Vorrichtung zur Regelung der Drallübertragung zwischen Garn und Drallgeber bei Falschdrallmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Drallübertragung zwischen Garn und Drallgeber bei Falschdrallmaschinen.
Derzeit sind bei Falschdrallmaschinen in erster Linie zwei Verfahren zur Drallerteilung bekannt. Dabei weist an sich die Drehungserteilung durch Friktion gegenüber formschlüssigen Systemen in erster Linie den Vorteil wesentlich höherer Betriebsdrehzahlen sowie ein sich in Abhängigkeit von Fadendurchmesser automatisch einstellendes Ubersetzungsverhält- nis zwischen Antriebsrolle und Faden auf; es lässt sich jedoch infolge bestimmter äusserer Einflüsse bei bekannten Friktionssystemen ein über längere Zeit gleichmässiger Ablauf der Drehungserteilung nicht gewährleisten.
Diese Unregelmässigkeiten resultieren insbesondere aus Schwankungen des Fadenmaterials, der Fadentemperatur und der Fadensteifigkeit sowie direkter Veränderung der Reibung zwischen Friktionsrolle und Faden infolge Staub, Faserabrieb, Feuchtigkeit oder auch durch Verringerung des Reibungskoeffizienten der Friktionsrolle durch Abnutzung.
Durch jede Veränderung der Reibungskraft zwischen Friktionselement und Faden, zum Beispiel infolge des Auftretens einer oder mehrerer der aufgezählten Einflussgrössen, wird auf bislang nicht kompensierbare Weise die Kraft- beziehungsweise Drallübertragung auf den Faden so stark verändert, dass der Grad der Drehungserteilung laufend schwankt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden. Gegenstand der Erfindung ist demnach eine Vorrichtung zur Regelung der Drallübertragung zwischen Garn und Drallgeber in Falschdrallmaschinen mit mindestens einem rotierbaren Friktionselement, welches auf der mit dem Faden in Berührung bringbarer Fläche schräg verlaufende Bahnen aufweist und Mittel enthält, mittels welchen das Garn mit einer Kraftkomponente in Richtung auf die Auflagefläche des bzw. der Friktionselemente(s) spannbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Friktionselement ein Rotationskörper mit in Fadenlaufrichtung gewölbter Oberfläche ist.
Durch die Veränderung der Spannung des Fadens am Friktionselement wird direkt Einfluss auf die Reibungskraft zwischen Faden und Friktionselement genommen. Sobald im Betriebsablauf beispielsweise die Fadendrehzahl durch Änderung der Reibungszahl des Friktionselementes und/oder des Fadens sinkt, wird die Normalkraft zwischen Faden und Friktionselement durch Erhöhung der Fadenspannung vergrössert und damit die Reibungskraft ebenfalls so lange erhöht, bis die Fadendrehzahl den Sollwert wieder erreicht hat.
Ersichtlicherweise werden mit der erfindungsgemässen Vorrichtung auch andere Störgrössen wie zum Beispiel Fadenspannungsschwankungen und dergleichen kompensiert, da einerseits direkte Überwachung der Regelgrösse Fadendrehzahl erfolgt und andererseits über die Veränderung der Fadenspannung in jedem Fall durch Erhöhen oder Senken der Reibungskraft der Kopplungsgrad zwischen Faden und Friktionselement und damit die Drallübertragung beeinflusst werden kann. Die Überwachung der Fadendrehzahl und Nachstellung der Fadenspannung kann dabei an sich durch beliebige pneumatische oder elektrische Regeleinrichtungen vorgenommen werden.
Um jedoch derartige aufwendige und mit gewissen Verzögerungen ansprechende Einrichtungen hinfällig zu machen, wird weiterhin vorgeschlagen, die Regelung dadurch selbsttätig und ohne jeden Aufwand direkt durch das Friktionselement durchzuführen, wobei letzteres auf der mit dem Faden in Berührung bringbaren Fläche schräg verlaufende, vorzugsweise in Form einer vielgängigen Schraube angeordnete Bahnen zur Drallerteilung aufweist.
Dabei wird der Faden in Richtung der Auflagefläche des Friktionselementes vorgespannt und die Drehrichtung des Friktionselementes im Verhältnis zum Winkel zwischen Fadenlaufrichtung und schräg verlaufenden Bahnen derart gewählt, dass sich die auf letzteren abwälzenden Auflagepunkte des Fadens infolge der Steigung der Bahnen axial jeweils der Fadenlaufrichtung entgegen verlagern und bei Gleitreibung eine der Fadenlaufrichtung entgegen gerichtete Kraftkomponente auf den Faden übertragen, deren Betrag sich mit zunehmender Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten von Faden und Friktionselement erhöht.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise der erfindungsgemässen selbsttätigen Regelvorrichtung sei angenommen, dass im Betriebsablauf der Faden derart mit dem rotierenden Friktionselement beziehungsweise den darauf vorgesehenen Bahnen in Eingriff steht, dass der Faden ohne jeden Schlupf auf dem Friktionselement abrollt. In diesem Fall wird durch die gegenläufige Verlagerung der Auflagepunkte des Fadens auf den Bahnen keinerlei Beeinflussung auf den Faden ausgeübt.
Sobald sich jedoch zum Beispiel infolge Veränderung der Reibungskoeffizienten die Fadendrehung verlangsamt, tritt zwischen Faden und schräg verlaufenden Bahnen Gleitreibung auf. Die dabei infolge Drehung des Friktionselementes relativ zum Faden auf letzteren übertragene Kraft ist infolge der Schräglage der Bahnen in zwei Komponenten zerlegbar, deren eine in Drehrichtung des Friktionselementes liegt und deren andere der Fadenlaufrichtung entgegen gerichtet ist. Durch die Gegenkraft wird ersichtlicherweise die Fadenspannung erhöht, so dass Normalkraft Faden/Friktionselement sowie Reibungskraft Faden/Friktionselement so lange steigen, bis der Gleichlauf wiederhergestellt und die Kraftkomponente in Faden Gegenrichtung wieder auf Null abgesunken ist.
Selbstverständlich wird im praktischen Anwendungsfall der Sollwert der Fadendrehung meist nicht im Bereich des Synchronismus mit dem Friktionselement liegen, da in diesem Fall nur Regelung bei Unterschreiten des Sollwertes einträte und darüber hinaus Gleichlauf nur schwer erreichbar ist.
Der Sollwert wird demnach durch Justieren der Fadenvorspannung, zum Beispiel mittels Zubringer- und Abtriebsrollen auf einen Wert unterhalb des Synchronlaufes eingestellt, bei welchem Kraftübertragung zur Drallerteilung und Gegenkraft durch Schlupf systembezogen im Gleichgewicht sind.
Das Friktionselement kann ein in Fadenlaufrichtung gewölbter Rotationskörper sein, zum Beispiel ein tonnenförmiger Körper oder eine Scheibe mit abgerundetem Rand.
Ferner kann der Rotationskörper auch die Form eines Rohres mit trichterartig erweiterten Endteilen haben, wobei der Faden über die Rohrinnenfläche geführt wird. Mit Hilfe von Fadenführungsmitteln, die gleichzeitig den Faden in seiner seitlichen Lage festhalten, kann der Faden in einem vorbestimmten Umschlingungswinkel ce über die Wölbung gespannt sein,wobei die durch Fadenspannung hervorgerufene Normalkraft über die ganze Berührungsfläche des Friktionselementes hin weitgehend konstant verläuft.
Die schräg angeordneten Bahnen auf der Oberfläche des als Friktionselement dienenden Rotationskörpers können als Stellen erhöhter Reibung, zum Beispiel durch Oberflächenbehandlung des Materials oder auch als Erhöhungen auf der Oberfläche, ausgebildet sein. Die Anordnung von Erhöhungen hat dabei den zusätzlichen Vorteil, dass durch die Rillen zwischen den einzelnen Erhöhungen infolge elastisch in Eingriff gelangendem Fadenmaterial eine gewisse Formschlüssigkeit bei der Kraftübertragung hervorgerufen wird.
Der technische Fortschritt und der erfinderische Inhalt des Erfindungsgegenstandes wird insgesamt sowohl durch die neuen Einzelmerkmale als auch durch Kombinationen der Anwendung findenden Merkmale gewährleistet.
Die erfindungsgemässe Regelvorrichtung ist im folgenden in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 bis 3 die schematische Darstellung des Funktionsablaufes der Drallerteilung und Gegenspannungserzeugung an einer Friktionsscheibe mit den Merkmalen der Erfindung,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Fadenzuführung zur Friktionsscheibe mit Zufuhr- und Abtriebsrollen und
Fig. 5 eine abgewandelte Ausführungsform einer Friktionsscheibe.
Gemäss Figur 1 ist ein in Pfeilrichtung geförderter Faden 1 über eine ausschnittsweise dargestellte Friktionsscheibe 2 gespannt. Scheibe 2 dreht sich in der angedeuteten Richtung und übermittelt auf diese Weise an Faden 1, der mittels der in Figur 4 dargestellten Fadenführer 7, 8 in seiner seitlichen Lage testgehalten wird, den gewünschten Drall. Da die Scheibenoberfläche mit Ausnehmungen 3 versehen ist, liegt Faden 1 lediglich auf den schräg verlaufenden erhöhten Bahnen 4 auf.
Der Umschlingungswinkel a kann mittels der Förderwalzenpaare 5, 6 oder mittels der Fadenführer 7. 8 eingestellt werden.
Sofern Faden 1 absolut synchron mit Scheibe 2 gedreht wird, wird durch die Scheibendrehungen keinerlei Gleitreibung an den Berührungspunkten verursacht, da sich dann Faden 1 schraubenartig auf den Bahnen 4 abwälzt. (Die Reibungskomponente durch den Transport des Fadens 1 in Förderrichtung ist konstant und wird bei dieser Betrachtung ausser acht gelassen).
Sofern jedoch Gleichlauf zwischen Faden 1 und Scheibe 2 nicht vorliegt, wird infolge der einem Gleiten des Fadens vom dargestellten Auflagepunkt A zu Punkt B und C bei Drehung der Scheibe 2 entgegen gerichteten Reibungskraft, eine der Fadenlaufrichtung entgegen gerichtete Kraftkomponente PR auf den Faden übertragen, so dass Fadenspannung P2 und wie aus Figur 4 ersichtlich - Normalkraft PN steigt, wodurch sich die Reibungskraft zwischen Scheibe 2 und Faden 1 erhöht.
Diese Erhöhung führt jedoch dazu, dass sich die Drallübertragung wieder dem Gleichlauf nähert, was wiederum eine Reduzierung der Komponente PE bewirkt.
Die geschilderten Vorgänge finden im Betriebsablauf in Sekundenbruchteilen statt, bis sich in Abhängigkeit von der zur Sollwertvorgabe durch mit verschiedenen Geschwindigkeiten antreibbaren Walzenpaaren 5 und 6 einstellbaren Fadenvorspannung (Pl-P2) sowie sonstiger Parameter wie Umschlingungswinkel a, Reibungskonstante der Scheibe 2 und des Fadens 1 usw., Gleichgewicht des Systems einstellt. Jeder Störgrösseneinfluss wird jedoch auf diese Weise selbsttätig kompensiert, ohne dass aufwendige Regeleinrichtungen notwendig wären.
Fig. 5 zeigt eine Friktionsscheibe mit abgewandelter Oberflächenausbildung. Die Ausnehmungen 3 sind dabei nicht durchgehend ausgeführt, so dass die Bahnen 4 im Bereich des grössten Scheibendurchmessers in einem durchgehenden Streifen 4a auslaufen, der auf vorteilhafte Weise jede Haftungsverminderung des Fadens 1 beim Abrollen von einer Bahn 4 auf die nächste sowie etwa dabei auftretende Schwingungen oder Entspannung der bereits erreichten Verdrehung verhindert wird.
Anstelle einer einzelnen Friktionsscheibe kann auch ein System aus einer Anzahl Scheiben verwendet werden, zum Beispiel mehrere Scheiben, welche übereinander angeordnet sind und deren Ränder sich teilweise überlappen. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass sich besondere Fadenführer zwecks Festhaltung des Fadens in seiner seitlichen Lage und zwecks Einstellung des Umschlingungswinkels teilweise erübrigen, indem diese Funktion bei den inneren Scheiben durch die Ränder der äusseren Scheiben übernommen wird.
Device for regulating the twist transmission between yarn and twist generator in false twist machines
The invention relates to a device for regulating the transfer of twist between yarn and twist generator in false twist machines.
At present, two methods for imparting twist are primarily known in false twist machines. In this case, the rotation distribution by friction compared to form-fitting systems primarily has the advantage of significantly higher operating speeds as well as a transmission ratio between the drive roller and the thread that is automatically set as a function of the thread diameter; however, as a result of certain external influences in known friction systems, it is not possible to ensure a uniform sequence of the rotation distribution over a longer period of time.
These irregularities result in particular from fluctuations in the thread material, the thread temperature and the thread stiffness, as well as direct changes in the friction between the friction roller and the thread as a result of dust, fiber abrasion, moisture or also from a reduction in the coefficient of friction of the friction roller due to wear.
Any change in the frictional force between the friction element and the thread, for example as a result of the occurrence of one or more of the influencing variables listed, changes the force or twist transmission to the thread so far that the degree of twist distribution fluctuates in a manner that has not yet been compensated for.
The invention is based on the object of avoiding the disadvantages of the known. The subject of the invention is therefore a device for regulating the twist transmission between yarn and twist generator in false twisting machines with at least one rotatable friction element which has inclined paths on the surface that can be brought into contact with the yarn and which contains means by means of which the yarn with a force component in the direction can be tensioned on the support surface of the friction element (s), characterized in that the friction element is a rotational body with a surface that is curved in the direction of the thread running direction.
By changing the tension of the thread on the friction element, the frictional force between the thread and the friction element is directly influenced. As soon as, for example, the thread speed decreases in the course of operation by changing the coefficient of friction of the friction element and / or the thread, the normal force between the thread and the friction element is increased by increasing the thread tension and thus the frictional force is also increased until the thread speed has reached the target value again.
Obviously, other disturbance variables such as thread tension fluctuations and the like are also compensated for with the device according to the invention, since on the one hand direct monitoring of the controlled variable thread speed takes place and on the other hand via the change in thread tension in each case by increasing or decreasing the frictional force the degree of coupling between thread and friction element and thus the Twist transmission can be influenced. The monitoring of the thread speed and readjustment of the thread tension can be done by any pneumatic or electrical control devices.
However, in order to make such complex and with certain delays appealing devices obsolete, it is further proposed that the control be carried out automatically and without any effort directly by the friction element, the latter running obliquely on the surface that can be brought into contact with the thread, preferably in the form of a multi-thread screw arranged tracks for twist distribution.
The thread is pretensioned in the direction of the contact surface of the friction element and the direction of rotation of the friction element in relation to the angle between the thread running direction and inclined paths is selected in such a way that the contact points of the thread rolling on the latter shift axially against the thread running direction due to the incline of the paths and In the case of sliding friction, a force component directed opposite to the direction of travel of the thread is transferred to the thread, the amount of which increases as the difference in the circumferential speeds of thread and friction element increases.
To explain the mode of operation of the automatic control device according to the invention, it is assumed that during the operating sequence the thread is in engagement with the rotating friction element or the paths provided thereon in such a way that the thread rolls off the friction element without any slip. In this case, the opposing displacement of the points of support of the thread on the webs does not exert any influence on the thread.
However, as soon as the thread rotation slows down, for example due to a change in the coefficient of friction, sliding friction occurs between the thread and inclined webs. The force transmitted to the thread as a result of the rotation of the friction element relative to the thread can be broken down into two components due to the inclined position of the webs, one of which is in the direction of rotation of the friction element and the other of which is directed opposite to the direction of the thread. The opposing force clearly increases the thread tension, so that the normal force of the thread / friction element and the friction force of the thread / friction element increase until synchronism is restored and the force component in the opposite direction of the thread has fallen to zero again.
Of course, in the practical application, the nominal value of the thread rotation will mostly not be in the range of synchronism with the friction element, since in this case control would only occur when the nominal value is not reached and, moreover, synchronization is difficult to achieve.
The target value is accordingly set by adjusting the thread pre-tension, for example by means of feeder and output rollers, to a value below synchronous operation, at which power transmission for twist distribution and counterforce through slip are system-related in equilibrium.
The friction element can be a body of revolution curved in the direction of the thread running direction, for example a barrel-shaped body or a disc with a rounded edge.
Furthermore, the rotary body can also have the shape of a tube with end parts widened in a funnel-like manner, the thread being guided over the inner surface of the tube. With the help of thread guiding means, which simultaneously hold the thread in its lateral position, the thread can be stretched over the curvature at a predetermined wrap angle ce, the normal force caused by the thread tension being largely constant over the entire contact surface of the friction element.
The obliquely arranged tracks on the surface of the rotating body serving as a friction element can be designed as points of increased friction, for example by surface treatment of the material or also as elevations on the surface. The arrangement of elevations has the additional advantage that the grooves between the individual elevations produce a certain form-fit during the transmission of forces as a result of the thread material being elastically engaged.
The technical progress and the inventive content of the subject matter of the invention are guaranteed overall both by the new individual features and by combinations of the features that are used.
The control device according to the invention is explained in more detail below in an exemplary embodiment with reference to the drawings. Show it:
1 to 3 the schematic representation of the functional sequence of the twist distribution and counter-tension generation on a friction disk with the features of the invention,
4 shows a schematic representation of the thread feed to the friction disk with feed and output rollers and
5 shows a modified embodiment of a friction disk.
According to FIG. 1, a thread 1 conveyed in the direction of the arrow is stretched over a friction disk 2 shown in detail. Disk 2 rotates in the indicated direction and in this way transmits the desired twist to thread 1, which is held in its lateral position by means of thread guides 7, 8 shown in FIG. Since the disc surface is provided with recesses 3, the thread 1 only rests on the inclined, raised webs 4.
The wrap angle a can be set by means of the pairs of conveyor rollers 5, 6 or by means of the thread guides 7, 8.
If thread 1 is rotated absolutely synchronously with disk 2, the disk rotations do not cause any sliding friction at the points of contact, since thread 1 then rolls helically on webs 4. (The friction component due to the transport of the thread 1 in the conveying direction is constant and is disregarded in this consideration).
If, however, there is no synchronization between thread 1 and disc 2, a force component PR directed opposite to the thread running direction is transmitted to the thread as a result of the sliding of the thread from the illustrated support point A to points B and C when the disc 2 rotates that thread tension P2 and as can be seen from Figure 4 - normal force PN increases, whereby the frictional force between disc 2 and thread 1 increases.
However, this increase leads to the twist transmission approaching synchronism again, which in turn causes a reduction in the PE component.
The processes described take place in fractions of a second in the course of operation, until, depending on the thread pre-tensioning (P1-P2), which can be set by roller pairs 5 and 6 that can be driven at different speeds, as well as other parameters such as wrap angle a, friction constant of disc 2 and thread 1, etc. ., Adjusts the balance of the system. However, every disturbance variable influence is automatically compensated in this way without the need for complex control devices.
5 shows a friction disk with a modified surface design. The recesses 3 are not made continuous, so that the webs 4 run out in the area of the largest disc diameter in a continuous strip 4a, which advantageously prevents any reduction in the adhesion of the thread 1 when it rolls from one web 4 to the next and any vibrations or Relaxation of the already achieved twist is prevented.
Instead of a single friction disk, a system of a number of disks can also be used, for example several disks which are arranged one above the other and whose edges partially overlap. Such an arrangement has the advantage that special thread guides for holding the thread in its lateral position and for setting the angle of wrap are partially unnecessary, as this function is taken over by the edges of the outer discs on the inner discs.