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Die Erfindung betrifft eine Liefervorrichtung zum Führen eines Fadens in einer Textilmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine gattungsgemäße Liefervorrichtung ist beispielsweise aus der
WO 2007/134732 bekannt.
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Bei der Herstellung und Behandlung von Fäden ist es allgemein bekannt, dass zum Führen, Fördern oder Verstrecken die Fäden am Umfang rotierender Galettenmäntel und zugeordneter Umlenkrollen mit mehreren Teilumschlingungen geführt sind. Derartige Vorrichtungen, die in der Fachwelt auch als Lieferwerke oder Galetteneinheiten bezeichnet werden, gewährleisten den Transport des Fadens innerhalb einer Textilmaschine. So wird z. B. zum Verstrecken und Texturieren ein unbehandelter Faden mittels einer Vorlagespule bereitgestellt und innerhalb der Textilmaschine durch mehrere in einer Bearbeitungsstation hintereinander angeordnete Liefervorrichtungen geführt. In der Bearbeitungsstation wird der Faden verstreckt und texturiert und anschließend zu einer Spule aufgewickelt. In derartigen Prozessen besteht nun die Gefahr, dass z. B. bei Spulenwechseln eine Verschlappung oder eine Fehlübergabe oder sogar ein Fadenbruch entsteht. Derartige Änderungen der Fadenzugspannung innerhalb der Führungskette kann jedoch zu ungewünschten Fadenwickeln an den angetriebenen Galettenmänteln der Liefervorrichtungen führen. Um möglichst kurze Unterbrechungszeiten zu realisieren, sind derartige Fadenwickel möglichst schnell zu erkennen und zu beseitigen.
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Bei der bekannten Liefervorrichtung ist der Galette ein Wickelfühler zugeordnet, der durch mechanische Berührung mit einem Fadenwickel am Umfang des Galettenmantels in eine Schaltstellung überführt wird. Innerhalb der Schaltstellung verursacht der Wickelfühler eine direkte Unterbrechung der Spannungsversorgung des Elektromotors, so dass der Galettenmantel gestoppt wird. Bei der bekannten Liefervorrichtung müssen somit die Drehrichtung des Galettenmantels und die Auslenkbewegung des Wickelfühlers aufeinander abgestimmt sein, um die gewünschte Unterbrechungsstellung des Wickelfühlers zu erhalten.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Liefervorrichtung zum Führen eines Fadens der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass ein am Umfang des Galettenmantels gebildeter Fadenwickel unabhängig von der Drehrichtung des Galettenmantels identifizierbar ist und zum Abschalten eines Elektromotors führt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine Liefervorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der Unteransprüche definiert.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die in einer Textilmaschine verwendeten Liefervorrichtungen zum Führen eines Faden jeweils einen separaten Elektromotor mit einem üblichen Überlastschutz zur Vermeidung von Überlastzuständen aufweisen. Da die Fadenführung an dem Galettenmantel maßgeblich die Leistungsabgabe des Elektromotors bestimmt, können Änderungen in der Fadenführung am Galettenmantel entsprechende Änderungen der Leistungsabnahme an dem Elektromotor bewirken. Dieser Effekt wird nun erfindungsgemäß derart genutzt, dass dem Galettenmantel am Umfang mit einem kurzen Abstand ein starres Reibmittel zugeordnet ist, welches gegenüberliegend zum Galettenmantel eine ortsfeste Reibfläche aufweist, durch welche bei Bildung eines Fadenwickels ein Schleppmoment am Galettenmantel erzeugbar ist. Damit wird die Leistungsabgabe des Elektromotors beeinflusst, so dass bei Erreichen eines Überlastzustandes der Elektromotor selbsttätig abschaltet und somit die Liefervorrichtung stoppt. Damit lässt sich sicherstellen, dass kein unkontrolliertes Anwachsen eines Fadenwickels am Umfang eines Galettenmantels entsteht. In Abhängigkeit von einem zwischen dem Galettenmantel und der Reibfläche des Reibmittels eingestellten Spaltes, können bereits sehr wenige Fadenumwindungen am Umfang des Galettenmantels ein schnellwachsendes zusätzliches Schleppmoment an dem Galettenmantel erzeugen.
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Um eine möglichst über die gesamte Länge des Galettenmantels erstreckende Überwachung zu erhalten, ist die Reibfläche vorzugsweise an einer sich parallel zu einer Mantellinie des Galettenmantels erstreckenden Stoßkante ausbildet, wobei die Stoßkante eine in Umfangsrichtung des Galettenmantels abgerundete oder geneigte Form aufweist. Damit ist sichergestellt, dass sich ein kontinuierlich anwachsendes Schleppmoment mit Zunahme des Fadenwickels aufbaut.
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Um bereits bei wenigen Umwindungen eine deutliche Zunahme des Schleppmomentes zu erhalten, ist die erfindungsgemäße Weiterbildung der Liefervorrichtung vorgesehen, bei welcher das Reibmittel durch einen Reibstift gebildet ist, der sich koaxial zum Galettenmantel erstreckt und in einem Umfangsbereich des Galettenmantels ohne Fadenkontakt angeordnet ist. In dem Bereich des Galettenmantels ohne Fadenkontakt lässt sich der Reibstift mit sehr engem Spalt direkt parallel zum rotierenden Galettenmantel anordnen. Damit können bereits wenige Umwindungen eines Fadenwickels zu einer Erzeugung des Schleppmomentes führen.
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Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, das Reibmittel durch ein Reibformteil zu bilden, das sich koaxial zum Galettenmantel erstreckt und in einem Umfangsbereich des Galettenmantels mit Fadenkontakt angeordnet ist.
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Hierbei weist das Reibformteil eine quer zum Umfang des Galettenmantels ausgerichtete Gleitkante mit einer zu einem freien Ende des Galettenmantels hin ansteigenden Rampe auf, damit beim Anlegen eines Fadens der Faden selbsttätig in einen zwischen dem Galettenmantel und dem Reibformteil gebildeten Spalt einfallen kann. Hierzu wird der Faden durch eine Bedienperson manuell mittels einer Saugpistole geführt und an der Gleitkante des Reibformteiles angelegt, so dass bei Erhöhung der Fadenspannung der Faden selbsttätig über die Gleitkante und Rampe zum Ende des Reibformteils führbar ist.
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Um bereits bei relativ geringen Schleppmomenten am Galettenmantel eine Abschaltung des Elektromotors zu erhalten, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher der Elektromotor mit zumindest einer Steuerelektronik und einem Messmittel zur Überwachung eines Betriebsparameters des Elektromotors gekoppelt ist. So lässt sich ein physikalischer Betriebsparameter des Elektromotors fortlaufend überwachen, wobei ein momentaner Ist-Wert des Betriebsparameters mit einem gespeicherten Schwellwert des Betriebsparameters abgeglichen wird. Der Schwellwert des Betriebsparameters, der den Zustand eines zusätzlichen Schleppmomentes widerspiegelt, bildet dabei das eindeutige Erkennungszeichen eines am Umfang des Galettenmantels gebildeten Fadenwickels. Somit lässt sich der Faden bereits vor Erreichen eines Überlastzustandes abschalten.
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Als Messmittel zur Überwachung des Betriebsparameters wird vorzugsweise ein Strommesser zur Messung eines Motorstromes in der Steuerelektronik integriert. Damit können direkt proportionale Signale ermittelt werden, die Rückschlüsse auf den momentanen Betriebszustand des Elektromotors erlauben.
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Für eine schnelle Reaktion und insbesondere für eine individuelle Ansteuerbarkeit ist die erfindungsgemäße Liefervorrichtung bevorzugt derart ausgebildet, dass der Elektromotor durch einen bürstenlosen Synchronmotor (BLDC-Motor) gebildet ist, welcher mit der Steuerelektronik und dem Galettenmantel eine Baueinheit bildet. Durch die unmittelbar mit dem Elektromotor gekoppelte Steuerelektronik sind die sogenannten BLDC-Motoren besonders geeignet, um eine Veränderung eines Betriebsparameters zu erkennen und auszuwerten.
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Die erfindungsgemäße Liefervorrichtung bietet ein hohes Maß an Betriebssicherheit, da ungewünschte Fadenwickel selbsttätig zum Abschalten des Elektromotors führen. Zusätzlich Hilfsmittel und Schaltmittel zum Abschalten des Motors sind nicht erforderlich.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Liefervorrichtung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
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Es stellen dar:
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1 schematisch eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Liefervorrichtung
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2 schematisch eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels aus 1
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3 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Liefervorrichtung
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4 schematisch eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels aus 3
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In den 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Liefervorrichtung in mehreren Ansichten dargestellt. In 1 ist das Ausführungsbeispiel in einer Querschnittsansicht und in 2 in einer Seitenansicht dargestellt. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.
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Das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Liefervorrichtung weist eine Galette 1 mit einem topfförmigen Galettenmantel 1.1 auf, der drehfest an einem auskragenden freien Ende einer Motorwelle 3 eines Elektromotors 2 befestigt ist. Der Elektromotor 2 ist an einem Träger 31 gehalten, wobei die Motorwelle 3 den Träger 31 durchdringt und auf der gegenüberliegenden Seite zur Aufnahme des Galettenmantels 1 hervorragt.
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Auf einer Antriebsseite des Trägers 31 ist der Elektromotor 2 mit einer Steuerelektronik 5 gekoppelt. Zur Absicherung weist der Elektromotor 2 einen Überlastschutz 18 auf, der in diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise durch einen Leistungsschutzschalter in der Versorgungleitung 21 des Elektromotors 2 gebildet ist.
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An der Vorderseite des Trägers 31 ist der Galette 1 im Abstand eine drehbar gelagerte Umlenkrolle 32 zugeordnet. Die Umlenkrolle 32 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch einen an einer Achse 34 durch ein Rollenlager 35 gelagerten Rollenmantel 36 gebildet. Die Achse 34 ist an dem Träger 31 auskragend befestigt.
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Wie aus der Darstellung in 2 hervorgeht, wirken die Umlenkrolle 32 und die Galette 1 zusammen, um einen Faden 33 mit mehreren Umschlingungen am Umfang des Galettenmantels 1.1 und des Rollenmantels 36 zu führen.
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Zur Überwachung einer Fadenwickelbildung ist dem Galettenmantel 1.1 auf der Vorderseite des Trägers 31 ein Reibmittel 24 zugeordnet. Das Reibmittel 24 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Reibformteil 27 gebildet, das sich koaxial zum Galettenmantel erstreckt und in einem Umfangsbereich des Galettenmantels 1.1 mit Fadenkontakt angeordnet ist. Das Reibformteil 27 bildet eine parallel zu einer Mantellinie des Galettenmantels 1 erstreckende Stoßkante 23, an welcher eine Reibfläche 26 ausgebildet. Zur Bildung der Reibfläche 26 weist die Stoßkante 23 eine im Umfangsrichtung des Galettenmantels 1.1 abgerundete oder geneigte Form auf, so dass bei einer Fadenwickelbildung am Umfang des Galettenmantels 1.1 je nach Größe des Fadenwickels eine zunehmende Reibung durch die Reibfläche 26 des Reibformteils 27 erzeugt wird.
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Das Reibformteil 27 ist quer zum Umfang des Galettenmantels 1.1 ausgerichtet und bildet eine äußere Gleitkante 28 mit einer zu einem freien Ende des Galettenmantels 1 hin ansteigenden Rampe 29 auf. Die Rampe 29 endet unmittelbar kurz vor einer Stirnseite des Galettenmantels 1.1. Die Gleitkante 28 und die Rampe 29 am Reibformteil 27 dienen zur Fadenführung, um bei einem Prozessstart einen Faden mittels eines Handinjektors mit mehrfacher Umschlingung am Umfang des Galettenmantels 1.1 und der Umlenkrolle 32 anlegen zu können. So wird ein an der Gleitkante 28 abgelegter Faden bei zunehmender Fadenzugspannung über die Rampe 29 geführt und gleitet in eine zwischen der Stoßkante 23 des Reibformteils 27 und dem Galettenmantel 1.1 gebildeten Spalt.
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Das Reibformteil 27 ist über einen Zapfen 37 an dem Träger 31 befestigt, so dass sich ein im wesentlichen konstanter Spalt zwischen der Stoßkante 23 und dem Umfang des Galettenmantels 1.1 einstellt.
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Wie aus der Darstellung in 2 hervorgeht, wird der Faden 33 mit mehreren Umschlingungen am Umfang des Galettenmantels 1.1 der Galette 1 und am Umfang des Rollenmantels 36 der Umlenkrolle 32 geführt. Der Galettenmantel 1.1 wird in dieser Betriebssituation durch den Elektromotor 2 mit einer im wesentlichen konstanten Drehzahl angetrieben. Die Steuerung des Elektromotors 2 erfolgt über die Steuerelektronik 5, wobei eine Solldrehzahl der Steuerelektronik 5 über einen Dateneingang aufgegeben wird.
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Für den Fall, dass aufgrund eines Fadenbruches vor oder hinter der Liefervorrichtung oder einer Verschlappung vor oder hinter der Liefervorrichtung sich am Umfang des Galettenmantels 1.1 ein Fadenwickel bildet, wird durch eine zwischen dem Fadenwickel und der Reibfläche des Reibformteils 27 ein zusätzliches Schleppmoment an dem Galettenmantel 1.1 erzeugt. Somit steigt die Leistungsabnahme des Elektromotors 2 mit zunehmendem Schleppmoment. Sobald die Leistungsabgabe des Elektromotors 2 einen Schwellwert des Überlastschutzes 18 erreicht, wird der Elektromotor 2 abgeschaltet und die Liefervorrichtung stillgesetzt. Durch hier nicht näher erläuterte Signalgebungen, lässt sich der Betriebszustand des Elektromotors 2 unmittelbar einer Bedienperson anzeigen, so dass der Fadenwickel am Galettenmantel 1.1 entfernt werden kann. Insoweit kann vorteilhaft ein unkontrolliertes Anwachsen eines Fadenwickels am Umfang es Galettenmantels 1.1 vermieden werden. Durch das Erzeugen eines Schleppmomentes am Galettenmantel 1.1 lassen sich Betriebsparameter des Elektromotors 2 beeinflussen, die zu einer entsprechenden Reaktion führen.
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Beim Einsatz von sogenannten BLDC-Motoren lässt sich die Vorrichtung noch dadurch verbessern, dass bereits eine feinfühlige Überwachung eines der Betriebsparameter des Elektroparameters genutzt werden kann, um eine schnelle Reaktion und Abschaltung des Elektromotors zu erhalten. Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in 3 und 4 dargestellt. Die 3 zeigt das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Liefervorrichtung in einer Querschnittsansicht und in 4 ist das Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung gilt insoweit für alle Figuren.
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Bei dem in 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Elektromotor 2 als bürstenloser Synchronmotor ausgeführt, der als BLDC-Motor bekannt ist. Der BLDC-Motor 4 bildete eine Baueinheit, die den Elektromotor 2 und eine Steuerelektronik 5 umfasst. Die Baueinheit des BLDC-Motors 4 ist ein diesem Ausführungsbeispiel mehrteilig ausgeführt. Die Motorwelle 3 des Elektromotors 2 ist in einem Lagergehäuse 8 durch mehrere Wälzlager 9 drehbar gelagert. Die Motorwelle 3 weist einen zum Galettenmantel 1.1 gegenüberliegendes Ende auf, an dem ein Rotor 10 angeordnet ist. Der Rotor 10 wird durch einen hier nicht näher beschriebenen Permanentmagneten gebildet. Der Rotor 10 ist von einem Stator 11 umgeben, der mehrere Wicklungen trägt. Der Stator 11 ist durch einen Motorträger 12 gehalten. Der Motorträger 12 erstreckt sich zwischen dem Lagergehäuse 8 und einem unmittelbar an dem Elektromotor 2 angeordneten Elektrogehäuse 13. Das Elektrogehäuse 13 enthält die Steuerelektronik 5.
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Die Steuerelektronik 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel symbolisch durch eine Platine 14 sowie einem Leistungsmodul 15, einem Wechselrichter 17 und einem Mikroprozessor 19 dargestellt. Insbesondere weist die Steuerelektronik 5 ein Messmittel 16 auf, dass üblicherweise mit dem Wechselrichter 17 verknüpft ist. Desweiteren ist ein Überlastschutz 18 vorgesehen, der mit dem Leistungsmodul 15 gekoppelt ist.
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Die Steuerelektronik 5 ist über eine Versorgungsleitung 21 mit einer hier nicht dargestellten Spannungsquelle gekoppelt. Eine zweite Verbindung zur Steuerelektronik 5 stellt eine Datenleitung 20 dar, die einen Datenaustausch mit einer übergeordneten Maschinensteuereinheit 22 ermöglicht.
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Die Baueinheit des BLDC-Motors 4 ist an der Rückseite des Trägers 31 angeordnet, wobei die Motorwelle 3 an der Vorderseite des Trägers 31 hervorragt und den Galettenmantel 1.1 trägt. An dem Träger 31 ist dem Galettenmantel 1.1 eine Umlaufrolle 32 zugeordnet, die in diesem Ausführungsbeispiel durch eine drehbar gelagerte Rollenwelle 38 und eine fest mit der Rollenwelle verbundenen Rollenmantel 36 gebildet ist. Die rollenwelle 38 ist über ein Rollenlager 35 an dem Träger 31 drehbar gelagert.
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Zwischen der Umlenkrolle 32 und der Galette ist in einem Umfangsbereich des Galettenmantels 1.1 ohne Fadenkontakt ein Reibmittel 24 vorgesehen, welches gegenüberliegend zum Galettenmantel 1.1 eine ortsfeste Reibfläche 26 bildet. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Reibmittel 24 durch einen Reibstift 25 gebildet, der gegenüberliegend zum Galettenmantel 1.1 eine parallel zu einer Mantellinie des Galettenmantels 1.1 erstreckende Stoßkante 23 bildet. Die Stoßkante 23 ist aufgrund der zylindrischen Form des Reibstiftes 25 abgerundet und bildet die Reibfläche 26, an welcher eine am Umfang des Galettenmantels 1.1 erzeugter Fadenwickel anstößt.
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Bei dem in 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel lässt sich ein physikalischer Betriebsparameter des Elektromotors 2 innerhalb der Steuerelektronik 5 fortlaufend überwachen. Hierzu wird ein Ist-Wert des Betriebsparameters mit einem gespeicherten Schwellwert des Betriebsparameters abgeglichen. Als Betriebsparameter wird vorzugsweise das Betriebsdrehmoment des Elektromotors 2 erfasst. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit als Betriebsparameter die Leistung des Motors zu überwachen.
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Zur Bestimmung eines Ist-Wertes des Betriebsdrehmomentes des Elektromotors 2 lässt sich in diesem Ausführungsbeispiel ein Motorstrom als Motorkenngröße messen. Hierzu dient das Messmittel 16 innerhalb der Steuerelektronik 5. Grundsätzlich können jedoch auch andere Motorkenngrößen wie beispielsweise die Motorspannung genutzt werden, um Betriebsparameter des Elektromotors zu bestimmen. Der Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes wird fortlaufend mit einem Schwellwert des Betriebsdrehmomentes verglichen. Der Schwellwert kann hierbei deutlich unterhalb des Überlastzustandes angesetzt sein, so dass bereits geringe zusätzliche Schleppmomente am Galettenmantel 1.1 zur Abschaltung des Elektromotors 2 führen können. Somit lässt sich ein Anwachsen des Fadenwickels vorteilhaft minimieren.
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Die erfindungsgemäße Liefervorrichtung ist somit besonders geeignet, um innerhalb einer Bearbeitungsstelle innerhalb einer Textilmaschine eine sichere Fadenführung zu gewährleisten. Im Fall eines Fadenwickels am Umfang des Galettenmantels ist eine sichere Abschaltung des Elektromotors ohne Überlast möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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