(57)【要約】【課題】ボビン径の非接触走査及びワインダーの制御を行うことができる信頼性の高いシステムの提供【解決手段】繊維ワインダー（１０）の前部には、分配ピン（１１）を有する繊維分配機構（６）と、回転巻き取りドラム（７）とが設けられていて、該繊維ワインダーに設けられた駆動機構により該ドラムが回転駆動され、該ドラム（７）上の一つ又は一列の複数のボビンにおいて繊維の巻き取りが行われるようにされており、該繊維ワインダーの上方において、調整可能な走査カメラ（２）及び光源（３）が該ドラム（７）と光学的に接続されるようにして配置されていて、繊維巻き取りの際に巻き取り中のボビンの径を非接触の態様で測定する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ワインダー制御のために繊維巻き取りの際に巻き取り中のボビンの径を非接触の態様で測定することができる装置であって、該装置は、繊維ワインダー（１０）を備え、該繊維ワインダーの前部には、分配ピン（１１）が設けられたスイングタイプの繊維分配機構（６）と、少なくとも１つの回転巻き取りドラム（７）とが設けられていて、該繊維ワインダーに設けられた駆動機構により該巻き取りドラム（７）が回転駆動され、該巻き取りドラム（７）上の一つ又は一列の複数のボビンにおいて繊維の巻き取りが行われるようにされており、該繊維ワインダー（１０）の上方において、繊維巻き取りの際に巻き取り中のボビンの径を非接触の態様で測定するための調整可能な走査カメラ（２）及び調整可能な光源（３）が該巻き取りドラム（７）と光学的に接続されるようにして配置されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記繊維ワインダー（１０）内に配置された駆動機構よってそれぞれの回転が独立して駆動される２つの回転巻き取りドラム（７）を備え、該巻き取りドラム（７）の一方は、前記分配機構（６）の作動範囲外のハンドリング位置にあり、前記巻き取りドラム（７）の他方は、前記分配機構（６）の作動範囲内の作業位置にあり、前記巻き取りドラム（７）は、該巻き取りドラム（７）上の１つ又は複数のボビン（８）において巻き取りを行うように構成されていて、前記分配ピン（１１）は、前記１つ又は複数のボビン（８）の表面付近に設けられ、前記巻き取りドラム（７）の軸に沿って移動可能であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記巻き取りドラム（７）は、配置を１８０度回転させることによって前記作業位置と前記ハンドリング位置とに入れ替えることができるように構成されていて、完了後のボビン（８）を前記ハンドリング位置に配置することができる、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記繊維ワインダー（１０）の上方において、前記走査カメラ（２）はカメラホルダ（４）に調整可能に取り付けられ、前記光源（３）は、第２のホルダ（５）に調整可能に取り付けられることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記作業位置にある前記巻き取りドラム（７）の領域が前記走査カメラ（２）及び前記光源（３）の視野内に収まるように前記走査カメラ（２）及び前記光源（３）が配置されていることを特徴とする、請求項２ないし４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記走査カメラ（２）及び前記光源（３）の両方が繊維巻き取り工程に起因する汚れから保護されるように前記巻き取りドラム（７）からの前記走査カメラ（２）及び前記光源（３）の距離が設定されることを特徴とする、請求項２ないし５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記走査カメラ（２）は、レンズ、カメラセンサ及び処理ユニットを含み、前記ボビン又は一列に配置された複数のボビンと前記ボビンの最小直径及び最大直径が前記操作カメラの視野内に収まるように前記レンズの焦点距離が設定されていることを特徴とする、請求項２ないし６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記レンズ及び前記センサは、カバー内に収容されており、前記処理ユニットは前記走査カメラ（２）のタイプに応じて前記カバー内又は該カバー外のいずれかに設けられて通信ケーブル又は無線により制御ユニットと接続されることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記レンズは、調整可能なカバーガラスで保護され、前記カバーガラスには、圧力空気入口が設けられて、前記レンズ及び前記カバーガラスを汚れから保護することを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記光源（３）は、前記光源からの光が前記走査カメラ（２）の視野に及ぶことができるような方向特性を有し、前記光源（３）には、該光源を汚れから保護する圧力空気が供給されるカバーが設けられていることを特徴とする、請求項２ないし６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記ワインダーはガラス繊維ワインダーである請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案の技術的解決手段は、ボビン径非接触走査してワインダーを制御するように構成された装置に関するものであり、巻き取り中の、特にガラス繊維の巻き取り中のボビンの直径を測定するシステムの新規構造が提供される。
【背景技術】
【０００２】
巻き取りの進行中にボビンのその時点の径、即ち現在径を測定するように設計された既知の技術的解決手段に関して、ボビン径走査及びワインダー機構制御に用いられる以下の３つの基本的な方法がある。
ａ）ある期間中のボビン径の推定増大量に基づいた計算によって該機構の位置を制御する。
ｂ）接触センサを備える接触装置によって該機構の位置を制御する。
ｃ）距離を測定する非接触センサを備える装置によって該機構の位置を制御する。センサは、例えば、超音波センサ、赤外線センサ、レーザセンサ、三角測量センサ等種々のタイプがある。
【０００３】
ある期間中のボビン径の推定増大量に基づく計算によって該機構の位置を制御するという概念に基づくシステムは、例えば以下に挙げる文献に記載されている。
【０００４】
チェコ特許ＰＶ３８８５−９１号、「Zapojenie dvojosveho pocitacom riadeneho optoelektronickeho snimaca polohy a rozmerov（位置及び寸法を測定する２軸計算機制御光電センサを備えるシステム）」。このシステムは、測定される物体を走査する２組の光源及びラインＣＣＤセンサから成る。ラインＣＣＤセンサは、ゲートＱ／Ｕトランスデューサ及びコンパレータを介して、コンピュータＤＭＡ回路と接続されるＴＴＬスイッチに接続される。
【０００５】
日本国特開平１０−０７２１６６号公報、「綾巻パッケージの直径を測定する方法及び装置」。綾巻ボビンの外周を走査するために、ボビンの外周に、２つのセンサが周方向において一定不変の間隔をおいて連続して取り付けられる。センサを用いて、この装置は、ボビンの周速度をワインダーリールの角速度で除算することによって、ボビン径を計算することができる。
【０００６】
米国特許第２００１０２０６６３号、「リールモニタ装置及び当該装置を用いる方法」。このシステムは、長さのある材料、例えばケーブルの巻き取り及び繰り出しに用いられるボビンを監視するのに用いられる方法に関連する。この監視システムは、ケーブル表面の存在及び位置を走査することができる検出器から成る。ケーブルは検出器とワインダーとの間に配置される。検出により得られるデータは、コンピュータに送られ、そして進行中の巻き取りのパラメータが計算される。
【０００７】
これらのシステムの全てに関連して、技術的状況が変わった場合にピンとボビン表面との間に必要な間隔を維持することが不可能であるという大きな欠点があり、これは、機械のオペレータが頻繁に計算を補正しなければならず、出来上がるボビンが低品質になることを意味する。
【０００８】
接触センサを備える接触装置によって当該機構の位置を制御するという概念に基づくシステムは、例えば以下のような２つの文献に記載されている。
【０００９】
チェコ特許第２５８１１６号、「Zarizeni pro meneni prumeru pomocneho ustroji pro previjeni nite（糸巻きに用いられる補助システムの直径を変える装置）」。この装置には、巻き取りリールと連結される接触直径センサが設けられ、このセンサは、制御システムを介してスライドスリーブに接続される。
【００１０】
英国特許第１１６６３７３号、「巻き取り中のボビンの直径を制限する装置」。ボビンが所要直径に達するとすぐに巻き取りを停止させるこの装置は、調整可能なアームに担持された接触センサを備え、アームには電気スイッチが設けられる。所要直径に達するとすぐに、ボビンは接触センサに接触して、接触センサがスイッチを制御する。その結果、スイッチが巻き取りの進行を中断させる。
【００１１】
この群のシステムの全てにおいて、技術的観点からボビン表面との望ましくない接触が生じ、損傷の可能性があるという大きな欠点がある。
【００１２】
距離を測定する非接触センサによって機構の位置を制御するという概念に基づくシステムは、例えば以下のような文献に記載されている。
【００１３】
チェコ特許第２２７４７８号、「Optoelektronicke odrazove zarizeni pro snimani prize v utku nebo osnove（横糸又は縦糸のヤーンを走査するのに用いられる光電反射装置）」。終端部に歯を有する立ち上がり領域を備えるブロックの下に、透明な走査板が取り付けられ、このブロックには、赤外線源及び反射ビームの受信機（板に対して規定の角度で取り付けられる）が配置され、受信機は、光源に接続されるインバータ及び表示回路に交流回路を介して連結される増幅器に接続される。
【００１４】
チェコ特許ＰＶ２７５６−９１号、「Snimaci cidlo pro spradaci stroje v textilnim prumyslu（繊維工業の紡糸機用の走査センサ）」。紡糸機用に設計されたこのシステムは、光送信機及び光受信機から成る。走査センサは、同一平面上に共通の光軸に沿って互いに対して位置付けられる２組の光送信機及び光受信機から構成される。
【００１５】
チェコ特許ＰＶ２００２−２７７号、「Zarizeni na primem prastovem navijeci pro bezkontaktni zjistovani skutecneho prumeru prastove civky, primy prastovy navijec a zpusob jejich ovladani（直接コンデンサ（direct condenser）におけるコンデンサボビン径の非接触測定用に設計された装置、直接コンデンサボビンの制御）」。この装置は、送信機及び受信機を備えるレーザセンサから成り、センサからボビンの上面に送られて受信機に戻るレーザビームを用いて、レーザセンサとボビンの上面との間の距離が検出される。
【００１６】
ドイツ特許第４２４１２９０号、「Aufspulvorrichtung」。この発明は、繊維案内機構の位置を検出してワインダー寸法を操作することで一定の巻き取りを行わせる装置に基づく。この装置には、走査ＬＥＤ及び光電池が設けられる。
【００１７】
ドイツ特許第１９９６０２８５号、「駆動されるボビンのボビン径を決定する方法と装置並びに該装置を使用するワインダー」。この装置は、光検出器によるボビン径増大の非接触記録に基づき、測定値は、検出器とスピンドル表面との間のボビンの距離であり、ボビン径は、スピンドル径及びスピンドル距離とボビン距離との差から算定される。
【００１８】
この群のシステムにおける欠点は、汚れに対するセンサの耐久性が低いこと、及びセンサの視野内に解けた繊維、水滴又は潤滑剤滴が現れた場合に測定値に歪みが生じることであり、この場合、ボビン径測定値に誤りが生じ、ピンとボビン表面との間に必要な間隔を適切に維持することができず、さらに、センサを頻繁に清掃しなければならない。別の問題としては、ボビン径を新たに測定するごとに新たなセンサが必要であり、これは、例えばチェコ特許２００２−２７７号の装置で実証することができる。利点は、非接触パラメータ検出、この場合はセンサとボビン表面との間の距離の測定である。第１のシステムは、第２のシステムと比較すれば計算の必要がないが、これと比較して第２のシステムは、ボビン表面との望ましくない接触が生じることも損傷の可能性もない。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【００１９】
本考案の目的は、従前のシステムにおける欠点をなくす一方で、その利点すなわちパラメータの非接触検知を用いて、ボビン径の非接触走査及びワインダーの制御を行うことができる信頼性の高いシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本技術的解決手段は、ワインダー制御のためにボビン径非接触走査を行うことができるように構成された装置に関する。巻き取り中の、特にガラス繊維の巻き取り中のボビンの直径を測定するシステムの新規構造が提供される。
具体的には、種々の構成部品が取り付けられた、箱の形状の繊維ワインダーを備え、繊維ワインダーの前部（フロント部）には繊維分配用の機構が設けられていて、その繊維分配機構のスイングアームには分配スライドピンが配置されている。繊維ワインダーの箱体の前部から、少なくとも１つの回転巻き取りドラムが延在していて、ワインダー箱内に設置された駆動機構によって駆動されて作動するようにされている。巻き取りドラムは、１つ又は複数のボビンの巻き取りを行うことができ、ボビンはドラム上に一列に配置される。繊維ワインダーの上部には、調整可能な走査カメラ及び光源が光学的に接続されるようにして配置される。
【００２１】
最適化された構成を適用すると、本装置は、駆動機構（例えばモータ、図示せず）によって別々に駆動される２つの回転巻き取りドラムを備えるように構成される。モータは、繊維ワインダーに収容されており、一方の巻き取りドラムは、分配機構の作動範囲外であるハンドリング位置にあり、他方の巻き取りドラムは、分配機構の作動範囲内の作業位置にあり、巻き取りドラムは、巻き取りドラム上に固定される１つ又は複数のボビンを巻き取ることができ、分配ピンは、ボビン（複数可）の表面付近に配置され、巻き取りドラムの軸に沿って摺動する。
【００２２】
別の有利な構成においては、二つの巻き取りドラムを備え、巻き取りドラムの配置を１８０度回転させることによって、当該巻き取りドラムは、作業領域とハンドリング領域とを入れ替えることができるように配置され、これにより、１つ又は複数の巻き取り完了後のボビンが、巻き取りドラムとともに１８０度回転されてハンドリング位置に配置される。
【００２３】
別の有利な構成においては、繊維ワインダーの上方に配置された位置調節可能なカメラホルダに走査カメラが取り付けられ、光源は別の位置調整可能なホルダに取り付けられている。
【００２４】
別の有利な構成においては、走作業位置にある巻き取りドラムの領域が走査カメラ及び光源の視野に収まるように走査カメラ及び光源が配置されている。
【００２５】
別の有利な構成においては、走査カメラ及び光源の両方が繊維巻き取りプロセスにより生じる汚れから保護されるように、巻き取りドラムからの走査カメラ及び光源の距離が調整され設定される。
【００２６】
別の有利な構成においては、走査カメラが、レンズ、カメラセンサ、及び処理ユニットから成り、走査カメラは、一つのボビン又は一列に配置された複数のボビン及び、ボビンの最小直径及び最大直径が走査カメラの視野内に収まるように走査カメラのレンズの焦点距離が定められる。
【００２７】
別の有利な構成においては、レンズ及びセンサは、カバー内に取り付けられ、処理ユニットは走査カメラのタイプに応じて、カバー内かカバー外のいずれかに配置されて、通信ケーブル又は無線により制御システムと接続される。
【００２８】
別の有利な構成においては、レンズは、調整可能なカバーガラスで保護され、カバーには、圧力空気入口が設けられることにより、レンズ及びカバーガラスを汚れから保護することができる。
【００２９】
別の有利な構成においては、光源からの光が、走査カメラの視野に向くような方向特性を光源が有し、かつ光源は、圧力空気入口が設けられたカバー内に配置されることにより光源は汚れから保護される。
【考案を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下の部分では、本考案の技術的解決手段によるボビン径非接触走査及びワインダー制御装置の機能に関して説明する。
【００３１】
ガラス繊維ワインダーは、１つ又は複数のボビンの巻き取りを行う少なくとも１つの巻き取りドラムを含み、典型的には２つの巻き取りドラムを備えている。巻き取りは、作業位置にあるドラムで行われる。ワインダーがより多くのドラムから成る場合、ボビン径に達した後でドラムが自動的に交換されて、第２の（空の）ドラムで繊維の巻き取りが続けられる。ガラス繊維は、ボビン表面付近の分配機構の作動範囲内で移動する１つ又は複数の分配ピンによって送られる。巻き取りプロセス中、繊維が１つ又は複数のボビンに掛けられてボビンの直径が徐々に大きくなる。但し、ボビンの直径の増大は線形とは限らない。ボビン表面とピンとの間の間隔は、必要に応じて十分に正確に維持されるべきである。したがって、分配機構のアームは、初期位置から最大位置までボビンの直径の増大に従うように移動する。ボビン径に達するとボビンが巻き終わる。しかしながら、技術的に不安定な状態の下では、巻き取りの進行が一定ではないため、実際の直径の増大の状況をモニターして、つまり巻き取りプロセスの実際の進行を監視して、それに従ってプロセスを調整するのが肝要である。
【００３２】
プロセス中の一つ又は複数のボビンの現在径は、ボビンから適切な距離に配置されたカメラシステムを用いて非接触測定によって測定され、ワインダーに対するカメラシステムの位置は、カメラホルダによって固定される。走査カメラの視野が照らされるように、ワインダーに対する光源の位置は、第２のホルダによって固定される。走査カメラ及び光源は、カバー内に収容され、その中に圧力空気が送られ、この空気は続いてカバーから逃げるような方向に向けられるため、このようにしてカメラレンズ及び光源が汚れから保護される。ボビンに対する走査カメラ及び光源の位置は、カメラの視野内において一つ又は複数のボビンの明るい表面と暗い背景との間に明確な境界ができるように決定される。暗い背景内では、別の要素の光った表面又は明るい表面があると走査カメラからの像の処理に影響を及ぼすことになるため、このような表面があってはならない。視野内の境界の位置は、一つ又は複数のボビンの現在径の判定に用いられる。
測定された値の処理、すなわち、測定直径処理、分配機構の必要な位置の調節、又は巻き取りドラム速度調節若しくは巻き取り時間の調節等は本考案の技術的解決手段に含まれ、また、巻き取りプロセスが適切に実行されているか否かの評価も技術的解決手段に含まれる。
一つ又は複数のボビンの直径の増大の進行の現状（実際の進行）を用いて、それを推定増大量と比較して、例えば、縦糸切断（１つ又は複数の繊維）、又は溶融ガラスの温度変動を診断することができ、さらに、必要な長さの繊維が巻き付いたボビンが適切に形成されるように、温度を補正するか又は巻き取り時間を調整することができる。
【００３３】
記載される装置は、これまで開発され使用されているシステムと比較して以下の利点を示す。
【００３４】
ボビン径の非接触測定用に構成された装置は、カメラシステム及び光源を備え、走査カメラの視野内におけるボビン（巻体）の輪郭の位置によって１つ又は複数のボビン（巻体）の直径が同時に測定される。
【００３５】
上記装置は、機械本体に対して安定して取り付けられる。
【００３６】
作業領域内に位置付けられるシステムの部品、つまりカメラ及び光源は、カバー内に収容され、またカバーに設けられた孔を通して圧力空気が導入、排出され、カメラ及び光源は保護される。
【００３７】
測定されたボビンの直径値によって、分配機構の移動を制御することができる。
【００３８】
測定されたボビンの直径値によって、巻き取りドラムの回転速度を制御することができる。
【００３９】
測定されたボビンの直径値によって、繊維巻き取りの時間を制御することができる。
【００４０】
測定されたボビンの直径値によって、プロセス中のボビンの１つ又は複数における繊維切断（又は繊維成分切断）を診断することができる。
【００４１】
測定されたボビンの直径値によって、溶融ガラス温度の調節を補正することができる。
【００４２】
本考案は、図解を掲載した図面においてより詳細に説明される。
【実施例】
【００４３】
図１は、本明細書で説明される技術的解決手段による、ボビン径の非接触走査及びワインダー制御を可能とすべく構成されたシステム（装置１）の基本的な構成を示している。装置１は、箱形の繊維ワインダー１０（特にガラス繊維用）から成り、箱形の繊維ワインダーには構造構成部品が取り付けられる。繊維ワインダー１０の前部（フロント部）には、繊維分配機構６が設けられていて、その繊維分配機構のスイングアーム上には分配スライドピン１１が配置されている。繊維ワインダー１０の前部において、繊維ワインダー１０内に収容された駆動機構に接続された少なくとも１つの回転巻き取りドラム７が作動可能とされている。回転巻き取りドラム７は、そのドラム上に配置される１つ又は列をなして配置される複数のボビン８において巻き取りを行うのに用いられる。図１の有利な構成の例においては、ワインダー箱１０に収容されたモータ（図示せず）等の駆動機構によって個別に駆動されて繊維ワインダー１０の前部で作動する２つの回転巻き取りドラム７を示している。巻き取りドラム７の一方は、分配機構６の作動範囲外のハンドリング位置にあり、他方の巻き取りドラム７は、巻き取りドラム７上の１つ又は複数のボビン８の巻き取りを行うために分配機構６の作動範囲内の作業位置にある。分配ピン１１は、ボビン８の表面付近に位置して巻き取りドラム７の軸に沿って移動可能とされている。
【００４４】
二つの巻き取りドラム７を両者間の中心に対してその配置を１８０度回転させることによって、両方の巻き取りドラム７を作業位置とハンドリング位置とで入れ替えることができる。図２は、完了後（巻取り完了後）のボビン８がハンドリング位置にある様子を示している。作業位置は、図１、図２、及び図３において、分配機構６の作動範囲内であるワインダー１０の右側部分に示されている。この作業位置においては、１つ又は複数のボビン８の巻き取りが行われ、ハンドリング位置においては、ボビンを取り外すことができる。巻き取りドラム７は、ハンドリング位置にあるドラム７上のボビン８並びにドラム７の操作作業中のオペレータを保護する保護部材（ガード）９で互いに分離されている。
【００４５】
さらに、図１によれば、ワインダー１０の上部に、調整可能な走査カメラ２及び光源３が、巻き取りドラム７と光学的に接続されるようにして取り付けられる。走査カメラ２は、ワインダー１０の上部に取り付けられたカメラホルダ４に調整可能に取り付けられる。光源３は、ワインダー１０の上部に取り付けられた第２のホルダ５に調整可能に取り付けられる。
【００４６】
作業位置にある巻き取りドラム７上の１つ又は複数のボビン８の領域が走査カメラ２及び光源３の視野内に収まるように、走査カメラ２及び光源３の位置が設定される。作業位置にある巻き取りドラム７からの走査カメラ２及び光源３の距離は、走査カメラ２及び光源３の両方が繊維巻き取り工程に起因する汚れから保護されるように設定される。
【００４７】
走査カメラ２は、レンズ、カメラセンサ及び処理ユニットから成る。レンズの焦点距離は、ボビン又は複数の隣接するボビン８とボビン８の最小直径及び最大直径とが視野内に収まることができるように定められる。レンズ及びセンサは、走査カメラのカバー内に収容され、処理ユニットは、走査カメラ２のタイプに応じて、カバー内に取り付けられるか、又はカバー外に設置されて、通信ケーブル又は無線で制御システムと接続される。レンズは、容易に交換可能なカバーガラスで保護される。孔を通して圧力空気を保護カバーに導入、排出させることにより、レンズ及びレンズカバーガラスを汚れから保護する。
【００４８】
光源３は、走査カメラの視野の十分な範囲に及ぶことができるような方向特性を有している。光源３は、走査カメラ２のカバーと同様に、圧力空気が供給されるカバー内に収容される。
【００４９】
図３においては、巻き取りが完了したボビン８が、ハンドリング位置にある巻き取りドラム７から取り外された状態を示している。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】一方のドラムがハンドリング位置（空）にあり、他方の巻き取りドラムが作業位置（完了ボビン）にある、２つの巻き取りドラムを備える本考案の技術的解決手段による装置の全体的な構成を示す図である。
【図２】図１に示す装置のドラムの位置が入れ替えられた後の状態の構成を示す図である。
【図３】図２に示す装置における巻き取り完了後のボビンがハンドリング位置で巻き取りドラムから取り外された状態における構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  ボビン径非接触走査及びワインダー制御装置
２  走査カメラ
３  光源
４  カメラホルダ
５  第２のホルダ
６  繊維分配機構
７  巻き取りドラム
８  ボビン
９  保護部材
１０  繊維ワインダー
１１  分配ピン
【図１】
0003140209.tif 000003
【図２】
0003140209.tif 000004
【図３】
0003140209.tif 000005