Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung von Einzeladern bei Verseilprozessen

Abstract

 Für die Ueberwachung von Verseilmaschinen auf Bruch oder Auslauf einzelner Adern wird eine Vorrichtung eingesetzt, die das Seil oder Kabel nach der Verseilung auf die Gleichmässigkeit seiner Oberfläche hin überprüft.
Zu diesem Zweck wird ein elektrisches Abbild der Seil-oder Kabeloberfläche in einem Speicher eingelesen und die Messwerte während des weiteren Verseilvorganges mit diesem gespeicherten Muster verglichen. Bei Abweichungen dieses Vergleiches werden Abstell- oder andere Betätigungsorgane angesteuert, um die Produktion weiterer fehlerhafter Seil- oder Kabellängen zu vermeiden.
Für die Reflexionsmessung können elektromagnetische, optische oder akustische Wellen zur Anwendung gelangen.
Statt einer auf Reflexion beruhenden Abtastung der Seil-oder Kabeloberfläche können auch Korpuskularstrahlen, die das Seil oder Kabel teilweise durchdringen, eingesetzt werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ueberwachung von Einzeladern bei Verseilprozessen, wobei die am Aufbau eines Seils oder Kabels beteiligten Adern auf korrekte Reihenfolge, korrekte Oberflächenbeschaffenheit, Abriss oder Auslauf untersucht werden.

[0002] Als Einzeladern können sowohl metallische als auch nichtmetallische Gebilde, aber auch Mischformen in der Art von isolierten Adern eingesetzt sein. Auch die sogenannten Beiläufe - das sind nichtmetallische Adern ohne eigene Funktion zur Ausfüllung des Seil- oder Kabelquerschnittes - sind als Einzeladern zu bezeichnen.

[0003] Die Herstellung von Seilen oder Kabeln erfolgt auf Verseilmaschinen, auf denen die die Einzeladern tragenden Spulen auf einem Gestell - gelegentlich als Verseilkorb bezeichnet - aufgesetzt sind. Durch Drehen des Korbes und gleichzeitigem Ausziehen des Aderstranges wird das Seil oder Kabel gebildet. Es besteht auch die Möglichkeit, dass bei stillstehendem Verseilkorb der Verseilvorgang durch Drehen der ganzen Seilaufnahmevorrichtung und Ausziehen des Aderstranges erfolgt.

[0004] Von der Art des Verseilprinzips unabhängig, war die Ueberwachung der Einzeladern für jede Ader ein elektromechanischer Taster vorzusehen, der bei Unterbruch der Aderspannung infolge Reissens oder Auslaufens der betreffenden Ader einen elektrischen Impuls auslöste, der den Verseilvorgang stoppte. Trotz der Vorteile, wie einfacher Aufbau, gute Funktionssicherheit und Unabhängigkeit vom Adermaterial weist diese Art der Ueberwachung als Nachteile auf: für die Uebertragung der Tastersignale vom rotierenden Verseilkorb auf das Steuergerät sind Schleifringe erforderlich mit ihren hinreichend bekannten Unzulänglichkeiten; bei einem Aderriss kaii das entsprechende Aderstück im Bereich des Tasters gespannt bleiben und somit der Taster von demselben unbeeinflusst bleiben.

[0005] Andere bekanntgewordene Ueberwachungssysteme verwenden einen Näherungsschalter (auf kapazitiver, induktiver oder optischer Basis arbeitend), der kurz vor der Verseilstelle eingesetzt ist. Bei jeder Umdrehung des Verseilkorbes mit den Vorratsspulen der Einzeladern muss die korrekte Anzahl Einzeladern durch den Näherungsschalter und die dazugehörige Elektronik registriert werden; bei fehlenden Einzeladern wird ein Maschinen-Stopsignal ausgelöst. Auch diese Art der Ueberwachung benötigt nur einen geringen mechanischen und elektronischen Aufwand, wobei auch die störanfälligen Schleifringe entfallen. Hingegen bleiben Adern, die im Bereich oder nach der Verseilstelle reissen und an irgendwelchen Teilen hängenbleiben, unentdeckt. Ausserdem ist eine Anpassung der Näherungsschalter bzw. der von diesen zu ermittelnden Kennwerte bei Aenderung des Verseilgutes notwendig.

[0006] Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile und betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ueberwachung von Einzeladern im Aufbau eines Seiles oder Kabels auf korrekte Reihenfolge, korrekte Oberflächenbeschaffenheit, Abriss oder Auslauf bei Verseilprozessen, mit einem Strahler für das Aussenden von Wellenenergie gegebener Art auf das Seil oder Kabel und mit Sensoren zur Aufnahme des vom Seil oder Kabel reflektierten oder absorbierten Teils der Wellenenergie, gemäss den in den Ansprüchen die Erfindung kennzeichnenden Merkmalen.

[0007] Das erfindungsgemässe Verfahren macht von den Möglichkeiten Gebrauch, die die elektrischen Signale in geeigneten Speichern anbieten. Dabei kann das Referenzmuster, das dem Sollwertverlauf des abzutastenden Signals entspricht, jeweils aus einem fehlerfreien Musterstück des Seils oder Kabels gewonnen und in den Speicher eingelesen werden. Jede Aenderung des Seil- oder Kabeltyps kann somit durch eine einfache Bestimmung des Sollwertverlaufs berücksichtigt werden.

[0008] Es ist aber auch möglich, das Referenzmuster nicht durch Abtasten eines fehlerfreien Seilstückes darzustellen, sondern durch Anwendung eines Rechen-Algorithmus, der den Sollwertverlauf des Referenzsignals nachbildet und den künstlich erzeugten Signalverlauf im Speicher programmiert.

[0009] Als Wellenenergie für die Strahler und Sensoren können sowohl elektromagnetische Wellen, akustische Wellen, als auch solche mit Ausnützung kernphysikalischer Phänomene eingesetzt werden.

[0010] Ebenso können, je nach Art des Seil- oder Kabelmaterials und des fertiggestellten Seils oder Kabels,reflektierende Verfahren, oder oder aber körperdurchdringende Varianten vorgesehen werden.

[0011] Das erfindungsgemässe Verfahren und entsprechende Vorrichtungen sind erheblich weniger von der Art der Verseilmaschine abhängig als gebräuchliche Ueberwachungseinrichtungen, da die Lage der Messstelle, an der die Messvorrichtung in die Verseilmaschine eingesetzt werden muss, nicht kritisch ist.

[0012] Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung ist es nicht erforderlich, dass die Messstelle - insbesondere der Strahler und der Sensor - sich kreisförmig oder schraubenförmig um das Seil oder Kabel herumbewegen, um dessen Oberfläche längs einer kontinuierlichen Linie abzutasten. Durch die Eigenschaft des Seils oder Kabels beim Auslauf aus der Verseilstelle. wo die einzelnen Adern schraubenförmig um einen Kern verlaufen, kann die Messstelle stationär angeordnet werden, da sich sämtliche die Seil- oder Kabeloberfläche bildenden Adern an der Messstelle vorbeibewegen.

[0013] Wird hingegen die erfindungsgemässe Vorrichtung an einem Seil oder Kabel eingesetzt, das den Verseilprozess bereits passiert hat, das sich also nicht mehr um seine Achse dreht (beispielsweise bei einer nachträglichen Prüfung eines bereits ausgespannten Seils oder Kabels), muss die Messstelle längs des Seils oder Kabels bewegt werden. Infolge der schraubenlinienförmigen Anordnung der Einzeladern ist aber auch in diesem Fall eine nur lineare Bewegung der Messstelle erforderlich, damit eine Umkreisung des Seils oder Kabels mit allen damit verbundenen Nachteilen kann vermieden werden.

[0014] Zur weiteren Erläuterung dienen die Figuren 1 bis 6, von denen

Figur 1 ein Seil oder Kabel im Querschnitt, mit angedeutetem Messstrahl;

Figur 2 einen möglichen Signalverlauf über den Umfang eines Seils oder Kabels gemäss Fig. 1;

Figur 3 ein fehlerhaftes Seil oder Kabel im Querschnitt, mit angedeutetem Messstrahl;

Figur 4 einen möglichen Signalverlauf über den Umfang eines Seils oder Kabels gemäss Figur 3;

Figur 5 als Blockschema die Schaltungstechnische Auslegung der Ueberwachungsvorrichtung;

Figur 6 schematisch eine Anordnung mit Absorptionsmessung durch den Kabelquerschnitt zeigt.

[0015] Ein Seil oder Kabel ist aus einer Anzahl Adern aufgebaut, die einander umschlingen und dabei einen bestimmten Querschnitt ausfüllen. Die Oberfläche des Seils oder Kabels ist dabei in den meisten Fällen strukturiert; falls durch spezielle Anforderungen durch die Anwendung eine glatte Oberfläche gefordert ist, so dient das Verfahren zur Kontrolle des verseilten Zwischenprodukts vor dem Anbringen des glatten Oberflächenmantels.

[0016] Der in Fig. 1 als Beispiel gezeigte Seil - oder Kabelquerschnitt 1 besteht aus einer Zentralader 10, die von einer Anzahl Umfangsadern 2, 2', 2" .. umwickelt ist. Ferner können die Zwischenräume - zur Vermeidung allzu grosser Hohlräume in den restlichen Querschnitten - durch sogenannte Beiläufe 3, 3', 3"... gefüllt sein. Dabei kann jede Ader selbst als Seil oder Kabel aufgebaut sein. Wesentlich für das erfindungsgemässe Verfahren und dessen Realisierung ist, dass die Oberfläche des Seils oder Kabels längs einer Umfangslinie, die auch als Schraubenlinie gedacht werden kann, im Normalfall eine sich stets wiederholende Struktur aufweist. Jedes Fehlen einer Ader bedingt eine Störung dieser kontinuierlichen Struktur. Mittels geeigneter Messvorrichtungen, in Fig. 1 schematisch durch einen Strahler 4 und einen Sensor 5 symbolisiert, wird die Oberfläche des Seils oder Kabels abgetastet. Dies ergibt etwa ein Messignal gemäss Fig. 2, wobei die Amplitude A des vom Sensor 5 a aufgenommenen reflektierten Teils 7 der Strhlung 6 in Funktion des Umfangs R bzw. der Zeit t - sofern der Umfang des Seils zeitproportional abgetastet wird - dargestellt ist.

[0017] In Fig. 3 ist ein fehlerhaftes Seil oder Kabel dargestellt, bei dem eine Umfangsader 2^iv fehlt. Das entsprechende Diagramm (Fig. 4) zeigt einen Unterbruch an der Stelle ΔR längs der Umfangsachse R .

[0018] Die Erfindung besteht nun darin, dass ein Signalmuster gemäss Fig. 2 analog oder digital gespeichert wird und während der folgenden Seil-oder Kabelproduktion das jeweils gewonnene Oberflächensignal mit dem Signalmuster auf Uebereinstimmung verglichen wird. Bei Unterschieden, die eine vorgegebene Toleranzgrenze überschreiten, wird eine Schaltvorrichtung ausgelöst, die beispielsweise die Verseilmaschine stillsetzt. Bei geeigneter Festlegung der Toleranzgrenzen können nicht nur fehlende Adern 2, 3 ermittelt werden. Es ist auch möglich, Unregelmässigkeiten in der äusseren Anordnung der Adern und damit Fehler im Aufbau des Seils oder Kabels 1 ausfindig zu machen.

[0019] Figur 5 zeigt als Blockschema eine Mess- und Vergleichsanordnung. Eine Strahlungsquelle, beispielsweise eine Lichtquelle 4, richtet einen Lichtstrahl 6 auf die Oberfläche des Seils oder Kabels 1 an einer Stelle im Ablauf des Verseilprozesses, wo das Seil der Kabel bereits seine äussere Form besitzt. Das an den Einzeladern 2, 2', 2"... reflektierte Licht 7 wird vom Sensor 5 aufgenommen und als äquivalentes elektrisches Signal U₁ einem Wandler-Verstärker 8 zugeleitet.

[0020] Während eines bestimmten Zeitintervalls, beispielsweise während der Zeit t, die für eine Umdrehung R des Seils oder Kabels 1 im Bereich der Reflexionsstelle benötigt wird, bildet das Signal U₂ aus dem Wandler-Verstärker 8 ein der Oberfläche des Seils oder Kabels 1 entsprechendes Muster U₂, etwa gemäss Fig. 2. Dieses Muster U₂ wird nun mit einem Referenzmuster, das in einem Speicher 11 ebenfalls als elektrisches Abbild U ₃ vorliegt, in einem Komparator 12 verglichen. Liegt das Differenzsignal U₄ innerhalb eines mittels einer Diskriminatorstufe 13 vorgegebenen Toleranzbereiches, kann der überwachte Seil- oder Kabelabschnitt als einwandfrei beurteilt werden. Mittels einer Steuergrösse 15 kann der Toleranzbereich 13 an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden.

[0021] Werden die Toleranzgrenzen 13 vom Differenzsignal 14 überschritten, wird ein Alarmsignal 14 ausgelöst, das beispielsweise die Stillsetzung der Verseilmaschine bewirkt.

[0022] Das elektrische Abbild U₃ des Referenzmusters kann beispielsweise dadurch gewonnen werden, 'dass ein einwandfreier Abschnitt eines Seiles oder Kabels vermessen und das dabei gewonnene Signal U2 über eine Kopplungsstufe 9 dem Speicher 11 zugeführt und dort als Abbild für die weitere Ueberwachung bereitgehalten wird. Bei einem Wechsel des Verseilprogrammes auf ein anderes Seil- oder Kabelmuster wird das bisher gespeicherte Referenzmuster gelöscht und das neue Referenzmuster eingespeichert.

[0023] Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung ist der weitere Vorteil verbunden, dass im Bereich des Seil- oder Kabelstranges nur die die Strahlungsquelle 4 und den Sensor 5 enthaltenden Organe eingesetzt werden müssen; die Auswerteteile der Anlage wie Verstärker, Speicher etc. können an beliebiger Stelle untergebracht werden.

[0024] In Fig. 6 ist eine Messanordnung gezeigt, bei der eine Strahlungsquelle 41 eine Korpuskularstrahlung (Röntgen, γ- oder ähnliche Strahlen) auf das Seil oder Kabel richtet und auf der gegenüberliegenden Seite ein Empfänger 51 für die Umwandlung der einfallenden Strahlung in ein Messignal U₁ angeordnet ist. Die Auswertung des Messignals U₁ erfolgt analog der Anordnung der Fig. 5.

Ansprüche

1. Verfahren zur Ueberwachung von Einzeladern im Aufbau eines Seiles oder Kabels auf korrekte Reihenfolge, korrekte Oberflächenbeschaffenheit, Abriss oder Auslauf bei Verseilprozessen, mit einem Strahler für das Aussenden von Wellenenergie gegebener Art auf das Seil oder Kabel und mit Sensoren zur Aufnahme des vom Seil oder Kabel reflektierten oder absorbierten Teils der Wellenenergie, dadurch gekennzeichnet, dass längs mindestens einer Umfangslinie oder eines repräsentativen Ausschnittes in Laufrichtung eines eindwandfreien Seiles oder Kabels (1) ein Signalmuster erzeugt und gespeichert wird, und dass die während des Verseilprozesses erzeugten Signale mit dem gespeicherten Signalmuster mindestens zeitweise verglichen werden, und dass bei vorgegebene Toleranzgrenzen überschreitenden Differenzen zwischen dem Signal muster und den Momentanwerten der Signale eine vorgegebene Funktion ausgelöst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signalmuster bezüglich Amplitude und Zeitachse als Analogsignal dargestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signalmuster bezüglich Amplitude und Zeitachse durch diskrete Werte dargestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signalmuster von einem repräsentativen Abschnitt des zu bildenden Seiles oder Kabels (1) gewonnen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal jeweils von dem vorhergehenden Seil- oder Kabelabschnitt gewonnen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signalmuster mittels Rechen-Algorithmen künstlich erzeugt wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das längs einer Umfangslinie oder eines repräsentativen Ausschnittes in Laufrichtung eines einwandfreien Seils oder Kabels (1) gewonnene Signal (U₁) nach hinreichender Verstärkung in einem Speicher (11) eingelesen und dort als Referenzgrösse (U₃) abgreifbar ist, und dass das laufend anfallende Messignal (U₂) in einem Komparator (12) mit dem Referenzsignal (U ) vergleichbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergleichssignal (U₄) in einer Diskriminatorstufe (13) auf vorgegebene Toleranzen untersucht wird.

9. Vorrichtung nach Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionseigenschaften der Oberfläche des Seils oder des Kabels (1) für die Ueberwachung massgebend sind.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionseigenschaften des Seils oder Kabels (1) für die Ueberwachung massgebend sind.

Zeichnung