DE3812449C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln der Fadenspannung in einer Spulstelle eines Spulautomaten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regel n der Fadenspannung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Eine von einer Spinnmaschine hergestellte Ablaufspule wird in einem nachfolgenden Schritt einem Spulautomaten zugeführt und auf eine Auflaufspule umgespult, wobei gleichzeitig Fadendefekte beseitigt werden. Dabei wird der Faden in einer Spulstelle des Spulautomaten von der feststehenden Ablaufspule in Achsrichtung der Ablaufspule nach oben abgezogen. Der von der Ablaufspule abgezogene Faden bewegt sich unter Ballonbildung und wird über einen Fadenspanner (Fadenbremse), einen Fadenwächter und dgl. laufend auf eine Auflaufspule aufgewickelt, während ihm eine Changierbewegung erteilt wird. Ein solcher Spulautomat umfaßt eine Vielzahl von nebeneinanderliegender Spulstellen. Im Falle eines Spulautomaten mit 60 Spulstellen hat das Maschinenbett eine Länge von ca. 20 m.

Der Fadenspanner einer Spulstelle muß bei jeder Änderung der Fadenart, Fadendicke, Fadenlaufgeschwindigkeit und dgl. des zu verarbeitenden Fadens auf die Eigenschaften des jeweils neu zu verarbeitenden Fadens umgestellt werden. Da bei vielen bekannten Aufspuleinrichtungen die Einstellung des Fadenspanners jeder Spulstelle mechanisch mittels einer Einstellschraube erfolgt, ist beim Einlegen des Fadens bei einer Losänderung erhebliche Zeit erforderlich, um die Fadenspanner der zahlreichen Spulstellen umzustellen.

Arbeitet eine solche Spulvorrichtung mit konstanter Fadenspannung, kann abhängig von der Fadenart die Innenschicht der Auflaufspule durch den von der Außenschicht ausgeübten Druck plattgedrückt werden, so daß sich die Stirnseiten der Auflaufspule im Bereich der Innenschichten auswölben.

Weiterhin wird bei einer Spulvorrichtung der beschriebenen Art der Faden in Achsrichtung aufwärts von der Ablaufspule abgezogen. Der abgezogene Faden läuft daher unter Ballonbildung von der Ablaufspule ab.

Die Dicke der Fadenschicht auf der Ablaufspule nimmt im Laufe des Abwickelvorgangs ab. Gegen Ende des Abwickelvorgangs befindet sich schließlich nur noch eine reduzierte Fadenschicht Y1 am unteren Ende der Spulhülse B, wie dies in der beigefügten Fig. 1 gezeigt ist. Der nach oben abgezogene Faden Y gleitet am Mantel der Spulhülse B entlang. Der Ablösewinkel von der Fadenschicht wird dadurch geringer, und der zu hohe Widerstand infolge der Fadenreibung, der Berührung mit der Spulhülse und dgl. erzeugt im Faden eine erhöhte Spannung, die zum Bruch führen kann; mit zunehmender Lauf-Geschwindigkeit des Fadens steigt diese Tendenz.

Bei einem Fadenbruch muß der Wickelvorgang zur Durchführung einer Faden­ verbindung jedesmal unterbrochen werden. Hat jede Ablaufspule ein Fadengewicht von z. B. 150 Gramm, sind zahlreiche Ablaufspulen für eine einzige, vollständig gewickelte Auflaufspule erforderlich. Ein zusätzlicher Fadenbruch pro Ablaufspule kann also den Wirkungsgrad der Spulvorrichtung erheblich herabsetzen.

Die DE 33 35 875 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Überwachung der Fadenspannung von mindestens einem elastischen Faden, der mit einer vorgegebenen Fadenspannung zur Weiterverarbeitung auf einem Träger aufgewickelt wird. Vor und/oder während des Aufwickelvorganges wird die vorgegebene Fadenspannung mit Hilfe einer Lichtschranke durch Messung des von der Fadenspannung abhängigen Durchmessers des elastischen Fadens durch Schwächung des Strahlenbündels ermittelt, und der ermittelte Meßwert jeweils mit einem dieser Fadenspannung zugeordneten soll-Durchmesserwert verglichen, wobei das Ver­ gleichsergebnis in einer Auswerteschaltung ausgewertet wird. Das verfahren ist in einer Schärmaschine anwendbar, in der eine Vielzahl von Fäden als Fadenschar zunächst gestreckt und an­ schließend mit einer vorgegebenen Entspannung auf einen Baum aufgewickelt wird. Hierbei kann die Lichtschranke quer zum Fa­ denlauf einer Vielzahl von die Fadenschar bildenden Fäden über die gesamte Fadenschar hin und her bewegt werden. Die Meßwerte jedes Fadens der Fadenschar können in einem Mikrocomputer aus­ gewertet werden. Für jeden Faden wird aus mehreren Messungen ein Mittelwert gebildet und mit dem Soll-Wert verglichen. Bei vorgegebener Über- oder Unterschreitung des-Soll-Wertes erfolgt eine Anzeige oder die Schärmaschine wird abgeschaltet.

Obwohl die Auswertung in einem Mikrocomputer erfolgt, der auch die Schärmaschine steuert, ist dieser Druckschrift nicht ent­ nehmbar, daß für jeden Faden ein Fadenspanner vorgesehen ist, der aufgrund eines in den Mikrocomputer eingegebenen Zugspan­ nungswertes die Zugspannung des zugeordneten Fadens ferngesteu­ ert einstellt.

Die aus einer älteren Patentanmeldung hervorgegangene, nachver­ öffentlichte DE 37 14 320 A1 beschreibt einen Spulautomaten mit einer Vielzahl von Spulstellen, deren Spulgeschwindigkeiten von einer zentralen Steuereinheit über Steuerleitungen festgelegt werden. In zusätzlicher Weise ist für jede Spulstelle eine un­ abhängige Steuereinrichtung zum Regulieren der Spulgeschwindig­ keit vorgesehen, welche bei einer übermäßigen Zunahme der Fa­ denspannung die Spulgeschwindigkeit absenkt.

Die aus einer älteren Patentanmeldung hervorgegangene, nachveröffentlichte DE 37 18 924 A1 beschreibt ebenfalls einen Spulautomaten mit mehreren Spulstellen, deren Spulgeschwindigkeiten von einem Zentralsteuergerät über Signalleitungen eingestellt werden. An jeder Spulstelle ist jedoch ein Fadenspannungssensor vorgesehen, der die Fadenspannung des laufenden Fadens überwacht. Bei einem bestimmten Grenzwert der Fadenspannung kann von einer an der Spulstelle vorgesehenen Steuereinrichtung die Spulgeschwindigkeit geändert werden. Vor Erreichung des Grenzwertes wird angenommen, daß die Fadenspannung etwa konstant ist, weshalb der Fadenspanner nicht geregelt werden muß.

Die aus einer älteren Patentanmeldung hervorgegangene nachveröf­ fentlichte DE 37 34 471 A1 beschreibt einen Spulautomaten mit mehreren Spulstellen, an denen jeweils ein Fadenspannungssensor zum Erfassen der Spannung eines laufenden Fadens und ein Faden­ spannungsregler zum Regeln der Spannung des Fadens entsprechend einem vom Fadenspannungssensor abgegebenen Signal vorgegeben sind.

Die DE-OS 14 10 667 beschreibt eine Vorrichtung zum gemeinsamen, ferngesteuerten Einstellen der Fadenspannung von jeweils durch einen Fadenspanner laufenden Fäden. Dabei weisen die Fadenspan­ ner jeweils gesteuerte Betätiger zum Einstellen der Fadenspan­ nung auf, und jeder Betätiger kann an eine zentrale Steuervor­ richtung angeschlossen sein.

Die DE 30 31 796 A1 beschreibt einen piezoelektrischen Geber zum Erzeugen eines von der Fadenspannung eines Textilfadens abhängigen Signals, bei dem ein piezoelektrisches Element ein Teil eines am einen Ende fest eingespannten und am anderen Ende durch den über dieses Ende laufenden Faden beanspruchten, elastischen Schwingers ist, der über ein an einer Stelle zwischen seinen Enden angreifendes und mit der Einspannstelle starr verbundenes Auflager im wesentlichen parallel zur Beanspruchungsrichtung vorgespannt ist. Dadurch erfaßt das piezoelektrische Element Schwingungen, die dem Schwinger von seiner Einspannstelle her übertragen werden, weit weniger als Schwingungen, die dem Schwinger über sein freies Ende durch die Fadenabzugskraft übertragen werden. Der Geber ist daher besonders zum Ein- bzw. Anbau in bzw. an fadenverarbeitenden Textilmaschinen geeignet. Sein Signal zeigt nicht nur die Anwesenheit, sondern bei einem laufenden Faden - auch den Lauf des Fadens an, insbesondere wenn dieser von einer Spule über Kopf abgezogen wird. Mit solch einem piezoelektrischen Geber kann auch die Fadenspannung über die Fadenbremse geregelt werden.

Die EP 0 158 199 A1 beschreibt einen Fadenfühler zur Messung der Faden­ spannung, der auf einem federelastischen oder federnd belasteten Träger sitzt. Der Träger ist mit seinem mit der Fadenspannung belasteten Ende vor einer pneumatischen Düse gelagert. Die Düse ist an ein Pneumatiksystem mit konstant eingestelltem Druck über eine Drossel angeschlossen. Der Druck hinter der Drossel repräsentiert das Meßsignal für die Fadenspannung. Der Träger kann ein einseitig eingespannter, vorzugsweise als Parallelfeder ausgebildeter Federstab sein. Das pneumatische System, an dem die Düse angeschlossen ist, kann mit einem Speicher verbunden sein, um kurzfristige Schwankungen der Fadenspannung auszugleichen. Es wird also vorgeschlagen, die Drehzahl des Antriebsmotors für die Auflaufspule in Abhängigkeit von der mittels eines Fühlers ermittelten Fadenspannung zu steuern.

Die EP 0 012 235 A1 beschreibt eine Schärmaschine zum Wickeln von von einem Spulengatter ablaufenden textilen Fäden auf einen Wickelbaum, wobei für jeden Faden eine Rollenbremse verwendet wird. Die Rollen bremsen weisen zwei Rollen auf. Die mit einem elastischen Überzug versehenen und gegeneinander gedrückten Rollen werden von dem zwischen ihnen verlaufenden Faden angetrieben. Alle Rollenbremsen sind nach dem Anfahren der Schärmaschine mit einer Bremsverstellvorrichtung selbsttätig steuerbar, die von einer Fadenspannungs­ meßvorrichtung beaufschlagt wird. Um mit der höchsten fadenbruchlosen Fadenlaufgeschwindigkeit bei geringsten Stillstandszeiten wickeln zu können, ist die an den Rollenbremsen vorhandene Fadendurchzugsgeschwindigkeit nach dem Hochfahren der Schärmaschine veränderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln der Fadenspannung in einer Spulstelle eines Spulautomaten vorzusehen, in der ein von einer Ablaufspule in Achsrichtung aufwärts abgezogener Faden auf eine angetriebene Auflaufspule gewickelt wird, mit welchem Verfahren die sich am Ende des Abspulvorgangs einer Ablaufspule einstellende Fadenspannungserhöhung weitgehend ausgeregelt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 und 2 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1-5 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 den Aufbau einer Spulstelle eines Spulautomaten;

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung;

Fig. 3-5 Diagramme des Verlaufs der Fadenspannung einer Ablaufspule, der Fadenklemmkraft bzw. der Fadengeschwindigkeit während der Spulreise.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer Spulstelle U, die Teil eines Spulautomaten ist. Ein von einer Ablaufspule 201 abgezogener Faden Y durchläuft einen Ballonbrecher 202 und einen Fadenspanner 203 und wird auf eine von einer Changierwalze 205 gedrehten Auflaufspule 206 aufgewickelt, wobei Fadenfehler von einem Fehlerdetektor 204, z. B. einem Fadenwächter, erfaßt werden.

Beim Wickeln werden Dickenschwankungen des durch den Fadenwächter 204. laufenden Fadens als elektrisches Signal 207 in eine Steuereinrichtung 208 gegeben; falls sich bei einem arithmetischen Vergleich mit einem Bezugswert ergibt, daß die Fadendicke außerhalb eines erlaubten Bereichs liegt, wird auf einen Fadenfehler geschlossen und aus der Steuereinrichtung 208 ein Befehlssignal 210 für eine Schneideinrichtung 209 gegeben, die den Faden durchtrennt. Infolgedessen endet das Fadenlaufsignal 211 des Fadenwächters 204, so daß das Durchtrennen des Fadens erfaßt wird, und die Steuerung 208 ein Stopsignal an den Antriebsmotor 212 geben kann, wodurch die Changierwalze 205 zum Stillstand kommt. Nach der Beseitigung des Fadenfehlers gibt die Steuerung ein Befehlssignal an eine Fadenverbindungsvorrichtung 213, die die Fadenenden wieder miteinander verbindet.

In Fig. 1 ist ein Impulsgenerator 214 zum Ermitteln der Umdrehung der Changierwalze 205 gezeigt. Der Impulsgenerator 214 umfaßt z. B. einen Magneten, der an einem Teil eines Changierwalzenendes befestigt ist, sowie einen Näherungsfühler. Der Impulsgenerator 214 ist einer Längenmeßanordnung zugeordnet, um die aufgewickelte Fadenlänge aus der Anzahl der Umdrehungen der Changierwalze 205 zu ermitteln.

Die Drehzahl des an jeder Spulstelle vorgesehenen Antriebsmotors 212 wird von einem ebenfalls an jeder Spulstelle vorgesehenen Umrichter 215 gesteuert. Jede Spulstelle weist eine später noch näher beschriebene Steuervorrichtung 216 auf, die dem Motor 212 für den jeweiligen Wickelzustand jeder Spulstelle die optimale Drehzahl erteilt. Die Drehzahl des Motors 212 wird über den Umrichter 215 mit einem Steuersignal 217 der Steuereinrichtung 216 eingestellt.

Fig. 2 zeigt die Steuereinrichtung 216 der Fig. 1 als Blockdiagramm. Das Signal eines Sensors 227 wird mit einem Vorverstärker 228 verstärkt und mit einem Tiefpaßfilter 229 von Störanteilen befreit. Das Tiefpaßfilter 229 ist ausgangsseitig mit einem Halbwellengleichrichter 231 verbunden, der an einen Mittelwertbildner 232 angeschlossen ist. Das gemittelte Signal gelangt über eine Halte-Schaltung 233 zu einem A/D-Wandler 234.

Ein Zentralprozessor 235 steuert die Halte-Schaltung 233 und den A/D-Wandler 234 periodisch zum Ablesen eines Fadenspannungswertes an. Die Differenz zwischen diesem Ablesewert und einem vorher eingegebenen Bezugswert 236 wird berechnet und bei 237 auf die Steuerung der Fadenspanner-Steuereinrichtung gegeben.

Ist (1) der Bezugswert kleiner als die Ist-Fadenspannung, wird der Ausgangswert der Fadenspanner-Steuereinrichtung gesenkt, um die auf den Faden ausgeübte Klemmkraft des Fadenspanners und damit die Fadenspannung zu senken. Ist (2) der Bezugswert höher als der Ist-Wert der Fadenspannung, wird der Ausgangswert der Fadenspanner-Steuereinrichtung erhöht, um die auf den Faden ausgeübte Klemmkraft und damit die Fadenspannung zu erhöhen. Ist schließlich (3) der Bezugswert gleich dem Ist-Wert, bleibt der Ausgangswert der Fadenspanner-Steu­ ereinrichtung unverändert. Nachdem das Ausgangssignal des Zentralprozessors 235 mit einem Optokoppler 238 isoliert wurde, wird es mit einem D/A-Wandler 239 zu einer Analogspannung gewandelt, die in einem U/I-Wandler 240 in einen eingeprägten Strom umgesetzt wird, der den Drehmagneten des Fadenspanners antreibt. Eine solche Steuerung erfolgt fortwährend, um die Fadenspannung innerhalb eines Regelbereichs zu halten. Verläßt die Fadenspannung bei der oben beschriebenen Fadenspannungssteuerung den Regelbereich derart, daß sie trotz einer auf Null geregelten Klemmkraft des Fadenspanners weiter steigt, wird die Fadenlaufgeschwindigkeit gesteuert. Dabei wird der Antriebsmotor 212 der Changierwalze 205 von der Steuereinrichtung 216 in Fig. 12 über den Umrichter 215 so angesteuert, daß seine Drehzahl sinkt.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen im Zusammenhang den Verlauf der Fadenspannung der Klemmkraft der Spannvorrichtung bzw. des Fadenspanners und der Fadengeschwindigkeit. Fig. 3 zeigt den typischen Verlauf der Fadenspannung beim Abspulen einer Ablaufspule. Wird nach dem Beginn t0 des Wickelns eine konstante Wickelgeschwindigkeit erreicht, ist die Fadenspannung angenähert konstant, mit abnehmender Dicke der Fadenschicht auf der Ablaufspule nimmt jedoch die Fadenspannung allmählich zu und kurz vor Ende des Abspulvorgangs abrupt zu.

Wird also vom Punkt t2 des abrupten Anstiegs an die Fadengeschwindigkeit herabgesetzt, nimmt mit sinkender Fadengeschwindigkeit auch die Fadenspannung ab. Im Hinblick auf den Wirkungsgrad der Spulvorrichtung insgesamt ist eine Abnahme der Wickelgeschwindigkeit jedoch unerwünscht. Folglich wird nicht die Fadengeschwindigkeit am Punkt t2 gesenkt, sondern die Fadenspannung durch eine Verringerung C der Klemmkraft des Fadenspanners gesenkt. Im Zeitraum t2 bis t3 wird die Zugspannung vom Fadenspanner 203 gesteuert. Im Zeitraum t3 bis t5 ist der Fadenspanner bereits offen. Folglich ist eine Steuerung der Fadenspannung durch den Fadenspanner nicht mehr möglich, es muß also zum Steuern der Fadenspannung die Fadengeschwindigkeit gesenkt werden (D).

Gemäß Fig. 4 wird die Klemmkraft des Fadenspanners im Intervall t0 bis t1 erhöht (E), um eine ungeordnete Changierbewegung des Fadens zu verhindern, da während des Anstiegs der Fadengeschwindigkeit zu Beginn des Wickelvorgangs (Hochlaufphase) die Fadenspannung gering ist und daher der Faden infolge der Zentrifugalkraft dazu neigt, sich in der Mitte der Auflaufspule anzusammeln. Im Intervall t0 bis t1 wird daher eine höhere als die normale Klemmkraft des Fadenspanners eingestellt, um die zu geringe Fadenspannung während der Hochlaufphase auszugleichen.

Während des Wickelns mit konstanter Geschwindigkeit im Intervall t1 bis t2 ist die Fadengeschwindigkeit konstant (F), wie diese Fig. 5 zeigt. Mit fortschreitendem Wickeln, wenn die Fadenschichtdicke auf der Ablaufspule abnimmt, steigt die Fadenspannung an (G), wie dies Fig. 3 zeigt. In diesem Intervall wird die Klemmkraft der Spannvorrichtung allmählich gesenkt (H).

Claims (5)

1. Verfahren zum Regeln der Fadenspannung in einer Spulstelle eines Spul­ automaten auf einen Wert innerhalb eines Regelbereiches, wobei in der Spulstelle ein von einer Ablaufspule abgezogener Faden über einen Fadenspanner (Fadenbremse) und einen Sensor (Spannungsfühler) für die Fadenspannung läuft und dann auf eine angetriebene Auflaufspule aufgewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Antriebsmotors für die Auflaufspule mit einer Steuereinrichtung derart eingestellt wird, daß der Faden nach einer Hochlaufphase mit möglichst kon­ stanter Wickelgeschwindigkeit aufgewickelt wird, und daß, falls die Fadenspannung derart zunimmt, daß eine Ausregelung der Fadenspannung mit dem Fadenspanner allein nicht mehr möglich ist, die Aufwickelgeschwindigkeit (Drehzahl des Antriebs­ motors) aufgrund des Ausgangssignals des Spannungsfühlers abgesenkt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Spannungsfühler (227), der ein piezoelektrisches Element aufweist, auf das der Faden einen Druck ausübt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Fadenspanner (203), der ein Spannelement, das mit dem Faden in Berührung steht und auf diesen einen Widerstand aufbringt, und einen Antrieb für das Spannelement aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Spannelementes ferngesteuert erfolgt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung, die das Signal des Spannungsfühlers (227) in einem Mittelwertbildner (232) mittelt und das gemittelte Signal zu einer Halteschaltung (232) leitet, wobei der Fadenspannungswert periodisch abgelesen und die Differenz zwischen dem abgelesenen Wert und einem vorher eingegebenen Bezugswert berechnet und zum Steuern der Fadenspannung innerhalb des Regelbereiches verwendet wird.