DE4011458C2

DE4011458C2 - Umlauffadenführer

Info

Publication number: DE4011458C2
Application number: DE4011458A
Authority: DE
Inventors: Karl Dr Ing Bauer; Eberhard Krenzer; Wolfgang Noelle; Karl-Heinz Wette
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1989-04-14
Filing date: 1990-04-09
Publication date: 1994-09-29
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: DE4011458A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Umlauffadenführer für den Effektfaden zur Herstellung eines Effektgarns nach Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Umlauffadenführer ist aus der DE 20 54 609 A1 bekannt. Bei diesem nur schematisch gezeigten Umlauffadenführer besteht das Problem, daß die bewegten Teile ungeschützt laufen und somit eine Verletzungsgefahr darstellen. Zwar läßt sich der Umlauffadenführer grundsätzlich in einem Gehäuse unterbringen, dann jedoch ergibt sich das Problem, daß der kontinuierlich laufende Endlosfaden nicht mehr in den Umlauffadenführer einlegbar ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den Umlauffadenführer so weiterzubilden, daß er arbeitstechnisch sicher ist und daß trotzdem ein kontinuierlich laufender Faden bedingungstechnisch einfach in den Herstellungsprozeß eingeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Aus der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß der Effektfaden automatisch vom Umlauffadenführer eingefangen werden kann, ohne daß das Gehäuse vorher entfernt werden muß.

Aus der Weiterbildung nach Anspruch 2 wird bei einem solchen Umlauffadenführer zusätzlich noch die Möglichkeit zur Beeinflussung und Steuerung der Ausbildung von Dünn- und Dickstellen im Effektgarn geschaffen.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 3 und 4.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 die Aufsicht auf eine schematisch dargestellte Vorrichtung;

Fig. 2 den Schnitt durch die Vorrichtung in der Ebene II-II;

Fig. 3 den Schnitt durch die Vorrichtung in der Ebene II-III;

Fig. 4 die Untersicht der Vorrichtung;

Fig. 5 einen Schaltplan für die Steuereinrichtung des Umlaufmotors;

Fig. 6 ein Drehzahl-/Zeitdiagramm des Umlaufmotors.

Ein Kernfaden 1 und ein Effektfaden 2 werden durch Galetten 3 und 4 über Fadenführer 5 gemeinsam einer Lufttexturierdüse zugeführt und durch eine gemeinsame Abzugsgalette 9 daraus abgezogen. Ein Lufttexturierverfahren ist z.B. in dem deutschen Patent 27 49 867 beschrieben. Bei einer solchen Lufttexturierung entsteht ein Effektgarn, wenn der Kernfaden 1 mit vorzugsweiser konstanter, jedenfalls relativ hoher Fadenspannung und der Effektfaden 2 mit wechselnder, im Mittel niedrigerer Fadenspannung in die Düse 6 geführt wird. Es entsteht ein Gesamtfaden, im folgenden als Effektgarn 8 bezeichnet, in dem die Endlosfilamente des synthetischen Kernfadens 1 und die Endlosfilamente des synthetischen Effektfadens 2 miteinander verwirbelt sind, wobei die Fila mente des Effektfadens in dem Effektgarn zu Schlingen, Schlaufen, Bögen und dgl. verformt sind, deren Größe/Ampli tude von der jeweils angewandten Fadenspannung des Effekt fadens 2 in der Lufttexturierdüse 6 abhängt.

Der Gesamtfaden (das Effektgarn) wird aus der Düse durch eine Abzugsgalette 9 abgezogen. Die Fadenspannung des Kernfadens 1 hängt von dem Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Abzugs galette 9 und der den Kernfaden liefernden Galette 3 ab. Die Fadenspannung des Effektfadens 2 hängt einerseits ab von dem Geschwindigkeitsverhältnis der Abzugsgalette 9 und der den Effektfaden liefernden Galette 4, zum anderen aber auch davon, wieviel Fadenmenge des Effektfadens 2 in der Vorrich tung zur Bildung einer Fadenschleife momentan gespeichert wird und ob die Speicherung zunimmt oder abnimmt.

Im folgenden wird die Vorrichtung 10 zur Bildung der Faden schleife beschrieben:
Ein Umlauffadenführer 13 ist an dem freien Ende eines Hebels 14 drehbar befestigt. Der Hebel 14 wird mit gleich bleibendem Drehsinn um die Umlaufachse 15 gedreht. Dadurch bewegt sich der Umlauffadenführer 13 in einer vorgegebenen Umlaufebene auf einer kreisförmigen Umlaufbahn. In dieser Umlaufebene sind auch der Einlauffadenführer 11 und der Auslauffaden führer 12 angebracht. Der Einlauffadenführer 11 und der Auslauffadenführer 12 bilden mit der Umlaufachse 15 einen Winkel, der kleiner ist als 180°. Außerdem soll die Umlaufbahn des Umlauffadenführers 13 die Verbindungslinie zwischen den Fadenführern 11 und 12 allenfalls berühren, nicht aber schneiden. Das heißt, daß die Länge des Hebels 14 bzw. der Abstand zwischen der Umlaufachse 15 und der Drehachse des Umlauffadenführers 13 vorzugsweise kleiner oder gleich dem kleinsten Abstand der Verbindungslinie zwischen den Faden führern 11 und 12 von der Umlaufachse 15 ist.

Zum Antrieb des Hebels 14 dient ein Umlaufmotor 16. Der Umlaufmotor 16 wird durch Umlaufsteuerung 17 nach einem vor gegebenen Programm oder nach Zufallsprogramm angetrieben.

Die Vorrichtung 10 zur Erzeugung der Fadenschleife ist in einem Gehäuse untergebracht, das aus einem zylindrischen Mantel 18 und einem Deckel 19 besteht. Der Mantel 18 und der Deckel 19 sind nur an einer Stelle miteinander befestigt, so daß beide einen Schlitz 20 bilden. Der Schlitz 20 liegt in der Umlaufebene des Umlauffadenführers 13 und der Fadenführer 11 und 12. Die Befestigungsstelle zwischen Mantel 18 und Deckel 19 liegt in dem kleinsten Winkelbereich zwischen den Fadenführern 11 und 12, wobei davon auszugehen ist, daß die Zylinderachse des Gehäusemantels 18 und die Umlaufachse 15 zusammenfallen. Daher erstreckt sich der Schlitz 20 über den größten Zentriwinkel zur Umlaufachse 15, auf dessen Schenkeln die Fadenführer 11 und 12 liegen.

Der Einlauffadenführer 11 ist in einem Schlitz 21, der kon zentrisch zur Umlaufachse 15 liegt, beweglich geführt. Hier durch kann der Einlauffadenführer 11 in einer gewünschten Position festgestellt werden. Daher ist der Zentriwinkel zur Umlaufachse 15, auf dessen Schenkeln die Fadenführer 11, 12 liegen, einstellbar. In dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungs beispiel geschieht die Positionierung des Einlauffadenführers 11 durch einen Antrieb, der aus dem Motor 24, der Kurbel 23 und der Schubstange 22 besteht. Der Motor 24 kann so ange trieben werden, daß der Einlauffadenführer 11 in eine gewünschte Position gefahren wird und dort während der Pro duktion des Effektgarns stehenbleibt. Der Motor 24 kann aber auch durch eine Steuereinrichtung 25 während der Herstellung des Effektgarnes dauernd mit konstanter Drehzahl oder nach einem vorgegebenen Programm mit wechselnder Drehzahl, jedoch gleich bleibender Drehrichtung angetrieben werden, so daß der Einlauffadenführer 11 seine Position während der Herstellung des Effektgarnes dauernd ändert.

Zur Funktion

Zunächst wird die Funktion betrachtet bei stillstehendem Einlauffadenführer 11. Der Effektfaden 2 wird zunächst von der Galette 4 kommend gemeinsamen mit dem Kernfaden 1 durch Fadenführer 5 in die Lufttexturierdüse 6 eingeführt. Aus der Lufttexturierdüse 6 wird der Gesamtfaden (Effektgarn) 8 durch Abzugsgalette 9 abgezogen. Nunmehr wird zum Inbetriebsetzen des Prozesses der Effektfaden 2 zwischen den Fadenführern 11 und 12 zu einer Fadenschleife ausgezogen. Diese Fadenschleife wird über das zylindrische Gehäuse 18 gestülpt. Dadurch fällt der Faden in den Schlitz 20 des Gehäuses. Der Faden gelangt dabei automatisch in die Führungsrille des Umlauffadenführers 13. Bei dem Umlauffadenführer 13 handelt es sich vorzugsweise um eine frei drehbare Rolle. Der Umlauffadenführer 13 wird mit wechselnder Drehzahl, jedoch gleich bleibender Drehrich tung angetrieben. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird dadurch die Fadenschleife zwischen dem Einlauffadenführer 11 und dem Auslauffadenführer 12 vergrößert und verkleinert. Vorausgesetzt, die Fadenführer 11, 12 stehen fest, hängt der zeitliche Verlauf dieser Vergrößerung und Verkleinerung ab von der Drehzahl und der Änderungsgeschwindigkeit der Dreh zahl. Es werden also bei der Herstellung des Effektgarns zeitlich schwankende Fadenmengen des Effektfadens in Form einer zeitlich schwankenden Fadenschleife gespeichert. Die größte und die kleinste Speichermenge hängt ab von der Dimen sionierung der Vorrichtung 10, insbesondere von dem Abstand der Fadenführer 11 und 12 voneinander, von dem Abstand der Fadenführer 11 und 12 von der Umlaufachse 15 sowie von dem Radius der Umlaufbahn des Umlauffadenführers 13.

Durch Positionierung der beiden Fadenführer 11 und 12 kann also die größte und die kleinste Speichermenge variiert werden. Vorzugsweise bleibt der Auslauffadenführer 12 orts fest, damit die Fadenlaufverhältnisse in der Texturierdüse 6 nicht geändert werden. Der Fadenführer 11 kann jedoch in dem Schlitz 12, der konzentrisch zur Umlaufachse 15 liegt, ver stellt werden. Bei kleinstem Abstand zwischen den Fadenfüh rern 11 und 12 entsteht die größte Schwankung der Faden speichermenge. Bei größtem Abstand der Fadenführer 11 und 12 entsteht die kleinste Schwankung der Fadenspeichermenge.

Durch während der Effektgarnherstellung ständig wechselnde Positionierung des Einlauffadenführers 11 mit Hilfe des Antriebs nach Fig. 4 kann der Änderung der Fadenspeicher menge, welche durch den Umlauf des Umlauffadenführers 13 hervorgerufen wird, eine zusätzliche Änderung überlagert werden. Hierbei sind folgende Betriebsweisen denkbar:

a) Der Umlauffadenführer 13 läuft mit konstanter Drehzahl um; der Antrieb 24 zur Verlegung des Fadenführers 11 wird mit einer nach einem Verlegungsprogramm variablen Drehzahl betrieben;
b) Der Umlauffadenführer 13 läuft mit einer nach Umlaufpro gramm variablen Drehzahl um; der Motor 24 zur Verlegung des Einlauffadenführers 11 wird mit konstanter Drehzahl betrieben;
c) Der Umlauffadenführer 13 läuft mit einer nach dem Umlauf programm variablen Drehzahl um;
der Motor 24 zur Verlegung des Einlauffadenführers 11 wird mit einer nach Verlegungsprogramm variablen Drehzahl betrieben, wobei wiederum die Alternativen bestehen, daß Umlaufprogramm und Verlegungsprogramm aufeinander abge stimmt sind oder willkürlich überlagert werden;
d) Der Umlauffadenführer 13 und der Antrieb 24 zur Verlegung des Fadenführers 11 laufen mit konstanten Drehzahlen um, wobei die Drehzahlen jedoch ungleich sind. Hierdurch erfolgt abwechselnd eine Addition und eine Subtraktion der Wirkungen des Umlauffadenführers einerseits und des Faden führer-Abstandes andererseits.

Es ist aus dieser Zusammenstellung ersichtlich, daß durch die überlagerte Steuerung der Schleifenbildung zum einen durch Umlauf des Umlauffadenführers 13 und zum anderen durch Verle gung eines der Fadenführer 11 eine vielfältige Steuerungsmög lichkeit für die Effektgarnbildung gegeben ist. Dies gestat tet eine feinfühlige Anpassung an die gewünschten Resultate.

Doch auch bei feststehendem Fadenführer 11 ist mit der Vorrichtung eine sehr feinfühlige Anpassung an unterschied liche praktische Anforderungen möglich, wenn die Umlaufdreh zahl des Umlauffadenführers 13 ständig variiert wird. Hierzu ist ein geeigneter Schaltplan in Fig. 5 dargestellt. Dabei wird der Umlaufmotor, ein Asynchronmotor, über einen Fre quenzgeber 30 angetrieben, dessen Frequenz mittels Regler 29 gesteuert wird. Die Drehzahl des Umlaufmotors 16 wird auf das dem Regler 29 vorgegebene Sollwertsignal eingeregelt.

Zur Vorgabe des Sollwertsignals n_soll, das dem Regler vorgege ben wird, dient der im folgenden beschriebene Teil der Steuereinrichtung 17:
Die Grunddrehzahl des Umlaufmotors 16 wird an dem Potentio meter 26 eingegeben, welches als Sollwertgeber für die Grund drehzahl dient. Das Ausgangssignal des Sollwertgebers 26 wird über einen Operationsverstärker 27 mit innerer Rückführung und einen Integrator 28 auf den Regler geführt. Bei konstan tem Eingangssignal wirkt der Integrator als Verstärker. Auf das dynamische Verhalten wird später eingegangen.

Ein weiterer Operationsverstärker 31 ist ebenfalls durch den Sollwertgeber 26 angesteuert. Der Operationsverstärker 31 weist eine einstellbare innere Rückführung auf, so daß sein Ausgangssignal unabhängig von dem Operationsverstärker 27 einstellbar ist. In die Rückführung des Operationsverstärkers 27 ist das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 31 einge führt. Die Verbindung zwischen dem Operationsverstärker 31 und dem Operationsverstärker 27 wird durch einen Schalter 32 hergestellt. Der Schalter 32 wird durch einen Oszillator im Einschalt- und Ausschaltsinne mit einer durch Oszillator 34 vorgegebenen Taktfrequenz betätigt. Der Oszillator wird durch einen Sollwertgeber 33 angesteuert, so daß durch den Oszil lator eine Impulskette mit einstellbarer Frequenz erzeugbar ist. Dem Oszillator 27 wird also in seiner Rückführung mit vorgebbarer Taktfrequenz ein in seiner Höhe einstellbares Gegensignal von Oszillator 31 aufgeprägt. Dadurch wird auch das Ausgangssignal des Oszillators 27 mit dieser Taktfrequenz sprunghaft verringert und wieder auf den Ausgangswert er höht. Dieser Ausgangswert wird nun dem Integrator 28 aufge geben. Der Integrator 28 bestimmt das Änderungsverhalten des einzugebenden Sollwertes der Drehzahl und bewirkt, daß bei sprunghafter Änderung des Ausgangssignals des Operationsver stärkers 27 eine stetige Änderung des dem Regler vorzugeben den Sollwertsignals der Drehzahl erfolgt.

Jeder sprunghaften Änderung des Ausgangssignals des Opera tionsverstärkers 27 ist also eine nur endliche Beschleunigung der Drehzahl des Umlaufmotors 16 dank des Integrators, im folgenden auch "Beschleunigungsgeber" genannt, zugeordnet.

Die Höhe des Beschleunigungswertes bzw. Verzögerungswertes bei negativer sprunghafter Änderung wird durch den Sollwert geber 35 des Beschleunigungsgebers 28 eingestellt.

Der Regler 29 hat ein Proportional/Integral-(PI-)Verhalten. Die Reglerkonstante K sowie die Verzögerungszeit T_v des Reglers kann an dem Sollwertgeber 36 eingestellt werden. Weitere Einstellmöglichkeiten, die bereits erwähnt wurden, sind:

- die Taktfrequenz an dem Sollwertgeber 33 für den Taktgeber,
- die Grunddrehzahl an dem Potentiometer 26,
- die durch Operationsverstärker 31 - im folgenden auch "Änderungsgeber" genannt - vorgegebene Gegenspannung an der inneren Rückführung mit Widerstand 37 des Operationsver stärkers 31.

Aus dem nachfolgenden Diagramm nach Fig. 6, welches den zeit lichen Verlauf der Drehzahl zeigt, ergibt sich gleichzeitig auch die Funktion der Schaltung nach Fig. 5. In Fig. 6 ist im unteren Bereich auch der zeitliche Verlauf der durch den Oszillator 34 erzeugten Impulskette gezeigt, mit der der Schalter 32 betätigt wird. Wir gehen zunächst davon aus, daß der Schalter 32 geöffnet ist. Durch Einstellung des Potentio meters 26 wird eine bestimmte konstante Spannung vorgegeben, die der Beschleunigungsgeber als konstantes Drehzahl-Soll wert-Signal an den Regler 29 weitergibt. Bei geöffnetem Schalter 32 wird also der Umlaufmotor 16 mit konstanter Dreh zahl angetrieben.

Der Operationsverstärker 31 wird nun ebenfalls mit einer konstanten Grundspannung betrieben. Da jedoch die innere Rückführung einstellbar ist, ist die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 31 ebenfalls einstellbar. Bei geschlos senem Schalter 32 wirkt diese Spannung additiv zu der rückge führten Spannung des Operationsverstärkers 27. Daher wirkt die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 31 im Sinne einer sprunghaften Verminderung der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 27.

Der Schalter 32 wird in dem durch die Impulskette des Oszil lators 34 vorgegebenen Takt geöffnet und geschlossen. Daher ändert sich auch das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 27 sprunghaft mit derselben Taktfrequenz. Positive Änderungen führen in dem Integrator/Beschleunigungsgeber 28 zu einem konstanten Beschleunigungswert für die Drehzahl. Negative sprunghafte Änderungen führen zu einer konstanten Verzögerung der Drehzahl. Beschleunigung und Verzögerung können an dem Sollwertgeber 35 eingestellt werden.

In Fig. 6 stellt die Konstante NG die Grunddrehzahl dar. Durch Verstellung des Potentiometers 26 wird diese Grunddreh zahl als waagerechte Linie höher oder tiefer gelegt.

Der Grunddrehzahl wird eine Drehzahländerung überlagert, und zwar - in Fig. 6 dargestellt - negativ überlagert. Diese Überlagerung erfolgt während einer Taktzeit T. Die Taktzeit T entspricht einer Periodendauer des Taktgebers 34. Durch Soll wertgeber 33, d.h. Potentiometer, kann diese Taktzeit T ein gestellt werden.

Die Verzögerung der Drehzahl wird in dem Diagramm nach Fig. 6 durch den Winkel alpha, die Beschleunigung durch den Winkel beta repräsentiert. Alpha und beta können durch Sollwertgeber 35 für den Beschleunigungsgeber 28 eingestellt werden.

Innerhalb jeder Taktzeit erfolgt also eine Verminderung der Drehzahl mit der Verzögerung alpha. Diese konstante Verzöge rung wird beibehalten, bis eine Änderungsweite delta_n er reicht ist. Die Änderungsamplitude wird eingestellt an dem Sollwertgeber 37 des Änderungsgebers 31. Nach dem Erreichen der vorgegebenen Änderungsamplitude erfolgt ein Einschwing vorgang in den verringerten Drehzahlsollwert. Denn der Regler 29 ist so eingestellt hinsichtlich seiner Reglerkonstante K, welches das Verhältnis zwischen Eingangs- und Ausgangssignal im statischen Zustand charakterisiert, und hinsichtlich seiner Verzögerungszeit TV, welche die Zeit wiedergibt, die bei sprunghafter Änderung des Eingangssignals erforderlich ist bis zur Erreichung des statischen Zustandes, daß sein Ausgangssignal bzw. der von diesem Ausgangssignal angesteuer te Umlaufmotor 16 eine gedämpfte Schwingung ausführt. Durch Vorgabe der Reglerkonstanten K und der Verzögerungszeit TV kann dieses Schwingungsverhalten vorgegeben werden. Wenn die Hälfte der Taktzeit erreicht ist, erfolgt eine Beschleunigung mit dem vorgegebenen Beschleunigungswert beta. Dabei gilt jedoch, daß beta×T/2 größer oder gleich alpha×T/2 ist. Hierdurch wird gewährleistet, daß die Grunddrehzahl NG inner halb jeder Taktzeit wieder erreicht wird.

In Fig. 5 ist nun weiterhin dargestellt, daß die Sollwert geber 26, 33, 35, 36, 37 auch durch einen programmierbaren Mikroprozessor 39 angesteuert werden können. In diesem Falle sind beliebige Kurvenformen für die Drehzahl vorgebbar, wobei jedoch gewährleistet werden muß, daß eine obere Drehzahl und eine untere Drehzahl vorgegeben wird. Diese Extremwerte dürfen nicht überschritten werden, da anderenfalls der Regler seinen Regelbereich verläßt. Als untere Drehzahlgrenze kann auch die Drehzahl Null vorgegeben werden.

Claims

1. Umlauffadenführer für den Effektfaden zur Herstellung eines Effektgarns, der an einem Hebel (14) angeordnet ist und zwischen zwei Fadenführern (11, 12) in einer mit den beiden Fadenführern (11, 12) gemeinsamen Ebene (Umlaufebene) um eine Umlaufachse (15) mit gleichbleibendem Umlaufsinn umläuft, wobei die Verbindungslinien der beiden Fadenführer (11, 12) mit der Umlaufachse (15) einen Winkel kleiner als 180 Grad bilden, dadurch gekennzeichnet, daß

1.1 der Umlauffadenführer (13) in einem Zylindergehäuse (18) angeordnet ist, bei welchem
1.2 der Zylindermantel in der Umlaufebene mit einem Schlitz (20) versehen ist, dessen aufgespannte Fläche die Umlaufachse (15) überdeckt.

2. Umlauffadenführer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der beiden Fadenführer (11, 12) auf einer Bahn, die sich längs des Schlitzes erstreckt, im Sinne einer Abstandsveränderung der beiden Fadenführer zueinander, verstellbar ist.

3. Umlauffadenführer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufachse (15) und die Zylinderachse im wesentlichen übereinstimmen, und daß der verstellbare Fadenführer (11) auf einer zur Umlaufachse (15) konzentrischen Bahn verstellbar ist.

4. Umlauffadenführer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Fadenführer (11, 12) außerhalb des Zylindergehäuses (18) liegen.