CH668443A5

CH668443A5 - Verfahren und vorrichtung zur messung der spannung einer fadenschar oder eines gewebes an einer textilmaschine.

Info

Publication number: CH668443A5
Application number: CH3255/85A
Authority: CH
Inventors: Ernst Felix
Original assignee: Zellweger Uster Ag
Priority date: 1985-07-26
Filing date: 1985-07-26
Publication date: 1988-12-30
Also published as: JPS63500472A; WO1987000562A1; US4794802A; DE3573810D1; EP0245236A1; EP0245236B1

Description

BESCHREIBUNG

Die Messung der Kettspannung an Webmaschinen bildet einen wesentlichen Faktor für deren Konstanthaltung mittels Kettspannungsreglern. Eine konstante Kettspannung ist für einen einwandfreien Ausfall des erzeugten Gewebes ausschlaggebend. Deshalb sind von jeher Verfahren und Vorrichtungen eingesetzt worden, um diese Kettspannung zu messen und um aus dem Messwert Regeigrössen abzuleiten, mit welchen Organe zur Beeinflussung der Kettspannung angesteuert werden können.

Die ursprünglichste Art einer Messung der Kettspannung und deren Umsetzung in ein Messsignal ist die Ausnützung der auf ein Umlenkorgan ausgeübten Kraft, die von der gesamten Kette beispielsweise auf den Streichbaum wirkt. Die Nachteile dieser Messung der gesamten Kettspannung sind vor allem die grossen zu bewegenden Massen, die aber nur eine relativ kleine Auslenkung des federnd gelagerten Streichbaums zur Folge haben. Ein weiterer Nachteil ist der, dass die Gesamtzahl der Kettfäden zur Kraftmessung herangezogen wird, dagegen Unterschiede in der Kettspannung über die Breite der Kettfadenschar nicht zum Ausdruck kommen.

Weiter sind Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen worden, bei denen die Kettfadenschar zwischen zwei Auflagestellen mittels einer belasteten Rolle oder ähnlichem ausgelenkt wird und die Grösse der Auslenkung ein Mass für die Kettspannung ergibt. Im Prinzip lassen sich solche Vorrichtungen über Teilbereiche der Kettfadenschar einsetzen; sie stellen aber in jedem Falle für die Webmaschine, insbesondere für deren Bedienung und Betrieb eine zusätzliche Behinderung dar. Allen erwähnten Verfahren haftet zudem die Problematik der sog. Nullpunktkonstanz an.

In neuerer Zeit sind Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen worden, die darauf beruhen, dass die Kettfadenschar — vorzugsweise partiell — örtlich in Resonanzschwingungen versetzt wird, sei es dadurch, dass eine Hilfsmasse mit einem Teil der Kettfäden in Verbindung gebracht und dieses System zu Schwingungen angeregt wird, oder sei es, dass die Kettfäden allein in Schwingungen versetzt werden. In jedem Fall kann aus der resultierenden Resonanzfrequenz und der an sich bekannten Masse der Kettfäden nach dem Prinzip der schwingenden Saite die Fadenspannung bestimmt werden. Bei diesem Verfahren ist das Problem der Nullpunktkonstanz gelöst.

Aber auch diese Systeme sind nicht frei von Nachteilen; zumindest ist es der Aufwand und damit die Kosten, die solche Schwingungssysteme erfordern. Bei Messungen im Ge2

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webe ist mit unterschiedlicher Schussdichte zu rechnen, so dass dieses Verfahren versagt.

Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Messung der Spannung einer Fadenschar oder eines Gewebes an einer Textilmaschine, das durch die in Anspruch 1 5 aufgeführten Merkmale charakterisiert ist.

Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen gemäss Anspruch 10.

Anhand der Beschreibung und der Figuren werden Aus- io führungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt

Figur 1 eine erste schematische Darstellung des Messprinzips

Figur 2 die Anordnung von Schwingorgan und Fadenschar 15

Figur 3 schematisch ein Schwingorgan mit zugehörigen Antriebsmitteln

Figur 4 schematisch ein Schwingorgan in Relation zu Teilen der Webmaschine

Figur 5 eine Darstellung geometrischer Verhältnisse zwi- 20 sehen Warenbahn und Schwingorgan

Figur 6 eine weitere Darstellung geometrischer Verhältnisse

Figur 7 eine Variante des Schwingorgans Figur 8 schematisch ein Schwingorgan mit Sensor Figur 9 ein Schwingorgan mit Eigenerregung Figur 10 ein Schwingorgan mit Gegengewicht In der schematisch gehaltenen Anordnung gemäss Fig. 1 ist im Normalfall die bezüglich ihrer Spannung zu prüfende Kette 10 bzw. das Gewebe 11 zwischen Transportorganen, wie beispielsweise hintere Zylinderwalzen 1,2 und vordere Zylinderwalzen 3,4 eingespannt. Zwischen diesen Einspannlinien wird ein Schwingorgan 20 angebracht. Dieses führt eine Rotationsschwingung um die Achse aus. Das Schwingorgan 20 kann nämlich einerseits um seine Achse rotieren, anderseits entsteht bei einer Auslenkung von der Geraden eine Rückstellkraft, die proportional zur Auslenkung und zur Spannung ist.

Das Schwingorgan 20 bildet also in Verbindung mit der Kette bzw. dem Gewebe ein Resonanzsystem mit folgender Resonanzfrequenz:

(1)

2.

CO =

p(c+d c2

a2

m

wobei co = Kreisfrequenz des Schwingorganes p = Spannung der Kette bzw. des Gewebes niR = Rotationsträgheitsmoment des Schwingorgans a = Distanz Auflage links — linke Kante des Schwingorgans 20

b = Distanz Auflage rechts — rechte Kante des Schwingorgans 20

c, d= Abstände Schwingorganrollen bzw. -kanten — Achse 23.

Die Formel (1), die mathematisch hergeleitet werden kann, zeigt, dass aus der Resonanzfrequenz die Spannung bestimmt werden kann.

Nach der Erläuterung des Grundgedankens wird die schematische Konstruktion gemäss Fig. 2 erläutert. An die Kette 10 bzw. das Gewebe 11 anliegend ist ein Schwingorgan 20 um eine zentrale Achse 23 drehbar gelagert. Damit die Warenbahn stets am Schwingorgan anliegt, wird die Warenbahn leicht nach oben ausgelenkt. Anders ausgedrückt liegt die Warenbahn (Kette 10, bzw. Gewebe 11) unter dem Einfluss der Spannung P auf dem Schwingorgan 20 auf.

Das Schwingorgan 20 kann auch als drehbar gelagerte Platte ausgebildet sein, wobei die Berührungsfläche 24 mit der Warenbahn (10,11) mit Vorteil als eine verschleissfeste Fläche behandelt ist (Fig. 3). Dieses Verfahren eignet sich z.B. in der Weberei und in der Ausrüstung.

Anstelle der Zylinderwalzen können auch Teile der Verarbeitungsmaschine für die Auflage der Kette bzw. des Gewebes eingesetzt werden, wie beispielsweise Kettbaum, Streichbaum, Brustbaum der Webmaschine oder Quetschwalzen, Umlenkwalzen der Schlichtemaschine usw.

Für den Fall, dass a » c und b » d sind, reduziert sich Beziehung (1) zu o

P ( C + d)

(2)

m«

30 Diese Eigenschaft wird dann von spezieller Bedeutung, wenn das Schwingorgan 20 in der Maschine in einem Bereich eingesetzt ist, wo die Distanz zwischen Auflage und Schwingorgan veränderlich ist, z.B. bei radial federnd gelagerten Umlenkwalzen der Schlichtmaschine. Ein Spezialfall 35 ist die Messung der Gewebspannung auf der Webmaschine. Der Brustbaum 12 (Fig. 4) ist dabei eine genau definierte Auflägefläche. Auf der anderen Seite des Schwingorganes bildet jedoch der Warenrand 13 einen scheinbaren Auf lagepunkt, wenn das Webfach geöffnet ist. Die Distanz zwischen 40 Schwingorgan und Warenrand ist zwar derart derart auch definiert. Wenn das Fach jedoch geschlossen ist, verlagert sich der Auflagepunkt ins Webgeschirr. Wenn die Abmessungen des Schwingorgans im Verhältnis zum Abstand des Schwingorganes zum Warenrand, bzw. zum Webgeschirr 45 klein sind, so wird der Einfluss dieser variablen Distanz vernachlässigbar.

In diesem Falle ist die variable Grösse a um ein Mehrfaches grösser als c, und somit liefert der Quotient — in der Beziehung (1) — nur einen vernachlässigbar kleinen Betrag 50 in Summanden

2 .2 (C+d + _+~).

Figur 4 zeigt auch eine mögliche Lagerung des Schwing-55 organs 20 mittels einer Schneide 27 und einer in das Schwingorgan eingeprägten Kerbe 26. Die Warenbahn 10, 11 hält das Schwingorgan 20 auf der Schneide 27 fest.

Das Schwingorgan soll im Verhältnis zur Ware auch eine wesentlich grössere Masse aufweisen. Bei unterschiedlicher 60 Schussdichte im Gewebe stört dann das unterschiedliche Gewebegewicht nicht.

Zur Messung der Spannung P der Kette 10 bzw. der Gewebebahn 11 wird nun das Schwingorgan 20 mit seiner Resonanzfrequenz angeregt. Verfahren zur Anregung von mess chanischen Schwingungsgebilden sind bekannt. In der Regel bestehen diese aus Antriebsglied, Rückkopplungselement und Verstärker. So kann z.B. eine gemäss Fig. 2,3 elektro-mechanische Erregeränordnung 30 mit Hilfe eines Elektro

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magneten eine Auslenkung des Schwingorgans 20 um die Achse 23 bewirken. Als Rückkopplungsmittel können an sich bekannte induktiv, kapazitiv, optisch oder pneumatisch wirkende Abstandsmesser mit nachfolgenden Verstärkern eingesetzt werden. Zum Beispiel wird eine Antriebsspule 31 benötigt, sowie eine Rückkopplungsspule 32 mit Verstärker 33. Das Schwingorgan schwingt dadurch selbsttätig mit der Resonanzfrequenz. Die sich dabei einstellende Frequenz f0 des Schwingorgans 20 ist direkt abhängig von der Spannung P der auf dem Schwingorgan 20 aufliegenden Warenbahn, gemäss der Beziehung von Formel (1).

Die Formel (1) gilt aber nur, wenn der Umlenkwinkel a um die oszillierende Platte sehr klein ist und der Drehpunkt des Schwingorgans ganz an der Ware anliegt (Fig. 5). Andernfalls ist die Schwingbewegung nicht mehr senkrecht zur Warenebene. Wenn die Kette 10 bzw. das Gewebe 11 durch Reibung am Schwingorgan haften, treten Längenänderung der Abschnitte a und b und somit Dehnkräfte der Kette bzw. des Gewebes auf. Es treten somit zusätzliche Kräfte auf, die von der Grösse der Auslenkung abhängig sind, wodurch Formel 1 nicht mehr gültig und somit die Kraftmessung nicht mehr genau ist.

Dieser Einfluss lässt sich eliminieren, wenn der Drehpunkt des oszillierenden Gebildes in den Schnittpunkt 14 der verlängert gedachten Richtungen der Zugkräfte der Kette 10 bzw. des Gewebes 11 gelegt wird. (Fig. 6). Die Schwingungen sind dann genau senkrecht zur Warenebene, und es treten dadurch bei kleinen Schwingamplituden praktisch keine Längenänderungen der Ware auf. Die genannten Längenänderungen lassen sich auch eliminieren, wenn der Drehpunkt des Schwingorgans nicht mehr fest, sondern in Richtung der Ware 10,11 beweglich ist. Ein solches Beispiel zeigt Fig. 7. Das Schneidenlager 26 ist hiebei als Blatt-Feder 29 ausgebildet, womit der Drehpunkt des Schwingorgans ausgelenkt werden kann. Der scheinbare Drehpunkt liegt dann wiederum im gewünschten Schnittpunkt der Zugkräfte.

Anderseits kann gemäss Fig. 8 der Drehpunkt auch be-wusst ausserhalb des Schnittpunktes 14 gelegt werden, wodurch bei bewegter Kette 10 bzw. Gewebe 11 Schwingungen durch Reibungskräfte (die nie genau konstant sind) angeregt werden. Die Frequenz dieser Schwingung liegt dabei in der Nähe der Resonanzfrequenz. Somit kann also ohne zusätzliches Erregersystem das Schwingsystem zum Schwingen gebracht, mittels eines Sensors 34 und eines Wandlers 35 die sich dabei einstellende Frequenz f0 und aus dieser Frequenz die Kraft P bestimmt werden.

Das Schwingorgan 20 kann drehbar gelagerte Rollen 21, 22 aufweisen, so dass minimale Reibung zwischen Kette bzw. Gewebe und Schwingorgan 20 auftritt (Fig. 9). Dieses Verfahren findet vorzugsweise Anwendung in der Schlichterei und Ausrüstung.

Formel (1) gilt auch nur genau, wenn der Schwerpunkt des oszillierenden Gebildes im Drehpunkt, d.h. in der Längsachse 23 liegt (Fig. 10). Zur Verlagerung des Schwerpunktes des oszillierenden Gebildes, bestehend aus Schwingorgan 20 und gegebenenfalls mit diesen verbundenen Rollen 21, 22 in die Gegend des Drehpunktes kann ein Gegengewicht 25 auf einer durch das Schwingorgan 20 gelegt gedachten Symmetrieachse 28 angebracht werden. Liegt der Schwingpunkt des oszillierenden Gebildes nicht im Drehpunkt, so kann z.B. auch bei der Kraft Null das System als Pendel schwingen. Allerdings wird das Resultat nur wenig verfälscht, wenn die Resonanzfrequenz des gesamten Systems und die Frequenz der Schwingung des leeren Pendels weit auseinander liegen. Zudem ist die Frequenzabweichung konstant und berechenbar.

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3 Blatt Zeichnungen

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1. Verfahren zur Messung der Spannung einer Fadenschar oder eines Gewebes an einer Textilmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der bezüglich ihrer Spannung zu messenden Fadenschar (10) bzw. des Gewebes (11) ein Schwingorgan (20) eingesetzt wird, über das die Fadenschar (10) bzw. das Gewebe (11) hinwegläuft, und dass aus der Resonanzfrequenz (f0) des Schwingorgans (20) die Spannung (P) der Fadenschar oder des Gewebes bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingorgan (20) mittels einer rückgekoppelten elektro-mechanischen Erregeranordnung (30) zu Schwingungen um seine Längsachse angeregt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingorgan (20) unter dem Einfluss der darüber-gleitenden Fadenschar (10) bzw. des Gewebes (11) zu Vibrationen angeregt wird, welche Vibrationen mittels eines Sensors (34) und eines Wandlers (35) in elektrische Signale mit einer Frequenz (f0) umgewandelt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenschar (10) bzw. das Gewebe (11) durch das Schwingorgan (20) aus der Geraden ausgelenkt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der tatsächliche oder scheinbare Drehpunkt des Schwingorgans (20) mindestens angenähert in den Schnittpunkt (14) der ausgelenkten Zugkräfte der Fadenschar (10) bzw. des Gewebes (11) gelegt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenschar (10) bzw. das Gewebe (11) über Rollen (21,22), die im Schwingorgan (20) gelagert sind, hinweggeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenschar (10) bzw. das Gewebe (11) über eine Fläche (24) des Schwingorgans (20) hinweggeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingorgan (20) mittels eines Gegengewichtes (25) ausbalanciert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsmasse des Schwingorgans (20) gegenüber der entsprechenden Masse der Fadenschar (10) bzw. des Gewebes (11) gross gewählt wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwingorgan (20), das um eine zentrale Längsachse (23) drehbar gelagert ist, vorgesehen ist, dass die Fadenschar (10) bzw. das Gewebe (11) mit dem Schwingorgan (20) in Berührung steht, und dass das Schwingorgan (20) um die genannte Längsachse (23) in schwingende Bewegung versetzbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenschar (10) bzw. das Gewebe (11) durch das Schwingorgan (20) aus der Geraden ausgelenkt ist.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingorgan (20) drehbar gelagerte Rollen (21,22) aufweist.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (23) des Schwingorgans (20) durch eine Kerbe (26) und eine Schneide (27) gebildet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide (27) am Ende einer einseitig eingespannten Feder (29) angebracht ist.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingorgan (20) eine der Fadenschar (10) bzw. dem Gewebe (11) zugekehrte, ver-schleissfeste Fläche (24) aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingorgan (20) mittels eines Gegengewichtes (25) bezüglich der Längsachse (23) ausbalanciert ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingorgan (20) im Bereiche einer elektro-mechanischen Erregeranordnung (30) angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die elektro-mechanische Erregeranordnung (30) eine Schwingspule (31), eine Rückkopplungsspule (32) und einen Oszillator/Verstärker (33) aufweist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schwingorgan (20) ein Sensor (34) mit Wandler (35) zugeordnet ist, der Vibrationen des durch die Fadenschar (10) bzw. das Gewebe (11) zu Eigenschwingungen angeregten Schwingorgans (20) in elektrische Signale umformt.