EP0790208A1 - Vorrichtung zum Umlenken eines Fadens - Google Patents

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EP0790208A1
EP0790208A1 EP97102302A EP97102302A EP0790208A1 EP 0790208 A1 EP0790208 A1 EP 0790208A1 EP 97102302 A EP97102302 A EP 97102302A EP 97102302 A EP97102302 A EP 97102302A EP 0790208 A1 EP0790208 A1 EP 0790208A1
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EP
European Patent Office
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thread
spring
buckling
pressure point
deflection
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EP97102302A
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Patrik Jonas Magnussson
Ulf Raudberget
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Iro AB
Original Assignee
Iro AB
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Publication date
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D03WEAVING
    • D03DWOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D47/00Looms in which bulk supply of weft does not pass through shed, e.g. shuttleless looms, gripper shuttle looms, dummy shuttle looms
    • D03D47/34Handling the weft between bulk storage and weft-inserting means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H59/00Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators
    • B65H59/10Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by devices acting on running material and not associated with supply or take-up devices
    • B65H59/36Floating elements compensating for irregularities in supply or take-up of material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H59/00Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators
    • B65H59/40Applications of tension indicators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00Handled material; Storage means
    • B65H2701/30Handled filamentary material
    • B65H2701/31Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the invention relates to a device of the type specified in the preamble of claim 1.
  • the deflection element is a hook-shaped spring steel lamella, the hook-shaped end region of which deflects the thread from a straight thread path.
  • compressed air is applied to the lamella.
  • the braking effect for the thread can be changed by regulating the compressed air supply (externally controlled thread brake).
  • the thread tension is an important parameter for the proper functioning of the thread processing devices, e.g. Thread delivery devices, entry devices or weaving machines.
  • the thread tension is often proportional to the speed or acceleration of the thread. Crassy thread tension variations are harmful (thread breakage).
  • Deflection brakes are often used for a basic thread tension, in which the braking effect depends on the friction and to a greater extent on the deflection angle. The braking effect can be reduced with controlled thread deflection brakes. This requires a high level of structural and control engineering effort. Deflection brakes without control with a substantially constant deflection force give way with increasing thread tension, so that the deflection angle becomes smaller; however, the braking force then remains undesirably high.
  • Deflection devices are used to determine the thread tension.
  • the dimension with which the deflecting element is shifted from the thread corresponds to the thread tension.
  • a high level of control engineering effort is required to tap the voltage. It remains as a disadvantage that the deflecting element loads the thread with the same restoring force at high thread tension as at low tension, and therefore makes an unsuitable contribution to increasing the tension at high thread tension.
  • the invention has for its object to provide a device of the type mentioned that is structurally simple, reliable and universally applicable in thread processing technology to slow down a thread or determine the thread tension, the device should have an intelligent response without external control, with which the thread is acted upon more strongly when the thread tension is low and the deflection is strong than when the thread tension is high and the deflection is low.
  • the device should be usable as a thread brake and / or as a thread tension sensor.
  • the buckling spring meets the requirements for strong resistance with strong thread deflection, weak resistance for weak thread deflection, an exactly definable switchover point, and automatic resetting from any deflected position.
  • the device according to claim 2 is capable of automatically deflecting the thread vigorously and far without external control to take a strong load on the thread as long as this is needed, and after exceeding the kink pressure point on the thread only a much weaker load or to deflect the thread much less.
  • This can be used profitably in a thread deflection brake (according to claim 16) because the deflection element strongly supports the thread until a high thread tension is reached, exceeds the pressure point when a critical thread tension value is reached, and then suddenly produces only a negligible restoring force when the deflection is reduced.
  • the braking effect is reduced to such an extent that it only makes a negligible contribution to the high tension then present in the thread.
  • the device therefore has a material and / or shape-related self-compensation effect and automatically adapts to the thread tension.
  • the deflection element suddenly gives way when a thread tension which is regarded as critical and can be predetermined is reached. This sudden kinking can easily be used to derive a meaningful signal for thread tension.
  • the braking influence on the running thread is very small.
  • the device does not require external control for this built-in multi-stage function.
  • the buckling spring either defines the deflection element directly or the buckling spring is only part of the deflection element.
  • the deflection element - except in the area of the buckling spring - is rigid.
  • the spring lamella receives an integrated high kink resistance until it reaches the pressure point and until it kinks, which suddenly collapses from the pressure point to a negligible restoring force, sufficient to reset the deflection element after the thread tension has dropped (strong Hysteresis).
  • the spring lamella behaves like a roll-up metal or plastic measuring tape that is curved transversely to its longitudinal direction. An approximately horizontally extended part of the measuring tape is stretched even without support with an upward-facing, concave curvature side and kinks almost without hold under the influence of external force or gravity as soon as the kink pressure point of the curved profile is overcome.
  • the measuring tape With a force on the convex curvature side, however, the measuring tape can be bent very easily. There are symmetrical deflection conditions. In special cases, it may be advisable to choose the width extension of the buckling spring at an angle to the thread running direction in order to achieve asymmetrical deflection conditions.
  • the response can be varied easily, for example, the resulting kink of the spring can be moved as far away from the thread.
  • the position of a target kink is structurally predetermined.
  • the deflection element kinks according to claim 10 under the action of the thread at a certain point at a precisely predetermined tension-dependent force, which result from the material specification, the width / strength ratio and the free projection length.
  • the concave bulge side should point to the thread.
  • the response behavior can be varied within a wide range.
  • the effective collar length could also be changed by adjusting the point of application of the thread for support or away from the support.
  • the deflection element is supported like a support supported on both sides in two spaced supports. After the kink pressure point is exceeded, the deflection element kinks under the thread.
  • the convex curvature side should point to the thread here, which may lie directly on the buckling spring.
  • the stroke of the deflecting element can advantageously be adjusted up to the kink pressure point by means of a prestressing spring or a stationary stop. If necessary, the buckling spring is preloaded almost to the pressure point so that it suddenly gives way without any significant stroke.
  • the choice of material or a combination of materials results in long service lives, precisely predictable response behavior and high immunity to soiling, for example fluff from the thread.
  • the thread eyelet can be adjustable in the longitudinal direction of the arm to change the effective length of the arm.
  • a response behavior with two stages or two clearly different braking effects is achieved by the design of the deflecting element.
  • the brake works without complex third-party control like an externally controlled thread brake dependent on the thread tension and has a compensating effect at high thread tension because the deflection is largely eliminated and the braking force is negligible, i.e. it actively contributes to avoiding undesirable, large thread tension variations.
  • This is particularly expedient for an infeed brake of a thread supplier for air jet weaving machines. Strong variations in tension in the thread coming from the supply spool are frozen in the thread windings on the storage body of the thread supplier and released again in the shed.
  • the detachable weft thread length is therefore set to the worst case, ie to the strongest thread tension under which a, especially elastic thread springs back while relaxing in the shed. This avoids too short weft threads (short-picks), leads to excessively long weft threads and a significant waste of thread if the tension in the thread turns on the storage body of the thread supplier is too low. Excessive thread tension changes on the inlet side should be avoided for these reasons, namely in multi-color weaving or in a weaving principle with several thread suppliers delivering the same thread, from which one thread supplier has to take over the delivery function of another, disturbed thread supplier and then delivers at double frequency. This increases the thread tension.
  • the thread deflection brake With the new thread deflection brake, a contribution to avoiding such excessive thread tension changes on the inlet side of the thread supplier can then be achieved if the thread deflection brake is used as self-compensating infeed brake acts and suddenly abruptly weakly brakes and weakly deflects due to a strong increase in thread tension caused by external influences (speed, acceleration).
  • stationary thread guide elements stabilize the thread in friction points that are important for the braking effect and an exactly predetermined thread geometry.
  • the distances between the deflection element and the stationary thread guiding elements are expediently adjustable, as is the displacement transversely to the thread running direction.
  • the stop determines the stroke of the deflection element up to the kink pressure point.
  • the stop also reduces pendulum movements of the deflecting element.
  • an end position is predetermined and an oscillation of the displaced deflection element is suppressed.
  • a high basic thread tension is achieved at low thread tension and strong deflection or the thread is stopped.
  • the deflection element clamps the thread against the stop under the force of the buckling spring. If the thread tension increases, the kink pressure point is exceeded (immediately or after an adjustable initial stroke) and the jamming braking effect stops.
  • This deflection brake works, so to speak, with three areas, i.e. an initial area with jamming thread braking, a subsequent area with high restoring force and strong deflection, and an end area with extremely weak restoring force and weak deflection.
  • the three stages are structurally integrated in the deflection brake without external control.
  • the thread tension sensor according to claim 21 uses the buckling pressure point of the buckling spring to report the thread tension. Since the pressure point can be set, the thread tension sensor can be adjusted simply adapt to the thread tension to be determined. The sudden yielding produces a powerful useful signal. In a black / white function (digital 1-0), the tension sensor reports that a certain thread tension value has been reached or exceeded, after which the mechanical load on the thread remains low.
  • the determination of the thread tension is simple in terms of construction and control technology.
  • the mechanical sensor can be an electrical switch actuated by the deflection element.
  • An optoelectronic or optical sensor e.g. a light barrier or a reflection sensor, determines a predetermined position of the deflecting element and / or the thread or monitors their movements.
  • a capacitive sensor responds to changes in the distance of the deflecting element from the sensor, which can be implemented particularly expediently in the case of a deflecting element consisting of metal.
  • a magnetic sensor responds to the change in the magnetic field due to the movement.
  • the piezoelectric sensor either reacts to an impact of the deflecting element or, particularly expediently, to the vibration which occurs when the buckling pressure point of the buckling spring is exceeded and which can be easily sensed, for example, in the support.
  • a device V for deflecting a thread Y according to FIG. 1 can be, for example, a thread deflection brake T or / or a thread tension sensor T '.
  • An elongated deflecting element 1 is freely cantilevered in a support 2 and is designed as an articulated spring with an integrated kink, for example as a spring lamella 3 made of spring steel and / or resilient plastic that is curved transversely to the longitudinal axis. Materials can be used for this that have the spring behavior and resilience as well as the fatigue strength of a metal spring, for example.
  • the curvature 4 follows, for example, a part of a circular arc. In Fig. 1 the curvature over the length of the deflecting element 1 is constant.
  • the width of the spring plate 3 is a multiple of the thickness, and both are constant over the length. The width could vary over the length (see Fig. 5, wedge shape).
  • a thread guide element 5 is attached, for example glued or riveted, the can be designed as a closed or - as shown - open thread eyelet.
  • the thread guide element 5 could be adjustable in the longitudinal direction.
  • the support 2 consists, for example, of components which can be clamped against one another and which make it possible to adjust the spring lamella 3 in the direction of a double arrow 6 in order to change the collar length and / or to vary the curvature 4 in the direction of the arrows 7.
  • the spring lamella 3 whose curvature 4 faces the thread Y with the concave curvature side and whose width axis lies approximately parallel to the thread path, forms the buckling spring K.
  • the deflection element 1 yields under the initial force F of the thread Y proportional to the thread tension from the initial position shown, against an initially high kink resistance in a clockwise direction relative to the support 2, the curvature 4 in the area due to the physical and mechanical behavior of the kink spring the developing kink flattened (Fig. 5 dashed). This deformation causes the increasing kink resistance acting on the thread guide element 5.
  • a kink pressure point DR, Fig.
  • the deflection element 1 Up to the kink pressure point DR, the deflection element has a braking area I with a strong braking effect. From the kink pressure point DR, the deflection element 1 operates in a braking area II with a significantly lower braking effect. If the thread Y runs in the longitudinal direction of the thread, the device V works as a thread deflection brake T with self-compensation at a high thread tension.
  • the device V can also be a thread tension sensor T 'for a running or a standing thread Y, since the break pressure point DR is exceeded suddenly Give a clear statement on the thread tension achieved.
  • the thread tension sensor T ' is provided with at least one sensor 8, 8', 8 '' which generates a signal representing the thread tension from the movement of the deflecting element 1, the thread guide element 5, the thread Y or from the exceeding of the kink pressure point.
  • a piezoelectric sensor 8 is arranged in the tilt support 2 and responds with a voltage signal to the vibration resulting when the kink pressure point DR is exceeded.
  • an optoelectronic, capacitive or magnetic sensor 8 'could be provided, which monitors the movement of the deflecting element 1 or its absence or presence in a defined scanning zone.
  • a mechanical sensor 8 '' 'could be a switch which is actuated by the stop of the deflecting element in the braking area II.
  • An optoelectronic or optical sensor 8 ′′ could monitor the movement of the thread Y or the deflecting element 1.
  • a stationary stop 9 prestresses the deflection element 1 or the buckling spring in the direction of the buckling pressure point DR.
  • the stop 9 is expediently adjustable.
  • a biasing spring 9 'with a limited effective stroke could bias the deflection element 1 in the direction of the kink pressure point.
  • the spring 9 'could be fixed as a leaf spring in the support 2.
  • the thread braking function and thread tension sensing function can be combined in one device V.
  • the deflection element 1 is an elongated buckling spring with an integrated buckling point, which is supported in two spaced supports 2, 2 '.
  • the thread Y engages between the two tilt supports 2, 2 '.
  • the buckling spring is a spring lamella arched transversely to the longitudinal direction 3, the convex side of the bulge facing the thread Y.
  • a thread guiding element 5 is not absolutely necessary, but can be useful for unambiguously determining the point of application and for ensuring predetermined friction conditions. 2, the deflecting element 1 works in the first braking area I.
  • the deflection element 1 could contain a buckling spring only in a short longitudinal section.
  • the deflecting element 1 automatically returns to the starting position after a corresponding decrease in the thread tension, with a noticeable snap function as soon as the curvature which has been flattened up to then deforms in the kink.
  • the buckling resistance up to the pressure point is high and increases, while the bending resistance effective from the pressure point is considerably lower and possibly essentially constant.
  • the device V of FIGS. 2, 2A can be used as a thread deflection brake T or / and as a thread tension sensor T '(with at least one of the sensors of FIG. 1).
  • An adjustable stop 9 or a prestressing spring 9 '(or prestressing springs for both supports 2, 2') could be provided (analogously to FIG. 1).
  • FIG. 3 shows the response behavior of the deflecting element 1 of FIG. 1 or 2 in a force / displacement diagram (F / S).
  • Curve 10 shows how the kink resistance of the deflecting element 1 increases up to the pressure point DR, then drops almost suddenly and then remains approximately constant.
  • the force F at the pressure point DR is proportional to the thread tension. Since the pressure point DR with respect to the force F and the path S is adjustable, it can be determined at which thread tension and after which way the buckling spring exceeds the pressure point and yields.
  • the dashed curve 11 illustrates the restoring force via a restoring pressure point DR 'to the starting position.
  • H is the relatively large hysteresis of the buckling spring K, which is also clearly evident in a characteristic related to the thread or the thread tension.
  • 4A, 4B illustrate that stationary, preferably adjustable, thread eyelets 12 and 13 are provided upstream and downstream of the deflecting element 1, so that the thread Y is deflected into a zigzag shape.
  • the thread guide element 5 is offset transversely to the thread running direction with respect to the stationary thread eyelets 12, 13.
  • the pressure point DR of the buckling spring K lies between the positions of the thread guiding element 5 which the thread guiding element 5 passes through between FIGS. 4a and 4B (braking areas I and II).
  • 4A indicates that there is more than just one deflection element 1 and, if necessary, a further stationary thread eyelet 12 'between two deflection elements 1 (multiple deflection).
  • Fig. 4B it is indicated that to create asymmetrical deflection conditions the deflection element 1 gives obliquely to the longitudinal direction of the thread (stroke 1 ').
  • 5 (5A to 5E) illustrates a selection of training options for the deflecting element 1 or its buckling spring K.
  • FIG. 5A the cross section of the deflecting element 1 or the buckling spring K corresponds to that of FIGS. 1 and 2.
  • the buckling spring K is a spring lamella 3 and is curved so as to be rounded transversely to the longitudinal axis.
  • the flattened curvature at the kink is indicated by dashed lines.
  • 5B shows a spring lamella 3 with a wide open V cross section, ie a V-shaped camber 4 '.
  • FIG. 5C shows a trough-like edged curvature 4 ′′.
  • 5D shows the strength of the buckling spring K increases from the center to the edge regions.
  • the result is a concave curvature 4 and a flat rear side 14.
  • Other cross-sectional shapes e.g. a double convex cross-sectional shape or the like, conceivable.
  • 5E shows the spring lamella 3 as an articulated spring K with a predetermined kink 17 (recesses 15, 16) in a front view.
  • the spring lamella 3 can be wider at the top (point of application of the thread) than at the bottom (wedge-shaped) in order to move the kink 17 close to the support (even without edge recesses 15, 16).
  • a buckling spring K in the form of a disc with a curvature, which can be deformed via a buckling pressure point and springs back again, would also be conceivable. The support could then attack the circumference of the pane.
  • the deflection element 1 or its thread guide member 5 cooperates with the stop 9 in the buckling spring K causing a bias towards the buckling pressure point in the manner of a mechanical thread clamp, which not only deflects the thread Y but also clamps it in a force-locking manner.
  • the buckling spring is biased towards its buckling pressure point. If the embodiment according to FIG. 6 is used in a deflection brake, then this deflection brake has three braking areas, between which it switches automatically depending on the thread tension. In the first braking area, the thread is deflected and clamped on the stop 9. Either a high basic tension can be generated or the thread can be held.
  • the buckling spring K As soon as the thread tension increases, the buckling spring K is bent in the direction of its buckling pressure point; the clamping of the thread Y is given up.
  • the brake works in a second braking area with deflection and strong friction up to the kink pressure point DR. From the kink pressure point DR, the brake works in the third braking area with little braking effect, ie little deflection and low frictional forces due to the extremely low restoring force. If the thread tension drops again accordingly, then the kink spring K returns the deflecting element 1 to the starting position shown in FIG. 6. It would be conceivable to provide the stop 9 with a friction-active covering in order to increase the clamping braking effect.
  • the buckling spring K designed as a curved spring plate 3 is only a part of the deflection element 1, which is formed in the remaining areas of its length from rigid (and lightweight) parts 1 ′′ and 1 ′′ ′′.
  • the thread guide element 5 can be integrated in part 1 ′′.
  • Part 1 '' ' is fixed in the support 2.
  • the buckling spring defines a specific kink in the deflection element 1.
  • the parts 1 ′′, 1 ′′ ′′ are force transmission elements between the thread Y, the support 2 and the buckling spring K. This construction principle of the deflection element 1 could also be used in the previously described embodiments.
  • a plurality of buckling springs K are placed one behind the other in the direction of action of a first deflection element 1 by the force F of the thread on the thread guide element 5.
  • the buckling springs can act in the same way or be designed with increasing or decreasing buckling strength.
  • the two rear buckling springs are each shorter than the buckling spring of the deflection element 1.
  • a progressive or degressive or constant characteristic of the deflection device can be achieved.
  • the buckling pressure points of the several buckling springs can be exceeded one after the other or overlapping or arbitrarily offset.
  • the device V is a thread deflection brake T.
  • a base body 28 carries upright walls 32 and 33.
  • a round shielding plate 29 is attached to the wall 32.
  • the thread Y passes through the shielding plate 29 and the wall 32 in a stationary thread eyelet 30.
  • a further stationary thread eyelet 34 is provided in the wall 33, which is either offset with respect to the thread eyelet 30 or is arranged coaxially 34 'therewith.
  • a wall 31 forms a right stop for the deflecting element.
  • the limit stop 31 is adjustably supported on the base body 28 in FIG. 6.
  • a counter-holder 35 is provided, which is surrounded by a ring 36.
  • the ring 36 can be pulled with a grub screw 37 against the counter-holder 35 in order to clamp one end of the deflecting element 1 or the buckling spring K.
  • a cutout 38 in the base body 28 allows the deflection element 1 to be inserted further for adjustment.
  • the support 2 can be transversely adjusted in an opening 39 in the base body 28 and carries the stationary adjustable stop 9, against which the thread guiding element 5 rests under pretension in the starting position.
  • the thread Y not shown in FIG. 6, enters through the thread eyelet 30, is deflected transversely to the thread running direction to the thread guide element 5 and runs from there through the thread eyelet 34 or 34 '.
  • the running thread Y is braked at three deflection points (depending on the friction conditions and the deflection angles).
  • the thread guide element 5 If the thread tension rises to a predetermined value, the thread guide element 5 is lifted from the stop 9 and the buckling spring is bent up to the buckling pressure point with increasing resistance. When the pressure point is exceeded, the resistance drops and the thread guiding element 5 continues to yield. The braking effect is greatly reduced because the bending resistance is significantly less than the buckling resistance and because the deflection angle is significant are larger. If the thread tension drops accordingly, the deflecting element 1 automatically shifts back into the starting position shown in FIG.
  • the thread deflection brake T according to FIG. 9 is expedient as a so-called run-in brake for a thread delivery device, in which a certain basic tension of the thread drawn off from a supply spool is required, whereas the thread tension with increased withdrawal resistance from the supply spool and / or strong acceleration of the thread supply device is as little as possible should rise.
  • the self-compensating thread deflection brake T according to FIG. 6 responds to an increase in tension in the thread and suddenly reduces the braking effect to an almost negligible extent (self-compensation of increases in tension).
  • the thread deflection brake according to FIG. 9 could be supplemented with components which simultaneously or alternatively enable the thread tension sensing function, it being advantageous that the contribution of the buckling spring which increases the thread tension largely disappears or is only minimal once the sensed thread tension is reached.
  • the thread tension sensing function is also possible with a stationary thread in which the thread tension varies.
  • FIG. 10A it can be seen how the thread tension t increases with increasing speed v (acceleration phase) from a basic tension t1 in a curve 18 (by the acceleration and by the deflecting and frictional action of the deflecting brake) until at the kink pressure point DR Buckling spring kinks and the thread tension t drops sharply before it increases again moderately with a further increase in speed.
  • Dashed lines indicate that the thread tension t would continue to increase progressively without the buckling spring.
  • the delay phase is indicated in FIG. 10B (curve 19).
  • the thread tension initially decreases gradually until the buckling spring deforms back beyond the reset buckling pressure point DR ', as a result of which the thread tension increases somewhat and then only gradually decreases.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Tension Adjustment In Filamentary Materials (AREA)
  • Looms (AREA)

Abstract

Bei einer Vorrichtung (V) zum Umlenken eines Fadens (Y), insbesondere einer Fadenbremse (T) oder einem Fadenspannungsfühler (T'), mit einem Umlenkelement (1), das gegen eine Rückstellkraft relativ zu einer Abstützung (2) verlagerbar ist, weist das Umlenkelement (1) eine selbsttätig elastisch rückstellfähige Knickfeder (K) auf, die unter einer vorbestimmten Biegebeaufschlagung aus einer in etwa gestreckten Ausgangslage relativ zur Abstützung (2) über einen Knick-Druckpunkt (DR) abknickbar ist, wobei die Rückstellkraft bis zum Knick-Druckpunkt (DR) wesentlich höher ist als ab Überschreiten des Knick-Druckpunkts (DR). <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
  • In EP-A-0 268 550 ist das Umlenkelement eine hakenförmige Federstahl-Lamelle, deren hakenförmiger Endbereich den Faden aus einem geraden Fadenweg umlenkt. Zusätzlich zur in Umlenkrichtung wirkenden Rückstellkraft wird die Lamelle mit Druckluft beaufschlagt. Die Bremswirkung für den Faden ist veränderbar durch Regulieren der Druckluftbeaufschlagung.(Fremdgesteuerte Fadenbremse).
  • In US-A-4 715 411 ist die Faden-Bremskraft umgekehrt proportional zur Fadengeschwindigkeit. Die Bremswirkung nimmt mit zunehmender Fadengeschwindigkeit ab. (Fremdgesteuerte Fadenbremse).
  • Beim Weben, Stricken oder Spinnen ist die Fadenspannung ein wichtiger Parameter für die ordnungsgemäße Funktion der fadenverarbeitenden Geräte, z.B. Fadenliefergeräte, Eintragvorrichtungen oder Webmaschinen. Die Fadenspannung verhält sich häufig proportional zur Geschwindigkeit oder Beschleunigung des Fadens. Krasse Fadenspannungs-Variationen sind schädlich (Fadenbruch). Für eine Fadengrundspannung werden oft Umlenkbremsen eingesetzt, in denen die Bremswirkung von der Reibung und in stärkerem Maß vom Umlenkwinkel abhängt. Mit gesteuerten Faden-Umlenkbremsen läßt sich die Bremswirkung zurücknehmen. Hierfür ist hoher baulicher und steuerungstechnischer Aufwand erforderlich. Umlenkbremsen ohne Steuerung mit im wesentlichen konstanter Umlenkkraft geben zwar bei steigender Fadenspannung nach, so daß der Umlenkwinkel kleiner wird; jedoch bleibt dann die Bremskraft dennoch unerwünscht hoch.
  • Zum Ermitteln der Fadenspannung werden Umlenk-Vorrichtungen verwendet(Tensiometer). Das Maß, mit dem das Umlenkelement vom Faden verlagert wird, korrespondiert mit der Fadenspannung. Zum Abgreifen der Spannung ist hoher steuerungstechnischer Aufwand erforderlich. Es bleibt als Nachteil, daß das Umlenkelement bei hoher Fadenspannung den Faden mit der gleichen Rückstellkraft belastet wie bei niedriger Spannung, deshalb bei hoher Fadenspannung einen unzweckmäßigen Beitrag zur Spannungserhöhung leistet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die baulich einfach, funktionssicher und in der fadenverarbeitenden Technik universell einsetzbar ist, um einen Faden abzubremsen oder die Fadenspannung festzustellen, wobei die Vorrichtung ohne Fremdsteuerung ein intelligentes Ansprechverhalten besitzen soll, mit dem der Faden bei geringer Fadenspannung und starker Umlenkung stärker beaufschlagt wird als bei hoher Fadenspannung und geringer Umlenkung. Die Vorrichtung soll als Fadenbremse oder/und als Fadenspannungsfühler verwendbar sein.
  • Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die selbständigen Unteransprüche 16 und 21 betreffen konkrete Ausführungsbeispiele mit besonderer erfinderischer Bedeutung.
  • Die Knickfeder erfüllt dank einer ausgeprägten Hyteresis ohne fremde Hilfe die Forderungen nach einem starken Widerstand bei starker Fadenumlenkung, einem schwachen Widerstand bei schwacher Fadenumlenkung, einem exakt vorbestimmbaren Umschaltpunkt, und einer selbsttätigen Rückstellung aus jeder ausgelenkten Lage.
  • Mit der Knickfeder und dem Knick-Druckpunkt, bis zu dem die Rückstellkraft des Umlenkelements hoch und ab dessen Überschreitung die Rückstellkraft wesentlich niedriger ist, ist die Vorrichtung gemäß Anspruch 2 ohne Fremdsteuerung in der Lage, selbsttätig den Faden kräftig und weit umzulenken oder eine starke Beaufschlagung vom Faden aufzunehmen, solange dies gebraucht wird, und nach Überschreiten des Knick-Druckpunktes auf den Faden nur mehr eine wesentlich schwächere Beaufschlagung auszuüben bzw. den Faden wesentlich schwächer umzulenken. Dies läßt sich in einer Fadenumlenkbremse (gemäß Anspruch 16) gewinnbringend einsetzen, weil das Umlenkelement den Faden bis zum Erreichen hoher Fadenspannung kräftig abstützt, bei Erreichen eines kritischen Fadenspannungswerts den Druckpunkt überschreitet, und dann schlagartig bei verringerter Umlenkung nur mehr eine vernachlässigbare Rückstellkraft erzeugt. Nach Überschreiten des Druckpunktes ist die Bremswirkung so weit reduziert, daß sie nur einen vernachlässigbaren Beitrag zu der dann im Faden vorliegenden, hohen Spannung leistet. Die Vorrichtung besitzt deshalb eine material- und/oder formbedingte Selbst-Kompensationswirkung und paßt sich selbsttätig an die Fadenspannung an. In einer Spannungsfühl-Vorrichtung (gemäß Anspruch 21) gibt das Umlenkelement bei Erreichen einer als kritisch angesehenen, vorherbestimmbaren Fadenspannung schlagartig nach. Dieses schlagartige Abknicken läßt sich einfach zum Ableiten eines aussagefähigen Signals zur Fadenspannung nutzen. Nach Überschreiten des Druckpunktes ist der bremsende Einfluß auf den laufenden Faden sehr gering. Die Vorrichtung bedarf für diese eingebaute Mehrstufen-Funktion keiner Fremdsteuerung.
  • Gemäß Anspruch 3 ergibt sich ein gespreizter Ansprechbereich, da in Reihenanordnung nacheinander oder einander überlappend zur Wirkung kommende Knickfedern über einen längeren Verlagungshub des Umlenkelementes kräftigen Widerstand leisten, ehe nach Überschreiten des Knickdruckpunktes der in der Reihe letzten Knickfeder der Widerstand sehr stark abfällt. Durch Kombination zunehmend knicksteiferer oder knickweicherer, identisch ansprechender oder unterschiedlich ansprechender Knickfedern läßt sich die Ansprechcharakteristik der Vorrichtung an die jeweiligen Anforderungen anpassen. Es läßt sich bis zum Nachlassen des Widerstands eine gleichbleibende, eine ansteigende, oder eine fallende bzw. sogar eine variable Charakteristik vorbestimmen.
  • Gemäß Anspruch 4 definiert die Knickfeder entweder direkt das Umlenkelement oder ist die Knickfeder nur ein Teil des Umlenkelements.
  • Gemäß Anspruch 5 ist das Umlenkelement - ausgenommen im Bereich der Knickfeder - biegesteif.
  • Dank der gewölbten oder gekanteten Form der Federlamelle erhält diese gemäß Anspruch 6 bis zum Erreichen des Druckpunktes und bis zum Abknicken einen integrierten hohen Abknickwiderstand, der ab dem Druckpunkt schlagartig bis auf eine vernachlässigbare Rückstellkraft zusammenbricht, ausreichend zum Rückstellen des Umlenkelements nach Abfallen der Fadenspannung (starke Hysteresis). Die Federlamelle verhält sich wie ein aufrollbares Metall- oder Kunststoff-Maßband, das quer zu seiner Längsrichtung gewölbt ist. Ein in etwa horizontal ausgezogene Teil des Maßbandes steht auch ohne Unterstützung bei nach oben weisender, konkaver Wölbungsseite gestreckt und knickt erst unter dem Einfluß einer Fremdkraft oder der Schwerkraft nahezu haltlos ab, sobald der Knickdruckpunkt des gewölbten Profils überwunden wird. Bei einer Kraft auf die konvexe Wölbungsseite läßt sich das Maßband hingegen ganz leicht biegen. Es ergeben sich symmetrische Umlenkverhältnisse. In speziellen Fällen kann es zweckmäßig sein, die Breitenerstreckung der Knickfeder schräg zur Fadenlaufrichtung zu wählen, um asymmetrische Umlenkverhältnisse zu erzielen.
  • Gemäß Anspruch 7 läßt sich das Ansprechverhalten einfach variieren, beispielsweise läßt sich die entstehende Knickstelle der Knickfeder möglichst weit vom Faden weg verlegen.
  • Weitere Variationsmöglichkeiten für das Ansprechverhalten ergeben sich gemäß Anspruch 8.
  • Gemäß Anspruch 9 ist die Position einer Soll-Knickstelle baulich vorgegeben.
  • Das Umlenkelement knickt gemäß Anspruch 10 unter der Beaufschlagung durch den Faden an einer bestimmten Stelle bei einer exakt vorbestimmten spannungsabhängigen Beaufschlagungskraft ab, die sich aus der Materialspezifikation, dem Breiten/Stärkenverhältnis und der freien Auskraglänge ergeben. Die konkave Wölbungsseite soll zum Faden weisen.
  • Durch Verändern der Kraglänge und/oder der Wölbung mittels oder in der Abstützung läßt sich gemäß Anspruch 11 das Ansprechverhalten in einem breiten Bereich variieren. Die wirksame Kraglänge könnte auch dadurch verändert werden, daß die Beaufschlagungsstelle des Fadens zur Abstützung oder von der Abstützung weg verstellt wird.
  • Gemäß Anspruch 12 ist das Umlenkelement wie ein beidseitig abgestützter Träger in zwei beabstandeten Abstützungen gelagert. Nach Überschreiten des Knick-Druckpunkt knickt das Umlenkelement unter dem Faden durch. Die konvexe Wölbungsseite sollte hier zum Faden weisen, der ggfs. direkt auf der Knickfeder aufliegt.
  • Gemäß Anspruch 13 läßt sich vorteilhaft durch eine Vorspannfeder oder einen stationären Anschlag der Hub des Umlenkelements bis zum Knick-Druckpunkt einstellen. Gegebenenfalls ist die Knickfeder fast bis zum Druckpunkt vorgespannt, so daß sie ohne nennenswerten Hub schlagartig nachgibt.
  • Gemäß Anspruch 14 werden durch die Materialauswahl oder eine Materialkombination hohe Standzeiten, exakt vorherbestimmbare Ansprechverhalten und eine hohe Immunität gegen Verschmutzungen, z.B. Flusen aus dem Faden, erreicht.
  • Gemäß Anspruch 15 werden für den Faden gleichbleibende Angriffsverhältnisse garantiert. Die Fadenöse kann zum Verändern der Wirklänge des Arms in Längsrichtung des Arms verstellbar sein.
  • Gemäß Anspruch 16 wird durch die konstruktive Ausbildung des Umlenkelements ein Ansprechverhalten mit zwei Stufen bzw. zwei deutlich unterschiedlichen Bremswirkungen erreicht. Die Bremse arbeitet ohne aufwendige Fremdsteuerung wie eine mit Fremdsteuerung fadenspannungsabhängig fremdgesteuerte Fadenbremse und wirkt bei hoher Fadenspannung kompensierend, weil die Umlenkung weitgehend beseitigt und die Bremskraft vernachlässigbar gering ist, d.h. sie trägt aktiv zur Vermeidung unerwünschter, großer Fadenspannungsvariationen bei. Dies ist besonders zweckmäßig für eine Einlaufbremse eines Fadenlieferers für Luftdüsenwebmaschinen. Starke Spannungsvariationen im von der Vorratsspule kommenden Faden werden in den Fadenwindungen auf den Speicherkörper des Fadenlieferers eingefroren und im Webfach wieder freigesetzt. Die abziehbare Schußfadenlänge wird deshalb auf den schlechtesten Fall eingestellt, d.h. auf die stärkste Fadenspannung, unter der ein, insbesondere elastischer Faden, unter Entspannen im Webfach zurückspringt. Dies vermeidet zu kurze Schußfäden (short-picks), führt bei geringer Spannung in den Fadenwindungen auf dem Speicherkörper des Fadenlieferers zu zu langen Schußfäden und zu einer signifikanten Fadenvergeudung. Exzessive Fadenspannungsänderungen an der Einlaufseite sollen aus diesen Gründen vermieden werden, und zwar beim Mehrfarbenweben oder bei einem Webprinzip mit mehreren den gleichen Faden liefernden Fadenlieferern, von denen ein Fadenlieferer die Lieferfunktion eines anderen, gestörten Fadenlieferers übernehmen muß und dann mit doppelter Frequenz liefert. Dies steigert die Einlaufspannung des Fadens. Mit der neuen Fadenumlenkbremse läßt sich dann ein Beitrag zur Vermeidung solcher exzessiver Fadenspannungsänderungen an der Einlaufseite des Fadenlieferers erreichen, wenn die Fadenumlenkbremse als selbstkompensierende Einlaufbremse wirkt und bei einem durch externe Einflüsse (Geschwindigkeit, Beschleunigung) bedingten, starken Faden-Spannungsanstieg schlagartig nur mehr schwach bremst und schwach umlenkt.
  • Gemäß Anspruch 17 bewirken stationäre Fadenführorgane eine Stabilisierung des Fadens in für die Bremswirkung wichtigen Reibstellen und eine exakt vorherbestimmte Fadengeometrie. Zweckmäßigerweise sind die Abstände zwischen dem Umlenkelement und den stationären Fadenführorganen einstellbar, wie auch die Versetzung quer zur Fadenlaufrichtung.
  • Gemäß Anspruch 18 bestimmt der Anschlag den Hub des Umlenkelements bis zum Knick-Druckpunkt. Der Anschlag mindert ferner Pendelbewegungen des Umlenkelements.
  • Gemäß Anspruch 19 wird eine Endlage vorherbestimmt und wird ein Schwingen des verlagerten Umlenkelements unterdrückt.
  • Gemäß Anspruch 20 wird bei niedriger Fadenspannung und starker Umlenkung eine hohe Fadengrundspannung erreicht oder wird der Faden stillgesetzt. Das Umlenkelement klemmt den Faden unter der Kraft der Knickfeder gegen den Anschlag. Steigt die Fadenspannung, dann wird der Knick-Druckpunkt überschritten (sofort oder nach einem einstellbaren Anfangshub), und die klemmende Bremswirkung hört auf. Diese Umlenkbremse arbeitet sozusagen mit drei Bereichen, d.h., einem anfänglichen Bereich mit klemmender Fadenbremsung, einem anschließenden Bereich mit hoher Rückstellkraft und starker Umlenkung, und einem Endbereich mit extrem schwacher Rückstellkraft und schwacher Umlenkung. Die drei Stufen sind ohne Fremdsteuerung baulich in die Umlenkbremse integriert.
  • Der Fadenspannungsfühler gemäß Anspruch 21 nutzt den Knick-Druckpunkt der Knickfeder, um die Fadenspannung zu melden. Da sich der Druckpunkt einstellen läßt, läßt sich der Fadenspannungsfühler einfach an die festzustellende Fadenspannung anpassen. Es wird durch das schlagartige Nachgeben ein kräftiges Nutzsignal erzeugt. Der Spannungsfühler meldet in einer Schwarz/Weiß-Funktion (Digital 1-0) das Erreichen bzw. Überschreiten eines bestimmten Fadenspannungswertes, wobei danach die mechanische Belastung des Fadens günstig niedrig bleibt.
  • Die Ermittlung der Fadenspannung gestaltet sich gemäß Anspruch 22 baulich und steuerungstechnisch einfach. Der mechanische Sensor kann ein elektrischer, vom Umlenkelement betätigter Schalter sein. Ein optoelektronischer oder optischer Sensor, z.B. eine Lichtschranke oder ein Reflektionssensor, stellt eine vorbestimmte Position des Umlenkelements und/oder des Fadens fest oder überwacht deren Bewegungen. Ein kapazitiver Sensor spricht auf Abstandsänderungen des Umlenkelements vom Sensor an, was sich besonders zweckmäßig bei einem aus Metall bestehenden Umlenkelement realisieren läßt. Ein magnetischer Sensor spricht auf die Veränderung des Magnetfeldes durch die Bewegung an. Der piezoelektrische Sensor reagiert entweder auf einen Aufschlag des Umlenkelements oder, besonders zweckmäßig, auf die beim Überschreiten des Knick-Druckpunktes der Knickfeder auftretende Erschütterung, die sich beispielsweise in der Abstützung baulich einfach abtasten läßt.
  • Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1
    eine perspektivische Schemaansicht einer Vorrichtung zum Umlenken eines Fadens, wobei additive oder alternative Varianten angedeutet sind,
    Fig. 2,2A
    eine Seitenansicht und einen Schnitt einer alternativen Ausführungsform,
    Fig. 3
    ein Kraft-Weg-Diagramm,
    Fig. 4A,B
    Schemata zu den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2,
    Fig. 5A-E
    Detailvariationen einer Knickfeder der vorhergehenden Ausführungsformen,
    Fig. 6
    eine Ausführungsvariante zu Fig. 1,
    Fig. 7
    eine weitere Ausführungsvariante,
    Fig. 8
    eine Ausführungsform mit Reihenanordnung von Knickfedern,
    Fig. 9
    einen Teilschnitt einer Fadenumlenkbremse, und
    Fig.10A,B
    Diagramme zur Fadenspannung über der Geschwindigkeit.
  • Eine Vorrichtung V zum Umlenken eines Fadens Y gemäß Fig. 1 kann beispielsweise eine Fadenumlenkbremse T oder/oder ein Fadenspannungsfühler T' sein. Ein langgestrecktes Umlenkelement 1 ist in einer Abstützung 2 frei auskragend festgelegt und als Knickfeder mit integrierter Knickstelle ausgebildet, beispielsweise als quer zur Längsachse gewölbte Federlamelle 3 aus Federstahl und/oder federndem Kunststoff. Verwendbar sind hierfür Materialien, die das Federverhalten und Rückstellvermögen sowie die Dauerfestigkeit etwa einer Metallfeder haben. Die Wölbung 4 folgt z.B. einem Kreisbogenteil. In Fig. 1 ist die Wölbung über die Länge des Umlenkelements 1 gleichbleibend. Es wäre aber auch denkbar, die Wölbung in Richtung zur Abstützung 2 hin zu verstärken oder abzuschwächen. Ferner ist die Breite der Federlamelle 3 ein Vielfaches der Stärke, und beides über die Länge gleichbleibend. Die Breite könnte über die Länge variieren (s. Fig. 5, Keilform). Im Bereich des freien Endes der Federlamelle 3 ist ein Fadenführelement 5 angebracht, z.B. angeklebt oder angenietet, das als geschlossene oder - wie gezeigt - offene Fadenöse ausgebildet sein kann. Das Fadenführelement 5 könnte in Längsrichtung verstellbar sein. Die Abstützung 2 besteht beispielsweise aus gegeneinander spannbaren Komponenten, die es ermöglichen, die Federlamelle 3 in Richtung eines Doppelpfeiles 6 zu verstellen, um die Kraglänge zu verändern und/oder in Richtung der Pfeile 7 die Wölbung 4 zu variieren.
  • Die Federlamelle 3, deren Wölbung 4 mit der konkaven Wölbungsseite dem Faden Y zugewandt ist und deren Breitenachse in etwa parallel zum Fadenweg liegt, bildet die Knickfeder K. Diese enthält, z.B. aufgrund ihrer Formgebung und Materialauswahl eine integrierte Knickstelle. Gemäß Fig. 3 gibt das Umlenkelement 1 unter der der Fadenspannung proportionalen Beaufschlagungskraft F des Fadens Y aus der gezeigten Ausgangslage gegen einen zunächst hohen Knickwiderstand im Uhrzeigersinn relativ zur Abstützung 2 nach, wobei sich aufgrund des physikalischen und mechanischen Verhaltens der Knickfeder die Wölbung 4 im Bereich der sich ausbildenden Knickstelle verflacht (Fig. 5 strichliert). Diese Verformung bedingt den zunehmenden und am Fadenführelement 5 wirkenden hohen Knickwiderstand. Bei Erreichen eines Knick-Druckpunktes (DR, Fig. 3) fällt der Widerstand schlagartig auf den Biegewiderstand des flachen Querschnitts der Knickfeder, so daß das Umlenkelement 1 abknickt und das Fadenführelement 5 nur mehr eine sehr geringe Rückstellkraft auf den Faden Y ausübt. Bis zum Knick-Druckpunkt DR hat das Umlenkelement einen Bremsbereich I mit starker Bremswirkung. Ab dem Knick-Druckpunkt DR arbeitet das Umlenkelement 1 in einem Bremssbereich II mit deutlich geringerer Bremswirkung. Läuft der Faden Y in Fadenlängsrichtung, dann arbeitet die Vorrichtung V als Fadenumlenkbremse T mit Selbstkompensation bei hoher Fadenspannung.
  • Die Vorrichtung V kann auch ein Fadenspannungsfühler T' für einen laufenden oder einen stehenden Faden Y sein, da das Überschreiten des Knick-Druckpunktes DR mit schlagartigem Nachgeben eine deutliche Aussage zur erreichten Fadenspannung erzeugt. Der Fadenspannungsfühler T' ist mit wenigstens einem Sensor 8, 8', 8'' versehen, der aus der Bewegung des Umlenkelements 1, des Fadenführelements 5, des Fadens Y oder aus dem Überschreiten des Knick-Druckpunkts ein die Fadenspannung repräsentierendes Signal erzeugt.
  • Beispielsweise ist in der Kippabstützung 2 ein piezoelektrischer Sensor 8 angeordnet, der auf die beim Überschreiten des Knick-Druckpunktes DR ergebende Erschütterung mit einem Spannungssignal anspricht. Alternativ könnte ein optoelektronischer, kapazitiver oder magnetischer Sensor 8' vorgesehen sein, der die Bewegung des Umlenkelements 1 oder dessen Ab- oder Anwesenheit in einer festgelegten Abtastzone überwacht. Ein mechanischer Sensor 8''' könnte ein Schalter sein, der durch den Anschlag des Umlenkelements im Bremssbereich II betätigt wird. Ein optoelektronischer oder optischer Sensor 8'' könnte die Bewegung des Fadens Y oder des Umlenkelements 1 überwachen.
  • Ein stationärer Anschlag 9 (Fig. 1) spannt das Umlenkelement 1 bzw. die Knickfeder in Richtung zum Knick-Druckpunkt DR vor. Der Anschlag 9 ist zweckmäßigerweise einstellbar. Alternativ könnte auch eine Vorspannfeder 9' mit begrenztem Wirkhub das Umlenkelement 1 in Richtung zum Knick-Druckpunkt vorspannen. Die Feder 9' könnte als Blattfeder in der Abstützung 2 festgelegt sein.
  • Die Fadenbremsfunktion und Fadenspannungsfühlfunktion können in einer Vorrichtung V kombiniert sein.
  • In der Fig. 2, 2A ist das Umlenkelement 1 eine langgestreckte Knickfeder mit integrierter Knickstelle, die in zwei beabstandeten Abstützungen 2, 2' abgestützt ist. Der Faden Y greift zwischen den beiden Kipp-Abstützungen 2, 2' an. Die Knickfeder ist eine quer zur Längsrichtung gewölbte Federlamelle 3, deren konvexe Wölbungsseite dem Faden Y zugewandt ist. Ein Fadenführelement 5 ist nicht unbedingt erforderlich, kann jedoch zur eindeutigen Festlegung der Beaufschlagungsstelle und zur Gewährleistung vorherbestimmter Reibverhältnisse zweckmäßig sein. In der im wesentlich gestreckten Lage von Fig. 2 arbeitet das Umlenkelement 1 im ersten Bremsbereich I. Unter zunehmender Beaufschlagung durch den Faden Y (bei zunehmender Fadenspannung) verflacht sich die Wölbung im Bereich der Knickstelle, bis der Knick-Druckpunkt erreicht ist und die Knickfeder unter der Beaufschlagungsstelle des Fadens Y abknickt. Das Umlenkelement 1 könnte nur in einem kurzen Längsabschnitt eine Knickfeder enthalten.
  • Bei beiden Ausführungsformen (Fig. 1 und 2) stellt sich das Umlenkelement 1 nach entsprechendem Absinken der Fadenspannung selbsttätig in die Ausgangslage zurück, und zwar mit einer spürbaren Schnappfunktion, sobald sich die bis dahin flachgedrückte Wölbung in der Knickstelle rückverformt. Der Knickwiderstand bis zum Druckpunkt ist hoch und nimmt zu, während der ab dem Druckpunkt wirksame Biegewiderstand wesentlich niedriger und ggfs. im wesentlichen konstant ist.
  • Die Vorrichtung V der Fig. 2, 2A kann als Fadenumlenkbremse T oder/und als Fadenspannungsfühler T' (mit wenigstens einem der Sensoren der Fig. 1) verwendet werden. Ein einstellbarer Anschlag 9 oder eine Vorspannfeder 9' (oder Vorspannfedern bei beiden Abstützungen 2, 2') könnten vorgesehen sein (analog zu Fig. 1).
  • In Fig. 3 ist das Ansprechverhalten des Umlenkelements 1 der Fig. 1 oder 2 in einem Kraft/Weg-Diagramm (F/S) dargestellt. Die Kurve 10 zeigt, wie der Knickwiderstand des Umlenkelements 1 bis zum Druckpunkt DR zunimmt, dann nahezu schlagartig abfällt und anschließend annähernd konstant bleibt. Die Kraft F am Druckpunkt DR ist der Fadenspannung proportional. Da der Druckpunkt DR bezüglich der Kraft F und des Wegs S einstellbar ist, läßt sich festlegen, bei welcher Fadenspannung und nach welchem Weg die Knickfeder den Druckpunkt überschreitet und nachgibt. Die gestrichelte Kurve 11 verdeutlicht die Rückstellkraft über einen Rückstell-Druckpunkt DR' zur Ausgangslage. H ist die relativ große Hysteresis der Knickfeder K, die sich auch in einer auf den Faden bzw. die Fadenspannung bezogen charakteristisch deutlich abzeichnet.
  • Die Fig. 4A, 4B verdeutlichen, daß stromauf und stromab des Umlenkelements 1 stationäre, vorzugsweise einstellbare, Fadenösen 12 und 13 vorgesehen sind, so daß der Faden Y in eine Zick-Zack-Form umgelenkt wird. Im Bremsbereich I ist das Fadenführelement 5 quer zur Fadenlaufrichtung gegenüber den stationären Fadenösen 12, 13 versetzt. Der Druckpunkt DR der Knickfeder K liegt zwischen den Positionen des Fadenführelementes 5, die dieses zwischen Fig. 4a und Fig. 4B durchfährt (Bremsbereiche I und II). Strichliert ist in Fig. 4A angedeutet, daß mehr als nur ein Umlenkelement 1 und ggfs. zwischen zwei Umlenkelementen 1 eine weitere stationäre Fadenöse 12' vorliegen (Mehrfachumlenkung). In Fig. 4B ist angedeutet, daß zur Schaffung asymmetrischer Umlenkverhältnisse das Umlenkelement 1 schräg zur Fadenlängsrichtung nachgibt (Hubweg 1').
  • Fig. 5 (5A bis 5E) verdeutlicht eine Auswahl von Ausbildungsmöglichkeiten des Umlenkelements 1 bzw. dessen Knickfeder K.
  • In Fig. 5A entspricht der Querschnitt des Umlenkelements 1 bzw. der Knickfeder K dem der Fig. 1 und 2. Die Knickfeder K ist eine Federlamelle 3 und quer zur Längsachse gerundet gewölbt. Gestrichelt ist die flachgedrückte Wölbung an der Knickstelle (beim Knickdruckpunkt DR) angedeutet. Fig. 5B zeigt eine Federlamelle 3 mit weit geöffnetem V-Querschnitt, d.h. einer V-förmig gekanteten Wölbung 4'. In Fig. 5C ist eine trogartig gekantete Wölbung 4'' gezeigt.
  • In Fig. 5D nimmt die Stärke der Knickfeder K von der Mitte zu den Randbereichen zu. Es ergibt sich eine konkave Wölbung 4 und eine plane Rückseite 14. Es sind andere Querschnittsformen, z.B. eine doppelt konvexe Querschnittsform oder dgl., denkbar. In Fig. 5E ist die Federlamelle 3 als Knickfeder K mit einer Sollknickstelle 17 (Ausnehmungen 15, 16) in einer Frontansicht gezeigt. Die Federlamelle 3 kann oben (Angriffsstelle des Fadens) breiter als unten sein (keilförmig), um (auch ohne Randausnehmungen 15, 16) die Knickstelle 17 nahe zur Abstützung zu verlegen. Denkbar wäre auch eine Knickfeder K in Form einer Scheibe mit Wölbung, die sich über einen Knick-Druckpunkt verformen läßt und wieder zurückspringt. Die Abstützung könnte dann am Scheibenumfang angreifen.
  • In Fig. 6 arbeitet das Umlenkelement 1 bzw. sein Fadenführorgan 5 mit dem in der Knickfeder K eine Vorspannung in Richtung zum Knick-Druckpunkt bewirkenden Anschlag 9 nach Art einer mechanischen Fadenklemme zusammen, die den Faden Y nicht nur umlenkt, sondern auch kraftschlüssig einklemmt. Die Knickfeder ist in Richtung auf ihren Knick-Druckpunkt vorgespannt. Wird die Ausführungsform gemäß Fig. 6 in einer Umlenkbremse verwendet, dann hat diese Umlenkbremse drei Bremsbereiche, zwischen den sie in Abhängigkeit von der Fadenspannung selbsttätig hin- und herschaltet. Im ersten Bremsbereich wird der Faden umgelenkt und am Anschlag 9 geklemmt. Es läßt sich entweder eine hohe Grundspannung erzeugen oder der Faden festhalten. Sobald die Fadenspannung steigt, wird die Knickfeder K in Richtung auf ihren Knick-Druckpunkt gebogen; die Klemmung des Fadens Y wird aufgegeben. Die Bremse arbeitet in einem zweiten Bremsbereich mit Umlenkung und starker Reibungsbeaufschlagung bis zum Knick-Druckpunkt DR. Ab dem Knick-Druckpunkt DR arbeitet die Bremse im dritten Bremsbereich mit geringer Bremswirkung, d.h. geringer Umlenkung und geringen Reibungskräften aufgrund der extrem niedrigen Rückstellkraft. Sinkt die Fadenspannung wieder entsprechend, dann stellt die Knickfeder K das Umlenkelement 1 wieder in die in Fig. 6 gezeigte Ausgangsstellung zurück. Es wäre denkbar, den Anschlag 9 mit einem reibungsaktiven Belag zu versehen, um die Klemmbremswirkung zu erhöhen.
  • Bei dem Umlenkelement 1 gemäß Fig. 7 ist die als gewölbte Federlamelle 3 ausgebildete Knickfeder K nur ein Teil des Umlenkelementes 1, das in den restlichen Bereichen seiner Länge aus biegesteifen (und leichtgewichtigen) Teilen 1'' und 1''' ausgebildet ist. In den Teil 1'' kann das Fadenführelement 5 integriert sein. Der Teil 1''' ist in der Abstützung 2 festgelegt. Die Knickfeder definiert eine bestimmte Knickstelle im Umlenkelement 1. Die Teile 1'', 1''' sind Kraftübertragungselemente zwischen dem Faden Y, der Abstützung 2 und der Knickfeder K. Dieses Bauprinzip des Umlenkelementes 1 könnte auch bei den vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen benutzt werden.
  • In Fig. 8 sind mehrere Knickfedern K in Beaufschlagungsrichtung eines ersten Umlenkelements 1 durch die Kraft F des Fadens am Fadenführelement 5 in einer Reihenanordnung hintereinander gesetzt. Die Knickfedern können gleichartig wirken oder mit zunehmender oder abnehmender Knickfestigkeit ausgebildet sein. Bei der gezeigten Ausführungsvariante sind die beiden hinteren Knickfedern jeweils kürzer als die Knickfeder des Umlenkelements 1. Es läßt sich je nach Anwendungsfall eine progressive oder degressive oder gleichbleibende Charakteristik der Umlenkvorrichtung erzielen. Die Knick-Druckpunkte der mehreren Knickfedern können nacheinander oder überlappend oder zueinander willkürlich versetzt überschritten werden. Es ergibt sich dadurch eine Spreizung des Hubbereiches der Umlenkvorrichtung, innerhalb dessen der Beaufschlagungskraft F durch den Faden Y ein hoher Widerstand entgegengesetzt wird, ehe am Knick-Druckpunkt der letzten Knickfeder der Gesamtwiderstand schlagartig abfällt. Es ist möglich, mit einer derartigen Reihenanordnung eine Ansprechcharakteristik für die Umlenkvorrichtung vorzugeben, die an ein bestimmtes Spannungsprofil des umgelenkten Fadens relativ genau angepaßt ist.
  • In Fig. 9 ist die Vorrichtung V eine Fadenumlenkbremse T. Ein Grundkörper 28 trägt aufrechte Wände 32 und 33. An der Wand 32 ist eine runde Abschirmplatte 29 angebracht ist. Der Faden Y durchsetzt die Abschirmplatte 29 und die Wand 32 in einer stationären Fadenöse 30. In der Wand 33 ist eine weitere stationäre Fadenöse 34 vorgesehen, die entweder gegenüber der Fadenöse 30 versetzt oder zu dieser koaxial 34' angeordnet ist. Eine Wand 31 bildet einen rechten Anschlag für das Umlenkelement. Der Begrenzungsanschlag 31 ist in Fig. 6 auf dem Grundkörper 28 verstellbar gehaltert. Bei der Abstützung 2 des Umlenkelements 1 ist ein Gegenhalter 35 vorgesehen, der von einem Ring 36 umfaßt wird. Der Ring 36 läßt sich mit einer Madenschraube 37 gegen den Gegenhalter 35 ziehen, um ein Ende des Umlenkelements 1 bzw. der Knickfeder K einzuklemmen. Eine Aussparung 38 im Grundkörper 28 erlaubt es, das Umlenkelement 1 zur Verstellung weiter einzuschieben. Die Abstützung 2 läßt sich in einer Öffnung 39 im Grundkörper 28 querverstellen und trägt den stationären verstellbaren Anschlag 9, an dem das Fadenführelement 5 unter Vorspannung in der Ausgangsstellung anliegt. Der in Fig. 6 nicht gezeigte Faden Y tritt durch die Fadenöse 30 ein, wird quer zur Fadenlaufrichtung umgelenkt zum Fadenführelement 5 und verläuft von diesem durch die Fadenöse 34 oder 34'. Es wird der laufende Faden Y an drei Umlenkstellen gebremst (abhängig von den Reibungsverhältnissen und den Umlenkwinkeln). Steigt die Fadenspannung auf einen vorbestimmten Wert, dann wird das Fadenführelement 5 vom Anschlag 9 abgehoben und die Knickfeder unter zunehmendem Widerstand bis zum Knick-Druckpunkt gebogen. Bei Überschreiten des Druckpunktes fällt der Widerstand ab und das Fadenführelement 5 gibt weiter nach. Die Bremswirkung läßt hierbei stark nach, da der Biegewiderstand wesentlich geringer ist als der Knickwiderstand und da die Umlenkwinkel wesentlich größer sind. Sinkt die Fadenspannung entsprechend, dann verlagert sich das Umlenkelement 1 unter Rückverformung der Knickfeder K selbsttätig wieder in die in Fig. 9 gezeigte Ausgangsstellung.
  • Die Fadenumlenkbremse T gemäß Fig. 9 ist als sogenannte Einlaufbremse für ein Fadenliefergerät zweckmäßig, bei dem eine bestimmte Grundspannung des von einer Vorratsspule abgezogenen Fadens benötigt wird, hingegen die Fadenspannung bei erhöhtem Abzugswiderstand von der Vorratsspule und/oder starker Beschleunigung des Fadenliefergerätes so wenig wie möglich steigen soll. Die selbstkompensierende Fadenumlenkbremse T gemäß Fig. 6 spricht auf einen Spannungsanstieg im Faden an und verringert schlagartig die Bremswirkung auf ein nahezu vernachlässigbares Maß (Selbstkompensation von Spannungsanstiegen).
  • Die Fadenumlenkbremse gemäß Fig. 9 könnte mit Komponenten ergänzt sein, die gleichzeitig oder alternativ die Fadenspannungs-Fühlfunktion ermöglichen, wobei es von Vorteil ist, daß der die Fadenspannung erhöhende Beitrag der Knickfeder ab Erreichen der abgetasteten Fadenspannung weitgehend verschwindet bzw. nur mehr gering ist. Die Fadenspannungs-Fühlfunktion ist auch bei einem ruhenden Faden möglich, in dem die Fadenspannung variiert.
  • In den Fig. 10A und 10B ist die Wirkung der Fadenumlenkbremse T anhand von Fadenspannungs/Geschwindigkeits-Diagrammen verdeutlicht. In Fig. 10A ist erkennbar, wie die Fadenspannung t mit zunehmender Geschwindigkeit v (Beschleunigungsphase) von einer Grundspannung t1 an in einer Kurve 18 zunimmt (durch die Beschleunigung und durch die Umlenk- und Reibwirkung der Umlenkbremse), bis am Knick-Druckpunkt DR die Knickfeder abknickt und die Fadenspannung t stark abfällt, ehe sie bei weiterem Geschwindigkeitsanstieg wieder moderat wächst.
  • Strichliert ist angedeutet, daß die Fadenspannung t ohne die Knickfeder weiter progressiv steigen würde.
  • In Fig. 10B ist die Verzögerungsphase angedeutet (Kurve 19). Die Fadenspannung nimmt zunächst allmählich ab, bis sich die Knickfeder über den Rückstell-Knickdruckpunkt DR' rückverformt, wodurch die Fadenspannung etwas ansteigt und danach nur mehr allmählich sinkt.
  • Als Tendenz ist den Fig. 10A und 10B zu entnehmen, daß gemäß der Kurve 18 der Fadenspannungsanstieg mit zunehmender Geschwindigkeit ab dem Knick-Druckpunkt DR verringert wird (Abschalten der Fadenbremse am Druckpunkt), und daß ein frühzeitiger, zu starker Fadenspannungsabfall bei abnehmender Fadengeschwindigkeit durch den Rückstell-Knick-Druckpunkt DR' gemindert wird. Insgesamt werden Fadenspannungsschwankungen (starke Anstiege bzw. starke Abfälle) deutlich gemildert. Die Fadenbremse T erbringt diese selbstkompensierende Wirkung dank des nur durch die Materialauswahl und Formgebung der Knickfeder inkorporierten automatischen Umschaltmechanismus, der selbsttätig auf die jeweilige Fadenspannung anspricht.

Claims (22)

  1. Vorrichtung zum Umlenken eines Fadens, insbesondere Fadenbremse (T) oder Fadenspannungsfühler (T'), mit mindestens einem vom Faden (Y) quer zur Fadenlängsachse beaufschlagten, langgestreckten Umlenkelement (1), das durch den Faden (Y) gegen eine elastische Rückstellkraft relativ zu einer Abstützung (2) verlagerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung wenigstens eine Knickfeder (K) aufweist, die unter einer Biege-Beaufschlagung bis zu einem Knick-Druckpunkt (DR) selbsttätig eine höhere Rückstellkraft erzeugt als nach Überschreiten des Knick-Druckpunkts (DR).
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkelement (1) die selbsttätig elastisch rückstellfähige Knickfeder (K) aufweist, die unter der Biegebeaufschlagung aus einer in etwa gestreckten Ausgangslage relativ zur Abstützung (2) an dem Knickdruckpunkt (DR) abknickbar ist, und deren Rückstellkraft bis Erreichen des Knickdruckpunkts (DR) wesentlich höher ist als ab Überschreiten des Knickdruckpunkts (DR).
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Knickfeder (K) des Umlenkelements (1) in einer mechanisch koppelbaren Reihenanordnung und in Knickrichtung mit wenigstens einer weiteren, nacheilend über ihren Knick-Druckpunkt (DR) abknickbaren Knickfeder (K) kombiniert ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Knickfeder (K) zumindest über einen, eine Knickstelle des Umlenkelements (1) enthaltenden Teil der Längserstreckung des Umlenkelements (1) erstreckt.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkelement (1) - ausgenommen im Bereich der Knickfeder (K) - mit wenigstens einem biegesteifen Teil (1'', 1''') ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Knickfeder (K) eine quer zur Längsachse gewölbte oder gekantete Federlamelle (3) mit gegenüber in Beaufschlagungsrichtung gemessener Stärke wesentlich größerer Breite ist, wobei, vorzugsweise, die Breitenachse der Knickfeder (K) in etwa parallel zur Fadenlängsachse liegt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung (4, 4', 4'') über die Wirklänge der Federlamelle (3) gleichbleibend ist oder variiert.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Federlamelle (3) über die Breite konstant ist oder variiert.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Randbereiche der Federlamelle (3) zur Ausbildung einer Soll-Knickstelle (17) zumindest bereichsweise ausgespart (bei 15, 16) sind.
  10. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Knickfeder (K) frei auskragend in der Abstützung (2) festgelegt ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (2) zur Veränderung der Kraglänge und/oder der Wölbung (4) bzw. der Knicksteifigkeit der Knickfeder (K) verstellbar ausgebildet ist.
  12. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkelement (1) eine, vorzugsweise durchgehende, in zwei beabstandeten Abstützungen (2, 2') gelagerte Knickfeder (K), insbesondere eine gewölbte oder gekantete Federlamelle (3), aufweist, an der die Beaufschlagungsstelle des Fadens (Y) zwischen den Abstützungen (2, 2') angeordnet ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Knickfeder (K) in Richtung zum Knick-Druckpunkt (DR) vorgespannt ist, vorzugsweise durch eine Vorspannfeder (9') mit begrenztem Wirkhub oder durch einen stationären Anschlag (9).
  14. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Knickfeder (K) bzw. die Federlamelle (3) aus Federstahl und/oder aus federelastischem Kunststoff besteht.
  15. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Umlenkelement (1) ein Fadenführungsorgan (5), vorzugsweise eine offene oder geschlossene Fadenöse, angeordnet ist.
  16. Vorrichtung, insbesondere nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Fadenumlenkbremse (T) ist, die als Bremssteuerglied wenigstens ein Umlenkelement (1) mit wenigstens einer Knickfeder (K) aufweist und selbsttätig und in Abhängigkeit von der Fadenspannung (t, F) des am Umlenkelement (1) aus einem geraden Laufweg abgelenkten Fadens (Y) unter Zunehmen der Fadenspannung über wenigstens einen Knick-Druckpunkt (DR) der Knickfeder (K) zwischen einem ersten Bremsbereich (I) mit starker Bremswirkung und einem zweiten Bremsbereich (II) mit deutlich verminderter Bremswirkung umstellbar ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß stromauf und stromab des Umlenkelements (1) ein stationäres Fadenführorgan (30, 34, 34') vorgesehen ist, das zumindest im ersten Bremsbereich (I) gegenüber dem Umlenkelement (1) in Fadenumlenkrichtung versetzt ist.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in Rückstellrichtung des Umlenkelements (1) ein, vorzugsweise einstellbarer, Anschlag (9) vorgesehen ist, an dem das Umlenkelement (1) in der Ausgangslage innerhalb des ersten Bremsbereiches (I) unter Vorspannung gehalten ist.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter, vorzugsweise einstellbarer, Anschlag (31) als Begrenzung für die Kippbewegung des Umlenkelements (1) in den zweiten Bremsbereich (II) vorgesehen ist.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Vorspannung am Anschlag (9) gehaltene Umlenkelement (1) mit dem Anschlag (9) eine Fadenklemme (C) mit von der Vorspannung der Knickfeder (K) in Richtung auf ihren Knick-Druckpunkt (DR) abhängiger Klemmkraft bildet.
  21. Vorrichtung, insbesondere nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (V) ein selbsttätig ansprechender, vorzugsweise einstellbarer, Fadenspannungsfühler (T') ist, der in einem Umlenkelement (1) als Spannungsfühlglied eine über einen Knick-Druckpunkt (DR) abknickbare Knickfeder (K) aufweist.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenspannungsfühler (T') einen auf das Überschreiten des Knick-Druckpunktes (DR) der Knickfeder (K) mit einem Signal ansprechenden Sensor (8, 8', 8'', 8''') aufweist, vorzugsweise einen mechanischen, einen optoelektronischen, einen kapazitiven, einen magnetischen oder einen piezoelektrischen Sensor, der die Bewegung und/oder die Abwesenheit bzw. die Anwesenheit des Umlenkelements (1), des Fadenführelementes (5) oder des Fadens (Y) in einer Abtastzone überwacht.
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