DE4225976C1 - Kompensations-Fadenbremse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kompensations-Fa­ denbremse, insbesondere zur Anordnung in Schärgattern, mit einem mechanischen Fadenspannungs-Vergleicher und mit einem hiermit gekoppelten Stellglied, das die auf den Faden wirkende Bremskraft beeinflußt.

Bei einer bekannten Kompensations-Fadenbremse dieser Art (DE-PS 30 25 765) wird der Faden zwecks Bremsung über fünf Stifte geführt, von denen zwei feststehend und drei weitere an einem Vergleichshebel angebracht sind. Dieser steht unter dem Einfluß der Fadenkraft, die an einer Fadenumlenkstelle wirkt, und einer in ent­ gegengesetzter Drehrichtung wirkenden Sollwertfeder sowie einer Wirbelstrom-Dämpfungsvorrichtung. Ist die Fadenspannung zu groß, verschwenkt sich der Vergleichs­ hebel derart, daß der Umschlingungswinkel und damit die Bremskraft der fünf Stifte sich vermindert. Ist die Fadenspannung zu gering, schwenkt der Vergleichshebel in entgegengesetzter Richtung, wodurch sich die Brems­ kraft erhöht. Nachteilig ist hierbei, daß der Faden beim Bremsen durch Reibung beansprucht wird. Dies ist für viele Materialien aus mechanischen und thermischen Gründen schädlich.

Bei einer anderen bekannten Kompensations-Fadenbremse (DE-OS 27 11 823) umschlingt der laufende Faden wenig­ stens teilweise eine Rolle und versetzt diese dadurch in Drehung. Die Rolle ist im Innern mit einer vorzugs­ weise regelbaren Bremsvorrichtung versehen. Als Brems­ mittel wirkt eine Ölfüllung und der Luftdurchsatz eines Kühlgebläses. Die Regelung erfolgt durch eine Verände­ rung der Öl-Grenzschicht in einem engen Spalt, der zwi­ schen einem feststehenden und einem rotierenden Teil gebildet ist und in Abhängigkeit von der Belastung ver­ ändert werden kann. Hierbei treten im Öl erhebliche Temperaturen auf. Außerdem bereitet das Abdichten der Ölfüllung Schwierigkeiten. Ferner ist die Bremskraft nicht von der Fadenspannung, sondern von der Fadenge­ schwindigkeit abhängig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kompen­ sations-Fadenbremse der eingangs beschriebenen Art an­ zugeben, die die Fadenspannung annähernd konstant hält, ohne daß der Faden durch Reibung eine unzulässige me­ chanische und thermische Belastung erfährt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine drehbare Rolle, die von dem sie wenigstens teilweise umschlingenden Faden mitnehmbar ist, durch eine Turbi­ ne, deren Laufrad mit der Rolle verbunden ist, und durch eine mit Hilfe des Stellglieds gebildete Drossel im Weg der Turbinenströmung.

Bei dieser Konstruktion kommt der Faden lediglich mit der drehbaren Rolle in Berührung; eine Reibungsbean­ spruchung erfolgt hierbei nicht. Die Bremsung durch Drosselung einer Turbinenströmung hat den Vorteil, daß keine unzulässige Erwärmung auftritt, weil die Turbi­ nenluft auch eine Kühlung bewirkt. Wichtig ist vor al­ lem, daß die Drossel mit Hilfe des Stellgliedes gebil­ det ist, das seinerseits mit dem mechanischen Faden­ spannungs-Vergleicher gekuppelt ist. Denn auf diese Weise wird die mechanische Verstellung der Drossel di­ rekt von einer Verlagerung des mechanischen Fadenspan­ nungs-Vergleichers, wie sie bei einer Fadenspannungs- Änderung auftritt, abgeleitet. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Verschmutzungsgefahr sehr gering ist. Eine Verschmutzung durch Öl ist ausgeschlossen. Der ständige Luftstrom sorgt dafür, daß sich nirgendwo Schmutzteilchen ansetzen können.

Mit Vorteil ändert das Stellglied den Querschnitt der Eintritts- oder Austrittsöffnung der Turbine. Dort ist in aller Regel genügend Platz, um ein solches Stell­ glied anzuordnen.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt die Turbine eine zentrische Eintrittsöffnung und das Stell­ glied ist durch eine Platte gebildet, die um eine zur Turbinenachse parallele Achse schwenkbar ist. Dies er­ gibt eine kompakte Konstruktion, bei der Fadenverglei­ cher und Stellglied in parallelen Ebenen verschwenkbar sein können, was die mechanische Verbindung dieser Tei­ le erleichtert.

Insbesondere kann die Platte starr mit einem Verglei­ cherhebel verbunden sein, der zur Erfassung der Faden­ spannung mit einer Fadenumlenkstelle versehen und durch eine einstellbare Sollwertkraft belastet ist.

In weiterer Ausgestaltung ist dafür gesorgt, daß die Richtung des austretenden Fadens durch eine Austritts­ öse vorgegeben ist und daß die Turbine einen tangentia­ len Austrittskanal aufweist, der parallel zum austre­ tenden Faden verläuft. Auf diese Weise verhindert die austretende Luft, daß sich Flusen an den Gatterelemen­ ten festsetzen.

Günstig ist es, daß die Rolle außerdem mit einer Me­ tallscheibe verbunden ist und dem Scheibenrand ein Ma­ gnetsystem zugeordnet ist. Dies ergibt eine Wirbel­ strombremse, welche die Bremswirkung der Turbine unter­ stützt. Sie erzeugt eine Grundfadenspannung beispiels­ weise von 10 bis 100 cN. Die regelbare Turbine braucht dann lediglich die Fadenspannungsänderungen in Folge des kleiner werdenden Spulendurchmessers zu kompensie­ ren.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform deckt die Metall­ scheibe das Turbinen-Laufrad einseitig ab. Hierdurch wird kaum zusätzlicher Platz benötigt.

Besonders vorteilhaft ist es, daß das Magnetsystem re­ lativ zum Scheibenrand mit radialer Komponente ver­ stellbar ist. Auf diese Weise kann die Grundspannung im Faden gemäß den tatsächlichen Anforderungen eingestellt werden.

Bei einer Weiterentwicklung gibt es eine Bremsbacke, die beim Stop einer nachgeschalteten Schärmaschine ak­ tiviert wird und die Rolle zum Stillstand bringt. Da die Turbine nur oberhalb einer vorbestimmten Drehzahl voll wirksam ist, sorgt die Bremsbacke dafür, daß die Fäden nicht spannungslos werden, wenn beim Anhalten der Schärmaschine Bereiche mit geringerer Drehzahl der Rol­ le durchlaufen werden.

Hierbei kann die Betätigung der Bremsbacke auf beliebi­ ge Weise, insbesondere aber pneumatisch oder elektroma­ gnetisch, erfolgen. Diese Ansteuerungsart läßt sich auch gleichzeitig für alle Fadenbremsen eines Schärgat­ ters einsetzen.

Die besten Ergebnisse zeigen sich, wenn der Bremsweg der Rolle bis zum Stillstand gleich oder kürzer ist als derjenige an der Schärmaschine. Hierdurch wird auf je­ den Fall ein Durchhängen der Fäden oder Verhaken be­ nachbarter Fäden vermieden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbei­ spiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer erfindungsgemäßen Kompensations-Fadenbremse,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Fadenbremse mit einem Schnitt durch die Rolle,

Fig. 3 schematisch eine Draufsicht auf die Fadenbremse bei stark gespanntem Faden und

Fig. 4 eine Draufsicht ähnlich Fig. 3 bei schwach ge­ spanntem Faden.

Ein zu bremsender Faden 1 ist um die zylindrische Um­ fangsfläche 2 einer drehbaren Rolle 3 gelegt. Mit der Rolle ist eine Achse 4 verbunden, die in einer gehäuse­ festen Lageranordnung 5 gelagert ist. Am freien Ende trägt der Schaft das Laufrad 6 einer Turbine T. Das Laufrad besitzt eine Vielzahl von Schaufeln 7, die oben durch eine Metallscheibe 8 und unten durch einen Stirn­ ring 9 miteinander verbunden sind. Das Laufrad ist in einem topfförmigen Gehäuse 10 angeordnet, das in seinem Boden 11 eine zum Laufrad 6 konzentrische Eintrittsöff­ nung 12 aufweist, deren Größe der Eintrittsöffnung 13 inmitten des Stirnringes 9 entspricht. Ein Austritts­ raum 14 befindet sich außerhalb des Laufrades. Sein Querschnitt nimmt im Uhrzeigersinn kontinuierlich zu. Er endet mit einer Austrittsöffnung 15, die sich an einer Seitenfläche des Gehäuses 10 befindet.

Der Faden 1 wird von einer Spule 16 abgezogen, die zu­ sammen mit einer großen Zahl in gleicher Weise ausge­ statteter Spulen in einem Gatter angeordnet ist. Der Faden 1 durchläuft eine Eintrittsöse 17, umschlingt die Rolle 3 wenigstens teilweise, vorzugsweise mehrmals, durchsetzt eine als Umlenkstelle 18 dienende Öse und wird schließlich durch eine Austrittsöse 19 von einer Antriebsvorrichtung, seien es Antriebswalzen oder ein zu schärender Kettbaum, abgezogen. Die Abzugsrichtung stimmt mit der Austrittsrichtung der aus der Austritts­ öffnung 15 austretenden Luft überein, so daß sich keine Flusen an den Gatterelementen festsetzen können.

Die Fadenumlenkstelle 18 sitzt an einem Vergleicherhe­ bel 20, der starr mit einer Schwenkachse 21 verbunden ist, welche im Gehäuse 10 gelagert ist und parallel zur Turbinenachse verläuft. Am unteren Ende der Schwenkach­ se 21 ist ein Block 22 angeklemmt, der an einem weite­ ren Hebel 23 eine als Stellglied dienende Platte 24 trägt und durch eine Zugfeder 25 belastet ist. Diese Platte 24 befindet sich zwischen der Eintrittsöffnung 12 des Gehäuses und der Eintrittsöffnung 13 des Laufra­ des und bildet zusammen mit diesen Eintrittsöffnungen eine Drossel 26 im Weg der Turbinenströmung (Fig. 1).

Der Vergleicherhebel 20 mit der Fadenumlenkstelle 18 und der hiermit über die Schwenkachse 21 verbundene Hebel 23 mit der Zugfeder 25 bilden einen Fadenspan­ nungsvergleicher 27. In Fig. 3 ist veranschaulicht, daß der abgezogene Faden 1 unter höherer Spannung steht und daher den Vergleicherhebel 20 in seine rechte Endlage schwenkt, in der die Platte 24 die Eintrittsöffnung 12 bzw. 13 nahezu vollständig abdeckt. Da der Turbine kaum Luft zugeführt wird, verringert sich ihre Bremswirkung und damit auch die Fadenspannung. Wenn dagegen die Fa­ denspannung nachläßt und der Vergleicherhebel 20 die in Fig. 4 veranschaulichte Stellung einnimmt, wird ein größerer Teil der Eintrittsöffnungen 12 und 13 von der Platte 24 freigegeben. Hierdurch ergibt sich ein höhe­ rer Luftdurchsatz durch die Turbine. Die Bremswirkung steigt und die Fadenspannung nimmt wieder zu, bis sich ein Gleichgewichtszustand einstellt. Dieser Gleichge­ wichtszustand kann durch Verstellung der Feder 25 nach Wunsch eingestellt werden.

Der Durchmesser der Rolle 3 ist so gewählt, daß sich eine hohe, für die Turbinenbremsung geeignete Drehzahl ergibt. Beispielsweise sollte bei 1.000 m/min Abzugs­ geschwindigkeit eine Drehzahl von etwa 6.000 U/min er­ reicht werden. Die Ausgangsspannung F₁ resultiert aus der Eingangsspannung F₀ und einem von der Turbine auf­ zubringenden Spannungsanteil F_G nach der Gleichung F₁=F₀+F_G. Die Ausgangsspannung F₁ soll konstant sein. Die Einlaufspannung F₀ erhöht sich in der Praxis bei abnehmendem Durchmesser der Spule 16. Die von der Turbine zusätzlich aufgebrachte Spannung F_G muß daher verringert werden. Dies entspricht einer verminderten Bremsleistung. Durch entsprechende Formung des freien Eintrittsquerschnitts der Drossel 26, also des nicht von der Platte 24 abgedeckten Teils der Eintrittsöff­ nung 12 bzw. 13, läßt sich erreichen, daß diese Bedin­ gung über den gesamten Arbeitsbereich erfüllt wird.

Wenn sich bei abnehmendem Durchmesser der Spule 16 die Eingangsspannung F₀ erhöht, wird der Vergleicherhebel 20 stärker an die Rolle 3 herangezogen und die Ein­ trittsöffnung 12 bzw. 13 stärker abgedeckt. Dies ver­ ringert die zusätzliche Kraft F_G.

Außerdem ist eine Wirbelstrombremse 28 vorgesehen. Sie wird durch den überstehenden Rand 29 der Metallscheibe 8, die aus einem elektrisch leitenden Material besteht, sowie einem Magnetsystem 30 gebildet. In Fig. 1 ist die Lage des Magnetsystems 30 gegenüber der Darstellung in Fig. 2 in Umfangsrichtung versetzt gezeichnet, um die Einzelheiten besser erkennen zu lassen. Das Magnetsy­ stem 30 weist Permanentmagnete 31 und 32 auf, die den Rand 29 zwischen sich aufnehmen und an Schwenkarmen 33 befestigt sind, welche mit Hilfe eines Einstellknopfes 34 um eine Achse 35 schwenkbar sind. Das Magnetfeld kann daher mit radialer Komponente relativ zum Schei­ benrand 29 verstellt werden, wodurch sich die Bremswir­ kung ändert. Die gewünschte Einstellung kann mit Hilfe einer Skala 36 am Einstellknopf 34 reproduziert werden. Die Magnetbremse 28 bewirkt daher eine Grundfadenspan­ nung, während die geregelte Turbinenbremsung die Faden­ spannungsänderungen kompensiert.

Wenn die Schärmaschine abgeschaltet wird und beim Aus­ laufen die Fadengeschwindigkeit geringer wird, vermag die Turbine und die Wirbelstrombremse keine Bremswir­ kung mehr zu entfalten. Aus diesem Grund ist eine wei­ tere Bremse 37 vorgesehen, die einen Bremsschuh 38 auf­ weist, welcher von innen an die Umfangswand 2 der Rolle 3 angedrückt werden kann. Diesem Zweck dient ein Kolben 39, der über eine Leitung 40 mit Druckluft versorgt werden kann. Die Leitung 40 ist an ein Verteilerrohr 41 angeschlossen, das am Gehäuse 10 mit Hilfe einer Klemme 42 festgehalten ist. Wenn über dieses Verteilerrohr Druckluft zugeführt wird, können gleichzeitig alle Fa­ denbremsen, welche dieser Schärmaschine zugeordnet sind, mechanisch gebremst werden.

Abweichungen von der dargestellten Ausführungsform sind in vielerlei Richtung möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann die Drossel 26 auch an der Austrittsöffnung 15 der Turbine vorgesehen sein. Statt der Zugfeder 25 kann eine Druck­ feder oder ein anderes geeignetes Mittel zur Einstel­ lung der Vorspannung des Fadenspannungs-Vergleichers vorgesehen sein. Die Drossel kann auch in einer Um­ fangswand des Laufrades vorgesehen werden.

Claims (11)

1. Kompensations-Fadenbremse, insbesondere zur Anord­ nung in Schärgattern, mit einem mechanischen Faden­ spannungs-Vergleicher und mit einem hiermit gekop­ pelten Stellglied, das die auf den Faden wirkende Bremskraft beeinflußt, gekennzeichnet durch eine drehbare Rolle (3), die von dem sie wenigstens teilweise umschlingenden Faden (1) mitnehmbar ist, durch eine Turbine (T), deren Laufrad (6) mit der Rolle (3) verbunden ist, und durch eine mit Hilfe des Stellglieds (24) gebildete Drossel (26) im Weg der Turbinenströmung.

2. Kompensations-Fadenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (24) den Querschnitt der Eintritts- oder Austrittsöffnung (12, 13) der Turbine (T) ändert.

3. Kompensations-Fadenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (T) eine zentrische Eintrittsöffnung (12, 13) besitzt und das Stellglied (24) durch eine Platte gebil­ det ist, die um eine zur Turbinenachse parallele Achse (21) schwenkbar ist.

4. Kompensations-Fadenbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (24) starr mit einem Vergleicherhebel (20) verbunden ist, der zur Erfas­ sung der Fadenspannung mit einer Fadenumlenkstelle (18) versehen und durch eine einstellbare Sollwert­ kraft (Feder 25) belastet ist.

5. Kompensations-Fadenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung des austretenden Fadens (1) durch eine Austrittsöse (19) vorgegeben ist und daß die Turbine einen tan­ gentialen Austrittskanal (14) aufweist, der paral­ lel zum austretenden Faden verläuft.

6. Kompensations-Fadenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (3) mit einer Metallscheibe (8) verbunden ist und dem Scheibenrand (29) ein Magnetsystem (30) zugeordnet ist.

7. Kompensations-Fadenbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheibe (8) das Tur­ binen-Laufrad (6) einseitig abdeckt.

8. Kompensations-Fadenbremse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetsystem (30) relativ zum Scheibenrand (29) mit radialer Kompo­ nente verstellbar ist.

9. Kompensations-Fadenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (3) durch eine beim Stop einer nachgeschalteten Schärmaschine aktivierten Bremsbacke (38), zum Stillstand bringbar ist.

10. Kompensations-Fadenbremse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Bremsbacke (29) pneumatisch oder elektromagnetisch erfolgt.

11. Kompensations-Fadenbremse nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsweg der Rolle (3) bis zum Stillstand gleich oder kürzer ist als derjenige an der Schärmaschine.