DE19547870A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Funktion einer Paraffiniereinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren beziehungsweise eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Für bestimmte Arbeitsprozesse in der Textilindustrie, beispielsweise zum Wirken und Stricken, ist es zur Erzielung besserer Lauf- und Gleiteigenschaften erforderlich, die Reibung des Fadens herabzusetzen.

Eine Verminderung der Fadenreibung kann unter anderem dadurch erreicht werden, daß der Faden während des Umspulens von Spinnkopsen auf Kreuzspulen paraffiniert wird. Bei den bekannten Paraffiniereinrichtungen wird der laufende Faden an die Stirnseite eines drehenden Paraffinkörpers angedrückt und nimmt während seines Vorbeilaufes vom Paraffinkörper ständig kleinste Paraffinmengen ab. Diese Paraffinteilchen reichen aus, um später die Oberfläche der vom Faden durchlaufenen Fadenführungselemente zu schmieren, so daß der Faden mit erheblich weniger Reibung läuft.

Es ist daher äußerst ungünstig, wenn sich ein Paraffinkörper unerkannt verbraucht, weil der laufende Faden während des Umspulprozesses dann nicht mehr paraffiniert wird.

Es sind bereits verschiedene Vorrichtungen bekannt, die eine Überwachung des Abriebs des Paraffinkörpers ermöglichen.

Die DE 12 92 566 C beschreibt bespielsweise eine Paraffiniereinrichtung, bei der die Andrückvorrichtung der Paraffinrolle als dreiarmiger, in einem Drehpunkt gelagerter, Hebel ausgebildet ist. An einem der Arme dieses Hebels greift ein Federelement an, wodurch der zweite Arm des Hebels gegen den Paraffinkörper und dieser gegen den Faden beziehungsweise einen Anschlagnocken gedrückt wird. Der dritte Arm des Hebels weist einen elektrischen Kontakt auf, der mit einer Signaleinrichtung verbunden ist. Der elektrische Kontakt wird geschlossen, wenn der Paraffinkörper verbraucht ist. Eine aufleuchtende Signallampe zeigt dann dem Bedienungspersonal an, daß an dieser Stelle ein Paraffinkörperwechsel notwendig ist.

Eine ähnliche Einrichtung ist auch durch die DE 40 10 469 A bekannt. Bei dieser Einrichtung wird eine Mindestgröße des sich infolge des Abriebs ständig verkleinernden Paraffinkörpers indirekt unter Vermeidung eines körperlichen Kontaktes nährungssensorisch erfaßt und das Sensorsignal auf eine elektrische Schalteinrichtung gegeben. Die Schalteinrichtung setzt dann ihrerseits die Spuleinrichtung still und veranlaßt ein Meldesignal.

Diese bekannten Einrichtungen haben sich in der Praxis zwar als zuverlässig erwiesen, sind in der Herstellung jedoch relativ aufwendig und damit kostenintensiv.

Die DE 42 26 295 A1 beschreibt ebenfalls ein Verfahren beziehungsweise eine Vorrichtung zur Überwachung der in einer Spuleinrichtung durchgeführten Paraffinierung eines laufenden Fadens. Bei diesem bekannten Verfahren wird unter Zugrundelegung der Parameter, Paraffinkörpergewicht, Paraffinabrieb, Garnnummer und Spulgeschwindigkeit rechnerisch die Laufzeit eines Paraffinkörpers bis zum Erreichen einer Mindestgröße ermittelt. Die Steuereinrichtung der Textilmaschine signalisiert den Ablauf der Laufzeit und erwartet die Quittierung eines vorzunehmenden Paraffinkörperwechsels. Bei fehlender Quittierung setzt die Spulstellensteuerung die Spulstelle still.

Diese rechnerische Überwachung des Paraffinkörperabtrages konnte sich, insbesondere aufgrund des nur sehr schwer voraus bestimmbaren Paraffinabriebes, in der Praxis nicht durchsetzen.

Im Zusammenhang mit der Fadenzugkraftüberwachung an den Spulstellen Kreuzspulen herstellender Textilmaschinen ist es durch die DE 40 30 892 A1 des weiteren bekannt, eine Sensoreinrichtung einzusetzen, bei der an einem vom laufenden Faden mit Gleitreibung berührten Bauteil ein, die vom laufenden Faden erzeugte Reibungswärme erfassender und daraus Steuersignale für den Spulbetrieb erzeugender, Wärmesensor angeordnet ist. Der Wärmesensor ist über eine Signalverarbeitungseinrichtung mit Steuereinrichtungen für den Fadenlauf beispielsweise mit einer steuerbaren Fadenbremse und einem Antriebsmotors für die Fadenführungstrommel verbunden. Bei Ansteigen der gemessenen Reibungswärme über einen Grenzwert hinaus wird zunächst die Bremskraft der Fadenbremse zurückgenommen. Bei einem weiteren Anstieg der Reibungswärme wird gegebenenfalls auch die Drehzahl des Antriebsmotors der Fadenführungstrommel vermindert.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren beziehungsweise eine Vorrichtung zum Überwachen von Paraffiniereinrichtungen zu schaffen, das/die kostengünstig in der Herstellung und zuverlässig in der Funktion ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in Anspruch 1 beschriebene Verfahren beziehungsweise durch die im Anspruch 4 dargelegte Vorrichtung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das im Anspruch 1 beschriebene Verfahren hat insbesondere den Vorteil, daß unter Verwendung an sich bekannter, kostengünstiger Bauelemente eine zuverlässige Überwachung der Paraffiniereinrichtung realisiert werden kann. Insbesondere wird beim erfindungsgemäßen Verfahren unmittelbar der Paraffinauftrag auf den Faden überwacht, während bei den bekannten Verfahren lediglich die Größe des jeweiligen Paraffinkörpers überwacht wurde.

Vorzugsweise werden dabei, wie im Anspruch 2 dargelegt, die von einem Fadenzugkraftsensor ausgehenden Sensorsignale, die aufgrund der Einbaulage dieses Sensors von einem unparaffinierten Faden stammen, in einer Signalverarbeitungseinrichtung mit den Sensorsignalen einer weiteren Sensoreinrichtung verglichen. Diese zweite Sensoreinrichtung ist hinter der Paraffiniereinrichtung angeordnet, so daß deren Sensorsignale im Normalfall von einem paraffinierten Faden stammen.

Da das Proportionalitätsverhalten zwischen den Sensorsignalen bekannt ist, werden durch einen Vergleich der Signale "anormale" Sensorsignale an der nachgeschalteten Sensoreinrichtung, die auf eine Fehlfunktion der Paraffiniereinrichtung hinweisen, sicher erkannt.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, Sensorelemente einzusetzen, die Reibungswärme direkt in verwertbare Sensorsignale umsetzen.

Die von den an sich bekannten Wärmesensoren aufgrund der jeweils vorliegenden Reibungswärme initiierten Sensorsignale werden in einer nachgeschalteten Signalverarbeitungseinrichtung dahingehend verwertet, daß beim Auftreten überhöhter Reibungswärme an der hinter der Paraffiniereinrichtung angeordneten Sensoreinrichtung sofort die betreffende Spulstelle stillgesetzt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung verfügt über wenigstens einen hinter der Paraffineinrichtung positionierten Wärmesensor. Das Fadenleitelement dieses Wärmesensors wird vom laufenden Faden durch Gleitreibung beaufschlagt. Die dabei entstehende Reibungswärme wird vom Wärmesensor in Sensorsignale umgesetzt, die in einer angeschlossenen Signalverarbeitungseinrichtung verarbeitet werden.

Da die Fadenzugkraft durch entsprechende Fadenzugregelungen über die Kopsreise weitestgehend konstant gehalten wird, ist jede anormale Reibungswärmeerhöhung als Reibwertänderung des Fadens, das heißt, als Fehlfunktion der Paraffiniereinrichtung erkennbar.

Es kann dabei vorgesehen sein, daß im Bereich des Wärmesensors ein weiterer Wärmefühler, der die Umgebungstemperatur erfaßt, installiert wird, so daß in der Signalverarbeitungseinrichtung die Wärmedifferenz der Signale verwertet wird.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß zwei dieser kostengünstigen, über eine Signalverarbeitungseinrichtung an eine Steuereinrichtung, vorzugsweise den vorhandenen Spulrechner, angeschlossenen Sensorelemente zum Einsatz kommen. Dabei ist sowohl der im Fadenlauf vor der Paraffiniereinrichtung angeordnete Fadenzugkraftsensor als auch die im Fadenlauf hinter der Paraffiniereinrichtung positionierte Sensoreinrichtung als Wärmesensor ausgebildet. Diese Wärmesensoren, die durch die DE 40 30 892 A1 an sich bekannt sind, weisen ein verschleißfestes, keramisches Fadenleitelement sowie einen bestrombaren Dünnschichtwiderstand auf.

Bei solchen Wärmesensoren wird das keramische Fadenleitelement vom laufenden Faden mit Gleitreibung beaufschlagt, die dabei entstehende Reibungswärme wird über den Dünnschichtwiderstand unmittelbar in verwertbare Sensorsignale umgesetzt, die über die nachgeschaltete Signalverarbeitungseinrichtung an eine Steuereinrichtung, zum Beispiel den Spulstellenrechner, weitergeleitet werden.

Der aufgrund der starken Reibwertunterschiede zwischen paraffinierten und unparaffinierten Garnen an den Wärmesensoren auftretenden Reibungswärmeunterschied ist dabei ein zuverlässiger Indikator für den jeweiligen Zustand des anliegenden Fadens.

Die in den Ansprüchen 7 und 8 dargelegte Ausführungsform führt vorteilhafterweise dazu, daß der Reibungswärmeunterschied an den Wärmesensoren im Falle einer Fehlfunktion der Paraffiniereinrichtung noch deutlicher hervortritt, da der für die Reibungswärme mitverantwortliche Reibwert des Fadens durch Vergrößerung des Umschlingungswinkels deutlich erhöht wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind einem nachfolgend anhand der Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel entnehmbar. Es zeigt:

Fig. 1 eine Spulstelle mit der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung für eine Paraffiniereinrichtung in Vorderansicht,

Fig. 2 die Spulstelle gemäß Fig. 1 in Seitenansicht,

Fig. 3 eine Vorderansicht eines als Wärmesensor ausgebildeten Sensorelementes,

Fig. 4 eine Seitenansicht der im Fadenlauf hinter der Paraffiniereinrichtung angeordneten Sensoreinrichtung,

Fig. 5 eine Seitenansicht des Fadenzugkraftsensors.

Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorderansicht auf eine Spulstelle 1 eines Kreuzspulautomaten.

Wie dargestellt, wird auf solchen Spulstellen von einem Spinnkops 2 ein Faden 3 abgewickelt. Auf seinem Fadenlaufweg zur Kreuzspule 4 durchläuft der Faden 3 verschiedene Fadenbehandlungseinrichtungen. Oberhalb des Spinnkopses 2 ist beispielsweise ein Fadenabzugsbeschleuniger 5 angeordnet. Es folgen ein Fadenzugkraftsensor 6 sowie eine Fadenspannereinrichtung 7. Die Spleißeinrichtung 12 ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, bezüglich des normalen Fadenlaufweges etwas zurückversetzt und wird vom Faden während des regulären Umspulvorganges nicht berührt. Der Faden 3 erreicht auf seinem Weg zur Kreuzspule 4 des weiteren den Fadenreiniger 8, die Fadenschneideinrichtung 9 sowie die Paraffiniereinrichtung 10. Letztes Element im Fadenlaufweg ist die Sensoreinrichtung 11, die auch den Fadenauslaufpunkt für ein Fadenchangierdreieck darstellt.

Die Kreuzspule 4 wird, wie üblich, durch eine Fadenführungstrommel 13 über Reibschluß angetrieben. Die einzelnen Fadenhandhabungseinrichtungen sind über verschiedene Signalleitungen an den Spulstellenrechner 19 angeschlossen.

Die in den Fig. 3 bis 5 in vergrößertem Maßstab dargestellten Sensorelementen 6 und 11 sind als Wärmesensoren ausgebildet. Derartige Wärmesensoren sind im Prinzip durch die DE 40 30 892 A1 bekannt.

Diese bekannten Wärmesensoren verfügen über ein Fadenleitelement 20, daß vorzugsweise aus einem keramischen Material gefertigt ist. An oder im Fadenleitelement 20 ist ein temperaturempfindlicher Dünnschichtwiderstand 21 festgelegt. Die Dünnschicht ist dabei nur einige Angström dick und besteht vorzugsweise aus Platin oder Nickel. Sie wird beispielsweise durch Aufdampfen im Vakuum auf das hier als Träger dienende keramische Fadenleitelement 20 aufgebracht und anschließend durch Einbrennen mit dem Träger verbunden.

Derartige Wärmesensoren können allerdings auch nach der sogenannten Fotomaskentechnik hergestellt werden. Dabei wird der Platin- oder Nickelwiderstand beispielsweise mäanderförmig auf eine Folie aufgedampft, so daß bestimmte Längen- und Breitenabmessungen des Widerstandes gewährleistet sind. Die Folie wird später an dem vom laufenden Faden mit Gleitreibung berührten Fadenleitelement, zum Beispiel durch Kleben, befestigt. Die Befestigung kann dabei, wie in Fig. 5 angedeutet, auch auf der vom laufenden Faden 3 nicht berührten Rückseite des Fadenleitelementes 20 erfolgen.

Die Wärmesensoren 6 und 11 sind über Signalleitungen 14, 15 mit einer Signalverarbeitungseinrichtung 16 verbunden. Die Arbeitsweise derartiger Signalverarbeitungseinrichtungen 16 ist in der DE 40 30 892 A1 ausführlich beschrieben.

Funktion der Einrichtung

Der vom Spinnkops 2 abgezogene Faden 3 gelangt, nach Durchlaufen des Fadenabzugsbeschleunigers 5, zum Fadenzugkraftsensor 6. Der Faden 3 läuft dort über das keramische Fadenleitelement 20, wobei der Umschlingungswinkel α des Fadens 3 am Fadenleitelement 20 des Fadenzugkraftsensors 6, wie in Fig. 5 angedeutet, relativ klein ist, er beträgt vorzugsweise 1° bis 4°.

Der am Fadenleitelement 20 mit der Reibkraft F₂ anliegende Faden 3 verursacht aufgrund der Gleitreibung während seines Vorbeilaufes am Fadenleitelement 20 Reibungswärme, die über den Dünnschichtwiderstand 21 in entsprechende Sensorsignale a umgesetzt und über die Signalleitung 14 an die Signalverarbeitungseinrichtung 16 geleitet werden. Die für das Entstehen der Reibungswärme mitverantwortliche Reibkraft F₂ berechnet sich nach Eytelwein als F₂ = F₁ × e^{µ α}. F₁ stellt dabei die vorliegende Fadenzugkraft dar, µ ist der Reibungskoeffizient des Fadens, α bezeichnet das Bogenmaß des jeweiligen Umschlingungswinkels des Fadens am Fadenleitelement. Die am Fadenleitelement 20 entstehende Reibungswärme wird über den Dünnschichtwiderstand 21 in verwertbare Sensorsignale a umgesetzt. Da sich die Reibungswärme im wesentlichen proportional zur Reibkraft F₂ verhält, ist mittels des Wärmesensors 6 eine Überwachung der jeweiligen Fadenzugkraft F₁ gegeben. Fadenzugkraftschwankungen werden dabei, wie üblich, durch entsprechendes Ansteuern der Fadenspannereinrichtung 7 weitestgehend ausgeglichen.

Wie in den Fig. 1 und 2 angedeutet, gelangt der Faden 3 nach dem Durchlaufen des Fadenreinigers 8 sowie einer nachgeschalteten Schneideinrichtung 9 in den Bereich einer Paraffiniereinrichtung 10. An dieser Paraffiniereinrichtung 10 wird der Faden 3 mit einem Paraffinauftrag versehen, der den Reibwert des Fadens deutlich herabsetzt.

Der paraffinierte Faden 3 läuft anschließend über das Fadenleitelement 20 der Sensoreinrichtung 11. Der Umschlingungswinkel α₁ des Fadens 3 am Fadenleitelement 20 beträgt vorzugsweise etwa 15° bis 20°.

Der mit der Reibkraft F₂ am Fadenleitelement 20 anliegende Faden 3 verursacht aufgrund der Gleitreibung auch am Fadenleitelement 20 Reibungswärme, die über den Dünnschichtwiderstand 21 in verwertbare Sensorsignale b umgesetzt und an die Signalverarbeitungseinrichtung 16 geliefert werden.

Die Sensorsignale a des Fadenzugkraftsensors 6 sowie die Sensorsignale b des "Paraffin"-Sensors 11 werden in der Signalverarbeitungseinrichtung 16 ausgewertet. Fadenzugkrafterhöhungen, wie sie beispielsweise im letzten Drittel eines Spinnkopses oder bei sogenannten Krüppelkopsen auftreten, führen sowohl am Fadenzugkraftsensor 6 als auch am "Paraffin"-Sensor 11 zu einer Reibkrafterhöhung. Die mit der Reibkrafterhöhung verbundenen Reibungswärmeanstiege an den Fadenleitelementen 20 der Sensoren 6 und 11 verlaufen dabei im wesentlichen proportional und sind daher deutlich von einem Reibungswärmeanstieg zu unterscheiden, wie er im Falle einer Fehlfunktion der Paraffiniereinrichtung auftritt.

Ein Fehlfunktion der Paraffiniereinrichtung, zum Beispiel ein fehlender Paraffinauftrag auf den Faden 3 aufgrund eines verbrauchten Paraffinkörpers, führt am Fadenleitelement 20 der Sensoreinrichtung 11, bei einem Fadenumschlingungswinkel α1 von 15° bis 20° zu einer Reibkrafterhöhung zwischen 7% und 12%, was sofort als deutlicher, unproportionaler Reibungswärmeanstieg an der Sensoreinrichtung 11 erkennbar wird.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß im Bereich der Sensoreinrichtung 11 jede Reibkrafterhöhung größer < 5%, bei einem Fadenzugkraftverlauf "normal", als ein Defekt am Paraffineur gedeutet wird, der ein Abschalten der entsprechenden Spulstelle auslöst.

Insgesamt macht sich jede Abweichung des Reibungskoeffizienten als Anstieg der Reibungswärme an der Sensoreinrichtung 11 bemerkbar, so daß beispielsweise auch die richtige Wahl des Paraffins oder dergleichen überwacht werden kann.

Claims (8)

1. Verfahren zum Überwachen von an den Spulstellen Kreuzspulen herstellender Textilmaschinen angeordneten Paraffiniereinrichtungen,
dadurch gekennzeichnet,

• - daß der laufende Faden (3) ein Fadenleitelement (20) eines Wärmesensors (11), der im Fadenlaufweg hinter der Paraffiniereinrichtung (10) angeordnet ist, durch Gleitreibung beaufschlagt,
• - daß vom Wärmesensor (11) aufgrund der entstehenden Reibungswärme initiierte Sensorsignale (b) in einer Signalverarbeitungseinrichtung (16) dahingehend verarbeitet werden,
• - daß aus der anstehenden Reibungswärme auf den jeweiligen Reibwert des beaufschlagenden Fadens (3) geschlossen und damit erkannt wird, ob ein paraffinierter oder ein unparaffinierter Faden vorliegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Sensorsignale (a) eines im Fadenlaufweg vor der Paraffiniereinrichtung (10) angeordneten, beispielsweise als Fadenzugkraftsensor ausgebildeten Wärmesensors (6) und Sensorsignale (b) einer im Fadenlaufweg hinter der Paraffiereinrichtung (10) angeordneten, ebenfalls als Wärmesensor ausgebildeten weiteren Sensoreinrichtung (6) in einer Signalverarbeitungseinrichtung (16) dahingehend verarbeitet werden, daß ein stark abweichendes Proportionalitätsverhalten zwischen den Sensorsignalen (a, b) als Fehlfunktion der Paraffiniereinrichtung (10) gedeutet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Beaufschlagen des Fadenleitelementes (20) der im Fadenlaufweg hinter der Paraffiniereinrichtung (10) angeordneten Sensoreinrichtung (11) mit einem laufenden, unparaffinierten Faden (3) zu einem Abschalten der betreffenden Spinnstelle (1) führt.

4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß im Fadenlaufweg hinter der Paraffiniereinrichtung (10) ein Wärmesensor (11) mit einem Fadenleitelement (20) angeordnet ist, an dem der Faden (3) mit Gleitreibung anliegt und
• - daß der Wärmesensor (11) über eine Signalleitung (15) an eine Signalverarbeitungseinrichtung (16) angeschlossen ist, die die aufgrund der Gleitreibung des Fadens (3) am Fadenleitelement (20) auftretende, in Sensorsignale (b) umgesetzte, Reibungswärme verarbeitet, wobei ein unparaffinierter Faden (3) durch eine "anormale" Reibungswärmeerhöhung am Fadenleitelement (20) erkennbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

• - daß eine Paraffineurüberwachungseinrichtung einen im Fadenlaufweg vor der Paraffiniereinrichtung (10) angeordneten, als Wärmesensor ausgebildeten Fadenzugkraftsensor (6) sowie eine im Fadenlaufweg hinter der Paraffiniereinrichtung (10) angeordnete, ebenfalls als Wärmesensor ausgebildete, zweite Sensoreinrichtung (11) aufweist und
• - daß der Fadenzugkraftsensor (6) und die Sensoreinrichtung (11) über eine ihre Sensorsignale (a, b) verwertende Signalverarbeitungseinrichtung (16) an eine Steuereinrichtung (19) der Spulstelle, vorzugsweise den Spulstellenrechner, angeschlossen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Fadenzugkraftsensor (6) als auch die Sensoreinrichtung (11) als ein einen temperaturempfindlichen elektrischen Widerstand, insbesondere einen Dünnschichtwiderstand (21), aufweisender Wärmesensor ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fadenleitelement (20) der Sensoreinrichtung (11) einen Fadenumschlingungswinkel (α₁) aufweist, der größer ist als der Fadenumschlingungswinkel (α₂) am entsprechenden Fadenleitelement (20) des Fadenzugkraftsensors (6).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenumschlingungswinkel (α₁) am Fadenleitelement (20) der Sensoreinrichtung (11) zwischen 5° und 45°, vorzugsweise 15° bis 20° beträgt.