DE69808424T2

DE69808424T2 - System zum steuern der bahn spannung eines primären grundgewebes in einertuftingmaschine

Info

Publication number: DE69808424T2
Application number: DE69808424T
Authority: DE
Inventors: T. Channell; H. Daley; H. Gustashaw; W. Mcgowan; L. Wheeler
Original assignee: Interface Inc
Current assignee: Interface Inc
Priority date: 1997-01-15
Filing date: 1998-01-15
Publication date: 2003-01-23
Anticipated expiration: 2018-01-16
Also published as: CA2277897A1; ES2186123T3; EA000903B1; WO1998031860A1; CA2277897C; DE69808424D1; US5809917A; BR9806768A; EP0953078B1; EP0953078A1; PT953078E; AU5919898A; DK0953078T3; EA199900638A1; NZ335881A; AU727766B2; ATE225426T1; JP2001508508A

Description

Diese Erfindung betrifft ein System zum Steuern einer Spannung eines Materials und insbesondere ein System zum Steuern der Spannung eines primären Verstärkungsmaterials bzw. Grundgewebes, wenn das Verstärkungsmaterial durch eine Nadelflormaschine bzw. Tufting-Maschine geführt wird.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Eine Tufting-Machine, wie beispielsweise eine Teppich-Tufting-Maschine hat ein Paar von Nagelwalzen, die angetrieben werden, um ein primäres Verstärkungsmaterial von einer großen Lagerwalze und über eine Bettschiene bzw. Unterlagenschiene zu führen. Die zwei Nagelwalzen sind an gegenüberliegenden Seiten der Unterlagenschiene angeordnet, wodurch die erste Nagelwalze das primäre Verstärkungsmaterial in die Tufting-Maschine einführt und die zweite Nagelwalze das Verstärkungsmaterial von der Tufting-Maschine entfernt. Eine Gruppe von Nadeln ist oberhalb der Bettschiene bzw. Unterlagenschiene über die Breite der Tufting- Maschine angeordnet, in welche Nadeln Garne eingefädelt sind. Die Nadeln werden durch die Aktion einer Nadelstange hin- und herbewegt, um die Garne durch das primäre Verstärkungsmaterial einzufügen, um im primären Verstärkungsmaterial Nadelflor zu bilden. Die Tufting-Maschine kann verschiedene Kombinationen von Schlingenkanälen und/oder Messern haben, um ein Herstellen von entweder einem Schlingenfadenteppich oder einem Flor(faden)teppich zu ermöglichen. Basierend auf der Anordnung von Nadeln mit eingefädeltem Faden, von Schlingenkanälen und Messern und basierend auf der Farbe der Garne kann die Tufting- Maschine verschiedene Teppichmuster erzeugen. Zum Zulassen weiterer Variationen bei Teppichmustern sind einige Tufting-Maschinen mit Nadelstangen ausgestattet, die über die Breite der Tufting-Maschine gleiten können. Das Verstärkungsmaterial mit Nadelflorgarnen wird typischerweise zu einer separaten Maschine bewegt, um eine zweite Verstärkung aufzutragen, die die Nadelflorgarne an dem primären Verstärkungsmaterial sichert.
Bei einer herkömmlichen Tufting-Maschine wird die zweite Nagelwalze, oder die Austritts-Nagelwalze, von einer Hauptantriebswelle durch eine Riemenscheiben- und Riemenanordnung und die erste Nagelwalze weggetrieben, oder wird die Eintritts-Nagelwalze von der Austritts-Nagelwalze durch eine Riemen- und Riemenscheibenanordnung weggetrieben. Die Austritts-Nagelwalze wird mit einer etwas schnelleren Geschwindigkeit angetrieben, um eine Spannung über dem primären Verstärkungsmaterial zu erzeugen und um sicherzustellen, dass das primäre Verstärkungsmaterial kontinuierlich über der Bettschiene vorangetrieben wird. Das US- Patent Nr. 5562056 erreicht ein ähnliches Ergebnis durch Verwenden von jeweils zwei separaten Motoren zum etwas schnelleren Antreiben der Austritts-Nagelwalze als der Eintritts-Nagelwalze. Zusätzlich zu den Nagelwalzen werden alle anderen Teile einer herkömmlichen Tufting-Maschine, wie beispielsweise die Nadelstange und die Schlingenkanäle bzw. Ösenaggregate bzw. Umwalzer, von der Hauptantriebswelle weggetrieben.
Ein Problem bei der herkömmlichen Tufting-Maschine besteht darin, dass die Spannung entlang der Länge des primären Verstärkungsmaterials in der Laufrichtung während des Betriebs der Maschine variiert. Die Spannung im primären Verstärkungsmaterial variiert natürlich während des Betriebs der Tufting-Maschine basierend auf dem Gewicht des Verstärkungsmaterials, das auf einer Walze eines Verstärkungsmaterials zu irgendeinem bestimmten Zeitpunkt vorhanden ist. Wenn das Verstärkungsmaterial während der Herstellung des Teppichs von der Walze weggeführt wird, wird die Spannung über dem primären Verstärkungsmaterial aufgrund ·eines geringeren Gewichts des Verstärkungsmaterials auf der Walze und somit aufgrund einer geringeren Kraft, die der Drehung der Eintritts-Nagelwalze widersteht, nach und nach kleiner. Die Spannung kann auch mit dem Typ von primärem Verstärkungsmaterial variieren und kann aufgrund von Ungenauigkeiten im Material sogar entlang einer Länge des primären Verstärkungsmaterials variieren.
Eine Änderung bzw. Variation der Spannung entlang dem primären Verstärkungsmaterial kann einen signifikanten Einfluss auf die Qualität und die Kosten des Teppichs haben, der durch die Tufting-Maschine hergestellt wird. Beispielsweise wird eine Variation bezüglich der Spannung in einer entsprechenden Variation bezüglich der Anzahl von Stichen pro Inch resultieren, und folglich in einer Variation bezüglich der Dichte des Nadelflorteppichs. Da das Garn eines der teuersten Komponenten des Teppichs ist, sollte die Stichdichte so nahe wie möglich an der erwünschten Dichte beibehalten werden, und eine Erhöhung über die erwünschte Dichte hinaus wird die Kosten zum Herstellen des Teppichs erhöhen und somit die Profitabilität senken. Zum Maximieren des Profits sollte die Spannung beim primären Verstärkungsmaterial daher relativ konstant bleiben.
Weil die Dichte des Nadelflorteppichs durch die Spannung des primären Verstärkungsmaterials beeinflusst wird, wird sich das durch die Tufting-Maschine hergestellte resultierende Muster auch mit der Spannung ändern. Das am Anfang einer Walze eines primären Verstärkungsmaterials gebildete Teppichmuster kann merklich unterschiedlich von dem Muster sein, das nahe dem Ende der Walze eines primären Verstärkungsmaterials erzeugt wird, da die Muster bei unterschiedlichen Spannungsausmaßen und somit mit unterschiedlichen Stichdichten gebildet werden. Diese Variationen bezüglich des Musters können insbesondere bei der Herstellung von Teppichfliesen problematisch sein, da von einer Stelle entlang der Walze geschnittene Teppichfliesen, wie beispielsweise dem Anfang der primären Verstärkungsmaterialwalze, oft benachbart zu Teppichfliesen angeordnet werden, die von einer anderen Stelle entlang der Walze geschnitten werden, wie beispielsweise dem entgegengesetzten Ende der primären Verstärkungsmaterialwalze. Angesichts der sich unterscheidenden Muster bei Teppichfliesen entlang der Länge eines Verstärkungsmaterials aufgrund von Spannungsvariationen kann das Muster des Teppichs versetzt bzw. gestaffelt oder auf andere Weise zwischen benachbarten Fliesen gestört werden. Es ist daher ein Problem bei der Herstellung von Teppichfliesen, sowie allgemein bei nahtlosen, auf einem breiten Webstuhl gewebten Teppichen, trotz Variationen bezüglich der Spannung beim primären Verstärkungsmaterial ein konstantes Musters beizubehalten.
Zusätzlich zu Mustervariationen kann die Spannung beim primären Verstärkungsmaterial andere Probleme beim resultierenden Teppich hervorrufen. Beispielsweise kann die Spannung beim primären Verstärkungsmaterial während der Herstellung des Teppichs exzessiv hoch werden. Wenn die Spannung zu hoch ist, verliert das primäre Verstärkungsmaterial seine Elastizität und wird sich nicht wieder erholen, sondern bleibt vielmehr in einem deformierten verlängerten Zustand. Der unter Verwendung dieser verlängerten Teile vom primären Verstärkungsmaterial hergestellte Teppich wird eine andere Dichte von Stichen haben als die anderen Teile des primären Verstärkungsmaterials, was folglich in Mustervariationen resultieren wird. Der Unterschied bezüglich der Stichdichte kann zwischen Teilen eines Teppichs, bei welchen das primäre Verstärkungsmaterial zu seiner anfänglichen Länge zurückspringt, und Teilen eines Teppichs, bei welchen das primäre Verstärkungsmaterial derart deformiert ist, dass es verlängert bleibt, am meisten bemerkt werden. Diese Diskrepanz zwischen Teppichteilen wird, zusätzlich zum Erzeugen von Unterschieden bezüglich der Stichdichten, auch Variationen im Muster und eine mögliche Versetzung des Musters erzeugen.
Zusammenfassend resultieren Änderungen bezüglich der Spannung beim primären Verstärkungsmaterial in einem inkonsistenten Aussehen und einer inkonsistenten Qualität eines Teppichs. Die Spannung des primären Verstärkungsmaterials beeinflusst die Anzahl von Stichen pro Inch und beeinflusst somit die Dichte des Teppichs. Als Ergebnis können Spannungsvariationen Mustervariationen verursachen und können veranlassen, dass der Teppich deformiert wird, was beides eine Sorge beim Herstellen eines akzeptierbaren Teppichs ist.
Um den Effekten des Gewichts der primären Verstärkungswalze bzw.-rolle auf die Spannung des primären Verstärkungsmaterials entgegenzuwirken, kann eine manuell betätigte Bremse an der primären Verstärkungswalze angeordnet sein. Wenn das primäre Verstärkungsmaterial von der Walze entfernt wird, erhöht ein Bediener die durch die Bremse ausgeübte Kraft manuell, damit sie sich einer konstanten Widerstandskraft zur Eintritts-Nagelwalze nähert. Obwohl die Verwendung einer Bremse den Variationsbereich bei der Spannung bis zu einem gewissen Ausmaß reduzieren kann, resultiert die Verwendung der Bremse nicht im Anlegen einer konstanten Spannung entlang dem primären Verstärkungsmaterial. Der Bediener bzw. die Bedienerin kann oft nicht seine bzw. ihre gesamte Zeit auf die Bremse verwenden und kann somit nicht während des gesamten Betriebs der Tufting-Maschine die Spannung auf einem konstanten Pegel halten. Statt dessen wendet sich der Bediener periodisch der Bremse zu, um ihre Einstellung einzustellen. Der Bediener kann bei diesen periodischen Zeiten darüber hinaus nicht die Bremse so einstellen, dass die Spannung wiederholt auf exakt denselben Pegel eingestellt wird, da die physikalischen Beschränkungen des Bedieners und die nichtlineare Operation der Bremse zweifellos einen Fehler bezüglich der Menge an durch die Bremse ausgeübter Kraft veranlassen. Weiterhin versucht ein Bediener mit der Bremse die Spannung entlang dem primären Verstärkungsmaterial bei ihrem Anfangspegel beizubehalten, was die höchste Menge an Spannung ist. Die Bremse lindert daher die Probleme mit der Spannung, die zu hoch ist, nicht adäquat.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung löst die Probleme bezüglich der Spannung der primären Verstärkung des Standes der Technik durch Schaffen einer Tufting-Maschine, wie sie im Anspruch 1 aufgezeigt ist, und/oder einer Vorrichtung zum Steuern einer Maschinenrichtungsspannung in einem fortlaufenden Gewebe von primärem Verstärkungsmaterial eines Teppichs, wie es im Anspruch 10 aufgezeigt ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die Tufting-Maschine ein Paar von Fortführwalzen zum Bewegen des Verstärkungsmaterials durch die Tufting-Maschine und eine Kraftmesseinheit zum Messen einer entlang dem Verstärkungsmaterial zwischen den Fortführwalzen erzeugten Spannung. Ein Antriebsmotor dreht eine der Fortführwalzen und eine Überwachungseinheit überwacht die Geschwindigkeit der anderen Fortführwalze. Eine Steuerung empfängt den gemessenen Wert einer Spannung von der Messeinheit und vergleicht ihn mit einem vordefinierten Wert einer Spannung. Basierend auf der Differenz zwischen dem gemessenen Betrag der Spannung und dem vordefinierten Wert der Spannung erzeugt die Steuerung ein Steuersignal, das einer Treiberschaltung zugeführt wird. Die Treiberschaltung empfängt Ausgaben von der Steuerung und der Überwachungseinheit und steuert den Antriebsmotor und die Drehung der einen Fortfühnrvalze, um zu veranlassen, dass der aktuelle Wert der Spannung, der entlang der Länge des Verstärkungsmaterials gemessen wird, im Wesentlichen gleich dem vordefinierten erwünschten Wert der Spannung wird.
Somit kann die vorliegende Erfindung zum Beibehalten einer konstanten Spannung entlang der Länge eines primären Verstärkungsmaterials verwendet werden, wenn das Material durch eine Tufting-Maschine geführt wird.
Die Spannung entlang der Länge des Verstärkungsmaterials kann in Reaktion auf Änderungen bezüglich des Gewichts einer Walze, die das Material abgibt, oder in Reaktion auf andere arbeitende Kräfte, die die Spannung im Material beeinflussen, automatisch eingestellt werden.
Variationen bei einem Muster, die entlang der Länge eines Teppichs erzeugt werden, können somit reduziert werden. Eine Steuerung über eine Teppich-Stichdichte kann auch beibehalten werden.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden unter Bezugnahme auf den Rest dieses Dokuments offensichtlich werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die beigefügten Zeichnungen, die in der Beschreibung enthalten sind und einen Teil von ihr bilden, stellen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erklären der Prinzipien der Erfindung. In den Zeichnungen ist:
Fig. 1 eine Teil-Endansicht einer Tufting-Maschine gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die einen Laufpfad für ein primäres Verstärkungsmaterial darstellt;
Fig. 2 eine Endansicht der Tufting-Maschine der Fig. 1, welche Ansicht verschiedene Antriebsmotoren und Riemenscheiben in der Tufting- Maschine darstellt;
Fig. 3 eine Vorderansicht der Tufting-Maschine der Fig. 1, welche Ansicht einen an einer Schubkraftmessstandswalze angebrachten Schubkraftmessstand darstellt; und
Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Systems zum Steuern einer Spannung über dem primären Verstärkungsmaterial bzw. Grundgewebe.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Gemäß Fig. 1 weist eine Tufting-Maschine 10 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Eintritts-Nagelwalze 16 und eine Austritts- Nagelwalze 18 zum Weiterführen eines primären Verstärkungsmaterials 14 durch die Tufting-Maschine 10 und über einer Bettschiene bzw. Unterlagenschiene auf. Das primäre Verstärkungsmaterial 14 wird von einer Walze 12 weggeführt und läuft vor einem Eintreten in die Tufting-Maschine 10 teilweise um eine Riemenspannwalze 20 und eine Schubkraftmessstandswalze 22. Innerhalb der Tufting-Maschine 10 werden oberhalb der Unterlagenschiene angeordnete Nadeln hin- und herbewegt, um Garne durch das primäre Verstärkungsmaterial 14 einzufügen, um Nadelflor im primären Verstärkungsmaterial 14 zu bilden. Die Tufting-Maschine 10 kann Schlingenkanäle zum Halten bestimmter Nadelflore entfalten, um einen Schlingenfadenteppich zu bilden, oder kann Messer zum Schneiden bestimmter Nadelflore enthalten, um einen Florteppich herzustellen. In die Nadeln können selektiv unterschiedliche Garne eingefädelt sein, um einen gemusterten Teppich herzustellen, und sie können darüber hinaus an einer gleitenden Nadelstange angebracht sein, um Variationen bei den im Teppich erzeugten Mustern zu ermöglichen. Die Nadeln, die Nadelstange, die Schlingenkanäle, die Messer und andere Vorrichtungen oder Mechanismen zum Bilden von Nadelflor im primären Verstärkungsmaterial bzw. Grundgewebe sind wohlbekannte Vorrichtungen.
In der Tufting-Maschine 10 wird die Eintritts-Nagelwalze 16 unabhängig von der Austritts-Nagelwalze 18 angetrieben. Gemäß Fig. 2 ist ein Antriebsmotor 30 mit einer Hauptantriebswelle 28 der Tufting-Maschine 10 über einen Riemen 31 und eine Riemenscheibe 35 gekoppelt. Die Hauptantriebswelle 28 wird, wie es auf dem Gebiet typisch ist, zum Antreiben zahlreicher anderer Komponenten der Tufting- Maschine 10 verwendet, wie beispielsweise der Nadelstange, irgendwelcher Schlingenkanäle in der Maschine 10 sowie irgendwelcher Schwingarme und zugehöriger Messer in der Tufting-Maschine 10. Die Antriebswelle 28 treibt zusätzlich die Austritts-Nagelwalze 18 an und steuert somit die Geschwindigkeit der Austritts- Nagelwalze 18. Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Antriebswelle 28 über Riemenscheiben 32 und 34 und einen Riemen 33 mit einem Getriebe 36 gekoppelt. Die Riemenscheibe 34 und das Getriebe 36 transferieren Rotationskräfte von der Hauptantriebswelle 28 zur Austritts-Nagelwalze 18 auf eine bekannte Weise, um zu veranlassen, dass sich die Austritts-Nagelwalze 18 dreht und das primäre Verstärkungsmaterial 14 von der Tufting-Maschine 10 entfernt.
Während die Eintritts-Nagelwalze 16 bei einer herkömmlichen Tufting-Maschine auch von dem Motor 30 und der Hauptantriebswelle 28 angetrieben werden würde, treibt die Tufting-Maschine 10 gemäß der Erfindung die Eintritts-Nagelwalze 16 mit einem separaten Motor 40 an. Gemäß den Fig. 2 und 3 transferiert der Motor 40 Rotationskräfte über Riemenscheiben 41 und 46 und einen Riemen 42 zu einem Getriebe 44. Das Getriebe 44 ist mit der Eintritts-Nagelwalze 16 auf bekannte Weise verbunden, um zu veranlassen, dass sich die Eintritts-Nagelwalze 16 dreht und das primäre Verstärkungsmaterial 14 aus der Walze 12 heraus und in die Tufting- Maschine 10 einführt. Obwohl der Motor 40 irgendein geeigneter Motor sein kann, ist der Motor 40 vorzugsweise ein von Marathon Electric, Inc. aus Wausau, Wisconsin, hergestellter Vektorantriebsmotor 3 hp (2,24 kW) 1800 RPM.
Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, enthält die Tufting-Maschine 10 auch einen Codierer 39, der über einen Riemen 38 mit einer Riemenscheibe 37 gekoppelt ist. Die Riemenscheibe 37 dreht sich um dieselbe Welle wie die Riemenscheibe 34, die durch das Getriebe 36 zum Antreiben der Austritts-Nagelwalze 18 verwendet wird. Der Codierer 39 dreht sich daher synchron zur Austritts-Nagelwalze 18 und erzeugt einen Impuls bei jedem Bruchteil einer Drehung des Codierer 39. Der Strom von Impulsen, die durch den Codierer 39 erzeugt werden, ist, wie es nachfolgend detaillierter beschrieben wird, proportional zur Geschwindigkeit der Austritts-Nagelwalze 18 und kann zum Steuern der Geschwindigkeit der Eintritts-Nagelwalze 16 und, was signifikanter ist, des Ausmaßes an Spannung des primären Verstärkungsmaterials 14 verwendet werden.
Wie es in Fig. 3 am besten zu sehen ist, hat die Schubkraftmessstandswalze 22 Schubkraftmessstände 48, die an ihren beiden Enden angebracht sind, obwohl in der Zeichnung nur einer gezeigt ist. Die Schubkraftmessstände 48, die vorzugsweise von Magpower Systems, Inc. hergestellte Schubkraftmessstände TSF-600 sind, messen das Ausmaß an Kraft, die auf eine Schubkraftmessstandswalze 22 ausgeübt wird. Da die Menge an Kraft an der Walze 22 gleich der Spannung entlang der Länge des primären Verstärkungsmaterials 14 ist, liefern die Schubkraftmessstände 48 ein Maß für die Menge an Spannung entlang dem primären Verstärkungsmaterial 14. Wie es nachfolgend detaillierter beschrieben wird, wird diese Messung einer Spannung im primären Verstärkungsmaterial 14 zusammen mit der Geschwindigkeit der Austritts-Nagelwalze 18 zum Steuern der Spannung im primären Verstärkungsmaterial 14 verwendet.
Ein System 50 zum Steuern der Spannung im primären Verstärkungsmaterial 14 ist in Fig. 4 gezeigt. Beim System 50 wird die Austritts-Nagelwalze 18 durch den Antriebsmotor 30 angetrieben, um sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit zu drehen, wobei diese Geschwindigkeit relativ konstant ist, aber aufgrund von Schwankungen bezüglich des Betriebs der Tufting-Maschine 10 einige Variationen hat. Der Codierer 39 dreht sich synchron zur Austritts-Nagelwalze 18 und erzeugt einen Impuls bei jedem inkrementalen Rotationsbetrag des Codierers 39. Die durch den Codierer 39 erzeugten Impulse werden zu einem Frequenz-zu-Analog-Wandler 58 geführt, der ein Analogsignal mit einer Amplitude erzeugt, die proportional zur Frequenz des Impulsstroms vom Codierer 39 ist. Das Analogsignal, das vorzugsweise ein Spannungssignal ist, hat daher eine Amplitude, die repräsentativ für die Geschwindigkeit ist, mit welcher die Austritts-Nagelwalze 18 gedreht wird.
Das Analogsignal vom Frequenz-zu-Analog-Wandler 58 wird zu einer Treiberschaltung 56 eingegeben, die ein Treibersignal zum Vektormotor 40 liefert, um die Geschwindigkeit des Motors 40 zu steuern. Ein Tachometer 59, der beim bevorzugten Ausführungsbeispiel am Motor 40 integriert ist, liefert eine Rückkopplung zu einer Rückkoppelschaltung in der Treiberschaltung 56, um sicherzustellen, dass der Motor 40 mit der Geschwindigkeit angetrieben wird, die durch das Treibersignal angezeigt wird. Die Rückkoppelschaltung ist vorzugsweise eine Rückkoppelkarte PGX- 2, die eine Frequenz des Signals vom Tachometer 59 in ein Analogsignal umwandelt. Die erwünschte Drehgeschwindigkeit des Motors 40 wird durch die Treiberschaltung 56 bestimmt, und zwar teilweise durch die aktuelle Geschwindigkeit, mit welcher die Austritts-Nagelwalze 18 gedreht wird. Die Treiberschaltung 56 stellt sicher, dass die Eintritts-Nagelwalze 16 etwas langsamer als die Austritts- Nagelwalze 18 angetrieben wird, so dass eine gewisse Spannung im primären Verstärkungsmaterial 14 zwischen der Eintritts-Nagelwalze 16 und der Austritts- Nagelwalze 18 erzeugt wird. Vorzugsweise sind die Treiberschaltung 56, die eine Vektortreiberschaltung 3 hp ist, und die Rückkoppelschaltung beide von Saftronics, Inc. aus Fort Meyers, Florida, hergestellt.
Die genaue Geschwindigkeitsbetragsdifferenz zwischen der Eintritts-Nagelwalze 16 und der Austritts-Nagelwalze 18 wird auch teilweise durch eine Steuerung 52 bestimmt: Ein anwenderdefinierter erwünschter Spannungsbetrag kann durch eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 54, wie beispielsweise eine Tastenfeldschnittstelle, die mit der Steuerung 52 verbunden ist, eingegeben werden. Die Steuerung 52 empfängt die Ausgaben von den Schubkraftmessständen 48 und kann eine Anzeige der gemessenen Spannung bei der Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 54, wie beispielsweise auf einer Flüssigkristallanzeige (LCD), liefern. Die Steuerung 52 vergleicht den anwenderdefinierten erwünschten Spannungsbetrag mit dem durch die Schubkraftmessstände 48 gemessenen Spannungsbetrag und liefert ein Steuersignal zum Korrigieren einer Differenz zwischen den zwei Spannungswerten. Die Steuerung 42 ist vorzugsweise eine von Magpower Systems, Inc. aus Fenton, Missouri, hergestellte Steuerung Digitrac-P. Die Steuerung 52 erzeugt vorzugsweise das Steuersignal basierend auf einem proportionalen Integral der Differenz zwischen den zwei Spannungswerten. Das Steuersignal von der Steuerung 52 wird aus dem Signal vom Tachometer 59 und dem Signal vom Frequenz-zu-Analog- Wandler 58 kombiniert, um den Motor 40 mit der Geschwindigkeit anzutreiben, bei welcher der durch die Schubkraftmessstände 48 gemessene Spannungswert im Wesentlichen gleich dem anwenderdefinierten erwünschten Spannungswert wird.
Mit dem System 50 kann die Tufting-Maschine 10 eine Spannung im primären Verstärkungsmaterial 14 genau auf dem anwenderdefinierten erwünschten Pegel halten. Weiterhin hält das System 50 die Spannung im primären Verstärkungsmaterial 14 trotz kontinuierlicher Änderungen bezüglich der Masse des primären Verstärkungsmaterials 14 auf der Walze 12 und kann daher während des gesamten Betriebs der Tufting-Maschine 10 einen konsistenten Spannungspegel beibehalten. Als Ergebnis des konstanten Spannungspegels im primären Verstärkungsmaterial 14 hat der durch die Tufting-Maschine 10 hergestellte Teppich keine signifikanten Variationen bezüglich einer Stichdichte. Die Tufting-Maschine 10 kann daher einen Teppich mit hoher Qualität mit signifikanten Einsparungen bezüglich der Kosten für Garn herstellen. Mit einer im Wesentlichen konstanten Stichdichte und einer konstanten Spannung minimiert der durch die Tufting-Maschine 10 hergestellte Teppich auch irgendwelche Variationen beim Muster entlang der Länge des primären Verstärkungsmaterials 14 und eliminiert somit im Wesentlichen Probleme bezüglich eines Musterversatzes.
Einige der Vorteile der Tufting-Maschine 10 gegenüber herkömmlichen Tufting- Maschinen sind signifikant bei der Herstellung eines gemusterten Teppichs. Unterschiede bezüglich Mustervariationen werden vergrößert, wenn Abschnitte von unterschiedlichen Stellen entlang der Länge des primären Verstärkungsmaterials nebeneinander positioniert werden. Die Tufting-Maschine 10 kann jedoch die Spannung entlang der Länge des primären Verstärkungsmaterials 14 auf einem Pegel halten, und zwar vorzugsweise auf einem niedrigen Pegel, wie beispielsweise auf 60 lb (267 N), was verhindert, dass das primäre Verstärkungsmaterial deformiert wird. Weiterhin hilft die Tufting-Maschine 10 sicherzustellen, dass das Muster des Teppichs während einer gesamten Herstellung konstant bleibt, wodurch ein Musterversatz zwischen benachbarten Abschnitten nicht offensichtlich werden würde.
Die vorgehende Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist nur zu Darstellungszwecken präsentiert worden und es ist nicht beabsichtigt, dass die Beschreibung erschöpfend ist oder die Erfindung auf die offenbarte präzise Form beschränkt. Viele Modifikationen und Variationen sind angesichts der obigen Lehre möglich.
Beispielsweise ist das System 50 nicht auf die spezifischen Beispiele der Steuerung 52, des Motors 40 und der anderen bevorzugten Struktur beschränkt, sondern es kann mit irgendwelchen geeigneten Komponenten ausgebildet sein. Der vordefinierte Spannungswert muss nicht in die Steuerung 52 eingegeben werden, sondern kann ein Vorgabe-Spannungswert sein, der innerhalb der Steuerung 52 gespeichert ist, oder ein Spannungswert, der durch die Steuerung 52 automatisch bestimmt wird. Die Steuerung 52 kann das Steuersignal auf verschiedene Weisen erzeugen, die andere als bei einer proportionalen integralen Beziehung sind, und zwar unter Verwendung der Differenz bezüglich des aktuellen und des erwünschten Spannungswerts, wie beispielsweise durch Verwenden einer proportionalen integralen differentiellen Beziehung unter Verwendung der Differenz bezüglich Spannungswerten.
Während das System 50 eine Spannung durch Einstellen der Geschwindigkeit der Eintritts-Nagelwalze 16 relativ zur Geschwindigkeit der Austritts-Nagelwalze 18 steuert, kann das System 50 weiterhin alternativ dazu die Geschwindigkeit der Austritts-Nagelwalze 18 relativ zur Geschwindigkeit der Eintritts-Nagelwalze 16 einstellen. Ebenso kann das System 50, eher als dass es die Geschwindigkeit der Eintritts-Nagelwalze 16 und der Austritts-Nagelwalze 18 einstellt, arbeiten, um die relativen Positionen der Eintritts-Nagelwalze 16 und der Austritts-Nagelwalze 18 einzustellen. Zum Steuern der Position der Eintritts-Nagelwalze 16 und der Austritts- Nagelwalze 18 kann das System 50 eher einen Servomotor als einen Vektormotor 40 verwenden und es können Auflöser bzw. Funktionsgeber an sowohl der Eintritts- Nagelwalze 16 als auch der Austritts-Nagelwalze 18 angeordnet sein, um die Positionen der Eintritts-Nagelwalze 16 und der Austritts-Nagelwalze 18 zu verfolgen.
Darüber hinaus kann das System 50, eher als dass es nur auf der Eintritts- Nagelwalze 16 und der Austritts-Nagelwalze 18 zum Fortführen bzw. Weiterführen des primären Verstärkungsmaterials 14 durch die Tufting-Maschine 10 beruht, zusätzliche Maßnahmen für ein Bewegen des primären Verstärkungsmaterials 14 enthalten. Beispielsweise kann das System 50 einen Motor oder einen anderen Antriebsmechanismus enthalten, der mit der Walze 12 gekoppelt ist, um die Walze 12 während eines Betriebs der Tufting-Maschine 10 zu drehen. Dieser Motor oder dieser andere Antriebsmechanismus kann gesteuert werden, um eine Unterstützung beim Weiterleiten des Verstärkungsmaterials 14 zur Verfügung zu stellen, wenn die Spannung zu hoch ist, und um einen Widerstand gegenüber dem Weiterführen zur Verfügung zu stellen, wenn die Spannung zu niedrig ist, und kann zusätzlich zum separaten Motor 14 für die Eintritts-Nagelwalze 16 oder anstelle von ihm verwendet werden.
Ebenso enthält die Tufting-Maschine 10 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine separate Schubkraftmessstandswalze 22 zum Anbringen der Schubkraftmessstände 48. Die Tufting-Maschine 10 muss jedoch keine separate Walze 22 zu einer Tufting-Maschine nur für die Schubkraftmessstände 48 hinzufügen, sondern kann die Schubkraftmessstände 48 an einer anderen Walze angebracht haben, wie beispielsweise der Eintritts-Nagelwalze 16 oder an irgendeiner anderen existierenden Walze.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Tufting-Maschine 10 beschrieben worden ist, die bei der Herstellung von Teppichfliesen verwendet wird, kann die Erfindung auf irgendeinen Typ von Tufting-Maschine angewendet werden, wie beispielsweise eine Tufting-Maschine für einen nahtlosen, auf breitem Webstuhl gewebtem Teppich. Während die Steuerung 52 derart gezeigt worden ist, dass sie separat von der Treiberschaltung 56 und dem Frequenz-zu-Analog-Wandler 58 ist, sollte es ebenso verstanden werden, dass die Steuerung 52 mit der Treiberschaltung 56 und/oder dem Wandler 58 kombiniert sein kann.
Das Ausführungsbeispiel wurde gewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erklären, um anderen Fachleuten auf dem Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung und verschiedene Ausführungsbeispiele und mit verschiedenen Modifikationen zu verwenden, wie sie für die bestimmte beabsichtigte Verwendung geeignet ist. Es ist beabsichtigt, dass der Schutzumfang der Erfindung nur durch die hierzu beigefügten Ansprüche beschränkt ist.

Claims

1. Tufting-Maschine (10) zum Einfügen von Garn in ein Verstärkungsmaterial bzw. Grundgewebe (14), welche Maschine folgendes aufweist:

ein Paar von Fortführwalzen mit einer ersten Fortführwalze (16) zum Zuführen des Verstärkungsmaterials (14) in die Tufting-Maschine und einer zweiten Fortführwalze (18) zum Entfernen des Verstärkungsmaterials (14) von der Tufting-Maschine; und

einen Antriebsmotor (40) zum Drehen einer Fortführwalze (16) des Paars von Fortführwalzen;

dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (10) folgendes aufweist:

eine Treiberschaltung (56) zum Erzeugen eines Treibersignals zum Treiben des Antriebsmotors (40);

eine Lastmesseinheit (22, 48) zum Messen eines aktuellen Wertseiner Spannung, die entlang dem Verstärkungsmaterial (14) zwischen dem Paar von Fortführwalzen (16, 18) erzeugt wird, und zum Erzeugen eines Spannungssignals, das den aktuellen Spannungswert darstellt;

eine Überwachungseinheit (39, 58) zum Überwachen eines Zustands der anderen Fortführwalze (18) des Paars von Fortführwalzen und zum Erzeugen eines Zustandssignals; und

eine Steuerung (52) zum Empfangen des Spannungssignals von der Lastmesseinheit (48) und zum Empfangen eines vordefinierten Werts einer Spannung, wobei die Steuerung (52) ein Steuersignal basierend auf dem Spannungssignal von der Lastmesseinheit (48) und dem vordefinierten Spannungswert erzeugt,

wobei die Treiberschaltung (56) das Treibersignal durch Kombinieren des Zustandssignals von der Überwachungseinheit (39, 58) und des Steuersignals von der Steuerung (52) erzeugt, wobei das Treibersignal veranlasst, dass der Antriebsmotor (40) die eine Fortführwalze (16) dreht, so dass der durch die Lastmesseinheit (48) gemessene aktuelle Spannungswert im Wesentlichen gleich dem vordefinierten Spannungswert wird; und

wobei die Überwachungseinheit einen Codierer (39) enthält, der mit der anderen Fortführwalze (18) und einem Wandler (58) zum Umwandeln einer Ausgabe des Codierers (39) in ein Signal, das eine Geschwindigkeit der anderen Fortführwalze (18) darstellt, gekoppelt ist.

2. Tufting-Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Paar von Fortführwalzen eine Eintritts-Nagelwalze (16) und eine Austritts- Nagelwalze (18) aufweist.

3. Tufting-Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastmesseinheit (22, 48) eine Schubkraftmessstand (48) aufweist.

4. Tufting-Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastzelle bzw. der Schubkraftmessstand (48) bei einem Eingang zur Tufting- Maschine (10) positioniert ist.

5. Tufting-Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (40) die erste Fortführwalze (16) antreibt.

6. Tufting-Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (40) eine Drehgeschwindigkeit der einen Fortführwalze (16) steuert.

7. Tufting-Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (52) das Steuersignal basierend auf einer Differenz zwischen der Ausgabe von der Lastmesseinheit (22, 48) und dem vordefinierten Spannungswert erzeugt.

8. Tufting-Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (52) eine Eingabe-Schnittstelle (54) zum Empfangen des vordefinierten Spannungswerts enthält.

9. Tufting-Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (52) eine Ausgabe-Schnittstelle (54) zum Anzeigen des aktuellen Spannungswerts an dem Verstärkungsmaterial bzw. Grundgewebe (14) enthält.

10. Vorrichtung (50) zum Steuern einer Maschinenrichtungsspannung in einem fortlaufenden Gewebe (14) eines primären Verstärkungsmaterials bzw. Grundmaterials eines Teppichs, das durch eine Tufting-Maschine (10) läuft, welche Vorrichtung folgendes aufweist:

eine Einrichtung (16, 18, 30, 40) zum Fortführen des Gewebes (14) des primären Verstärkungsmaterials eines Teppichs durch die Tufting-Maschine (10);

wobei die Fortführeinrichtung eine erste Nagelwalze (16) aufweist, die durch einen ersten Antriebsmotor (40) angetrieben wird, zum Einführen des Gewebes (14) des Verstärkungsmaterials eines Teppichs in die Tufting- Maschine (10), und eine zweite Nagelwalze (18), die durch einen zweiten Antriebsmotor (30) angetrieben wird, zum Entfernen des Gewebes (14) des Verstärkungsmaterials eines Teppichs von der Tufting-Maschine (10);

dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (50) folgendes aufweist:

eine Einrichtung (22, 48) zum Messen der Maschinenrichtungsspannung im fortlaufenden Gewebe (14) des primären Verstärkungsmaterials eines Teppichs; und

eine Einrichtung zum Steuern der Fortführeinrichtung, so dass die gemessene Maschinenrichtungsspannung im Wesentlichen gleich einer vorbestimmten Größe einer Spannung bleibt, wenn das Gewebe (14) des Verstärkungsmaterials eines Teppichs durch die Tufting-Maschine (10) geführt wird;

wobei die Steuereinrichtung folgendes aufweist:

einen Codierer (39) zum Verfolgen einer Drehung der zweiten Nagelwalze (18);

einen Wandler (58) zum Empfangen einer Ausgabe vom Codierer (39) und zum Erzeugen eines Geschwindigkeitssignals, das eine Drehgeschwindigkeit der zweiten Nagelwalze (18) darstellt;

eine Steuerung (52) zum Erzeugen eines Steuersignals basierend auf einem Vergleich zwischen der gemessenen Maschinenrichtungsspannung von der Messeinrichtung (22, 48) und der vorbestimmten Größe einer Spannung; und

eine Treiberschaltung (56) zum Erzeugen eines Treibersignals zum Treiben des ersten Antriebsmotors, wobei die Treiberschaltung (56) das Treibersignal basierend auf einer Kombination des Geschwindigkeitssignals vom Wandler (58) und des Steuersignals von der Steuerung (52) erzeugt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (22, 48) eine Lastzelle bzw. einen Schubkraftmessstand (48) zum Messen der Maschinenrichtungsspannung im Gewebe (14) des Verstärkungsmaterials eines Teppichs aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung die Fortführeinrichtung (16, 18, 30, 40) so steuert, dass eine erste Geschwindigkeit, mit welcher das Gewebe (14) des Verstärkungsmaterials eines Teppichs in die Tufting-Maschine (10) eingeführt wird, langsamer als eine zweite Geschwindigkeit ist, mit welcher das Gewebe (14) des Verstärkungsmaterials eines Teppichs von der Tufting-Maschine (14) entfernt wird.