Verfahren und Vorrichtung zum Steuern der Spannung eines Fadens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Spannung eines Fadens, welcher durch ein schneller als der Faden laufendes Fördermittel von einer Ablaufspule abgezogen wird und anschliessend auf einen Auflaufspulkörper auf gewickelt wird, wie sie z. B. beim Bilden eines Wikkels, etwa in Form eines Baums, von einer Vielzahl von Spulen abgezogen werden. Bekanntlich ist beim Ablauf derartiger Spulen, die im allgemeinen als Kreuzspulen lagenweise aufgebaut sind und über Kopf abgezogen werden, die Ablauffadenspannung vor dem ersten Fadenführungsglied vom Durchmesser der Spule abhängig, d. h. mit abnehmendem Spulendurchmesser nimmt die Fadenspannung zu.
Hinzu kommt, dass bei an sich gleichbleibender Fadenlaufgeschwindigkeit die Anzahl der Umläufe des Fadens um die Spule wegen des abnehmenden Umfanges grösser werden muss, so dass auch die Zentrifugalkraft, die auf den Faden vor dem ersten Fadenführungsglied wirkt, besonders bei höheren Fadengeschwindigkeiten erheblich zunimmt. Ferner muss beim Aufwickeln der Fäden auf Wickel, z. B. Zettelbäume, durch den zunehmenden Durchmesser des Wickels die Spannung auch in Abhängigkeit von der Fülle des Baumes geregelt werden. Es ist auch bekannt, durch eine vorlaufende, d. h. schneller als der Faden laufende Walze die Spannung herabzusetzen.
Dadurch entstehen Wickel gleichbleibender Spannung, die sehr gering gehalten werden kann, so dass weiche Spulen, wie sie besonders für das Färben oder andere Nassbehandlungen gebraucht werden, entstehen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass dem Faden zwischen Auflauf- und Ablaufspule eine Zusatzspannung erteilt wird, welche vom Fadenvorrat auf der Ablaufspule abhängig ist.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Auflaufspule und der Ablaufspule ein Fadenspanner vorgesehen ist, der die Fadenspannung in Abhängigkeit vom Fadenvorrat auf der Ablaufspule steuert. Es kann bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, um den Abzug gleichmässiger zu gestalten, zwischen dem Abzug und der Ablaufspule ein zusätzlicher Spannungsregler angeordnet werden, der den Faden dem Förderglied bereits mit einer vorbestimmten Spannung zuführt.
Dadurch wird, wenn der Abzug infolge mechanischer Reibung den Faden mitnimmt, das Haftvermögen des Fadens am Abzugsglied (Auflaufspule) ausgeglichener sein. Um nun die Fadenspannung des auflaufenden Fadens gegebenenfalls zu beeinflussen, wird vorteilhaft ein zweiter Spanner dem Fördermittel nachgeschaltet, der dann die Aufwickelspannung regelt.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 ein Diagramm, welches die Abhängigkeit der Fadenspannung vom Spulendurchmesser bei gleichbleibender Fadengeschwindigkeit wiedergibt,
Fig. 2 bis 5 eine Einrichtung, bei welcher die Faden spannung auf der Ablaufseite in Abhängigkeit vom Spulen durchmesser geregelt wird,
Fig. 6 eine Einzelheit bezüglich der Regelung,
Fig. 7 und 8 eine andere Ausführungsform, bei welcher die Spannungsregelung mittels eines Luftstroms erfolgt,
Fig. 9 und 10 je eine Ausführungsform, bei welcher die Fadenspannungssteuerung in Abhängigkeit vom Durchmesser des Auflaufwickels vorgenommen wird,
Fig. 11 eine Ausführungsform, bei welcher der Abzug durch pneumatische Mittel erfolgt.
In einem Gestell 1 sind eine Auflaufspule 2 und zwei umlaufende Walzen 3 und 4 gelagert, welch letztere in Richtung eines ablaufenden Fadens F und an ihrer Oberfläche schneller als der Faden umlaufen, ihn also fördern. Der Faden F läuft von einer Spule 5, die sich in einem Gatter 6 befindet, ab. Vor der Spule 5 befindet sich eine Fadenführungsöse 7 und, an einem Arm 8 befestigt, ein Spanner 9. Dieser Spanner besteht aus zwei festen Teilen 10 und einem beweglichen Teil 11. Der bewegliche Teil 11 sitzt an einem Hebelarm 12, der unter Wirkung eines Elektromagneten 13 steht und schwenkbar ist. Auf der einen Seite der Spule ist, wie insbesondere aus Fig. 6 ersichtlich, eine Lichtquelle 14 angebracht, die einen schmalen Lichtstrahl 14a aussendet. Fig. 3 lässt den Querschnitt des Lichstrahles 1 4a der Lichtquelle 14 erkennen.
Auf der anderen Seite der Spule ist eine Photozelle 14b angebracht, die einen Eintrittsspalt 15 (Fig. 2) besitzt. Wie in Fig. 2 ersichtlich, ist eine Stromquelle 16 in den Stromkreis des Elektromagneten 13 und der Photozelle 15 geschaltet. Bei Verwendung von Photoelementen kann diese Stromquelle 16 entfallen. Je nach Empfindlichkeit der Photozelle und der Art des Aufbaues kann es zweckmässig sein, einen Verstärker vorzusehen, um die abgetastete Grösse in verstärktem Ausmass am Elektromagneten 13 zur Wirkung zu bringen.
Während des Ablaufs nimmt, wie insbesondere die Fig. 3 bis 5 zeigen, der Durchmesser der Spule 5 ab, wobei zum Ausgleich der vermehrten natürlichen Spannung die Stellung des beweglichen Spannerteiles 11 gegenüber den festen Spannerteilen 10 unterschiedlich sein muss. Die Figuren zeigen auch, dass der mechanische Fadenspanner mit abnehmendem Spulendurchmesser weniger Zusatz- bzw. Kompensationsspannung erzeugt. Infolge der Abnahme des Spulendurchmessers beim Ablauf muss bei gieich- bleibender Fadengeschwindigkeit der Faden schneller um die Ablaufspule umlaufen. Die Zentrifugalkraft wird dadurch grösser, und die Fadenspannung, die bereits vor der Fadenführungsöse 7 im Faden vorhanden ist, wächst dementsprechend. Um diese Änderung zu kompensieren, ist die elektrische Abtasteinrichtung vorgesehen.
Der abtastende Lichtstrahl 14a gelangt je nach der Fülle der Spule 5 breiter oder schmäler auf die Photozelle 15 und erzeugt einen seiner Breite entsprechenden Strom, der nun seinerseits über den Elektromagneten 13 auf den Hebelarm 12 bzw. dessen Anker 12a wirkt und den beweglichen Teil des Fadenspanners 9 mehr oder weniger hebt. Dadurch wird die Umschlingung des Fadens sowohl um den Teil 11 als auch um die Teile 10 geändert und dem Faden eine entsprechende Kompensationszusatzspannung erteilt. Die Spannung vor dem Fadenspanner 9 und die Kompensationsspannung addieren sich, so dass sich eine gleichbleibende Spannung hinter dem Fadenspanner 9 ergibt. Durch die nachfolgenden Förderwalzen wird dann die Spannung herabgesetzt, so dass der Wickelbaum mit gleichbleibender und beliebig geringer Spannung gewickelt werden kann.
Die Umfangsgeschwindigkeit der umlaufenden Walzen 3 und 4 muss jeweils grösser sein als die Fadengeschwindigkeit. Je nach der Griffigkeit der Walzen und deren Umschlingungswinkel kann daher der Abzug allein durch diese Walzen erfolgen oder nur durch sie gefördert werden. Der Anteil, den die Walzen am Abzug haben, wird dann gross sein, wenn der Wickel der Spule 2 möglichst weich werden soll, und er kann einen geringen Anteil haben, wenn die Aufwickelspannung grösser sein darf. Um die Umschlingung und damit den Anteil, den die Walzen am Abzug haben, zu ändern, sind besondere, schwenkbare Umschlingungswalzen 17, 18, die um den Drehpunkt der Walzen 3 bzw. 4 verstellbar sind, angeordnet. Es ist auch, wie aus Fig. 10 ersichtlich, möglich, diese Walzen zur Regelung der Spannung zu verstellen bzw. automatisch an der Regelung zu beteiligen.
Die Steuerung kann nicht nur mittels mechanischer Glieder verwirklicht werden, sondern auch durch ein strömendes Medium. Fig. 7 und 8 zeigen, wie ein Luftstrom, wie er ohnehin zum Absaugen des Flugs beim Spulen oft verwendet wird, dazu dient, die Fadenspannung zu regeln. Ein Kanal 21 führt Druckluft herbei, die aus einer Düse 22 gegenüber zwei festen Fadenspannerteilen 10 angeordnet ist.
Die Spule 5 überträgt ihr Gewicht auf einen Winkelhebel 24, der einen Auslass 25 für einen Zweigkanal 21a abdeckt. Der Winkelhebel 24 steht ausser unter Wirkung des Spulengewichtes auch unter Wirkung einer Feder 26. Sobald das Gewicht der Spule infolge Ablaufs abnimmt, wird durch die Wirkung der Feder 26 der Winkelhebel 24 vom Auslass 25 gehoben, so dass mehr Luft austritt. Dadurch wird ein Teil des Luftstromes, der durch den Kanal 21 der Düse 22 zugeführt wurde, nun durch den Auslass 25 entweichen. Dadurch wird die Beblasung und Ablenkung des durchlaufenden Fadens F zwischen den festen Teilen 10 abnehmen. Dadurch nimmt auch die Umschlingung an ihnen ab, und der aufblasende Luftstrom wird demzufolge eine geringere Kompensationsspannung am Fadenspanner erzeugen. Zur Anpassung der Strömungsverhältnisse kann eine Ein engung 23 des Kanals 21 dienen.
Soll an Stelle von Blasluft Saugluft verwendet werden, was besonders vorteilhaft ist, da damit auch herumfliegende, am Faden haftende Faserteilchen abgesaugt werden, so erfolgt die Steuerung des Luftstromes zweckmässig durch ein im Hauptstrom liegendes Ventil 27, wobei die Bewegung des Winkelhebels 24 über eine Verbindungsstange 28 auf das Ventil 27 übertragen wird. Die Ausbildung des Kanals am Fadenspanner entspricht dann zweckmässig der Ausbildungsform gemäss Fig. 8, wobei der Faden je nach dem erzeugten Luftstrom in eine mehr oder weniger starke Zickzackform mit sich ändernder Umschlingung hineingesaugt wird.
Bei den Ausführungsformen nach Fig. 9 und 10 wird immer nur eine einzige Ablaufspule 5 zur Fül lung einer Auflaufspule 2 verwendet, so dass die Menge des auf 2 aufgewickelten Garns gerade gleich der Menge des abgewickelten Garnes ist. Die Fadenspannung wird hier nur indirekt von der Ablaufspule gesteuert, indem der Durchmesser der Auflaufspule abgetastet wird. Dies genügt in vielen Fällen den Anforderungen der Praxis vollauf. Es ist ja bekannt, wie gross bei bestimmten Fadengeschwindigkeiten die bereits an der Spule sich infolge der Ballonbildung ausbildende Spannung ist, und ebenso ist bekannt, wie stark die Fadenspannung ist, mit welcher jede Fadenlage am Aufwickelbaum aufträgt bzw. an der Spule abläuft.
Werden diese beiden Werte entsprechend ihrer Gesetzmässigkeit zusammengesetzt, so kann unter Verwendung von Kurven stücken oder anderen den jeweiligen mathematischen Gesetzen folgenden Funktionsgliedern die Fadenspannung direkt von der Fadenmenge auf dem Aufwickelbaum aus gesteuert werden. Auch in diesem Fall laufen die Walzen 3 und 4 schneller als der Faden. Je nach der erwünschten Härte werden dann diese Walzen einen gewissen Anteil, z. B. 50 bis 80 /o der aus der Ballenbildung her am Einlauf bereits vorhandenen Spannung kompensieren, so dass allein die restliche verbleibende Spannung noch beim Aufwickeln zur Wirkung kommen kann.
Die Auflaufspule 2 wird hierbei von einem Taster 31 auf seine Fülle abgetastet und diese Bewegung über ein Gestänge 32 auf den Fadenspanner 34 übertragen oder bei der Ausbildungsform nach Fig. 10 über die Verbindungsstange 33 der Umschlingungswalze 18 übertragen, welche durch Änderung der Umschlingung die Haftung und damit die Förderwirkung der Walzen 3 und 4 ändert.
Während bei den Ausführungsformen der Fig. 2 bis 10 zum Abzug Förderwalzen vorgesehen sind, zeigt Fig. 11 eine Ausführungsform, bei der Saugluft zum Abzug des Fadens von der Spule dient.
Der Faden F läuft in an sich bekannter Weise durch die Öse 7 zum pneumatischen Fadenspanner 10 und weiter durch den Saugluftkanal 41, den er durch eine Öffnung 42 verlässt. Von dort kann er unmittelbar dem Wickelbaum zugeführt werden. In Abänderung der Bauweise nach Fig. 11 kann der Fadenspanner statt am Einlauf des Fadens auch am Auslauf, also in Nähe der Öffnung 42, angeordnet sein.
Beim Umspulen von Garnen auf einen Baum, z. B. Zettel- oder Schärbaum, werden bekanntlich viele Fäden (bis zu 800) gleichzeitig abgespult. Es genügt dann oft zur Beeinflussung der Fadenspanner, jeweils nur eine Lichtschranke zum Abtasten der Ablaufspulenfülle zu verwenden und alle Fadenspanner gemeinsam von dieser steuern zu lassen.
Method and apparatus for controlling the tension of a thread
The invention relates to a method and a device for controlling the tension of a thread, which is withdrawn by a conveyor running faster than the thread from a pay-off bobbin and is then wound onto a take-up bobbin as it is, for. B. when forming a winding, for example in the form of a tree, are withdrawn from a plurality of spools. It is known that when such bobbins run off, which are generally constructed as cross-wound bobbins in layers and are drawn off overhead, the thread tension in front of the first thread guide member depends on the diameter of the bobbin; H. the thread tension increases as the bobbin diameter decreases.
In addition, if the thread running speed remains constant, the number of revolutions of the thread around the bobbin must be greater because of the decreasing circumference, so that the centrifugal force that acts on the thread in front of the first thread guide element also increases considerably, especially at higher thread speeds. Furthermore, when winding the threads on winding, z. B. note trees, through the increasing diameter of the coil, the tension can also be regulated depending on the fullness of the tree. It is also known to use a leading, i.e. H. reduce the tension faster than the roller running through the thread.
This creates coils of constant tension, which can be kept very low, so that soft coils, such as are particularly needed for dyeing or other wet treatments, are created.
The method according to the invention is characterized in that the thread between the take-up bobbin and the pay-off bobbin is given an additional tension which is dependent on the thread supply on the pay-off bobbin.
The device according to the invention for carrying out the method according to the invention is characterized in that a thread tensioner is provided between the take-up bobbin and the pay-off bobbin, which controls the thread tension as a function of the thread supply on the pay-off bobbin. In one embodiment of the invention, in order to make the haul-off more even, an additional tension regulator can be arranged between the haul-off and the pay-off bobbin, which feeds the thread to the conveying member with a predetermined tension.
As a result, if the take-off takes the thread with it as a result of mechanical friction, the adhesion of the thread to the take-off element (take-up bobbin) will be more balanced. In order to influence the thread tension of the incoming thread if necessary, a second tensioner is advantageously connected downstream of the conveying means, which then regulates the winding tension.
Some embodiments of the invention are shown in the drawing. It shows:
Fig. 1 is a diagram showing the dependence of the thread tension on the bobbin diameter with constant thread speed,
Fig. 2 to 5 a device in which the thread tension is regulated on the discharge side depending on the bobbin diameter,
6 shows a detail relating to the regulation,
7 and 8 show another embodiment in which the voltage is regulated by means of an air stream,
9 and 10 each show an embodiment in which the thread tension is controlled as a function of the diameter of the winding package,
11 shows an embodiment in which the withdrawal is effected by pneumatic means.
In a frame 1, a winding bobbin 2 and two revolving rollers 3 and 4 are mounted, the latter rotating in the direction of a running thread F and on its surface faster than the thread, ie promoting it. The thread F runs from a bobbin 5, which is located in a gate 6. In front of the bobbin 5 there is a thread guide eyelet 7 and, attached to an arm 8, a tensioner 9. This tensioner consists of two fixed parts 10 and a movable part 11. The movable part 11 sits on a lever arm 12 which, under the action of an electromagnet 13 stands and is pivotable. As can be seen in particular from FIG. 6, a light source 14 is attached to one side of the coil, which emits a narrow light beam 14a. 3 shows the cross section of the light beam 1 4a of the light source 14.
On the other side of the coil, a photocell 14b is attached which has an entry slit 15 (FIG. 2). As can be seen in FIG. 2, a current source 16 is connected to the circuit of the electromagnet 13 and the photocell 15. This power source 16 can be omitted when photo elements are used. Depending on the sensitivity of the photocell and the type of structure, it may be useful to provide an amplifier in order to bring the scanned variable to effect on the electromagnet 13 to an increased extent.
During the process, as shown in particular in FIGS. 3 to 5, the diameter of the coil 5 decreases, the position of the movable tensioner part 11 relative to the fixed tensioner parts 10 having to be different to compensate for the increased natural tension. The figures also show that the mechanical thread tensioner generates less additional or compensation tension as the bobbin diameter decreases. As a result of the decrease in the bobbin diameter during the unwinding process, the yarn must circulate faster around the unwinding bobbin with the yarn speed remaining the same. The centrifugal force is thereby greater, and the thread tension, which is already present in the thread in front of the thread guide eyelet 7, increases accordingly. The electrical scanning device is provided to compensate for this change.
The scanning light beam 14a reaches the photocell 15 wider or narrower, depending on the fullness of the bobbin 5 and generates a current corresponding to its width, which in turn acts via the electromagnet 13 on the lever arm 12 or its armature 12a and the movable part of the thread tensioner 9 more or less highlights. As a result, the looping of the thread around both the part 11 and the parts 10 is changed and the thread is given a corresponding additional compensation tension. The tension in front of the thread tensioner 9 and the compensation tension add up, so that a constant tension behind the thread tensioner 9 results. The tension is then reduced by the following conveyor rollers, so that the winding beam can be wound with a constant and as little tension as desired.
The peripheral speed of the rotating rollers 3 and 4 must be greater than the thread speed. Depending on the grip of the rollers and their angle of wrap, the withdrawal can therefore take place solely through these rollers or only be promoted through them. The share that the rollers have in the take-off will be large if the winding of the reel 2 is to be as soft as possible, and it can have a small share if the winding tension may be greater. In order to change the wrap and thus the share that the rollers have in the haul-off, special pivotable wrap-around rollers 17, 18, which are adjustable about the pivot point of the rollers 3 and 4, are arranged. It is also possible, as can be seen from FIG. 10, to adjust these rollers to regulate the tension or to automatically participate in the regulation.
The control can be realized not only by means of mechanical links, but also by a flowing medium. FIGS. 7 and 8 show how an air stream, as it is often used anyway to suck up the flight during winding, is used to regulate the thread tension. A channel 21 brings in compressed air, which is arranged from a nozzle 22 opposite two fixed thread tensioner parts 10.
The coil 5 transfers its weight to an angle lever 24 which covers an outlet 25 for a branch channel 21a. The angle lever 24 is not only under the action of the bobbin weight but also under the action of a spring 26. As soon as the weight of the bobbin decreases as a result of the flow, the angle lever 24 is lifted from the outlet 25 by the action of the spring 26, so that more air escapes. As a result, part of the air flow that was supplied to the nozzle 22 through the channel 21 will now escape through the outlet 25. As a result, the blowing and deflection of the thread F passing through between the fixed parts 10 will decrease. As a result, the wrapping around them also decreases, and the inflating air flow will consequently produce a lower compensation tension on the thread tensioner. A constriction 23 of the channel 21 can be used to adjust the flow conditions.
If suction air is to be used instead of blown air, which is particularly advantageous because it also removes fiber particles that are flying around and adhering to the thread, the control of the air flow is expediently carried out by a valve 27 located in the main flow, the movement of the angle lever 24 via a connecting rod 28 is transmitted to the valve 27. The design of the channel on the thread tensioner then expediently corresponds to the design according to FIG. 8, the thread being sucked into a more or less strong zigzag shape with changing wrap depending on the air flow generated.
In the embodiments according to FIGS. 9 and 10, only a single pay-off bobbin 5 is used to fill a winding bobbin 2, so that the amount of yarn wound onto 2 is just equal to the amount of yarn unwound. The thread tension is only indirectly controlled by the pay-off bobbin, in that the diameter of the winding bobbin is scanned. In many cases, this fully satisfies the practical requirements. It is known how great the tension already developing on the bobbin as a result of balloon formation is at certain thread speeds, and it is also known how strong the thread tension is with which each thread layer is applied to the winding beam or runs off the bobbin.
If these two values are put together according to their regularity, the thread tension can be controlled directly from the amount of thread on the winding beam using pieces of curves or other functional elements that follow the respective mathematical laws. In this case too, rollers 3 and 4 run faster than the thread. Depending on the desired hardness, these rollers will then have a certain proportion, e.g. B. 50 to 80 / o of the already existing tension from the bale formation at the inlet, so that only the remaining tension can still come into effect during winding.
The take-up bobbin 2 is scanned for its fullness by a button 31 and this movement is transmitted via a linkage 32 to the thread tensioner 34 or, in the embodiment according to FIG so that the conveying effect of the rollers 3 and 4 changes.
While in the embodiments of FIGS. 2 to 10 conveyor rollers are provided for withdrawal, FIG. 11 shows an embodiment in which suction air is used to withdraw the thread from the bobbin.
The thread F runs in a manner known per se through the eyelet 7 to the pneumatic thread tensioner 10 and on through the suction air duct 41, which it leaves through an opening 42. From there it can be fed directly to the winding beam. In a modification of the construction according to FIG. 11, the thread tensioner can also be arranged at the outlet, that is in the vicinity of the opening 42, instead of at the inlet of the thread.
When rewinding yarn on a tree, e.g. B. Zettel- or Schärbaum, as is known, many threads (up to 800) are unwound at the same time. It is then often sufficient to influence the thread tensioners to use only one light barrier at a time to scan the filling bobbin and to have all thread tensioners jointly controlled by this.