DE4039121A1 - Vorrichtung und verfahren zum ueberwachen eines laufenden fadens bei einer textilmaschine, insbesondere kabliermaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Überwachen eines laufenden Fadens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 3.

Eine derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren sind aus der DE 37 18 924 A1 bekannt. Hierbei wird in einer Spulstelle der von einer Ablaufspule abgezogene Faden zu einer Auflaufspule aufgewickelt, während dieser einen Ballonbrecher, einen Fadenspanner, einen Dickstellenfänger und einen Fadenspannungssensor durchläuft. Am Fadenlaufweg sind ferner eine Fadenschneideinrichtung und eine Fadenverbindeeinrichtung vorgesehen, um aus dem Faden vom Dickstellenfänger erfaßte Dickstellen entfernen zu können. Der im Fadenlaufweg angeordnete Fadenspannungssensor erfaßt während des Fadenlaufs die Fadenspannung. Tritt ein Fadenbruch und somit ein rascher Abfall der Fadenspannung auf, so wird dieser Vorgang vom Fadenspannungssensor erfaßt und ein zwangsläufiges Durchtrennen des Fadens veranlaßt, um zu verhindern, daß das nach dem Fadenbruch mit der Spinnspule in Verbindung stehende Fadenteil sich um die die Auflaufspule antreibende Changierwalze wickelt. Um normale Spannungsschwankungen von unzulässigen Spannungsschwankungen unterscheiden zu können, wird in der an dem Fadenspannungssensor angeschlossenen Steuerschaltung für die Fadenspannung ein bestimmter Toleranzbereich nach oben und unten vorgegeben. Hierzu wird das Ausgangssignal des Fadenspannungssensors einem nicht­ invertierenden Eingang eines ersten Komparators sowie einem invertierenden Eingang eines zweiten Komparators zugeführt. An den anderen Eingang des ersten Komparators wird eine Bezugsspannung für die obere Grenze der Fadenspannung und an den anderen Eingang des zweiten Komparators eine Bezugsspannung für die untere Grenze der Fadenspannung angelegt. Beide Komparatoren bilden hierbei einen Fensterkomparator. Durch Vergleich der an den beiden Vergleichern anliegenden Spannungen kann festgestellt werden, ob die obere Grenze der Fadenspannung nach oben bzw. die untere Grenze der Fadenspannung nach unten überschritten wird.

In der Praxis hängt die Fadenspannung in einer Spulstelle von der Drehzahl der Changierwalze bzw. in einer Zwirnmaschine oder Kabliermaschine von der Spindelgeschwindigkeit ab, mit der der Faden gespult bzw. gezwirnt wird. Wird die Drehzahl der Changierwalze oder die Spindelgeschwindigkeit verändert oder ein Faden bzw. Garn anderer Art umgespult bzw. gezwirnt, so muß die Betriebsfadenspannung entsprechend geändert werden. Auf diese neue Betriebsfadenspannung muß bei der bekannten Vorrichtung zur Fadenüberwachung die zulässige Abweichung eingestellt werden. Wird diese Neueinstellung nicht vorgenommen, und liegt die Betriebsfadenspannung außerhalb des bisher eingestellten Toleranzbereiches, so zeigt die an dem Fadenspannungssensor angeschlossene Steuerschaltung eine unzulässige Abweichung an. Das heißt, ändert sich die Betriebsfadenspannung, so müssen bei der bekannten Vorrichtung die den beiden Vergleichern zugeführten Spannungsgrenzwerte neu eingestellt werden, was einen zusätzlichen Arbeitsaufwand darstellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung und das Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sich der Toleranzbereich selbständig auf die Fadenspannung einstellt, die beim Start der Maschine vorliegt.

Diese Aufgabe wird vorrichtungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 und verfahrensgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 3 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung ist somit bei Änderung der Betriebsfadenspannung keine Neueinstellung für die Grenzen des Toleranzbereiches der Fadenspannung erforderlich. Außerdem können relativ große unterschiedliche Betriebsfadenspannungen, die z. B. von der Zwirnfeinheit und der Spindeldrehzahl bei einer Kabliermaschine herrühren, mit dem Fadenspannungssensor erfaßt werden. Gleichzeitig kann aber auch der zulässige Toleranzbereich, in dem die Betriebsfadenspannung schwanken darf, sehr klein eingestellt werden, so daß bereits geringfügige Abweichungen von der Betriebsfadenspannung festgestellt werden können.

Mit Hilfe der Erfindung ist es somit möglich, unabhängig vom absoluten Wert der Fadenspannung über einen weiten Bereich eine Fadenüberwachung zu realisieren, ohne daß hierzu mit einzustellenden Toleranzwerten gearbeitet werden muß.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Fadenspannungssensors, bei dem die Fadenspannungsschwankungen über einen Stößel übertragen werden;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Fadenspannungssensors, bei dem die Fadenspannungsschwankungen über einen Schwenkarm übertragen werden;

Fig. 3 ein Kräftediagramm für den in Fig. 1 verdeutlichten Fadenspannungssensor;

Fig. 4 ein Diagramm, das beispielsweise den zeitlichen Verlauf der Fadenspannung wiedergibt;

Fig. 5 ein Blockdiagramm der dem Fadenspannungssensor zugeordneten Steuerschaltung;

Fig. 6 ein Diagramm, das den zeitlichen Verlauf der an dem Fensterkomparatorschaltung anliegenden Spannungen aufzeigt;

Fig. 7 ein Impulsdiagramm für die Steuerschaltung;

Fig. 8 den detaillierten Aufbau der Fensterkomparatorschaltung; und

Fig. 9a und 9b Zeitdiagramme zur Erläuterung der Funktionsweise der Fensterkomparatorschaltung.

Der in Fig. 1 bzw. 2 dargestellte Fadenspannungssensor FSS bzw. FSS′ ist z. B. über dem Zwirnpunkt jeder Spindel einer Kabliermaschine an einer Umlenkstelle des Fadenlaufweges zum Messen der Fadenspannung installiert. Der in Fig. 1 gezeigte Fadenspannungssensor FSS weist ein Sensorgehäuse 1 auf, in dem ein Stößel 2 axial verschiebbar gelagert ist. Dieser Stößel 2 ist mittels einer Feder 3 vorgespannt. An dem aus dem Gehäuse 1 herausragenden Endteil des Stößels 2 ist ein Fadenkontaktelement 4 z. B. in Form einer Laufrolle befestigt. Am anderen im Gehäuse 1 liegenden Endteil des Stößels 2 ist ein Dauermagnet 5 montiert, der entsprechend der auf den Stößel einwirkenden Kraft F_RES (vgl. Fig. 3) auf einen ortsfest im Gehäuse 1 gegenüber dem Dauermagneten 5 angeordneten Hallsensor 6 zu- oder wegbewegt wird. Das heißt, der Abstand zwischen Dauermagnet und Hallsensor bestimmt die vom Hallsensor abgegebene Hallspannung.

In der Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Fadenspannungssensors FSS′ dargestellt, bei dem die aus der Zugspannung F_ZUG des Fadens resultierende Kraft F_RES (vgl. Fig. 3) auf ein am freien Ende eines Schwenkarms 7 vorgesehenes Fadenkontaktelement 8 einwirkt. Dieser Schwenkarm 7 weist am anderen Ende eine Drehrolle 9 auf, die an einem Abstützteil bzw. Gehäuse 10 drehbar gelagert ist. Der Schwenkarm 7 ist ferner durch eine Feder 12 vorgespannt. An der Drehwelle 9 ist ein Permanentmagnet 11 befestigt. In Betriebsstellung des Fadenspannungssensors liegt dem Permanentmagneten 11 eine ortsfest am Abstützteil bzw. Gehäuse 10 befestigte Hallsonde 12 gegenüber. Die Betriebsfadenspannung erzeugt, je nach Auslegung der Drehfeder 12, eine bestimmte Auslenkung des Schwenkarms 7, wobei der Permanentmagnet 11 im Wirkungsbereich der Hallsonde liegen muß. Die Hallsonde 12 erzeugt je nach Stellung des Schwenkarms 7 und damit auch der Stellung des Permanentmagneten 11 eine bestimmte Hallspannung. Das Fadenkontaktelement 8 besteht vorzugsweise aus einer Laufrolle, wie in Fig. 3 dargestellt.

Fig. 4 zeigt beispielhaft den Verlauf der Fadenspannung. Dieser zeitliche Verlauf ist in drei Abschnitte untergliedert. Der erste Abschnitt stellt z. B. bei einer Kabliermaschine die Fadenspannung beim Spindelstart, der zweite Abschnitt die Fadenspannung beim normalen Fadenlauf und der dritte Abschnitt die Fadenspannung bei einem Fadenbruch dar.

Die von dem Fadenspannungssensor FSS (Fig. 1) oder FSS′ (Fig. 3) erzeugte elektrische Spannung, die der Fadenspannung entspricht, wird einer Steuerschaltung ST zugeführt, die in Fig. 5 anhand eines Blockschaltbildes dargestellt ist. Diese Steuerschaltung ST besteht aus zwei Verzögerungsgliedern 13 und 14 sowie einer Fensterkomparatorschaltung 15, der Impulsformungsglieder 16 und 17 sowie eine Schalteinrichtung 18 zur Inbetriebsetzung der Steuerschaltung ST nachgeschaltet sind. Das vom Fadenspannungssensor abgegebene Spannungssignal wird aufgezweigt und einerseits über das erste Verzögerungsglied 13 und andererseits über das zweite Verzögerungsglied 14 der Fensterkomparatorschaltung 15 zugeführt. Die Verzögerungsglieder 13, 14 weisen unterschiedliche Zeitkonstanten T₁ und T₂ auf, wobei die Zeitkonstante des ersten Verzögerungsglieds 13 größer als die Zeitkonstante T₁ des zweiten Verzögerungsglieds 14 ist.

In Fig. 6 ist für den in Fig. 4 gezeigten Fadenspannungsverlauf der entsprechende zeitliche Verlauf der an der Fensterkomparatorschaltung 15 anliegenden Ausgangsspannungen E₁ und E₂ der Verzögerungsglieder 13 bzw. 14 dargestellt.

Infolge der unterschiedlichen Zeitkonstanten T₁, T₂ der Verzögerungsglieder 14 und 13 weisen bei einer Änderung der Fadenspannung die elektrische Ausgangsspannung E₂ des Verzögerungsglieds 14 und die elektrische Ausgangsspannung E₁ des Verzögerungsglieds 13 unterschiedliche Werte auf. Diese unterschiedlichen Spannungswerte werden von der Fensterkomparatorschaltung 15 in Verbindung mit einem über ihren Referenzeingang festgelegten Wert für den Fadenspannungstoleranzbereich U verarbeitet. Die Bezugsspannungen für die obere bzw. untere Grenze des Toleranzbereichs U (Fig. 6) wird durch eine entsprechende Widerstandsbeschaltung des in der Fensterkomparatorschaltung 15 vorgesehenen Fensterkomparators eingestellt, d. h. es wird jeweils ein prozentualer Teil der über das Verzögerungsglied 13 anliegenden Steuer- bzw. Nennspannung E₁ als Bezugsspannung für die obere bzw. untere Grenze des Toleranzbereiches U verwendet. Die Einstellung des Toleranzbereichs U ist somit unabhängig vom absoluten Wert der Fadenspannung.

Wie aus Fig. 8 im einzelnen ersichtlich, weist die in Fig. 5 gezeigte Fensterkomparatorschaltung 15 im wesentlichen einen Fensterkomparator 15′ mit zwei Komparatoren 19 und 20, einen ersten Spannungsteiler 21 mit den Widerständen R1 und R2, einen zweiten Spannungsteiler 22 mit den Widerständen R3, R4 und R5 sowie eine Schaltung 23 zum logischen Verknüpfen der beiden Ausgänge der Komparatoren 19 und 20 auf. Das Ausgangssignal des Verzögerungsglieds 14 wird dem ersten Spannungsteiler 21 zugeführt, während das Ausgangssignal des Verzögerungsglieds 13 dem zweiten Spannungsteiler 22 zugeführt wird. Vorzugsweise sind die Spannungsteiler so dimensioniert, daß sich die Spannungspegel wie in Fig. 9a ergeben. Zur Einstellung von für den Fensterkomparator 15′ geeigneten Spannungspegeln kann vor dem ersten und zweiten Spannungsteiler 21, 22 jeweils ein Verstärker (in der Zeichnung nicht dargestellt) angeordnet sein. Die Spannung U1 ist proportional dem Ausgangssignal des Fadenspannungssensors bzw. der Ausgangsspannung E₂ des Verzögerungsglieds 14 und die Spannungspegel U2 und U3 am Widerstand R4 bestimmen die obere und untere Grenze des Toleranzbereichs U. Die Spannung U1 wird dem nicht-invertierenden Eingang des Komparators 19 und dem invertierenden Eingang des Komparators 20 zugeführt. Die Spannung U2 für die obere Grenze des Toleranzbereichs wird dem invertierenden Eingang des Komparators 19 und die Spannung U3 für die untere Grenze des Toleranzbereichs dem nicht- invertierenden Eingang des Komparators 20 zugeführt.

Ändert sich, wie aus Fig. 9b ersichtlich, die Ausgangsspannung des Fadenspannungssensors, so ändert sich bedingt durch die unterschiedlichen Zeitkonstanten der Verzögerungsglieder die Spannung U1 wesentlich schneller als die Spannungen U2 und U3. Dies bedeutet, daß die zu überwachende Spannung U1 die Bandbreite der Spannungen U2 und U3 verläßt. Dies erkennt der Fensterkomparator 15′ und gibt ein Ausgangssignal über die Schaltung 23 ab. Die Schaltung 23 stellt übrigens ein ODER- Glied dar.

Das Verzögerungsglied 14 mit der kürzeren Zeitkonstanten T₁ dient als Puffer für den zeitlichen Abschluß der Spindel- bzw. Fadenanlaufphase. Dieses Verzögerungsglied 14 kann auch entfallen.

Der wesentliche Vorteil der vorstehend geschilderten Steuerschaltung ST liegt darin, daß bei verschiedenen Ausgangsspannungen des Fadenspannungssensors sich die Spannungen U1, U2 und U3 automatisch einstellen und somit keine Änderung von Hand nötig ist.

Da in der Maschinen- bzw. Fadenanlaufphase sich die Fadenspannung stark ändert und somit die Steuerschaltung ST ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugen würde, das keinem Fadenbruch zuzuordnen ist, wird mittels der Schalteinrichtung 18 sichergestellt, daß die Steuerschaltung ST erst nach der Anlaufphase, d. h. bei stabiler Fadenspannung, in Betrieb gesetzt wird, so daß sich nur bei Auftreten eines Fadenbruches zum Zeitpunkt T_FB (Fig. 6) der in Fig. 7 gezeigte Impuls T₃-T₄ am Ausgang der Steuerschaltung ST anliegt. Die Inbetriebsetzung der Steuerschaltung ST kann über eine zentrale Steuerung erfolgen, die das Signal "ENABLE" der Schalteinrichtung 18 anlegt.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Überwachen der Fadenspannung eines laufenden Fadens, mit

• - einem Fadenspannungssensor (FSS; FSS′) zum Umwandeln der Fadenspannung in eine entsprechende elektrische Spannung und
• - einem Fensterkomparator (15′), der zwei Komparatoren (19, 20) aufweist, wobei am nicht-invertierenden Eingang des einen Komparators (19) als auch am invertierenden Eingang des anderen Komparators (29) das Ausgangssignal des Fadenspannungssensors (FSS; FSS′) als Überwachungssignal und an dem jeweils anderen Eingang der Komparatoren die obere bzw. untere Grenzspannung für den Fadenspannungstoleranzbereich (U) anliegt,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die obere und untere Grenzspannung nach der Fadenanlaufphase von einem Spannungsteiler (22) abgegriffen wird, an dem über ein Verzögerungsglied (13) das Ausgangssignal des Fadenspannungssensors anliegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungssignal über ein zweites Verzögerungsglied (14) dem jeweiligen Eingang der beiden Komparatoren zugeführt wird, wobei die Zeitkonstante des zweiten Verzögerungsglieds (14) kleiner als die Zeitkonstante des ersten Verzögerungsgliedes (13) ist.

3. Verfahren zum Überwachen der Fadenspannung eines laufenden Fadens, bei dem eine der Fadenspannung proportionale elektrische Spannung ermittelt, für diese Spannung ein Toleranzbereich für zulässige Spannungsschwankungen bestimmt und eine unzulässige Spannungsschwankung angezeigt wird, falls die momentane elektrische Spannung außerhalb des Toleranzbereiches liegt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bestimmen des Toleranzbereiches nach der Fadenanlaufphase eine verzögerte Version der elektrischen Spannung gebildet und ein prozentualer Teil der verzögerten Spannung zur Festlegung der oberen und unteren Grenze des Fadenspannungstoleranzbereiches verwendet wird.