EP0319477B1 - Vorrichtung zum Spannungsausgleich der Fäden an einem Spulengatter - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spannungsausgleich der Fäden an einem Spulengatter gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1. Bei Wickelanlagen, wie z.B. bei Schär- oder Zettelanlagen, müssen die am Spulengatter abgezogenen Fäden bekanntlich eine gleichbleibende Fadenspannung aufweisen, damit eine gleichmässige Wicklung entsteht. Die unterschiedlichen Lauflängen der Fäden verursachen jedoch Spannungsdifferenzen infolge von verschiedenen Luft- und Reibungswiderständen. Es ist daher erforderlich, diese Spannungswiderstände durch eine geeignete Vorrichtung auszugleichen. Dies geschieht durch unterschiedliche Bremsung der Fäden bzw. der Fadengruppen mit gleicher Lauflänge, wobei die zur Wirkung gebrachte Bremskraft in etwa umgekehrt proportional ist zum Unterschied der Lauflängen.
• Durch die US-A-3,731,889 ist eine gattungsmässig vergleichbare Vorrichtung bekannt geworden, bei der allerdings die vertikalen Betätigungsmittel nicht direkt auf die abgezogenen Fäden einwirken. Die Fäden werden von Rollen abgezogen und die Fadenspannung wird dadurch erzeugt, dass je eine Umschlingungsbremse auf die Rollenachse einwirkt. Mit den Betätigungsmitteln wird die Grundeinstellung der Umschlingungsbremsen einer vertikalen Rollenreihe beeinflusst. Die effektive Bremskraft jeder einzelnen Umschlingungsbremse wird durch die Relativlage einer Tänzerwalze definiert, die jeder Umschlingungsbremse zugeordnet ist und über die der Faden abgezogen wird. Eine unmittelbare und stets gleichbleibende Bremsbeeinflussung der Fäden einer vertikalen Reihe ist daher nicht möglich. Die Vorrichtung erlaubt aber durch die Verwendung einer gemeinsamen Steuerstange, die durch zwei oder mehr Betätigungsmittel verstellt werden kann, eine unterschiedliche Belastung der einzelnen Betätigungsmittel. Durch die DE-A-3 706 872 der Anmelderin ist eine Vorrichtung zum Regeln des Schärbandzugs bekannt geworden, bei welcher die Fadenbremsen Druckelemente zur unmittelbaren bremsenden Beaufschlagung der Fäden sind und bei welcher eine Nachregelung über eine gemeinsame Exzenterwelle erfolgt, welche durch einen Stellmotor antreibbar ist. Die Fadenbremsen einer Spulenreihe sind mittels Stellstangen miteinander verbunden, so dass mit der Exzenterwelle die einzelnen Stellstangen jeweils proportional verstellbar sind. Die unterschiedliche Lauflänge der Fäden muss jedoch durch individuelle Einstellung der einzelnen Fadenbremsen berücksichtigt werden.
• Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die statische Bremskraft der Fadenbremsen auf einfachste Weise und vorzugsweise über Fernsteuerung einstellbar ist. Dabei soll insbesondere nicht nur eine verhältnisgleiche, sondern auch eine individuelle Einstellung einzelner Fadenbremsen oder einzelner Gruppen von Fadenbremsen ermöglicht werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einer Vorrichtung gelöst, welche die Merkmale im Anspruch 1 aufweist.
• Mit Hilfe der Antriebselemente kann den Betätigungsmitteln eine Relativlage vermittelt werden, welche den Fadenbremsen eine bestimmte statische Bremskraft vermittelt. Diese Relativlage kann dabei in Abhängigkeit der Lauflänge der den Fadenbremsen zugeordneten Fäden, gleichzeitig aber auch proportional gleich zu sämtlichen Fadenbremsen verändert werden. Die Antriebselemente erlauben eine Fernsteuerung, so dass die mechanisch verstellbaren Teile auf ein Minimum beschränkt bleiben.
• Zur ungleichförmigen Auslenkung der Steuerstange sind mehrere Antriebselemente mit dieser verbunden. Auf diese Weise kann der Steuerstange eine kurvenförmige bzw. eine polygonartige Relativlage vermittelt werden, welche eine unverhältnismässige Zu- oder Abnahme der Bremskraft relativ zur Lauflänge der Fäden ermöglicht. Die Steuerstange kann zu diesem Zweck flexibel ausgebildet sein, oder sie kann in gelenkig miteinander verbundene Einzelabschnitte unterteilt sein. Im letzteren Falle greift vorzugsweise an jedem Ende eines Einzelabschnittes bzw. an den Gelenken je ein Antriebselement an.
• Die Beeinflussung der Bremskraft an den Fadenbremsen über die Betätigungsmittel hängt davon ab, an welchen Punkten letztere an der Steuerstange angreifen. Bedingt durch den Aufbau des Spulengatters werden die Betätigungsmittel vorzugsweise in regelmässigen Abständen an der Steuerstange angreifen. Die Antriebselemente werden jedoch vorzugsweise so an der Steuerstange plaziert, dass zwischen zwei Antriebselementen wenigstens zwei Betätigungsmittel an der Steuerstange angreifen. Auf diese Weise werden einzelne Gruppen von Betätigungsmitteln gebildet, die etwa proportional verstellt werden.
• Die Auslenkung der Steuerstange kann besonders einfach erfolgen, wenn die Antriebselemente Druckmittelzylinder sind, die gelenkig mit der Steuestange verbunden sind. Anstelle der Druckmittelzylinder wären aber auch elektrische Antriebselemente denkbar. Eine besonders einfache Steuerung der Druckmittelzylinder kann erreicht werden, wenn diese Pneumatikzylinder sind und wenn jedem Pneumatikzylinder ein elektropneumatisches Druckregelventil zugeordnet ist. Die Betätigung des Pneumatikzylinders bzw. die mit diesem übertragene Kraft erfolgt dabei über eine variable Steuerspannung, die einem bestimmten Ausgangsdruck am Druckregelventil proportional ist. Die Signalleitungen lassen sich ohne grossen Aufwand platzsparend unterbringen, so dass die Antriebselemente ohne aufwendige Leitungsführung ferngesteuert werden können.
• Die Nachregelung der Fadenbremsen erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die Antriebselemente über einen Prozessor ansteuerbar und proportional verstellbar sind, indem zur Bildung eines Sollwertes eine gewünschte Fadenspannung bei einem beliebigen Betriebszustand programmierbar ist, wobei der Prozessor zur Bildung eines Stellsignals mit einer Spannungsmesseinrichtung als Istwertgeber verbunden ist. Der programmierte Sollwert kann dabei stets gleich bleiben, oder er kann sich insbesondere beim Start oder beim Stop des Wikkelvorgangs laufend verändern. Die Spannungsmesseinrichtung ist vorzugsweise eine auslenkbare Messwalze, an der der abgezogene Fadenverband umgelenkt wird. Die für eine Auslenkung massgebliche Grösse ist dabei die Summe der Fadenspannungen des Fadenverbandes. Denkbar wäre aber auch eine Einzelspannungsmessung an jedem Faden zur Bildung des Istwertes.
• Weitere Vorteile und Einzelmerkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen. Es zeigen:
• Figur 1 die Seitenansicht einer Wickelanlage mit einer Steu ervorrichtung für die Fadenbremsen in stark verein fachter Darstellung,
• Figur 2 eine Teilansicht einer Steuervorrichtung mit mehreren Antriebselementen in Grundstellung,
• Figur 3 ein Fadenspannungs-Diagramm bei gleichförmiger Aus lenkung der Steuerstange,
• Figur 4 die Steuervorrichtung gemäss Figur 2 mit ungleichför mig ausgelenkter Steuerstange, und
• Figur 5 das Fadenspannungs-Diagramm zur Auslenkung der Steuerstange gemäss Figur 4.
• Wie in Figur 1 dargestellt, besteht eine Wickelanlage 1, z.B. eine Schär- oder Zettelanlage, in an sich bekannter Weise aus einer Wickelmaschine 2 und aus einem Spulengatter 3. Während des Schär- bzw. Zettelprozesses werden vom Spulengatter 3 von den darauf aufgesteckten Spulen 4 die Fäden 5 als Fadenverband 6 in der Wickelmaschine 2 auf eine Schärtrommel 7 aufgewickelt. Dabei passiert jeder Faden 5 je eine Fadenbremse 8 zur Erzeugung einer bestimmten Fadenspannung, sowie einen Fadenwächter 9, in welchem jeder Faden auf Dasein überwacht wird. Am Kreuzriet 10 werden die Fäden geordnet geführt und im Kreuzschärriet 11 auf die gewünschte Distanz gebracht. Der derart geordnete Fadenverband 6 gelangt schliesslich über eine auslenkbare Messwalze 12 und eine Umlenkwalze 13 auf die Schärtrommel 7.
• Das Spulengatter besteht aus einer Mehrzahl von senkrechten Spulenreihen 14 und den diesen Reihen zugeordneten Fadenspannerreihen 15. Die Länge des Spulengatters 3, die bis zu 15 m und mehr betragen kann, führt zu unterschiedlichen Lauflängen der Fäden zwischen der ersten Spulenreihe 16, welche der Schärtrommel 7 am nächsten liegt, und der letzten Spulenreihe 17, welche am weitesten von der Schärtrommel 7 entfernt liegt. Selbstverständlich sind in Wirklichkeit mehr Spulenreihen bzw. mehr Einzelspulen 4 pro Spulenreihe als in der Zeichnung dargestellt vorhanden.
• Die Fadenspanner 8 bestehen beispielsweise aus einem Tellerspanner mit einem Unterteller 18a und mit einem Oberteller 18b, wobei letzterer über ein Druckelement 19 mehr oder weniger auf den Unterteller 18a gedrückt wird und dabei eine Bremskraft auf den zwischen den Tellern geführten Faden ausübt. Jedes Druckelement 19 besitzt ein federndes Zwischenglied z.B. in Form einer Druckfeder 20, die eine bestimmte Vorspannung verursacht. Anstelle der Tellerspanner wären aber auch andere Bauarten von Fadenbremsen wie z.B. Rollenspanner oder dergleichen denkbar. .
• Alle Druckelemente 19 einer Fadenspannerreihe 15 sind über eine Schubstange 21 miteinander verbunden und können so gemeinsam in senkrechter Richtung bewegt werden. Bei einer Abwärtsbewegung der Schubstangen 21 werden die beiden Teller 18a und 18b ersichtlicherweise mehr gegeneinander gepresst, so dass sie eine grössere Bremskraft erzeugen. Dagegen werden bei einer Aufwärtsbewegung der Schubstangen 21 die Druckfedern 20 entlastet, so dass die Fadenspannung reduziert wird. Die Schubstangen 21 sind in Führungen 22 am nicht dargestellten Spulengattergestell gelagert.
• Zur Verstellung der Schubstangen 21 sind diese an ihrem unteren Ende kraftschlüssig mit einer Steuerstange 23 verbunden. Die Verbindung erfolgt vorzugsweise mittels Gelenken 25. Die Steuerstange 23 ist auch noch mit Pneumatikzylindern 24 verbunden, die ebenfalls gelenkig am nicht dargestellten Spulengattergestell befestigt sind und an der Steuerstange 23 an den Gelenken 39 angreifen. In Figur 1 ist lediglich an beiden Enden der Steuerstange je ein Pneumatikzylinder 24a und 24e dargestellt.
• Je nach der Position der Pneumatikzylinder 24a und 24e werden die Schubstangen 21 über die Steuerstange 23 mehr oder weniger verschoben, so dass die Fadenbremsen 8 einer Fadenspannerreihe 15 eine bestimmte Bremskraft auf die ihnen zugeordneten Fäden ausüben. In Figur 2 ist dargestellt, wie an der Steuerstange 23 mehrere Pneumatikzylinder 24a bis 24e angreifen. Die Steuerstange 23 selbst ist in Einzelabschnitte 23a bis 23d unterteilt, welche gelenkig miteinander verbunden sind. Je nach der Steuerstellung der einzelnen Pneumatikzylinder kann die Steuerstange 23 polygonartig oder gerade verschoben werden. Zwischen zwei Pneumatikzylindern sind jeweils zwei Schubstangen 21 an einem Steuerstangenabschnitt angelenkt.
• Wie bereits eingangs erwähnt muss ein Faden 5 von der Spule bis zum Fadenwächter 9 verschiedene, nicht dargestellte Führungsösen passieren. Auch der Luftwiderstand erhöht bei grösserer Lauflänge eines Fadens die Fadenspannung. Aus diesem Grund ergibt sich zwischen der ersten Spulenreihe 16 und der letzten Spulenreihe 17 eine stets zunehmende Erhöhung der Fadenspannung. Um daher an der Messwalze 12 eine gleichbleibende Fadenspannung sämtlicher Fäden zu erhalten, müssen die Fadenbremsen 8 mit einer Bremskraft beaufschlagt werden, welche in etwa umgekehrt proportional zur Lauflänge der ihnen zugeordneten Fäden ist. Die von der ersten Spulenreihe 16 kommenden Fäden werden somit stärker abgebremst als die von der letzten Spulenreihe 17 kommenden Fäden.
• In Figur 3 ist der Zusammenhang zwischen der natürlichen Fadenspannung und der Einwirkung der Bremskraft in einem Diagramm dargestellt. Auf der Abszisse sind die Pneumatikzylinder 24a bis 24e aufgetragen. Auf der Ordinate ist die Bremskraft P aufgetragen, wobei die Linie 37 die Ist-Fadenspannung ohne Einwirkung der Fadenbremsen darstellt. Die Linie 38 zeigt die in etwa umgekehrt proportional zunehmende Bremskraft an den Fadenbremsen, woraus die stets gleichbleibende Fadenspannung resultiert, welche mit der Linie 36 dargestellt ist.
• Die Praxis zeigt nun aber, dass der Verlauf der Ist-Fadenspannungskurve 37 nicht wie in Figur 3 dargestellt linear ist, sondern etwa der in Figur 5 dargestellten Fadenspannungskurve 37 entspricht. Damit auch bei diesem Verlauf der Ist-Fadenspannung die gewünschte gleichbleibende Soll-Fadenspannung 36 erzielt werden kann, muss ersichtlicherweise auch die Bremskraft an den Fadenbremsen kurvenförmig ansteigen, wie dies mit der Linie 38 in Figur 5 dargestellt ist. Dies lässt sich nur erreichen, wenn die Steuerstange 23 nicht gleichförmig linear, sondern ungleichförmig, also in der Form einer Kurve oder eines Polygons ausgelenkt wird. Diese ungleichförmige Auslenkung ist in Figur 4 dargestellt. Es ist ersichtlich, dass der Pneumatikzylinder 24e stärker ausgefahren ist als der Pneumatikzylinder 24a, so dass die Fadenbremsen der letzten Spulenreihe 17 unverhältnismässig stärker entlastet sind als die Fadenbremsen der übrigen Spulenreihen. Bei dieser Auslenkung ergibt sich wiederum eine stets gleich bleibende Soll-Fadenspannung, in Figur 5 dargestellt durch die Gerade 36. Zur Verdeutlichung der ungleichförmigen Auslenkung zeigt die Linie 40 die neutrale, horizontale Lage der Steuerstange 23.
• Neben den natürlichen, stets etwa gleich bleibenden Reibungswiderständen der einzelnen Fäden müssen aber während des Wickelprozesses auch noch stetig sich verändernde Parameter berücksichtigt werden, um eine gleichbleibende Fadenspannung zu erzielen. So erhöht der stets kleiner werdende Spulendurchmesser D durch die Ballonbildung die Fadenspannung zusätzlich, und zwar etwa proportional gleichbleibend bei sämtlichen Spulenreihen. Es ist daher erforderlich, die Fadenbremsen sämtlicher Spulenreihen fortwährend und proportional zu entlasten. Zu diesem Zweck müssen alle Pneumatikzylinder an der Steuerstange 23 mit einer gleichförmigen Bewegung ausgefahren werden, und zwar unabhängig von ihrer Ausgangsstellung. Die gewünschte Fadenspannung im Bereich des Fadenverbandes 6 ist schliesslich auch noch abhängig von der Fadenqualität, der Fadenart, der Farbe usw.
• All diese Parameter, welche sich während des Wickelprozesses verändern, beeinflussen den Wickelaufbau auf der Schärtrommel 7. Es müssen daher besondere Massnahmen getroffen werden, um die schädigenden Einflussgrössen auszuschalten. Dies geschieht durch die nachfolgend beschriebene Regelung. Die Wickelmaschine 2 besitzt beispielsweise eine Bedienungsstation 26 mit einer Eingabestation 27, in welcher über Eingabetasten 28 und Drucktasten 29 die Dispositionsdaten des zu wickelnden Fadenverbandes 6 eingegeben werden können. Diese Daten werden im Anzeigefeld 30 sichtbar und gleichzeitig dem Prozessor 31 zugeführt.
• Bei den Eingabedaten handelt es sich um textiltechnische und mechanische Solldaten wie z.B. die Fadenqualität, die Anzahl Fäden, die gewünschte Fadenspannung, die Wickellänge, die Wickelgeschwindigkeit oder die Anzahl Schärbänder. Die Eingabe der vorher erwähnten Daten in die Eingabestation 27 bewirkt vorerst, dass die im Prozessor 31 gespeicherten Korrekturdaten die Pneumatikzylinder 24a bis 24e so beeinflussen, dass die Steuerstange 23 eine Auslenkung erhält, welche eine stets gleichbleibende Soll-Fadenspannung bei allen Fäden bewirkt.
• Während des Betriebes misst die Messwalze 12 auf an sich bekannte Weise fortwährend die Spannung des Fadenverbandes 6 und leitet diese Daten über die Verbindungsleitung 32 in den Prozessor 31, wo diese Istdaten mit den gespeicherten Solldaten verglichen werden. Bei einer festgestellten Abweichung werden über die Output-Leitungen 33a bis 33e elektrische Steuersignale an die elektropneumatischen Druckregelventile 34a bis 34e abgegeben. Diese wandeln das elektrische Steuersignal in einen proportionalen Druck um, der als Steuerdruck über die pneumatischen Verbindungsleitungen 35a bis 35e den Pneumatikzylindern 24a bis 24e zugeführt wird. Die Wirkungsweise und Funktion elektropneumatischer Druckregelventile ist beispielsweise beschrieben in der Zeitschrift "Oelhydraulik und Pneumatik" 31 (1987) Nr. 5, S. 454 bis 456.
• In einer der Eingabetaster 28 kann nun z.B. in Prozenten oder in absoluten Werten die Differenz der Auslenkung bzw. der statischen Druckbeaufschlagung zwischen den einzelnen Pneumatikzylindern 24a bis 24e eingegeben werden, um die vorerwähnte gleichförmige Fadenspannung zu erzielen. Es ist natürlich auch möglich, diese Differenzwerte bereits bei der Eingabe der Fadenqualität innerhalb der Schärdisposition zu berücksichtigen, so dass keine zusätzlichen Korrekturwerte einzugeben sind. Der geschilderte Regelmechanismus kann aber nicht nur dazu benützt werden, um den Einfluss des sich reduzierenden Spulendurchmessers D oder der Geschwindigkeitsveränderung auszugleichen. Es ist auch möglich, im Prozessor 31 bei bestimmten Betriebszuständen eine zunehmende oder abnehmende Fadenspannung am Fadenverband 6 zu programmieren. Dies gilt speziell beim Anfahrvorgang der Wickelanlage, bei dem die Spannungsveränderung während des Hochfahrens der Maschine ausgeglichen werden kann.
• Selbstverständlich sind zum dargestellten Ausführungsbeispiel Alternativen denkbar, ohne dass dabei der Gegenstand der Erfindung verlassen würde. So müssten beispielsweise die Antriebselemente 24 nicht unmittelbar an der Steuerstange 23 angreifen. Es wäre auch denkbar, die Antriebselemente über einen Hebelmechanismus mit der Steuerstange 23 zu verbinden. Anstelle von gelenkigen Einzelabschnitten könnte die Steuerstange 23 auch derart flexibel ausgebildet sein, dass eine gewünschte ungleichförmige Auslenkung ohne Einbau von Gelenken möglich ist.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Spannungsausgleich der Fäden (5) an einem Spulengatter (3), insbesondere für Schär- oder Zettelanlagen mit einer Mehrzahl von senkrechten Spulenreihen (14), mit einer Fadenbremse (8) für jeden Faden (5) und mit einer gemeinsamen Steuervorrichtung für die Fadenbremsen (8), wobei die Fadenbremsen in Abhängigkeit der Lauflänge der ihnen zugeordneten Fäden mit unterschiedlicher Bremskraft beaufschlagbar sind, die Steuervorrichtung ein Getriebe mit je einem Betätigungsmittel (21) für jede Spulenreihe aufweist, welches mit den Fadenbremsen (8) in Wirkverbindung steht, und das Getriebe eine Steuerstange (23) aufweist, an der die Betätigungsmittel (21) im Abstand angreifen, wobei mehr als zwei Antriebselemente (24) mit der Steuerstange verbunden sind, welche zum Verändern der Relativlage der Steuerstange (23) einzeln ansteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenbremsen ein Druckelement (19) zur unmittelbaren bremsenden Beaufschlagung der Fäden aufweisen, dass die Steuerstange (23) zur ungleichförmigen Auslenkung flexibel ausgebildet ist, oder dass die Steuerstange (23) zur ungleichförmigen Auslenkung in gelenkig miteinander verbundene Einzelabschnitte (23a bis 23d) unterteilt ist, wobei an jedem Ende eines Einzelabschnittes bzw. an den Gelenken (39) je ein Antriebselement (24) angreift.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Antriebselementen an der Steuerstange (23) wenigstens zwei Betätigungsmittel (21) angreifen.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmittel (21) Schubstangen sind, welche gelenkig mit der Steuerstange (23) verbunden sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebselemente (24) Druckmittelzylinder sind, welche gelenkig mit der Steuerstange (23) verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmittelzylinder Pneumatikzylinder (24) sind, und dass jedem Pneumatikzylinder ein elektropneumatisches Druckregelventil (34) zugeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebselemente (24) über einen Prozessor (31) ansteuerbar und proportional verstellbar sind, indem zur Bildung eines Sollwertes eine gewünschte Fadenspannung bei einem beliebigen Betriebszustand programmierbar ist, wobei der Prozessor zur Bildung eines Stellsignals mit einer Spannungsmesseinrichtung als Istwertgeber verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsmesseinrichtung eine auslenkbare Messwalze (12) ist, an der der abgezogene Fadenverband (6) umgelenkt wird.

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