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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung einer unerwünschten Fadenwickelbildung auf einer rotierenden Walze in einer Textilmaschine, wobei zur Erfassung des Fadenwickels die Vergrößerung des Durchmessers der Walze detektierbar ist.
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In Textilmaschinen werden Antriebswalzen verwendet, um über Reibung Spulen anzutreiben, auf die ein Faden aufgewickelt werden soll. Dabei kann es vorkommen, dass der Faden nicht, wie im Normalfall auf die Spule, sondern auf die Antriebswalze aufgewickelt wird, so dass sich innerhalb kürzester Zeit auf der Antriebswalze ein unerwünschter Fadenwickel bildet. Ein derartiger Fadenwickel kann zu größeren Schäden in der Textilmaschine führen.
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Ein entsprechendes Problem kann bei Fadenführungstrommeln auftreten. Das sind spezielle Walzen, die dazu dienen, einer Spule einen auf die Spule aufzuwickelnden Faden changierend zuzuführen. Auch bei derartigen Fadenführungstrommeln, wie sie z. B. in Kreuzspulmaschinen zum Einsatz kommen, kann es im Falle eines Fadenbruchs zur Bildung eines unerwünschten Fadenwickels kommen.
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Zur Überwachung der Bildung derartiger unerwünschter Fadenwickel sind unterschiedliche Lösungsansätze bekannt.
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Gemäß einem ersten Lösungsansatz wird vorgeschlagen, den Walzendurchmesser zur Erkennung eines unerwünschten Fadenwickels zu überwachen. So kann dicht über der Walze ein Bügel oder allgemein ein Fühler angebracht werden, welcher bei Bildung eines Fadenwickels ausgelenkt bzw. aktiviert wird, wobei dadurch ein Schaltelement betätigt wird, das den Spulprozess unterbricht. Eine derartige gattungsbildende Lösung ist beispielsweise in der Beschreibungseinleitung der
DE 195 43 118 A1 beschrieben.
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Diese Lösung ist zwar relativ preiswert, weist jedoch den Nachteil auf, dass es durch Vibrationen zu fehlerhaften Abstellungen kommen kann.
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Gemäß einem zweiten Lösungsansatz wird vorgeschlagen, bei Fadenführungstrommeln den Zuwachs des Durchmessers der Spule zu überwachen, um einen unerwünschten Fadenwickel zu erkennen. Dabei wird von der Steuerung des Spulprozesses während des Spulens kontinuierlich der zeitliche Durchmesserzuwachs der Spule überwacht. Da bei Auftreten eines unerwünschten Fadenwickels auf der Fadenführungstrommel das Garn bzw. der Faden auf der Fadenführungstrommel aufgewickelt wird, erfolgt zu diesem Zeitpunkt kein Durchmesserzuwachs auf der Spule. Wird dieser Zustand von der Spulstellensteuerung erkannt, wird der Spulprozess unterbrochen. Eine derartige Lösung ist beispielsweise aus der
DE 37 03 869 A1 bekannt.
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Auch dieser Lösungsansatz ist relativ preiswert, da lediglich einmalig eine entsprechende Software zur Überwachung des Durchmesserzuwachses der Spule durch die Steuerung des Spulprozesses entwickelt werden muss. Die Erkennung eines unerwünschten Fadenwickels ist jedoch von vielen Spulparametern abhängig, die eine frühzeitige Erkennung unsicher machen, so dass dieser Lösungsansatz denselben Nachteil wie die oben beschriebene mechanische Abtastung der Walze aufweist.
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Ein weiterer Lösungsansatz, der beispielsweise in der
DE 20 52 117 A oder der
DE 26 25 805 A1 beschrieben ist, sieht vor, bei der Herstellung von Kreuzspulen die Changierung des über eine Fadenführungstrommel zugeführten Fadens zu überwachen. Zu diesem Zweck wird einseitig (
DE 20 52 117 A ) oder beidseitig (
DE 26 25 805 A1 ) an den Außenenden des Changierbereichs des Fadens eine Lichtschranke angeordnet, welche die Changierung des Fadens überwacht. Bei Auftreten eines unerwünschten Fadenwickels auf der Fadenführungstrommel changiert der Faden nicht mehr über die gesamte Breite des ursprünglichen Changierbereichs, so dass die Lichtschranken nicht mehr ansprechen, woraufhin der Spulprozess unterbrochen wird. Des Weiteren wird in der
DE 42 25 348 A1 zur Überwachung der Changierbewegung vorgeschlagen, Sensoren in Form opto-elektronischer Messwertaufnehmer feststehend in der Fadenführungsnut der Fadenführungstrommel anzuordnen, wobei das Einlaufen des Fadens zwischen einem Lichtsender und einem Lichtempfänger als Abschattung registriert und ein entsprechendes elektrisches Ausgangssignal erzeugt wird. In der zuletzt genannten Druckschrift wird alternativ anstelle der Verwendung eines optoelektronischen Messwertaufnehmers auch die Verwendung eines kapazitiven Messwertaufnehmers erläutert, wobei durch das Einlaufen des Fadens zwischen die Kondensatorplatten des Messwertaufnehmers dessen Kapazität verändert und ein entsprechender Impuls zur Bestätigung der Changierbewegung erzeugt wird.
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Dieses Verfahren besitzt den Vorteil, dass unerwünschte Fadenwickel früh erkannt werden können. Diese Lösung ist jedoch relativ teuer und bei auftretenden Fehlführungen unsicher und aufgrund der aufwendigen Sensorik fehleranfällig.
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Gemäß einem vierten Lösungsansatz werden opto-elektronische Überwachungsvorrichtungen zur Erkennung einer unerwünschten Fadenwickelbildung eingesetzt. So wird in der
DE 26 28 994 A1 vorgeschlagen, Lichttaster zu verwenden, welche radial bzw. senkrecht auf die Oberfläche der zu überwachenden Walze Licht emittieren, um das von der Walze reflektierte Licht auszuwerten und in ein elektrisches Signal umzuwandeln, wobei Intensitätsänderungen des reflektierten Lichts zum Nachweis einer unerwünschten Fadenwickelbildung auf der Walze verwendet werden. Eine solche Anordnung ist jedoch relativ aufwendig und die Zuverlässigkeit ist stark von den Reflexionseigenschaften des Garns abhängig.
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Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfache und sichere Erkennung von unerwünschten Fadenwickeln auf rotierenden Walzen in Textilmaschinen zu ermöglichen, wobei die Anwendung sowohl für einfache Antriebswalzen, als auch für Fadenführungstrommeln möglich sein soll.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zur Lösung der Aufgabe ist bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ein ortsfestes Begrenzungsmittel so in der Nähe der Walze angeordnet, dass ein Fadenwickel einen Garnstau zwischen der Walze und dem Begrenzungsmittel verursacht und ein Bremsmoment auf die Walze ausübt. Erfindungsgemäß ist das Bremsmoment zur Detektion eines Fadenwickels mittels einer Steuereinheit erfassbar.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich um eine robuste und einfache Anordnung. Da das Begrenzungsmittel starr und unbeweglich befestigt ist, ist die Vorrichtung unempfindlich gegen Vibrationen und wartungsarm. Der robuste Aufbau vereinfacht außerdem die Beseitigung eines Trommelwickels, da keine empfindliche Messtechnik beschädigt werden kann.
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Das Begrenzungsmittel kann zum Beispiel als tangential zum Umfang der Walze angeordnete Platte ausgebildet sein. Es kann auch als Stab ausgebildet sein, der parallel zur Achse der Walze an deren Umfang angeordnet ist. Das Begrenzungsmittel kann dabei sehr dicht an die Walze angrenzen, wodurch eine frühe Erkennung des Fadenwickels möglich ist.
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Vorteilhafterweise ist die Walze zur Übertragung eines Antriebsmomentes mechanisch mit einem Motor verbunden. Insbesondere mit einem elektrischen Motor ist ein einfacher und leicht zu regelnder Antrieb der Walze möglich.
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Bei Auftreten eines Fadenwickels muss der Antrieb der Walze das durch den Wickel entstehende Bremsmoment überwinden. Vorteilhafterweise ist deshalb das Bremsmoment aufgrund der Änderung des Antriebsmomentes des Motors mittels der Steuereinheit erfassbar. Wenn der Antrieb auf eine konstante Drehzahl geregelt wird, entspricht die Erhöhung des Antriebsmoments gerade dem Bremsmoment. Bei einem elektrischen Motor lässt sich das Moment leicht aus dem Wicklungsstrom berechnen. Der Strom wird normalerweise zur Regelung des Motors ohnehin gemessen beziehungsweise in einem unterlagerten Regelkreis als Sollwert vorgegeben. Somit ist zur Wickelerkennung keine zusätzliche Sensorik erforderlich.
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Beim Wickeln einer Kreuzspule, die von einer Fadenführungstrommel angetrieben wird, besteht die Gefahr von unerwünschten Bildwicklungen auf der Kreuzspule. Zur Vermeidung wird häufig ein intermittierender Schlupf zwischen der Antriebstrommel und der Kreuzspule erzeugt, um eine so genannte Bildstörung zu erreichen. Dazu wird die Antriebstrommel regelmäßig so beschleunigt, dass die Spule der Beschleunigung verzögert folgt, und gegebenenfalls auch wieder abbremst. Wenn bei diesem Vorgang die Drehzahl beziehungsweise die Drehzahländerung geregelt wird, erhöht sich beim Auftreten eines Fadenwickels während des Beschleunigungsvorgangs das Antriebsmoment. Beim Abbremsvorgang verringert sich das erforderliche Antriebsmoment, da das vom Fadenwickel erzeugte Bremsmoment den Bremsvorgang unterstützt. Auch in diesem Fall kann die Änderung des Antriebsmomentes zur Detektion eines Fadenwickels herangezogen werden.
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Wenn zum Beschleunigen und Abbremsen der Fadenführungstrommel jeweils ein konstantes Antriebsmoment verwendet wird, ändert sich durch einen Fadenwickel die erforderliche Zeit, um eine vorgegebene Drehzahl zu erreichen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist somit das Bremsmoment aufgrund der für eine Drehzahländerung der Walze benötigten Zeit mittels der Steuereinheit erfassbar.
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Bei der Auswertung der Beschleunigungs- beziehungsweise Bremsprozesse können die Antriebsmomente beziehungsweise Zeiten, um Messfehler zu vermeiden, über mehrere Perioden gemittelt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine vereinfachte Seitenansicht einer Spuleinrichtung mit einer Antriebswalze und einer erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung;
- 2 eine Vorderansicht zu 1 ;
- 3 eine vereinfachte Seitenansicht einer Spuleinrichtung mit einer Fadenführungstrommel und einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung;
- 4 eine Vorderansicht zu 3 ;
- 5 Drehzahlverlauf einer Walze einer Spulestelle;
- 6 Drehzahlverlauf der Walze beim Auftreten eines Fadenwickels;
- 7 Momentenverlauf eines Walzenantriebs;
- 8 Momentenverlauf des Walzenantriebs beim Auftreten eines Fadenwickels;
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1 und 2 zeigen in der Seitenansicht und in der Vorderansicht eine Spuleinrichtung. Ein Faden 2 wird über einen fest angeordneten Fadenführer 14 einem beweglichen Fadenführer 4, der mittels einer Fadenführerstange 5 hin- und herbewegt wird, über eine Antriebswalze 3 einer Kreuzspule 1 changierend zugeführt. Die die Kreuzspule 1 antreibende Walze 3, ist mit einem elektrischen Motor 13 zur Übertragung eines Antriebsmomentes mechanisch verbunden. Der Motor 13 ist über die Steuerleitung 11 mit der Steuereinheit 12 verbunden, die sowohl die Regelung des Motors 13 als auch die Auswertung der auftretenden Momente zur Erkennung eines Fadenwickels auf der Walze 3 übernimmt.
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Unterhalb der Walze 3 ist an ihrem Umfang parallel zu ihrer Achse ein runder Stab 6 angeordnet, der als Begrenzungsmittel dient. Wenn auf der Walze 3 ein unerwünschter Fadenwickel entsteht, wird der Faden zwischen dem Stab 6 und der Walze 3 eingeklemmt und führt damit zu einer Schwergängigkeit der rotierenden Walze. Oder anders ausgedrückt, übt der Fadenwickel beim Einklemmen zwischen dem Stab 6 und der Walze 3 ein Bremsmoment auf die Walze 3 aus.
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Es ist auch ein Einsatz der vorliegenden Erfindung zur Überwachung einer unerwünschten Fadenwickelbildung auf einer Fadenführungstrommel 3 eines Kreuzspulautomaten möglich. In diesem Fall weist die Fadenführungstrommel 16, wie in 3 und 4 gezeigt ist, auf ihrem Außenumfang gekreuzt angeordnete Fadenführungsnuten 17 zum Changieren des der Kreuzspule 15 zugeführten Fadens 19 auf. Der in den Nuten 17 geführte Faden 19 wird von der umlaufenden Fadenführungstrommel 16 abwechselnd von einer Spulenseite auf die andere Spulenseite verlegt. Der Changierbereich des Fadens 19, der von einem fest angeordneten Fadenführer 27 ausgeht, ist in 4 mit einem Doppelpfeil angedeutet. Die Vorrichtung weist entsprechend der zuvor beschriebenen Ausführungsform zum elektrischen Antrieb der Fadenführungstrommel einen Motor 26 auf, der über die Steuerleitung 24 mit der Steuereinheit 25 verbunden ist. Tangential zum Umfang der Fadenführungstrommel ist in unmittelbarer Nähe der Trommel als Begrenzungsmittel eine Platte 18 angeordnet. Die Wirkungsweise ist dabei entsprechend des ersten Ausführungsbeispiels. Die verschiedenen Walzentypen und Formen des Begrenzungsmittel sind austauschbar.
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5 zeigt den Drehzahlverlauf 31 der Antriebswalze einer Kreuzspulen herstellenden Spulstelle im Normalbetrieb. Hier wird zur Erzeugung einer Bildstörung mit einem jeweils konstanten Antriebsmoment des Motors 13, 26 die Walze 3, 16 von einer Drehzahl n1 auf eine Drehzahl n2 beschleunigt und wieder abgebremst. Für die Beschleunigung ist die Zeit Δt1 und für die Verzögerung die Zeit Δt2 erforderlich. Wenn auf der Walze ein unerwünschter Fadenwickel aufläuft, übt dieser durch den zwischen der Walze 3, 16 und dem Begrenzungselement 6, 18 entstehenden Garnstau ein Bremsmoment MF auf die Walze 3, 16 aus, das dem Antriebsmoment des Motors entgegenwirkt. Das führt dazu, dass sich, wie in 6 gezeigt, bei unverändertem Antriebsmoment die Zeit für das Beschleunigen von der Drehzahl n1 auf die Drehzahl n2 auf die Zeit Δt3 verlängert, da das Bremsmoment MF dem Antriebsmoment entgegenwirkt. Den gesamten Drehzahlverlauf über die Zeit t zeigt Kurve 32. Die Zeit Δt4 für das Abbremsen verringert sich, da hier das durch den Fadenwickel entstehende Bremsmoment MF das ebenfalls bremsend wirkende Moment des Motors unterstützt.
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Die Kurve 33 in 7 zeigt einen möglichen Verlauf des vom Motor 13, 26 aufgebrachten Antriebsmomentes im Normalbetrieb einer Spulstelle. Dabei ist M1 das Beschleunigungsmoment und M2 ein Verzögerungs- oder Bremsmoment mit umgekehrtem Vorzeichen. Eine solcher Momentenverlauf entsteht im Normalbetrieb zum Beispiel bei Vorgabe eines Drehzahlsollwertverlaufes entsprechend Kurve 31 aus 5. Bei unveränderten Drehzahlsollwerten bewirkt ein Fadenwickel auf der Walze einen Momentenverlauf entsprechend Kurve 34 aus 8. Dabei erhöht sich das Antriebsmoment des Motors 13, 26 während des Beschleunigungsvorganges zur Erreichung einer unveränderten Drehzahlrampe von dem unbeeinflussten Moment M1 um das vom Fadenwickel ausgeübte Bremsmoment MF auf das Moment M3. Um anschließend die gewünschte Drehzahlreduzierung zu erreichen, reduziert sich entsprechend der Betrag des Antriebsmomentes von dem Moment M2 um das Bremsmoment MF auf das Moment M4.