In der Herstellung von texturierten Garnen nach dem Falschdrallverfahren werden verschiedene Arten von Frik tionsdrallgebern verwendet. Bei den meisten dieser Drallgeber kann die gewünschte Drehungsdichte nicht direkt, sondern nur aufgrund umfangreicher Versuche eingestellt werden. Im wei tern unterliegt die Drehungsdichte während des Maschinen laufs beträchtlichen Schwankungen, die auf Änderung des Reibungskoeffizienten, der Garnspannung und anderer Fak toren zurückzuführen sind. Ausserdem ist bei den meisten Friktionsdrallgebern die Garnspannung nach dem Drallgeber wesentlich höher als die Garnspannung vor dem Drallgeber.
Zwecks Behebung dieser Mängel ist von der Patentin haberin ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Durch führung vorgeschlagen worden, gemäss welchen das Garn in einer Schraubenlinie über die Oberfläche eines zylindrischen, um seine Achse drehbaren Friktionskörpers läuft, wobei der Winkel (a) zwischen der Bewegungsrichtung der Friktions körperoberfläche und der Laufrichtung des Garns konstant und grösser als der Verdrehungswinkel<B> f</B> ) des Garns ist. Die Spannung des Garns beim Eintritt in den Drallgeber und die Garnspannung beim Austritt aus demselben werden mitein ander verglichen und automatisch auf einen wenigstens an nähernd gleichen Wert gebracht.
Dabei wird das Garn von Anfang an um den ganzen Frik tionszylinder geschlungen, so dass der Umschlingungswinkel etwa 200-300 beträgt. Lässt man die Texturiermaschine in diesem Zustand anlaufen, so führt dies zu einer hohen Ein- zwirnungsgeschwindigkeit des Garns und damit zu einer vor übergehenden Überspannung des Garns, was bei feinen Gar nen leicht zu Fadenbrüchen führen kann. Ferner ist die Ein fädlung des Garns in die Vorrichtung ziemlich zeitraubend, da das Garn auf der ganzen Länge des Friktionszylinders manuell eingelegt werden muss. Zudem ist der Einstellbereich der Drehungsdichte relativ gering und liegt bei einigen Pro zenten.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung des beschriebenen Verfahrens zu dessen Durchführung und bezweckt, die genannten Mängel zu beseitigen.
Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Überwachung und automatischen Regulierung der Drehungs dichte eines im Zuge einer Falschdralltexturierung in einem schraubenlinienförmigen Weg über die Oberfläche eines zylindrischen, um seine Achse rotierenden Friktionskörpers geführten Garnes aus thermoplastischem Material, wobei das Garn derart geführt wird, dass der Steigungswinkel (a) des vom Garn auf der Friktionskörperoberfläche durchlaufenden schraubenlinienförmigen Weges grösser ist als der Verdre hungswinkel (T) des Garns und das Garn auf seiner Lauf strecke höchstens um 3 von der Richtung der Schrauben linie abweicht, wobei ferner die Spannung des auf die bzw.
von der zylindrische(n) Oberfläche des Friktionskörpers auf- bzw. ablaufenden Garnes laufend gemessen, die erhal tenen Werte miteinander verglichen und die schraubenlinien- förmige Wegstrecke, welche das Garn auf der zylindrischen Oberfläche des Friktionskörpers zu durchlaufen hat zwecks Erhöhung bzw. Erniedrigung der Drehmomentserteilung ver längert oder verkürzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der schraubenlinienförmigen Garnwegstrecke mittels eines in der Richtung der Zylinderachse und des Zylinder umfangs längs der ganzen Zylinderlänge bewegbaren Faden führers auf den für die gewünschte Garndrehungsdichte not wendigen Wert eingestellt wird.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsge- mässen Verfahrens enthält einen Drallgeber bestehend aus einem um seine Achse rotierenden Zylinder, dessen Ober fläche mit in Abständen quer zur Zylinderachse verlaufenden Reibbelägen und dazwischen befindlichen Nuten versehen ist, sowie aus einem um den Zylinder verlaufenden Tragkörper mit radial zum Zylinder verlaufenden, stabförmigen Faden führern, deren freie Enden in die Nuten eingreifen, wobei die Verbindungslinie der Eingriffstellen der Fadenführer in die Nuten eine Schraubenlinie darstellt.
Die Vorrichtung zeichnet sich aus durch eine Einrichtung zur Regelung der Umschlin gung des Friktionszylinders durch das Garn bestehend aus einem am Garneintrittsende des Friktions-Zylinders befind lichen, in der Richtung der Zylinderachse und des Zylinder umfangs bewegbaren Fadenführer, einem am Garnaustritts ende des Friktionszylinders befindlichen, feststehenden Faden führer und je einem jedem Fadenführer zugeordneten Span- nungsmessorgan.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird nachstehend an hand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein die kinematischen Verhältnisse bei der Frik tionsdrallerteilung veranschaulichendes Diagramm, Fig. 2 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs- gemässen Verfahrens in perspektivischer Darstellung, Fig. 3 ein Garnspannungsmesskopf der Vorrichtung ge- mäss Fig. 2 in schematischer Darstellung, Fig. 4 ein Schaltschema der Spannungsvergleichseinrich tung der Vorrichtung gemäss Fig. 2.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Diagramm verläuft das Garn in der Y-Richtung mit einer Axialgeschwindigkeit v und hat in der x-Richtung eine Umfangsgeschwindigkeit u, die dem Garn durch den Friktionszylinder erteilt wird. Aus den Ge schwindigkeiten v und u ergibt sich eine resultierende Ge schwindigkeit g der Garnoberfläche, deren Richtung unter dem Garnverdrehungswinkel q, zur Laufrichtung des Garns geneigt ist.
Hat die Axialgeschwindigkeit v des Garns den Wert v', dann hat die Reibkraft P' zwischen Friktionszylinder und Garn eine Komponente P,', die entgegen der Laufrichtung des Garns wirkt und dazu führt, dass die Garnspannung S2 beim Ablauf des Garns vom Friktionszylinder höher ist als die Garnspannung S, beim Auflauf des Garns auf den Zy linder. Hat dagegen v den Wert v", dann hat die Reibkraft P" eine Komponente Py", was dazu führt, dass die Garn spannung S2 niedriger ist als die Garnspannung S,. Im Grenzfall hat die Reibkraft P keine Komponente in der Garn laufrichtung, das heisst S, = S2.
Der Winkel a ist konstant und so gewählt, dass er auch bei den höchsten, praktisch angewendeten Drehungsdichten grösser ist als der Garnverdrehungswinkel c. Vorteilhaft lie gen die Werte des Winkels a zwischen 60 und 65 . Dadurch wird sichergestellt, dass bei allen Drehungsdichten ein gewis ser, wenn auch nicht zu grosser Schlupf zwischen Garn und Friktionszylinder erfolgt und somit die Richtung der Reib kraft P genau definiert und die Laufstabilität sichergestellt ist.
Bei einer konstanten Abzugsgeschwindigkeit va des unge- zwirnten Garnes nach dem Drallgeber sinkt die Axialge schwindigkeit v des verzwirnten Fadens am Drallgeber mit zu nehmender Drehungsdichte ab. Anderseits ist das Bestehen eines Spannungsverhältnisses S, = S2 an die Bedingung ge bunden, dass Q - cosα = v = va -ss, wobei ss das Verhältnis zwi schen der verzwirnten und der unverzwirnten Garnlänge dar stellt und Q die Reibbelagsoberflächengeschwindigkeit ist.
Es zeigt sich also, dass bei Spannungsgleichheit S, = S2 das Verhältnis Q/va einen bestimmten Wert haben muss, der von der Drehungsdichte abhängt und der sich leicht ermitteln und als Eichdiagramm auftragen lässt.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Verfahrens wird nun anhand der in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Vor richtung zur Durchführung desselben näher erläutert.
Der Friktionsdrallgeber besteht aus einem Zylinder 1 mit der am garneinlaufseitigen Ende angebrachter Abschlussplatte 33, der durch einen Riemen 2 angetrieben ist und sich in Richtung des Pfeils A dreht. Der Teil des Zylinders 1, der mit dem Riemen 2 in Berührung steht, weist eine glatte Oberfläche auf. Die restliche Zylinderoberfläche ist mit in regelmässigen Abständen angeordneten Reibbelägen 3 bedeckt, die vorteil haft aus Polyurethan bestehen. Zwischen den Belägen befin den sich eine Reihe von Nuten 4. Um den Zylinder verläuft ein spiralförmiger Tragkörper 6, der eine Serie von Faden führern 5 trägt.
Die Fadenführer bestehen aus Stiften, die radial in bezug auf den Zylinder 1 angeordnet sind und in jede der Nuten 4 eingreifen. Die Eintrittsstellen der Stifte 5 in die Nuten 4 beschreiben eine Schraubenlinie, die unter einem Winkel a zu den Nuten geneigt ist.
Das thermoplastische Textilgarn 7 kommt aus der Ver fahrenszone, die hier nicht gezeigt ist. In dieser Zone wird es durch Erhitzung in einen plastischen Zustand übergeführt und in diesem Zustand durch den sich in die Verfahrenszone fort pflanzenden Falschdrall mechanisch verformt, worauf durch Abkühlung die Wiedererhärtung und damit die Fixierung der mechanischen Deformation erfolgt. Das Garn 7 läuft über den Rand der Abschlussplatte 33, den Umlenkstift 8 und den Fadenführer 9 an die Zylinderoberfläche. Es umläuft sodann den Zylinder 1 in einer Schraubenlinie, die durch die Faden führer 5 festgelegt ist und gelangt dann über den Faden führer 16 und den Umlenkstift 17 zu den Abzugswalzen, die nicht gezeigt sind.
Der Umlenkstift 8 und der Fadenführer 9 sind an einem Spannungsmesskopf 18 angebracht, der seinerseits auf einem Träger 19 angeordnet ist. Der Träger 19 hat die Form einer Ringscheibe mit einer Aussparung und weist an der äusseren Randfläche einen Vorsprung 19' auf, welcher in eine Ringnut 20' eingreift, welche in die Randfläche der kreisförmigen Durchbrechung der Halteplatte 20 eingelassen ist. Die Halte platte 20 ist auf einer parallel zur Achse des Zylinders 1 ver laufenden Gewindestange 21 angeordnet und mit Hilfe des Servomotors 22 in der Richtung der Zylinderachse (Pfeil B) verschiebbar. Der Zylinder 1 und die Halteplatte 20 sind gegenseitig so angeordnet, dass der Mittelpunkt der kreisför migen Durchbrechung der Platte 20 stets auf der Zylinder achse liegt.
Die Halteplatte 20 ist mit einem Schlitz 20" für die Garneinlage versehen.
An der innern Randfläche der Ringscheibe 19 ist der Steuerstift 23 befestigt, welcher in die schraubenlinienförmige Nut 24 im Tragkörper 6 eingreift. Wird die Halteplatte 20 in Richtung des Pfeils B verschoben, so wird der Steuerstift 23 in der Nut 24 geführt, wobei die Ringscheibe 19 entsprechend in der Richtung des Pfeils C gedreht wird. Auf diese Weise wird erreicht, dass der Fadenführer 9 stets eine Lage einnimmt, in welcher er das Garn 7 direkt auf die Fadenführer 5 ablegt.
Der Fadenführer 16 und der Umlenkstift 17 sind eben falls auf einem Spannungsmesskopf 25 angebracht, wobei derselbe jedoch ortsfest angeordnet ist, da der Ablauf des Garns von der Zylinderoberfläche immer an derselben Stelle erfolgt. Die Umlenkstifte 8 und 17 und die Fadenführer 9 und 16 weisen ferner an den aus dem Messkopf herausragen den Enden je eine Rille 8', 16', 9', 17' zur Aufnahme des Garns 7 auf.
Die Garnspannungs-Messköpfe 18 und 25 sind soge nannte Feldplatten-Differentialfühler, wie einer davon in Fig. 3 veranschaulicht ist. Der stabförmige Fadenführer (9, 16) ist um eine in seiner Mitte angeordnete, quer zu seiner Längsachse verlaufende Torsionsfeder 28 drehbar und hat am im Innern des Messkopfs befindlichen Ende einen Teil 29 aus weichmagnetischem Material, der zwei sogenannten Feld platten, d. h. induktionsabhängigen Widerständen 30, 31 ge genübersteht. Dicht benachbart zu den Feldplatten 30, 31 ist der Permanentmagnet 32 angeordnet.
Wenn die Maschine in Betrieb ist, dann wird das Garn 7 durch Reibungskontakt mit den Belägen 3 gegen die Stifte 5 getragen, deren Abstand ungefähr 0,5 cm beträgt, so dass die Durchbiegung des Garns zwischen den Stiften sehr klein bleibt und der tatsächliche Garnverlauf nirgends mehr als 3 von der Richtung der Schraubenlinie abweicht, die durch die Fadenführer 5 beschrieben wird. Dies entspricht einer linearen Abweichung des Fadens von der Schraubenlinie von ungefähr 0,1 mm.
Um dem Garn eine vorbestimmte Drehungsdichte zu er teilen, muss zunächst das zugehörige Verhältnis Q/va ermit telt werden. Es wird demnach die Umdrehungsgeschwindig keit des Friktionszylinders so eingestellt, dass sie der ge wünschten Drehungsdichte und der gewünschten Garnabzugs geschwindigkeit v. entspricht. Darauf wird die Halteplatte 20 in eine Stellung gebracht, in welcher das vom Fadenführer 9 zugeführte Garn 7 den Zylinder 1 auf der Garnablaufseite mit einem Winkel von etwa 20 umschlingt. Nun wird das Garn in den Friktionsdrallgeber eingelegt und die Maschine in Be trieb gesetzt. Die Garnspannung S2 am Fadenführer 16 wird dabei wesentlich grösser als die Garnspannung S, am Faden führer 9.
Durch Verschiebung der Halteplatte 20 mit dem Fadenführer 9 in Richtung des Pfeils B wird nun die Umschlin gung des Zylinders 1 durch das Garn 8 so lange erhöht, bis die Garnspannungen S, und S2 einander gleich sind. Vorausgesetzt, dass die Drehungsdichte während des Laufes der Maschine konstant bleibt, verbleibt die Halteplatte 20 in der gleichen Lage. Erfolgt aber aus irgendwelchen Grün den (z. B. Änderungen der Garnspannung oder des Reibungs koeffizienten) eine Änderung der Drehungsdichte, dann be wirkt dies eine Ungleichheit der Spannungen S, und S2 und dadurch eine Änderung der Lage der Halteplatte 20, bis die gewünschte Drehungsdichte wieder erreicht ist.
Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist der die Verschiebung der Halteplatte 20 auf der Stange 21 bewerkstelligende Servo motor 22 über einen Differenz-Verstärker 26 mit den Span- nungsmessköpfen 18 und 25 verbunden und wird in Abhän gigkeit der laufend am Instrument 27 angezeigten Differenz der Garnspannungen S, und S2 gesteuert. Es ist auch möglich, die Verschiebung der Halteplatte 20 von Hand vorzunehmen. Die ermittelte Differenz der Garnspannungen S, und S2 kann ausserdem zur Ansteuerung einer Garnüberwachungsanlage benützt werden, welche bei Über- bzw. Unterschreitung der zulässigen Spannungsdifferenzen das Garn abschneidet.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die Vorrichtung zu dessen Durchführung haben verschiedene Vorteile. Infolge der Veränderbarkeit der Umschlingung des Friktionszylin ders durch das Garn in einem weiten Bereich ist der Einstell bereich der Drehungsdichte sehr gross und die maximale Drehungsdichte wird praktisch allein durch den Winkel a begrenzt.
Durch die Einstellung einer sehr geringen Umschlingung des Friktionszylinders durch das Garn beim Anlauf der Ma schine und die nachfolgende automatische Einstellung der für die gewählte Drehungsdichte erforderliche Umschlingung bleibt die Drehungsdichte auch bei Schwankungen der Garn spannung oder des Reibungskoeffizienten usw. praktisch kon stant und lassen sich Überspannungen des Garns und damit durch diese hervorgerufene Fadenbrüche weitgehend vermei den. Schliesslich lassen sich die für die gewünschte Drehungs dichte erforderlichen Umdrehungsgeschwindigkeiten des Frik- tionszylinders und die Garnabzugsgeschwindigkeit leicht ex perimentell ermitteln und in einem Eichdiagramm festhalten.