DE19511527C2 - Einrichtung zur Ermittlung von Zwirnparametern an einer Zwirnmaschine, insbesondere einer Kabliermaschine - Google Patents
Einrichtung zur Ermittlung von Zwirnparametern an einer Zwirnmaschine, insbesondere einer KabliermaschineInfo
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- DE19511527C2 DE19511527C2 DE1995111527 DE19511527A DE19511527C2 DE 19511527 C2 DE19511527 C2 DE 19511527C2 DE 1995111527 DE1995111527 DE 1995111527 DE 19511527 A DE19511527 A DE 19511527A DE 19511527 C2 DE19511527 C2 DE 19511527C2
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ermittlung
von Zwirnparametern an einer Zwirnmaschine, insbesondere
einer Kabliermaschine, bei der mindestens zwei Einzel
fäden an einem frei beweglichen
Zwirnpunkt (Vereinigungspunkt) zusammengeführt und in
Fadenlaufrichtung hinter dem Zwirnpunkt miteinander
verzwirnt werden, wobei in Laufrichtung der Einzelfäden
bzw. des Zwirnes in Abstand vor und hinter dem Zwirnpunkt
Fadenleitorgane vorgesehen sind, und in dem zwischen den
Fadenleitorganen liegenden Bereich mindestens ein Sensor
zur Erfassung der Geometrie der Fäden vorgesehen ist.
Bisher sind an Zwirnmaschinen meist nur Fadenbruchüber
wachungseinrichtungen, bisweilen auch Sensoren zur
Drehzahl- oder Geschwindigkeits- oder Lauflängenüber
wachung realisiert. Als weitergehende Qualitätserfas
sung sind optische, mechanische oder nach anderen
physikalischen Prinzipien arbeitende Sensoren möglich,
die den hergestellten Zwirn in seiner Kontur beschreiben
(WO 84/00781, DE 36 28 654 C2). Nachteilig sind hier die
hohe erforderliche Meßgenauigkeit und damit Störanfällig
keit der Sensoren und die Informationsbeschränkung auf
den produzierten Zwirn. Fadenführende Elemente in der
Zwirnzone sind an bestehenden Maschinen lediglich hin
sichtlich der technologischen Belange (konstante Kräfte
und Längen im Zwirnpunkt) entwickelt. Oft ist die Kor
dierzone nicht frei einsehbar, an Kabliermaschinen mit
frei rotierendem Kordierpunkt überlagern sich mehrere
Rotationskegel, der Kordierpunkt ist bei vielen Zwirn
konstruktionen vom Ballonfadenführer verdeckt. An
Kabliermaschinen mit längenausgleichenden Bauteilen
verdecken diese meist den Kordierbereich.
In der DE 37 08 331 C1 ist eine Einrichtung der eingangs
erwähnten Art beschrieben. Es wird dort vorgeschlagen,
das Fadenzugkraftverhältnis zwischen den beiden Einzel
fäden (Außenfaden und Innenfaden) dadurch zu bestimmen,
daß kurz unterhalb einer den auslaufenden Zwirn führen
den Fadenführeröse der Fadenvereinigungswinkel bzw. die
Symmetrie des Winkels im Fadenballon für mindestens einen
der Fäden automatisch gemessen wird. Wie allerdings diese
Winkelmessung praktisch erfolgen kann, ist in dieser
Druckschrift nicht angegeben. Da nur der Innenfaden
durch ein Fadenleitorgan geführt ist, während der Außen
faden als Fadenballon frei rotiert, ist der Fadenlauf
sehr unruhig und macht exakte Messungen praktisch unmög
lich. Außerdem verlagert sich der Zwirnpunkt (Kordier
punkt) je nach Zwirnbedingungen in einem verhältnis
mäßig großen Bereich, so daß ein großes Meßfeld erfaßt
werden müßte, was mit einem enormen Aufwand verbunden
wäre.
Aus der DE 36 41 816 A1 ist ferner ein Verfahren zur
Messung und/oder Überwachung von Eigenschaften von
Garnen oder Seilen bekannt, bei dem mit Hilfe eines
Bildsensors ein zweidimensionales Bild eines Abschnitts
des Garns oder Seiles aufgenommen und in elektrische
Bildsignale umgesetzt wird, die Bildsignale bildpunkt
weise digitalisiert und in einem Bildsignalspeicher
an den Bildpunkten zugeordneten Speicherplätzen gespei
chert werden und durch eine Recheneinheit die Werte der
zu erfassenden Eigenschaften aus den gespeicherten Bild
signalen ermittelt werden. Bei diesem Verfahren wird
das fertige Garn bzw. Seil überwacht. Die Erkennung
von Längendifferenzen (Überlängen) der Einzelfäden bei
einem Zwirn ist mit diesem Verfahren praktisch nicht
möglich bzw. würde es einen unvertretbar hohen Aufwand
erfordern. In der Zwirnstruktur sind nämlich Überlängen
durch andere Strukturparameter, wie Fadendicke Filament
brüche bzw. Wirrlagen überlagert. Es muß daher für die
Erkennung von Überlängen bei Corden sehr hoch auf 1 um
aufgelöst werden, was sehr teure Optiken oder Bildsen
soren erfordert. Um einigermaßen statistische Sicher
heit und Aussagefähigkeit über Überlängen zu erhalten,
müßte ein sehr langes Auswertebild von mindestens
20 Drehungen pro Bild (d. h. abhängig von den Drehungen/
Meter bei 200 T/m etwa 100 mm und bei 400 T/m etwa
50 mm) aufgenommen werden. Die technische Realisierbar
keit wäre deshalb mit einem sehr hohen Aufwand verbun
den. Zusätzlich erfordert die Auswertung des aufgenom
menen Bildes eine gewisse Zeit bis das Ergebnis vor
liegt. Während dieser Zeit wird jedoch der Zwirn nicht
überwacht und Fehler bleiben unerkannt. Um den Zeitauf
wand zu reduzieren, müßte der Rechendurchsatz erhöht
werden, was die Kosten extrem erhöht. Eine praxisgerechte
Ausrüstung einer Maschine mit über 100 Spindeln wäre
aus Kostengründen nicht möglich.
Schließlich ist aus der DE 42 12 467 A1 ein Verfahren
zum Erfassen von Längenungleichmäßigkeiten der einzel
nen Garnkomponenten eines Zwirns mittels einer, einen
Lichtsender und einen Lichtempfänger umfassenden opto
elektronischen Meß- und Auswerteeinrichtung bekannt,
wobei der zu prüfende Zwirn in seiner Längsrichtung mit
konstanter Geschwindigkeit zwischen dem Lichtsender und
dem Lichtempfänger hindurchbewegt wird, und man vor oder
in das von dem Lichtsender ausgesandte Strahlenbündel
eine Schlitzblende einführt und den Schlitz dieser Blende
relativ zur Bewegungsrichtung des Zwirns schräg stellt.
Bei diesem Verfahren wird also auch am fertigen Zwirn
und nicht in der Torsionszone gemessen. Aus den eingangs
genannten Gründen muß auch hier im µm-Bereich aufgelöst
werden. Durch die Anordnung des Meßschlitzes parallel
zur Drehungssteigung muß die Neigung des Meßschlitzes
angepaßt werden, sobald sich die Drehung ändert, da
sonst der "Meßwert" der Längendifferenz extrem ver
fälscht wird. Es würden dann nämlich mehrere "Ausbuch
tungen", d. h. Fäden, gleichzeitig im Meßfeld liegen.
Die Anpassung der Schlitzneigung an die Drehungssteigung
ist mechanisch und auswertetechnisch (Regelkreis) sehr
aufwendig. Längsschwingungen durch normale, prozeßbe
dingte Fadenzugkraftschwankungen erschweren bzw. ver
hindern eine genaue Auswertung. Querschwingungen sind
ebenfalls kritisch, da sie nur bei einem Meßschlitz
senkrecht zum Faden ohne Einfluß auf die Abschattung
sind. Ansonsten kann hier ebenfalls ein benachbarter
Drehungsbogen in das Meßfeld gelangen. Die Zeichnungen
in der DE 42 12 467 A1 sind idealisiert. Normalerweise
beträgt der Steigungswinkel α 20-30°. Es kommen dann
auch bei minimaler Schlitzbreite niedrige und hohe
Drehungsbögen gleichzeitig ins Meßfeld. Aus Versuchs
reihen ist bekannt, daß dieses bekannte Verfahren nicht
zuverlässig und universell anwendbar ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Einrichtung zur Ermittlung von Zwirnparametern an einer
Zwirnmaschine, insbesondere einer Zwirnmaschine der ein
gangs erwähnten Art zu schaffen, mit der es möglich ist,
mit geringem sensorischem Aufwand nahezu alle den Zwirn
prozeß und den damit hergestellten Zwirn charakterisieren
den Merkmale zu erfassen.
Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß für
jeden Einzelfaden ein Fadenleitorgan in vorbestimmter
Lage gegenüber den übrigen Leitorganen angeordnet ist,
und daß die räumliche Lage aller Fadenleitorgane zuein
ander fixiert ist, um zwischen den Fadenleitorganen
eine definierte, eingegrenzte Meßzone festzulegen,
und daß im Bereich dieser Meßzone mindestens einer der Sensoren
in vorbestimmter Lage zu den Fadenleitorganen angeordnet
ist.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, durch Anord
nung von Fadenleitorganen für alle Fäden, d. h. für alle
einlaufenden Einzelfäden und den auslaufenden Zwirn, in
einer eingegrenzten Meßzone den Lauf der Fäden so fest
zulegen, daß deren geometrische Lage und Kontur mit ge
ringem sensorischen Aufwand festgestellt werden kann.
Durch die exakte Führung aller Fäden mittels Fadenleit
organen kann die Meßzone beliebig klein gemacht und in
ihrer Geometrie so gestaltet werden, daß die geometrische
Lage und die Kontur der Einzelfäden bzw. des Zwirnes vor
und nach der Verzwirnung jederzeit mittels einfacher
Sensoren ermittelt werden kann. Außerdem wird der Lauf
der Fäden in der Meßzone beruhigt, wodurch die Meßgenauig
keit gesteigert wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
ermöglicht so eine umfassende Ermittlung der wichtigsten
Zwirnparameter. Damit kann die Qualität des produzierten
Zwirnes umfassend und eindeutig während der Entstehung
in der Produktionsmaschine kontrolliert werden. Man kann
einerseits den Zwirnprozeß hinsichtlich der Einhaltung
vorgegebener Parameter der Zwirnkonstruktion (Titer,
Drehungshöhe, Längengleichheit der Einzelfäden) über
wachen und andererseits den hergestellten Zwirn in
seiner Struktur beschreiben (Dick-/Dünnstellen, Filament
brüche, Knoten, Spleißstellen, Flusen). Die erfindungs
gemäße Vorrichtung ist vornehmlich zum Einsatz an Direkt
kabliermaschinen vorgesehen, eignet sich aber auch für
Ring- und Umwindezwirnmaschinen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung ist in folgendem, anhand von mehreren in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläu
tert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Direktkablier
maschine mit der erfindungsgemäßen Einrichtung,
Fig. 2.1
bis 2.3 ein erstes Ausführungsbeispiel bei unterschied
lichen Zwirnbedingungen,
Fig. 3.1
und 3.2 ein zweites Ausführungsbeispiel bei unterschied
lichen Zwirnbedingungen,
Fig. 4 ein für eine Ringzwirnmaschine geeignetes Aus
führungsbeispiel,
Fig. 5.1
und 5.2 die Darstellung der geometrischen Zusammenhänge
bei unterschiedlichen Zwirnbedingungen,
Fig.
6 bis 11 verschiedene Ausführungsformen von Sensoren zur
Überwachung der Meßzone.
In Fig. 1 ist schematisch eine Direktkabliermaschine dar
gestellt, an der die erfindungsgemaße Einrichtung vorzugs
weise angewendet wird. Der Einzelfaden (Außenfaden) b wird
von einer Vorratsspule 1 abgezogen, tritt von unten in die
rotierende Spindel 2 ein und aus dieser durch einen radialen
Kanal wieder aus. Der Einzelfaden b rotiert mit der Spindel
und bildet einen Fadenballon. Ein zweiter Einzelfaden a
wird von einer Vorratsspule 3 abgezogen und tritt getrennt
von dem Einzelfaden b in die erfindungsgemäße Vorrichtung E
ein. Beide Einzelfäden a, b werden am Zwirnpunkt (Kordier
punkt) P miteinander verzwirnt. Der aus der Einrichtung E
auslaufende Zwirn c ist über ein Lieferwerk 4 zur Aufwickel
spule 5 geführt. Die Fadenzugkraft des Einzelfadens a kann
durch die Bremse 7 eingestellt werden. Die Fadenzugkraft des
Einzelfadens b ergibt sich in Abhängigkeit von Fadentiter,
Spindeldrehzahl und -geometrie, sowie der Ballonhöhe. Die
erfindungsgemäße Einrichtung E beinhaltet auch einen Sensor
S, der mit einer Auswerteeinheit, z. B. einem Monitor 16,
verbunden ist. Nähere Einzelheiten der erfindungsgemaßen
Einrichtung E sind nachstehend erläutert.
Wesentliche Voraussetzung für die Erfassung der Zwirnzone
ist, daß die sich in ihr formierenden Fäden exakt zueinan
der vermessen werden können. Bildet sich die Zwirnzone
frei aus, insbesondere bei freiem Ballon, ist der Punkt
des Verzwirnens = Zwirnpunkt (Kordierpunkt) abhängig von
der Drehungshohe und den aktuellen Fadenzugkräften der zu
verzwirnenden Einzelfaden in einem großen Feld (ca.
200 × 200 mm) beweglich, verschwindet zudem bei niedrigen,
durchaus üblichen Drehungen in der Ballonfadenführeröse.
Eine Erfassung würde, wenn überhaupt möglich, enormen
Aufwand sowohl in der Sensorik (teure oder schlecht auf
lösende Komponenten), als auch in der Nachbearbeitung
(aufwendige Analytik zur einwandfreien Beschreibung) er
fordern.
In Fig. 2.1 bis 2.3 ist die Kordierzone für das Kablieren
ohne ein mitrotierendes Fadenführungselement gezeigt. Durch
geeignete Wahl des Durchmessers des als Fadenleitorgan
vorgesehenen Ballonbegrenzungsrings B und der Abstände
f und g der als Fadenleitorgane vorgesehenen Einlauföse A
und Auslauföse C (diese sind auch als Umlenkrollen denkbar,
die Fäden zentrieren sich dann über den Nutgrund) kann für
einen weiten Drehungsbereich (Fig. 2.1 bis 2.3 mit unter
schiedlichen Steigungswinkeln) die Kordierzone in einer
engbegrenzten Meßzone M in der Weise vermessen werden,
daß die Winkellage und der Durchmesser der Fäden a, b und c
durch geeignete Sensorik (z. B. Bildverarbeitungssystem, die
Zonen Z1, Z2 und Z3 bilden sich in unterschiedlichen Grau
stufen ab) ermittelt wird. Daraus können die Winkel zur
Cordlängsachse α1, α2, unter eventueller Hilfe von ε1, ε2,
den Winkeln der Einzelfäden a, b zur Mittelachse M1 und γ,
dem Differenzwinkel zwischen Cordlängsachse und Mittelachse
M1, bestimmt werden, indem auf die Meßzone M ein Punktraster
bzw. Koordinatensystem gelegt wird und jeweils ein Lagepunkt
der gestreckten Fäden ermittelt wird. Im Falle der Ausfüh
rung gemäß Fig. 2.1 bis 2.3 ergibt sich auch bei α1 = α1 =
α ein Winkel γ ≠ 0. Sind zudem die genaue Lage und Abmaße
der Ösen (Fadenleitorgane) A, B und C bekannt, ist die Lage
der Fäden und damit die Steigungswinkel eindeutig bestimmt
(zwei Punkte legen eine Gerade fest).
Die geometrischen Beziehungen können weiter vereinfacht
werden, wenn gemäß Fig. 3.1 und 3.2 die einlaufenden
Einzelfäden (Innenfaden a und Außenfaden b) auf einer
gemeinsamen Kreisbahn rotieren und über eine Rolle oder
Auslauföse C auf der Mittelachse M1 dieser Kreisbahn
zentrisch als Cord c abgezogen werden. Eine geeignete
Gestaltung eines mitrotierenden Systems, das die ein
laufenden Fäden a und b auf einer Kreisbahn führt, zeigt
Fig. 3.1. In einer mit dem Maschinengestell fest verbun
denen Lageraufnahme 10 kreist eine mittels Wälz-, Gleit-,
Magnet- oder sonstigen Lagerung geführte Scheibe, die
durch den Ballonfaden angetrieben wird. Diese Scheibe 11
weist als Fadenleitorgane für die beiden Einzelfäden a,
b zwei Ösen oder Bohrungen A, B auf. Statt der Scheibe
kann auch ein Ausgleichssystem (z. B. DE 88 01 951 U1),
das zusätzlich über Umlenkrollen die Fadenlängen angleicht,
verwendet werden. Lagerung, Sensor S und Fadenleitorgane
A, B, C sind in einer Halterung angebracht, so daß die
Punkte in engen Toleranzen zueinander vermaßt werden
können. Sollte dies aus lagertechnischen oder Kosten
gründen nicht sinnvoll sein, können diese Teile auch
anschließend zueinander zentriert bzw. justiert werden.
Sind die Winkel α1 und α2 gleich, wie es für das Direkt
kablieren insbesondere technischer Garne gefordert ist,
so liegt der entstehende Cord exakt im Zentrum, d. h. der
Durchmesser D1 (Fig. 3.1) ist gleich dem Corddurchmesser
D0. Ungleiche Winkel α1 und α2 führen zu einer Bewegung
des Zwirnpunktes (Kordierpunktes) P auf einer Kreisbahn,
so daß ein Rotationskegel (D1′ < D1) des auslaufenden
Cordes c als Maß der Winkeldifferenz entsteht, der relativ
einfach meßtechnisch zu erfassen ist. Nur im Fall unglei
cher Winkel α1 und α2 entsteht ein Winkel γ ≠ 0 zwischen
der Mittelachse des Cordfadens und der Mittelachse M1.
Die Lage bzw. die Kreisbahn des Zwirnpunktes P als Fußpunkt
des Rotationskegels ist ein Maß für den Steigungswinkel α
(Fig. 5.1) der Drehung. Durch eine getrennte Erfassung der
rotierenden Einzelfäden a und b lassen sich zudem die
Winkel und Durchmesser, sowie deren Änderung im zeitlichen
Verlauf, für die Einzelfäden a und b getrennt erfassen.
An einer Ringzwirnmaschine vereinfacht sich die Einrich
tung gemäß Fig. 4 weiter. Die Ringscheibe 13 ist hier
feststehend, insbesondere ist es hier möglich, mehr als
zwei Einzelfäden, z. B. vier Einzelfäden, a1, a2, a3, a4
mit festem Radius R zum Mittelpunkt M2 zu vermaßen. Der
durch das Fadenleitorgan C auslaufende Zwirn c rotiert
um seine eigene Achse. Die zu verzwirnenden Einzelfäden
a1 bis a4 laufen durch ortsfeste Fadenleitorgane A ein.
Wichtig ist auch hier wieder die eindeutige Vermaßung der
Fadenleitorgane A, C und des Sensors S zueinander.
Nachfolgend werden die Zusammenhänge für die aus der Geometrie abzuleitenden
Meßgrößen aufgezeigt.
Zur Bestimmung der Qualität des auf der Zwirnmaschine hergestellten Zwirns
sowie zur Prozeßüberwachung (Fadenbrucherkennung)
können folgende Zwirn-Parameter durch eine geeignete Signaler
fassungsanlage umfassend ermittelt werden:
- - Prozeßunterbrechung (Fadenbruch, auslaufende Vorlage spulen)
- - Steigungswinkel der Zwirndrehung (Winkellage der beiden Einzelfäden unmittelbar vor dem Zwirnpunkt (Kordierpunkt)
- - Längendifferenzen der Einzelfäden
- - Struktur der Einzelfäden (Spleiße, Knoten, Filament brüche, Flusen, . . .)
- - Drehungen/Meter
- - Drehzahl der Spindel = Rotationsfrequenz des Fadens
- - Faden- bzw. Liefergeschwindigkeit
- - Fadendicke.
Die so ermittelten Kennwerte können sich auf den Zwirn c
oder die Einzelfäden a, b beziehen, sie werden, ent
sprechend der nachfolgenden Ausführungen, entweder direkt
meßtechnisch erfaßt oder aus den erfaßten Meßdaten herge
leitet. Fig. 5.1 und 5.2 zeigen Prinzipskizzen der Zwirn
zone beim Direktkablieren. Es werden stets zwei Einzel
fäden a, b (textile Faserstoffe PA, PES, CV oder AR, oder
auch Drähte, Litzen etc. aus anderen flexiblen Materialien)
in der Cordierzone unter bestimmten Winkeln α1 und α2
miteinander verzwirnt. Dabei wird die in den Einzelfäden
a und b vorhandene Falschdrehung aufgehoben und der Zwirn
(Cord) c mit der maschinenseitig eingestellten Drehung
versehen: Der Steigungswinkel α steht in einer festen
Beziehung zur Drehungshöhe (T = k * tan α). Idealerweise
ist α1 = α2 = α. Der Zwirnpunkt (Cordierpunkt) P ist
die Position in der Zwirnzone, bei der die Einzelfäden
a, b zusammentreffen. Die räumliche Lage der Fadenleit
organe A, B für die Einzelfäden a, b und des Fadenleit
organes C für den Zwirn c zueinander und zu einem oder
mehreren nicht dargestellten Sensoren ist fixiert und
in ihren geometrischen Abmessungen bekannt. Hierdurch ist
eine definierte, eingegrenzte, durch strichpunktierte
Linien angedeutete Meßzone M festgelegt.
Die Erfassung der Lage und der Struktur der Einzelfäden
a, b in der Meßzone M erfolgt mittels geeigneter Sensoren
(Fig. 7.1 bis 10), die entweder die gesamte Meßzone M
oder Ausschnitte oder bestimmte Punkte der Meßzone M er
fassen. Sie können so angeordnet und getaktet werden,
daß sie in einer oder mehreren Ebenen einen Schnitt,
Schattenriß, eine Ansicht, oder das Rotationsprofil be
stimmter Fäden oder Fadengruppen und den Zeitpunkt der
Erfassung ermitteln. Idealerweise würde die dreidimen
sionale Struktur mit schnellstmöglicher Abtastfrequenz
vollständig beschrieben.
Ist die Geometrie vollständig oder teilweise mittels einer
oder mehrerer Sensoren ermittelt worden, und sind die Ab
messungen durch feste Maße oder Fadenleitorgane (Lage der
Ösen bzw. Umlenkrollen) A, B, C bekannt, so können folgende
Parameter ermittelt und voneinander abgeleitet werden:
Drehungssteigung:
Aus der räumlichen Lage der Einzel fäden a, b als Steigungswinkel α.
Fadendicke:
Aus Fadenquerschnitt, bei bekannter Fadendichte Maß für die Feinheit.
Struktur der Fäden:
Knoten/Spleiße/Filamentbrüche = starke Querschnittsänderung des Fadens.
Längendifferenz der Einzelfäden im Cord:
Aus der Winkellage der beiden Einzelfäden und deren Differenzen oder dem Rotationskegel der Einzel fäden oder des Gesamtfadens.
Spindeldrehzahl:
Bei bekannter Zeitbasis kann auf grund der darin stattfindenden Lageveränderung oder Wiederkehr der rotierenden oder durchlaufenden Fäden die Spindeldrehzahl ermittelt werden.
Drehung (pro Meter):
Mittels Steigungswinkel und Titer/ Faserstoff kann die Drehung pro Länge errechnet werden.
Fadengeschwindigkeit:
Mit Kenntnis der Drehzahl und Drehung läßt sich die Fadengeschwindigkeit er rechnen.
Berechnungshinweise (siehe Fig. 5.1 und 5.2).
Steigungswinkel:
Über die trigonometrischen Beziehungen und die baulich vorgegebenen Fixmaße (siehe Zeichnung) entsprechend Sensor kennlinie/sensorspezifischer Umrech nungsformel aus α1 und α2, d. h. α = (α1 + α2)/2 (idealer Cord:
α1 = α2 = α)
und ε1 = arctan (a1/h) und
ε2 = arctan (a2/h),
α1 + α2 = ε1 + ε2
α1 = - γ + ε1; α2 = γ + ε2
γ ergibt aus Fixmaßen, ε1, ε2 über Trigometrie
Fadendicke:
Direkt aus Signal entsprechend Sen sorkennlinie/sensorspezifischer Um rechnungsformel (d1, d2, Do).
Titer:
Tt = 0,25 * p * η * Do2, Angabe in dtex (g/10000 m), p ist die Dichte = Materialkonstante.
Struktur:
Knoten, Spleiße etc. entsprechen kurzfristiger starker Titeränderung im Einzelfall- bzw. Gesamtfaden (d1, d2, Do).
Längendifferenz dL der Einzelfäden im Cord:
Drehungssteigung:
Aus der räumlichen Lage der Einzel fäden a, b als Steigungswinkel α.
Fadendicke:
Aus Fadenquerschnitt, bei bekannter Fadendichte Maß für die Feinheit.
Struktur der Fäden:
Knoten/Spleiße/Filamentbrüche = starke Querschnittsänderung des Fadens.
Längendifferenz der Einzelfäden im Cord:
Aus der Winkellage der beiden Einzelfäden und deren Differenzen oder dem Rotationskegel der Einzel fäden oder des Gesamtfadens.
Spindeldrehzahl:
Bei bekannter Zeitbasis kann auf grund der darin stattfindenden Lageveränderung oder Wiederkehr der rotierenden oder durchlaufenden Fäden die Spindeldrehzahl ermittelt werden.
Drehung (pro Meter):
Mittels Steigungswinkel und Titer/ Faserstoff kann die Drehung pro Länge errechnet werden.
Fadengeschwindigkeit:
Mit Kenntnis der Drehzahl und Drehung läßt sich die Fadengeschwindigkeit er rechnen.
Berechnungshinweise (siehe Fig. 5.1 und 5.2).
Steigungswinkel:
Über die trigonometrischen Beziehungen und die baulich vorgegebenen Fixmaße (siehe Zeichnung) entsprechend Sensor kennlinie/sensorspezifischer Umrech nungsformel aus α1 und α2, d. h. α = (α1 + α2)/2 (idealer Cord:
α1 = α2 = α)
und ε1 = arctan (a1/h) und
ε2 = arctan (a2/h),
α1 + α2 = ε1 + ε2
α1 = - γ + ε1; α2 = γ + ε2
γ ergibt aus Fixmaßen, ε1, ε2 über Trigometrie
Fadendicke:
Direkt aus Signal entsprechend Sen sorkennlinie/sensorspezifischer Um rechnungsformel (d1, d2, Do).
Titer:
Tt = 0,25 * p * η * Do2, Angabe in dtex (g/10000 m), p ist die Dichte = Materialkonstante.
Struktur:
Knoten, Spleiße etc. entsprechen kurzfristiger starker Titeränderung im Einzelfall- bzw. Gesamtfaden (d1, d2, Do).
Längendifferenz dL der Einzelfäden im Cord:
- 1. getrennte Winkellängenänderungs
erfassung für Einzelfäden α1 und
α2, dL = |L1 - L2| /Lo mit Lo =
Cordlänge und L1,2 = Einzelfaden
längen im cordierten Zustand
L1 = Lo × cos α1 sowie L2 = Lo × cos α2 ergibt sich dL = |cos α1 - cos α2| - 2. Erfassung der Gesamtfadenun schärfe = D1′ entspricht der Rotationskegeldurchmesseränderung an geeigneter Position dL ≈ D1′ × konst., vorteilhaft empirisch zu ermitteln.
Spindeldrehzahl:
- 1. Frequenzanalyse eines Zeitsignals/ Datensatz
- 2. Maximaanalyse = < n = 0,5 * z/t
Drehung/m:
T = k * tanα d. h. unmittelbar aus dem Steigungs winkel.
Fadengeschwindigkeit:
v = n/T.
T = k * tanα d. h. unmittelbar aus dem Steigungs winkel.
Fadengeschwindigkeit:
v = n/T.
Dabei ist:
n = Drehfrequenz, z = Maximazahl, t = Zeit, α = Steigungswinkel, k = Materialkonstante.
n = Drehfrequenz, z = Maximazahl, t = Zeit, α = Steigungswinkel, k = Materialkonstante.
Als Sensoren (Sende- und Empfangseinrichtungen) eignen sich
optische, mit Ultraschall arbeitende und mechanisch wirkende
Einrichtungen.
Als optische Einrichtungen sind Sender mit konstantem Licht
von z. B. Laser, Leuchtdioden, Tageslicht, Halogenlicht,
Infrarotlicht und Empfänger, wie lichtempfindliche Empfänger
(Fotodioden, Fototransistoren), Licht in Strom, Spannung
oder Frequenz wandelnde Sensoren, CCD-Zeilensensoren (siehe
Fig. 7.1, 7.2, 8) und CCD-Flächensensoren mit, falls erfor
derlich, vorgeschalteten Objektiven zur besseren Auflösung
oder Schärfe, sowie Foto-Videokamera mit entsprechender
Bildübertragung (Fig. 6) und faseroptische Sender-/Empfänger
einheiten geeignet. Mittels Ultraschall aussendenden und
empfangenden Sensoren kann der Abstand der laufenden
oder rotierenden Fäden zu dem Meßpunkt erfaßt werden (siehe
Fig. 9). Mit einem Tastkopf, der als Gabel, Rund- oder
Halbrundkopf, Ring (gegebenenfalls teilgeöffnet) und mittels
einer Anlagekraft sich bei zweckmäßiger Lagerung der Zwirn
geometrie anpaßt, kann die Auslenkung des Tastkopfes ent
sprechend seiner Freiheitsgrade mittels Zusatzsensor erfaßt
oder direkt mittels Zeiger und Skala angezeigt werden (siehe
Fig. 10, 11).
Gemäß Fig. 6 erfolgt das Beobachten der gesamten Meßzone
mittels Videokamera und CCD-Flächensensor zur visuellen oder
rechnergestützten Auswertung der Meßzone (digitale Bildver
arbeitung). Per Videoüberwachung mit Videokamera 14 oder
mittels eines CCD-Flächensensors 15 wird quasi die Meßzone M
(Fig. 5.1 und 5.2) auf einem Monitor 16 maßstäblich abgebil
det und kann vermessen werden. Durch eine Graustufenunter
scheidung bei entsprechendem Kontrast/Beleuchtung bildet
sich die Geometrie nach Fig. 2.1 bis 2.3, 3.1 bis 3.3 ent
sprechend ab. Die rechnerischen Beziehungen ergeben sich aus
vorstehenden Ausführungen und Fig. 5.1 und 5.2. Im einfach
sten Anwendungsfall reicht auch eine geeignete Lichtquelle
17, so daß eine frei einsehbare Meßzone durch das menschliche
Auge einer Bedienungsperson schnell erfaßt werden kann.
Fig. 7.1 und 7.2 zeigt die Erfassung der Lage des Zwirn
punktes P und der Größe D1′. Mit dem Zeilensensor S1 wird
die Lage des Zwirns c quer zur Abzugsrichtung ermittelt.
Durch Längendifferenzen der Einzelfäden a, b und damit unterschiedliche Einlaufwinkel α1, α2 der Einzelfäden a, b läuft der Zwirn (Cord) c nicht mehr zentrisch auf der idealen Mittelachse M1, sondern beschreibt einen Rotations kegel, der in seinem Durchmesser D1 erfaßt wird. Ein zwei ter Zeilensensor S2 ermittelt die Länge des Zwirnpunktes P auf der Mittelachse M1 entsprechend dem Steigungswinkel α der Drehung.
Durch Längendifferenzen der Einzelfäden a, b und damit unterschiedliche Einlaufwinkel α1, α2 der Einzelfäden a, b läuft der Zwirn (Cord) c nicht mehr zentrisch auf der idealen Mittelachse M1, sondern beschreibt einen Rotations kegel, der in seinem Durchmesser D1 erfaßt wird. Ein zwei ter Zeilensensor S2 ermittelt die Länge des Zwirnpunktes P auf der Mittelachse M1 entsprechend dem Steigungswinkel α der Drehung.
Mit den beiden in Fig. 8 gezeigten Zeilensensoren S3 und
S4 lassen sich die Steigungswinkel α1 und α2 der Zwirn
drehung für die Einzelfäden a, b bestimmen. Aus dem Maß
der Winkel läßt sich auf die Zwirndrehung schließen, wenn
man den Titer der Fäden kennt, dieser kann bei hoher Auf
lösung der Zeilensensoren auch aus der dann erfaßbaren
Dicke der Einzelfäden ermittelt werden. Der Unterschied
der Winkel α1 und α2 ist ein Maß für die Überlänge.
Rotieren die beiden Einzelfäden a, b (Direktkabliermaschine),
so genügt ein Sensor. Der zeitliche Abstand der wiederkeh
renden Einzelfäden liefert dann zusätzlich die Spindeldreh
zahl.
Anstelle der optischen Sensoren ist gem. Fig. 9 auch eine
Vermessung durch Ultraschall- oder faseroptische Abstands
messung möglich. Durch den Abstand der Einzelfäden a, b
bzw. des Zwirnes c zu festen Sendern/Empfängern U1, U2 bzw.
U3 kann deren Lage vermessen werden.
Die Fig. 10 und 11 zeigen eine höhenbewegliche Tastgabel 18,
die auf den Einzelfäden a, b ruht, die gegebenenfalls auch
rotieren können. Mittels eines Zusatzsensors 19 (z. B.
induktiv, Dehnmeßstreifen, optisch, Hall-Sensor), oder
direkt mittels Zeiger 20 und Skala 21 wird die Höhenlage
der Tastgabel 18 bestimmt. Ein auf einem Gleitstein 22
geführter Tastkopf 23 bestimmt den Durchmesser D1′ (vgl.
Fig. 5.2) des Rotationskegels des auslaufenden Zwirnes c
im Falle von Überlängen. Die Position des Tastkopfes 23
kann bei großen Wegen über eine Skala abgelesen werden, bei
kleinen Wegen können Wegaufnehmer nach den verschiedensten
physikalischen Prinzipien verwendet werden.
Die Anordnungen gemäß Fig. 6 bis 11 können in die anhand der
Fig. 2.1 bis 4 beschriebenen Vorrichtungen aufgenommen wer
den.
Claims (11)
1. Einrichtung zur Ermittlung von Zwirnparametern an einer
Zwirnmaschine, insbesondere einer Kabliermaschine, bei
der mindestens zwei Einzelfäden an
einem frei beweglichen Zwirnpunkt (Vereinigungspunkt)
zusammengeführt und in Fadenlaufrichtung hinter dem
Zwirnpunkt miteinander verzwirnt werden, wobei in Lauf
richtung der Einzelfäden bzw. des Zwirnes in Abstand
vor und hinter dem Zwirnpunkt Fadenleitorgane vorgese
hen sind und in dem zwischen den Fadenleitorganen
liegenden Bereich mindestens ein Sensor zur Erfassung
der Geometrie der Fäden vorgesehen ist, dadurch gekenn
zeichnet, daß für jeden Einzelfaden (a, b) ein Faden
leitorgan (A, B) in vorbestimmter Lage gegenüber den
übrigen Fadenleitorganen angeordnet ist und daß die
räumliche Lage aller Fadenleitorgane (A, B, C) zuein
ander fixiert ist, um zwischen den Fadenleitorganen eine
definierte, eingegrenzte Meßzone (M) festzulegen, und
daß im Bereich dieser Meßzone (M) mindestens einer der Sensoren
(S, S1 bis S4, 14, 15, U1 bis U3, 18, 19) in vorbestimmter
Lage zu den Fadenleitorganen (A, B, C) angeordnet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fadenleitorgane (A, B) Ösen und/oder Rollen
sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Fadenleitorgan für einen Einzel
faden (b) ein Ballonbegrenzerring (B) ist, der kon
zentrisch zu einer in Verlängerung der Spindelachse
liegenden idealen Mittelachse (M1) des auslaufenden
Zwirns (c) im Bereich des Fadenleitorganes (A) des
anderen Einzelfadens (a) angeordnet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fadenleitorgane (A, B) für die Einzelfäden
(a, b) um die Mittelachse (M1) drehbar angeordnet
sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fadenleitorgane für die Einzelfäden durch ein
um die Mittelachse mitrotierendes Fadenausgleichssystem
gebildet sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Sensoren optische Sensoren (S1 bis S4,
14, 15) sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Sensoren CCD-Zeilensensoren (S1 bis S4) sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß ein CCD-Zeilensensor (S2) in Richtung der Mittel
achse (M1) und ein zweiter CCD-Zeilensensor (S1) quer
hierzu angeordnet ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein CCD-Zeilensensor (S3, S4) zur Er
fassung der Lage der Einzelfäden (a, b) schräg zur
Mittelachse (M1) angeordnet ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sensor ein CCD-Flächensensor (15) ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sensor (14) eine Videokamera mit Monitor (16)
ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995111527 DE19511527C2 (de) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | Einrichtung zur Ermittlung von Zwirnparametern an einer Zwirnmaschine, insbesondere einer Kabliermaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1995111527 DE19511527C2 (de) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | Einrichtung zur Ermittlung von Zwirnparametern an einer Zwirnmaschine, insbesondere einer Kabliermaschine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19511527A1 DE19511527A1 (de) | 1996-10-02 |
DE19511527C2 true DE19511527C2 (de) | 1997-05-15 |
Family
ID=7758062
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE1995111527 Expired - Fee Related DE19511527C2 (de) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | Einrichtung zur Ermittlung von Zwirnparametern an einer Zwirnmaschine, insbesondere einer Kabliermaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE19511527C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN107022817A (zh) * | 2016-02-02 | 2017-08-08 | 索若德国两合股份有限公司 | 在纺织机工位上确定纱线气圈直径的装置和方法 |
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1995
- 1995-03-29 DE DE1995111527 patent/DE19511527C2/de not_active Expired - Fee Related
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CN107022817B (zh) * | 2016-02-02 | 2019-07-12 | 索若德国两合股份有限公司 | 在纺织机工位上确定纱线气圈直径的装置和方法 |
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DE19511527A1 (de) | 1996-10-02 |
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