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Die
Erfindung betrifft eine Kurzketten-Schärmaschine mit einer Schärtrommel,
die eine Axialfördereinrichtung
aufweist, mindestens einem Fadenführer, der um die Schärtrommel
herum bewegbar ist, und einer Konusbildungseinrichtung, wobei ein
Fadenzuführpfad
vorgesehen ist, der auf der Schärtrommel
endet. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen
einer Kurzkette, bei der mindestens ein Faden um eine Schärtrommel
gewickelt wird und eine Bewegung von bereits aufgewickelten Fäden und
eine Fadenzufuhr so gesteuert werden, daß sich auf der Schärtrommel
ein Konus bildet.
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Eine
derartige Kurzketten-Schärmaschine und
ein derartiges Verfahren sind aus
EP 0 652 310 A1 bekannt. Die Kurzkette wird
vielfach auch als "Musterkette" bezeichnet.
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Beim
Erzeugen einer derartigen Kurz- oder Musterkette ist die Ablage
der Fäden
auf der Schärtrommel
bis zu einer gewissen Länge
der Kurzkette relativ unproblematisch. Wird eine vorbestimmte Länge, die
beispielsweise dem Drei- oder Vierfachen des Umfangs der Schärtrommel
entsprechen kann, jedoch überschritten,
ergeben sich beim Abziehen der Kurzkette von der Schärtrommel
Probleme, wenn man keine Vorsorge trifft. Eine bekannte Möglichkeit besteht
darin, die Fäden
so aufzuwickeln, daß sie stirnseitig
einen Konus bilden, so daß die
einzelnen Fäden
in gewisser Hinsicht sauber geschichtet abgelegt werden. Für die Erzeugung
des Konus gibt es nun verschiedene Möglichkeiten. Man kann beispielsweise
eine Führungseinrichtung
vorsehen, über
die der Fadenführer
die Fäden
auf der Axialfördereinrichtung,
beispielsweise axial verlaufenden Bänder, ablegt. Diese Führungseinrichtung
wird für jede
Umdrehung des Fadenführers
in Schärrichtung bewegt.
Wenn die Anzahl der Umdrehungen des Fadenführers einen voreingestellten
Vielfachwicklungswert erreicht, wird die Führungseinrichtung um eine zweite
Strecke zurück
bewegt und die Axialfördereinrichtung
wird gleichzeitig damit um eine ebenfalls vorbestimmte Strecke in
Schärrichtung
bewegt. Alternativ dazu kann man den Fadenführer so bewegen, daß er für jede Umdrehung
in der Schärrichtung
um eine erste Strecke bewegt wird. Wenn die Anzahl der Umdrehungen
des Fadenführers
einen bestimmten Wert erreicht hat, dann wird der Fadenführer zurück bewegt
und gleichzeitig wird die Axialfördereinrichtung in
Schärrichtung
bewegt um eine zweite vorbestimmte Strecke. Schließlich ist
es auch möglich,
daß man die
Konusbildung nur durch eine Bewegung der Axialfördereinrichtung bewirkt. In
allen Fällen
sind die Bewegungsstrecken von Fadenführer und/oder Axialfördereinrichtung
abhängig
von der Dicke oder dem Durchmesser des Fadens, mit dem die Kurzkette
gebildet wird. Dieser Durchmesser des Fadens wird im bekannten Fall
in die Maschine eingegeben, wobei in den meisten Fällen nicht
einmal der Durchmesser direkt eingegeben wird, sondern die Fadenstärke in Numermetrisch
(Nm) und gegebenenfalls noch das Material des Fadens.
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Dabei
ergeben sich folgende Probleme:
In manchen Fällen führt die
Formel, die man zum Herleiten der Fadendicke verwendet, nicht zum
richtigen Ergebnis. Die Durchmesser von Fäden des gleichen Materials
und der gleichen Fadenstärke
können durchaus
unterschiedlich sein. Dies hängt
u.a. von der Vorbereitung des entsprechenden Fadens ab. Zwar wird
sich aufgrund der Konussteuerung in irgendeiner Art und Weise auch
ein Konus ausbilden. Wenn der Konuswinkel jedoch zu steil ist, dann
hat der Konus keine ausreichende Stabilität. Dies ist in der Regel dann
der Fall, wenn der Konuswinkel größer als 25° ist. Die Fäden rutschen herunter und führen dann
beim Abwickeln der Kurzkette von der Schärtrommel zu Problemen.
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Ein
weiteres Problem ergibt sich durch Fehlbedienungen, bei denen versehentlich
falsche Werte eingegeben werden, so daß die Konusbildungseinrichtung
eine falsche Vorgabe erhält.
Auch hier kann es dann vorkommen, daß der Konuswinkel zu steil wird
und sich entsprechende Instabilitäten ergeben.
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DE 44 11 203 A1 zeigt
eine Vorrichtung zur Messung des Verwindungsgleichmaßes, der
Drehungen/m, Fadendicken, der Produktionsgeschwindigkeit sowie der
Lauflänge
von Fäden.
Hier möchte man überwachen,
ob bestimmte Vorgaben eingehalten werden. Man möchte beispielsweise feststellen können, ob
ein Faden eine bestimmte Regelmäßigkeit
hat oder nicht.
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DE 34 11 927 A1 zeigt
eine automatische Überwachungsanordnung
für Zettler,
die eine Detektoreinheit für
Fäden aufweist.
Diese Detektoreinheit erfaßt
lediglich Unregelmäßigkeiten,
wie beispielsweise einen Endbruch oder Doppelenden.
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DE-Z
Melliand Textilberichte 2/1989, Seiten 95 bis 97, befaßt sich
mit dem Vergleich verschiedener optischer Meßverfahren zur Bestimmung des
tatsächlichen
Garndurchmessers. Vorgestellt werden Meßverfahren, die mit Licht arbeiten
und eine integrale Flächenmessung
durchführen,
ein Laserscanverfahren durchführen
oder eine Zeilenkamera verwenden. Diese Verfahren werden mit Meßwerten verglichen,
die mit Hilfe eines Mikroskops ermittelt werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau von Kurzketten
auf einfache Weise mit hoher Qualität sicherzustellen.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Kurzketten-Schärmaschine der eingangs genannten
Art dadurch gelöst,
daß im
Fadenzuführpfad
eine Fadendickenmeßeinrichtung
angeordnet ist, die mit einer Maschinensteuerung verbunden ist,
wobei die Konusbildungseinrichtung eine Steuereinrichtung mit einer Vorgabeeinrichtung
für einen
Fadendickengrenzwert aufweist und nach Überschreiten des Fadendickengrenzwerts
ein Stoppsignal für
die Maschinensteuerung erzeugt.
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Mit
der Fadendickenmeßeinrichtung
ist es nun möglich,
im Betrieb die Dicke der Fäden
fortlaufend zu überwachen
und damit sicherzustellen, daß nicht
durch eine falsche Eingabe oder eine falsche Berechnung Vorgaben
für die
Konusbildungseinrichtung gegeben werden, die nicht der Realität entsprechen.
Damit wird sichergestellt, daß der
Konuswinkel immer in einem vorbestimmten Bereich bleibt. Der Konuswinkel
kann dabei so flach gewählt
werden, daß keine
Fäden mehr
herunterrutschen können.
Ein derartiger Winkel liegt beispielsweise im Bereich von 18° oder weniger.
Bei den in
EP 0 652
310 A1 angegebenen Winkelverhältnissen von etwa 22,5° bis etwa
62,5° lassen
sich stabile Aufbauten eines Konus nicht garantieren. Darüber hinaus
hat die Verwendung einer Fadendickenmeßeinrichtung in der Kurzketten-Schärmaschine
den Vorteil, daß die
Fadendicke in dem Zustand gemessen wird, in dem der Faden auf die
Schärtrommel
aufgewickelt wird, also in dem Zustand, der letztendlich für die Konusbildung von
entscheidender Bedeutung ist. Damit fließen in die Fadendickenmessung
auch die Spannungsverhältnisse
ein, unter denen der Faden steht. Dies ist bei einer Fadendickenmessung
außerhalb
der Maschine, sozusagen in einer vorbereitenden Phase, nicht oder
nur mit einem erheblichen Aufwand möglich. Da die Fadendickenmeßeinrichtung
direkt mit der Maschinensteuerung verbunden ist, lassen sich hier
die notwendigen Sicherheitsmaßnahmen
oder Steuerungsmaßnahmen
treffen, um sicherzustellen, daß der
Konus nicht mit einem zu steilen Konuswinkel gewickelt wird.
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Vorzugsweise
ist eine Fadenscheibe vorgesehen, über deren Rand der Fadenzuführpfad verläuft, und
die Fadendickenmeßeinrichtung
ist im Bereich, insbesondere in Laufrichtung der Fäden hinter der
Fadenscheibe angeordnet. Damit ergeben sich definierte Verhältnisse,
d.h. man schafft einen Streckenabschnitt der Fäden, in dem jeder Faden eine bestimmte
Ausrichtung aufweist, die zuverlässig
beibehalten wird. Die Fadenscheibe hält den oder die Fäden mit
einer gewissen radialen Entfernung von der Rotationsachse der Fadenführer, so
daß sie
im Bereich der Fadendickenmeßeinrichtung
einen entsprechend langen Umlaufweg haben. Damit steht auch bei
mehreren Fäden
eine ausreichend lange Zeit zur Verfügung, in der die Fadendickenmeßeinrichtung
zuverlässige
Meßergebnisse
erzielen kann. Wenn die Fadenscheibe etwa den gleichen Durchmesser
wie die Schärtrommel
aufweist und die Fadendickenmeßeinrichtung
hinter der Fadenscheibe angeordnet ist, verlaufen die Fäden beim
Messen annähernd
achsparallel.
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Vorzugsweise
weist die Fadendickenmeßeinrichtung
für jeden
Faden eine eigene Meßstrecke auf.
In diesem Fall kann es zweckmäßig sein,
die Fadendickenmeßeinrichtung
am Gatter anzuordnen. Dies ist problemlos möglich, wenn beim Schären immer
nur ein Faden gleichzeitig geschärt
wird. In diesem Fall kann man diesen Faden durch die Fadendickenmeßeinrichtung
führen
und die Dicke dieses Fadens permanent überwachen. Wenn ein Drehgatter verwendet
wird, also mehrere Fäden
gleichzeitig geschärt
werden sollen, dann kann man auch hier für jeden Faden eine eigene Meßstrecke
vorsehen. Auch in diesem Fall ist es möglich, die Dicke der Fäden während des
Schärvorgangs
laufend zu überwachen.
Diese Art der Überwachung
ist sehr zuverlässig.
Allerdings ist der apparative Aufwand etwas höher.
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Bevorzugterweise
ist jeder Faden mit einem Abschnitt, der eine in Bezug auf die Schärtrommel axial
gerichtete Komponente aufweist, auf einer Kreisbahn geführt und
die Fadendickenmeßeinrichtung
ist sekantial zu der Kreisbahn angeordnet. Dies ist eine relativ
einfache Möglichkeit,
um den oder die Fäden
an der Fadendickenmeßeinrichtung
vorbei oder durch sie hindurch zu führen. Bei der sekantialen Anordnung
kann man dafür
Sorge tragen, daß die gesamte
Fadendickenmeßeinrichtung
außerhalb
des Kreises angeordnet ist, den der oder die Fäden durchlaufen. Dies vereinfacht
die Anordnung. Eingriffe in das Innere der Schärmaschine sind nicht erforderlich.
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Vorzugsweise
weist die Fadendickenmeßeinrichtung
ein Strahlungsmeßfeld
zwischen einem Sender und einem Empfänger auf. Wenn der Faden gemessen
wird, dann durchsetzt er dieses Strahlungsfeld. Der Empfänger bekommt
also bei Anwesenheit eines Fadens weniger Strahlung als bei Abwesenheit.
Aus dieser verminderten Strahlungsmenge läßt sich dann zuverlässig auf
die Fadendicke zurückschließen.
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Bevorzugterweise
ist eine Fadenleiteinrichtung vorgesehen, die jeden Faden im Strahlungsmeßfeld auf
einer vorbestimmten Bahn führt.
Diese Fadenleiteinrichtung schafft eine Kopplung zwischen dem jeweiligen
Faden und der Meßeinrichtung,
so daß das
Risiko kleingehalten wird, daß der
Faden zusätzliche,
nicht vorhersagbare Bewegungen ausführt. Die Fadenleiteinrichtung
zwingt dem Faden eine vorbestimmte Bewegung im Strahlungsmeßfeld auf,
so daß die
Fadendickenmeßeinrichtung
bei jeder Fadendickenmessung die gleichen Bedingungen vorfindet.
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Hierbei
ist besonders bevorzugt, daß die
Fadenleiteinrichtung eine Leitfläche
aufweist, an der die Fäden
entlanggleiten, wobei die Leitfläche
parallel zur Strahlungsrichtung ausgerichtet ist. In diesem Fall
sorgt man dafür,
daß die
Fäden für den Zeitraum, an
dem sie an der Leitfläche
entlanggleiten, senkrecht zur Strahlungsrichtung immer die gleiche
Position einnehmen. Der Empfänger
der Fadendickenmeßeinrichtung
sieht sich also über
diesen Zeitraum der gleichen Abschattung ausgesetzt. Dies erhöht die Zuverlässigkeit
der Messung.
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Vorzugsweise
ist die Fadendickenmeßeinrichtung
als Lasermeßeinrichtung
ausgebildet. In diesem Fall ist die Strahlung durch Lichtstrahlung
gebildet, genauer gesagt durch Laserlicht. Das Laserlicht hat den
Vorteil, daß es
gerichtet ist, so daß Streueinflüsse kleingehalten
werden können.
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Man
kann beispielsweise beim Durchlaufen eines Fadens durch das Meßfeld fünf Messungen
der Dicke durchführen und
aus diesen fünf
Messungen einen Mittelwert bilden. Dies ist eine relativ einfache Vorgehensweise,
um ein hochgenaues Ergebnis für die
Ermittlung der Fadendicke zu erhalten.
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Bevorzugterweise
ist die Fadendickenmeßeinrichtung
zwischen der Fadenscheibe und dem Fadenführer angeordnet. Man kann den
Fadenführer radial
so anordnen, daß er
in Radialrichtung gleich weit von seiner Rotationsachse entfernt
ist wie der Rand der Fadenscheibe. Die Fäden laufen in dem Bereich zwischen
der Fadenscheibe und dem Fadenführer
also nahezu achsparallel. Damit ist die Dickenmessung ohne Verzerrungen
möglich.
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Vorzugsweise
weist die Konusbildungseinrichtung einen Fehlerzähler auf, wobei der Fehlerzähler für jeden
Faden getrennt ein Überschreiten des
Fadendickengrenzwerts als Fehler zählt und die Steuereinrichtung
nach einer vorbestimmten Anzahl von Fehlern ein Stoppsignal für die Maschinensteuerung
erzeugt. Bei dieser Ausgestaltung wird der Konus aufgrund von eingegebenen
oder aus eingegebenen Werten abgeleiteten Werten gebildet. Diese Werte
können
entweder den oder die Fäden
direkt betreffen oder eine Maschineneinstellung sein. Die Steuereinrichtung überprüft allerdings
mit Hilfe der Fadendickenmeßeinrichtung,
ob diese vorgegebenen Werte mit den tatsächlich verwendeten Werten übereinstimmen
oder in einen plausiblen Zusammenhang gebracht werden können oder
zulässig
sind. Wenn sich beispielsweise herausstellt, daß der Fadendickengrenzwert,
der bei den eingegebenen Werten zulässig wäre, überschritten wird, dann stellt
die Steuereinrichtung fest, daß irgend
etwas nicht stimmt und setzt die Maschine still. Allerdings reagiert
die Steuereinrichtung nicht bereits bei der ersten Überschreitung
des Fadendickengrenzwerts. Dies könnte nämlich zur Folge haben, daß die Maschine
auch dann stillgesetzt wird, wenn lediglich eine Fadenverdickung
gemessen wird, wie sie bei manchen Naturgarnen lokal vorkommt. Man
akzeptiert daher, daß ein
einzelner Fehler vorkommen darf. Die Maschine wird allerdings dann
stillgesetzt, wenn beispielsweise zwei Fehler hintereinander auftreten
oder der Fadendurchmesser in zwei Runden zweimal überschritten wird.
In diesem Fall wird die Maschine gesperrt.
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Vorzugsweise
weist die Steuereinrichtung einen Rücksetzeingang auf, der auf
den Fehlerzähler wirkt
und das erste Stoppsignal überschreibt,
wobei die Steuereinrichtung nach einer vorbestimmten Anzahl von
Fehlern ein zweites Stoppsignal erzeugt, das durch den Rücksetzeingang
nicht überschreibbar
ist. Damit wird eine zusätzliche
Sicherheitsmaßnahme
geschaffen, wenn die Überschreitungen
der Fadendicke nur zufällig
waren, beispielsweise durch nur lokal auftretende Fadenverdickungen.
Nach dem ersten Auftreten von Fehlern wird die Maschine gestoppt
und kann vom Benutzer wieder gestartet werden. Sobald der Fehler
jedoch erneut auftritt, wird die Maschine sofort wieder gesperrt.
Sie kann dann nur gestartet werden, wenn sie wieder in den Anfangszustand
zurückgesetzt
wird, d.h. die bereits aufgewickelten Fäden müssen vollständig entfernt werden und es
muß ein
neues Schärprogramm
eingegeben werden. Dies ist im Grunde ohne größere Verluste möglich, weil
lediglich dann, wenn tatsächlich
ein zu dicker Faden verwendet wird, eine vollständige Sperrung der Maschine
auftritt. Bei einem zu dicken Faden treten die Fehler aber bereits
zu Beginn des Schärvorganges
auf, so daß im
Grunde nur wenige Fadenwindungen um die Schärtrommel gelegt worden sind.
Die wenigen Windungen bedingen einerseits einen geringen Materialverlust.
Andererseits erlauben sie es in jedem Fall, daß die Fäden ohne größere Schwierigkeiten von der
Schärtrommel
abgezogen werden können,
ohne daß sie
bereits eine brauchbare Musterkette gebildet haben.
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In
einer alternativen oder zusätzlichen
Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß die Fadendickenmeßeinrichtung
auf eine Vorschubsteuerung der Konusbildungseinrichtung einwirkt.
Wenn die Steuereinrichtung über
die aktuellen Fadendicke-Werte verfügt, dann kann sie den Vorschub
der Axialfördereinrichtung
und/oder die Bewegung einer Führungseinrichtung,
die die Ablage der Fäden
auf der Schärtrommel
steuert, so steuern oder aufeinander abstimmen, daß tatsächlich der
gewünschte
Konuswinkel gebildet wird. Die Fadendickenmeßeinrichtung dient dann nicht
mehr nur der Überwachung,
sondern sie ist tatsächlich
ein Bestandteil der Steuerung.
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Vorzugsweise
erzeugt die Fadendickenmeßeinrichtung
permanent ein Anwesenheitssignal, wobei die Maschinensteuerung ohne
Erfassung des Anwesenheitssignals blockiert ist. Damit stellt man
sicher, daß der
Betreiber die Maschine nicht ohne die Fadendickenmeßeinrichtung
betreiben kann. Wenn er sie entfernt oder abschaltet, dann fehlt
das Anwesenheitssignal und die Maschine kann überhaupt nicht in Betrieb genommen
werden.
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Die
Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
daß bei
jedem Fadenumlauf die Dicke des Fadens mindestens einmal gemessen
wird und die gemessene Fadendicke als Überwachungsgröße verwendet
wird, mit der feststellbar ist, ob vorgegebene Einstellungen zulässig sind.
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Wie
oben im Zusammenhang mit der Kurzketten-Schärmaschine ausgeführt worden
ist, steht auf diese Weise ein Wert zur Verfügung, mit dem die Steuerung
der Maschine arbeiten kann oder die Einhaltung von zulässigen Grenzwerten
automatisch überprüft werden
kann, insbesondere bei der Bildung des Konus. Die gemessene Fadendicke
wird zwar nicht verwendet, um die Maschine im Betrieb zu steuern,
also zu verstellen. Es wird aber sichergestellt, daß bei "verbotenen" oder unzulässigen Werten,
bei denen sich beispielsweise ein zu steiler Konuswinkel bildet,
ein Betrieb der Maschine nicht möglich
ist. Der Bediener kann also nicht durch fehlerhafte Eingaben eine
Situation erzeugen, in der ein Konuswinkel mit nicht zufriedenstellenden
Ergebnissen erzielt wird.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß die
gemessene Fadendicke zur Steuerung der Bildung des Konus verwendet
wird. Beispielsweise können
die Bewegungen der Axialfördereinrichtung
und/oder einer Führungseinrichtung,
die zur Ablage der Fäden
auf der Schärtrommel
verwendet wird, in Abhängigkeit von
der Fadendicke so gewählt
werden, daß sich
ein Konuswinkel von beispielsweise 18° oder weniger ergibt.
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Hierbei
wird die Schärmaschine
bevorzugterweise stillgesetzt, wenn die vorgegebenen Einstellungen
bei einer gegebenen Fadendicke unzulässig sind. Damit wird sichergestellt,
daß ein
vorbestimmter Konuswinkel auch dann nicht überschritten wird, wenn der
Bediener aus Nachlässigkeit
oder aus einer bestimmten Absicht heraus falsche Vorgabewerte eingibt.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigen:
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1 eine
schematische perspektivische Ansicht einer Kurzketten-Schärmaschine,
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2 eine
Detailansicht zur Erläuterung
einer Fadendickenmessung,
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3 eine
schematische Stirnseitenansicht,
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4 eine
Fadendickenmessung bei einer abgewandelten Ausführungsform,
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5 ein
schematisches Flußdiagramm
zur Erläuterung
einer ersten Betriebsweise und
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6 ein
schematisches Flußdiagramm
zur Erläuterung
einer zweiten Betriebsweise.
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Eine
in 1 dargestellte Kurzketten- oder Musterketten-Schärmaschine
weist eine Schärtrommel 1 auf,
an deren Umfang achsparallele Transportbänder 2 angeordnet
sind, die unter der Wirkung einer nicht näher darge stellten Antriebssteuerung
langsam in Richtung eines Pfeiles 3 bewegt werden, wenn
eine Musterkette geschärt
wird. In diesem Zustand ist die Schärtrommel 1 undrehbar
festgehalten. Wenn die Musterkette von der Schärtrommel 1 abgewickelt
wird, stehen die Transportbänder 2 still
und die Schärtrommel 1 kann
gedreht werden. Die Transportbänder 2 bilden
eine Axialfördereinrichtung,
die gegebenenfalls auch auf andere Art realisiert werden kann.
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An
der Schärtrommel 1 sind
achsparallele Teilstäbe 4, 5 und 6 angeordnet,
die je nach ihrer Funktion auch als Kreuz- oder Schneidstäbe bezeichnet
werden können.
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Zur
Fadenzufuhr ist hier ein Drehgatter 7 vorgesehen, das einen
Rotor 8 aufweist, der eine Mehrzahl von Spulen 9 trägt. Der
Rotor 8 ist durch eine Kardanwelle 17 angetrieben.
Er kann aber auch einen eigenen Antrieb aufweisen.
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An
einem Ende der Schärtrommel 1 befinden sich
Fadenführer 11,
welche im Betrieb synchron mit dem Rotor 8 des Drehgatters 7 angetrieben
werden. Sie ziehen Fäden
12 vom Drehgatter 7 ab und legen sie auf die Transportbänder 2 und
wahlweise auf oder unter die Teilstäbe 4, 5 und 6.
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Wie
oben erläutert,
ist bei diesem Arbeitsvorgang die Schärtrommel 1 drehfest
gehalten, so daß sich
eine in Richtung des Pfeiles 3 wandernde Fadenschicht ergibt.
Die Fadenführer 11 sind
einstellbar, d.h. ihre Ablageposition in Bezug auf die Axialrichtung
der Schärtrommel 1 ist
veränderbar.
Man kann nun im Betrieb die Ab lageposition der Fadenführer 11 laufend
verändern
und so an die Vorschubgeschwindigkeit der Transportbänder 2 anpassen, daß das den
Fadenführern 11 zugewandte
Ende der Fadenschicht einen konusartigen Winkel aufweist. Dieser
Winkel sollte weniger als 20° betragen,
vorzugsweise 18° oder
weniger. Bei Konus-Schärmaschinen
verwendet man in der Regel einen Konuswinkel von 15°, der auch
im vorliegenden Fall angestrebt werden sollte.
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Ein
wesentliches Kriterium für
diesen Konuswinkel ist die Vorschubgeschwindigkeit der Transportbänder 2.
Diese kann beispielsweise über
ein Stufengetriebe so eingestellt werden, daß die Vorschubgeschwindigkeit
bei jedem Umlauf der Fadenführer 11 0,5,
1, 2 oder 3 mm beträgt.
Je größer die Vorschubgeschwindigkeit
ist, desto flacher wird der Konuswinkel. Je größer der Vorschub pro Umdrehung
der Fadenführer 11 ist,
desto weniger Fäden passen
nebeneinander auf die Schärtrommel 1 und desto
kürzer
ist die Länge
der erzeugbaren Musterkette.
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Der
Konuswinkel hängt
auch ab von der Dicke der Fäden 12.
Je größer die
Dicke der Fäden 12 ist,
desto größer muß der Vorschub
der Transportbänder 2 pro
Umdrehung der Fadenführer 11 gewählt werden,
um den gewünschten
flachen Konuswinkel zu erreichen.
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Wenn
der Konuswinkel zu steil ist, dann besteht das Risiko, daß die Fäden beim
Wickeln vom Konus abrutschen und sich dadurch so verwirren, daß ein ordnungsgemäßes Abziehen
der Kurzkette oder Musterkette nach dem Schärvorgang nicht mehr möglich ist.
Um durch Automatisieren einen gewissen Schutz zu schaffen, ist in
der Maschine eine Programmsteuerung vorgesehen, der über eine
Eingabe 13 lediglich die Fadendicke 12 oder ein
entsprechender Parameter eingegeben wird. Aus diesen Parametern
berechnet die Maschinensteuerung den Vorschub der Transportbänder 2 pro
Umdrehung der Fadenführer 11 und
wählt die Übersetzungsstufe
des Getriebes entsprechend. Das gewählte Übersetzungsverhältnis und
andere Parameter können
in einer Anzeige 14 angezeigt werden.
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Manche
Benutzer verursachen allerdings gelegentlich Fehleingaben, d.h.
sie geben versehentlich einen falschen Parameter für die Fäden 12 ein.
Dies führt
in unerwünschter
Weise dazu, daß der
Konuswinkel steiler ist und sich die Musterkette später nicht mehr
ordnungsgemäß abwickeln
läßt. Dies
führt überwiegend
zu größeren Problemen,
so daß man eine
derartige Betriebsweise gerne mit größerer Zuverlässigkeit
verhindern möchte.
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Hierzu
ist an der Maschine eine Fadendickenmeßeinrichtung 19 vorgesehen,
die im Zusammenhang mit den 2 bis 4 näher erläutert wird.
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Die
Fäden 12 laufen
den Fadenführern 11 über eine
Fadenscheibe 16 zu, die still steht. Die Fäden 12 werden
dabei axial und in Umfangsrichtung über die Fadenscheibe 16 gezogen.
Zwischen der Fadenscheibe 16 und den Fadenführern 11 ist
daher ein Fadenabschnitt 18 ausgebildet, der im wesentlichen
parallel zur Rotationsachse der Fadenführer 11 verläuft. Der
Abschnitt 18 bildet einen Teil eines Fadenzuführpfades,
der auf der Schärtrommel 1 endet. Aus
Gründen
der Übersicht
ist in
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2 eine
geringere Anzahl von Fäden
als in 1 dargestellt. Prinzipiell lassen sich bei Verwendung
ei nes Drehgatters etwa zwölf
Fäden Schären. Der
Abstand der Fäden
auf der Fadenscheibe 16 beträgt dann 30°.
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In
Fadenlaufrichtung kurz hinter der Fadenscheibe 16 ist die
Fadendickenmeßeinrichtung 19 angeordnet,
mit der die Dicke der Fäden 12 ermittelt werden
kann, während
die Fäden
aufgewickelt werden. Die Dickenmessung erfolgt also in dem Zustand, der
auch für
das Wickelergebnis entscheidend ist.
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Die
Fadendickenmeßeinrichtung 19 weist
einen Sender 20 und einen Empfänger 21 auf, zwischen
denen ein Meßfeld 22 ausgebildet
ist. Die Fadendickenmeßeinrichtung 19 ist
als Laser-Meßeinheit
ausgebildet. In dem Meßfeld 22 befindet
sich also ein "Strahlungsbündel" aus Laserstrahlen,
das von den Fäden 12 durchlaufen
wird, wenn die Fäden mit
Hilfe der Fadenführer 11 einen
Umlauf um die Schärtrommel 1 durchführen. Sobald
die Fäden 12 in das
Meßfeld 22 eintreten,
führen
sie zu einer Abschattung des Empfängers 21. Der Empfänger 21 kann
durch die verminderte Empfangsleistung relativ genau die Dicke des
durchlaufenden Fadens 12 ermitteln.
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Zweckmäßigerweise
werden, solange sich der Faden 12 im Meßfeld 22 befindet,
mehrere, beispielsweise fünf
Messungen der Fadendicke ausgeführt.
Aus diesen fünf
Meßergebnissen
wird dann ein Mittelwert gebildet.
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In
nicht näher
dargestellter Weise weist der Sender 20 eine Steuerelektronik
und der Empfänger 21 eine
Empfangs- und Auswerteelektronik auf. Die Strahlungsquelle des Senders 20 weist
eine Wellenlänge
auf, die im Bereich von ultravioletter bis infraroter Strahlung liegt.
Die Strahlung ist parallel, d.h. telezentrisch ausgerichtet und
hat eine homogene Intensitätsverteilung.
Vorzugsweise ist die Strahlung zu einer Linie geformt. Die Strahlung
kann gepulst abgegeben werden, d.h. in Form von Blitzen, wobei die Blitze
zweckmäßigerweise
auf den Durchlauf der Fäden
synchronisiert sind. Die Strahlung kann aus gemischten Wellenlängen bestehen
oder, wenn man einen Laser verwendet, eine einzelne Wellenlänge aufweisen.
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Der
Empfänger 21 empfängt die
gesendete Strahlung, wobei die Strahlung sowohl direkt als auch mittels
einer Optik auf den Empfänger 21 gelangen kann.
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In
nicht näher
dargestellter Weise kann die Fadendickenmeßeinrichtung 19 auch
an einer anderen Stelle angeordnet sein, beispielsweise am Ausgang
des Gatters, von dem aus die Fäden 12 zugeführt werden.
Dies ist in einfacher Weise dann möglich, wenn es sich um ein
Standardgatter handelt, bei dem immer nur ein Faden gleichzeitig
abgezogen und um die Schärtrommel
herumgeführt
wird. In diesem Fall kann der gerade aktive Faden durch die Meßstrecke
der Fadendickenmeßeinrichtung
geführt werden.
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Aber
auch bei der Verwendung eines Drehgatters 7 ist es möglich, die
Fadendickenmeßeinrichtung 19 im
Bereich des Drehgatters 7 anzuordnen und für jeden
Faden eine eigene Meßstrecke
vorzusehen, so daß die
Dicke der Fäden 12 laufend überwacht
werden kann.
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Zur
Auswertung gibt es mehrere Möglichkeiten.
Zum einen kann der Empfänger 21 die
Menge der empfangenen Strah lung ermitteln. Bei einer Schattenbildung
durch einen Faden wird die Strahlung vermindert. Die Strahlungsdifferenz,
d.h. die verminderte Empfangsleistung, ist ein Maß für den Fadendurchmesser.
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In
einer alternativen Ausgestaltung kann der Sensor die Menge der empfangenen
Strahlung ermitteln und zusätzlich
die Lage der Abschattung im Meßfeld.
Durch die Bestimmung der Kanten oder Ränder des Fadens kann mittels
einer Auswerteelektronik der Durchmesser des Fadens bestimmt werden.
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Da
es keine starre Kopplung zwischen der Fadenscheibe 16 und
der Fadendickenmeßeinrichtung 19 gibt,
könnten
die Fäden 12 zusätzliche,
nicht vorhersagbare Bewegungen ausführen. Um den Einfluß derartiger
Bewegungen und möglicherweise
vorhandener Vibrationen auf das Meßergebnis möglichst gering zu halten, ist
in der Meßstrecke
eine Fadenleiteinrichtung 50 angeordnet, die den Fäden 12 eine
gerade Bewegung aufzwingt, solange sie sich durch das Meßfeld bewegen.
Diese Fadenleiteinrichtung kann beispielsweise als Stange ausgebildet sein,
die parallel zu den Strahlen im Meßfeld 22 verläuft. Dies
ist schematisch in 3 dargestellt. Die Fäden 12 verlassen
im Bereich des Meßfeldes 22 die Kreisbahn
und gleiten entlang einer Geraden, die parallel zu den Strahlen
im Meßfeld 22 verläuft, an
der Stange 50 entlang. Um dies zu verdeutlichen, ist der im
Bereich der Meßeinrichtung 19 befindliche
Faden in insgesamt sieben Positionen dargestellt.
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Die
Länge des
Meßfeldes 22,
d.h. der Abstand des Senders 20 vom Empfänger 21,
beträgt etwa
300 mm. Mit der Fadendickenmeßeinrichtung ist
es möglich,
Fäden bis
zu einem maximalen Fadendurchmesser von 1 mm zu ermitteln.
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Der
minimale Fadendurchmesser beträgt etwa
0,05 mm. Das Meßergebnis
ist mit einer sehr geringen Toleranz von ± 0,05 mm belastet.
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Bei
dieser Fadendickenmessung wird zwar nicht kontinuierlich die Dicke
eines jeden Fadens auf seiner gesamten Länge festgestellt. Man kann
aber mit einer gewissen Zuverlässigkeit
davon ausgehen, daß ein
Faden über
seine Länge
im wesentlichen die gleiche Dicke aufweist, so daß es für eine Steuerung des
Konusaufbaus ausreicht, jeden Faden, der zum Schären verwendet wird, in kurzen
Abständen
auf seine Dicke hin zu überprüfen.
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4 zeigt
eine abgewandelte Ausführungsform,
bei der die gleichen Teile wie in den 1 bis 3 mit
den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Anstelle eines Drehgatters 7 wird
hier ein Standardgatter 7' verwendet,
bei dem lediglich ein einzelner Faden 12 gleichzeitig geschärt werden
kann. Zum Wechsel der Fäden
ist ein Wechselkasten 15 vorgesehen zur Aufnahme und zum
Abwerfen der im Muster verwendeten Fäden.
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Die
Fadendickenmeßeinrichtung 19 arbeitet genauso,
wie bei der Ausführungsform
der 1 bis 3.
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5 zeigt
nun schematisch, wie die Fadendicke verwendet wird. Über die
Eingabe
13 gibt der Bediener entweder die Fadendicke selbst
vor oder die Fadenstärke
in Nm und die Dichte ρ.
Unter Verwendung der Dichte ρ läßt sich
damit die Fadendicke d nach folgender Formel abschätzen:
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Alternativ
besteht die Möglichkeit,
eine "Testrunde" zu fahren, um die
Fäden mit
unbekanntem Durchmesser durch das Meßfeld 22 der Fadendickenmeßeinrichtung
zu führen.
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Anhand
des über
die Eingabeeinrichtung 13 vorgegebenen Wertes der Fadendicke
wählt nun eine
Maschinensteuerung 24 eine Getriebestufe aus und der Schärvorgang
kann beginnen. Beim Schären wird
allerdings die Fadendicke der Fäden 12 fortlaufend überwacht.
Anhand der gewählten
Getriebestufe, d.h. des Vorschubs der Transportbänder 2 pro Umdrehung
der Fadenführer 11,
kann man sich ausrechnen, welche maximale Dicke ein einzelner Faden
haben darf, um den gewünschten
Konuswinkel zu realisieren. Dieser maximal zu überwachende Fadendurchmesser
wird einer Vorgabeeinrichtung 25 zugeführt, die den maximal zulässigen Fadendurchmesser
noch mit einem Sicherheitsfaktor multipliziert, beispielsweise den
Faktor 3. Die Vorgabeeinrichtung 25 ist verbunden
mit einem Komparator 26, dessen anderer Eingang verbunden
ist mit der Fadendickenmeßeinrichtung 19.
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Wenn
sich im Betrieb herausstellt, daß die Fadendickenmeßeinrichtung
eine Fadendicke feststellt, die größer ist als die von der Vorgabeeinrichtung 25 vorgegebene
höchst
zulässige
Fadendicke, dann wird dies als Fehler erkannt und einem Fehlerzähler 27 zugeführt. Der
Fehlerzähler 27 weist
bei Verwendung eines Drehgatters 7 für jeden Faden ein einzelnes
Register auf. Der Fehlerzähler 27 zählt nun die
auftretenden Fehler. Wenn sich beispielsweise bei zwei aufeinanderfolgenden
Umdrehungen der Fadenführer 11 bei
einem Faden zweimal eine Überschreitung
der von der Vorgabeeinrichtung 25 vorgegebenen Fadendicke
ergibt, dann wird die Maschinensteuerung 24 stillgesetzt.
Hierzu erzeugt der Fehlerzähler 27 ein
erstes Stoppsignal.
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Danach
kann die Maschine wieder gestartet werden. Hierzu gibt eine Bedienungsperson
ein Startsignal über
einen Eingang 28. Sobald ein Fehler jedoch ein weiteres
mal auftritt, wird die Maschine sofort wieder gesperrt und läßt sich
dann nur starten, wenn das Schärprogramm
neu begonnen wird, d.h. die bereits gewickelten Fäden wieder
von der Schärtrommel 1 entfernt
werden.
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Mit
dieser Möglichkeit
trägt man
der Tatsache Rechnung, daß manche
Fäden eine
lokale Verdickung aufweisen, beispielsweise durch Flusen. Eine einzelne
Verdickung ist noch kein signifikantes Zeichen für die Verwendung eines zu dicken
Fadens. Eine derartige Fluse würde
auch den Konusaufbau praktisch nicht stören. Die Chance, daß derartige
Flusen in Abständen
vorhanden sind, die jeweils dem Umfang der Schärtrommel 1 entsprechen,
ist jedoch relativ klein. Wenn also ein Fehler zweimal auftritt,
ist dies bereits ein Zeichen dafür,
daß die
Dicke des gewählten
Fadens insgesamt zu groß ist.
Die Maschine wird also stillgesetzt und der Bediener hat die Möglichkeit,
diese Frage zu überprüfen. Stellt
er fest, daß die
Dicke des Fadens eigentlich richtig sein müßte, kann er die Maschine wieder
starten. Falls er sich geirrt hat, wird dies von der Fadendickenmeßeinrichtung 19 zuverlässig festgestellt
und die Maschine wird end gültig
stillgesetzt. Eine Manipulierungsmöglichkeit ist also nicht möglich.
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Durch
eine gestrichelte Linie 31 von der Fadendickenmeßeinrichtung 19 zur
Maschinensteuerung 24 ist dargestellt, daß bestimmte
Sicherheitsmaßnahmen
getroffen worden sind, um ein Ausschalten der Überprüfungsmöglichkeit zu vermeiden. Die
Fadendickenmeßeinrichtung 19 sendet
permanent ein Anwesenheitssignal an die Maschinensteuerung 24.
Wenn dieses Signal nicht vorhanden ist, dann kann die Maschinensteuerung 24 die
Maschine nicht starten.
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Darüber hinaus
wird festgestellt, ob bei jedem Durchlauf eines Fadens 12 durch
die Meßstrecke 22 auch
ein Meßsignal
erzeugt wird. Der Zeitpunkt des Durchlaufs der Fäden 12 durch die Meßstrecke 22 ist
bekannt. Sobald hier ein Signal bei einem an und für sich zu
erwartenden Durchlauf ausbleibt, wird die Maschine ebenfalls stillgesetzt.
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In
einer anderen Vorgehensweise, die in 6 dargestellt
ist, kann die Fadendickenmeßeinrichtung 19 unmittelbar
verwendet werden, um die Maschine zu steuern. Die Maschinensteuerung 24 weist
hierbei einen in der Geschwindigkeit stufenlos regelbaren Antrieb 29 für die Transportbänder 2 und einen
ebenfalls regelbaren Positionierantrieb 30 für die Ablageposition
der Fadenführer 11 auf.
Es ist schematisch dargestellt, daß das Ausgangssignal der Fadendickenmeßeinrichtung 19 diesen
beiden Antrieben 29, 30 zugeführt wird. Tatsächlich wird
natürlich
das Ausgangssignal der Fadendickenmeßeinrichtung 19 noch
aufbereitet werden müssen.
Mit der in 6 gewählten schematischen Darstellung
soll gezeigt werden, daß der
Vorschub der Transportbänder 2 und
die Positionierung der Fadenführer 11 tatsächlich in
Abhängigkeit
von gemessenen Fadendicken erfolgt.