专利名称：用于识别一纤维卷的方法和装置以及一纤维切割机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于识别在一旋转物体上的纤维卷的方法、一种根据权利要求6的前序部分的用于实施该方法的装置以及一种根据权利要求11的前序部分的纤维切割机。
背景技术：
在加工和处理条形纤维时，经过或通过旋转对称的构件引导所述纤维，该旋转对称的构件可用作例如用于拉伸的辊子、用于输送的输送机构，用作纤维切割机中的压力辊、驱动辊或加压环。只要纤维条与这种旋转构件接触地或在其附近被引导，原则上就会出现所谓卷形成的问题。此时，纤维条由于粘附力而在旋转构件的周向上被携带并卷绕在构件上。必须迅速识别纤维的这种卷形成，以避免较长的停工时间或甚至构件损坏。
为此目的，已知检测旋转构件的周向表面的方法和装置。这里原则上可以区别两种变型方案。在第一种方案中，例如在EP0740639B1中描述的那样，可以无接触地测量纤维卷。此时，借助一光源和一光学系统探测一旋转构件的周向表面。由纤维卷反射的光用于辨别在构件的周向上形成的纤维卷。不过，这种光学方法和装置非常易受干扰，因为发射器与接收器的弄脏以及在其周围漂浮的绒毛导致经常的错误识别。
在已知用于识别一纤维卷的方法和装置的一第二变型方案中，例如由DE10112679A1或JP7133061已知的那样，通过机械的扫描来形成纤维卷和一检测器之间的一直接接触。在这两种情况下，检测器定位在与旋转的构件的表面有一小的距离的位置处。一旦在构件的周向上形成一纤维卷，会由于纤维卷在检测器上的直接接触触发一用于识别纤维卷的测量信号。但是，在这种装置中存在这样的问题，即检测器被缠入纤维圈和纤维条的不均匀处，并且可能被拖带或损坏。此外，由于使用铰链、弹簧和微开关，使得机械结构成本高而且容易磨损。
发明内容
本发明的目的是，提供一种开头所述类型的用于无接触地识别一旋转构件上的纤维卷的方法和装置，采用所述方法和装置可在工艺上可靠地和可重复地识别纤维卷。
本发明的另一个目的在于，提供一用于纤维束的配备有一纤维卷识别装置的纤维切割机，所述装置能够在确定纤维卷之后进行迅速而可靠的工艺干预。
本发明的另一个目的是，提供一种用于识别一纤维卷的方法和装置以及一具有一这种用于识别纤维卷的装置的纤维切割机，该切割机特别可识别由丝束在旋转构件上形成的卷。
本发明的目的通过具有根据权利要求1的特征的方法，通过具有权利要求6的特征的用于实施该方法的装置，以及通过具有根据权利要求11的特征的纤维切割机来实现。
本发明有利的改进方案由相应从属权利要求的特征和特征组合限定。
本发明有这样的特别的优点，即用一声信号进行纤维卷的无接触检测，该声信号基本上不受污染物和飞过的绒毛影响。作为超声波形成的声信号在构件的周向表面上或纤维卷的周向表面上成为一回声信号，分析该回声信号以确定纤维卷。旋转构件的周向表面与超声发射器之间的距离可直接适应具体情况，从而形式为长丝的纤维条可以用相应短的距离检测，或形式为丝束的纤维条可用相应较长的距离检测。此时，从纤维条散发出来的挥发性的组成部分例如绒毛和上油剂残余物对监控的质量没有影响。因此，本发明特别适合于在制造纤维条的环境中直接进行卷的监控。此时，不需要操作人员在场。
为了得到高的监控灵敏度，按照本发明的一个利的改进方案，监测信号基本上垂直地指向旋转构件的周向表面。由此，在旋转构件的周向上形成一集中的监控区。此外，通过将超声波发射器与声接收器组合成一结构单元，提供一非常紧凑的相对于外界影响可很好地屏蔽的检测装置。
对于在检测装置与旋转构件之间固定地预先给定的距离的情况，则可以由声信号的实际的传播时间与预先给定的期望传播时间的偏差直接产生一差值信号。为此，按照本发明的一个有利的改进方案，测量检测信号的发射与回声信号的接收之间的实际传播时间，并与定义没有纤维卷的情况的预先给定的期望传播时间进行比较。由此，从由偏差获得的差值信号可直接得到关于是否存在纤维卷的信息。
为了实现尽可能短的停工时间，或为了避免构件的损坏，可以用所述差值信号直接触发一控制指令或产生一报警信号。为此，检测装置可通过一接口与(工艺)过程控制装置或一机械控制装置连接。
其中通过前后顺序发生的声脉冲产生检测信号的本发明的改进方案特别适合于得到连续的监控，其中每个声脉冲配设有一个期望传播时间。为此，超声波发射器具有一用于产生声脉冲的脉冲发生器。不过，也可以使脉冲的产生与检测装置的运动相结合，从而可依次检测旋转构件的周向上的多个区域。
由于检测装置的柔性布置以及检测信号的不敏感性，本发明特别适合于检测丝束。尤其是在所谓的纤维切割机中，在切割过程中，可能这样地出现故障，即无端的丝束不清洁地进入机器的切割空间中。因而可能在机器的旋转构件上出现卷的形成，所述卷的形成需要对切割过程进行直接干预。因此，在按照本发明的纤维切割机中，可以直接在一加压环的周向上进行卷监控，该加压环在进入切割空间时支承丝束。
此时，检测装置有利地与机械控制装置连接，从而在确定(存在)一卷时使纤维切割机停车。
下面参考附图根据实施例详细地说明按照本发明的方法和按照本发明的用于实施该方法的装置，以及按照本发明的纤维切割机。
图中图1示意地示出一个按照本发明的用于实施按照本发明的用于识别纤维卷的方法的装置的实施例；图2示意地示出一个按照本发明的具有一个用于卷监控的检测装置的纤维切割机的实施例。
具体实施例方式
在图中示意地示出一按照本发明的用于实施本发明的用于识别纤维卷的方法的装置的第一实施例。
该装置有一相对于一旋转构件隔开一段距离A布置的检测装置5。该旋转构件作为一保持可旋转的辊子1示出。在辊子1的周向表面4上以部分保缠引导一纤维条2。检测装置5基本上与纤维条2的缠绕区相对地朝辊子1布置。
检测装置5具有一超声波发射器6和一声接收器7，它们组合成一结构单元。超声波发射器6和声接收器7与一电子处理装置8连接。检测装置5通过一接口9与一此处未示出的过程控制装置连接。
在图1所示的实施例中，纤维条2可例如由一长丝、一细带或一丝束形成，其中辊子1可属于一输送机构或一拉伸机构。在运行时只会出现例如造成纤维条2断裂或纤维条2松垂的情况。这类故障造成纤维条2在辊子1的周向表面上4卷绕成一纤维卷3。为此在图1中用虚线表示纤维卷3。
在运行时通过检测装置5连续检测辊子1的周向表面4的一确定的区域。为此，通过超声波发射器6产生一作为超声波的检测信号。为此超声发射器6基本上垂直于辊子1的周向表面4定向，从而检测信号基本垂直地到达辊子1的周向表面4。在辊子1的周向表面4上由检测信号产生一被声接收器7接收的回声信号。在与超声波发生器6和声接收器7连接的电子处理装置8中测量从发射检测信号至接收回声信号的实际传播时间。将该实际传播时间与预先给定的期望传播时间作比较。基本上通过距离A确定的期望传播时间给出辊子1的周向表面4没有纤维卷的状态。由此，可直接由实际测得的实际传播时间与预先给定的期望传播时间之间的偏差确定是否形成一纤维卷。实际传播时间与期望传播时间之间的偏差导致一通过接口9送至后面的过程控制装置的差值信号。在过程控制装置中，差值信号可用于触发一控制指令或产生一报警信号。这样，就可例如通过一控制指令一引入直接的工艺过程改变或工艺过程中断。通过产生一报警信号，可例如向一操作人员报警，以去除纤维卷。
在按照本发明的方法中，可通过规定不同的声传播时间直接在待监控的表面附近限定一希望的检测区。为此，在图1中，在该实施例中，将辊子1的周向表面4与检测装置5之间的距离A分为一检测区X和一相邻区Y。通过相应地选择声传播时间，可保持检测区X非常小，从而例如在直至1mm的距离范围可检测滚筒1的表面。由此，检测区为1mm。这种调节有这样的特别的优点，即例如由绒毛在相邻区Y中产生的外来影响可以忽略，并由此对表面检测没有影响。
但是，对于有声波不能通过的障碍物进入相邻区Y的情况，所述占该物可能被识别并触发一错误的信号。由此，可例如监控一安全装置的故障，或避免操作人员的不允许的干预。
在图2中用纵向剖视图示意地示出一按照本发明的纤维切割机的实施例。该纤维切割机具有一由一驱动轴11穿过的支承箱10。驱动轴11可旋转地支承在支承箱10中。驱动轴11从支承箱10伸出的自由端上固定有一刀架12。驱动轴11的相对端与一此处未示出的可由一机械控制装置控制的驱动装置连接。
刀架12包括多个形成一环绕的环形通道14的构件。环形通道14在一出口侧通入一出口通道15。在环形通道与出口通道15之间，在刀架12上在环形通道14与出口通道15之间保持多个刀片16。这里沿径向朝向刀架12定向的刀片16穿过环形通道14和出口通道15之间的连接部，其中刀片16的刃部指向环形通道14的方向。
在刀架12上方，一倾斜地放置的加压环17可旋转地支承在支承箱10的周向上。该加压环17有一在刀架12的部分周向上沉入环形通道14中的环形凸缘18。加压环17可自由旋转地在支承箱10上被引导。
在加压环17在刀架12的上方被引导的一侧，与加压环17隔开一定距离地布置有一检测装置5。该检测装置5由纤维切割机的机架的一保持件19保持。检测装置5与机械控制装置13连接。
检测装置5的结构和功能与前面的按照图1的实施例相同，因此在这里参考前面的说明。
刀架12由驱动轴11驱动旋转，以切割一丝束。此时，将一丝束20拉入旋转的刀架与倾斜地布置的加压环17之间的环形通道14中。加压环17由于与丝束20的摩擦而一起旋转。在转过约180°以后，纤维束在环形通道14中由加压环17的凸缘18压靠在沿径向布置的刀片16上，从而丝束由相互隔开一定距离布置的刀片16切割成具有一定长度的纤维。
在丝束进入环形通道14时发生故障的情况下，可能是在加压环17的周向上形成了一纤维卷3。纤维卷3在图2中用虚线表示。为了尽可能直接在丝束20到达加压环17上以后使机器关闭，通过检测装置5监控凸缘18的周向表面的一个区域。此时，如已对图1的实施例所述的那样进行监控和检测。在确定纤维卷以后，直接将由检测装置5向机械控制装置13发出的差值信号转换为一控制指令，以使机器关闭。由此，就可以非常早期地阻止在机器的旋转构件上连续形成卷。
按照本发明的方法和按照本发明的装置适于识别纤维卷而与纤维条的种类无关。通过改变可能在几个毫米至几个厘米的范围内的距离而任意调节监控的敏感度和待监控的区域。从而可例如在1000mm的距离识别直径为1mm的纤维卷。
参考符号表1辊子 2纤维条3纤维卷 4周向表面5检测装置 6超声波发射器7声接收器 8电子处理装置9接口 10 支承箱11 驱动轴 12 刀架13 机械控制装置 14 环形通道15 出口通道 16 刀片17 加压环 18 凸缘19 保持件 20 纤维束
权利要求
1.用于识别一旋转构件上的一纤维卷的方法，其中，通过一检测信号检测在构件的周向上形成的纤维卷，其特征为，作为一超声波产生所述检测信号，并分析由该检测信号产生的回声信号以确定纤维卷。
2.如权利要求1的方法，其特征为，所述检测信号基本上垂直地指向旋转构件的周向。
3.如权利要求1或2的方法，其特征为，测量检测信号的发射与回声信号的接收之间的一实际传播时间，将实际传播时间与一预先给定的期望传播时间进行比较，并在实际传播时间与期望传播时间有偏差时，产生一差值信号。
4.如权利要求3的方法，其特征为，转换所述差值信号以触发一用于一工艺过程改变和/或用于产生一报警信号的控制指令。
5.如前述权利要求之一的方法，其特征为，所述检测信号由前后顺序排列的声脉冲产生，其中给每个声脉冲配设一个期望传播时间。
6.用于实施如权利要求1至5的方法的具有一检测装置(5)的装置，该检测装置与一旋转构件(1)隔开一定距离地布置成使一用于一纤维卷的检测信号到达构件(1)的周向，其特征为，检测装置(5)具有一用于产生检测信号的超声波发射器(6)，并且所述超声波发射器(6)与一用于接收一回声信号的声接收器(7)连接。
7.如权利要求6的装置，其特征为，所述超声波发射器(6)与声接收器(7)组合成一个结构单元，并且所述结构单元以距构件(1)的周向表面一定的距离地布置成使检测信号垂直地到达所述构件的周向表面。
8.如权利要求6或7的装置，其特征为，检测装置(5)具有一电子处理装置(8)，通过该电子处理装置可测量检测信号的发射与回声信号的接受之间的一实际传播时间、可将实际传播时间与一预先给定的期望传播时间进行比较，并在实际传播时间与期望传播时间有偏差时可产生一差值信号。
9.如权利要求8的装置，其特征为，检测装置(5)具有一用于与一过程控制装置连接的接口(9)。
10.如权利要求6至9之一的装置，其特征为，超声波发生器具有一用于产生声脉冲的脉冲发生器。
11.用于一丝束(20)的具有一旋转的刀架(12)和一旋转的加压环(17)的纤维切割机，所述刀架与加压环共同作用以切割丝束(20)，其特征为，设置一根据权利要求6至10之一的装置，以监控加压环(17)周向上的一纤维卷(3)。
12.如权利要求11的纤维切割机，其特征为，检测装置(5)与一机械控制装置(13)连接。
13.如权利要求11或12的纤维切割机，其特征为，检测装置(5)以一预定的距离这样地固定在一机架上，以使检测信号基本上垂直地到达加压环(17)的周向。
全文摘要
本发明涉及用于在一旋转构件上识别纤维卷的一种方法和一种装置。这里通过一检测信号检测一在构件的周向上形成的纤维卷。为了即使在恶劣的环境条件下也能进行无接触的监控，根据本发明作为超声产生所述检测信号，并分析通过该检测信号产生的回声信号以确定纤维卷。为此，按照本发明的装置具有一超声波发射器和一与超声发射器连接的声接收器。本发明还涉及一种用于一丝束的具有一旋转的刀架和一可旋转的加压环的纤维切割机，所述刀架与加压环共同作用以切割丝束。为了实现在形成纤维卷时尽可能快地关闭机器，用一包括一超声波发射器和一声接收器的检测装置直接监控加压环的周向上的纤维卷。
文档编号D01G1/00GK1637181SQ20051000037
公开日2005年7月13日 申请日期2005年1月10日 优先权日2004年1月10日
发明者M·施特雷贝 申请人:苏拉有限及两合公司