DE3135452C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Art sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Bei einem aus der DE-OS 22 16 753 bekannten Verfahren dieser Art wird auf den mit einem Drall laufenden Strang durch einen in etwa radial zum Strang gerichteten Strahl eine Wärmespur auf die Strangoberfläche gelegt, die durch in Stranglaufrichtung nachgeordnete Fühleinrichtungen abgetastet wird, um drallbedingte Verdrehbewegungen des Stranges festzustellen und auf die Drallrichtung und Drallstärke rückzuschließen. Daraus werden Signale entwickelt, mit denen der Strang in der jeweiligen Richtung um ein bestimmtes Maß zurückgedreht wird, um den Drall vor dem anschließenden Ausbreiten der Bahn zu beseitigen. Nachteilig ist dabei, daß der Drall nicht direkt ermittelt werden kann, weil sich der Strang beim Überprüfen in Laufrichtung fortbewegt, so daß Falten, die vom Drall herrühren und die Drallstärke und Drallrichtung angeben, annähernd parallel zu sich selbst weiterbewegt werden. Drallbedingt führt der Strang zwar eine geringe Drehbewegung um seine Längsachse aus, die durch die Fühleinrichtung ermittelt und zum Feststellen des Dralls herangezogen wird. Allerdings läßt sich mit diesem Verfahren die Drallstärke nicht genau ermitteln, weil nicht die Steigung der Falten pro Längeneinheit des Stranges, sondern das Ausmaß einer drallabhängigen aber nicht genau den Drall repräsentierenden Drehbewegung des Stranges abgegriffen wird. Die Drallbeseitigung erfolgt unter gewissen Betriebszuständen relativ träge und nicht befriedigend genau. Ferner sind verschiedene Materialien nicht für dieses Abtastverfahren geeignet, z. B. wenn sie stark wärmeisolierend oder sehr wärmeempfindlich sind. Der unstreitige Vorteil des bekannten Verfahrens ist allerdings das berührungslose Überprüfen des Stranges, was die bis dahin unvermeidlichen mechanischen Belastungen des Stranges vollkommen eliminiert.

Bei einem weiteren aus der DE 29 12 340 A1 bekannten Verfahren einer anderen Art wird der Strang mechanisch abgetastet, indem er über eine leicht auslenkbare Umlenkrolle geführt wird, deren Auslenkbewegung wiederum berührungslos abgetastet wird. Auch hierbei wird nicht die Drallsteigung direkt abgegriffen, sondern eine vom Drall herrührende Neigung des Stranges zum Verdrehen dazu benutzt, die Umlenkrolle auszulenken, was wiederum den Nachteil hat, daß nicht die genaue Drallsteigung bzw. die Anzahl der Falten pro Längsabschnitt, sondern die Verdrehtendenz des Stranges abgegriffen wird, die keinen ausreichend genauen Aufschluß über die tatsächlichen Drallverhältnisse zu geben vermag. Beim berührungslosen Überwachen der Auslenkbewegung der Umlenkrolle wird beispielsweise ein durch eine Zunge gebildetes Schattenfeld auf einer Meßstrecke hinsichtlich der Bewegungsrichtung und der Bewegungsgeschwindigkeit überprüft. Allerdings ist der schwerwiegende Nachteil in Kauf zu nehmen, daß der Strang beim Abtasten des Dralles mechanisch beaufschlagt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art, d. h. zum berührungslosen Ermitteln des Dralles, anzugeben, mit dem exakt Aufschluß über die Drallrichtung und vor allem die Drallstärke gegeben wird.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß entweder durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 oder die im kennzeichnenden Teil des nebengeordneten Anspruchs 2 angegebenen Verfahrensmerkmale gelöst.

Bei beiden gleichrangigen Verfahrensvarianten werden Oberflächenprofile des Stranges abgetastet, abgebildet, ausgewertet und miteinander verglichen, die aufgrund des Unterschiedes genauen Aufschluß über die Drallrichtung und vor allem die genaue Drallstärke liefern. Den Verfahrensvarianten liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich die Silhouetten, die die Falten im Drall bei einer tangentialen Abtastung bilden, dann voneinander unterscheiden, wenn die Oberfläche aus zwei verschiedenen Richtungen abgetastet wird. Aus dem Unterschied der Silhouetten ist nicht nur die Drallrichtung, sondern vor allem die Drallstärke genau zu ermitteln. Es wird also nicht mehr wie bei den bekannten Verfahren die Verdrehtendenz des Stranges infolge des Dralls bei seiner Laufbewegung zur Bildung eines Aufdrehsignals herangezogen, sondern es wird tatsächlich die Drallstärke genau festgestellt, so daß das Ausdrehen zur vollständigen und unmittelbaren Beseitigung des Dralles leicht gesteuert werden kann, indem entweder eine Strangseite in zwei verschiedenen Richtungen tangential abgetastet oder der Strang an zwei zueinander winkelversetzten Oberflächenbereichen in zwei getrennten tangentialen Ebenen betrachtet wird, läßt sich der Unterschied zwischen den jeweils beiden Oberflächenprofilen genau feststellen, aus dem mit verhältnismäßig geringem Aufwand Aufdrehsignale erzeugbar sind, die genau der Drallrichtung und auch der Drallstärke entsprechen.

Erfindungsgemäß kann dabei entweder gemäß Anspruch 3 oder auch gemäß Anspruch 4 vorgegangen werden. Bei der optischen Abtastung der Oberflächenprofile wird auf der Meßflächen- Anordnung die Silhouette jedes abgetasteten Oberflächenprofils abgebildet, wobei das in der einen Abtastrichtung gewellte Oberflächenprofil relativ mehr Licht auf die Meßfläche gelangen läßt, als das glatte Oberflächenprofil der anderen Abtastrichtung, so daß aus der Differenz der beim optischen Abtasten durchgehenden Lichtmenge der Größe als auch zeitlichen Schwankungen nach ein Regelsignal erzeugt werden kann. Beim pneumatischen Abtasten hingegen wird das Oberflächenprofil mit der stärksten Wellung mehr Luft zur Meßstreckenanordnung durchgelangen lassen, als das glatte Oberflächenprofil in der anderen Abtastrichtung, wobei auch hier wieder aus der Luftmengendifferenz über die Druckdifferenz ein Regelsignal erzeugt werden kann.

Zweckmäßigerweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Anspruch 5 vorgegangen. En Strahlenkegel, ein Strahlenvorhang oder ein Strahlenband haben eine bestimmte Arbeitsbreite, bei der sichergestellt ist, daß auch bei schwankendem Strangdurchmesser immer exakt die Kuppen und Täler der Oberfläche abgetastet und abgebildet werden.

Wichtig ist ferner ein weiterer und in Anspruch 6 erläuterter Verfahrensschritt, bei dem in jeder Abtastrichtung aus dem ermittelten Oberflächenprofil ein elektrischer oder pneumatischer Signalwert erzeugt wird, der mit dem in der anderen Abtastrichtung erzeugten Signalwert verglichen wird, ehe daraus ein Regelsignal zum Zurückdrehen des Stranges abgeleitet wird. Es werden hierbei aus den Oberflächenprofilen abgeleitete Signalwerte miteinander verglichen.

Eine Vorrichtung, die im besonderen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, gibt Anspruch 7 an. Die beiden vom Sender ausgesandten, V-förmig zueinander stehenden Strahlen tasten die Strangoberfläche in zwei verschiedenen Abtastrichtungen ab, um sowohl die Drallrichtung als auch die Drallstärke durch Abbildung der Oberflächenprofile festzustellen. Über die mit der Empfängeranordnung verbundene Steuervorrichtung kann bei Auftreten eines Differenzsignales, das dem jeweils vorliegenden Drall genau entspricht, das den Drall beseitigende Zurückdrehen des Stranges eingeregelt werden.

Eine zweckmäßige Ausführungsform dieser Vorrichtung erläutert Anspruch 8. Der eine der beiden Strahlen, die V-förmig zueinander gerichtet sind, tangiert die Strangoberfläche schräg mit seiner Laufrichtung, während der andere schräg gegen die Laufrichtung und tangential zur Strangoberfläche verläuft. Beide Strahlen liegen in einer gemeinsamen Tangentialebene am Strang.

Alternativ dazu ist auch eine Ausführungsform zweckmäßig, wie sie Anspruch 9 angibt. Hier liegen die beiden V-förmig zueinander stehenden Strahlen dachförmig auf dem Strang und tangieren ihn an zwei Oberflächenbereichen, die zueinander - und in bezug auf die Strangachse - winkelversetzt sind. Es wird der Effekt genutzt, daß bei Vorliegen eines Dralles in der einen Abtastrichtung eine gewellte Oberfläche abbildbar ist, während in der anderen Abtastrichtung eine im wesentlichen glatte oder glattere Oberfläche vorliegt, und zwar jeweils in Abhängigkeit von der Stärke des Dralles und seiner Richtung.

Baulich vereinfachen läßt sich diese Vorrichtung gemäß Anspruch 10. Zwar könnte eine gemeinsame Empfängeranordnung für beide Strahlen vorgesehen werden, doch müßte diese dann für einen ausreichend großen Abtastbereich unzweckmäßig großflächig ausgelegt sein.

Eine weitere, zweckmäßige Ausführungsform der Vorrichtung ist in Anspruch 11 erläutert. Ein Lichtsammler in Form einer Platte oder eines Stabes ist ein optisches Bauteil, das das beaufschlagte Licht innerhalb der Platte oder des Stabes weiterleitet und an einer definierten Stelle, z. B. an einer Schmalseite oder Stirnseite gesammelt, d. h. konzentriert nach außen abgibt. Eine dort angeordnete Fotodiode gibt je nach Menge und Intensität des abgegebenen Lichts einen Spannungs- oder Stromwert ab. Ein solcher Lichtsammler ist hervorragend geeignet, die von dem Abtaststrahl erzeugte und rasch wandernde Silhouette des Oberflächenprofils unmittelbar in ein Stromsignal umzuwandeln, das mit dem Stromsignal vom anderen Abtaststrahl rasch und exakt verglichen werden kann. In gleicher Weise kann aber auch direkt eine Fotodiodengruppe für diesen Zweck eingesetzt werden, die ebenfalls aus dem einfallenden Licht ein Stromsignal erzeugt. Solange die aus den beiden abgetasteten Oberflächenprofilen erzeugten Signale voneinander nicht abweichen, zeigt dies an, daß kein Drall oder nur ein innerhalb eines Toleranzbereiches liegender Drall vorliegt und daß nichts zu veranlassen ist. Erst wenn die Oberflächenprofile voneinander stärker abzuweichen beginnen, liegt ein Drall vor, der beseitigt werden muß.

Abändernd zu der vorbeschriebenen Ausführungsform ist auch eine Ausführungsform zweckmäßig, wie sie Anspruch 12 erläutert. Bei dieser Ausbildung kann ein gespreizter Abtastbereich erreicht werden, den der Hohlspiegel dann wiederum verkleinert auf den Empfänger bringt.

Denkbar ist auch eine Ausführungsform, wie sie Anspruch 13 beschreibt. Auch bei dieser Ausbildung läßt sich das jeweils ermittelte Oberflächenprofil einfach in einen Stromsignalwert umwandeln.

Ein weiterer, wichtiger Gedanke ist im Anspruch 14 enthalten. Die Spreizung des Strahles liegt dabei in der Tangentialebene, in der der Strang abgetastet wird. Mit dieser Spreizung oder Auffächerung wird sichergestellt, daß der Strahl tatsächlich einen breiten Bereich abtastet, in dem bei sich änderndem Drall-Steigungswinkel genauer Aufschluß über die Drallstärke gefunden wird. Damit bei einem relativ breiten Bereich zwischen den kleinsten und dem größten Drall nicht der vom Sender abgegebene Strahl zu stark aufgespreizt oder aufgefächert werden muß, was unter Umständen zu Schwierigkeiten bei der Projektion des Oberflächenprofils führen könnte, ist es zweckmäßig, den Sender als ein Lichtband oder eine Reihe von Lichtquellen auszubilden und damit von vornherein ein breites Lichtband oder einen Vorhang tangential an den Strang zu legen. Es braucht dann die für diesen Strahl zuständige Empfängeranordnung nur ebenso breit (in Tangentialrichtung gesehen) zu sein, wie die Reihe der Lichtquellen. Trotzdem wird der gesamte mögliche Dralländerungsbereich abgetastet.

Neben der Lichtmengenmessung, die entsprechend große Spannungs- oder Stromwerte liefert, kann auch der Wechselspannungs- oder Wechselstromanteil der beiden Empfänger zum Vergleich herangezogen werden, denn bei bewegtem Strang erzeugt das wellige Lichtprofil entsprechend wellige Spannungs- bzw. Stromsignale.

Eine weitere, zweckmäßige Ausführungsform der Vorrichtung gibt Anspruch 16 an. Bei der pneumatischen Abtastung fallen Verschmutzungen nahezu überhaupt nicht ins Gewicht, da solche pneumatischen Elemente selbstreinigend und sehr robust sind. Sie zeichnen sich ferner durch eine höhe Empfindlichkeit und den Vorteil des Wegfalls einer zusätzlichen Arbeitsenergieversorgung aus.

Eine besonders geeignete Ausführungsform der Vorrichtung gibt schließlich Anspruch 17 an. Mit dieser Ausbildung wird erreicht, daß der Sender immer optimal nahe am Strang liegt, unabhängig davon, welchen Durchmesser der Strang gerade hat. Es muß nämlich berücksichtigt werden, daß der Strang mit zunehmendem Drall seinen Durchmesser verändern kann. Indem er über die Stützrollen geleitet wird, bleibt die dem Sender zuweisende Scheitellinie des Stranges immer im gleichen Abstand vom Sender bzw. der Abtastebene. Damit wird sichergestellt, daß das tangentiale Abtasten des Stranges immer in der gleichen Weise erfolgt, d. h. daß der Strang nicht aus dem Abtastbereich eines Strahls oder beider Strahlen herauskommt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen der zur Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Vorrichtung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Strangaufdrehvorrichtung mit Abtasteinheit,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des Stranges, der an der dem Betrachter zugewandten Seite tangential abgetastet wird,

Fig. 3 einen Axialschnitt durch den Strang in der Abtastebene,

Fig. 4 eine andere Art, den Strang zu führen und abzutasten,

Fig. 5 einen Axialschnitt durch den Strang der Abtastebene von Fig. 4,

Fig. 6 eine schematische Seitenansicht eines abgetasteten Stranges,

Fig. 7 eine weitere Variante beim Abtasten eines Stranges in Seitenansicht,

Fig. 8 eine Variante der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

Fig. 9 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung,

Fig. 10 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zum Abtasten des Stranges und

Fig. 11 eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zum Abtasten des Stranges.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zum Erkennen und Auflösen eines Dralls einer beliebig gedrehten Warenbahn gezeigt, die in Form eines Stranges S aus einem Behälter 2 entnommen, durch eine Führungsöse 5 und anschließend durch eine Aufdrehvorrichtung 6 mit Antrieb 7 zu Umlenkrollen 19 a, 19 b geleitet und dann einer nicht mehr dargestellten Ausbreiteinrichtung zugeführt wird. Zwischen den Umlenkrollen 19 a und 19 b ist eine den Drall am Strang S ermittelnde Abtasteinrichtung 8 vorgesehen, auf die später genauer eingegangen wird. Der Behälter 2 steht auf einem Drehtisch 3, der von einem Antrieb 4 in beide Drehrichtungen gedreht werden kann. Sowohl der Antrieb 4 des Drehtisches als auch der Antrieb 7 der Aufdrehvorrichtung wird durch eine Steuervorrichtung 10 gesteuert. Hierbei werden die Steuersignale einerseits durch die Leitung 9 zum Antrieb 4 des Drehtisches 3 und durch die Leitung 9 a zum Antrieb 7 der Aufdrehvorrichtung 6 gesandt. Die Abtasteinrichtung 8 besteht aus einem Sender oder einer Senderanordnung 15 der zwei V-förmig zueinanderstehende Strahlen, und zwar Lichtstrahlen oder Luftstrahlen 16 und 17, auf Empfängeranordnungen 14 und 13 richtet und dabei den Strang S an einer Strangseite tangential abtastet. Die Empfängeranordnungen 13 und 14 stehen über Leitungen 11 und 12 mit der Steuervorrichtung 10 in Verbindung, die aus unterschiedlichen Signalen von den Empfängeranordnungen 13 und 14 ein Korrektursignal zum Drehen des Drehtisches 3 und der Aufdrehvorrichtung 6 erzeugt. Die Abtastebene oder Tangentialebene T liegt zweckmäßig auf der geführten Seite und ist so vom Strangdurchmesser unabhängig.

Zum besseren Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in den Fig. 2 und 3 der Strang S vergrößert und im Axialschnitt dargestellt. Der Strang S hat eine Längsmittelachse X und ist (Fig. 1) im Behälter 2 in nicht kontrollierbarer Weise verdreht abgelegt worden. Es ist dadurch in ihm ein Drall entstanden, der sich als gewindenutenartige Profilierung an seiner Oberfläche zeigt. Gemäß Fig. 2 ist eine Drallnut 23 erkennbar, die sich wendelförmig in Längsrichtung des Stranges S erstreckt. Die Drallrichtung ist hier mit 21 angedeutet, der Drallwinkel mit α. Fig. 3 hebt hervor, daß der Sender 15 seitlich versetzt zur Längsmittelachse X angeordnet ist und seine beiden Strahlen 16 und 17 in einer Tangentialebene T an einer Seite des Stranges aussendet, die parallel zur Längsmittelachse X liegt. Der Strahl 17 verläuft dabei schräg mit der Laufrichtung des Stranges, die hier in Fig. 2 von rechts nach links gerichtet ist, während der Strahl 16 schräg gegen die Laufrichtung geneigt ist. Die Strahlen 16, 17 haben eine bestimmte Breite oder sind kegelförmig ausgebildet, so daß sie die Oberfläche des Stranges auch dann tangential abtasten, wenn sich der Durchmesser des Stranges ändern sollte. In den Empfängeranordnungen 13 und 14 wird das jeweilige Oberflächenprofil sozusagen in einer Projektion wiedergegeben, wobei in der Abtastrichtung des Strahles 17 durch die Drallnuten 23 ein Profil 24 mit Kuppen 27 und Tälern 26 entsteht, während in der anderen Abtastrichtung des Strahles 16 ein Oberflächenprofil 25 abgezeichnet wird, das eine im wesentlichen glatte obere Begrenzung 28 aufweist.

Wenn der Sender 15 Lichtstrahlen 16, 17 aussendet, so wird in der Empfängeranordnung 13 insgesamt eine größere Lichtmenge bzw. Lichtwelligkeit registriert werden, als in der Empfängeranordnung 14. Das gleiche gilt für Luft, wenn der Sender 15 Luftstrahlen aussendet, die in Richtung des Strahles 16 stärker abgedeckt werden als in Richtung des Strahles 17. Aus den unterschiedlichen Oberflächenprofilen läßt sich in jeder Empfängeranordnung 13 oder 14 ein Signal erzeugen, das über die Leitungen 11 und 12 in die Steuervorrichtung 10 gelangt und dort zu einem Korrektursignal umgewandelt werden kann, mit dem die Antriebe 4, 7 für den Drehtisch 3 und die Aufdrehvorrichtung 6 in Gang gesetzt werden kann. Da die Strangoberfläche in zwei Richtungen abgetastet wird, läßt sich auch die Drallrichtung und damit die Richtung, in der die Antriebe 4, 7 das Zurückdrehen des Stranges S einsteuern müssen, genau bestimmen. Gemäß Fig. 2 hat der Drall die Richtung 21, was dadurch dokumentiert wird, daß in der Empfängeranordnung 13 mehr Licht bzw. Luft empfangen wird als in der Empfängeranordnung 14. Hätte der Drall die entgegengesetzte Richtung, so würde die Empfängeranordnung 13 weniger Licht oder Luft empfangen, als die Empfängeranordnung 14, wodurch die Steuervorrichtung über die geänderte Drallrichtung informiert wäre und das Signal zum Drehen der Antriebe 4, 7 in der entgegengesetzten Richtung abgeben könnte.

In den Fig. 4 und 5 ist ein anderes Prinzip dargestellt, wie ein Strang S bezüglich seines Dralles auf zwei Seiten gleichzeitig tangential abgetastet wird. Zu diesem Zweck wird der Strang S über Führungsrollen 19 a und 19 b geleitet, die im Querschnitt eingeschnürt auf Drehachsen drehbar gelagert sind. Der Strang S ist nur strichliert angedeutet, wobei er in Fig. 5 in einem Axialschnitt mit seinem größtmöglichen und seinem kleinstmöglichen Durchmesser gezeigt ist. In bezug auf die beiden Führungsrollen 19 a und 19 b ist eine die Stranglängsachse X enthaltende und zu den Drehachsen der Rollen 19 a, 19 b senkrechte Ebene (in Fig. 5 strichpunktiert angedeutet) liegt. Der Sender 15′ ist in bezug auf den Strang S stationär angeordnet und trotzdem in der Lage, mit seinen Strahlen 16′, 17′ beide Seiten des Stranges S tangential abzutasten und auf die Empfängeranordnungen 13 und 14 Oberflächenprofile zu projizieren. Vom Sender 15′ werden die beiden V-förmig zueinander stehenden Strahlen 16′ und 17′ in einer gemeinsamen und schräg entgegengesetzt oder in der Laufrichtung gerichteten Ebene ausgesandt. Sie nehmen den Strang S sozusagen scherenartig zwischen sich, wobei bei Vorliegen eines Dralles der eine Strahl genau wie bei Fig. 2 ein Oberflächenprofil zeichnet, das verschieden ist von dem Oberflächenprofil des anderen Strahles. Aus dem Vergleich der beiden Oberflächenprofile kann wieder ein Signalwert erzeugt werden, der in Abhängigkeit von der Drallrichtung und der Drallstärke für das Rückdrehen des Stranges sorgt.

In Fig. 6 ist wiederum der Strang S in einer Steitenansicht schematisch dargestellt. Der Sender 15 oder 15′ soll in einem möglichst geringem Abstand a von der Längsmittelachse X des Stranges S stationär angebracht sein. Damit der ganze Bereich, in dem ein zu korrigierender Drall auftritt, abgetastet werden kann, muß der Strahl (hier 17) so aufgespreizt oder gefächert sein, daß seine beiden begrenzenden Stahlbänder e 1 und e 2 zu den beim Drall auftretenden Drallwinkeln α in dem zu korrigierenden Bereich parallel liegen. Das heißt, der Strahl 17 muß zumindest in dem Bereich, in dem er den Strang S tangiert, so breit sein, wie die Drallnuten bei Änderung der Drallsteigung wandern. Durch die Spreizung des Strahles 17 ergibt sich dann eine Meßstrecke M in bestimmter Länge, in der die Empfängeranordnung zumindest ausgebildet werden muß, damit sie das Oberflächenprofil in der gewünschten Weise aufzeichnen und auswerten kann. In Fig. 6 stellt e 2 die Linie der schwächsten, noch zu korrigierenden Drallstärke dar, während e 1 die stärkste, vorkommende Drallstärke wiedergibt. Die Länge der Meßstrecke M ist natürlich davon abhängig, wie klein der Abstand a gehalten werden kann. Die Meßstrecke M soll möglichst senkrecht zur Mitte des Strahls 17 liegen, damit über die Strecke die Helligkeit und die Projektion gleichmäßig verteilt ist.

Fig. 7 zeigt, wie ein Strang S durch einen Sender 15, der hier eine Lichtquelle ist, abgetastet wird. Der Sender 15 sendet die beiden Strahlen 17, 16 aus, in deren Richtung die Empfängeranordnungen 13, 14 angeordnet sind. Die Empfängeranordnungen 13, 14 bestehen hier zweckmäßigerweise aus sogenannten Lichtsammlern 29 mit Fotodioden 31, die möglichst senkrecht zur Mitte der Strahlen 16, 17 stehen und die in Abhängigkeit von der auftreffenden Lichtmenge ein elektrisches Spannungs- oder Stromsignal erzeugen. Da je nach Drallrichtung und Drallstärke der eine Lichtsammler 29 der als Platte, Stab oder eine andere Formation ausgebildet sein kann, mehr Licht erhält als die andere Lichtsammelplatte, läßt sich sofort ein Signalwert ableiten, der die Drallrichtung und die Drallstärke wiedergibt und zum Steuern der Antriebe nutzbar ist.

Fig. 8 zeigt ein anderes Prinzip zum Abtasten eines Stranges S mit Hilfe eines Senders 15, der die anhand von Fig. 6 erläuternden Strahlen 16, 17 aussendet. Die Empfängeranordnungen 13 und 14 werden hier von Hohl-Sammelspiegeln 30 gebildet, die das auftreffende Licht zu einer im Brennpunktbereich angeordneten Fotozelle, Fotodiode oder einem anderen Fotoelement 31 leiten. Selbstverständlich kann sowohl eine Abtastung des Stranges S an nur einer Seite (Fig. 2) in einer Ebene als auch eine doppelseitige Abtastung (Fig. 4) des Stranges S vorgenommen werden. Zu diesem Zweck braucht jeweils nur der Sender 15 und die Empfängeranordnung 13 bzw. 14 einjustiert zu werden.

Gemäß Fig. 9 wird der Strang S wiederum mit einer Lichtquelle, die Strahlen 16, 17 aussendet, tangential abgetastet. Die Empfängeranordnung 13 besteht hier aus einer Sammellinse 34, die die auf sie auftreffenden Strahlen 16, 17 bündelt und zu einer oder mehrere Fotozellen oder Fotoelementen 31 richtet, die dahinter angeordnet ist oder sind.

In Fig. 10 ist der Aufbau der Vorrichtung ähnlich wie in Fig. 7. Anstelle der Lichtsammelplatte werden hier eine Anzahl von aufgereihten Fotodioden 33 benutzt, die das einfallende Licht registrieren und aus der Differenz von beiden Empfangsanordnungen 13, 14 wird das gewünschte Steuersignal von der Steuervorrichtung 10 abgegeben.

Fig. 11 zeigt, wie der Strang S aus einer Senderanordnung 15 mit Strahlen 16, 17 tangential abgetastet wird. Allerdings besteht die Senderanordnung hier aus einer Reihe R von nebeneinander angeordneten Lichtquellen 36, die entweder ein paralleles Lichtband oder - wie dargestellt - einander überkreuzende Strahlen 16, 17 auf die Empfängeranordnungen 13, 14 richten. Da die Senderanordnung aus mehreren Lichtquellen 36 besteht, läßt sich eine Verkürzung der Meßstrecke M′ für die Empfängeranordnungen erreichen. In Fig. 10 ist beispielsweise die oberste Lichtquelle 36 der Reihe R verantwortlich, den stärksten Drall zu ermitteln, während die unterste Lichtquelle 36 der Reihe R zur Ermittlung der kleinsten Drallstärke dient.

Anstelle der bisher beschriebenen Lichtstrrahlen können die Strahlen 16, 17, 16′, 17′ auch gerichtete Luftstrahlen, Luftstrahlenkegel oder Luftstrahlenvorhänge sein, wobei dann die Empfängeranordnung von auf Luftströmung ansprechenden Elementen gebildet wird, z. B. sogenannten Fluidics-Elemente, die wie elektronische, logische Bauelemente wirken. Der Sender ist dann eine Düse, z. B. eine Schlitzdüse oder eine Düsengruppe, die einen Luftstrom in bestimmter Breite und Intensität auf die Empfängeranordnung richtet. Je nach der Drallstärke und der Drallrichtung wird der einen Empfängeranordnung dann mehr Druckluft zugeführt als der anderen, woraus sich dann der Signalwert zum Steuern des Drehmotors ableiten läßt.

Sofern Lichtsender 15 verwendet werden, können diese mit entsprechenden Blenden oder Richtspiegeln ausgestattet werden, so daß sie genau einstellbare Strahlen erzeugen. Der besondere Vorteil dieses Prinzips liegt darin, daß auch bei mit außerordentlich hoher Geschwindigkeit laufendem Strang der Drall einwandfrei ermittelt werden kann und ein Ausdrehen des Dralles zuverlässig einsteuerbar ist. Die hohen Stranglaufgeschwindigkeiten sind möglich, da die Lichtstrahlen und die auf diese ansprechenden Elemente nicht mechanischer Art sind und deshalb ohne Verzögerungszeit arbeiten. Es spielt beispielsweise bei der Abtastung mit Licht keine Rolle, wie schnell das abgetastete Oberflächenprofil bewegt wird, da auf jeden Fall gewährleistet ist, daß durch die Drallnuten mehr Licht zur Empfängeranordnung gelangt, als in der anderen Abtastrichtung, in der die Drallnuten abgedeckt sind. Außerdem sind Beschädigungen des Materials durch mechanische Berührung ausgeschlossen.

Claims (17)

1. Verfahren zum berührungslosen Ermitteln des Dralls bei einer in Form eines Stranges laufenden Bahn und zum Aufdrehen des Stranges mit Hilfe eines vom ermittelten Drall abhängigen Regelsignals, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ermitteln der tatsächlichen Stärke und der Richtung des Dralls im Strang das durch den Drall bedingte Oberflächenprofil des Strangs an einer Strangseite und in einer parallel zur Laufrichtung liegenden Tangentialebene an den Strang gleichzeitig sowohl in einer schräg mit der Laufrichtung als auch in einer schräg gegen die Laufrichtung geneigten Richtung abgetastet wird, und daß die beiden abgetasteten Oberflächenprofile auf einer Meßfläche abgebildet und zwecks Bildung des Regelsignales miteinander verglichen werden.

2. Verfahren zum berührungslosen Ermitteln des Dralls bei einer in Form eines Stranges laufenden Bahn und zum Aufdrehen des Stranges mit Hilfe eines vom ermittelten Drall abhängigen Regelsignals, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ermitteln der tatsächlichen Stärke und der Richtung des Dralles im Strang das durch den Drall bedingte Oberflächenprofil des Stranges an zwei um einen Winkel zueinander versetzten Strangseitenbereichen von einer Strangseite aus gleichzeitig in zwei getrennten und parallel zur Laufrichtung liegenden Tangentialebenen an den Strang abgetastet werden, und daß die abgetasteten Oberflächenbereiche auf einer Meßflächenanordnung abgebildet und zwecks Bildung des Regelsignals miteinander verglichen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenprofile optisch abgetastet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenprofile pneumatisch abgetastet werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Oberflächenprofil mit einem Strahlenkegel, einem Strahlenvorgang oder einem Strahlenband abgetastet wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem in der einen Abtastrichtung ermittelten Oberflächenprofil ein elektrischer oder pneumatischer Signalwert erzeugt wird, der mit dem in der anderen Abtastrichtung erzeugten elektrischen oder pneumatischen Signalwert zur Erzeugung des Regelsignals verglichen wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch wenigstens einen in bezug auf den Strang (S) stationären Sender (15, 15′) mit dem quer zur Laufrichtung (20) zwei V-förmig zueinander stehende und jeweils die Strangoberfläche tangierende Strahlen (16, 17) aussendbar sind, durch eine Empfängeranordnung (13, 14) zum Abbilden der abgetasteten Oberflächenprofile in Form von Silhouetten, die in Strahlrichtung hinter den tangierten Oberflächenbereichen des Stranges (S) liegt, und durch eine elektronische oder pneumatische und an die Empfängeranordnung (13, 14) angeschlossene Steuervorrichtung (10), die mit einem Drehantrieb (4, 7) zum Zurückdrehen des Stranges (S) in Schaltverbindung steht und mit der die von der Empfängeranordnung (13, 14) in Signalwerte umgewandelten Silhouetten unter Bildung des Regelsignals miteinander vergleichbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die V-förmig zueinander stehenden Strahlen (16, 17) die Strangoberfläche an ein und derselben Strangseite tangieren.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden V-förmig zueinanderstehenden Strahlen (16′, 17′) den Strang (S) dachförmig zwischen sich einschließen und die Strangoberfläche in zwei zueinander winkelversetzten Seitenbereichen tangieren.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Strahl (16, 17, 16′, 17′) eine Empfängeranordnung (13, 14) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (15, 15′) Lichtstrahlen oder ein Lichtband aussendet, und daß die Empfängeranordnung (13, 14) entweder aus einem sogenannten Lichtsammler (29) mit Fotodiode (31), die einen von der beaufschlagenden Lichtmenge abhängigen Spannungswert erzeugt, oder nur aus einer Fotodiode (31) bzw. einer Fotodiodengruppe (33) besteht.

12. Vorrichtung nach den Anprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängeranordnung einen Hohlspiegel (30) aufweist, in dessen Brennpunkt ein lichtempfindlicher Empfänger (31) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängeranordnung (13, 14) wenigstens eine Sammellinse (34), vorzugsweise eine Sammellinsenanordnung, aufweist, die auf eine Fotodiodengruppe (33) ausgerichtet sind.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Strahl (16, 17) - vom Sender (15, 15′) ausgehend - soweit gespreizt oder aufgefächert ist oder oszillierend bewegt wird, daß die in der Tangentialebene des Stranges (S) liegenden begrenzenden Strahlbänder (e 1, e 2) einen Neigungsbereich einschließen, in welchem die Drallsteigung (α) zwischen dem schwächsten und dem stärksten zu erwartenden Drall liegt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sender (15) aus einer Mehrzahl reihenartig angeordneter Strahlenquellen (36) mit unterschiedlichen Strahlrichtungen besteht.

16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender eine zweistrahlige, an eine Druckluftquelle angeschlossene Luftdüse ist, und daß die Empfängeranordnung logische Strahlelemente, sogenannte Fluidics-Elemente aufweist, mit denen entweder weitere Fluidics- Regel-Elemente oder elektronische Umwandler in Schaltverbindung stehen.

17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in einem Abstand voneinander liegende Stützrollen (19 a, 19 b) für den Strang (S) vorgesehen sind, und daß der Sender (15) - in bezug auf den über die Rollen (19 a, 19 b) laufenden Strang (S) - unter dem Strang in einer Ebene angeordnet ist, die durch die Strangmittelachse (X) geht und senkrecht zu den Drehachsen der Stützrollen (19 a, 19 b) liegt.