接收器也可以使用光敏晶体管或光敏电阻。
已经公知光敏二极管对于亮度波动的反应是非常敏感的。如果例如由光源发出的光束被纱线中断，则被减弱的光照强度通过光敏二极管被立刻记录。也就是说，该光敏二极管的导电性下降，这作为电信号被传输给后接的装置。
关于本发明传感装置的结构设置可以实现各种各样的实施方案。该纱线气圈的扫描例如可以垂直于或平行于锭子的转动轴线且因此垂直于或平行于纱线气圈的旋转动轴线来实现。当然原则上说也能实现这样的传感装置结构配置，即其中该测量光束既不垂直也不平行于该纱线气圈的旋转动轴线地运行，而是与之有夹角地运行。
有利的实施方式还被如此给出，即，该传感装置，如由de19511527a1公开的那样，被设置在工位加捻三角区(kodierdreieck)的高度上并被构造为光栅。在这种情况下，捻线在该三角区后的偏移或者说纱线在该三角区紧前方相对纱线气圈转动轴线的偏移给出关于帘线(cordfaden)(捻线)中可能过长的信息。也就是说，当在锭子处使用多个用于监控纱线气圈的装置时，不仅可以理想地确定该气圈包络/气圈轮廓，而且结合该加捻三角区还同时使过长情况的发生被监控到。
在另一个优选实施例中当然还可以想到，该传感装置被如此设置，使得传感装置的光束平行并间隔于该锭子的转动轴线且因此平行并间隔于纱线气圈转动轴线地运行。
此外该传感装置也可以被设置成，使得该传感装置的光束相对纱线气圈转动轴线以一个角度延伸，该角度为＞90°且＜180°。
上述具体实施例的方案最终应用时，一般通过在形成纱线气圈纺织机的工位上的相应的位置关系或也通过待被加工的纱线位置/纱线类型来实现。
为了在纱线气圈的扫描时排除由于例如锭子构件或内纱线导致的错误并且为了例如能在一个后接的监控器上描绘完整的气圈形状时，应该选择相应适宜的具体实施方案。
当然在这个方面重要的是，在光源和光接收器之间的测量光束作用线(其优选由纱线气圈的转动轴线构成)不相交于纱线气圈的中心线。
附图说明
下面借助附图中描述的不同实施例详细解释本发明。其中：
图1以示意侧视图示出具有本发明传感装置的倍捻或捻线机的工位，传感装置被设置成使得该传感装置的测量光束垂直于锭子的转动轴线地运行；
图2以示意侧视图示出具有本发明传感装置的倍捻或捻线机的工位，传感装置同样被设置成使得传感装置的测量光束垂直于锭子的转动轴线地运行；
图3以示意侧视图示出具有本发明传感装置的倍捻或捻线机的工位，传感装置被设置成，使得传感装置的测量光束平行于锭子的转动轴线地运行；以及
图4a和图4b是本发明传感装置的作用方式的图解视图。
具体实施方式
在图1中以示意侧视图示出倍捻或捻线机的工位1。在该实施例中该纺织机具有一个筒子架4，该筒子架一般被定位在工位1的上方或后方并且一般用于接纳多个喂给筒子。从其中一个喂给筒子(下面被称为第一喂给筒子7)抽出一根所谓的外纱线5。
此外该工位1具有能够围绕转动轴线35旋转的锭子2，在本实施例中，具有捻线锭子，其配设有保护筒19，其中安置有第二喂给筒子15。从该第二喂给筒子15顶部抽出所谓的内纱线16并被输送给设置在锭子2上方的纱线气圈引导孔或一个所谓的平衡系统9。该保护筒19(其被支承在可旋转的、在本实施例中构造为加捻盘8的纱线转向装置上)在这里优选通过(未示出的)磁性装置被防止转动。该锭子2的纱线转向装置通过锭子驱动装置3被供能，其中可以是直接驱动或间接驱动。
从第一喂给筒子7抽出的外纱线5被供送至在纱线路线中设置在筒子架4和锭子2之间的、用于影响纱线张力的可调节机构6，借助其在需要时可以改变外纱线5的纱线张力。
机构6通过控制导线连接至调节电路18，调节电路执行对由该机构6施加到外纱线5上的纱线张力和/或纱线速度的调节。
其中通过机构6施加到外纱线5上的可调节的纱线张力优选具有一个数量级，该数量级根据锭子2的几何结构实现自由纱线气圈b的最优化，也就是说，实现具有尽可能小直径的纱线气圈。
外纱线5与所述机构6连接地在锭子驱动装置3的转动轴线区域中穿行通过该锭子驱动装置3并在加捻盘8下方穿过所谓的纱线引出孔沿径向从锭子驱动装置3的空心旋转轴中引出。然后外纱线5运行至加捻盘8的外部区域。
在本实施例中，外纱线5在加捻盘8的边缘处被朝上转向并在形成自由纱线气圈b的情况下环绕该锭子2的保护筒19，该保护筒中定位有第二喂给筒子15。
此外在锭子2的保护筒19的上方设置传感装置33，其例如被构造为光栅。
其中传感装置33既可以如图中所示的那样被构造为单路-光栅，其中光源41和光接收器40被设置在待监控的纱线气圈b的相互对置的两侧上，或被构造为(未示出的)反射-光栅，其中该光源41和光接收器40被定位在待监控的纱线气圈的同一侧上并例如被设置在共同的传感器壳体中。
在反射-光栅情况下，光源的光束还通过反射器(其被设置在待被监控的纱线气圈b的相对传感器壳体对置的侧面上)被反射回光接收器。
如可看出的，在图1中描述的实施例情况下，该单路-光栅被如此定位，使得由传感装置33的光源41射出的测量光束42(在此情况中是光束)垂直于锭子2的转动轴线35地穿透所述纱线气圈b的区域并到达传感装置33的所属光接收器40上。其中传感装置33的光接收器40此外通过信号导线被连接至调节电路18。
传感装置33(借助该传感装置，待监控的纱线气圈b的当前直径被分别地获知)在此不一定非要作为光栅工作，而是原则上也可以根据另一个物理原理进行工作。传感装置33例如也可以借助电磁光谱的任意波长工作，例如雷达，超声波，红外线等。
在本实施例中，本发明传感装置33被设置为以光学方式工作的光栅，其具有光源41和光接收器40。其中作为光源41例如可以使用发光二极管＝led、激光二极管或表面发射器＝vcsel。作为光接收器40可以使用光电二极管、光电三极管或光敏电阻。
如从图1另外看出的，由第一喂给筒子7抽出的外纱线5和由第二喂给筒子15抽出的内纱线16在纱线气圈引导孔或平衡系统9的区域中被合并一起，其中纱线气圈孔或平衡系统9的位置确定所构成的自由的纱线气圈b的高度。
在纱线气圈引导孔或平衡装置9中存在所谓的捻线点或捻合点(kordierpunkt)，其中两根纱线：外纱线5和内纱线16拼合一起并例如构成一个帘线17。在捻线点上方配置有纱线抽出装置10，借助其该帘线17被抽出并通过平衡元件，例如调节设备11
用于影响纱线张力的机构6被构造为以电子方式调整的制动器或主动供给机构，其中也可以使用上述两个部件的组合。
作为供给机构的结构变型例如可以是导丝辊、层状盘
所述机构6根据自由纱线气圈b的直径调节外纱线5的纱线张力，该直径通过传感装置33确定。也就是说，在工位1的运行期间，由传感装置33的光源41引发的测量光束42在纱线气圈b的每个环绕情况下与形成旋转纱线气圈b的行进的外纱线5两次相交，这被传感装置33的接收器40立刻识别为遮暗形式的干扰s并作为电信号i被递送给调节电路18。
基于两个干扰s的时间间隔和因此由传感装置33的光接收器40在纱线气圈b的每个环绕情况中产生的电信号i，该调节电路18立刻获得该纱线气圈b当前的直径。调节电路18此外在需要情况下通过机构6不迟疑地以调节方式干预该外纱线5的喂纱速度，这样将立刻实现该环绕行进纱线气圈b的直径的修正。
如上面已被指出的，在图1描述的具体实施例中该传感装置33被构造为光栅、更准确地说是单路-光栅。也就是说，传感装置33具有光源41和设置在待监控的纱线气圈b的对置侧上的光接收器40，其中光源41和光接收器40被如此配置，使得由光源41发出的用作测量光束42的光束穿过该环绕的纱线气圈b。
传感装置33的测量光束42垂直于纱线气圈b的转动轴线延伸，使得纱线气圈b(其在本实施例中由外纱线5构成)在每个环绕中两次切割测量光束42。其中该测量光束42被中断或被减弱，这样就在光接收器40上导致不同的光射强度及其电压变化的结果。
在图2中作为具体实施例描述的、倍捻机的工位20在其原理结构上长久以来是公知的并例如在ep2315864b1中已被相当详细地描述。
如可看出的，该工位20具有捻线锭子22，捻线锭子由锭子驱动装置23驱动围绕转动轴线35旋转。该捻线锭子22具有保护筒34，其中具有喂给筒子21，从该喂给筒子借助纱线张力影响装置26抽出纱线25。该纱线张力影响装置26通过控制导线被连接至调节电路33。接着纱线25通过优选被构造为加捻盘的纱线转向装置24(其被连接至锭子驱动装置23)到达纱线气圈引导孔27，该纱线气圈引导孔被设置在该纱线张力影响装置26的上方。在纱线气圈引导孔27上连接有纱线抽出装置28、平衡元件(例如松紧装置29)以及络筒和卷绕装置30。其中该络筒和卷绕装置30如一般地那样具有驱动辊32，驱动辊以摩擦接合的方式驱动筒子31。
该工位20还具有传感装置33，该传感装置在本实施例中被构造单路-光栅并具有光源41和光接收器40，其中光接收器40通过信号导线与调节电路33连接。
传感装置33的光源41和光接收器40被如此设置，使得由传感装置33的光源41引发的、作为光束出现的测量光束42垂直于捻线锭子22的转动轴线35并因此也垂直于纱线气圈b的旋转动轴线延伸。
该传感装置33的测量光束42因此在纱线气圈b的每个环绕时被纱线25两次相交，这被传感装置33的光接收器40立刻检测为干扰并作为电信号i被传输到调节电路33。
也就是说，在倍捻机的该工位20的传感装置33的情况下，传感装置33的构造为光束的测量光束42的每次中断或减弱导致光接收器40上偏离的光射强度，作为结果，光接收器40立刻产生电信号i，该电信号通过信号导线被传输到调节电路33。调节电路33在此基础上通过纱线张力影响装置26立刻引入对纱线气圈b直径的调节。
在图3中作为实施例描述的倍捻或捻线机的工位2基本上对应于图1的实施例。图3的工位2的区别仅在于传感装置33的结构设置。
如看出的，在本实施例中同样被构造为单路-光栅的传感装置33被如此设置，使得传感装置33的测量光束42平行于锭子2的转动轴线35地运行。也就是说，光源41和光接收器40被如此定位，使得被构造为光束的测量光束42平行于纱线气圈b的转动轴线设置。
而且在该实施例中传感装置33的光束42在纱线气圈b的每个环绕中由于转动的纱线(在此情况中由于外纱线5)被干扰或被减弱并因此在光接收器40上产生不同的光射强度，这就导致干扰s并因此导致该光接收器40的电压变化并且作为电信号被传输给调节电路18。
图4a和4b示出了本发明传感装置33的工作方式的图解描述。
在图4a的实施例中该传感装置33被构造为单路-光栅，其如可看出地具有光源41(例如一个led或激光)并具有光接收器40(例如接收二极管)。其中光源41和光接收器40被如此设置，使得由光源41发出的测量光束42(在本实施例中是光束)在纱线气圈b的每个环绕情况下被形成纱线气圈b的纱线(例如外纱线5)所干扰，因此在光接收器40上导致测量脉冲，其作为电信号i被继续传输给调节电路18。借助本发明传感装置33最小可测量的纱线气圈b直径，在当测量光束42在纱线气圈b的一个环绕情况下仅被干扰一次并且光接收器40仅产生一个电信号i＝测量脉冲/纱线气圈b每个环绕时被给出。
在变得较大的纱线气圈b情况下，如图4a中描述的那样，在纱线气圈b的每个环绕中因纱线5导致在时间上有间隔的对测量光束42的两次干扰，这些被光接收器40分别地探测并由此作为测量脉冲i被传输给调节电路18。
如从图4b看出的，调节电路18基于两个测量脉i的时间间隔t、测量光束42至锭子2的转动轴线35的已知间距毫无问题地计算当前的纱线气圈b的直径。
如在图4a中描述的，由传感器33的光源41发出的光束42被纱线5(该纱线作为纱线气圈b1环绕锭子2的保护筒19并具有相对小的直径)干扰两次，它们通过干扰点s1和s2被标明。
在干扰点s1和s2(其分别由光接收器40识别并作为电信号i被传输至调节电路18)之间存在时间间隔t1。接着调节电路18借助该信息以及其他已知数据，如前面已介绍地立刻计算该纱线气圈b1当前的直径。
可比较的情况，即在当锭子2被具有明显更大直径的纱线气圈b环绕时，即当存在纱线气圈b2或纱线气圈b3时也被给出了。
而且在这样一种情况下，该纱线5在纱线气圈的每个环绕情况下引发两个时间上间隔的、对传感器33测量光束42的干扰。在图4a中涉及是纱线气圈b2的干扰点以s3和s4被标明，而与该纱线气圈b3相关的干扰点具有标记s5和s6。
如在图4b中描述的，其中干扰点s3和s4具有临时的间隔t2，而干扰点s5和s6相互处于时间间隔t3。基于间隔t2及t3借助另外的已知数据可以毫无问题地计算该纱线气圈b2及b3当前的直径。
特别情况出现在当传感器33的测量光束42只与纱线气圈b相切时，也就是说，当纱线气圈b的每个环绕只产生一个中断时。
在这种情况下调节电路18也可以借助已知的传感装置33结构设置毫无问题地确定该纱线气圈b当前的直径。
本发明装置或所属的方法也可以优选方式应用在具有参考锭子的相关设备中。
也就是说，形成纱线气圈的纺织机的至少一个工位被设置为参考锭子。其配设有本发明的装置并连续地监控纱线气圈的直径。然后从参考锭子获得的数值被用于该纺织机相邻工位的调节。