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Die
Erfindung betrifft eine Spulvorrichtung für eine Kreuzspulen
herstellende Textilmaschine mit einem schwenkbar gelagerten Spulenrahmen
zum Halten einer Kreuzspule sowie mit einer Dämpfungseinrichtung
zum Dämpfen von Spulenrahmenschwingungen, wobei die Dämpfung
durch die magnetische Kraftwirkung zwischen einer elektrischen Spule
und einem ferromagnetischen Bauteil bewirkt wird. Die Erfindung
betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben der Spulvorrichtung.
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Bei
Kreuzspulen herstellenden Textilmaschinen, beispielsweise Kreuzspulautomaten,
deren Spulvorrichtungen mit Spulgeschwindigkeiten von bis zu 2.000
m/min arbeiten, besteht stets die Gefahr, dass es beim Spulen der
Kreuzspulen zu starken Schwingungen der Spulenrahmen kommt. Auch
bei Spinnmaschinen, die ebenfalls zu den Kreuzspulen herstellenden
Textilmaschinen zählen, ist das Problem der Spulenrahmenschwingung
bekannt.
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Insbesondere
zu Beginn einer Spulenreise sowie bei der Herstellung sehr harter
Kreuzspulen besteht dabei die Gefahr, dass die Amplitude der Rahmenschwingung
so groß wird, dass der Spulprozess entscheidend beeinträchtigt
wird.
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Das
heißt, dass Kreuzspulen gefertigt werden, die kaum noch
abspulbar und damit unbrauchbar sind.
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Aus
diesem Grunde besitzen die bekannten Spulvorrichtungen von Spul-
oder Spinnmaschinen in der Regel eine Vorrichtung zum Dämpfen
der Rahmenschwingungen.
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In
der
DE 195 34 333
A1 ist beispielsweise eine Spulenrahmendämpfungseinrichtung
für eine Spulmaschine beschrieben, die einen linear arbeitenden,
hydraulischen Dämpfungszylinder aufweist. Das als Öldämpfer
ausgebildete Dämpfungselement ist dabei über einen
Hebel an den Spulenrahmen angeschlossen.
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Bei
diesen bekannten Dämpfungseinrichtungen wird ein Austreten
des Dämpferöles entlang der Kolbenstange durch
eine Dichtung verhindert. Da diese Dichtung ständig gegen
die bewegte Kolbenstange drückt und somit eine beträchtliche
Haftreibung verursacht, ist stets ein recht großes Losbrechmoment
zu überwinden, bevor sich der Dämpfer bewegt.
Daraus resultiert eine gewisse Reaktionsträgheit und bei
kleinen Schwingungen fehlt die Dämpfung nahezu völlig.
Da das Losbrechmoment in beiden Richtungen auftritt, ist die Kontaktkraft
zwischen der Kreuzspule und der die Kreuzspule über Reibschluß antreibenden
Fadenführungstrommel durch die sogenannte Rahmenkompensation
nicht eindeutig definiert und daher nicht genau einstellbar.
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Außerdem
besteht bei den bekannten Öldämpfern stets die
Gefahr, dass Dämpferöl austritt, was sowohl zu
einer Verschmutzung des Umfeldes, als auch oft zu einer nicht sofort
bemerkten Verschlechterung des Dämpfungsvermögens
führt.
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In
der Vergangenheit sind bereits verschiedenste Versuche unternommen
worden, diese Öldämpfer durch andere Dämpfungseinrichtungen
zu ersetzen.
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Die
schweizerische Patentschrift
CH-PS
374 003 beschreibt beispielsweise eine Dämpfungseinrichtung,
die anstelle eines hydraulischen Dämpfungszylinders einen
bestrombaren Elektromagneten aufweist, der eine Ankerplatte beaufschlagt.
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Die
Ankerplatte steht dabei ihrerseits über eine Stange mit
dem zu dämpfenden Spulenrahmen in Verbindung.
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Das
heißt, bei dieser bekannten Dämpfungseinrichtung
wird mittels eines Elektromagneten, der bekanntermaßen
eine bestrombare Spule beinhaltet, eine Kraftkomponente erzeugt,
die die an den Spulenrahmen angeschlossene ferromagnetische Ankerplatte
an ein stationäres Widerlager preßt. Das Dämpfungsverhalten
dieser Dämpfungseinrichtung ergibt sich folglich aus der
mechanischen Reibung zwischen Ankerplatte und Widerlager.
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Da
auch die Dämpfungseinrichtung gemäß
CH-PS 374 003 verschiedene
gravierende Nachteile aufweist, konnte sich auch diese bekannte
Dämpfungseinrichtung in der Praxis nie durchsetzen. Auch bei
der Dämpfungseinrichtung gemäß
CH-PS 374 003 war, ähnlich
wie bei Öldämpfern, jedes mal ein relativ hohes
Losbrechmoment notwendig, um die Ankerplatte gegenüber
dem Elektromagneten zu verschieben, so dass hier eine definierte
Rahmenkompensation kaum möglich war. Außerdem
ist bei dieser Einrichtung der auftretende Verschleiß nicht
unerheblich, da die die Dämpfungsfunktion ausübenden Bauteile
im mechanischen Kontakt stehen.
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Gemäß der
CH-PS 374 003 können
Mittel vorgesehen sein, um den Elektromagneten speisenden Strom
in seiner Stärke beliebig zu regulieren und die Kraftwirkung
des Magnetfeldes der erforderlichen Spulendämpfung anzupassen.
Die Regelung der Kraftwirkung des Magnetfeldes für alle
Spulstellen erfolgt vorteilhafterweise von einer zentralen Stelle aus.
Die beschriebenen Mittel ermöglichen damit jedoch keine
individuelle Anpassung der Spulenrahmendämpfung an einer
Spulstelle.
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Aus
der
DE 100 12 005
B4 ist eine Dämpfungseinrichtung bekannt, die
ein bewegliches, elektrisch leitfähiges Bauelement aufweist,
das zumindest mittelbar mit dem Spulenrahmen verbunden und derart
angeordnet ist, dass das Bauelement berührungslos das Magnetfeld
eines stationär angeordneten Magnetsystems schneidet. Die
Wirkung der Dämpfungseinrichtung beruht dabei auf der Entstehung
von Wirbelströmen in dem elektrisch leitfähigen Bauteil.
Die Bewegung beziehungsweise das Schwingen des Spulenrahmens wird
auf das elektrisch leitfähige Bauteil übertragen.
Durch die Bewegung ändert sich das das Bauteil durchdringende
Magnetfeld, wodurch eine Spannung in dem Bauteil induziert wird.
Die dadurch entstehenden sogenannten Wirbelströme wirken
gemäß der Lenzschen Regel der Ursache ihrer Entstehung
entgegen, so dass die Schwingungen gedämpft werden. Prinzipbedingt passt
sich die Dämpfungswirkung an die jeweils auftretenden Schwingungen
an. Weiterhin treten durch die berührungslose Ausführung
in Verbindung mit der Dämpfung keinerlei Reibungskräfte
auf, wodurch die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden.
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In
der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass bei einer Dämpfungseinrichtung,
die auf dem Wirbelstromprinzip beruht, die durch die Spulenrahmenschwingung
in das leitfähige Bauteil induzierte Spannung nicht ausreicht,
um eine zufriedenstellende Dämpfung zu erreichen.
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Ausgehend
vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine zuverlässige Dämpfung für
die Spulenrahmen von Hochleistungstextilmaschinen zu ermöglichen, die
sich durch kurze Reaktionszeiten auszeichnet und auch die Dämpfung
kleiner Schwingungen ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Verfahrensanspruches 1 sowie des Vorrichtungsanspruches
4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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Zur
Lösung der Aufgabe wird der Strom durch die elektrische
Spule fortlaufend in Abhängigkeit der Spulenrahmenschwingung
eingestellt. Vorteilhafterweise werden dazu die Spulenrahmenschwingungen
gemessen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren
können auch kleine Schwingungen zuverlässig gedämpft
werden. Durch eine geeignete Regelung des dämpfenden Stromes
können kurze Reaktionszeiten realisiert werden. Die Dämpfung wird
an jeder Spulvorrichtung der Kreuzspulen herstellenden Textilmaschine
individuell eingestellt. Darüber hinaus sind keine weiteren
Dämpfungseinrichtungen erforderlich.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist die Spule stromlos, solange ein vorgegebener die
Spulenrahmenschwingung repräsentierender Wert nicht überschritten
wird. Damit ist es möglich, zu definieren, bei welchen
Schwingungen eine Dämpfung erforderlich ist und welche
Schwingungen noch tolerierbar sind.
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In
einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird ein Strom in die Spule eingeprägt, wenn der vorgegebene,
die Spulenrahmenschwingung repräsentierende Wert überschritten wird.
Der Strom wird wieder ausgeschaltet, wenn ein zweiter vorgegebener,
die Spulenrahmenschwingung repräsentierender Wert unterschritten
wird. Vorteilhafterweise ist eine Hysterese vorgesehen, wobei der
zweite Wert, bei dem der Strom wieder ausgeschaltet wird, um die
Hysterese kleiner ist als der Wert, bei dem der Strom eingeschaltet
wird. Ein solches Regelungskonzept ist einfach, aber trotzdem wirkungsvoll.
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Insbesondere
kann in die Spule immer ein konstanter Strom eingeprägt
werden.
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Natürlich
kann die Einstellung des Dämpfungsstromes in Abhängigkeit
von der Spulenrahmenschwingung auch durch andere bekannte Regelungskonzepte
realisiert werden.
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Zur
Lösung der Aufgabe wird weiterhin eine Spulvorrichtung
mit einer Dämpfungseinrichtung vorgeschlagen, die eine
elektrische Spule und ein ferromagnetisches Bauteil aufweist, wobei
am Spulenrahmen ein Sensor zur Messung der Spulenrahmenschwingungen
angeordnet ist und der Sensor mit einer Steuereinheit verbunden
ist und die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die Spule in Abhängigkeit
vom Sensorsignals zu bestromen. Als Sensor kann dabei ein Beschleunigungsaufnehmer
verwendet werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform weist die Steuereinheit
einen Zweipunktregler auf, dessen Eingangssignal durch das Sensorsignal
gebildet wird, wobei der Strom durch die Spule mittels des Zweipunktreglers
ein- und ausschaltbar ist. Der Zweipunktregler kann zum Beispiel
als Schmitt-Trigger ausgebildet sein. Alternativ kann der Zweipunktregler auch
digital realisiert sein.
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Zur
Einstellung des Stromes durch die Dämpferspule in Abhängigkeit
der Rahmenschwingung können auch andere bekannte Regler
verwendet werden. So kann anstelle des unstetigen Zweipunktreglers
zum Beispiel auch ein linearer Regler verwendet werden.
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Vorteilhafterweise
ist das ferromagnetische Bauteil der Dämpfungseinrichtung
als Stange ausgebildet. Die elektrische Spule wird vorteilhafterweise von
der Stange durchdrungen.
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Durch
diese Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, die Dämpfungseinrichtung
reibungsfrei zu realisieren. Die Stange kann zum Beispiel als Hubstange
ausgebildet und mit dem Spulenrahmen verbunden sein. Die Hubstange
folgt dann der Bewegung des Spulenrahmens und die elektrische Spule ist
ortsfest an der Spulvorrichtung montiert. Es ist aber auch die umgekehrte
Anordnung denkbar. Das heißt, die elektrische Spule ist
am Spulenrahmen montiert und die Stange ortsfest an der Spulvorrichtung.
Beim Aufbau der Kreuzspule und bei Schwingungen des Spulenrahmens
bewegen sich die Stange und die elektrische Spule relativ zueinander,
eine Berührung der beiden Komponenten erfolgt nicht. Wenn
die Spule bestromt wird, wird auf die Stange in Richtung der Durchdringung
eine Haltekraft ausgeübt. Weiterhin ist die Stange durch
die Wirkung des Magnetfeldes bestrebt, sich innerhalb der elektrischen
Spule zu zentrieren. Dadurch wird die Berührungsfreiheit
noch unterstützt.
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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
erfindungsgemäße Spuleinrichtung mit einer Dämpfungseinrichtung;
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2 eine
grafische Darstellung des Messsignals eines Beschleunigungsaufnehmers
und den zugehörigen Spulenstrom.
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Die 1 zeigt
eine erfindungsgemäße Spuleinrichtung 1 einer
Kreuzspulen herstellenden Textilmaschine. In einem um die Achse 5 schwenkbar
gelagerten Spulenrahmen 2 ist eine Kreuzspule 3 drehbar
gelagert. Auf die Kreuzspule 3 wird ein Faden aufgewickelt,
der aus einer Spinnvorrichtung oder von einer Ablaufspule abgezogen
wird. Die Kreuzspule 3 wird mittels Reibschluss von der
Trommel 4 angetrieben. Um einen ausreichenden Auflagedruck der
Kreuzspule 3 auf die Trommel 4 zu gewährleisten,
ist ein Belastungsmittel 6, hier eine Feder, vorgesehen.
In dem in 1 dargestellten Zustand übt
die Feder 6 ein Drehmoment auf den Spulerahmen 2 aus,
das die Kreuzspule 3 auf die Antriebstrommel 4 drückt.
Mit dem weiteren Aufbau der Kreuzspule 3 schwenkt der Spulenrahmen
um die Achse 5 und das auf den Spulenrahmen 2 von
der Feder 6 ausgeübte Drehmoment kehrt seine Richtung
um und drückt die Kreuzspule 3 von der Antriebstrommel 4 weg.
Auf diese Weise wird das zunehmende Gewicht der Kreuzspule kompensiert.
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Die
Spuleinrichtung 1 weist eine Dämpfungseinrichtung
auf, welche eine Spule 7, eine Hubstange 8 aus
Eisen sowie einen Beschleunigungsaufnehmer 11 und eine
Steuereinheit 10 beinhaltet. Die Hubstange 8 durchdringt
in ihrer Längsrichtung die Querschnittsfläche
der Spule 7. Die Spule 7 ist außerhalb des
Spulenrahmens 2 an der Spuleinrichtung 3 befestigt.
Die Hubstange 8 ist dagegen über das Gelenk 9 mit
dem Spulenrahmen 2 verbunden. Der Beschleunigungsaufnehmer 11 ist
am Spulenrahmen 2 angebracht und misst so die Spulenrahmenschwingungen.
Der Beschleunigungsaufnehmer 11 übermittelt die
gemessenen Beschleunigungswerte a über die Steuerleitung 12 an
die Steuereinheit 10. In Abhängigkeit dieser Messsignale
prägt die Steuereinheit einen Strom i über die
Leitungen 13 und 14 in die Spule 7 ein.
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Die 2 zeigt
zum einen einen Verlauf der vom Beschleunigungsaufnehmer 11 erfassten
Beschleunigungswerte a über die Zeit t und zum anderen
den analogen zeitlichen Verlauf des Stromes i durch die Spule 7.
Vor dem Zeitpunkt t1 liegen die Beschleunigungswerte
unterhalb eines zulässigen Wertes und die Spule ist stromlos.
Die Dämpfungseinrichtung übt keine Kraft aus.
Zum Zeitpunkt t1 erreicht die Beschleunigung
einen Wert aein. Das ist die Einschaltschwelle
für den Regler der Steuereinheit 10, der im Ausführungsbeispiel
als Zweipunktregler ausgebildet ist. Somit schaltet der Regler zum
Zeitpunkt t1 den Strom i0 auf
die Spule 7. Durch den Strom wird um die Leiter der Spule
ein Magnetfeld aufgebaut. Damit wird auf die Hubstange eine Haltekraft
ausgeübt, die der Spulenrahmenschwingung entgegenwirkt.
Der Regler weist eine Hysterese auf, so dass eine Abschaltung des
in die Spule 7 eingeprägten Stromes i0 erst
nach Unterschreiten eines Beschleunigungswertes aaus erfolgt,
der zum Zeitpunkt t2 erreicht ist. Der Beschleunigungswert
aaus ist dabei kleiner als der Einschaltwert
aein. Mit der beschriebenen Zweipunktregelung
ist eine einfache aber wirkungsvolle Regelung der Dämpfungseinrichtung
möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19534333
A1 [0006]
- - CH 374003 [0010, 0013, 0013, 0014]
- - DE 10012005 B4 [0015]