DE69918559T2

DE69918559T2 - Fadenspannungsregelvorrichtung mit vollständiger kompensation

Info

Publication number: DE69918559T2
Application number: DE69918559T
Authority: DE
Inventors: Kurt W. Niederer
Original assignee: Texkimp Ltd
Current assignee: NIEDERER, KURT W., CHARLOTTE, N.C., US
Priority date: 1998-05-20
Filing date: 1999-05-18
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2019-05-19
Also published as: DE69918559D1; EP1105335B1; WO1999059908A1; AU4000899A; EP1105335A1; EP1105335A4

Description

TECHNISCHES GEBIET UND HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Patentanmeldung beruht auf der provisorischen US-Patentanmeldung Serial Nr. 60/086,105, deren Priorität beansprucht wird.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung der Spannung in laufenden Fäden. Genauer dient sie zur Kompensation wechselnder Spannung während der Dauer eines Verfahrens und führt zu gleichbleibender Fadenspannung, was oft für das nächste stromabwärts folgende Verfahren erwünscht ist. Als eine weitere Verbesserung des Prinzips der Ausgabe eines gleichmäßig gespannten Fadens an einer einzigen Station werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur gleichzeitigen Ferneinstellung der Spannung einer Gruppe von Spannungsregelvorrichtungen zu irgendeinem Zeitpunkt während des Verfahrens sowie als eine individuelle Feineinstellung der Spannung für jeden Einzelfaden beschrieben.
Zahlreichen Typen von Spannungsregelvorrichtungen sind bekannt zum Regeln von Fadenspannung. Dazu gehören hauptsächlich Vorrichtungen, welche dem laufenden Faden eine konstante Spannung hinzufügen, und durch dieses Verfahren den Prozentanteil der schwankenden Spannung verringern. Die meisten von diesen üben Druck direkt auf den laufenden Faden aus, was wiederum Spannung zuführt, beruhend auf dem Produkt der ausgeübten Kraft mal dem Reibungskoeffizienten. Jedoch können direkt auf den Faden ausgeübte Reibungskräfte den Faden selbst schädigen. Ein anderes Problem mit dieser Art von Spannungsregelvorrichtung ist, daß der zwischen zwei stationären Elementen eingeklemmte Faden zusätzliche unregelmäßige Spannung verursachen kann, was besonders der Fall ist, wenn der Faden ungleichmäßige Dicke hat. Wenn beispielsweise eine dicke Stelle im laufenden Faden diese Klemmstelle durchläuft, werden die Elemente auseinandergedrückt, was wegen der Masse der stationären Elemente, welche sich der Öffnungsbewegung der dicken Stelle im Faden widersetzen, eine Spannungsspitze verursacht. Ein anderes Problem mit einer Reibungs-Spannungsregelvorrichtung ist die Veränderung des Reibungskoeffizienten des Fadens. Das gilt besonders für ungleichmäßig gewachste oder geölte Fäden.
Weiter entwickelte Fadenspannungsregelsysteme verwenden komplexe und teure elektronische Vorrichtungen, um die Fadenspannung zu messen und die angelegte Spannung elektronisch mit einer Rückkopplung mit geschlossener Schleife zu verändern, um eine konstante Abgabe(Ablauf-)spannung zu erreichen.
FR-B-1501879 beschreibt eine Vorrichtung, die eine konstante Fadenspannung aufrechterhalten soll. Der von einer Fadenzufuhr kommende Faden wird durch eine erste Rolle und dann durch eine zweite Rolle umgelenkt. Die zweite Rolle trägt einen Arm, von dem ein Ende durch eine einstellbare Feder beaufschlagt ist. Durch diese Elemente können Veränderungen in der stromabwärts vorhandenen Fadenspannung kompensiert werden.
US-B-5,454,151 beschreibt eine Anordnung zur Einstellung der Spannung eines Fadens. Diese Anordnung umfaßt eine angetriebene Trommel, deren effektive Umfangsgeschwindigkeit in der gleichen Richtung wie die gemessene Fadenspannung veränderbar ist.
DE-B-180006 beschreibt eine Anordnung zur Fadenspannungsregelung. Der Faden wird von einer Fadenzufuhr abgezogen und über eine erste Rolle umgeleitet, dann um eine Bremstrommel geführt und dann über eine dritte Rolle geleitet, welche ihn zu einer Fadenaufnahmemaschine zurückführt. Die dritte Rolle ist an einem Ende eines Hebels montiert, der einen Drehpunkt hat. Veränderungen in der Stromabwärts-Fadenspannung wirken auf die dritte Rolle und verursachen eine Schwenkung des Hebels. Ein am anderen Ende des Hebels angebrachter Bremsschuh, der so angeordnet ist, daß er auf den Rand der Bremstrommel wirkt, wird bewegt, wodurch die Bremskraft an der Bremstrommel und damit die Fadenspannung verändert wird.
Die in dieser Anmeldung offenbarte Erfindung verwendet einen rotierenden Fadenwirtel, um den der Faden mit genügendem Wicklungswinkel gewickelt ist, um Schlupf zwischen dem Faden und dem Fadenwirtel während des normalen Betriebs zu verhindern. Spannung wird an den Faden angelegt, indem der Fadenwirtel mittels mechanischer Reibungskraft, elektrischem Wirbelstrom und anderen gebremst wird. Die offenbarte Erfindung erreicht eine konstante Abgabespannung durch Verringerung der zugefügten Spannung um den gleichen Wert wie der Betrag der Stromaufwärts-Spannung des Fadens. Da die gesamte Stromabwärts-Spannung die Summe der Spannung stromaufwärts von der Spannungsregelvorrichtung und der durch die Spannungsregelvorrichtung zugefügten Spannung ist, ist die Stromabwärts-Spannung in der offenbarten Erfindung konstant.
Die Erfindung arbeitet nach dem Prinzip, daß die Spannung stromaufwärts als Mittel zur Veränderung der zugefügten Spannung der Spannungsregelvorrichtung verwendet wird. In einem bevorzugten Verfahren zieht die Spannung des stromaufwärts liegenden Fadenab schnitts den Fadenwirtel teilweise weg von einer spannungserzeugenden Bremse und verringert dadurch die zugefügte Spannung. Die Geometrie der Bremskraft ist so gewählt, daß die eingestellte Spannung um genau den gleichen Betrag wie die im stromaufwärts liegenden Fadenabschnitt vorhandene Spannung verringert wird, um so eine konstante Spannung in der stromabwärts liegenden Fadenstrecke zu erreichen. Selbstverständlich, wenn die Eingangsfadenspannung die Einstellspannung des Spannungsregelsystems übersteigt, wird der Fadenwirtel vom Bremsschuh vollkommen abgehoben und die volle stromaufwärts vorhandene Spannung wird stromabwärts übertragen.
AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist demnach eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fadenspannungsregelvorrichtung zu schaffen, um eine gleichmäßige Fadenspannung zur Abgabe zu einer stromabwärts folgenden Fadenbearbeitungsstation aufrechtzuerhalten.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, eine Fadenspannungsvorrichtung zu schaffen, welche es ermöglicht, eine gewünschte Spannungshöhe und Spannungsgleichmäßigkeit stromabwärts von der Fadenspannungsregelvorrichtung einzustellen.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, eine Fadenspannungsregelvorrichtung zu schaffen, welche Mittel umfaßt, um die Fadenspannung an einer Mehrzahl von in Bearbeitung befindlichen Fäden gleichmäßig und gleichzeitig einzustellen.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, eine Fadenspannungsregelvorrichtung zu schaffen, worin jede Einheit individuell verstellt werden kann, um sie in eine Feineinstellung zu bringen, welche für spezielle Anforderungen in einer stromabwärts folgenden Fadenbearbeitungsstation paßt.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, einen Satz von mehreren Fadenspannungsregelvorrichtungen zu schaffen, bei denen die gewünschte Spannungshöhe in allen Fäden gleichzeitig verändert werden kann, um eine spezifische Anforderung in einer stromabwärts folgenden Fadenbearbeitungsstation zu erfüllen.
Diese und andere Zwecke der vorliegenden Erfindung werden erreicht, indem eine Fadenspannungsregelvorrichtung geschaffen wird, bei der eine Bremskraft auf einen Wirtel ausgeübt wird, um welchen der Faden gewickelt ist, um eine gewünschte Spannung zu erreichen. Wenn der zulaufende Faden keine Spannung hat, wird die volle Bremskraft an den Wirtel angelegt. Wenn der zulaufende Faden Spannung hat, wird die Bremskraft proportional verringert.
Es ist ein Zweck der Erfindung, die Bremskraft an dem Wirtel durch mechanische Mittel zu erreichen.
Es ist ein anderer Zweck der Erfindung, die Bremskraft an dem Wirtel durch elektrische Mittel zu erreichen.
Es ist ein Ziel in den unten beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen, eine mechanischen Fadenspannungsregelvorrichtung zu schaffen, die einen Fadenführungseinlaß, eine schwenkbare Fadenwirtelanordnung, eine stationäre Bremsvorrichtung für den Wirtel, einen Spannstift als ein kraftausübendes Mittel und eine Fadenablaufführung aufweist. Der Fadenwirtel selbst ist frei drehbar und die Fadenwirtelanordnung ist an ihrem Lagerfortsatz schwenkbar. Dadurch kann die Fadenwirtelanordnung in einer Ebene schwenken, die durch die Richtung des eintretenden Fadens und die Drehachse des Fadenwirtels bestimmt ist. Die Fadenwirtelanordnung wird vom einlaufenden Faden durch einen Spannstift weggedrückt, der den Fadenwirtel gegen einen stationären Bremsschuh drückt.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, einen frei rotierenden Wirtel zu bremsen, indem auf einen Bremsschuh eine Kraft ausgeübt wird, und dann diese Kraft durch die Spannung des einlaufenden Fadenstranges zu verringern, um einen stromabwärts Fadenstrang mit konstanter Ablaufspannung zu erhalten.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, eine konstante Ablaufspannung im Faden durch eine Fadenspannungsregelvorrichtung zu erhalten, welche einen Fadenführungseinlaß, eine Fadenwirtelanordnung, einen Elektromagneten, der durch seinen Wirbelstrom eine Bremskraft auf den Wirtel ausübt, eine Umlenkung des einlaufenden stromaufwärts Faden und einen auf Spannung ansprechenden Wandler am Punkt der Umlenkung des einlaufenden stromaufwärts Fadens aufweist, der eine Veränderung der elektrischen Spannung am Elektromagneten erzeugt, welche die magnetische Bremskraft des Wirtels entsprechend verringert.
Es ist ein weiterer Zweck der Erfindung eine konstante Ablaufspannung im Faden durch eine Fadenspannungsregelvorrichtung zu erreichen, welche einen Fadenführungseinlaß und eine Fadenwirtelanordnung und eine elektromagnetische Bremsvorrichtung für den Wirtel aufweist. Der Fadenwirtel ist selbst freilaufend und die Fadenwirtelanordnung ist an ihrer stationären Lagerverlängerung schwenkbar. Dadurch kann die Fadenwirtelanordnung in der Ebene des eintretenden Fadens und der Fadenwirtelachse schwenken. Ein elektrischer Wandler zwischen der schwenkbaren Wirtelanordnung und dem feststehenden Körper der Fadenspannungsregelvorrichtung mißt die Spannung im eintretenden Fadenschrank und verringert die zugefügte Spannung um den gleichen Betrag.
Es ist ein anderer Zweck der Erfindung, eine konstante Ablaufspannung im Faden durch eine Fadenspannungsregelvorrichtung zu erreichen, die einen Fadenführungseinlaß und eine Fadenwirtelanordnung sowie eine elektromagnetische Bremsvorrichtung für den Wirtel aufweist. Der Fadenwirtel ist selbst freilaufend und die Fadenwirtelanordnung ist auf einem biegsamen Trägerstreifen montiert, der durch die Spannung im zulaufenden Faden in Richtung auf diese zulaufenden Fadenstrang abgelenkt wird. Dieser biegsame Trägerstreifen ist mit einem elektrischen Wandler ausgerüstet, der seine Verformung mißt und die zugefügte Spannung um den gleichen Betrag verringert.
Es ist ein Zweck der Erfindung, eine mechanische Spannungsregelvorrichtung zu schaffen, wo die Spannungskraft des ablaufenden Fadenstranges senkrecht zur Schwingbewegung der Wirtelanordnung ist, um die Bremse nicht zu beeinflussen.
Es ist ein Zweck der Erfindung, eine elektrische Fadenspannungsregelvorrichtung zu schaffen, wo die Spannungskraft des ablaufenden Fadenstranges senkrecht zur Meßrichtung des Wandlers ist, um die Messung des Wandlers nicht zu beeinflussen.
Es ist ein Zweck der Erfindung, daß die Spannungskraft des eintretenden Stromaufwärtsabschnitts des Fadens entgegengesetzt zur angelegten Bremskraft der mechanischen Fadenspannungsregelvorrichtung ist, und durch dieses Verfahren die eingestellte Regelungsspannung verringert wird, was zu einer konstanten Ablaufspannung unabhängig von Spannungsschwankungen im Stromaufwärts-Fadenstrang führt.
Es ist ein weiterer Zweck dieser Erfindung, verschiedene geometrische Kraftmultiplikatoren zu verwenden, um verschiedene Reibungskoeffizienten zwischen dem Bremsschuh und dem Fadenwirtel zu kompensieren. Dieser geometrische Kraftmultiplikator kann verschieden gestaltet sein, beispielsweise durch Verwendung eines größeren Wirteldurchmessers für den Bremsschuh, dann für den Faden, wenn der Reibungskoeffizient kleiner als 1 ist. Es können andere Methoden der Kraftmultiplikation verwendet werden, um verschiedene Reibungskoeffizienten zu kompensieren, wie in der Physik wohl bekannt, wie die Anwendung eines Hebelsystems oder Aufbringen der Kraft in Keilform.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Reibungsmittel einen stationären Bremsschuh innerhalb des drehbaren Fadenwirtels, eine schwenkbare Fadenwirtelanordnung und ein Kraftübertragungsmittel auf, das auf den Bremsschuh und den Fadenwirtel wirkt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Position des Bremsschuhs individuell verändert werden, um den geometrischen Multiplikationsfaktor zu verändern, der einen verschiedenen Reibungskoeffizienten kompensiert.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Kraftmittel einen auf Druck ansprechenden ausdehnbaren Fluidbehälter auf.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Fluidbehälter einen Schlauch auf und schließt eine Druckregelvorrichtung ein, um den Druck im Behälter einzustellen. Vorzugweise umfaßt das Fluid Luft.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Spannungsbereichseinstellvorrichtung vorgesehen, um den Bereich der durch die Reibmittel zugefügten Spannung einzustellen.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine individuelle Feineinstellung jeder Fadenspannungsregelvorrichtung vorgesehen, um die dem einzelnen Faden einer ausgewählten Spannungsregelvorrichtung zugefügten Einstellspannung zu verringern oder zu erhöhen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich der Luftschlauch bis zu der Mehrzahl von Fadenspannungsregelvorrichtungen, um die an jedem Faden an jedem der Mehrzahl der Fadenspannungsregelvorrichtungen durch die Bremsschuhe aufgebrachte Kraft gleichzeitig und gleichmäßig zu steuern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Fluiddruck aller Luftschläuche in einem Bearbeitungssystem automatisch erhöht oder verringert werden, beispielsweise während einer Veränderung der Geschwindigkeit des Bearbeitungsverfahrens.
Gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Schritt des Zufügens einer gewünschten maximalen Einstellspannung zum Faden zwischen der Fadenzufuhrstation und der Fadenbearbeitungsstation das Zufügen der Spannung von einem einzigen fluidgefüllten Druckbehälter gleichmäßig und gleichzeitig zu jeder der Fadenspannungsregelvorrichtungen.
Gemäß noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Kraftmittel zum Ausbringen von Druck auf die Bremse eine Feder.
Gemäß noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Kraftmittel zum Ausbringen von Druck auf die Bremse ein Magnet.
Gemäß noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Kraftmittel zum Ausbringen von Druck auf die Bremse ein Gewicht.
Gemäß noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Kraftmittel zum Aufbringen von Druck auf die Bremse Fluiddruck.
FIGURENBESCHREIBUNG
Einige der Ziele der Erfindung wurden oben dargelegt. Andere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die weitere Erläuterung der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, worin:
1 ist eine perspektivische Ansicht der Spannungsregelvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
1A ist eine vereinfachte schematische perspektivische Ansicht des Fadenlaufs von der Zufuhr zur Aufnahme gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 ist eine Vorderansicht der Spannungsregelvorrichtung gesehen in der Richtung des ablaufenden Fadens;
3 ist eine Seitenansicht von links der Spannungsregelvorrichtung mit dem nach links ablaufenden Faden;
4 ist eine Ansicht von hinten der Spannungsregelvorrichtung mit dem in diese von links eintretenden Faden;
5 ist eine Draufsicht der Spannungsregelvorrichtung, in die der Faden von rechts zuläuft und nach oben hin abläuft;
6 ist eine Vorderansicht der Spannungsregelvorrichtung gesehen in der Richtung des ablaufenden Fadens, wobei die verborgenen Teile gestrichelt dargestellt sind;
7 ist eine Schnittansicht von vorn der Spannungsregelvorrichtung gesehen in der Richtung des ablaufenden Fadens;
8 zeigt, wie der Bremsschuh im Bremsträger montiert ist;
9 zeigt im einzelnen, wie die Bremse mit ihrem Bremsträger zusammengesetzt ist und um die Achse des Bremsblockbogens gedreht werden kann, um den Reibungsmultiplikator einzustellen;
10 ist ein Kraftdiagramm und zeigt, wie die Bremskraft eingestellt werden kann, um einen anderen Reibungskoeffizienten zwischen dem Bremsschuh und der Innenseite des Fadenwirtels zu erhalten;
11 ist ebenfalls ein Kraftdiagramm und zeigt, wie die Stromaufwärts-Spannung im zulaufenden Fadenstrang die Bremsspannung des Spannungskompensators verringert;
12 ist eine Explosionsansicht der Spannungsregelvorrichtung, welche alle ihre Teile zeigt. Mittellinien verbinden die Einzelteile, um besser erkennen zu lassen, wie die Teile zueinander passen;
13 ist ein Schnitt in Vorderansicht einer elektronischen Spannungsregelvorrichtung gesehen in der Richtung des ablaufenden Fadens mit einem Druckwandler zwischen der schwenkbaren Wirtelanordnung und dem Körper der Spannungsregelvorrichtung und einem in dem Wirtel montierten Elektromagneten;
14 ist ein Schnitt in Vorderansicht einer elektronischen Spannungsregelvorrichtung gesehen in der Richtung des ablaufenden Fadens, wo die Wirtelanordnung an einer Blattfeder mit daran angebrachtem Spannungsmeßgerät montiert ist und in dem Wirtel ein Elektromagnet montiert ist;
15 ist eine Draufsicht einer elektronischen Fadenspannungsregelvorrichtung mit einem fest montierten Wirtel und einem Blattfederarm mit daran angebrachter Spannungmeßeinrichtung, um die Spannung im zulaufenden Fadenstrang zu messen.
16 ist eine Draufsicht einer elektronischen Fadenspannungsregelvorrichtung mit einem fest montierten Wirtel und einem Fadenschwenkarm, der den Bremsdruck teilweise auflebt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM UND BESTEN AUSFÜHRUNG
Es wird nun besonders Bezug genommen auf die Zeichnung. Ein Fadenspannungsregler (im folgenden kurz: Spannungsregler) ist in 1 gezeigt und im ganzen mit „T" bezeichnet. Der Spannungsregler „T" ist in seiner Umgebung als ein Teil einer Fadenspannungsregelvorrichtung gezeigt, die einen Fadenzufuhr- und Aufnahmemechanismus, in 1A bei „S" umfaßt.
Alle Komponenten des Spannungsreglers „T" sind an einem vertikalen U-Profil 2 montiert. Ein zulaufender Fadenstrang 3 wird durch eine Führung 4 geführt, die in einer runden Abschirmscheibe 5 montiert ist, die ihrerseits mittels zwei Schraubenanordnungen 6 an einem Haltewinkel 7 befestigt ist. Das U-Profil 2 kann irgendeine gewünschte Länge haben und ist an einem Maschinenrahmen, Gatter, usw. befestigt (nicht gezeigt). Ein Luftschlauch 8, der Druckluft enthält, ist im U-Profil 2 angeordnet. Ein Fadenwirtel 9 ist durch eine Achse 10 an der Frontplatte 11 schwenkbar montiert. Der ablaufende Fadenstrang 13 verläßt den Spannungsregler „T" durch die Ablaufführung 14. Genügend Fadenwindungen 15 werden um den Fadenwirtel 9 gelegt, um einen schlupffreien Kontakt der Fadenwindungen 15 mit der Fadenwirtel 9 zu gewährleisten.
In 2 sind die gleichen Teile von vorn gezeigt.
In 3 zeigt die Ansicht von links die Einstellschraube 17 für die einzelnen Spannungseinstellungen. Durch die Zentrierbohrung 18 des Stiels 19 ist die Bremseinstellschraube 20 sichtbar.
In 4 ist der Spannungsregler „T" in der Ansicht von hinten mit dem durch die Ablaufführung 14 geführten ablaufenden Faden 13 gezeigt.
In 5 sind der zulaufende Faden 3, der Faden 16, Fadenwindungen 15 und der ablaufende Faden 3 von oben gezeigt. Eine in den Haltewinkel 7 eingeschraubte Stellschraube 21 drückt gegen das U-Profil 2, das an der gegenüberliegenden Seite gegen den Bremsblock 22 gehalten ist.
In 6 sind alle verborgenen Teile von vorn gesehen gezeigt.
7 zeigt den spannungsgebenden Mechanismus in einem Schnitt von vorn gesehen. Der Druckluftschlauch 8 drückt den Verbindungsstift 23 nach links gegen die Einstellschraube 17. Da die Einstellschraube 17 in den Stiel 19 eingeschraubt ist, ist diese Kraft bestrebt, die Wirtelanordnung 24 im Gegenuhrzeigersinn um ihre Achse 10 zu drehen. Eine Feststellmutter 30 gewährleistet, daß die Einstellung der Einstellschraube 17 sich nicht verändert. Die Wirtelanordnung 24 wird an einer Drehung im Uhrzeigersinn durch den Bremsschuh 25 gehindert. Der Bremsschuh 25 ist am Bremshalter 26 durch Haltezungen 27 montiert. Der Fadenwirtel 9 ist im Stiel 19 durch seine Wirtelachse 28 über zwei Kugellager 29 montiert und kann sich frei um seine Wirtelachse 28 drehen. Der Bremshalter 26 ist am Bremsblock 22 durch eine Bremseinstellschraube 20 befestigt. Der Verbindungsstift 23 ist durch das Blockloch 31 im Bremsblock 22 und links im Stiftloch 32 des Stammes 19 lose gehalten. Ein Entlastungsloch 33 im Bremsblock 22 sorgt dafür, daß der Verbindungsstift 23 die spannende Kraft vom Luftschlauch 8 ungehindert zur Wirtelanordnung 24 übertragen kann. Die Wirtelanordnung 24 besteht aus Fadenwirtel 9, Kugellager 29, Wirtelachse 28, Einstellschraube 17 und Stiel 19 mit Achse 10.
8 zeigt im einzelnen den Bremsschuh 25, der durch Haltezungen 27 im Bremshalter 26 gehalten ist.
9 zeigt die Montage des Bremshalters 26 am Bremsblock 22 in weiteren Einzelheiten. Der Bremsblock 22 ist mit einem bogenförmigen Ausschnitt 35 versehen, dessen Mitte in einer Linie mit der Mitte der Wirtelanordnung 24 liegt. Der Bremshalter 26 ist am Bremsblock 22 mittels einer Halterschraube 37 durch den Einstellschlitz 36 angebracht, wodurch der Bremshalter 26 in Beziehung auf den Bremsblock 22 für die richtige Einstellung gedreht werden kann.
10 ist ein Kräfteplan. Der Luftschlauch 8 drückt die Wirtelanordnung 24 durch seinen Luftdruck in der Richtung von 9:00 Uhr. Die Innenfläche 38 des Fadenwirtels 9 drückt gegen den festen Bremsschuh 25 und erzeugt durch ihre Reibung die zugefügte Spannkraft für den ablaufenden Faden 13. Die auftretenden Kräfte sind durch Kraftvektoren gezeigt. Die erzeugende Lastkraft 39 erzeugt am Bremsschuh 25 eine Reaktionskraft 40. Das Kräfteparallelogramm 43 zeigt die Kraftaufteilung in diesem System wie folgt: da die Reaktionskraft 40 am Kontaktpunkt 44 nicht senkrecht zum Bremsschuh 25 ist, wird die Reaktionskraft 40 in eine Normalkraft 41 und einen Seitenschub 42 aufgeteilt. Der Seitenschub 42 wird in der Achse 10 der Wirtelanordnung 24 aufgefangen und spielt keinerlei Rolle in der Spannungserzeugung des Spannungsreglers „T". Das Produkt der Normalkraft 41 und des Reibungskoeffizienten des Bremsschuhs 25 und der Innenfläche 38 erzeugt eine Zugkraft 45, die tangential zur Innenfläche 38 am Kontaktpunkt 44 des Bremsschuhs 25 ist. Diese Zugkraft 45 erzeugt die gewünschte Fadenspannung 48 im ablaufenden Fadenstrang 13. Es sei bemerkt, daß der Kosinus des Winkels „a" gleich dem Reibungskoeffizienten zwischen dem Bremsschuh 25 und der Innenfläche 38 ist.
11 ist auch ein Kräfteplan und zeigt die Wirkung der Stromaufwärts-Spannung 47a des zulaufenden Fadenstrangs 3. Die eingestellte Belastungskraft 39 wird durch die Stromaufwärts-Spannung 47a verringert, woraus eine effektive Lastkraft 39a resultiert, die auf die Wirtelanordnung 24 wirkt. Die erzeugende Lastkraft 39a erzeugt am Bremsschuh 25 eine Reaktionskraft 40a. Das Kräfteparallelogramm 43a zeigt die Kraftaufteilung in diesem System wie folgt: da die Reaktionskraft 40a nicht senkrecht zum Bremsschuh 25 am Kontaktpunkt 44a ist, teilt sich die Reaktionskraft 40a in eine Normalkraft 41a und einen Seitenschub 42 auf. Der Seitenschub 42a wird in der Achse 10 der Wirtelanordnung 24 aufgefangen und spielt keinerlei Rolle in der Spannungserzeugung des Spannungsreglers „T". Das Produkt der Normalkraft 41a und des Reibungskoeffizienten des Bremsschuhs 25 und der Innenfläche 38 erzeugt eine Zugkraft 45a, die tangential zur Innenfläche 38 am Kontaktpunkt 44 des Bremsschuhs 25 ist. Die zwei Spannungskomponenten Stromaufwärts-Spannung 47a und Zugkraft 45a resultieren in einer kombinierten Fadenspannung 48 im ablaufenden Fadenstrang 13.
Der Spannungsregler „T" hat im ablaufenden Fadenstrang 13 eine konstante Fadenspannung 48. Die folgende Gleichung zeigt, daß der ablaufende Fadenstrang 13 auf diese Weise gesteuert ist:
Bedeutungen:

T1

= Spannung im Stromaufwärts-Fadenabschnitt

T2

= eingestellter Zug der Spannungsregelvorrichtung

T3

= Zug der Vorrichtung nach Verringerung um T1

T4

= Spannung des Stromabwärts-Fadens

u1

= Reibungskoeffizient zwischen Bremse und Wirtel

„a"

= Verschiebungswinkel des Bremsschuhs

Berechnung für Null-Stromaufwärts-Spannung T1:
T4 = T2
Berechnung von zugefügter Spannung T3:
T3 = T2 – T1 (nach Definition)
Berechnung mit Stromaufwärts-Spannung T1:
T4 = T1 + T3 = T1 + (T2 – T1)
daraus folgt:
T4 = T2 (T4 unbeeinflußt von T1 und konstant, da T2 konstant ist)
Berechnung des Verschiebungswinkels „a" des Bremsschuhs:
u1 = cos"a"
und daraus:
„a" = arccos(u1)
12 ist eine Explosionsansicht des Spannungsreglers „T", welche alle Teile zeigt. Mittellinien verbinden die Einzelteile, um das Verständnis zu erleichtern, wie die Teile zusammenpassen.
In 13a ist eine Variante des Spannungsreglers „T" gezeigt, bei dem die auf den Fadenwirtel 9 wirkende Bremskraft durch einen Elektromagneten 52 erzeugt wird. Die Bremskraft wird erhalten, indem man eine elektrische Spannung durch die Zuleitungsdrähte 53 am Elektromagneten 52 anlegt und wird durch den als „Wirbelstrom" bekannten Effekt erzeugt. Ein Druckwandler 49 ist durch elektrische Drähte 57 in Reihe mit dem Elektromagneten 52 verbunden, um die an die Zuleitungsdrähte 53 angelegte Spannung zu verringern, wodurch die Bremskraft an dem Fadenwirtel verringert wird. Falls erforderlich wird eine elektronische Verstärkung (nicht gezeigt) dem Ausgang des Druckwandlers 49 zugefügt und kann durch ein Potentiometer (nicht gezeigt) richtig abgestimmt werden.
14 zeigt eine Variante der mit Bezug auf 13 beschriebenen Methode. Statt die Wirtelanordnung 24 vorzubelasten, wird eine Blattfeder 50 verwendet. Die Spannung des zulaufenden Faden 3 lenkt die Blattfeder 50 ab und der elektrische Widerstand eines angebrachten Dehnungsmessers 51 wird verändert. Diese Veränderung des Widerstands wird verstärkt und verringert die dem Elektromagneten 52 zugeführte elektrische Spannung, was wiederum die Bremskraft am Fadenwirtel 9 verringert. Der Dehnungsmesser 51 ist durch die elektrischen Drähte 56 mit einem (nicht gezeigten) Verstärker verbunden.
In 15 ist der Fadenwirtel 9 starr am Körper des Spannungsreglers „T" montiert. Ein Blattfederarm 54 wird durch die Spannung im Faden 16 abgelenkt, der um die Führung 46 herumgeführt ist. Diese Ablenkung belastet auch den Dehnungsmesser 58 und die Veränderung des Widerstands wird verstärkt und verringert die dem Elektromagneten 52 in dem Fadenwirtel 9 zugeführte elektrische Spannung, was wiederum die Bremskraft am Fadenwirtel 9 verringert. Der Dehnungsmesser 58 ist durch elektrische Drähte 59 an einen (nicht gezeigten) Verstärker angeschlossen.
16 zeigt einen mechanischen Spannungsregler „T" mit einem Bremsschuh 60, der gegen die Innenseite eines Fadenwirtels 9 drückt, der fest am Körper des Spannungsreglers „T" montiert ist. Die Druckkraft wird bestimmt durch den Fluiddruck im Luftschlauch 8 und wird auf den Bremsschuh 60 durch den Verbindungsstift 61 übertragen. Der Fadenarm 55 ist im Körper des Spannungsreglers „T" am Drehzapfen 62 angelenkt und berührt den Bremsschuh 60 unterhalb des Fadenwirtels 9. Der Fadenarm 55 hat ein Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn, das durch die Spannung im Faden 16 erzeugt wird. Eine Gegenkraft zu diesem Moment tritt am Bremsschuh 60 auf, wo sie den Druck verringert, um die Bremskraft an dem Fadenwirtel 9 zu verringern, und so die Spannung im ablaufenden Fadenstrang regelt.
Für den Fachmann auf diesem Gebiet ist ohne weiteres ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung eine breite Brauchbarkeit und Anwendbarkeit hat. Viele Ausführungsformen und Anpassungen der vorliegenden Erfindung außer den bereits hier beschriebenen sowie viele Varianten, Modifizierungen, Kombinationen und äquivalente Anordnungen sind ohne weiteres ersichtlich oder vernünftigerweise nahegelegt durch die vorliegende Erfindung und die vorangehende Beschreibung, ohne damit den Gegenstand oder Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.

Claims

Fadenspannungsregelvorrichtung, welche aufweist: (a) einen Fadenabgabemechanismus zur regelbaren Abgabe eines laufenden Fadens (3) unter Spannung stromabwärts von einer Fadenzufuhr (63); (b) einen Fadenaufnahmemechanismus (65), der stromabwärts vom Fadenabgabemechanismus angeordnet ist, um den Faden von der Fadenzufuhr abzuziehen; (c) einen Fadenspannungsregler, der zwischen dem Fadenabgabemechanismus und dem Fadenaufnahmemechanismus angeordnet ist, um dem laufenden Faden Spannung hinzuzufügen, während er vom Fadenabgabemechanismus stromabwärts zum Fadenaufnahmemechanismus läuft, wobei der Spannungsregler einen freilaufenden Wirtel aufweist, um welchen der Faden gewunden ist und der im Betrieb durch den Faden gedreht wird, und der Spannungsregler auch ein Mittel zum Aufbringen einer veränderlichen Rückhaltekraft (8, 17, 25, 52, 60) aufweist, das mit dem Wirtel zusammenwirkt, um dem Faden, während er stromabwärts vom Fadenabgabemechanismus abgegeben wird, eine vorbestimmte Spannung hinzuzufügen; und (d) ein auf Spannung ansprechendes, die Bremskraft veränderndes Mittel (8, 17, 25, 52, 60), das mit dem die Rückhaltekraft aufbringenden Mittel zusammenwirkt und entsprechend der Spannung am vom Fadenabgabemechanismus abgegebenen Faden die Größe der Rückhaltekraft, welche dem Faden durch das die Rückhaltekraft aufbringende Mittel zugefügt wird, um einen solchen Wert herabsetzt, daß ein Faden unter gleichmäßiger Spannung stromabwärts von der gesteuerten Spannung zum Aufnahmemechanismus abgegeben wird.
Fadenspannungsregelvorrichtung nach Anspruch 1, worin das auf die Spannung ansprechende die Bremskraft einstellende Mittel mit dem die Rückhaltekraft aufbringenden Mittel zusammenwirkt, welches auf die Spannung anspricht, die an dem vom Fadenabgabemechanismus abgegebenen Faden herrscht, um die Höhe der dem Faden durch das die Rückhaltekraft aufbringende Mittel zugefügten Rückhaltekraft um einen Wert gleich der Spannung des Fadens stromaufwärts vom Spannungsregler zu verringern, um einen Faden unter gleichmäßiger Spannung stromabwärts vom Spannungsregler zum Aufnahmemechanismus abzugeben.
Fadenspannungsregelvorrichtung nach Anspruch 1, worin der Wirtel biegsam montiert ist und eine Bremse aufweist, um den Wirtel gegen einen Bremsschuh (25) zu drücken, um auf den Wirtel eine Rückhaltekraft auszuüben, um dem Faden Spannung hinzuzufügen.
Fadenspannungsregelvorrichtung nach Anspruch 1, welche weiter aufweist: (a) einen relativ zum Wirtel biegsam montierten Bremsschuh zum Aufbringen einer auf den Wirtel wirkenden Bremskraft, um auf den Wirtel eine Rückhaltekraft auszuüben, um dem Faden zusätzliche Spannung zu verleihen; und (b) einen Fadenhebel, um welchen der zulaufende Faden teilweise umgelenkt wird, um den Bremsschuh mit dem Fadenhebel in eine entgegengesetzte Richtung zur die Bremse andrückenden Kraft zu ziehen, um die auf den Faden aufgebrachte Spannung zu verringern.
Fadenspannungsregelvorrichtung nach Anspruch 1, worin (a) der Wirtel biegsam montiert ist und eine elektrische Bremse aufweist, um auf den Wirtel eine Bremskraft auszuüben, um dem Faden Spannung hinzuzufügen; (b) ein Druckwandler (49) vorgesehen ist, gegen den der Faden gezogen wird, um einen Widerstand proportional zu einer Veränderung in der Spannung im Faden stromaufwärts vom Fadenspannungsregler zu erzeugen; und (c) ein elektronischer Verstärker vorgesehen ist, der in Wirkverbindung mit einem Wandler steht, um die Veränderung im Widerstand im Wandler in eine Verringerung der Rückhaltekraft des Wirtels umzuwandeln.
Fadenspannungsregelvorrichtung nach Anspruch 1 mit (a) einem Fadenhebel, der biegsam montiert ist; (b) einer elektrischen Bremse zum Aufbringen einer Bremskraft auf den Wirtel, um dem Faden Spannung hinzuzufügen; (c) einem Fadenführer an dem Fadenhebel, um welchen der Fadenstrang teilweise abgelenkt wird; (d) einem Wandler (49) zum Messen der Ablenkungskraft des Fadenstranges an der Fadenführung; und (e) einem elektronischen Verstärker zum Umwandeln der Veränderung des Widerstands des Wandlers, der durch die Druckveränderung verursacht ist, in eine Verringerung der Rückhaltekraft des Wirtels.
Fadenspannungsregelvorrichtung nach Anspruch 1, worin der Fadenstrang stromabwärts vom Spannungsregler von dem Wirtel in einer Richtung abgezogen wird, in welcher die Fadenspannung die Spannung am Faden stromaufwärts vom Spannungsregler nicht beeinflußt.
Fadenspannungsregelvorrichtung nach Anspruch 3, welche weiter ein Bremsschuheinstellmittel (36) aufweist, um die Stellung des Bremsschuhs einzustellen und dadurch den Kraftverstärkungsfaktor zu verändern, um die Rückhaltekraft für den spezifischen Reibungskoeffizienten zwischen dem Bremsschuh und dem Wirtel einzustellen.
Fadenspannungsregelvorrichtung nach Anspruch 3 mit einer Feder zum Aufbringen einer Bremskraft auf die Bremse.
Fadenspannungsregelvorrichtung nach Anspruch 3 mit einem Magneten zum Aufbringen der Bremskraft auf die Bremse.
Fadenspannungsregelvorrichtung nach Anspruch 3 mit einem Elektromagneten (52) zum Aufbringen einer Bremskraft auf die Bremse.
Fadenspannungsregelvorrichtung nach Anspruch 3 mit einem Gewicht zum Aufbringen einer Bremskraft auf die Bremse.
Fadenspannungsregelvorrichtung nach Anspruch 3 mit einer Fluiddruckvorrichtung zum Aufbringen einer Fluiddruck-Bremskraft auf die Bremse.
Fadenspannungsregelvorrichtung nach Anspruch 13, welche außerdem eine Fluiddruck-Einstellvorrichtung (8) aufweist, um den auf die Bremse ausgeübten Fluiddruck zu verändern.
Fadenspannungsregelvorrichtung nach Anspruch 13, welche außerdem Druckmittel aufweist, um einen gleichen Fluiddruck gleichzeitig auf eine Mehrzahl von Spannungsreglern auszuüben.
Fadenspannungsregelvorrichtung nach Anspruch 11, welche außerdem Druckmittel aufweist, um eine gleiche elektromagnetische Kraft gleichzeitig auf eine Mehrzahl von Spannungsreglern auszuüben.
Fadenspannungsregelvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, welche außerdem an jeder der Mehrzahl der Spannungsregler eine feinabgestufte Krafteinstellvorrichtung aufweist, um die Bremskraft unabhängig von jedem der anderen der Mehrheit der Spannungsregler einzustellen.
Fadenspannungsregelvorrichtung nach Anspruch 17, worin die Feinabstimmungseinstellvorrichtung während des Betriebs der Fadenspannungsregelvorrichtung einstellbar ist.
Verfahren zur Steuerung der Fadenspannung in einem laufenden Faden mit folgenden Verfahrensschritten: (a) Zuführen des Fadens stromabwärts zu einem freilaufenden Wirtel eines Fadenspannungsreglers, wobei der Faden mit diesem Wirtel in Eingriff ist; (b) Zufügen einer gewünschten Rückhaltekraft zum Wirtel des Fadenspannungsreglers, um dem Faden zusätzliche Spannung zu geben; (c) Detektieren der Spannung in dem stromabwärts zum Spannungsregler laufenden Faden; und (d) Verringern der Rückhaltekraft an dem Wirtel entsprechend der in dem stromabwärts zum Spannungsregler laufenden Faden detektierten Spannung um einen Wert, der ausreicht, um den Faden unter gleichmäßiger Spannung stromabwärts vom Spannungsregler zu einem Stromabwärts-Aufnahmemechanismus abzugeben.
Verfahren zum Steuern der Fadenspannung nach Anspruch 19, wobei die Verringerung der Rückhaltekraft zu einer Verringerung der zugefügten Spannung führt, die gleich der Spannung des zulaufenden Fadens ist.
Verfahren zur Steuerung der Fadenspannung nach Anspruch 19 oder 20, wobei die Spannung aufgebracht wird, indem eine Rückhaltekraft auf den Wirtel ausgeübt wird und die Rückhaltekraft des Wirtels in Spannung in dem Faden übertragen wird, der mit genügend Windungen um den Wirtel gewunden ist, um Schlupf zu verhindern.
Verfahren zum Steuern der Fadenspannung nach Anspruch 21 mit dem Schritt, daß eine Mehrzahl von Spannungsregelstationen für die gleichzeitige Steuerung einer Mehrzahl von Fäden vorgesehen ist.