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Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von Ungleichmäßigkeiten
eines laufenden Fadens Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Ermittlung von Ungleichmäßigkeiten eines laufenden Fadens einer Offen-End-Spinnmaschine.
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Bisher wurden bei Textilmaschinen Ungleichmäßigkeiten eines laufenden
Fadens zum Beispiel durch Messung seines Querschnittes ermittelt. Hierzu wurden
Vorrichtungen verwendet, die optisch, kapazitiv, fotoelektrisch oder auf sonstige
Weise eine Querschnittsnlessung erlauben.
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Die Messung des Querschnitts eines laufenden Fadens ist recht schwierig.
Foto elektrisch arbeitende Vorrichtungen müssen zum.
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Beispiel in der gleichen Querschnittsebene in verschiedenen Richtungen
angeordnet sein, damit wenigstens ungefähr ein Abbild des Querschnittes entstehen
kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf einfachere Weise als
bisher Ungleichmäßigkeiten eines laufenden Fadens zu ermitteln.
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Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß bei Offen-End-
Spinnmaschinen
Massenkräfte auf das offene Fadenencle einwirken, die der Gleichmäßigkeit beziehungsweise
Ungleichmäßigkeit des laufenden Fadens proportional sind.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird daciurch gelost,
daß mittels einer Kraftmeßvorrichtung die auf den laufenden Faden ausgeübte Kraft
oder der Differentialquotient der Kraft-Zeit-Funktion gemessen wird, die Meßwerte
in elektrische Signale umgewandelt und durch eine elektronische Auswertevorrichtung
hinsichtlich der Gleichmäßigkeit (oder Ungleichmäßigkeit) beziehungsweise der die
Kraft beeinflussenden Masse des laufenden Fadens ausgewertet werden.
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In der Spinnturbine einer Offen-End-Spinnvorrichtung wird das offene
Fadenende durch Massenkräfte in Spannung gehalten. Die Massenkräfte verändern sich
gemäß der an das offene Ende angelagerten Materialmenge. Die Materialmenge ist wiederum
maßgebend für die Gleichmäßigkeit des Fadens. Zuviel Material in Form von Fasern
oder Verunreinigungen führt zu einer Dickstelle, zuwenig Material zu einer Dünnstelle
des Fadens, weil der Faden mit vorgegebener Geschwindigkeit abgezogen wird und ein
Ausgleich durch Verstrecken nicht erfolgen kann.
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Da die auf den laufenden Faden ausgeübte Kraft eine ungleichmäßige
Wellenform besitzt, kann statt der Kraft der Differentialquotient der Kraft-Zeit-Funktion
gemessen werden, wobei die höchsten Meßwerte dann auftreten, wenn die Änderungsgeschwindigkeit
am größten ist. Dabei kann die auf den laufenden Faden ausgeübte Kraft durch elektronische
Integration der aus den Meßwerten des Differentialquotienten der Kraft-Zeit-Funktion
umgewandelten elektrischen Signale ermittelt werden.
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Außerdem wird vorgeschlagen, daß die elektronische Auswertevorrichtung
die Meßwerte hinsichtlich Mittelwert, Spitzenwert, Schwankungsbreite oder Streuung
der Spitzenwerte auswertet und/oder wahlweise Verknüpfungen der Meßwerte herstellt
zwischen Mittelwert und Spitzenwert, Mittelwert und Schwankungsbreite, Mittelwert
und Streuung der Spitzenwerte, Spitzenwert und Schwankungsbreite, Spitzenwert und
Streuung der Spitzenterte, Schwankungsbreite und Streuung der Spitzenwerte. Die
genannten Werte und Verknüpfungen lassen Rückschlüsse auf die Ursachen der Fadenungleichmäßigkeiten
zu. Diese Ursachen können zum Bespiel defekte Maschinenteile, Rotorverschmutsuxsg,
ungenaue Einstellung des Faserband-Auflösetefis> ungleichmäßige Beschaffenheit
des Faserbandes sein. Durch Verknüpfung der Werte können unter Umständen Rückschlüsse
auf mehrere Störungsursachen
gleichzeitig gewonnen werden.
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Die Auswertung durch die elektronische Auswertevorrichtung kann sich
auf die einzelne Spinnstelle oder den Vergleich unterschiedlicher Spinnstellen beziehen.
Der Vergleich der Meßwerte kann auf den gleichen Meßzeitpunkt oder unterschiedliche
Meßzeitpunkte bezogen sein.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen,
daß an der Offen-End-Spinnmaschine eine Kraftmeßvorrichtung zur Messung der auf
den laufenden Faden ausgeübten Kraft oder des Differentialquotienten der Kra£t-Zeit-Funktion,
eine Vorrichtung zur Umwandlung der Meßwerte in elektrische Signale entweder in
Verbindung mit der Kraftmeßvorrichtung oder getrennt davon, und außerdem entweder
in Verbindung mit der Offen-End-Spinnmaschine oder getrennt eine die elektrischen
Signale hinsichtlich der Gleichmäßigkeit beziehungsweise der Masse des laufenden
Fadens auswertende elektronische Auswertevorrichtung angeordnet ist.
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Unter einer Kraftmeßvorrichtung wird in weitestem Sinn eine Meßvorrichtung
verstanden, die ein Signal au6gibt, dessen letzte Ursache in der auf den laufenden
Faden ausgeübten Kraft liegt.
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Vorteilhaft sind einer elektronischen Auswertevorrichtung jeweils
mehrere Kraftmeßvorrichtungen und gegebenenfalls ein Meßstellenumschalter zugeordnet.
OR sind elektronische Auswertevorrichtungen in Form einer Datenverarbeitungsanlage
ohnehin schon vorhanden. Die erfindungsgemäßen Kraftmeßvorrichtungen können an eine
derartige Anlage angeschlossen werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind den Vorrichtungen zur
Umwandlung der Meßwerte in elektrische Signale kapazitiv> induktiv, piezoelektrisch,
fotoelektrisch oder auf sonstige Weise elektronisch arbeitende elektrische Geber
zugeordnet. Dabei kann es sich zum Beispiel um elektrische Ventile, Generatoren
oder variable elektrische Widerstände handeln.
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Vorteilhaft ist die Kraftmeßvorrichtung zwischen dem Garnerzeuger
und der Fadenabzugsvorrichtung der Offen-End-Spinumaschine angeordnet. Je näher
die Kraftmeßvorrichtung denr: offenen Garnende liegt, desto weniger kann die Messung
durch mechanische Schwingungen, elastische Dehnung oder Drallveränderung des Garns
beeinflußt oder gestört werden.
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Bei Oflen-End-Spinnmaschinen einer üblichen Bauart, bei der die Fadenabzugsvorrichtung
nicht in Achsrichtung der Spinaturbine,
sondern über der Spinnturbine
und außerhalb der Turbinenachse angeordnet ist, wird die Kraftmeßvorrichtung zugleich
als Fadenumlenken ausgebildet. Dabei erhält der Meßkopf der Kraftmeßvorrichtung
zum Beispiel eine Umlenkrolle, Die Kraftmeßvorrichtung kann zugleich als Fadenwächter
und/ oder Fadenreiniger zur Ausgabe eines Fadenlauf- oder Faden stillstandssignals
dienen. Das Fadenlaufsignal kann differenziert ausgegeben werden und zuin Beispiel
beim Auftreten grBßerer Fadenungleichmäßigkeiten zum steuernden oder regelnden Eingriff
in den Spinnprozeß oder zum. Abstellen der Spinnstelle dienen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der
elektronischen Auswertevorrichtung eine elektronische Integrationsschaitung zugeordnet
ist. Mittels einer derartigen Schaltung wird aus den Meßwerten des Differentialquotienten
der Kraft Zeit-Funktion ein Signal für die auf den laufenden Faden ausgeübte Kraft
gewonnen. Hierbei genügt es gegebenenfalls, wenn die Integration nur angenähert
durchgeführt wird.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß die Gleichmäßigkeit oder Ungleichmäßigkeit des laufenden Fadens durch eine einfache
Meßvorrichtung sicher und genau
ermittelt werden kann, die Ermittlung
direkt nach der Entstehung des Fadens geschieht und Störeinflüssen weitgehend entzogen
ist.
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Die Ermittlung der Ungleichmäßigkeiten des laufenden Fadens geschieht
vorteilhcaft unbeeinflußt von Klimaeinflüssen, Garnzusammensetzung, Garnquaiität,
Garndichte oder Garndrehung. Vorteilhaft ist auch die gleichzeitige Verwendung des
Kraftmessers als Fadenwächter oder Fadenreiniger.
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Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird im folgenden Text näher beschrieben und erläutert.
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Die Zeichnung zeigt ausschnittsweise eine einzelne Arbeitsstelle einer
Offen-End-Spinnmaschine. über den Xeisekanals 1 einer Faserspeisevorrlchtung 2 werden
einzelne Textilfasern in einen Spinnrotor 3 einer Spinnturbine 4 geleitet. Der Spinnrotor
3 besitzt einen rohrförmigen, konzentrisch zur Drehachse 5 angeordneten Stutzen
6 zur Aufnahme eines Wälzlagers 7, das in eine stationäre Lagerbuchse 8 eingebettet
ist. Ein Abzugsröhrchen 9 ist ebenfalls konzentrisch zur Drehachse -5 in die Lagerbuchse
8 eingebettet. Der Spinnrotor 3 besitzt außerdem einen rohrförmigen Ansatz 10, der
für einen Treibriemen 11 als Riemenscheibe dient.
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Außerhalb der Drehachse 5 der Spinnturbine 4 ist eine Fadenabzugsvorrichtung
14 angeordnet, die aus zwei Abzugswalzen 15, 16 mit zugehörigen Achsen 17, 18 besteht.
Oberhalb der Fadenabzugs-Vorrichtung 14 befindet sich eine Aufwickeleinrichtung
19 mit einer Umlenkstange 20, einem Fadenführer 21, einer durch eine Welle 23 angetriebenen
Wickelwalze 22 und einer auf der Wickelwalze 22 abrollenden und durch Friktion angetriebenen
Spule 24.
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In den Fadenlauf ist eine Kraftrneßvorrichtung 12 geschaltet. Sie
besitzt eine an einer stationären Konsole 13 befestigte Blattfeder 29, an deren
Ende eine Fadenumlenkrolle 30 angebracht ist.
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Die Blattfeder 29 ist mit einem Magneten 31 verbunden, der berührungslos
in eine stationär angeordnete Tauchspule 32 eintaucht.
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Die Tauchspule 32 besteht aus einer Vtelzahl von Windungen eines polierten
Drahtes, dessen Enden 33, 34 über Leitungen 35, 38 mit einer elektronischen Auswertevorrichtung
37 verbunden sind.
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Über eine Leitung 38 ist der Auswertevorrichtung 37 eine elektronische
Integrationsschaltung zugeordnet, die in dem häaase 39 enthalten Ist. Die ermittelten
und ausgewerteten Daten werden über eine Ausgabeleitung 40 ausgegeben.
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Die Konsole 13 ist mittels der Schrauben 43, 44 in Richtung des Pfeiles
45 verstellbar. Die Blattfeder 29 ist auswechselbar.
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Durch Wahl verschiedener Federstärken und Einstellung unterschiedlicher
Einspannlänge der Feder ist die durch die Blattfeder 29 auf den Faden 27 eSmwirkende,
in Richtung des Pfeiles 46 angreifende Gegenkraft wählbar.
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Der rasch rotierende Spinnrotor 3 sammelt die durch den Speisekanal
1 zugeführten Textil£asern in einer Faserrinne 25. An das offene Ende 26 des gesponnenen
Fadens 27 werden die Textilfasern aus der Faserrinne 25 heraus laufend angelegt,
in Drehung versetzt und angesponnen.
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Die Abzugswalzen 15 und 16 ziehen den Faden 27 in Richtung des Pfeiles
28 mit vorgegebener Geschwindigkeit. Er durchläuft zunächst das Abzugsrdhrchen 9
und wird durch die Fadenumlenkrolle 30 der Kraftmeßvorrichtung 12 in Richtung des
Pfeiles 28 umgelenkt.
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Die durch die Welle 23 angetriebene Wickelwalze 22 dreht sich in Richtung
des Pfeiles 41. Die in Richtung des Pfeiles 42 angetriebene Spule 24 übt auf den
Faden 27 ebenfalls eine Zugkraft aus, so daß er, geführt durch die Umlenkstange
20 und den Fadenführer 21,
fest auf die Spule 24 aufgewickelt wird.
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Die Blattfeder 29 ist so vorgespannt und ihre Charakteristik und ihre
Abmessungen sind eo gewählt, daß im Mittel die in Richtung des Pfeiles 46 wirkende
Gegenkraft der Feder der vom Garnerzeuger her auf den Faden 27 einwirkenden Kraft
die Waage hält.
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Als Garnerzeuger dient in diesem Ausführungsbeispiel die Spinnturbine
4.
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Die Blattfeder 29 bleibt in Ruhe> solande auf den Faden 27 eine
konstante Kraft einwirkt. Somit führt auch der Magnet 31 gegen die Tauchspule 32
keine Relativbewegung aus. Es wird in der Tauchspule 32 keine Spannung induziert.
Die Kraft-Zeit-Funktion hat einen geraden Verlauf ohne Anstieg oder Abfall. Der
Wert Null der induzierten Spannung entspricht dem Differentialquotienten der Kraft
- Zeit -Funktion.
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Sobald nun eine Ungleichmäßigkeit des Fadens in Form einer Dickstelle
auftritt, steigt die auf den Faden 27 einwirkende Kraft an, wodurch die Blattfeder
29 gegen die Richtung des Pfeiles 46 etwas ausgelenkt wird. Dabei taucht der Magnet
31 weiter in die Tauchspule 32 ein. Es wird in der Tauchspule 32 eine positive Spannung
induziert, deren Höhe von der Eintauchgeschwindigkeit des Magneten
31
und damit von der Steilheit des Kraftanstiegs abhängig ist.
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Die in der Tauchspule 32 induzierte Spannung entspricht wieder dem
Differentialquotienten der Kraft - Zeit -Funktion.
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Der Kraftanstieg wirdlangsamer und die Kraft erreicht schließlich
einen Maximalwert. In diesen Zeitpunkt ist der Magnet 31 ebenfalls in Ruhe und die
induzierte Spannung hat den Wert Null, entspricht also ebenfalls wieder dem Differentialquotienten
der Kraft-Zeit-Funktion.
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Beim anschließenden Abfall der auf den Faden 27 einwirkenden Kraft
wird der Magnet 31 wieder aus der Tauchspule 32 gezogen.
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Dabei wird in der Tauchspule eine negative Spannung induziert, deren
Höhe von der Geschwindigkeit abhängt, mit der der Magnet 31 aus der Tauchspule 32
gezogen wird. Diese Geschwindigkeit ist von der Steilheit des Abfalls abhängig.
Die induzierte apannung entspricht damit wieder dem DifferentMquotienten der Kraft-Zeit-Funktion.
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Beim Auftreten einer Dünnstelle fällt die auf den Faden 27 einwirwende
Kraft ab, erreicht ein Minimum und steigt schließlich wieder auf den Normalwert.
Dementsprechend wird die induzierte Spannung zunächst negativ, erreicht beim Wendepunkt
den Wert Null, wird dann positiv und erreicht nochmals beim Aufhören der Kraftänderung
den
Wert Null, Immer entsprechend dem Differentialquotienten der Kraft-Zeit-Funktion.
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Die durch die magnetische Induktion einerseits und die Massenträgheit
andererseits bedingte Dämpfung ist erwünscht und macht einen zusätzlichen Dämpfer
bei der Meßwertermittlung überflüssig.
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Mittels der im Gehäuse 39 enthaltenen Integrationsschaltung kann eine
elektronische Integration durchgeführt werden, so daß man einen Meßwert für die
auf den Faden 27 ausgeübte Kraft erhält.
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Rückschlüsse auf das Vorhandensein von Ungleichmßigkeiten lassen sich
jedoch auch ohne Integration ziehen.
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Die beschriebene Anordnung hat den Vorteil, daß eine Nullpunktjustierung
der Kraftmeßvorrichtung 12 entfallen kamm, wogegen bei direkter Kraftmessung eine
solche Justierung erforderlich ist.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt. Dieses Beispiel stellt nur eine von vielen anderen Möglichkeiten der
Erfindungsanwendung dar.