WO2001027367A2 - Verfahren zum betrieb einer konusschärmaschine und konusschärmaschine - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer konusschärmaschine und konusschärmaschine Download PDF

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WO2001027367A2
WO2001027367A2 PCT/CH2000/000548 CH0000548W WO0127367A2 WO 2001027367 A2 WO2001027367 A2 WO 2001027367A2 CH 0000548 W CH0000548 W CH 0000548W WO 0127367 A2 WO0127367 A2 WO 0127367A2
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warping
winding
drum
roller
warping drum
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Inventor
Manfred Bollen
Horst Ulbrich
Hans-Peter Zeller
Stefan Häne
Riccardo Marchi
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Benninger Ag
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Publication date
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Publication of WO2001027367A3 publication Critical patent/WO2001027367A3/de

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02H—WARPING, BEAMING OR LEASING
    • D02H3/00—Warping machines
    • D02H3/02—Sectional warpers

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a cone warping machine according to the preamble of claim 1.
  • a group of threads is drawn off from a creel in a predetermined warp thread repeat and wound up as a warping belt or section onto the warping drum with a constant pitch tension.
  • the warping drum has a cylindrical section and a truncated cone-shaped section, with each warp band winding being wound in the inclination of the truncated cone angle for reasons of stability.
  • the warping belt is guided over a rotating guide roller, which is arranged on a warping carriage. This carriage performs a movement axially and radially to the longitudinal axis of the warping drum during the winding process.
  • a generic cone warping machine and a warping process are described for example in CH A 679 935.
  • the winding diameter increase must be determined and accordingly, the warping carriage feed can be specified axially and radially.
  • the use of precision probes requires the warping process and thus the production to be stopped with every measuring process.
  • a press roller touching the winding as a measuring device leads to considerable borrow measurement errors.
  • Such measurement errors can also occur when using laser measuring devices, for example because the hairiness of a yarn suggests an incorrect yarn size or because the color of the yarn or the optical environment of the operating site influence the measurement result. Since the laser device is mounted on the warping slide, the optical measurement errors mentioned accumulate with those that are caused by the warping slide movement or by unavoidable manufacturing tolerances.
  • the effective diameter of the winding after each warping drum revolution can be continuously determined with maximum precision and without interrupting the winding process. Since the winding diameter increase at all times depends on the ratio of the revolutions of the deflection roller and the warping drum is known, the axial feed of the warping carriage can be controlled in such a way that the winding follows the cone angle exactly regardless of any changes in diameter.
  • the ratio of the revolutions of the warping drum and the deflection roller is determined in a particularly simple manner with a programmable computer using a first measuring sensor assigned to the warping drum and with a second measuring sensor assigned to the deflection roller.
  • a correction factor for the length measurement values is determined from the ratio of the known basic circumference of the warping drum and the winding length measured via the deflecting roller.
  • the computer serves as a comparison device and as a memory for the winding lengths and the calculated winding diameter.
  • the leveling roller leads to a more even winding build-up, with different disturbance variables such as different thread volumes, changes in air humidity and so on can be compensated.
  • the winding structure in this start phase can run differently.
  • the starting position (effective distance) of the leveling roller is calculated in advance from the compression behavior of the previous windings (behavior of the winding structure) by means of a correlation.
  • the behavior of the winding diameter increase (winding structure) can be recorded again after the leveling roller has been switched on in order to correlate a new value for the skiving carriage feed and the effective distance of the leveling roller.
  • the rotation-related data of the winding diameters are stored for the first warping belt wound on the warping drum and if the rotation-related winding diameters of the subsequent belts are transferred to those of the first warping belt based on the stored data, possibly by changing the effective distance of the leveling roller, especially with larger material-specific volume changes can be adjusted. This means that the winding diameter can be kept constant across the entire warping width will hold without changing the warp tension.
  • the warping carriage feed which was recorded for the first warping belt, is copied for the following warping belts.
  • the invention also relates to a cone warping machine which operates according to the method according to the invention and which is characterized by the features in claim 13. Further constructive configurations result from claims 14 to 16.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a warping machine radially to the longitudinal axis of the warping drum
  • FIG. 2 shows a schematic side view of the warping machine according to FIG. 1 axially to the longitudinal axis of the warping drum
  • FIG. 3 shows a partial longitudinal section through a deflection roller
  • FIG. 4 shows a simplified block diagram for the control
  • 5a are schematic representations of the winding behavior in the case of up to 5c consecutive warping drum revolutions in the case of non-compressible and compressible material
  • Figure 6 is a diagram with the winding diameter increase in
  • the cone warping machine has a warping drum 3 with a cylindrical section 31 and a frustoconical section 30 designed as a shoulder, which adjoins the cylindrical section at its smallest diameter.
  • the warping drum is rotated by an electric motor 32, which is only symbolically shown in FIG. 4, at a predetermined winding speed about the longitudinal axis a-a.
  • a warping band M consisting of several threads is wound onto the warping drum as a warp wrap, w, x, y, and z, the winding being deposited at the cone angle of the frustoconical section.
  • the individual threads of a warping belt are drawn off from a single thread spool by a schematically illustrated creel C, the threads being applied with a braking force by means of thread brakes FF.
  • the warping belt is guided over a deflection roller 1, which is freely rotatable.
  • the deflection roller is thus set in rotation by the warping belt as a result of the wrap friction, the speed of rotation obviously being dependent on the winding speed, which is usually kept constant over the entire warping chain.
  • the surface of the deflection roller is made of hard anodized, high-strength aluminum, for example.
  • the deflection roller 1 is mounted on a warping carriage 11 and can be rotated about a longitudinal axis b-b, which extends axially to the longitudinal axis a-a of the warping drum.
  • the warping carriage in turn can be moved axially and radially to the longitudinal axis a-a.
  • the axial displacement takes place with a longitudinal motor 12 via a threaded spindle 120 and a spindle nut 121.
  • the radial displacement takes place via a transverse motor 13 and a threaded spindle 130.
  • the warping drum 3 is provided with a first transducer 4, which is capable of delivering at least one pulse with each revolution of the warping drum.
  • the deflection roller 1 is connected to a second sensor 2, which can also generate rotation-dependent pulses, for example a predetermined number of pulses of 20,000 for each full rotation of the deflection roller.
  • the first and second transducers, as well as the drive motor 32 for the warping drum already mentioned, are operatively connected to a programmable computer UE (FIG. 4).
  • a programmable computer UE FIG. 4
  • Figure 2 is a leveling roller below the deflection roller 1
  • the leveling roller 14 arranged, which can be pressed against the warping drum 3 or against the winding being built up.
  • the leveling roller 14 is acted upon by a pressing device 15, the effective distance of the leveling roller exerting a corresponding pressing force on the warping roll.
  • the effective distance of the leveling roller 14 can be controlled by various means. For example, it can be a pressure medium cylinder or an electromagnetic linear drive. Since the leveling roller 14 must also carry out the axial displacement of the winding structure, it is assigned to the warping carriage 11.
  • FIG. 3 shows further design details of the deflection roller 1. This is mounted on a shaft 10, which is mounted in end bearings 5,5 '. These are preferably roller bearings.
  • the final bearing 5 acts on at least one force sensor 6, by means of which the warping band tension acting on the deflection roller 1 can be determined.
  • the force sensor 6 is also connected to the programmable computer UE, where the ascertained actual tension value of the strip tension is comparable to a predetermined tension setpoint of the strip tension. If the actual value deviates from the target value, the electromechanical thread brakes FF are actuated, that is, each time either debited or debited according to the sign of the deviation.
  • a magnetic brake 7 or similar means which can be controlled via the programmable computer UE and which is activated, for example, in the event of a sudden deceleration of the winding speed on the warping drum 3 or at a stop.
  • the second encoder 2 is fixedly arranged on the warping carriage 11 and is preferably connected to the shaft 10 via a coupling 8. However, it would also be conceivable for the encoder 2 to be operatively connected to the shaft 10, for example via an optical incremental encoder or the like.
  • FIG. 1 shows the geometric relationships of a warping belt to the warping drum.
  • the frustoconical section 30 has a shoulder height A and a length B with respect to the cylindrical section 31.
  • the two masses determine the cone ratio or the cone angle ⁇ .
  • the individual windings w, x, y, and z are placed one after the other at the same angle on the warping drum 3.
  • the layer thickness U of an individual warping belt M determines which Dimension S must be offset relative to the underlying layer in order to maintain the cone angle ⁇ .
  • the cone mass A to B behave like the winding layer mass U to S.
  • the second measuring sensor 2 determines the number of pulses which are emitted in the interval between two successive pulses of the first measuring sensor 4.
  • a correction factor df for the length measurement values is determined from the ratio of the known basic circumference of the warping drum and the winding length measured via the deflection roller.
  • the formula is: 25 • d kor • Pi, where d kor represents the corrected diameter of the deflection roller.
  • Slip errors in the acceleration and deceleration phase are calculated in accordance with EP-B-609 172 and evaluated accordingly, and calculation of the winding length and the winding diameter increase taken into account.
  • the layer thickness U of the warping roll shown in FIG. 1 obviously corresponds to half the difference between the inside diameter and the outside diameter of a layer. Since the lengths of the successive layers are known from the above-mentioned calculation, the diameter difference can be deduced from the length difference between two layers by division by the number Pi.
  • the above-mentioned calculations are carried out continuously in the area of the computer UE.
  • each winding wound on the warping drum has a conical shape in its entirety Side surface whose angle inclination corresponds exactly to the cone angle ⁇ .
  • the warping carriage 11 is retracted radially to the longitudinal axis a-a by a measure that corresponds to the layer thickness U each time the warping drum rotates.
  • FIGS. 5a to 5c and FIG. 6 show that the winding diameter increase occurs at least in the starting phase does not behave linearly. This depends on the yarn quality or the compressibility of the material.
  • FIG. 5a shows a first warping tape roll W, which lies against the cone section 30 of the warping drum. A total of five hypothetical layers S1 to S5 made of non-compressible material are shown with the reference symbol 18. The winding diameter increase would behave linearly according to curve 16 in FIG. B if the material were steel wire.
  • the hatched material with the reference symbol 19 according to FIG. 5b symbolizes a compressible textile material. Three layers of this material are shown in this figure. It can be seen that the real diameter Dr in the third layer S3 is already smaller than the hypothetical diameter Dh. The layers of yarn are pressed into one another, the behavior evidently changing with increasing distance from the hard cylindrical section 31.
  • the difference between Dh and Dr in the fifth layer S5 almost corresponds to an entire layer thickness.
  • Warping drum revolutions the hypothetical winding diameter with incompressible material would be 1006 mm, while in real 1004.5 mm.
  • the measurements, for example, after the first three warp drum revolutions allow a prediction of the curve by correlation and thus a predetermination after how many warp drum revolutions the winding diameter increase will behave approximately linearly. This means that the skiving carriage feed can be determined in advance.

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Abstract

Von einem Spulengatter (C) werden Fäden als Schärband (M) über eine Umlenkwalze (1) auf eine Schärtrommel (3) mit konstanter Wickelspannung gewickelt. Der Wickeldurchmesserzuwachs wird vorzugsweise aus dem Verhältnis der Umdrehungen der Umlenkwalze und der Schärtrommel ermittelt. Entsprechend den laufenden Messwerten des Wickeldurchmesserzuwachs wird der Schärschlittenvorschub nach der ersten Schärtrommelumdrehung entsprechend dem Konusverhältnis bestimmt bzw. fortlaufend gesteuert oder geregelt. Die dazugehörigen Messwerte werden in einer Tabelle abgelegt und gespeichert. Dadurch wird es möglich, ohne Eingabe von vorschubrelevanten Daten zu arbeiten. Zum Ausgleich materialspezifischer Eigenschaften kann mit oder ohne Egalisierwalze gearbeitet werden.

Description

Verfahren zum Betrieb einer Konusschärmaschine und Konus- schärmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Konusschärmaschine gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Dabei wird von einem Spulengatter in einem vorbestimmten Kett- fadenrapport eine Fadenschar abgezogen und als Schärband oder Sektion auf die Schärtrommel mit konstanter ickelspannung aufgewickelt. Auf bekannte Weise verfügt die Schärtrommel dabei über einen zylindrischen Abschnitt und einen kegelstumpf- förmigen Abschnitt, wobei jeder Schärbandwickel aus Stabilitätsgründen in der Neigung des kegelstumpfwinkels aufgewickelt wird. Das Schärband wird zu diesem Zweck über eine mitdrehende Umlenkwalze geführt, welche auf einem Schärschlitten angeordnet ist. Dieser Schlitten führt während des Wickelvorgangs eine Bewegung axial und radial zur Längsachse der Schärtrommel aus. Eine gattungsmässig vergleichbare Konusschärmaschine und ein Schärverfahren sind beispielsweise in der CH A 679 935 beschrieben.
Um einen möglichst gleichmässigen Wickelaufbau zu erhalten, muss der Wickelmesserdurchmesserzuwachs ermittelt werden und dementsprechend der Schärschlittenvorschub axial und radial vorgegeben werden.
Ausserdem müssen sich verändernde Betriebsbedingungen berücksichtigt werden, wie z.B. der Umstand, dass die ersten Schichten eines Wickels auf einer härteren Unterlage aufliegen als die nachfolgenden Schichten. Es besteht somit ein Unterschied, zwischen dem tatsächlichen Durchmesser eines Wickels und dem theoretischen Durchmesser, der aufgrund des Schartrommeldurchmessers und der theoretischen Garndaten errechnet werden kann. Dies führt zu Fehlern bei der Schärschlittenvorschubsteuerung und letztlich zu einer Verschlechterung der Kettqualität .
Es ist bereits bekannt, zur Ermittlung des Wickeldurchmessers mechanische Präzisionsmesstaster und Presswalzen einzusetzen, welche während des Schärvorgangs auf den Wickel einwirken. Ausserdem ist der Einsatz berührungsloser Lasermessgeräte bekannt. Diese Systeme gewährleisten jedoch keinen korrekten und effizienten Ablauf der Messungen unter sämtlichen Material - und Betriebsbedingungen.
So erfordert der Einsatz von Präzisionsmesstastern bei jedem Messvorgang ein Anhalten des Schärprozesses und damit der Produktion. Eine als Messmittel den Wickel berührenden Presswalzen führt insbesondere bei geringen Nenngarnstärken zu erheb- liehen Messfehlern. Derartige Messfehler können auch beim Einsatz von Lasermessgeräten auftreten, z.B. weil wegen der Haarigkeit eines Garns auf eine falsche Garnstärke geschlossen wird oder weil die Farbe des Garns oder die optische Umgebung der Betriebsstätte das Messergebnis beeinflussen. Da das Lasergerät auf dem Schärschlitten montiert ist, kummulieren sich die genannten optischen Messfehler mit denjenigen, die durch die Schärschlittenbewegung oder durch unvermeidbare Fertigungstoleranzen bedingt sind.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dessen Hilfe mit einfachen und zuverlässigen Mitteln ein präziser Wickelaufbau erreicht werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einem Verfahren gelöst, das die Merkmale im Anspruch 1 aufweist .
Da die Durchmesser der Schärtrommel und der Umlenkwalze, sowie das Konusverhältnis am kegelstumpfförmigen Abschnitt konstante und anlagenspezifische Grossen sind, lässt sich auf überraschend einfache Weise der effektive Durchmesser des Wickels nach jeder Schärtrommelumdrehung mit maximaler Präzision und ohne Unterbrechung des Wickelvorgangs kontinuierlich ermitteln. Da der Wickeldurchmesserzuwachs über das Verhältnis der Umdrehungen der Umlenkwalze und der Schärtrommel jederzeit be- kannt ist, kann der Axialvorschub des Schärschlittens so gesteuert werden, dass der Wickel unabhängig von allfälligen Durchmesserzuwachsänderungen exakt dem Konuswinkel folgt .
Auf besonders einfache Weise wird das Verhältnis der Umdrehungen der Schärtrommel und der Umlenkwalze mit einem der Schärtrommel zugeordneten ersten Messgeber und mit einem der Umlenkwalze zugeordneten zweiten Messgeber in einem programmierbaren Rechner ermittelt. Bei der ersten Schärttrommelumdrehung wird aus dem Verhältnis des bekannten Grundumfanges der Schärtrommel und der über die Umlenkwalze gemessenen Wickellänge ein Korrekturfaktor für die Längenmesswerte ermittelt. Der Rechner dient dabei als Vergleichseinrichtung und als Speicher für die Wickellängen und die errechneten Wickeldurchmesser.
Es ist zweckmässig, wenn nach der ersten Schärtrommelumdrehung für ein Schärband der Anfangsvorschub für die axiale und radiale Schärschlittenverschiebung bestimmt wird, wenn anschlie- ssend der axiale und radiale Schärschlittenvorschub aufgrund der laufenden Messwerte für jede Umdrehung so lange geregelt wird, bis die Wickeldurchmesserzuwachs für jede Umdrehung konstant ist und wenn dann bis zur Fertigstellung des Schärbandwickels der Schärschlittenvorschub konstant gehalten wird. Es ist aber auch möglich, nach der erstmaligen Bestimmung des
Schärschlittenvorschubs den Vorschub bis zur Fertigstellung des Schärbandwickels kontinuierlich zu regeln, das heisst bei jeder Schärtrommelumdrehung neu festzulegen. Eine derartige Regelung des axialen und radialen Schärschlittenvorschubes über die ganze Kettlänge des Schärbandwickels ist aber nur dann sinnvoll, wenn mit starken Veränderungen des Wickeldurchmesserzuwachses pro Schärtrommelumdrehung zu rechnen ist. Die folgenden Schärbänder werden dann gleich wie das erste Schärband kopiert .
Es ist möglich, den Schärvorgang mit oder ohne zusätzliche Egalisierwalze durchzuführen. Die Egalisierwalze führt zu einem gleichmässigeren Wickelaufbau, wobei verschiedene Störgrö- ssen wie z.B. unterschiedliche Fadenvolumen, Veränderung der Luftfeuchtigkeit und so weiter ausgeglichen werden. Bisher war es üblich, die Wirkdistanz der Egalisierwalze mit einem materialabhängigen Verdichtungsfaktor manuell vorzugeben. Es ist besonders vorteilhaft, wenn auch die Wirkdistanz der Egalisierwalze in Abhängigkeit vom ermittelten Wickeldurchmesserzuwachs mit dem Ziel eines kompakten und zylindrischen Wickels gesteuert oder geregelt wird.
Es hat sich auch als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn zumindest in einer Startphase das Verhalten des Wickeldurchmes- serzuwachs erfasst wird und wenn daraus durch Korrelation das
Verhalten für zukünftige Trommelumdrehungen voraus berechnet und der Schärschlittenvorschub entsprechend gesteuert wird.
Je nach Garnqualität kann der Wickelaufbau in dieser Startphase unterschiedlich verlaufen. In Zusammenhang mit der Egalisierwalze ist es dabei zweckmässig, wenn diese erst zugeschaltet wird, wenn die Messphase abgeschlossen ist. Dabei wird die Ausgangstellung (Wirkdistanz) der Egalisierwalze aus dem Kompressiosnverhalten der vorgängigen Wicklungen (Verhalten des Wickelaufbaus) voraus durch eine Korrelation berechnet. Das Verhalten des Wickeldurchmesserzuwachses (Wickelaufbaus) kann nach der Zuschaltung der Egalisierwalze erneut erfasst werden, um daraus einen neuen Wert für den Schärschlittenvorschub und die Wirkdistanz der Egalisierwalze zu korrelieren.
Während des Schärprozesses ist es zweckmässig, wenn die umdre- hungsbezogenen Daten der Wickeldurchmesser für das erste auf die Schärtrommel aufgewickelte Schärband gespeichert werden und wenn die umdrehungsbezogenen Wickeldurchmesser der Folgebänder aufgrund der gespeicherten Daten an diejenigen des ersten Schärbandes, gegebenenfalls durch Veränderung der Wirkdistanz der Egalisierwalze, vorallem bei grösseren materialspezifischen Volumenänderungen angepasst werden kann. Damit kannn der Wickeldurchmesser über die ganze Schärbreite konstant ge- halten werden ohne dass eine Veränderung des Schärbandzuges erforderlich ist. Dabei wird der Schärschlittenvorschub, welcher beim ersten Schärband erfasst wurde, bei den folgenden Schärbändern kopiert .
Die Erfindung betrifft auch eine Konusschärmaschine, welche nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeitet und welche durch die Merkmale im Anspruch 13 gekennzeichnet ist. Weitere konstruktive Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 14 bis 16.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachstehend genauer beschrieben. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer Schärmaschine radial zur Längsachse der Schärtrommel, Figur 2 eine schematische Seitenansicht der Schärmaschine gemäss Figur 1 axial zur Längsachse der Schärtrommel , Figur 3 ein teilweiser Längsschnitt durch eine Umlenkwalze, Figur 4 ein vereinfachtes Blockschema für die Steuerung, Fig 5a schematische Darstellungen des Wickelverhaltens bei bis 5c aufeinanderfolgenden Schärtrommelumdrehungen bei nicht kompressiblem und kompressiblem Material, und Figur 6 ein Diagramm mit dem Wickeldurchmesserzuwachs in
Millimetern bei kompressiblem und nicht kompressiblem Material .
Wie insbesondere aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, verfügt die Konusschärmaschine über eine Schärtrommel 3 mit einem zylindrischen Abschnitt 31 und einem als Schulter ausgebildeten kegelstumpfförmigen Abschnitt 30, der sich an seinem kleinsten Durchmesser an den zylindrischen Abschnitt an- schliesst. Die Schärtrommel wird von einem nur in Figur 4 symbolisch dargestellten Elektromotor 32 mit einer vorgegebenen Wickelgeschwindigkeit um die Längsachse a-a gedreht. Durch die Drehung der Schärtrommel wird ein aus mehreren Fäden bestehendes Schärband M als Schärwickel w, x, y, und z auf die Schärtrommel aufgewickelt, wobei die Ablage der Wickel im Konuswinkel des kegelstumpfförmigen Abschnitts erfolgt.
Die einzelnen Fäden eines Schärbandes werden von einem schematisch dargestellten Spulengatter C von einzelnen Fadenspulen abgezogen, wobei die Fäden mittels Fadenbremsen FF mit einer Bremskraft beaufschlagt werden. Das Schärband wird über eine Umlenkwalze 1 geführt, welche frei drehbar gelagert ist. Die Umlenkwalze wird somit infolge der Umschlingungsreibung durch das Schärband in Drehung versetzt, wobei die Drehzahl ersichtlicherweise von der Wickelgeschwindigkeit abhängig ist, welche üblicherweise über die ganze Schärkette konstant gehalten wird. Die Oberfläche der Umlenkwalze besteht beispielsweise aus harteloxiertem, hochfestem Aluminium.
Die Umlenkwalze 1 ist auf einem Schärschlitten 11 montiert und zwar um eine Längsachse b-b drehbar, welche zur Längsachse a-a der Schärtrommel axial verläuft. Der Schärschlitten seinerseits ist axial und radial zur Längsachse a-a verschiebbar. Die Axialverschiebung erfolgt mit einem Längsmotor 12 über eine Gewindespindel 120 und eine Spindelmutter 121. Die radiale Verschiebung erfolgt über einen Quermotor 13 und eine Gewindespindel 130.
Die Schärtrommel 3 ist mit einem ersten Messgeber 4 versehen, der in der Lage ist, bei jeder Umdrehung der Schärtrommel mindestens einen Impuls abzugeben. Auf die gleiche Weise ist die Umlenkwalze 1 mit einem zweiten Messgeber 2 verbunden, der ebenfalls umdrehungsabhängige Impulse erzeugen kann, beispielsweise eine vorgegebene Impulszahl von 20' 000 für jede volle Umdrehung der Umlenkwalze.
Der erste und zweite Messgeber, sowie auch der bereits erwähnte Antriebsmotor 32 für die Schärtrommel stehen in Wirkverbindung mit einem programmierbaren Rechner UE (Figur 4) . In Figur 2 ist unterhalb der Umlenkwalze 1 eine Egalisierwalze
14 angeordnet, welche gegen die Schärtrommel 3 bzw. gegen den sich aufbauenden Wickel pressbar ist. Dazu wird die Egalisierwalze 14 von einer Anpressvorrichtung 15 beaufschlagt, wobei die Wirkdistanz der Egalisierwalze eine entsprechende Anpresskraft auf den Schärwickel ausübt. Die Wirkdistanz der Egalisierwalze 14 kann dabei durch verschiedene Mittel gesteuert werden. Es kann sich beispielsweise um einen Druckmittelzylin- der oder um einen elektromagnetischen Linearantrieb handeln. Da die Egalisierwalze 14 die Axialverschiebung des Wickelaufbaus mitvollziehen muss, ist sie dem Schärschlitten 11 zugeordnet .
Aus Figur 3 sind weitere konstruktive Details der Umlenkwalze 1 ersichtlich. Diese ist auf eine Welle 10 montiert, welche in Endlagern 5,5' gelagert ist. Dabei handelt es sich vorzugsweise um Wälzlager. Das Endlager 5 wirkt auf mindestens einen Kraftsensor 6, mittels welchem der auf die Umlenkwalze 1 einwirkende Schärbandzug ermittelt werden kann. Der Kraftsensor 6 ist ebenfalls mit dem programmierbaren Rechner UE verbunden, wo der ermittelte Spannungsistwert des Bandzuges mit einem vorgegebenen Spannungssollwert des Bandzuges vergleichbar ist. Bei einer Abweichung des Istwertes vom Sollwert werden die elektromechanischen Fadenbremsen FF betätigt, das heisst, je nach Vorzeichen der Abweichung entweder belastet oder entlastet .
Auf der Welle 10 zwischen dem Kraftsensor 6 und der Umlenkwalze 1 ist ausserdem z. B. eine Magnetbremse 7 oder ähnliche Mittel angeordnet, die über den programmierbaren Rechner UE ansteuerbar ist und die beispielsweise bei einer plötzlichen Verzögerung der Wickelgeschwindigkeit an der Schärtrommel 3 oder bei einem Stopp aktiviert wird.
Der zweite Messgeber 2 ist fest am Schärschlitten 11 angeordnet und mit der Welle 10 vorzugsweise über eine Kupplung 8 verbunden. Es wäre allerdings auch denkbar, dass der Messgeber 2 berührungslos mit der Welle 10 in Wirkverbindung steht, beispielsweise über einen optischen Inkrementalgeber oder dergleichen.
Aus Figur 1 sind schliesslich noch die geometrischen Beziehungen eines Schärbandes zur Schärtrommel ersichtlich. Der kegel- stumpfförmige Abschnitt 30 hat bezogen auf den zylindrischen Abschnitt 31 eine Schulterhöhe A und eine Länge B. Die beiden Masse bestimmen das Konusverhältnis bzw. den Konuswinkel α. Die einzelnen Wickel w, x, y, und z werden der Reihe nach im gleichen Winkel auf der Schärtrommel 3 abgelegt. Die Schicht- dicke U eines einzelnen Schärbandes M bestimmt, um welches Mass S gegenüber der darunter liegenden Schicht versetzt werden muss, um den Konuswinkel α einzuhalten. Ersichtlicherweise verhalten sich dabei die Konusmasse A zu B wie die Wickel - schichtmasse U zu S . Zur Messung der Schärbandlänge, die bei jeder Umdrehung der Schärtrommel 3 aufgewickelt wird, ermittelt der zweite Messgeber 2 die Anzahl Impulse, die im Intervall zwischen zwei aufeinander folgenden Impulsen des ersten Messgebers 4 abgegeben werden. Bei der ersten Schärtrommelumdrehung wird aus dem Verhältnis des bekannten Grundumfanges der Schärtrommel und der über die Umlenkwalze gemessenen Wik- kellänge ein Korrekturfaktor df für die Längenmesswerte ermittelt.
Die tatsächliche Schärbandlänge entspricht dabei der Anzahl Umdrehungen oder Teilumdrehungen der Umlenkwalze 1 pro Umdrehung der Schärtrommel 3 multipliziert mit dem bekannten Umfang der Umlenkwalze 1 multipliziert mit dem Korrekturfaktor df, also multipliziert mit dem korrigierten Durchmesser d^or der Umlenkwalze und der Zahl Pi (= 3,1415... ) . Macht die Umlenkwalze pro Schärtrommelumdrehung beispielsweise 25 Umdrehungen, so lautet die Formel: 25 • dkor • Pi , wobei dkor den korrigierten Durchmesser der Umlenkwalze darstellt. Schlupffehler in der Beschleunigungs- und Verzögerungsphase werden gemäss EP-B-609 172 berechnet und dementsprechend ausgewertet und bei der Be- rechnung der Wickellänge und des Wickeldurchmesserzuwachs berücksichtigt .
Die in Figur (1) dargestellte Schichtdicke U des Schärwickels entspricht ersichtlicherweise der halben Differenz zwischen dem Innendurchmesser und dem Aussendurchmesser einer Schicht. Da die Längen der aufeinander folgenden Schichten aus der vorstehend genannten Berechnung bekannt sind, kann aus der Längendifferenz zwischen zwei Schichten durch Division mit der Zahl Pi auf die Durchmesserdifferenz geschlossen werden.
Aufgrund des bekannten Konusverhältnisses kann nun in einem weiteren Schritt der nötige Axialvorschub S bestimmt werden, da das Mass U in einer gleich bleibenden Beziehung zum Mass A steht. Demnach ergibt sich die axiale Verschiebung S aus der Formel S = (B : A) • U, wobei B : A das bekannte Konusverhältnis darstellt. Die vorstehend genannten Berechnungen werden laufend im Bereich des Rechners UE ausgeführt.
Auf diese Weise ist es beim Aufbau jedes Wickels möglich, bei jeder Umdrehung der Schärtrommel 3 den Schärschlitten 11 um ein Mass S zu verschieben, das unter Berücksichtigung des gegebenen Konusverhältnisses dem effektiven Durchmesserzuwachs des Wickels entspricht. Deshalb weist jeder auf die Schärtrommel aufgwickelte Wickel in seiner Gesamtheit eine konische Seitenfläche auf, deren Winkelneigung exakt dem Konuswinkel α entspricht .
Zur Konstanthaltung der Distanz zwischen der Umlenkwalze 1 und dem sich aufbauenden Wickel auf der Schärtrommel , wird bei jeder Umdrehung der Schärtrommel der Schärschlitten 11 über den Quermotor 13 radial zur Längsachse a-a um ein Mass zurückgezogen, dass der Schichtdicke U entspricht.
Die Formel für die Berechnung des achsparallelen Vorschubs S lautet insgesamt wie folgt :
B (L - L' ) B S = U • = •
A 2Pi A wobei L und L1 die Länge des Schärbands bezogen auf zwei aufeinander folgende Wicklungen bezeichnet .
Selbstverständlich sind bezüglich der konstruktiven Ausgestaltung verschiedene Modifikationen denkbar, ohne dass dabei der Gegenstand der Erfindung verlassen würde. Der Rechner UE könnte ausserdem dazu dienen, diverse zusätzliche Steuer- oder Regelfunktionen auszuführen.
In den Figuren 5a bis 5c und in Figur 6 ist dargestellt, dass sich der Wickeldurchmesserzuwachs zumindest in der Startphase nicht linear verhält. Dieser ist abhängig von der Garnqualität bzw. von der Komprimierbarkeit des Materials. Figur 5a zeigt einen ersten Schärbandwickel W, welcher am Konusabschnitt 30 der Schärtrommel anliegt. Mit dem Bezugszeichen 18 sind insgesamt fünf hypothetische Schichten Sl bis S5 aus nicht komprimierbarem Material dargestellt. Der Wickeldurchmesserzuwachs würde sich dabei etwa gemäss der Kurve 16 in Figur 6 linear verhalten, z. B wenn das Material Stahldraht wäre.
Das schraffierte Material mit dem Bezugszeichen 19 gemäss Figur 5b symbolisiert ein komprimierbares textiles Material. In dieser Figur sind drei Schichten dieses Materials dargestellt. Dabei ist ersichtlich, dass der reale Durchmesser Dr bei der dritten Schicht S3 bereits kleiner ist als der hypothetische Durchmesser Dh. Die Garnschichten drängen sich dabei ineinander, wobei sich das Verhalten ersichtlicherweise mit zunehmendem Abstand vom harten zylindrischen Abschnitt 31 verändert.
Gemäss Figur 5c entspricht die Differenz zwischen Dh und Dr bei der fünften Schicht S5 schon fast annähernd einer ganzen Schichtdicke .
Im Diagramm gemäss Figur 6 ergibt sich daraus für das komprimierbare Material eine kurvenförmige Abweichung innerhalb der ersten 6 Schärtrommelumdrehungen (Kurve 17) . In absoluten Zah- len ausgedrückt bedeutet dies, dass beispielsweise bei 6
Schärtrommelumdrehungen der hypothetische Wickeldurchmesser mit nicht komprimierbarem Material 1006 mm betragen würde, während er real 1004,5 mm beträgt. Die Messungen beispielsweise nach den ersten drei Schärtrommelumdrehungen erlauben eine Vorausbestimmung der Kurve durch Korrelation und damit eine Vorausbestimmung nach wie vielen Schärtrommelumdrehungen sich die Wickeldurchmesserzuwachs in etwa linear verhalten wird. Somit kann der Schärschlittenvorschub frühzeitig voraus bestimmt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer Konusschärmaschine mit einer Schärtrommel (3) , die einen zylindrischen Abschnitt (31) und einen kegelstumpfförmigen Abschnitt (30) aufweist, wobei ein Schärband (M) über eine Umlenkwalze (1) umgelenkt und auf die Schärtrommel (3) aufgewickelt wird und wobei die auf einem Schärschlitten (11) angeordnete Umlenkwalze mit je einem Motor (12,13) parallel und radial zur Längsachse (a-a) der Schärtrommel verschoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickellänge des Schärbandes umdre- hungsbezogen erfasst und daraus der Wickeldurchmesserzuwachs bei der aktuellen Wickelschicht berechnet wird und dass der Schärschlitten (11) parallel und radial zur Längsachse entsprechend dem so ermittelten Wickeldurchmesserzuwachs unter Berücksichtigung des erkannten, von der Komprimierbarkeit des Materials abhängigen Setzverhaltens und dem bekannten Konussverhältnis am kegelstumpfförmigen Abschnitt (30) verschoben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Umdrehungen der Schärtrommel (3) und der Umlenkwalze (1) ermittelt und daraus über die aufgewickelte Schärbandlänge für jede Schärtrommelumdrehung der Wickeldurchmesserzuwachs auf der Schärtrommel berechnet- wird .
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der ersten Schärttrommelumdrehung aus dem Verhältnis des bekannten Grundumfanges der Schärtrommel und der über die Umlenkwalze gemessenen Wickellänge ein Korrekturfaktor für die Längenmesswerte ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Umdrehungen der Schärtrommel und der Umlenkwalze mit einem der Schärtrommel zugeordneten ersten Messgeber (4) und mit einem der Umlenkwalze zugeordneten zweiten Messgeber (2) ermittelt und daraus in einem programmierbaren Rechner der Schärschlittenvorschub berechnet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach der ersten Schärtrommelumdrehung für ein Schärband der Anfangsvorschub für die axiale und die radiale Schärschlittenverschiebung bestimmt wird, dass anschliessend der axiale und radiale Schärschlittenvorschub aufgrund der laufenden Messwerte für jede Umdrehung während einer Startphase so lange geregelt wird, bis der Wickeldurchmesserzuwachs für jede Umdrehung konstant ist, und dass dann bis zur Fertigstellung des Schärbandwickels bzw. bis zur Feststellung einer Abweichung des Wickeldurchmesserzuwachs der Schärschlittenvorschub konstant gehalten wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach der ersten Schärtrommelumdrehung für ein Schärband der Anfangsvorschub für die axiale Schärschlittenverschiebung bestimmt wird und dass anschliessend der axiale Schärschlittenvorschub aufgrund der laufenden Messwerte für jede Umdrehung bis zur Fertigstellung des Schärbandwickels geregelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einer Startphase das Verhalten des Wickeldurchmesserzuwachs erfasst wird und dass daraus durch Korrelation das Verhalten für zukünftige Schärtrom- melumdrehungen vorausberechnet und der Schärschlittenvorschub entsprechend gesteuert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schärband mit einer Egalisierwalze
(14) gegen die Schärtrommel (3) gepresst wird und dass die Wirkdistanz in Abhängigkeit vom ermittelten Wickeldurchmesserzuwachs abhängig oder unabhängig vom Radialvorschub des Schärschlittens gesteuert oder geregelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Egalisierwalze erst nach einer Messphase mit einigen Schärtrommelumdrehungen zugeschaltet wird, wobei die Ausgangsstellung der Egalisierwalze über eine Korrelation des Wickeldurchmesserzuwachs vorausberechnet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhalten des Wickeldurchmesserzuwachs nach der Zuschaltung der Egalisierwalze erneut erfasst wird und daraus für den Schärschlittenvorschub und für die Wirkdistanz der Egalisierwalze ein neuer Wert korreliert wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass die umdrehungsbezogenen Daten des Wik- keldurchmesserzuwachs für das erste auf die Schärtrommel aufgewickelte Schärband gespeichert werden und dass der Wickeldurchmesserzuwachs der Folgebänder durch Kopieren der gespeicherten Daten mit der Egalisierwalze an denjenigen des ersten Bandes angepasst wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass bei unterschiedlichem Auftragsverhalten des Wickelaufbaus, durch Anpassung der Wirkdistanz der Egalisierwalze ohne Veränderung des Schärschlittenvorschu- bes in den Schärbändern unter Konstanthaltung des Schärbandzuges, der Wickel über die ganze Schärbreite zylindrisch gehalten wird.
13. Konusschärmaschine mit einer Schärtrommel (3), die einen zylindrischen Abschnitt (31) und einen kegelstumpfförmigen Abschnitt (30) aufweist und die um ihre Längsachse (a-a) drehantreibbar ist, sowie mit einer Umlenkwalze (1) zum Umlenken eines Schärbandes vor dem Aufwickeln auf die Schärtrommel, wobei die Umlenkwalze auf einem Schärschlitten (11) angeordnet und auf diesem mit je einem Motor axial und radial zur Längsachse (a-a) der Schärtrommel verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass, Mittel zur umdrehungsbezogenen Erfassung der Wickellänge des Schärbandes vorgesehen sind, dass diese Mittel mit einem programmierbaren Rechner in Wirkverbindung stehen, mit dem der Wickeldurchmesserzuwachs berechenbar ist, und dass die Motoren für den axialen und radialen Schärschlittenvorschub entsprechend dem berechneten Wickeldurchmesserzuwachs und dem gespeicherten Konus - Verhältnis am kegelstumpfförmigen Abschnitt 30 ansteuerbar sind.
14. Konusschärmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erfassung der umdrehungsbezogenen Wickellänge des Schärbandes einen ersten Messgeber (4) an der Schärtrommel (3) und einen zweiten Messgeber (2) an der Umlenkwalze (1) aufweisen, wobei mit beiden Messgebern ein umdrehungsabhängiges Signal erzeugbar ist .
15. Konusschärmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem zweiten Messgeber
(2) und der Umlenkwalze über eine Welle (10) erfolgt und dass an der Welle zwischen dem zweiten Messgeber und der Umlenkwalze mindestens ein Kraftsensor (6) für die Ermittlung der Schärbandzugkraft angeordnet ist.
16. Konusschärmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass im Wickelbereich der Schärtrommel eine Egalisierwalze (14) angeordnet ist, die mittels einer einstellbaren Anpressvorrichtung (15) gegen die Schärtrommel (3) pressbar ist und dass die Anpressvorrichtung durch den Rechner (UE) ansteuerbar ist, wobei die Wirkdistanz entsprechend dem ermittelten Wickeldurchmesserzuwachs einstellbar ist.
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