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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung einer
unerwünschten Fadenwickelbildung auf einer rotierenden
Walze in einer Textilmaschine, wobei zur Erfassung des Fadenwickels
die Vergrößerung des Durchmessers der Walze detektierbar
ist.
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In
Textilmaschinen werden Antriebswalzen verwendet, um über
Reibung Spulen anzutreiben, auf die ein Faden aufgewickelt werden
soll. Dabei kann es vorkommen, dass der Faden nicht, wie im Normalfall
auf die Spule, sondern auf die Antriebswalze aufgewickelt wird,
so dass sich innerhalb kürzester Zeit auf der Antriebswalze
ein unerwünschter Fadenwickel bildet. Ein derartiger Fadenwickel
kann zu größeren Schäden in der Textilmaschine
führen.
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Ein
entsprechendes Problem kann bei Fadenführungstrommeln auftreten.
Das sind spezielle Walzen, die dazu dienen, einer Spule einen auf
die Spule aufzuwickelnden Faden changierend zuzuführen.
Auch bei derartigen Fadenführungstrommeln, wie sie z. B.
in Kreuzspulmaschinen zum Einsatz kommen, kann es im Falle eines
Fadenbruchs zur Bildung eines unerwünschten Fadenwickels
kommen.
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Zur Überwachung
der Bildung derartiger unerwünschter Fadenwickel sind unterschiedliche
Lösungsansätze bekannt.
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Gemäß einem
ersten Lösungsansatz wird vorgeschlagen, den Walzendurchmesser
zur Erkennung eines unerwünschten Fadenwickels zu überwachen.
So kann dicht über der Walze ein Bügel oder allgemein
ein Fühler angebracht werden, welcher bei Bildung eines
Fadenwickels ausgelenkt bzw. aktiviert wird, wobei dadurch ein Schaltelement
betätigt wird, das den Spulprozess unterbricht. Eine derartige
gattungsbildende Lösung ist beispielsweise in der Beschreibungseinleitung
der
DE 195 43 118
A1 beschrieben.
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Diese
Lösung ist zwar relativ preiswert, weist jedoch den Nachteil
auf, dass es durch Vibrationen zu fehlerhaften Abstellungen kommen
kann.
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Gemäß einem
zweiten Lösungsansatz wird vorgeschlagen, bei Fadenführungstrommeln
den Zuwachs des Durchmessers der Spule zu überwachen, um
einen unerwünschten Fadenwickel zu erkennen. Dabei wird
von der Steuerung des Spulprozesses während des Spulens
kontinuierlich der zeitliche Durchmesserzuwachs der Spule überwacht.
Da bei Auftreten eines unerwünschten Fadenwickels auf der Fadenführungstrommel
das Garn bzw. der Faden auf der Fadenführungstrommel aufgewickelt
wird, erfolgt zu diesem Zeitpunkt kein Durchmesserzuwachs auf der
Spule. Wird dieser Zustand von der Spulstellensteuerung erkannt,
wird der Spulprozess unterbrochen. Eine derartige Lösung
ist beispielsweise aus der
DE
37 03 869 A1 bekannt.
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Auch
dieser Lösungsansatz ist relativ preiswert, da lediglich
einmalig eine entsprechende Software zur Überwachung des
Durchmesserzuwachses der Spule durch die Steuerung des Spulprozesses entwickelt
werden muss. Die Erkennung eines unerwünschten Fadenwickels
ist jedoch von vielen Spulparametern abhängig, die eine
frühzeitige Erkennung unsicher machen, so dass dieser Lösungsansatz denselben
Nachteil wie die oben beschriebene mechanische Abtastung der Walze
aufweist.
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Ein
weiterer Lösungsansatz, der beispielsweise in der
DE-OS 20 52 117 oder
der
DE 26 25 805 C2 beschrieben
ist, sieht vor, bei der Herstellung von Kreuzspulen die Changierung
des über eine Fadenführungstrommel zugeführten
Fadens zu überwachen. Zu diesem Zweck wird einseitig (
DE-OS 20 52 117 )
oder beidseitig (
DE
26 25 805 C2 ) an den Außenenden des Changierbereichs
des Fadens eine Lichtschranke angeordnet, welche die Changierung des
Fadens überwacht. Bei Auftreten eines unerwünschten
Fadenwickels auf der Fadenführungstrommel changiert der
Faden nicht mehr über die gesamte Breite des ursprünglichen
Changierbereichs, so dass die Lichtschranken nicht mehr ansprechen, woraufhin
der Spulprozess unterbrochen wird. Des Weiteren wird in der
DE 42 25 348 A1 zur Überwachung
der Changierbewegung vorgeschlagen, Sensoren in Form opto-elektronischer
Messwertaufnehmer feststehend in der Fadenführungsnut der
Fadenführungstrommel anzuordnen, wobei das Einlaufen des
Fadens zwischen einem Lichtsender und einem Lichtempfänger
als Abschattung registriert und ein entsprechendes elektrisches
Ausgangssignal erzeugt wird. In der zuletzt genannten Druckschrift
wird alternativ anstelle der Verwendung eines optoelektronischen
Messwertaufnehmers auch die Verwendung eines kapazitiven Messwertaufnehmers
erläutert, wobei durch das Einlaufen des Fadens zwischen
die Kondensatorplatten des Messwertaufnehmers dessen Kapazität
verändert und ein entsprechender Impuls zur Bestätigung
der Changierbewegung erzeugt wird.
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Dieses
Verfahren besitzt den Vorteil, dass unerwünschte Fadenwickel
früh erkannt werden können. Diese Lösung
ist jedoch relativ teuer und bei auftretenden Fehlführungen
unsicher und aufgrund der aufwendigen Sensorik fehleranfällig.
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Gemäß einem
vierten Lösungsansatz werden opto-elektronische Überwachungsvorrichtungen zur
Erkennung einer unerwünschten Fadenwickelbildung eingesetzt.
So wird in der
DE-OS
26 28 994 vorgeschlagen, Lichttaster zu verwenden, welche
radial bzw. senkrecht auf die Oberfläche der zu überwachenden
Walze Licht emittieren, um das von der Walze reflektierte Licht
auszuwerten und in ein elektrisches Signal umzuwandeln, wobei Intensitätsänderungen
des reflektierten Lichts zum Nachweis einer unerwünschten
Fadenwickelbildung auf der Walze verwendet werden. Eine solche Anordnung
ist jedoch relativ aufwendig und die Zuverlässigkeit ist
stark von den Reflexionseigenschaften des Garns abhängig.
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Ausgehend
von dem vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine einfache und sichere Erkennung von unerwünschten
Fadenwickeln auf rotierenden Walzen in Textilmaschinen zu ermöglichen,
wobei die Anwendung sowohl für einfache Antriebswalzen,
als auch für Fadenführungstrommeln möglich
sein soll.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zur
Lösung der Aufgabe ist bei einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung ein ortsfestes Begrenzungsmittel so in der Nähe
der Walze angeordnet, dass ein Fadenwickel einen Garnstau zwischen
der Walze und dem Begrenzungsmittel verursacht und ein Bremsmoment
auf die Walze ausübt. Erfindungsgemäß ist
das Bremsmoment zur Detektion eines Fadenwickels mittels einer Steuereinheit
erfassbar.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich
um eine robuste und einfache Anordnung. Da das Begrenzungsmittel
starr und unbeweglich befestigt ist, ist die Vorrichtung unempfindlich
gegen Vibrationen und wartungsarm. Der robuste Aufbau vereinfacht
außerdem die Beseitigung eines Trommelwickels, da keine
empfindliche Messtechnik beschädigt werden kann.
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Das
Begrenzungsmittel kann zum Beispiel als tangential zum Umfang der
Walze angeordnete Platte ausgebildet sein. Es kann auch als Stab
ausgebildet sein, der parallel zur Achse der Walze an deren Umfang
angeordnet ist. Das Begrenzungsmittel kann dabei sehr dicht an die
Walze angrenzen, wodurch eine frühe Erkennung des Fadenwickels
möglich ist.
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Vorteilhafterweise
ist die Walze zur Übertragung eines Antriebsmomentes mechanisch
mit einem Motor verbunden. Insbesondere mit einem elektrischen Motor
ist ein einfacher und leicht zu regelnder Antrieb der Walze möglich.
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Bei
Auftreten eines Fadenwickels muss der Antrieb der Walze das durch
den Wickel entstehende Bremsmoment überwinden. Vorteilhafterweise
ist deshalb das Bremsmoment aufgrund der Änderung des Antriebsmomentes
des Motors mittels der Steuereinheit erfassbar. Wenn der Antrieb
auf eine konstante Drehzahl geregelt wird, entspricht die Erhöhung
des Antriebsmoments gerade dem Bremsmoment. Bei einem elektrischen
Motor lässt sich das Moment leicht aus dem Wicklungsstrom
berechnen. Der Strom wird normalerweise zur Regelung des Motors
ohnehin gemessen beziehungsweise in einem unterlagerten Regelkreis
als Sollwert vorgegeben. Somit ist zur Wickelerkennung keine zusätzliche Sensorik
erforderlich.
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Beim
Wickeln einer Kreuzspule, die von einer Fadenführungstrommel
angetrieben wird, besteht die Gefahr von unerwünschten
Bildwicklungen auf der Kreuzspule. Zur Vermeidung wird häufig
ein intermittierender Schlupf zwischen der Antriebstrommel und der
Kreuzspule erzeugt, um eine so genannte Bildstörung zu
erreichen. Dazu wird die Antriebstrommel regelmäßig
so beschleunigt, dass die Spule der Beschleunigung verzögert
folgt, und gegebenenfalls auch wieder abbremst. Wenn bei diesem Vorgang
die Drehzahl beziehungsweise die Drehzahländerung geregelt
wird, erhöht sich beim Auftreten eines Fadenwickels während
des Beschleunigungsvorgangs das Antriebsmoment. Beim Abbremsvorgang
verringert sich das erforderliche Antriebsmoment, da das vom Fadenwickel
erzeugte Bremsmoment den Bremsvorgang unterstützt. Auch
in diesem Fall kann die Änderung des Antriebsmomentes zur Detektion
eines Fadenwickels herangezogen werden.
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Wenn
zum Beschleunigen und Abbremsen der Fadenführungstrommel
jeweils ein konstantes Antriebsmoment verwendet wird, ändert
sich durch einen Fadenwickel die erforderliche Zeit, um eine vorgegebene
Drehzahl zu erreichen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist somit das Bremsmoment aufgrund der für eine Drehzahländerung
der Walze benötigten Zeit mittels der Steuereinheit erfassbar.
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Bei
der Auswertung der Beschleunigungs- beziehungsweise Bremsprozesse
können die Antriebsmomente beziehungsweise Zeiten, um Messfehler
zu vermeiden, über mehrere Perioden gemittelt werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
vereinfachte Seitenansicht einer Spuleinrichtung mit einer Antriebswalze
und einer erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung;
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2 eine
Vorderansicht zu 1;
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3 eine
vereinfachte Seitenansicht einer Spuleinrichtung mit einer Fadenführungstrommel und
einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung;
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4 eine
Vorderansicht zu 3;
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5 Drehzahlverlauf
einer Walze einer Spulestelle;
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6 Drehzahlverlauf
der Walze beim Auftreten eines Fadenwickels;
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7 Momentenverlauf
eines Walzenantriebs;
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8 Momentenverlauf
des Walzenantriebs beim Auftreten eines Fadenwickels;
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1 und 2 zeigen
in der Seitenansicht und in der Vorderansicht eine Spuleinrichtung.
Ein Faden 2 wird über einen fest angeordneten
Fadenführer 14 einem beweglichen Fadenführer 4,
der mittels einer Fadenführerstange 5 hin- und
herbewegt wird, über eine Antriebswalze 3 einer
Kreuzspule 1 changierend zugeführt. Die die Kreuzspule 1 antreibende
Walze 3, ist mit einem elektrischen Motor 13 zur Übertragung
eines Antriebsmomentes mechanisch verbunden. Der Motor 13 ist über
die Steuerleitung 11 mit der Steuereinheit 12 verbunden,
die sowohl die Regelung des Motors 13 als auch die Auswertung
der auftretenden Momente zur Erkennung eines Fadenwickels auf der
Walze 3 übernimmt.
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Unterhalb
der Walze 3 ist an ihrem Umfang parallel zu ihrer Achse
ein runder Stab 6 angeordnet, der als Begrenzungsmittel
dient. Wenn auf der Walze 3 ein unerwünschter
Fadenwickel entsteht, wird der Faden zwischen dem Stab 6 und
der Walze 3 eingeklemmt und führt damit zu einer
Schwergängigkeit der rotierenden Walze. Oder anders ausgedrückt, übt der
Fadenwickel beim Einklemmen zwischen dem Stab 6 und der
Walze 3 ein Bremsmoment auf die Walze 3 aus.
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Es
ist auch ein Einsatz der vorliegenden Erfindung zur Überwachung
einer unerwünschten Fadenwickelbildung auf einer Fadenführungstrommel 3 eines
Kreuzspulautomaten möglich. In diesem Fall weist die Fadenführungstrommel 16,
wie in 3 und 4 gezeigt ist, auf ihrem Außenumfang
gekreuzt angeordnete Fadenführungsnuten 17 zum Changieren
des der Kreuzspule 15 zugeführten Fadens 19 auf.
Der in den Nuten 17 geführte Faden 19 wird
von der umlaufenden Fadenführungstrommel 16 abwechselnd
von einer Spulenseite auf die andere Spulenseite verlegt. Der Changierbereich
des Fadens 19, der von einem fest angeordneten Fadenführer 27 ausgeht,
ist in 4 mit einem Doppelpfeil angedeutet. Die Vorrichtung
weist entsprechend der zuvor beschriebenen Ausführungsform
zum elektrischen Antrieb der Fadenführungstrommel einen
Motor 26 auf, der über die Steuerleitung 24 mit
der Steuereinheit 25 verbunden ist. Tangential zum Umfang der
Fadenführungstrommel ist in unmittelbarer Nähe der
Trommel als Begrenzungsmittel eine Platte 18 angeordnet.
Die Wirkungsweise ist dabei entsprechend des ersten Ausführungsbeispiels.
Die verschiedenen Walzentypen und Formen des Begrenzungsmittel sind
austauschbar.
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5 zeigt
den Drehzahlverlauf 31 der Antriebswalze einer Kreuzspulen
herstellenden Spulstelle im Normalbetrieb. Hier wird zur Erzeugung
einer Bildstörung mit einem jeweils konstanten Antriebsmoment
des Motors 13, 26 die Walze 3, 16 von einer
Drehzahl n1 auf eine Drehzahl n2 beschleunigt und
wieder abgebremst. Für die Beschleunigung ist die Zeit Δt1 und für die Verzögerung
die Zeit Δt2 erforderlich. Wenn
auf der Walze ein unerwünschter Fadenwickel aufläuft, übt
dieser durch den zwischen der Walze 3, 16 und
dem Begrenzungselement 6, 18 entstehenden Garnstau
ein Bremsmoment MF auf die Walze 3, 16 aus, das
dem Antriebsmoment des Motors entgegenwirkt. Das führt
dazu, dass sich, wie in 6 gezeigt, bei unverändertem
Antriebsmoment die Zeit für das Beschleunigen von der Drehzahl
n1 auf die Drehzahl n2 auf
die Zeit Δt3 verlängert,
da das Bremsmoment MF dem Antriebsmoment
entgegenwirkt. Den gesamten Drehzahlverlauf über die Zeit
t zeigt Kurve 32. Die Zeit Δt4 für
das Abbremsen verringert sich, da hier das durch den Fadenwickel
entstehende Bremsmoment MF das ebenfalls
bremsend wirkende Moment des Motors unterstützt.
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Die
Kurve 33 in 7 zeigt einen möglichen Verlauf
des vom Motor 13, 26 aufgebrachten Antriebsmomentes
im Normalbetrieb einer Spulstelle. Dabei ist M1 das
Beschleunigungsmoment und M2 ein Verzögerungs-
oder Bremsmoment mit umgekehrtem Vorzeichen. Eine solcher Momentenverlauf
entsteht im Normalbetrieb zum Beispiel bei Vorgabe eines Drehzahlsollwertverlaufes
entsprechend Kurve 31 aus 5. Bei unveränderten
Drehzahlsollwerten bewirkt ein Fadenwickel auf der Walze einen Momentenverlauf
entsprechend Kurve 34 aus 8. Dabei erhöht
sich das Antriebsmoment des Motors 13, 26 während
des Beschleunigungsvorganges zur Erreichung einer unveränderten
Drehzahlrampe von dem unbeeinflussten Moment M1 um
das vom Fadenwickel ausgeübte Bremsmoment MF auf
das Moment M3. Um anschließend
die gewünschte Drehzahlreduzierung zu erreichen, reduziert
sich entsprechend der Betrag des Antriebsmomentes von dem Moment
M2 um das Bremsmoment MF auf
das Moment M4.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19543118
A1 [0005]
- - DE 3703869 A1 [0007]
- - DE 2052117 A [0009, 0009]
- - DE 2625805 C2 [0009, 0009]
- - DE 4225348 A1 [0009]
- - DE 2628994 A [0011]