专利名称：研磨纺纱皮辊皮壳用的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于研磨纺纱皮辊皮壳(spinning cot)的装置，所述装置包括旋转式研磨表面，容纳座，待研磨的纺纱皮辊皮带可插入所述容纳座中，前进机构，所述前进机构用于使容纳座朝研磨表面方向前进，直至研磨表面和插入容纳座的纺纱皮辊皮壳之间产生接触，和尺寸确定装置，所述装置用于确定插入容纳座的纺纱皮辊皮壳的尺寸，其中这种装置包括用于至少一个几何值的检测机构，所述这个几何值不是纺纱皮辊皮壳的尺寸，和一个计算单元用于根据检测机构检测所测得的几何值推算纺纱皮辊皮壳的尺寸。
背景技术：
这种研磨装置在纺织纤维的工业加工方面使用。在纺纱装置中，皮辊皮壳实施纺织纤维的运输。在这方面，通常用塑料制成的皮辊皮壳的表面经受很大的磨损，因此它们必须经常重新研磨。纺纱皮辊皮壳的直径从过大尺寸开始，以便可以用为此而成形的研磨装置将皮辊皮壳重新研磨若干次，其中仅分别除去十分之几或百分之几毫米。在这种研磨处理之后，纺纱皮辊皮壳的表面再次精确地是圆形和圆柱形。
为了研磨纺纱皮辊皮壳，将纺纱皮辊皮壳紧固在研磨机中自动操作的滑块上，所述滑块通过自动控制使纺纱皮辊皮壳前进到研磨辊的研磨表面上。操纵待重新研磨的纺纱皮辊皮壳是通过旋转臂来实现，所述旋转臂设置有用于纺纱皮辊皮壳轴的容纳座。然后将其中带有插入的纺纱皮辊皮壳的旋转臂完全自动地前进顶着研磨辊。为了计算除去量，旋转臂通常设置有增量编码器，所述增量编码器检测转动角并因此检测旋转臂在研磨过程中的运动。为了调节零点，对增量点进行检测，所述增量点在皮辊皮壳紧抵靠研磨表面时，亦即在第一次接触时产生。随后，研磨皮辊皮壳，实践中应用两种不同的方法。按照第一种方法，把所有的皮辊皮壳都研磨到预定的直径。按照第二种方法，它们全都除去相同量，因此它们的直径减少相同。除去量根据由增量编码器所检测的转动角差值计算。然而这是间接测量方法，测量精度由许多影响因素决定；实践中，这种方法不能提供对研磨结果的真正精确的计算。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于研磨纺纱皮辊皮壳的装置，所述装置能更精确的测量皮辊皮壳的几何形状，另外基本上是在没有歪曲测得结果的影响因素下工作。
作为本发明目的的解决方案，提出了具有上述特点的装置，所述装置其特征在于，距离传感器用测量光束操作，并具有这种取向，即，使得测量光束照射在插入容纳座的纺纱皮辊皮壳外周皮面上的至少3个点上，所述3个点在纺纱皮辊皮壳的圆周方向上相互间隔开。
这种装置能直接测量相应插入的纺纱皮辊皮壳的几何形状，亦即它的直径或半径。因此按照本发明所述的装置基本上是在没有歪曲测得结果的影响因素下工作。通过直接检测相应纺纱皮辊皮壳的表面，测量单元的工作对可能的粉尘沉积物相对地不受影响。另外，待研磨的皮辊皮壳材料的硬度和挠性及它们轴的状态，对测量的结果几乎没有任何影响。而且对精度作出的贡献由测量系统完全无接触式工作提供。
按照优选实施例，距离传感器在这种取向下工作，即，使得所有测量光束在相同的纺纱皮辊皮壳轴向长度下照射插入插孔的纺纱皮辊皮壳的外周表面上。这样，就排除了在测量光束轻微的轴向位移情况下可能发生的测量不精确。
另一个实施例其特征在于，测量光束这样取向，即，使得至少一个第一测量光束对准邻近纺纱皮辊皮壳中心轴线的一点，和至少一个另外的测量光束也对准邻近中心轴线的一点，但对准到远离第一测量光束的那一侧上。这样能得到甚至更精确的测量结果。
按照装置的一个结构性实施例，各距离传感器紧固到共用的支座上；这样能很精确的定位各传感器，因此改善了测量精度。优选的是，支座设置有主动的锁紧元件，距离传感器安装在上述锁紧元件上或中。此外，可以与支座设置螺纹连接。
在另一实施例中，提出距离传感器刚性连接到容纳座上，优选的是作为旋转臂实施，或者支座刚性连接到容纳座上。这样能在旋转臂向内和向外转动期间的任何时候进行测量，因为即使那样纺纱皮辊皮壳也在距离传感器的检测范围内。早在设定和准备实际研磨作业时，检测纺纱皮辊皮壳的实际状态是可行的。无论如何，在旋转臂处可能存在的间隙都不会对得到的测量结果有影响。
下面借助
本发明的一个实施例，其中图1示出其中具有插入的待研磨的纺纱皮辊皮壳的研磨机侧视图；图2示出按照三角测量原理工作的激光距离传感器的基本结构和功能的示意图；图3示出三个激光距离传感器相对于待研磨的纺纱皮辊皮壳的总体配置的示意图；图4示出3个距离传感器固定在支座板上的透视图；图5示出与图3的对照图，用于说明利用3个点进行半径测定的几何条件；和图6示出用于推算几何条件的另一个示图。
具体实施例方式
图1用十分简化的图示出用于研磨纺纱皮辊皮壳的研磨机的一部分。这种研磨机主要是在纺纱工作中应用。在纺纱工作中，纺纱皮辊皮壳起运输辊作用，用于给纺织纤维导向；在这方面，皮辊皮壳经受很大的磨损，因此需要经常重新研磨。从一开始，纺纱皮辊皮壳的直径就加大尺寸，以便它们可以重新研磨若干次。
为此，图1示出研磨机的机架1，所述研磨机带有研磨辊2，研磨辊2也安装在机架1上，并由驱动电机驱动。这种研磨辊2的外周表面提供用于研磨纺纱皮辊皮壳的研磨表面3，上述纺纱皮辊皮壳在附图中用标号5表示。为了研磨纺纱皮辊皮壳5，将一滑块7安装在机架1上，滑块7可水平活动，亦即基本上朝向研磨辊2方向活动。在滑块7上，将一旋转臂9支承在标号8处。在旋转臂面向研磨辊2的端部上，旋转臂9有一供纺纱皮辊皮壳5的轴容放的容纳座10。通过由于力F作用而驱动旋转臂9，旋转臂9与插入的纺纱皮辊皮壳5一起向下枢转，以使纺纱皮辊皮壳5开始靠在安装于其下方的从动驱动辊12上。由于摩擦作用的结果，驱动辊12使纺纱皮辊皮壳5旋转，因此在研磨过程中皮辊皮壳朝与研磨辊2的旋转方向相反的方向旋转，并且它的表面通过与研磨辊2的研磨表面3接触而被研磨。
在旋转臂9上固定一个支座13，并且在支座13上还固定3个距离传感器15a，15b，15c。这些距离传感器15a，15b，15c的测量光束17a，17b，17c朝向研磨机上待研磨的纺纱皮辊皮壳表面，和即朝向纺纱皮辊皮壳5的外周表面18。
距离传感器15a，15b，15c是用于确定亦即计算纺纱皮辊皮壳5尺寸的装置的一部分。这种装置包括距离传感器及计算单元19，所述计算单元19连接到距离传感器15a，15b，15c的信号输出16上。在计算单元19中，根据3个距离传感器所获得的几何值推导出纺纱皮辊皮壳5的直径。同时，计算单元19控制滑块17的驱动装置20和可选地控制压在旋转臂9上的压紧力F，以便以这种方式控制研磨过程。
下面借助于图2说明距离传感器15a，15b，15c的功能详细情况。每个距离传感器都是激光距离传感器，它们的距离测量是基于三角测量原理。由距离传感器所发射的激光束22成小圆点照射在物体上。激光距离传感器的接收器23通过角度检测来检测这个小圆点的位置。传感器主要是测量这个角度α，然后计算到照射点的距离D。在图2中，还示出了距离传感器可能的分辨率和精度如何随距离不同而改变。同样的距离在传感器附近产生大的角度改变而在更远处产生小得多的角度改变。利用处理器，校正这种非线性行为，以使输出信号16相对于距离是呈线性。D1涉及距离传感器最佳工作的距离范围；距离范围D2应避免。距离传感器内部的接收器23构建成线性光电二极管阵列。光电二极管阵列通过内置的微型控制器读出。根据光电二极管阵列上光的分布，所述控制器精确地计算角度α，并根据角度α计算到纺纱皮辊皮壳的距离D。这个距离或是发射到串行口上，或是转变成与距离D成正比的输出电流。通过将光电二极管阵列和微型控制器组合，可以抑制分裂性的反射(disruptive reflections)，并且以这种方式，即使对于纺纱皮辊皮壳的要求高的表面，也可得到可靠的数据。
在图3中，示出了3个距离传感器15a，15b，15c相对于待测量的纺纱皮辊皮壳5的几何配置。因为部分地具有或大或小直径的纺纱皮辊皮壳的中心轴线是变化的，所以需要利用至少3个点的测量来测定纺纱皮辊皮壳的实际直径。因此，需要至少3个距离传感器15a，15b，15c。图3还示出，第一测量光束17a以一个点为目标，所述点与纺纱皮辊皮壳的中心轴线24间隔开一个间距a1。第三测量光束17c也以一个点为目标，所述点与中心轴线24间隔开一个间距为a2，但位于远离第一测量光束17a的一侧处。中间距离传感器15b这样布置，即，使它的测量光束17b照射在纺纱皮辊皮壳5的中心轴线24上距中心轴线24不远处。这样，相对于中心轴线24形成测量光束17a和17c的较大间距a1和a2及测量光束17b的较小间距。所有3个测量光束在圆周方向上看时都相互间隔开照射在纺纱皮辊皮壳5的表面上。
在图4中，示出距离传感器在共用支座13上的配置。支座13是一设置有3个槽26a，26b，26c的板。将已经拧到传感器上的用于距离传感器的容纳座插入这些槽中，以便将距离传感器主动锁紧式固定在支座13中。这样能使3个距离传感器彼此相对地定位，因此它们相互很接近和彼此相对很精确地定位，其中它们的测量光束相互不平行地排列。此外，设置各距离传感器和支座13的螺纹连接。
在所示实施例中，支座13尤其是如图1所示，连接到旋转臂9上。支座13固定地紧固在机架1上也是可行的，在这种情况下，各传感器的取向必须是使测量光束朝向纺纱皮辊皮壳5的外周表面18的3个不同点上。利用压缩空气装置所产生的压缩空气射流可以清洁距离传感器和纺纱皮辊皮壳。
下面，说明利用3个点的半径/直径确定，其中包括数学推导。
首先，必须设定坐标点，设定坐标点将在下面借助于图5说明。坐标的零点可以自由定位，比如与点2水平对准(水平间距P2＝0)和垂直地在最下面的激光点下方10mm(垂直间距P1＝10)。为了得到更精确的测量结果，必须确定准确的水平和垂直间距。由此，各激光距离传感器必须正确地排列。必须确定它们相对彼此的水平和垂直间距。所述水平和垂直间距借助于标准化的部件比如插头极限规(plug limitgauge)，及借助于测得的传感器距标准化部件的距离来确定。以这种方式，可以对测量系统进行校准，因此不受安装公差影响。对3个激光距离传感器(下面简称之为“激光器”)，将得出下列座标(图5)激光器P1X1＝测得值P1×sin70°+水平间距P1Y1＝测得值P1×cos70°+垂直间距P1激光器P2X2＝测得值P2Y2＝垂直间距P2激光器P3X3＝测得值P3×sin70°+水平间距P3Y3＝垂直间距P3-cos70°×测得值P3根据圆上3个确定的参数点P1(X1|Y1)，P2(X2|Y2)，P3(X3|Y3)，可以用下述方法利用一般的圆方程为这个圆(圆心为M1(Xm|Ym)的半径确定闭方程(closed equation)所有3个预定的点按定义相对于圆心r都具有相同的间距r(圆的半径)，所述间距r可以用Pythagorean定理确定
Ir2＝(x1-xm)2+(y1-ym)2IIr2＝(x2-xm)2+(y2-ym)2IIIr2＝(x3-xm)2+(y3-ym)2IV(I等于II)(x1-xm)2+(y1-ym)2＝(x2-xm)2+(y2-ym)2V(II等于III)r2＝(x2-xm)2+(y2-ym)2＝(x3-xm)2+(y3-ym)2VI(根据VI，对Xm得到下面结果)(x1-xm)2+(y1-ym)2＝(x2-xm)2+(y2-ym)2(x12-2x1xm+xm2)+(y12-2y1ym+ym2)＝(x22-2x2xm+xm2)+(y22-2y2ym+ym2)x12-2x1xm+xm2+y12-2y1ym+ym2＝x22-2x2xm+xm2+y22-2y2ym+ym2-2x1xm+xm2-(-2x2xm+xm2)＝x22+y22-2y2ym+ym2-(x12+y12-2y1ym+ym2)-2x1xm+xm2+2x2xm-xm2＝x22+y22-2y2ym+ym2-x12-y12+2y1ym-ym2-2x1xm+2x2xm＝x22+y22-2y2ym-x12-y12+2y1ym(-2x1+2x2)·xm＝x22+y22-x12-y12+(2y1-2y2)·ymxm=x22+y22-x12-y12+(2y1-2y2)·ym-2x1+2x2]]>VII(类似地，根据V，对Xm得到下面结果)xm=x32+y32-x22-y22+(2y2-2y3)·ym-2x2+2x3]]>VIII(当VI和VII相等时，得到下面结果)
x22+y22-x12-y12+(2y1-2y2)·ym-2x1+2x2=x32+y32-x22-y22+(2y2-2y3)·ym-2x2+2x3]]>x22+y22-x12-y12-2x1+2x2+2y1-2y2-2x1+2x2·ym=x32+y32-x22-y22-2x2+2x3+2y2-2y3-2x2+2x3·ym]]>x22-x12+y22-y122(x2-x1)+y1-y2x2-x1·ym=x32-x22+y32-y222(x3-x2)+y2-y3x3-x2·ym]]>(3.二项方程)(x2+x1)(x2-x1)+y22-y122(x2-x1)+y1-y2x2-x1·ym=(x3+x2)(x3-x2)+y32-y222(x3-x2)+y2-y3x3-x2·ym]]>(x2+x1)2+y22-y122(x2-x1)+y1-y2x2-x1·ym=(x3+x2)2+y32-y222(x3-x2)+y2-y3x3-x2·ym]]>(x2+x1)2+y22-y122(x2-x1)-((x3+x2)2+y32-y222(x3-x2))=(y2-y3x3-x2-y1-y2x2-x1)·ym]]>(x2+x1)2+y22-y122(x2-x1)-(x3+x2)2-y32-y222(x3-x2)=(y2-y3x3-x2-y1-y2x2-x1)·ym]]>(x2+x1)2+y22-y122(x2-x1)-(x3+x2)2-y32-y222(x3-x2)(y2-y3x3-x2-y1-y2x2-x1)=ym]]>ym=x1-x3+y22-y12x2-x1-y32-y22x3-x22·(y2-y3x3-x2-y1-y2x2-x1)]]>IX(当分别根据IV和V，计算Ym而不计算Xm时，下面结果相似)ym=x22+y22-x12-y12+(2x1-2x2)·xm-2y1+2y2]]>ym=x32+y32-x22-y22+(2x2-2x3)·xm-2y2+2y3]]>X(当它们相等的(如上面VI和VII)，结果类似)
xm=x22-x12y2-y1-x32-x22y3-y2+y1-y32(x2-x3y3-y2-x1-x2y2-y1)]]>XI(当在I(或者可供选择地II或III)中使用Xm和Ym时，得到r的闭方程)r=(x1-x22-x12y2-y1-x32-x22y3-y2+y1-y32(x2-x3y3-y2-x1-x2y2-y1))2+(y1-x1-x3+y22-y12x2-x1-y32-y22x3-x22·(y2-y3x3-x2-y1-y2x2-x1))2]]>可供选择地，几何方法是可行的。在这种情况下，各点P1，P2和P3可认为是三角形的三个顶点。
从几何学已知三角形边的垂直等分线在三角形外接圆的圆心处相交。三角形的外接圆正好是所有3个顶点均位于其上的圆。
因此，为了确定P1，P2和P3位于其上的圆的圆心，确定两个这样的垂直等分线的交点就足够的。
下面，计算垂直等分线A(在线段S1=P1P2‾]]>)上和B(在线段S2=P2P3‾]]>上)。
垂直等分线是直线。每条直线都是当已知这条直线上的一点及其斜率时确定。
垂直等分线A和B都正好位于线段S1和S2的中点上，因此位于下列坐标上xA=x1+x22;yA=y1+y22]]>和xB=x2+x32;yB=y2+y32]]>因此，对于A和B的垂直等分线，每一点的坐标都已知。
直线或线段的斜率由 得到(也就是说“每单位宽度差的高度差”)。
对于线段S1和S2来说，这是 和 垂直线的斜率(因此也是待确定的两个边A和B的两个垂直等分线的斜率)总是作为直线斜率的负倒数值也就是说原点得到，因此适用于下述公式mA=-x2-x1y2-y1]]>和mB=-x3-x2y3-y2]]>对于直线，有一所谓的“标准形式”G(x)＝mx+b对于垂直等分线A和B，mA和mB已由最后的计算获得。
所谓的“Y轴截点”b由斜率m及点Xp和Yp的坐标通过下面方程得到b＝yp-m·xp，因此，对于A和BbA＝yA-mA·xA和bB＝yB-mB·xB从泛函分析已知垂直等分线A和B的交点的X坐标为xm=bB-bAmA-mB]]>因此交点的Y坐标是ym＝mA·xm+bA则圆的半径是r=(x1-xm)2+(y1-ym)2.]]>
标号明细表1 机架2 研磨辊3 研磨表面5 纺纱皮辊皮壳7 滑块8 支承件9 旋转臂10用于纺纱皮辊皮壳的容纳座12驱动辊13支座15a，15b，15c 距离传感器(激光器)16输出信号17a，17b，17c 测量光束18外周表面19计算单元20驱动装置22激光束23接收器；光电二极管阵列24中心轴线26a，26b，26c 槽a1，a2间距D 距离D1，D2距离范围F 力P1，P2，P3几何点α 角度
权利要求
1.用于研磨纺纱皮辊皮壳的装置，包括旋转式研磨表面(3)，容纳座(10)，待研磨的纺纱皮辊皮壳可插入所述容纳座(10)中，前进机构(7，20)，所述前进机构(7，20)用于使容纳座(10)朝研磨表面(3)方向前进，直至插入容纳座(10)的纺纱皮辊皮壳接触研磨表面(3)；和用于确定插入容纳座中皮辊皮壳尺寸的装置，这个装置包括用于至少一个几何值的检测机构(15a，15b，15c)，这个几何值不是皮辊皮壳的尺寸；和一个计算单元(19)，所述计算单元(19)用于根据检测机构(15a，15b，15c)所获得的几何值推算出皮辊皮壳的尺寸，其特征在于距离传感器(15a，15b，15c)用测量光束工作，并具有这种取向，即，使得测量光束(17a，17b，17c)照射在插入容纳座中的纺纱皮辊皮壳的外周表面上至少3个点上，所述3个点在纺纱皮辊皮壳的圆周方向上相互间隔开。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，这样进行取向，即，使得所有测量光束(17a，17b，17c)在纺纱皮辊皮壳的同一轴向长度处照射在插入容纳座的纺纱皮辊皮壳的外周表面上。
3.按照权利要求1或权利要求2所述的装置，其特征在于，测量光束这样取向，即，使得至少第一测量光束(17a)朝向邻近纺纱皮辊皮壳中心轴线(24)的一点，和至少一个另外的测量光束(17c)也朝向邻近中心轴线(24)的点，但位于远离第一测量光束(17a)的那一侧。
4.按照权利要求3所述的装置，其特征在于，测量光束(17a，17b，17c)相互不平行排列。
5.按照上述权利要求其中之一所述的装置，其特征在于，距离传感器(15a，15b，15c)紧固到共用的支座(13)上。
6.按照权利要求5所述的装置，其特征在于，支座(13)具有主动锁紧元件(26a，26b，26c)，距离传感器(15a，15b，15c)安装在上述锁紧元件(26a，26b，26c)上或中。
7.按照权利要求6所述的装置，其特征在于，安装在完全锁紧元件(26a，26b，26c)上或中的距离传感器另外用螺纹拧到支座(13)上。
8.按照上述权利要求其中之一所述的装置，其特征在于，距离传感器(15a，15b，15c)刚性连接到容纳座(10)上。
9.按照权利要求7所述的装置，其特征在于，支座(13)刚性连接到容纳座(10)上。
10.按照上述权利要求其中之一所述的装置，其特征在于，利用距离传感器(15a，15b，15c)，尤其是激光距离传感器，按照三角测量的原理工作。
11.按照上述权利要求其中之一所述的装置，其特征在于，压缩空气装置用于清洁距离传感器(15a，15b，15c)和纺纱皮辊皮壳。
全文摘要
本发明提出的是用于研磨皮辊皮壳的装置，所述装置包括旋转式研磨表面(3)；容纳座(10)，待研磨的纺纱皮辊皮壳可插入上述容纳座(10)中；前进机构(7，20)，所述前进机构(7，20)用于使容纳座(10)朝研磨表面(3)方向前进，直至插入容纳座(10)中的皮辊皮壳接触研磨表面(3)；及用于测定插入容纳座中的皮辊皮壳尺寸的装置。这个装置包括用于至少一个几何值的检测机构(15a，15b，15c)，这个几何值不是皮辊皮壳的尺寸，及计算机单元(19)，用于根据检测机构(15a，15b，15c)所获得的几何值推算出皮辊皮壳的尺寸。为了提供能更精确测量皮辊皮壳的几何形状的研磨皮辊皮壳的装置，基本上没有任何歪曲测得结果的干扰因素工作，实施例其特征在于距离传感器(15a，15b，15c)用测量光束工作。它们这样取向，即，使得测量光束(17a，17b，17c)照射在插入容纳座的纺纱皮辊皮壳外周表面上至少3个点处。所述3个点在皮辊皮壳圆周方向上相互间隔开。
文档编号B24B5/00GK1903507SQ20061010815
公开日2007年1月31日 申请日期2006年7月28日 优先权日2005年7月29日
发明者U·施滕滕巴赫 申请人:罗新科有限及两合公司机械制造厂