(57)【要約】【課題】回転する構成部材で繊維ラップを無接触に検出する方法及び装置を改良して、繊維ラップがプロセス安定的に、かつ繰り返し同定可能であるようにする。【解決手段】センサ信号を超音波の形で発生させ、該センサ信号により引き起こされた反響音信号を、繊維ラップを測定するために評価するようにした。【選択図】図１
2005194100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する構成部材で繊維ラップを検出するための方法であって、前記構成部材の周に形成された繊維ラップを、センサ信号により検出する形式の方法において、センサ信号を超音波の形で発生させ、該センサ信号により引き起こされた反響音信号を、繊維ラップを測定するために評価することを特徴とする、繊維ラップを検出するための方法。
【請求項２】
センサ信号が、回転する構成部材の周にほぼ垂直に向けられているようにする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
センサ信号の送信と反響音信号の受信との間の実測走行時間を測定し、該実測走行時間を所定の目標走行時間と比較し、実測走行時間が目標走行時間とは異なっている場合には差信号を発信する、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
差信号を、プロセス変更のための制御コマンドを作動させるために、かつ／又はアラーム信号を発信するために変換する、請求項３記載の方法。
【請求項５】
センサ信号を、互いに連続する音響衝撃により発生させ、それぞれの音響衝撃に目標走行時間を配属させる、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１項記載の方法を実施するための装置であって、センサ装置（５）が設けられており、該センサ装置（５）が、回転する構成部材（１）に対して所定の間隔をおいて次のように配置されている、すなわち、繊維ラップを検出するためのセンサ信号が、構成部材（１）の周に衝突するように配置されている形式のものにおいて、センサ装置（５）が、センサ信号を発生させるための超音波送信器（６）を有しており、該超音波送信器（６）が、反響信号を受信するための音響受信器（７）に連結されている、繊維ラップを検出するための装置。
【請求項７】
超音波送信器（６）と音響受信器（７）とが、構成ユニットの形に組み合わされており、該構成ユニットが、構成部材（１）の周面に対して所定の間隔をおいて次のように配置されている、すなわち、センサ信号が、構成部材の周面に垂直に当たるように配置されている、請求項６記載の装置。
【請求項８】
センサ装置（５）が、評価電子機構（８）を有しており、該評価電子機構（８）により、センサ信号の発信と反響音信号の受信との間の実測走行時間が測定可能になっており、該実測走行時間が、所定の目標走行時間と比較可能であり、実測走行時間が目標走行時間とは異なる場合には差信号が発生可能である、請求項６または７記載の装置。
【請求項９】
センサ装置（５）が、プロセス制御装置に接続するためのインタフェース（９）を有している、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
超音波送信器が、音響衝撃を発生させるための衝撃発生器を有している、請求項６から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
トウ（２０）のための繊維切断機であって、回転するナイフ支持体（１２）と、回転する押圧リング（１７）とが設けられており、該ナイフ支持体（１２）と押圧リング（１７）とが、前記トウ（２０）を切断するために協働するようになっている形式のものにおいて、繊維ラップ（３）を監視するために、前記押圧リング（１７）の周に、請求項６から１０までのいずれか１項記載の装置が設けられていることを特徴とする、繊維切断機。
【請求項１２】
センサ装置（５）が、機械制御装置（１３）に接続されている、請求項１１記載の繊維切断機。
【請求項１３】
センサ装置（５）が、所定の間隔をおいて、機械架台に次のように固定されている、すなわち、センサ信号が、押圧リング（１７）の周にほぼ垂直に当たるように固定されている、請求項１１又は１２記載の繊維切断機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転する構成部材で繊維ラップを検出するための方法であって、前記構成部材の周に形成された繊維ラップをセンサ信号により検出する方法、及び請求項１から５までのいずれか１項記載の方法を実施するための装置であって、センサ装置が設けられており、該センサ装置が、回転する構成部材に対して所定の間隔をおいて次のように配置されている、すなわち、繊維ラップを検出するためのセンサ信号が、構成部材の周に衝突するように配置されている形式のもの、及びトウのための繊維切断機であって、回転するナイフ支持体と回転する押圧リングとが設けられており、該ナイフ支持体と押圧リングとが、前記トウを切断するために協働するようになっている形式のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ストランド状の繊維を加工及び処理する場合には、これらの繊維は回転対称的な構成部材を介して、又はこのような構成部材により案内される。これらの構成部材は、例えば延伸するためのローラ、搬送するための供給機構、押圧ローラ、駆動ローラ又は押圧リングの形で繊維切断機において使用することができる。繊維ストランドが前記のような回転する構成部材と接触して、又は近傍で案内されるやいなや、基本的には「ラップ形成」の問題が生じる。この場合には、繊維ストランドが、付着力に基づいて、回転する構成部材の周に沿って連行され、この構成部材に巻き付けられてしまう。繊維のこのようなラップ形成は素早く検出し、これにより、より大きい停止時間又は構成部材の故障さえもが阻止されるようにしなければならない。
【０００３】
この目的のためには、回転する構成部材の周面を検出する方法及び装置が公知である。この場合、基本的には２つの変化態様が区別される。第１の変化態様では、例えば欧州特許第０７４０６３９号明細書に記載のように、繊維ラップが無接触に検出される。この場合には、回転する構成部材の周面が光源及び光学系によりセンシングされる。繊維ラップから反射した光が、構成部材の周に形成された繊維ラップを同定するために使用される。しかしながら、このような光学的な方法及び装置は、極めて高い故障傾向を有している。なぜならば、送信器及び受信器の汚れ並びに飛び回るリントが頻繁な誤検出をもたらすからである。
【０００４】
繊維ラップを検出するための公知の方法及び装置の第２の変化態様では、例えばドイツ連邦共和国特許公開第１０１１２６７９号明細書又は日本国特許第７１３３０６１号明細書につき公知のように、繊維ラップとセンサとの間の直接の接触が、機械的な走査により形成される。これらの両方の場合には、センサは回転する部材の表面に対してわずかな間隔をもって位置決めされている。繊維ラップが構成部材の周に形成されるやいなや、センサに繊維ラップが直接に接触することにより、繊維ラップを検出するための測定信号が発信される。しかしながら、この形式の装置ではセンサが繊維ストランドのループ及び不規則性に絡め取られ、ひきずられてしまうか、若しくは破壊されかねないという問題が生じる。さらに、機械的な構成は、ジョイント、ばね及びマイクロスイッチの使用によりコスト高であると同時に摩耗しやすい。
【特許文献１】欧州特許第０７４０６３９号明細書
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許公開１０１１２６７９号明細書
【特許文献３】日本国特許第７１３３０６１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明の課題は、冒頭で述べた形式の、回転する構成部材における繊維ラップを無接触に検出するための方法及び装置を改良して、繊維ラップがプロセス安定的に、かつ繰り返し同定可能であるようにすることである。
【０００６】
本発明の別の課題は、トウのための繊維切断機に繊維ラップ検出装置を設け、この繊維ラップ検出装置が繊維ラップが確認されたのちに素早くかつ確実なプロセス干渉を可能にするようにすることである。
【０００７】
本発明の別の課題は、繊維ラップを検出するための方法および装置、並びに繊維ラップを検出するためのこのような装置を備えた繊維切断機であって、特に回転する構成部材にトウにより形成されたラップを無接触に検出することができるものを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、センサ信号を超音波の形で発生させ、該センサ信号により引き起こされた反響音信号を、繊維ラップを測定するために評価し、センサ装置が、センサ信号を発生させるための超音波送信器を有しており、該超音波送信器が、反響信号を受信するための音響受信器に連結されており、繊維ラップを監視するために、前記押圧リングの周に、請求項６から１０までのいずれか１項記載の装置が設けられていることにより解決される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の有利な発展形が、それぞれの従属請求項の特徴及びこれらの特徴の組合せに規定されている。
【００１０】
本発明は、繊維ラップの無接触のセンシングのために音響的な信号が使用され、この信号は汚れ及び飛び周るリントには関連していないという特別な利点を有する。超音波の形で生ぜしめられたセンサ信号は、構成部材の周面若しくは繊維ラップの表面で反響音信号となり、この反響音信号は繊維ラップを検出するために評価される。回転する構成部材の周面と超音波送信器との間の間隔は、状況に直接に適合させることができ、これにより、ヤーンの形の繊維ストランドは対応した短い間隔をもって検出可能であり、又はトウの形の繊維ストランドは、対応してより大きい間隔をもって検出可能である。この場合に、繊維ストランドからほどけた不安定な構成部材、例えばリント又は残留平滑剤が監視の質に影響を及ぼすことはない。したがって本発明は、形成したい繊維ストランドの周囲で直接にラップ監視を実施するために特に適している。この場合には操作員の存在は必要ない。
【００１１】
高い監視感度を保持するためには、本発明の有利な発展形によれば、センサ信号は、回転する構成部材の周面にほぼ垂直に向けられている。これにより、回転する構成部材の周に焦点を合わせた監視範囲を形成することができる。超音波送信器と音響受信器とが構成ユニットの形に組み合わされていることにより、さらに外的な影響に対して良好に遮へい可能な、極めてコンパクトなセンサ装置が形成される。
【００１２】
センサ装置と回転する構成部材との間に所定の固定された間隔が設けられている場合のためには、切換信号の実測走行時間と所定の目標走行時間との差異から差信号を発生させることができる。このためには、本発明の有利な構成によれば、センサ信号の送信と反響音信号の受信との間の実測走行時間が測定され、繊維ラップなしの状態を規定する所定の目標走行時間と比較される。したがって、前記差異から算出された差信号は、繊維ラップの存在に関する直接の情報を有している。
【００１３】
できるだけ短い停止時間を達成するため若しくは構成部材の損傷を阻止するためには、差信号により直接に制御コマンドが作動されるか、又はアラーム信号が生ぜしめられる。このためには、センサ装置は、有利にはインタフェースを介してプロセス制御装置又は機械制御装置に連結されている。
【００１４】
センサ信号が連続する音響衝撃により生ぜしめられ、この場合に、それぞれの音響衝撃に目標走行時間が配属されている本発明の発展形は、連続的な監視を得るために特に適している。このためには、超音波送信器は音響衝撃を発生させるための衝撃発生器を有している。しかしながら、音響衝撃の発生をセンサ装置の運動に関連づけ、これにより、回転する構成部材の周に連続して複数の範囲が検出可能になっているようにすることも可能である。
【００１５】
センサ装置のフレキシブルな配置並びにセンサ信号の影響受けにくさに基づき、本発明はトウを検出するために特に適している。特にいわゆる繊維切断機では、連続するトウが機械の切断室に汚れて入り込むという形で切断プロセスで障害が生じる恐れがある。これにより、機械の回転する構成部材にラップ形成が生じてしまう。このようなラップ形成は切断プロセスへの直接の干渉を必要とする。本発明による繊維切断機の場合には、切断質への進入時にトウを支援する押圧リングの周で直接にラップ監視を行うことができる。
【００１６】
この場合に、センサ装置は、有利には直接に機械制御装置に連結されており、これにより、ラップが確認された場合には繊維切断機のスイッチオフが引き起こされるようになっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明による方法及びこの方法を実施するための本発明による装置並びに本発明による繊維切断機を図示の実施例につき説明する。
【００１８】
図１には、繊維ラップ（繊維巻付き）を検出するための本発明による方法を実施するための装置の第１実施例が概略的に示されている。
【００１９】
この装置はセンサ装置５を有している。このセンサ装置５は、回転する構成部材に対して間隔Ａをおいて配置されている。前記回転する構成部材はローラ１であり、このローラ１は回転可能に保持されている。このローラ１の周面４に沿って、部分的な巻付けにより、繊維ストランド２が案内される。センサ装置５が、繊維ストランド２の巻付け範囲に対してほぼ向かい側に、ローラ１に対して配置されている。
【００２０】
センサ装置５は、超音波送信器６及び音響受信器７を有している。これらの超音波送信機６と音響受信器７とは構成ユニットの形に組み合わされている。超音波送信機６及び音響受信器７は評価電子機構８に接続されている。インタフェース９を介して、センサ装置５はプロセス制御装置（図示しない）に接続されている。
【００２１】
図１に示した実施例では、繊維ストランド２は、例えばヤーン、テープ又はトウにより形成されていてよい。運転時には、例えば繊維ストランド２の破断又は繊維ストランド２のたるみを引き起こす状態のみが生じる。このような機能不良は、繊維ストランド２が繊維ラップ３の形でローラ１の周面４に巻き取られてしまうことにつながる。繊維ラップ３は、図１には破線で示されている。
【００２２】
運転の間には、センサ装置５によりローラ１の周面４の所定の範囲が連続的に検出される。このためには、超音波送信機６によりセンサ信号が超音波の形で生ぜしめられる。このためには、超音波送信器６はローラ１の周面４に対してほぼ垂直に配向されており、これにより、センサ信号はローラ１の周面４にほぼ垂直に衝突する。ローラ１の周面４ではセンサ信号により反響音信号が生ぜしめられ、この反響音信号は音響受信器７により受信される。超音波送信機６と音響受信器７とに連結された評価電子機構８では、センサ信号の送信から反響音信号の受信までの実測走行時間が測定される。この実測走行時間は、所定の目標走行時間と比較される。主に間隔Ａにより規定されている目標走行時間は、繊維ラップなしのローラ１の周面４の状態を示す。これにより、実際に測定された実測走行時間と所定の目標走行時間との間の差異から直接に、繊維ラップが生じているかどうかが検出される。実測走行時間と目標走行時間との間の差異は差信号となり、この差信号はインタフェース９を介して後続のプロセス制御装置へ供給される。プロセス制御装置の内部では、前記差信号は、制御コマンドを作動させるため又はアラームシングを発生させるために使用することができる。したがって、例えば制御コマンドによりプロセス変更又はプロセス中断を直接に開始することができる。アラーム信号を発生させることにより、例えば操作員に繊維ラップを除去するように警告することができる。
【００２３】
本発明による方法では、種々異なった音響時間の設定により、望ましい検出範囲を、監視したい表面の直接の近傍に規定することができる。図１に示した実施例では、ローラ１の表面４とセンサ装置５との間の間隔Ａが、検出範囲Ｘと隣接範囲Ｙとに分割されている。音響時間の対応した選択により、検出範囲Ｘは極めて小さく保持することができ、これにより、例えばローラ１の表面は１ｍｍの間隔まで検出可能である。したがって、検出範囲Ｘは１ｍｍである。このような調節は、隣接範囲Ｙにおける外的作用、例えばリント（糸屑）を無視することができるので、このような外的作用が表面検出に影響を及ぼさないという利点を有している。
【００２４】
しかしながら、音響が通過することのできない障害物が隣接範囲Ｙにもたらされた場合には、このことが検出され、エラー信号を発信することができる。これにより、例えば安全装置の機能不良を監視し、操作員の容認できない干渉を阻止することができる。
【００２５】
図２には、本発明による繊維切断器の実施例の長手方向横断面図が概略的に示されている。この繊維切断機は支承ハウジング１０を有しいる。この支承ハウジング１０は、駆動軸１１により貫通されている。
【００２６】
この駆動軸１１は、支承ハウジング１０の内部で回転可能に支承されている。駆動軸１１の、支承ハウジング１０から突出した自由な端部はナイフ支持体１２に固定されている。駆動軸４の反対側の端部は、駆動装置（図示しない）に連結されている。この駆動装置は、機械制御装置１３を介して制御可能である。
【００２７】
ナイフ支持体１２は複数の構成部材から成っている。これらの構成部材は環状のリング通路１４を形成している。このリング通路１４は、流出側で流出通路１５に開口している。リング通路１４と流出通路１５との間では、ナイフ支持体１２で多数のナイフブレード１６が保持されている。この場合に、リング通路１４と流出通路１５との間の接続部は、ナイフ支持体１２に対して半径方向に整列されたナイフブレード１６により貫通されており、この場合に、ナイフブレード１６のエッジは、リング通路１４の方向に向けられている。
【００２８】
ナイフ支持体１２の上方には、斜めに設置された押圧リング１７が、支承ハウジング１０の周に回転可能に支承されている。押圧リング１７は環状の段部１８を有している。この段部１８は、ナイフ支持体１２の部分周にわたってリング通路１４内に進入している。押圧リング１７は、支承ハウジング１０に沿って自由に回転可能に案内されている。
【００２９】
押圧リング１７がナイフ支持体１２の上方で案内されている側には、押圧リング１７に対して所定の間隔をおいてセンサ装置５が配置されている。このセンサ装置５は、繊維切断器の機械架台の保持体１９により保持されている。センサ装置５は機械制御装置１３に連結されている。
【００３０】
センサ装置５の構成及び機能は、上に述べた図１による実施例と同一なので、この点では上に述べた説明に関連づけられている。
【００３１】
トウを切断するためには、ナイフ支持体１２が駆動軸１１により回転しながら駆動される。この場合に、トウ２０は回転するナイフ支持体と、傾斜して配置された押圧リング１７との間でリング通路１４内に引き込まれる。押圧リング１７は摩擦に基づきトウ２０と共に走行する。約１８０°回転したのちには、トウは押圧リング１７の段部１８により、リング通路１４の内部で、半径方向に配置されたナイフブレード１６に対して押圧され、これにより、トウは互いに間隔をおいて配置されたナイフブレード１６によりに所定の長さを有する繊維に切断される。
【００３２】
トウ２０がリング通路１４に進入する場合に障害が生じた場合には、押圧リング１７の周に繊維ラップ３がもたらされる。この繊維ラップ３は、図２に破線で示されている。押圧リング１７へのトウ２０の乗り上げのできるだけ直後に機械のスイッチオフを作動させるためには、段部１８の周面の範囲がセンサ装置５により監視される。この場合に、監視及び検出は、すでに図１による実施例で述べたように行われる。繊維ラップが確認された場合には、センサ装置５から機械制御装置１３へ供給された差信号が、直接に機械をスイッチオフするための制御コマンドに変換される。これにより、極めて早い時期に機械の回転する構成部材で進行中のラップ形成を阻止することができる。
【００３３】
本発明による方法及び本発明による装置は、繊維ストランドの形式とは無関係に、繊維ラップを検出するために適している。数ミリメートルから数センチメートルまでの範囲に位置し得る間隔の変更により、監視感度及び監視したい範囲を任意に調節することができる。したがって、例えば１．０００ｍｍの間隔の場合には、１ｍｍの直径の繊維ラップを確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】繊維ラップを検出するための本発明による方法を実施するための本発明による装置の実施例の概略図である。
【００３５】
【図２】ラップ監視のためのセンサ装置を備えた本発明による繊維切断機の実施例の概略図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ローラ、  ２  繊維ストランド、  ３  繊維ラップ、  ４  周面、  ５  センサ装置、  ６  超音波送信器、  ７  音響受信器、  ８  評価電子機構、  ９  インタフェース、  １０  支承ハウジング、  １１  駆動軸、  １２  ナイフ支持体、  １３  機械制御装置、  １４  リング通路、  １５  流出通路、  １６  ナイフブレード、  １７  押圧リング、  １８  段部、  １９  保持体、  ２０  トウ
【図１】
2005194100.tif 000003
【図２】
2005194100.tif 000004