DE4300633A1 - Synthetic multifilament yarn prodn. - in which yarn tension measurement is based on the movement of a flat spring in line with the yarn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fadenspannungsmeßeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Fadenspannungsmeßeinrichtungen werden an Fadenbearbei­ tungsmaschinen verwendet, um die Fadenspannungen zu überwachen und im Bedarfsfalle bei einem Abweichen der Meßergebnisse von dem vorgegebenen Sollwert die Geschwindigkeiten von den beteiligten Fadenförderaggregaten, wie Lieferwerke, Präparationswalzen, Wickelorganen, so zu regeln, daß die zulässigen Grenzen der Faden­ spannung eingehalten werden.

Eine derartige Fadenspannungsmeßeinrichtung ist beispielsweise aus der DE OS 37 13 290 bekannt. In dieser bekannten Anmeldung tritt das zusätzliche Merkmal auf, daß der Federkörper eine soge­ nannte Torsionsfeder ist. Dies soll jedoch keinerlei Beschränkung der Erfindung auf diese Bauform sein Aus der EP 1 95 938 B1 (= Bag 1449) ist es bekannt, den Federkörper als Biegebalken auszubilden.

Daneben gibt es auch noch andere Bauformen, bei denen der Feder­ körper z. B. ein Doppelbiegebalken ist, die im Rahmen der Erfindung durchaus zur Anwendung kommen können.

Gemeinsames Merkmal aller Bauformen ist, daß der Federkörper einen einseitig und federnd eingespannten Hebelarm aufweist, und daß die Belastung über das freie Ende des Hebelarms in den Federkörper eingeleitet wird.

Diese Fadenspannungsmeßeinrichtungen haben sich in der Praxis sehr gut bewährt, wobei die Meßgenauigkeitsparameter Eigenfrequenz, Reproduzierbarkeit, Dämpfungseigenschaften, Verformungsweg, Feder­ eigenschaften, um einige zu nennen, im Rahmen der Meßanforderungen jeweils abzustimmen sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte Fadenspannungsmeßein­ richtung so weiterzubilden, daß die Feinfühligkeit und Auflöse­ genauigkeit bei im wesentlichen unverändertem apparativem Aufwand erhöht werden. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, Betriebsdaten und andere Maschinenparaineter für die Fadenbearbeitungsmaschine anzugeben, bei denen besonders die auf diese Weise erreichbare Feinfühligkeit und Auflösegenauigkeit ausgenutzt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Aus der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß sich die Meßergeb­ nisse bei erhöhter Sensibilität des Meßsystems ohne weiteren apparativen Aufwand stets reproduzierbar und reversibel einstel­ len.

Somit ist eine Fadenzugkraftmeßeinrichtung geschaffen worden, welche sogar auf die äußerst geringen Zugkraftabweichungen rea­ giert, die beim Ändern der Drehzahl einer im Fadenlauf vorgeschal­ teten Präparationsrolle dadurch auftreten, daß sich die auf getra­ gene Menge an Präparationsflüssigkeit ändert.

Mit der erfindungsgemäßen Fadenzugkraftmeßeinrichtung konnte erstmals mit einfachsten Mitteln festgestellt werden, daß sich die Mittelwerte der Fadenzugkraft in der Größenordnung von wenigen Newton ändern, wenn die Drehzahl der Präparationsrolle jeweils nur geringfügig verändert wird.

Man erwartet darüberhinaus, daß mit der erfindungsgemäßen Faden­ zugkraftmeßeinrichtung auch diejenigen Einflüsse erfaßbar sind, zumindest teilweise, die durch Änderungen der Temperaturen von Galetten entstehen, welche im Fadenlauf vor und hinter der Faden­ zugkraftmeßeinrichtung angeordnet sind. Es ist zu erwarten, daß auf diese Weise optimale Galettentemperaturen bezüglich des Faden­ verschleißes und des Staubanfalls gefunden werden können.

Aber auch die Einflüsse auf die Fadenspannung und damit auch auf den Abrieb und die Fadenbeanspruchung, welche durch Änderung der Anblasung (z. B. Richtungsänderung, Intensitätsänderung oder Tempe­ raturänderung) oder durch Temperaturänderungen am Spinnbalken hervorgerufen werden, können nunmehr mit der Erfindung erfaßt werden.

Dabei soll nicht verkannt werden, daß es zwar grundsätzlich mög­ lich ist, auch ohne die Erfindung entsprechend feinfühlig zu messen und das Meßergebnis durch entsprechende elektronische Verfahren aufzubereiten und zu verstärken. Damit kann auch ein gewisses Grundrauschen der gesamten Meßapparatur elektronisch herausgefiltert werden.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich jedoch durch die über­ raschende Einfachheit aus. Sie benötigt keine weiteren Auswertege­ räte als die bekannten Fadenzugkraftmeßeinrichtungen und erzeugt trotzdem ein genaues und reproduzierbares Meßsignal.

Die physikalische Erkenntnis, welche sich die Erfindung zunutze macht, liegt darin, daß die Reibkraft mit einer Komponente an der Fadenüberlaufstelle der Rückstellkraft des verformten Federkörpers entgegenwirkt.

Dabei ist es von wesentlicher Bedeutung, daß die Bewegungsebene des Hebelarms und die Reibkraftkomponente im wesentlichen in einer einzigen Ebene liegen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Faden­ laufrichtung so gewählt wird, daß die Fadenlaufebene im wesentli­ chen mit der Bewegungsebene des Hebelarms zusammenfällt.

Weiterhin macht sich die Erfindung die Erkenntnis zunutze, daß der Federkörper ein schwingungsfähiges System ist, welches von dem darüberlaufenden Faden stets zu Schwingungen angeregt wird.

Diese Erkenntnis beruht auf der Tatsache, daß die Fadenoberfläche eine gewisse Rauhigkeit besitzt, indem einzelne Fasern aus der Oberfläche herausstechen, welche sich gelegentlich beim Überlaufen der Fadenüberlaufstelle, die auch als Belastungsstelle bezeichnet werden kann, an der Fadenüberlaufstelle festhaken und danach infolge des weiterlaufenden Fadens wieder losgerissen werden.

Dies führt zu einer ständigen krafterregten Schwingung des Feder­ körpers, die aufgrund der Unregelmäßigkeit der angreifenden Kräfte zu einem Rauschen des Meßsignals führt.

Es ist auch erkannt worden, daß Unregelmäßigkeiten in der Faden­ dicke derartige Schwingungen anregen können.

Wie die Ergebnisse zeigen läßt sich dieses Rauschen Dank der Erfindung verringern Infolge der erfindungsgemäßen Ausrichtung des Federkörpers so, daß die Bewegungsebene des Hebelarms i.w. parallel zur Fadenlaufebene und in dieser liegt, liegt nicht nur die Rückstellkraft des Feder­ körpers im wesentlichen in der Fadenlaufebene sondern auch gemäß der Erfindung die Richtung der Reibkraft an der Fadenüberlaufstel­ le, so daß eine sehr große Komponente der Reibkraft der rückstel­ lenden Federkraft dämpfend entgegenwirken kann. Hierdurch läßt sich also ein hoher Dämpfungsgrad erreichen.

Dabei soll die Fadenlaufrichtung so gewählt werden, daß die Reib­ kraft mit einer Komponente der Rückstellkraft des Federkörpers entgegenwirkt.

Die Rückstellkraft weist also der Reibkraft entgegen, wobei die Reibkraft naturgemäß dämpfende Eigenschaften hat. Dies liegt daran, daß die Arbeit, welche von der Reibkraft längs ihres Weges verrichtet wird, als Energieverlust von äußeren Kräften aufge­ bracht wird.

Man vermutet, daß hierdurch die unerwünschten Auslenkungen am Federkörper infolge von Eigenschwingungen unterdrückt werden.

Damit wird aber auch der Rauschpegel abgesenkt und die Meßgenauig­ keit erhöht.

Es ist als ein besonderer Vorteil der Erfindung anzusehen, daß die dämpfenden Einflüsse der Reibkraft an der Stelle des Hebelarms mit dem größten Abstand zum Federkörper angreifen. Hierdurch erreicht man bereits mit geringen Reibkräften große Dämpfungswirkungen, da die Erfindung erkannt hat, daß rechnerisch das Produkt aus Reib­ kraft und Hebelarm die Dämpfung der Schwingungen des Federkörpers bewirkt.

Dieser Vorteil gilt für alle Bauarten, also z. B. auch für Tor­ sionsfedern, Biegebalken, Doppelbiegebalken.

Es gibt aber noch einen weiteren Vorteil der Erfindung, der nicht verkannt werden darf:

Bei den bekannten Fadenzugkraftmeßeinrichtungen stand die Längs­ achse des Hebelarms stets im wesentlichen normal zur Fadenlauf­ ebene. Dies erfolgte aus der Vorgabe, daß allein die Fadenzugkraft gemessen werden sollte. Also war die Elimination sämtlicher Reib­ kräfte durch eine entsprechende geometrische Anordnung der Meß­ einrichtung erforderlich.

Zur Dämpfung des Systems wurden dann besondere Maßnahmen getrof­ fen. So ist es aus der EP 19 59 938 B1 bekannt, Dämpfungsansätze am Fadenfühler anzubringen, die ständig in einer Dämpfungsflüssigkeit bewegbar sind und dabei entsprechend ihrer Bewegung diese Dämp­ fungsflüssigkeit verdrängen.

Wie die Erfindung allerdings erkannt hat, lassen sich durch die erfindungsgemäße Fadenzugkraftmeßeinrichtung diese Dämpfungsvorrichtungen einsparen.

Dies erfolgt aus der Erkenntnis, daß die durch den Fadenlauf erzeugten Reibkräfte im Verhältnis zu den Rückstellkräften des Federkörpers bei entsprechender Fadenlaufgeometrie in Bezug zur Bewegungsebene des Hebelarms ihre Dämpfungseigenschaften entfalten können.

Diese Erkenntnis birgt den weiteren Vorteil der Erfindung in sich, daß die gesamten bewegten Teile der Fadenzugkraftmeßeinrichtung eine nur geringe Masse aufweisen und die Erfindung deshalb die bevorzugten Eigenschaften hoher Meßempfindlichkeit und geringer Trägheit vereinigt mit dem Vorteil hoher Eigenfrequenz.

Damit stellt sich die Erfindung gegen die frühere Erkenntnis, daß die Reibkräfte eliminiert werden müssen.

Im Gegenteil hierzu macht sich die Erfindung das Auftreten von Reibkräften, die allein durch den laufenden Faden verursacht werden, zur Erhöhung der Feinfühligkeit zunutze.

Die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 sind bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung mit dem Vorteil einer leicht realisierbaren Technik.

Aus den Merkmalen des Anspruchs 4 ergibt sich eine Weiterbildung der Erfindung mit dem Vorteil, daß mit einer einfachen Fadenlauf­ geometrie erreicht werden kann, daß die Dämpfungskräfte den Rück­ stellkräften entgegenwirken. Dabei ist eine nur geringe Faden­ umlenkung von besonderem Vorteil, da dann die Fadenspannungsmeß­ einrichtung ohne wesentliche Beeinflussung des Fadenlauf s an jeder Stelle der Fadenbearbeitungsmaschine eingebaut werden kann.

Die Merkmale des Anspruchs 5 beruhen auf der Erkenntnis, daß bei hohen Fadenlaufgeschwindigkeiten die dämpfenden Reibkräfte beson­ ders hoch sind. Als geeignete Fadenlaufgeschwindigkeiten kommen Geschwindigkeiten oberhalb von etwa 2000 m/min in Betracht, bevor­ zugt Geschwindigkeiten oberhalb von etwa 3000 m/min und höher (bis oberhalb von 5000 in/min).

Insbesondere bei diesen hohen Fadenlaufgeschwindigkeiten ist ein hoher Pegel des Signalrauschens besonders unerwünscht. Die hohen Fadenlaufgeschwindigkeiten bewirken nämlich, daß die aus dem Faden herausragenden Fasern und anderen Unregelmäßigkeiten, wie z. B. Verdickungen und Durchmesseränderungen, in besonders kurzen Zeit­ abständen an der Fadenbelastungsstelle vorbei laufen und sich dabei jedesmal verhaken und wieder losreißen, bzw. die Fadenbelastungs­ stelle durch den Überlauf in Schwingungen versetzen. Hierdurch entsteht ein unerwünschtes Meßsignal.

Das Eliminieren dieses unerwünschten Meßsignals kann vorteilhaft bei diesen Geschwindigkeiten mit der erfindungsgemäßen Fadenspan­ nungsmeßeinrichtung erfolgen.

Die Merkmale des Anspruchs 6 geben eine Weiterbildung der Erfin­ dung an, mit dem Vorteil, daß bei diesen Fadenbearbeitungsmaschi­ nen eine Vielzahl von veränderlichen Betriebsparametern besteht. Die Auswirkungen dieser Betriebsparameter können mit der erfin­ dungsgemäßen Fadenspannungsmeßeinrichtung auf einfache Weise sichtbar gemacht werden, und folglich können die Betriebsparameter in Ansehung der Meßergebnisse unmittelbar optimal eingestellt werden.

Wie sich aus den Merkmalen des Anspruchs 7 ergibt, kommen als verstellbare Betriebsparameter die wesentlichen Einflußgrößen der Spinneinrichtung einschließlich des Spinnextruders, des Spinn­ schachtes, der Präparationseinrichtung und der Aufwickeleinrich­ tung in Frage.

Die Merkmale des Anspruchs 9 sind eine Weiterbildung der Erfindung mit dem Vorteil, daß die Reibkraft auf die Höhe der gemessenen Fadenzugkraft so gut wie keinen Einfluß hat; hierdurch läßt sich also mit einfachsten Mitteln eine Fadenspannungsmeßeinrichtung bereitstellen, mit der sich eine zuverlässige und reproduzierbare Aussage über die absolute Höhe der Fadenzugkraft machen läßt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Fadenspannungsmeßeinrich­ tung im Zusammenwirken mit einer Spinneinrichtung zum Herstellen eines Chemiefadens,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Fadenspannungsmeßeinrich­ tung mit einer Torsionsfeder als Federkörper,

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Fadenspannungsmeßeinrich­ tung mit einem Biegebalken als Federkörper,

Fig. 4 eine Detailansicht einer Fadenspannungsmeßein­ richtung mit Dehnungsmeßstreifen, Sofern im folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die Beschrei­ bung für die Fig. 1 bis 4.

Fig. 1 bis 3 zeigen eine Fadenspannungsmeßeinrichtung 1 an einer Fadenbearbeitungsmaschine. Auf die Einzelheiten der Fadenbear­ beitungsmaschine wird anhand einer gesonderten Beschreibung noch eingegangen.

Die Fadenspannungsmeßeinrichtung besteht aus einem Federkörper 2, und wie Fig. 4 exemplarisch zeigt, aus einer Meßeinrichtung zur Erfassung seiner Auslenkung. Hierauf wird anhand der Beschreibung zu Fig. 4 noch näher eingegangen werden. Der Federkörper 2 weist einen einseitig und federnd eingespannten Hebelarin auf, an dessen freiem Ende 10, 10.0, 10.1 sich die Fadenüberlaufstelle 20 befin­ det, und der zwischen Einspannende 39 und freiem Ende 10, 10.0, 10.1 in einer Bewegungsebene federnd beweglich ist.

Die Fadenüberlaufstelle 20 wird in der Richtung der wachsenden Federkraft 3 (= Federrichtung) von einem unter Erzeugung von Fadenreibung 38 infolge der Belastungskraft 37 darüberlaufenden Faden 4 belastet. Infolge der Belastung verformt sich der Feder­ körper 2, und dessen Verformung 21 wird gemessen.

Dabei wird die Belastung über den Hebelarm in den Federkörper 2 eingeleitet. Die dabei auftretende Verformung 21 wird gemäß Fig. 3 an der Meßstelle 9.1 von Meßwertaufnehmern erfaßt und ausgewer­ tet. Dies gilt auch für den Federkörper 2 nach Fig. 1 und 2, wobei allerdings aus Darstellungsgründen die Meßstelle nicht gezeigt worden ist.

Im Falle der Fig. 2 wird der Hebelarm gebildet von dem auskragenden Fadenüberlauforgan 15, welches einseitig und starr an der Ein­ spannstelle 39 mit der Torsionsfeder 13 verbunden ist. Die Länge des Hebelarms ergibt sich in diesem Fall aus dem Abstand zwischen der Fadenüberlaufstelle 20 und der mittleren Faser 13.1 der Tor­ sionsfeder 13.

Die Fadenreibung 38 wird infolge der Belastung 37 an der Faden­ überlaufstelle 20 erzeugt, die fest mit dem Federkörper (2) in Verbindung steht.

Die Fadenspannungsmeßeinrichtung 1 ist ortsfest am Maschinenrahmen 5 befestigt und liegt im Fadenlauf zwischen einem vorgeschalteten Rollenpaar 16 und einem nachgeschalteten Rollenpaar 17.

Das jeweils gemessene Signal wird über einen Operationsverstärker 6 einer Auswerteschaltung 7 zugeführt, welche ein Signal erzeugt, das von einem Anzeigegerät 8 angezeigt werden kann. Das angezeigte Signal ist ein Maß für die im Faden 4 vorliegende Fadenspannung.

Jeder Hebelarm weist ein freies Ende 10, 10.0, 10.1 auf, welches innerhalb des möglichen Federweges frei beweglich ist. Dieses freie Ende 10, 10.0, 10.1 wird an der Überlaufstelle 20 von dem darüberlaufenden Faden 4 belastet, wodurch eine Verformung des Federkörpers entgegen zunehmender Federkraft 3 auftritt, welche ein Maß für die jeweils vorliegende Fadenzugkraft ist.

Es ist ersichtlich, daß von der Länge des Hebelarms die Verformung des Federkörpers bei einer Belastung fest vorgegebener Größe abhängt.

Im Falle der Fig. 1 und 3 besteht der Federkörper 2 aus einem Biegebalken 9, der mit seinem nicht freien Ende gegenüber dem Mas­ chinenrahmen 5 ortsfest eingespannt ist.

Dieses Ende wird als Einspannende 39 bezeichnet.

Im Falle der Fig. 3 sitzt der Biegebalken 9 mit seinem Ein­ spannende 39 auf einem Halteflansch 9a fest angebracht, wobei der Halteflansch 9a im Verhältnis zur Meßstelle 9.1 am Biegebalken 9 so starr ist daß seine Verformung infolge der Fadenbelastung unerheblich ist.

Die Verformung des Biegebalkens 9 erfolgt, von der Meßstelle 9.1 ausgehend, im wesentlichen linear, so daß die gemessene Verformung 21 im wesentlichen durch den Winkel beschrieben wird, welcher durch die beiden strichpunktierten Linien eingeschlossen wird. Diese zeigen die Längsmittellinien L und L′ des Biegebalkens 9 im unbelasteten Zustand und im belasteten Zustand.

Es ist ersichtlich, daß die Fadenüberlaufstelle 20 bei Be­ lastung des freien Endes 10, 10.0 des Biegebalkens 9 den innerhalb der Zeichenebene liegenden Winkelbereich der Verformung 21 über­ streicht. Dabei wird der Hebelarm entsprechend ausgelenkt, so daß er zwischen dem Einspannende 39 und dem freien Ende 10, 10.0, 10.1 eine Bewegungsebene definiert, die hier mit der Zeichenebene zusammenfällt. In dieser Bewegungsebene ist der Hebelarm federnd beweglich.

Somit liegt die Bewegungsebene des Hebelarms mit der Fadenüber­ laufstelle 20 hier innerhalb der Zeichenebene, so daß die Bewe­ gungsebene der Fadenüberlaufstelle mit der Bewegungsebene des Hebelarms zusammenfällt, welche hier ebenfalls innerhalb der Zei­ chenebene liegt.

Auf die Lage der Fadenlaufebene wird noch eingegangen werden.

Im Falle der Fig. 2 wird der Federkörper von einer Torsionsfeder 13 gebildet, die in der gezeigten Darstellung senkrecht zur Papier­ ebene steht und mit ihrem nach unten gerichteten Ende drehfest auf dem starren Halteflansch 14 festgesetzt ist (= Einspannende 39). Diese Torsionsfeder ist um ihre senkrecht auf der Zeichenebene stehende Längsachse federnd drehbar.

Zur Einleitung des hierfür notwendigen Torsionsmoments ist die Torsionsfeder starr mit dem auskragenden Fadenüberlauforgan 15 verbunden, welches den Hebelarm darstellt, der an seinem freien Ende 10.1 die von dem Faden 4 überlaufende Überlaufstelle 20 auf­ weist.

Die Verformung der Torsionsfeder 13 erfolgt ausgehend von der mittleren Faser 13.1 der Torsionsfeder 13 im wesentlichen durch lineares Verschwenken des auskragenden Fadenüberlauforgans 15, welches als Hebel wirkt. Deshalb wird die gemessene Verformung 21 durch den Winkel beschrieben, den die strichpunktierten Linien zwischen den mit "21" gekennzeichneten Pfeilen einschließen.

Diese zeigen die axiale Richtung des auskragenden Fadenüberlauf­ organs im unbelasteten (L) und im belasteten (L′) Zustand.

Auch hier ist ersichtlich, daß die Bewegungsebene des Hebelarms mit der Fadenüberlaufstelle 20, also die Schwenkebene des Faden­ überlauforgans 15, mit der Zeichenebene zusammenfällt.

In allen Fällen ist die Darstellung also so gewählt, daß die Bewe­ gungsebene des Hebelarms mit der Fadenüberlaufstelle 20, bzw. die Bewegungsebene des Hebelarms, mit der Zeichenebene zusammenfällt.

In diese Zeichenebene fällt auch die Fadenlaufebene im Bereich der Fadenüberlaufstelle 20.

Die Fadenlaufebene wird im Bereich der Fadenspannungsmeß­ einrichtung 1 definiert durch das im Fadenlauf vorgeschaltetes, den einlaufenden Faden festlegende Rollenpaar 16 und das im Faden­ lauf nachgeschaltete, den auslaufenden Faden festlegende Rollen­ paar 17, sowie durch die Position der Fadenüberlaufstelle 20.

Gemäß der Erfindung ist es anzustreben, daß die Fadenführerpunkte an den Rollenpaaren 16, 17 und an der Fadenüberlaufstelle 20 in einer Ebene liegen, die als Fadenlaufebene bezeichnet wird. Gerin­ ge Abweichungen sind jedoch unschädlich.

Also ist der Hebelarm derart zum Fadenlauf ausgerichtet, daß der Faden in einer Fadenlaufebene über die Fadenüberlauf stelle (20) geführt ist, die im wesentlichen in der Bewegungsebene des Hebel­ arms liegt, und die im Idealfall mit dieser identisch zusammen­ fällt.

Gemäß den Ausführungsbeispielen wird dies dadurch erreicht, daß der Hebelarm einem Federkörper zugeordnet ist, und in Längsrich­ tung vorwiegend parallel zum Fadenlauf und innerhalb der Faden­ laufebene liegt.

Dabei zeigen die Fig. 1 und 3 die Besonderheit, daß das freie Ende 10, 10.0 des Hebelarms in die Laufrichtung 12 des Fadens 4 weist. Der Faden 4 wird demnach im wesentlichen längs zum Hebelarm ge­ führt, und zwar in Richtung von dessen Einspannende 39 zum freien Ende 10, 10.0., 10.1 mit der Fadenüberlaufstelle 20.

Fig. 2 und 3 zeigen als weitere Besonderheit daß der ankommende Faden 4 im möglichst spitzen Winkel (= Einlaufwinkel 18) zu der Verbindungsgeraden 40 zwischen Einspannende 39 und freiem Ende 10.0, 10.1 geführt wird.

Die Verbindungsgerade 40 ist im Falle der Fig. 2 eine Parallele zur Längsmittellinie L des auskragenden Fadenüberlauforgans 15 und im Falle der Fig. 3 eine Parallele zur Längsmittellinie L des Biege­ balkens 9.

Es ist ersichtlich, daß der Einlaufwinkel 18 nur wenige Grad beträgt. Er liegt hier etwa in der Größenordnung von 10 Grad. Er kann auch etwas größer oder auch etwas kleiner sein.

Weiterhin erfährt der Faden hinter der Fadenüberlaufstelle 20 ein Umlenkung 11 unter einer geringen Umschlingung der Fadenüberlauf­ stelle 20. Das Maß für die Umlenkung 11 ist der Umlenkwinkel 19, der zwischen den Fadenlängsrichtungen vor und hinter der Faden­ überlauf stelle 20 aufgespannt wird.

Auch hier ist ersichtlich, daß die Umlenkung an der Fadenüber­ laufstelle 20 nur gering ist. Der Umlenkwinkel 19 beträgt auch hier nur wenige Grad, z. B. in der Größenordnung von 10 Grad.

Durch die Längsspannung des Fadens zwischen den Rollenpaaren 16 und 17 in Zusammenwirken mit der Auslenkung des Fadens aus der geradlinigen Verbindung zwischen den Rollenpaaren 16 und 17 durch die Fadenüberlaufstelle 20 entsteht die in Fig. 1 stellvertretend dargestellte Belastungskraft 37, die hier im wesentlichen senk­ recht zum Fadenlauf liegt und qualitativ wiedergegeben ist. Diese Belastungskraft 37 wird vom Faden auf das freie Ende 10, 10.0, 10.1 des Federkörpers 2 aufgebracht, demzufolge dieser in an sich bekannter Weise die gemessene Verformung 21 erfährt.

Dabei erzeugt der Federkörper eine Rückstellkraft, die dieser Belastungskraft 37 entgegenwirkt, und die bei entsprechender Anregung dafür sorgt, daß der Federkörper 2 in Schwingungen gerät.

Weiterhin zeigt Fig. 1, daß an der Fadenüberlaufstelle 20 eine Reibkraft 38 angreift, und zwar so, daß diese eine Komponente besitzt, die der rückstellenden Kraft des Federkörpers 2 entge­ genweist.

Dabei wird ein Teil der Federkraft verbraucht, um die Reibungs­ kraft, die naturgemäß geringer ist als die Federkraft, zu über­ winden.

Durch diese Überwindung der Reibkraft 38 tritt der erwünschte Dämpfungseffekt bei der erfindungsgemäßen Fadenzugkraft­ meßeinrichtung 1 ein.

Darüberhinaus zeigt Fig. 1 eine weitere Besonderheit.

Die Besonderheit besteht darin, daß die Fadenzugkraft­ meßeinrichtung 1 eingebunden ist zwischen eine Spinneinrichtung 22 zum Spinnen eines multifilen Chemiefadens und eine Aufwickelein­ richtung zum Aufwickeln des ersponnenen Chemiefadens. Hierzu weist die Spinneinrichtung 22 einen Spinnextruder 23 auf, der über eine Schmelzeleitung 24 an einen Spinnkopf 25 angeschlossen ist. Der Spinnextruder 23 speist über die Schmelzeleitung 24 den Spinnkopf 25 und die Schmelze verläßt den Spinnkopf 25 über die Spinndüsen 26 in Form der Einzelfilamente 27.

Die Einzelfilamente 27 werden von einer seitlichen Anblasung 28 gekühlt, am Zusammenfassungspunkt 29 zu dem Faden 4 zusammengefaßt und mit einer Präparationsflüssigkeit 31 befeuchtet.

Hierzu dient die Präparationsvorrichtung 30, die aus einer nicht näher bezeichneten Wanne mit Präparationsflüssigkeit 31 besteht. Im Bereich der Stirnseite der Wanne, an welcher der Faden 4 vor­ beigeführt wird, taucht eine drehbar angetriebene Präparations­ walze 32 teilweise in die Präparationsflüssigkeit 31 an, nimmt diese an ihrer Oberfläche in an sich bekannter Weise auf, und transportiert diese in Richtung zu dem vorbeilaufenden Faden 4. Dort nimmt der Faden 4 an der Berührstelle mit der Präparations­ walze 32 die Präparationsflüssigkeit 31 auf und wird dann in Richtung zum vorgeschalteten Rollenpaar 16 weitergeführt.

Weiterhin umfaßt die Spinneinrichtung 22 eine Abzugsgalette 33, die im Fadenlauf hinter der Fadenspannungsmeßeinrichtung 1 an­ geordnet ist. Die Abzugsgalette 33 ist präzise drehzahlge­ steuert um eine konstante Fadenspannung zu gewährleisten. Die Drehzahlregelung kann ggf. über die Höhe der gemessenen Faden­ spannung, welche mit der Fadenspannungsmeßeinrichtung 1 erfaßt wird.

Hierzu ist die Auswerteschaltung 7 in an sich bekannter Weise mit dem drehzahlregelbaren Antriebsmotor 41 zu verbinden.

Nach Durchlaufen der Abzugsgalette 33 wird der Faden durch den ortsfesten Fadenführer 34 geführt und läuft dann zu einer Auf­ wickeleinrichtung 35, wo er zu einer Fadenspule 36 aufgewickelt wird.

Fig. 4 zeigt nun eine Detailansicht einer erfindungsgemäßen Faden­ spannungsmeßeinrichtung zur Darstellung der Signalerzeugung mit­ tels Dehnungsmeßstreifen und zur Darstellung der Schaltung der Dehnungsmeßstreifen.

In diesem Fall besteht die zusätzliche Besonderheit, daß die Fadenspannungsmeßeinrichtung ein sogenannter Doppelbiegebalken ist. Hierunter werden zwei einfache Biegebalken 9 verstanden, die zueinander parallel verlaufen, an einem ihrer Enden eingespannt sind (Einspannende 39) und an ihrem anderen Ende durch einen Verbindungsschenkel 42 starr miteinander verbunden sind. Dieser Doppelbiegebalken ist mit vier Dehnungsmeßstreifen (DMS) 43.1, 43.2, 43.3, 43.4 besetzt.

Es ist ersichtlich, daß ein derartiger Doppelbiegebalken bei Belastung einen S-förmigen Schlag erfährt, da der Verbin­ dungsschenkel 42 die freien Enden 10 der beiden Biegebalken 9 stets horizontal führt. Aus diesem Grunde erfahren die DMS 43.1 und 43.4 eine Verlängerung (= Dehnung) und die DMS 43.2 und 43.3 eine Verkürzung (= Stauchung). Da die gesamte Anordnung symmetrisch ist, muß die elektrische Beschaltung der DMS so erfolgen, daß sich die Verlängerung und die Verkürzung nicht gegenseitig kompen­ sieren.

Die Beschaltung der DMS ist in der Nebenfigur gezeigt.

Alle vier DMS sind in einer sogenannten Brückenschaltung zusammen­ geschlossen, wobei die DMS mit Verlängerung, 43.1 und 43.4 sowie die DMS mit Verkürzung, 43,2 und 43.3 jeweils gegenüberliegen und wobei an den Verbindungspunkten 44 von jeweils einem DMS-Paar mit Dehnung und Stauchung eine Gleichspannungsquelle mit der Spannung U angeschlossen ist.

An den hierzu diagonal gelegenen Verbindungspunkten 45 der Brück­ enschaltung werden die Meßleitungen zu dem Meßverstärker 6 ange­ schlossen, der über die Auswerteschaltung 7 das Meßgerät 8 an­ steuert.

Infolge der Verlängerung bzw. Verkürzung der entsprechenden DMS wird die im unbelasteten Zustand abgeglichene Brücke verstimmt. Diese Verstimmung führt zu einer Spannung zwischen den diagonalen Verbindungspunkten 45, die über den Meßverstärker 6 verstärkt wird und über die Auswerteschaltung so kalibriert wird, daß der auf dem Anzeigegerät 8 angezeigte Wert unmittelbar die Höhe der Bela­ stungskraft 37 ablesbar macht.

Bezugszeichenaufstellung

 1 Fadenspannungsmeßeinrichtung
 2 Federkörper mit Hebelarm
 3 Federrichtung
 4 Faden
 5 Maschinenrahmen
 6 Meßverstärker
 7 Auswerteschaltung
 8 Anzeigegerät
 9 Biegebalken
 9.1 Meßstelle
 9.a Halteflansch
10 freies Ende
10.0 freies Ende (Biegebalken)
10.1 freies Ende (starrer auskragender Arm)
11 Umlenkung 12 Laufrichtung
13 Torsionsfeder
13.1 mittlere Faser
14 Halteflansch
15 auskragendes Fadenüberlauforgan
16 vorgeschaltetes Rollenpaar
17 nachgeschaltetes Rollenpaar
18 Einlaufwinkel
19 Umlenkwinkel
20 Fadenüberlaufstelle
21 gemessene Verformung
22 Spinneinrichtung
23 Spinnextruder
24 Schmelzeleitung
25 Spinnkopf
26 Spinndüsen
27 Einzelfilamente
28 Anblasung
29 Zusammenfassungspunkt
30 Präparationsvorrichtung
31 Präparationsflüssigkeit
32 Präparationswalze
33 Abzugsgalette
34 ortsfester Fadenführer
35 Aufwickeleinrichtung
36 Garnspule
37 Belastungskraft
38 Reibkraft
39 Einspannende
40 Verbindungsgerade
41 drehzahlregelbarer Motor
42 Verbindungsschenkel
43.1-43.4 Dehnungsmeßstreifen (DMS)
44 Verbindungspunkte Brücke mit Gleichspannungsquelle
45 Verbindungspunkte Brücke mit Meßverstärker
L Längsmittellinie im unbelasteten Zustand
L′ Längsmittellinie im belasteten Zustand

Claims (9)

1. Fadenspannungsmeßeinrichtung (1) an einer Fadenbearbeitungs­ maschine, mit einem Federkörper und mit einer Meßeinrichtung zur Erfassung seiner Auslenkung, wobei der Federkörper einen einseitig und federnd eingespannten Hebelarm aufweist, an dessen freiem Ende sich die Fadenüberlaufstelle befindet, und der zwischen Einspannende und freiem Ende in einer Bewegungs­ ebene federnd beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden in einer Fadenlaufebene über die Fadenüberlauf­ stelle geführt ist, die im wesentlichen in der Bewegungsebene des Hebelarms liegt.

2. Fadenspannungsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Hebelarm einem Biegebalken (9) zugeordnet ist, der mit seiner Längsrichtung (L) im wesentlichen parallel zum Faden­ lauf liegt, und
daß das freie Ende (10, 10.0) des Biegebalkens von dem Faden (4) unter Umlenkung (19) überlaufen wird.

3. Fadenspannungsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Federkörper (2) eine Torsionsfeder (13) ist, und
daß der Hebelarm als auskragendes Fadenüberlauforgan (15) starr mit der Torsionsfeder verbunden ist.

4. Fadenspannungsmeßeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenlaufrichtung (12) von dem Einspannende (39) zur Fadenüberlaufstelle (20) weist.

5. Fadenspannungsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden (4) mit einer hohen Fadenlaufgeschwindigkeit (z. B. 2000 m/min) in der Fadenbearbeitungsmaschine geführt wird.

6. Fadenspannungsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden (4) als multifiler (27) Chemiefaden ersponnen wird, dessen Fadenlaufgeschwindigkeit mehr als 2000 m/min beträgt.

7. Fadenspannungsmeßeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden (4) aus einer Spinneinrichtung (22) zum Spinnen eines multifilen (27) Chemiefadens kommt, wo dessen Filamente nach dem Extrudieren (23) aus einzelnen Spinndüsen (26) durch seitliche Anblasung (28) gekühlt, zu einem Faden (4) zusam­ mengefaßt und mit einer Präparationsflüssigkeit (31) befeuch­ tet werden, und der über die Überlaufstelle (20) geführt wird und der dahinter in einer Aufwickeleinrichtung (35) zu einer Fadenspule (36) aufgewickelt wird.

8. Fadenspannungsmeßeinrichtung nach einem der voran­ gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenbearbeitungsmaschine eine Fadenlaufgeschwindigkeit oberhalb von 3000 m/min, vorzugsweise oberhalb von 5000 m/min aufweist.

9. Fadenspannungsmeßeinrichtung nach einem der voran­ gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der ankommende Faden (4) in möglichst spitzem Winkel (z. B. etwa 10 Grad) zur Verbindungsgeraden (40) zwischen Einspan­ nende (39) und freiem Ende (10.0, 10.1) geführt wird (= Einlaufwinkel (18)), und
daß der Faden an der Überlaufstelle (20) eine nur geringe Um­ lenkung (z. B. etwa 10 Grad) erfährt (= Umlenkwinkel (19)).