EP1870364A1 - Fadenspanner sowie Anordnung und Verfahren zum Betrieb eines Spulengatters - Google Patents

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EP1870364A1
EP1870364A1 EP06115955A EP06115955A EP1870364A1 EP 1870364 A1 EP1870364 A1 EP 1870364A1 EP 06115955 A EP06115955 A EP 06115955A EP 06115955 A EP06115955 A EP 06115955A EP 1870364 A1 EP1870364 A1 EP 1870364A1
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EP
European Patent Office
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thread
motor
winding
transistor
thread tensioner
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06115955A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alfred Jakob
Andreas Kleiner
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Karl Mayer Textilmaschinen AG
Original Assignee
Benninger AG Maschinenfabrik
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Filing date
Publication date
Application filed by Benninger AG Maschinenfabrik filed Critical Benninger AG Maschinenfabrik
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Priority to CN2007800227761A priority patent/CN101472820B/zh
Priority to US12/303,143 priority patent/US8102131B2/en
Priority to PCT/EP2007/054279 priority patent/WO2007147672A1/de
Priority to KR1020087030502A priority patent/KR20090023384A/ko
Publication of EP1870364A1 publication Critical patent/EP1870364A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H59/00—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators
    • B65H59/10—Adjusting 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
    • B65H59/16—Braked elements rotated by material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
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    • B65H59/10—Adjusting 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
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02H—WARPING, BEAMING OR LEASING
    • D02H1/00—Creels, i.e. apparatus for supplying a multiplicity of individual threads
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02H—WARPING, BEAMING OR LEASING
    • D02H13/00—Details of machines of the preceding groups
    • D02H13/22—Tensioning devices
    • D02H13/24—Tensioning devices for individual threads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H2555/00—Actuating means
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    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the invention relates to a thread tensioner according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to an arrangement for operating a creel for a winding system with inventive thread tensioners.
  • the invention then relates to a method for operating a creel for a winding installation according to the preamble of claim 12.
  • Thread tensioner with a looped by a thread rotating body which is connected to set a specific thread train with a drive motor, have long been known and in use.
  • electric motors can also be operated as generators.
  • the FR-2 145 056 shows a thread tensioner with a generator and associated with this yarn.
  • a current drawn by an electrical load resistor is generated in the generator, whereby a counter-torque is effected. This creates a braking effect, which reacts on the threadline of the thread.
  • the engine is usually in generator mode.
  • the excess energy that arises in the generator mode in the form of generator current can be dissipated with the help of the brake transistor in a simple manner.
  • brake transistors which can convert electrical energy into heat, are known to those skilled in other fields of application.
  • the motor can of course also be operated as a drive motor in certain cases (for example when starting up the winding body), which would then actively drive the rotary body.
  • motors that are also operable as generators various types of electric motors can be used.
  • Such a motor may be, for example, a stepping motor or a DC motor.
  • BLDC brushless DC motor
  • This engine is characterized by a particularly wide range of applications.
  • the brake transistor may be arranged in the region of the side of the motor facing the rotary body. This arrangement has the advantage that the heat generated by the braking transistor can be efficiently led away from the thread tensioner. By high rotational speeds of the rotating body, the removal of heat by convection can be significantly improved.
  • the motor has a motor housing with an end face through which a motor shaft is guided. It can be on the outside of the front side of the motor shaft fixed rotating body and be arranged on the inside of the front side of the brake transistor.
  • the brake transistor may be mounted on a printed circuit board which is fixed to the inside of the front side of the motor housing, wherein the braking transistor may lie between the printed circuit board and the inside of the front side of the motor housing.
  • a printed circuit board can consist of an electrically insulating carrier material on which, at least in some regions, electrically conductive layers (for example copper layers) are applied.
  • the circuit board is disk-shaped.
  • the brake transistor may have an upper side, which forms a contact surface to the inside of the front side of the motor housing, whereby the heat transfer between the brake transistor and the motor housing can be improved.
  • the brake transistor upper side facing the inside preferably runs plane-parallel to the inside of the front side of the motor housing.
  • a thermally conductive paste may be provided, whereby the heat transfer is further improved. It would also be conceivable to arrange the brake transistor at a smaller distance from the inside of the end face. In this case, the thermally conductive paste would bridge the distance between the brake transistor and the motor housing.
  • the brake transistor may be mounted on an upper surface of the circuit board. From the brake transistor electrically conductive conductor means such as conductor tracks or conductor rails can go out, for the production of an electrical operative connection between the brake transistor and motor through the circuit board led to the back of the circuit board. For this purpose, corresponding holes can be provided in the circuit board, through which the conductor means can be performed.
  • the free ends of the conductor means on the back of the circuit board can form Kunststofffadore, which can be in electrical contact with a circuit board for the motor control or with the motor control.
  • the control of the brake transistors can be controlled with the help of the motor control.
  • At least two brake transistors are provided in the thread tensioner.
  • a variety of braking transistors could be used. The choice of the number of transistors depends essentially on the heating power of the transistor.
  • the rotary body may be formed as a yarn wheel, in the peripheral region of which an approximately V-shaped groove for receiving the yarn is provided.
  • a yarn wheel is for example in the FR 2 145 056 shown.
  • the yarn wheel can be configured in two parts from Garnradfusionn composable, wherein the groove can be formed by assembling the Garnradfusionn.
  • the groove can be formed by assembling the Garnradfusionn.
  • To prevent slippage of the thread on the rotary body distributed over the circumference profiling may be provided.
  • profiling is for example from the US 4,413,981 known.
  • the rotary body may have on the motor-facing underside at least one wing element for cooling.
  • the rotary body may preferably have a plurality of wing elements, which are distributed approximately radially on the inside of the rotating body.
  • Another aspect of the invention relates to an arrangement for operating a creel for a winding system.
  • Such an arrangement is for example from the EP 1 162 295 known.
  • Such arrangements may still have a very large number of winding stations and corresponding thread tensioners.
  • the thread tensioner according to the invention By using the thread tensioner according to the invention, the investment costs for such an arrangement, in particular a sewage treatment plant, can be considerably reduced.
  • the thread tensioners also have advantages in terms of maintenance of the assembly.
  • a further aspect of the invention then relates to a method according to claim 12.
  • brake transistors have several advantages. Brake transistors are comparatively inexpensive, for example compared to the use of resistors to heat excess energy. The use of brake transistors may also be advantageous in terms of taxation. Thread tensioners can be operated safely, incidents caused by overheated or burning thread tensioners are practically impossible.
  • Figure 1 shows a designated 1 winding system, such as a sewage treatment plant with a creel 2 and a winding machine 3, z. B. a cone warping machine.
  • the individual thread bobbins 4 are attached to winding units 7 of the creel and the jointly withdrawn threads 5 pass at least one thread tensioner (or thread brake) 6 to maintain a predetermined thread tension.
  • the example according to FIG. 1 shows a parallel gate.
  • the coils thereby form vertical and horizontal rows, wherein each vertical row forms a thread group on each gate side, the yarn running length of the winding unit to the winding machine is the same size.
  • the same principle can also be applied to any other type of gate, e.g. in a V-gate.
  • the threads of different types can each be exposed to an individual braking force.
  • the thread tension sensors 9 are preferably arranged for each single thread.
  • the arrangement of the thread tension sensors at this point is not mandatory. In principle, it would be advantageous to introduce the thread tension sensors as close as possible to the winding point of the winding machine.
  • the threads After leaving the creel, the threads pass into the area of the winding machine 3 where they first pass through a flushing sheet 10, in which the threads are given their correct sequence. Subsequently, the threads are fed to the warper blade 11, in which they are brought together to be subsequently wound as a thread assembly 12 via a deflection and / or measuring roller 13 on the winding 15 and on the winding beam 14.
  • a control and regulating arrangement 17 is provided for the operation of the creel 2 for the winding system 1.
  • This arrangement 17 is connected to a rotary encoder 16 for the rotation of the winding machine 3.
  • the arrangement 17 receives on the input side a signal from the rotary encoder 16 as well as signals from the voltage sensors 9.
  • the arrangement 17 is connected to the thread tensioners 6, which are controlled and regulated by a manipulated variable.
  • an input signal for example, a signal for the angular velocity ⁇ can be provided.
  • Particularly suitable as an input signal is a signal for the yarn speed v, which can be calculated, for example, from the angular velocity ⁇ and the measured thickness of the roll 15.
  • the thread speed v could also be measured directly with the aid of the deflection roller 13.
  • the thread 5 is looped around the rotary body 18 at a wrap angle of approximately 270 °.
  • the thread 5 can also be looped around the rotating body 18 several times.
  • a thread sensor 9 can be seen.
  • the rotary body 18 is connected via an engine shaft 21 to an electric motor 19 (FIG. 3).
  • This can drive the rotary body 18 in one of the two possible directions of rotation depending on the operating state.
  • the motor 19 can be operated as a generator. In such a generator mode, the motor acts like an electromagnetic brake.
  • the generator current generated in generator operation is converted by means of brake transistors 20 into heat, whereby this excess energy can be dissipated.
  • the brake transistor 20 is arranged in the region of the rotary body 18 facing side. In this way, the rotary body can be used for cooling, because the air swirling formed when the rotary body rotates increases the convection, whereby the routing of the heat generated by the brake transistor can be significantly improved.
  • FIGS. 4 and 5 various structural details of a preferred thread tensioner can be seen.
  • the engine 19 is one Motor housing 22 surrounded.
  • the rotary body 18 for a thread has an approximately V-shaped groove 24 ( Figure 5), in which a thread is receivable.
  • a profiling can be seen, which serves to ensure that the thread without slip from the yarn wheel 18 can be accommodated. This profiling is evidently created by depressions and elevations distributed in an alternating manner over the circumference.
  • a yarn wheel with such a profiling is for example from the US 4,413,981 known.
  • FIG. 6 shows that the motor 19 has a rotor 34 and a stator 35 with stator windings 36 arranged concentrically around it.
  • the rotor 34 is obviously rotatably mounted on both sides in the motor housing 22 by means of ball bearings (in particular deep groove ball bearings).
  • O-rings 38 are provided to seal the engine in the ball bearings.
  • BLDC brushless DC motor
  • other motors would be, for example, in particular direct current motors with brushes or asynchronous motors.
  • the yarn wheel 18 On the motor shaft 21, the yarn wheel 18 is fixed by a positive and / or non-positive connection.
  • the yarn wheel 18 is constructed in two parts and consists of two Garnradfusionn 41 and 42.
  • the yarn wheel 18 is sunk in a circular recess 47 of the end face 32 of the motor housing 22 partially. Such a depression serves to prevent possible entanglement of a thread with the motor shaft.
  • 18 wing elements 30 are arranged on the underside of the yarn wheel. By such wing elements, the air flow / Lucasverwirbelung be greatly enhanced by the yarn wheel (rotating body).
  • the motor housing consists of an upper housing part 31, a lower housing part 32 and a housing cover 33, which closes the motor housing by means of a central fastening screw.
  • the housing parts are preferably made of aluminum or another material with high thermal conductivity.
  • a printed circuit board is fixed with a connection 28 for electrical and / or electronic connection to the outside in the housing.
  • 6 screws are indicated in Figure 6, with which the circuit board 25 are fixed to the housing part 31. (See Figures 12-14).
  • brake transistor 20 The mounted on a printed circuit board 25 brake transistor 20 is connected via conductor means with contact feet 27 in electrical contact with the printed circuit board 29, on which the motor control is arranged.
  • the brake transistor 20 contacts the inside of the end face 23 of the motor housing 22 (housing part 31).
  • a heat-conducting paste designated 37 is provided. Thanks to the thermally conductive paste, the heat generated in the generator operation can be performed by the brake transistor 20 efficiently to the outside.
  • FIGS. 8 to 9 show further sections through the thread tensioner 6.
  • a wing element 30 can be seen in section.
  • Figure 10 shows a cable channel 48, in which cable to the circuit board 29 are feasible.
  • FIGS. 9 and 10 show that the housing parts 31 and 32 are connected to one another by means of screws.
  • FIGS. 11 to 15 show the printed circuit board 29 equipped with brake transistors 20.
  • the screws 43 and 44 shown in FIGS. 11 and 12 and 13 and 14 serve to secure the circuit board PCB to the motor housing.
  • the fastening screw 43 is guided by a brake transistor 20.
  • a corresponding hole is provided in the brake transistor.
  • From the brake transistor 20 lead designed as rails conductor means 26 away, which are guided by the circuit board 29.
  • the free ends of the conductor means form contact feet 27 for making electrical contact with the electric motor.
  • two brake transistors 20 are provided on the printed circuit board 29, which are identified by 20 'and 20 "in FIG. 12 (compare FIG. 11/12, which show the associated contact feet 27' and 27", respectively).
  • FIG. 15 shows a connection surface 45 for the connection of the printed circuit board. Furthermore, a marked with 46 area recognizable, which indicates a bearing surface to the inside of the motor housing. The printed circuit board 29 is thus connected directly to the housing only in the area of this bearing surface 46.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Tension Adjustment In Filamentary Materials (AREA)
  • Warping, Beaming, Or Leasing (AREA)

Abstract

Ein Fadenspanner zum Erzeugen eines bestimmten Fadenzugs an einem Faden (5), der von einer Spulstelle (7) eines Spulengatters (2) abgezogen und einer Schäranlage (1) zugeführt wird, weist einen Drehkörper (18), der vom Faden (5) wenigstens teilweise umschlingbar ist und einen mit dem Drehkörper verbundenen Elektromotor (19) auf. Der Motor (19) ist zur Abführung überschüssiger Energie beim Generatorbetrieb des Motors mit wenigstens einem Bremstransistor (20) ausgerüstet, mit welchem der im Generatorbetrieb entstehende Generatorstrom in Wärme umwandelbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Fadenspanner gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anordnung zum Betrieb eines Spulengatters für eine Wickelanlage mit erfindungsgemässen Fadenspannern. Sodann betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Spulengatters für eine Wickelanlage gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
  • Fadenspanner mit einem von einem Faden umschlungenen Drehkörper, der zum Einstellen eines bestimmten Fadenzugs mit einem Antriebsmotor verbunden ist, sind seit längerer Zeit bekannt und gebräuchlich. Hierfür eingesetzte Elektromotoren können auch als Generatoren betrieben werden. Die FR-2 145 056 zeigt beispielsweise einen Fadenspanner mit einem Generator und einem mit diesem verbundenen Garnrad. Durch die Drehbewegung des Garnrads infolge Einwirkung des Fadens wird im Generator ein von einem elektrischen Lastwiderstand abgezogenen Strom erzeugt, wodurch ein Gegenmoment bewirkt wird. Somit entsteht eine Bremswirkung, die auf den Fadenzug des Fadens rückwirkt. In der Praxis hat sich gezeigt, dass die Handhabung des im Generatorbetrieb erzeugten Stroms schwierig sein kann.
  • Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden, insbesondere einen Fadenspanner der eingangs genannten Art zu schaffen, der in möglichst allen Betriebszuständen einfach handhabbar ist. Weiter soll er einfach herstellbar sein und sich durch kostenmässige Vorteile auszeichnen.
  • Diese Aufgaben werden erfindungsgemäss mit einem Fadenspanner gelöst, der die Merkmale in Anspruch 1 aufweist. Zum Bremsen des Fadens bzw. zum Erzeugen des Fadenzugs befindet sich der Motor in der Regel im Generatorbetrieb. Die überschüssige Energie, die im Generatorbetrieb in Form von Generatorstrom entsteht, kann mit Hilfe des Bremstransistors auf einfacher Weise abgeführt werden. Solche Bremstransistoren, die elektrische Energie in Wärme umwandeln können, sind dem Fachmann aus anderen Anwendungsgebieten bekannt. Zur Vereinfachung der Montage der Bremstransistoren kann es vorteilhaft sein, wenn handelsübliche Transistoren mit isoliertem Gehäuse verwendet werden. Zum Erzeugen eines bestimmten Fadenzugs kann der Motor in bestimmten Fällen (z.B. beim Anfahren des Wickelkörpers) selbstverständlich auch als Antriebsmotor betrieben werden, der dann den Drehkörper aktiv antreiben würde. Als Motoren, die auch als Generatoren betreibbar sind, können verschiedene Typen von Elektromotoren verwendet werden. Ein solcher Motor kann beispielsweise ein Schrittmotor oder ein Gleichstrommotor sein. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Motor ein bürstenloser DC-Motor (kurz: "BLDC") ist. Dieser Motor zeichnet sich durch einen besonders breiten Anwendungsbereich aus.
  • In einer ersten Ausführungsform kann der Bremstransistor im Bereich der dem Drehkörper zugewandten Seite des Motors angeordnet sein. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die durch den Bremstransistor entstehende Wärme effizient vom Fadenspanner weggeführt werden kann. Durch hohe Drehgeschwindigkeiten des Drehkörpers kann die Wegführung der Wärme durch Konvektion erheblich verbessert werden.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn der Motor ein Motorengehäuse mit einer Stirnseite aufweist, durch das eine Motorwelle geführt ist. Dabei kann an der Aussenseite der Stirnseite der an der Motorwelle befestigte Drehkörper und an der Innenseite der Stirnseite der Bremstransistor angeordnet sein.
  • Der Bremstransistor kann auf einer Leiterplatte angebracht sein, die an der Innenseite der Stirnseite des Motorengehäuses befestigt ist, wobei der Bremstransistor zwischen der Leiterplatte und der Innenseite der Stirnseite des Motorengehäuses liegen kann. Eine derartige Leiterplatte kann aus einem elektrisch isolierenden Trägermaterial bestehen, auf welchem zumindest in Teilbereichen elektrisch leitfähige Schichten (z.B. Kupferschichten) aufgebracht sind. Vorzugsweise ist die Leiterplatte scheibenförmig ausgebildet.
  • Der Bremstransistor kann eine Oberseite aufweisen, die eine Kontaktfläche zur Innenseite der Stirnseite des Motorengehäuses bildet, wodurch der Wärmeübergang zwischen Bremstransistor und dem Motorengehäuse verbessert werden kann. Die der Innenseite zugewandte Bremstransistorenoberseite dabei vorzugsweise planparallel zur Innenseite der Stirnseite des Motorengehäuses verläuft. Zum Ausgleich von Toleranzen im Bereich der Kontaktfläche zwischen dem Bremstransistor und dem Motorengehäuse kann eine wärmeleitende Paste vorgesehen vorgesehen sein, wodurch der Wärmeübergang weiter verbessert wird. Es wäre aber auch denkbar, den Bremstransistor in einem geringeren Abstand von der Innenseite der Stirnseite anzuorden. In diesem Fall würde die wärmeleitende Paste den Abstand zwischen dem Bremstransistor und dem Motorengehäuse überbrücken.
  • Der Bremstransistor kann auf einer Oberseite der Leiterplatte angebracht sein. Vom Bremstransistor können elektrisch leitfähige Leitermittel wie beispielsweise Leiterbahnen oder Leiterschienen ausgehen, die zur Herstellung einer elektrischen Wirkverbindung zwischen Bremstransistor und Motor durch die Leiterplatte zur Rückseite der Leiterplatte geführt sind. Dazu können in der Leiterplatte entsprechende Bohrungen vorgesehen sein, durch welche die Leitermittel durchgeführt werden können.
  • Die freien Enden der Leitermittel auf der Rückseite der Leiterplatte können Kontaktfüsse bilden, die mit einer Leiterplatte für die Motorsteuerung bzw. mit der Motorsteuerung in elektrischem Kontakt stehen können. Mit Hilfe der Motorsteuerung kann die Ansteuerung der Bremstransistoren kontrolliert werden.
  • Vorteilhaft kann es weiter sein, wenn im Fadenspanner wenigstens zwei Bremstransistoren vorgesehen sind. Selbstverständlich könnte auch eine Vielzahl von Bremstransistoren verwendet werden. Die Wahl der Anzahl von Transistoren hängt im Wesentlichen von der Heizleistung des Transistors ab.
  • Der Drehkörper kann als Garnrad ausgebildet sein, in dessen Umfangsbereich eine etwa V-förmige Nut zur Aufnahme des Fadens vorgesehen ist. Ein derartiges Garnrad ist beispielsweise in der FR 2 145 056 gezeigt.
  • Das Garnrad kann zweiteilig aus Garnradscheiben zusammensetzbar ausgestaltet sein, wobei die Nut durch Zusammensetzen der Garnradscheiben ausbildbar sein kann. Zur Verhinderung von Schlupf des Fadens auf dem Drehkörper kann eine über dem Umfang verteilte Profilierung vorgesehen sein. Eine derartige Profilierung ist beispielsweise aus der US 4,413,981 bekannt geworden.
  • Zur Verbesserung der Kühlwirkung durch den sich drehenden Drehkörper kann der Drehkörper auf der dem Motor zugewandten Unterseite wenigstens ein Flügelelement zur Kühlung aufweisen. Für eine Verstärkung der Luftverwirbelung zur Kühlung kann der Drehkörper vorzugsweise eine Mehrzahl von Flügelelementen aufweisen, die etwa strahlenförmig auf der Innenseite des Drehkörpers verteilt sind.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Anordnung zum Betrieb eines Spulengatters für eine Wickelanlage. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise aus der EP 1 162 295 bekannt geworden. Derartige Anordnungen können eine sehr grosse Zahl von Spulstellen und entsprechenden Fadenspannern noch aufweisen. Durch die Verwendung des erfindungsgemässen Fadenspanners können die Investitionskosten für eine solche Anordnung, insbesondere eine Schäranlage erheblich gesenkt werden. Die Fadenspanner haben auch Vorteile hinsichtlich der Wartung der Anordnung.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft sodann ein Verfahren gemäss Anspruch 12.
  • Der Einsatz von Bremstransistoren hat verschiedene Vorteile. Bremstransistoren sind - beispielsweise verglichen mit der Verwendung von Widerständen zum Verheizen überschüssiger Energie - verhältnismässig preisgünstig. Die Verwendung von Bremstransistoren kann auch steuertechnisch vorteilhaft sein. Fadenspanner können sicher betrieben werden, Zwischenfälle durch überhitzte oder brennende Fadenspanner sind praktisch ausgeschlossen.
  • Weitere Vorteile und Einzelmerkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Zeichnungen. Es zeigen:
    • Figur 1
    Eine schematische Seitenansicht auf eine Wickelanlage mit einem Spulengatter,
    Figur 2
    Eine Draufsicht auf eine einzelne Spulstelle mit einem Fadenspanner und einem Fadensensor,
    Figur 3
    Eine Seitenansicht des Fadenspanners und des Fadensensors gemäss Figur 2,
    Figur 4
    Eine perspektivische Darstellung eines Fadenspanners,
    Figur 5
    Eine Seitenansicht des Fadenspanners gemäss Figur 4,
    Figur 6
    Einen Querschnitt durch den Fadenspanner gemäss Figur 4 (Schnitt A-A gemäss Figur 5),
    Figur 7
    Eine Draufsicht auf den Fadenspanner gemäss Figur 4,
    Figur 8
    Einen Schnitt durch den Fadenspanner entlang der Schnittlinie B-B gemäss Figur 7,
    Figur 9
    Einen Schnitt durch den Fadenspanner entlang der Schnittlinie C-C gemäss Figur 7,
    Figur 10
    Einen Schnitt durch den Fadenspanner gemäss Schnittlinie D-D gemäss Figur 7,
    Figur 11
    Eine perspektivische Darstellung auf eine Leiterplatte mit zwei Bremstransistoren für den Fadenspanner gemäss Figur 4,
    Figur 12
    Eine perspektivische Darstellung der Leiterplatte gemäss Figur 11 aus einem anderen Betrachtungswinkel,
    Figur 13
    Eine Seitenansicht auf die Leiterplatte gemäss Figur 11,
    Figur 14
    Eine Draufsicht auf die Rückseite der Leiterplatte gemäss Figur 11,
    Figur 15
    Eine Draufsicht auf die Vorderseite der Leiterplatte gemäss Figur 11,
    Figur 16
    Eine vergrösserte Darstellung eines Details E aus Figur 14.
  • Figur 1 zeigt eine mit 1 bezeichnete Wickelanlage, beispielsweise eine Schäranlage mit einem Spulengatter 2 und einer Wickelmaschine 3, z. B. eine Konusschärmaschine. Selbstverständlich sind aber auch Zettel- oder Bäummaschinen als Wickelmaschinen vorstellbar. Die einzelnen Fadenspulen 4 sind an Spulstellen 7 des Spulengatters aufgesteckt und die gemeinsam abgezogenen Fäden 5 passieren wenigstens je einen Fadenspanner (bzw. Fadenbremse) 6 zur Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Fadenzugs. Das Beispiel gemäss Figur 1 zeigt ein Parallelgatter. Die Spulen bilden dabei vertikale und horizontale Reihen, wobei je eine vertikale Reihe auf jeder Gatterseite eine Fadengruppe bildet, deren Fadenlauflänge von der Spulstelle bis zur Wickelmaschine gleich gross ist. Das gleiche Prinzip kann aber auch bei jedem anderen Gattertyp, z.B. in einem V-Gatter, eingesetzt werden.
  • Am Gatter können unabhängig von der Fadenlauflänge an unterschiedlichen Stellen Spulen unterschiedlicher Gattung, beispielsweise unterschiedlicher Garnqualitäten oder unterschiedliche Garnfarben aufgesteckt sein. Unabhängig vom sogenannten Gatterlängenausgleich, können die Fäden unterschiedlicher Gattung jeweils einer individuellen Bremskraft ausgesetzt sein.
  • Im Bereich der Gatterseite 8, welche der Wickelmaschine 3 am nächsten liegt, sind vorzugsweise die Fadenspannungssensoren 9 für jeden einzelnen Faden angeordnet. Die Anordnung der Fadenspannungssensoren an dieser Stelle ist jedoch nicht zwingend. Grundsätzlich wäre es vorteilhaft, die Fadenspannungssensoren so nahe wie möglich an den Aufwickelpunkt der Wickelmaschine heranzuführen.
  • Nach dem Verlassen des Spulengatters gelangen die Fäden in den Bereich der Wickelmaschine 3, wo sie zunächst ein Geleseblatt 10 passieren, in dem die Fäden ihre korrekte Reihenfolge erhalten. Anschliessend werden die Fäden dem Schärblatt 11 zugeführt, in dem sie zusammengeführt werden, um anschliessend als Fadenverband 12 über eine Umlenk- und/oder Messwalze 13 auf den Wickel 15 bzw. auf den Wickelbaum 14 aufgewickelt zu werden.
  • Zum Betrieb des Spulengatters 2 für die Wickelanlage 1 ist eine Steuer- und Regel-Anordnung 17 vorgesehen. Diese Anordnung 17 ist mit einem Drehgeber 16 für die Rotation der Wickelmaschine 3 verbunden. In der stark schematisierten Darstellung gemäss Figur 1 erhält die Anordnung 17 eingangsseitig ein Signal vom Drehgeber 16 sowie Signale von den Spannungsensoren 9. Ausgangsseitig ist die Anordnung 17 mit den Fadenspannern 6 verbunden, welche durch eine Stellgrösse gesteuert und geregelt werden. Als Eingangssignal kann beispielsweise ein Signal für die Winkelgeschwindigkeit ω vorgesehen werden. Besonders geeignet als Eingangssignal ist ein Signal für die Fadengeschwindigkeit v, welches zum Beispiel aus der Winkelgeschwindigkeit ω und der gemessenen Dicke des Wickels 15 berechnet werden kann. Die Fadengeschwindigkeit v könnte jedoch auch direkt mit Hilfe der Umlenkwalze 13 gemessen werden.
  • In einem Schärprozess ist es wichtig, dass Fäden mit einem konstanten Fadenzug von einem Spulengatter abgezogen werden können. Diese Anforderung erfüllen sogenannte dynamische Fadenspanner auf optimale Weise. Als besonders geeignet hierzu haben sich Fadenspanner erwiesen, die im Wesentlichen aus einem Motor und einem mit diesem verbundenen Drehkörper bestehen. Derartige Fadenspanner sind beispielsweise aus der FR 2 145 056 oder auch aus der DE 43 420 412 A1 bekannt geworden. Der grundsätzliche Aufbau eines solchen Fadenspanners 6, der in einem Spulengatter für eine Wickelanlage, insbesondere eine Schäranlage einsetzbar ist, ist in den Figuren 2 und 3 gezeigt. Der Drehkörper 18 kann als Walze oder Rolle ausgestaltet sein, der vom Faden wenigstens teilweise umschlingbar ist. In Figur 2 ist beispielsweise der Faden 5 in einem Umschlingungswinkel von etwa 270° um den Drehkörper 18 geschlungen. Wie in Figur 3 angedeutet, kann der Faden 5 jedoch auch mehrmals um den Drehkörper 18 geschlungen sein. Im weiteren ist ein Fadensensor 9 erkennbar.
  • Der Drehkörper 18 ist über eine Motorenwelle 21 mit einem Elektromotor 19 verbunden (Fig. 3). Dieser kann je nach Betriebszustand den Drehkörper 18 in eine der beiden möglichen Drehrichtungen antreiben. In der Regel kann der Motor 19 jedoch als Generator betrieben werden. In einem solchen Generatorbetrieb wirkt der Motor wie eine elektromagnetische Bremse. Erfindungsgemäss wird der im Generatorbetrieb entstehende Generatorstrom mittels Bremstransistoren 20 in Wärme umgewandelt, wodurch diese überschüssige Energie abgeführt werden kann. Ersichtlicherweise ist der Bremstransistor 20 im Bereich der dem Drehkörper 18 zugewandten Seite angeordnet. Auf diese Weise kann der Drehkörper zur Kühlung genutzt werden, denn die sich bei drehendem Drehkörper ausbildende Luftverwirbelung erhöht die Konvektion, wodurch die Wegführung der vom Bremstransistor erzeugten Wärme erheblich verbessert werden kann.
  • In den nachfolgenden Figuren 4 bis 16 sind verschiedene konstruktive Details eines bevorzugten Fadenspanners erkennbar. Wir aus den Figuren 4 und 5 hervorgeht, ist der Motor 19 von einem Motorgehäuse 22 umgeben. Der Drehkörper 18 für einen Faden weist eine etwa V-förmige Nut 24 auf (Figur 5), in welcher ein Faden aufnehmbar ist. Weiterhin ist eine Profilierung erkennbar, welche dazu dient, dass der Faden ohne Schlupf vom Garnrad 18 aufnehmbar ist. Diese Profilierung wird ersichtlicherweise durch über dem Umfang abwechslungsweise verteilte Vertiefungen und Erhebungen geschaffen. Ein Garnrad mit einer derartigen Profilierung ist beispielsweise aus der US 4,413,981 bekannt geworden.
  • Die Figur 6 zeigt, dass der Motor 19 einen Rotor 34 und einen konzentrisch darum angeordneten Stator 35 mit Statorwichlungen 36 aufweist. Der Rotor 34 ist ersichtlicherweise beidseitig im Motorengehäuse 22 mittels Kugellagern (insbesondere Rillenkugellagern) drehbar gelagert. Weiterhin sind im Bereich der Kugellager O-Ringe 38 zur Abdichtung des Motors vorgesehen.
  • Als besonders geeignet für die Verwendung in einem Fadenspanner für ein Spulengatter einer Wickelanlage hat sich ein bürstenloser Gleichstrom-Motor (kurz: "BLDC") erwiesen. Selbstverständlich wären aber auch andere Motoren, beispielsweise insbesondere Gleichstrom-Motoren mit Bürsten oder Asynchronmotoren.
  • An der Motorenwelle 21 ist durch eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung das Garnrad 18 befestigt. Das Garnrad 18 ist ersichtlicherweise zweiteilig aufgebaut und besteht aus zwei Garnradscheiben 41 und 42. Das Garnrad 18 ist in einer kreisförmigen Vertiefung 47 der Stirnseite 32 des Motorengehäuses 22 teilweise versenkt. Eine solche Vertiefung dient dazu, ein allfälliges Verwickeln eines Fadens mit der Motorwelle zu Verhindern. In Figur 6 ist weiter erkennbar, dass an der Unterseite des Garnrads 18 Flügelelemente 30 angeordnet sind. Durch solche Flügelelemente kann die Luftströmung/Luftverwirbelung durch das Garnrad (Drehkörper) erheblich verstärkt werden.
  • Das Motorengehäuse besteht aus einem oberen Gehäuseteil 31, einem unteren Gehäuseteil 32 sowie einem Gehäusedeckel 33, der das Motorengehäuse mittels einer zentralen Befestigungs-schraube verschliesst. Die Gehäuseteile bestehen vorzugsweise aus Aluminium oder einem anderen Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Durch den Gehäusedeckel 33 wird eine Leiterplatte mit einem Anschluss 28 zur elektrischen und/oder elektronischen Verbindung nach aussen im Gehäuse fixiert. Weiterhin sind in Figur 6 Schrauben angedeutet, mit welchen die Leiterplatte 25 an das Gehäuseteil 31 befestigt sind. (vgl. Fig. 12-14).
  • Der auf eine Leiterplatte 25 befestigte Bremstransistor 20 steht über Leitermittel mit Kontaktfüssen 27 in elektrischem Kontakt mit der Leiterplatte 29, auf der die Motorsteuerung angeordnet ist. Wie Figur 6 zeigt, kontaktiert der Bremstransistor 20 die Innenseite der Stirnseite 23 des Motorengehäuses 22 (Gehäuseteil 31). Zum Überbrücken allfälliger Toleranzen im Bereich der Kontaktfläche ist eine mit 37 bezeichnete wärmeleitende Paste vorgesehen. Dank der wärmeleitenden Paste kann die im Generatorbetrieb entstehende Wärme vom Bremstransistor 20 effizient nach aussen geführt werden.
  • Figuren 8 bis 9 zeigen weitere Schnitte durch den Fadenspanner 6. In Figur 8 ist ein Flügelelement 30 im Schnitt erkennbar. Figur 10 zeigt einen Kabelkanal 48, in welchem Kabel zur Leiterplatte 29 durchführbar sind. Sodann zeigen die Figuren 9 und 10, dass die Gehäuseteile 31 und 32 mittels Schrauben miteinander verbunden sind.
  • Die Figuren 11 bis 15 zeigen die mit Bremstransistoren 20 bestückte Leiterplatte 29. Die in den Figuren 11 und 12 sowie 13 und 14 gezeigten Schrauben 43 und 44 dienen zur Befestigung der Leiterplatte an das Motorengehäuse. Wie aus Figur 12 hervorgeht, ist die Befestigungsschraube 43 durch einen Bremstransistor 20 geführt. Dazu ist im Bremstransistor ein entsprechendes Loch vorgesehen. Vom Bremstransistor 20 führen als Schienen ausgestaltete Leitermittel 26 weg, die durch die Leiterplatte 29 geführt sind. Die freien Enden der Leitermittel bilden Kontaktfüsse 27 zum Herstellen eines elektrischen Kontakts mit dem Elektromotor.
  • Ersichtlicherweise sind auf der Leiterplatte 29 zwei Bremstransistoren 20 vorgesehen, die in Figur 12 durch 20' und 20" gekennzeichnet sind (vgl. Fig.11/12, die die zugeordneten Kontaktfüsse 27' bzw. 27" zeigen).
  • In Figur 15 ist eine Anschlussfläche 45 für den Anschluss der Leiterplatte erkennbar. Weiterhin ist ein mit 46 gekennzeichneter Bereich erkennen, der eine Auflagefläche zur Innenseite des Motorengehäuses andeutet. Die Leiterplatte 29 ist also lediglich im Bereich diese Auflagefläche 46 direkt mit dem Gehäuse verbunden.

Claims (12)

  1. Fadenspanner zum Erzeugen eines bestimmten Fadenzugs an einem Faden (5), der von einer Spulstelle (7) eines Spulengatters (2) abgezogen und einer Wickelanlage (1), insbesondere einer Schäranlage zugeführt wird, mit einem Drehkörper (18), der vom Faden (5) wenigstens teilweise umschlingbar ist und einem mit dem Drehkörper verbundenen Elektromotor (19), mit dessen Hilfe der Drehkörper antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (19) zur Abführung überschüssiger Energie beim Generatorbetrieb des Motors mit wenigstens einem Bremstransistor (20) ausgerüstet ist, mit welchem der im Generatorbetrieb entstehende Generatorstrom in Wärme umwandelbar ist.
  2. Fadenspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremstransistor (20) im Bereich der dem Drehkörper (18) zugewandten Seite des Motors (19) angeordnet ist.
  3. Fadenspanner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (19) ein Motorengehäuse (22) mit einer Stirnseite (23) aufweist, durch das eine Motorwelle (21) durchgeführt ist, wobei an der Aussenseite der Stirnseite (23) der an der Motorwelle (21) befestigte Drehkörper (18) und an der Innenseite der Stirnseite (23) der Bremstransistor (20) angeordnet ist.
  4. Fadenspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremstransistor (20) auf einer scheibenförmigen Leiterplatte (25) angebracht ist, die an der Innenseite der Stirnseite (23) des Motorengehäuses (22) befestigt ist.
  5. Fadenspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremstransistor (20) eine Oberseite (49) aufweist, die eine Kontaktfläche zur Innenseite der Stirnseite (23) des Motorengehäuses (22) bildet und dass zum Ausgleich von Toleranzen im Bereich der Kontaktfläche zwischen dem Bremstransistor (20) und dem Motorengehäuse (22) eine wärmeleitende Paste vorgesehen ist.
  6. Fadenspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremstransistor (20) auf einer Oberseite der Leiterplatte (25) angebracht ist und dass vom Bremstransistor Leitermittel (26) ausgehen, die zur Herstellung einer elektrischen Wirkverbindung zwischen Bremstransistor (20) und Motor (19) im Generatorbetrieb durch die Leiterplatte (25) zur Rückseite der Leiterplatte (25) geführt sind.
  7. Fadenspanner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Enden der Leitermittel (26) auf der Rückseite der Leiterplatte (25) Kontaktfüsse (25) bilden, die mit einer Leiterplatte (29) für die Motorsteuerung des Motors (19) in elektrischen Kontakt stehen.
  8. Fadenspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Bremstransistoren (20) vorgesehen sind.
  9. Fadenspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkörper (18) als Garnrad ausgebildet ist, in dessen Umfangsbereich eine etwa V-förmige Nut (40) zur Aufnahme des Fadens (5) vorgesehen ist.
  10. Fadenspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkörper (18) auf der dem Motor zugewandten Unterseite wenigstens ein Flügelelement (30) zur Kühlung im Generatorbetrieb aufweist.
  11. Anordnung zum Betrieb eines Spulengatters (2) für eine Wickelanlage (1), insbesondere eine Schäranlage, mit einem Spulengatter (2) mit mehreren Spulstellen (7) und einer Wickelmaschine (3) zum gemeinsamen Wickeln mehrerer Fäden (5) gleicher oder unterschiedlicher Gattung, die von den Spulstellen abgezogen werden, und mit wenigstens einem jeder Spulstelle zugeordneten Fadenspanner (6) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10, an welchem der Faden zum Einhalten eines vorzugsweise konstanten Fadenzugs jedes Fadens mit einer Bremskraft beaufschlagbar ist.
  12. Verfahren zum Betrieb eines Spulengatters (2) für eine Wickelanlage (1), insbesondere eine Schäranlage, mit mehreren Spulstellen (7), bei dem mit einer rotierenden Wickelmaschine (3) gemeinsam mehrere Fäden (5) gleicher oder unterschiedlicher Gattung, von den Spulstellen abgezogen werden, wobei an jeder Spulstelle der Faden zum Erzeugen eines bestimmten Fadenzugs mit Hilfe wenigstens eines Fadenspanners (6) mit einer variablen Bremskraft beaufschlagt wird, wobei der Fadenspanner durch einen diesem zugeordneten Motor (19) aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, dass am Motor (19) beim Generatorbetrieb zur Abführung überschüssiger Energie des Motors mittels wenigstens eines Bremstransistors (20) insbesondere gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10 Generatorstrom in Wärme umgewandelt wird.
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