Fadenfühler

Abstract

 Ein Fadenfühler zur Messung der Fadenzugkraft sitzt auf einem federelastischen oder federnd belasteten Träger (5) DerTräger (5) ist mit seinem mit der Fadenzugkraft belasteten Ende vor einer pneumatischen Düse (8) gelagert. Die Düse (8) Ist an ein Pneumatiksystem mit konstant eingestelltem Druck über eine Drossel (12) angeschlossen. Der Druck hinter der Drossel (12) repräsentiert das Meßsignal für die Fadenzugkraft. Der Träger (5) kann ein einseitig eingespannter, vorzugsweise als Parallelfeder ausgebildeter Federstab sein. Das pneumatische System, an dem die Düse (8) angeschlossen ist, kann mit einem Speicher verbunden sein, um kurzfristige Schwankungen der Fadenzugkraft auszugleichen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Fadenfühler mit einem pneumatischen Ausgangssignal.

[0002] Ein derartiger Fadenführer ist z.B. in der deutschen Patentschrift 28 32 930 beschrieben. Es handelt sich dabei um einen Fadenwächter, der lediglich das Vorhandensein des Fadens abtastet und in Abhängigkeit vom Vorhandensein ein positives oder negatives Signal abgibt.

[0003] Durch die Erfindung wird demgegenüber ein Fadenfühler bereitgestellt, durch den die Fadenzugkraft kontinuierlich gemessen werden kann und der in Abhängigkeit von der Fadenzugkraft ein analoges, sich mit der Zugkraft stetig und vorzugsweise linear änderndes Ausgangssignal abgibt.

[0004] Hierzu wird ein pneumatisches Drucksystem, das über eine Drossel mit Luft eines konstanten, voreingestellten Drucks beaufschlagt wird, über eine Düse entlastet. Diese Düse ist mit einem durch die Fadenzugkraft belasteten Schließkörper verschlossen. Dadurch stellt sich in dem Drucksystem ein die Fadenzuzgkraft repräsentierender Druck ein, der unmittelbar gemessen oder über einen druck-elektrischen Wandler einer Datenausgabeeinrichtung, Datenerfassungseinrichtung, Datenverarbeitungseinrichtung, Regler oder dgl. vorgegeben werden kann.

[0005] Der mit der Fadenzugkraft belastete Schließkörper ist vorzugsweise ein einseitig eingespannter Federstab, der mit seinem, freien Ende einerseits fadenzugkraft-belastet ist und andererseits auf der Düse aufliegt. Die Einspannung dieses Federstabs geschieht so, daß der Federstab mit seinem freien Ende in der unbelasteten Stellung einen geringen Spalt zu der Düse bildet.

[0006] Die Schwingungsanfälligkeit des Systems wird dadurch herabgesetzt bzw. gänzlich vermieden, daß ein Luftspeicher an das System angeschlossen wird.

[0007] Es ergibt sich z.B. beim Aufspulen von mehreren synthetischen Fäden auf eine einzige Spulspindel, wie es z.B. in Spinnanlagen erfolgt, die Notwendigkeit, die Drehzahl der Spulspindel in Abhängigkeit von der Fadenzugkraft zu steuern. Hierzu wird erfindungsgemäß vorgesehen, daß an das Drucksystem mehrere Düsen/Schließkörperpaarungen angeschlossen sind, durch die jeweils die Zugkraft eines Fadens erfaßt wird. Der Druck des Drucksystems repräsentiert sodann einen Mittelwert der Fadenzugkraft aller über dasselbe System erfaßten Fäden. Dieser Mittelwert wird sodann zur Steuerung der Spindeldrehzahl verwandt.

[0008] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben.

[0009] Die Figuren bis 3 zeigen den Fadenfühler in drei verschiedenen Ansichten.

[0010] Der Faden 1, der mit Laufrichtung 2 anläuft, wird zwischen den Fadenführern 3 und 4 durch den Fadenführer 5 des Fadenfühlers aus seinem geraden Lauf ausgelenkt. Hierdurch wird auf den Fadenführer 5 eine Kraft in Richtung des Pfeils 6 ausgeübt. Diese Kraft wird auf den Federstab 7 übertragen, der an seinem einen Ende fest eingespannt ist und der an seinem anderen Ende den Fadenführer 5 trägt. Auf der Rückseite des freien Endes des Federstabs 7 befindet sich eine Düse 8. Die Düse 8 ist in eine ortsfeste Halterung 9 eingespannt und kann in dieser Halterung - z.B. durch Gewinde 10 - axial verstellt werden. Dadurch läßt sich ein Spalt der Spaltweite S zwischen dem Kopf der Düse 8 und dem freien Ende des Federstabs 7 im unbelasteten Zustand, d.h. ohne Aufbringung der Fadenzugkraft einstellen. Wie später noch ausgeführt, ändert sich die Spaltweite S mit der Fadenzugkraft infolge der auf den Fadenführer 5 einwirkenden Kraft in Richtung 6.

[0011] Die Düse ist an ein Drucksystem angeschlossen, das hier lediglich schematisch dargestellt ist. Das Drucksystem wird von der Druckquelle 11 gespeist. Der Druck pl dieser Druckquelle 11 wird voreingestellt und konstant gehalten. Weiterhin ist die Drossel 12 -vorgesehen, durch die der Luftdurchsatz den Ausströmverhältnissen an der Düse angepaßt wird. Dazu ist die Drossel einstellbar. Das Drucksystem mündet zum einen in der Düse 8,'die als Auslaß dient. Die ausströmende Luftmenge hängt von der Spaltweite S ab. Die Spaltweite S ist wiederum von der Fadenzugkraft bzw. der Kraft 6 abhängig, die auf den Fadenführer 5 ausgeübt wird. Infolgedessen stellt sich in dem Drucksystem ein von der Fadenzugkraft abhängiger Druck p2 ein. Durch die Voreinstellung des Druckes pl, die Voreinstellung der Drossel 12, die Voreinstellung der Spaltweite S im unbelasteten Zustand, durch die Auswahl des Federstabs 7 und die Einstellung der Einspannlänge L läßt sich erreichen, daß der im System herrschende Druck p2 über einen weiten Bereich mit der Fadenzugkraft linear ansteigt. In jedem Falle ist eine eindeutige stetige Abhängigkeit zwischen dem Druck p2 und der Fadenzugkraft gegeben. Der Druck p2 wird entweder über das Druckanzeigegerät 13, das eine auf Fadenzugkraft geeichte Meßskala besitzt, angezeigt. Zusätzlich oder alternativ kann ein Druck/elektrischer Wandler 14 vorgesehen sein, dessen Ausgangssignal ebenfalls direkt für die Signalgabe benutzt oder gespeichert oder in einer Datenverarbeitungsanlage oder einer Steuer- oder Regeleinrichtung verarbeitet werden kann.

[0012] Je nach Schwingungsanfälligkeit wird vorgesehen, daß das Drucksystem an einen Speicher 15 im Nebenschluß angeschlossen ist. Hierdurch können insbesondere auch unerwünschte Schwankungen ausgeglichen werden.

[0013] Es hat-sich gezeigt, daß das Schwingungsverhalten auch durch die Formgebung des Federstabs z.B. dadurch verbessert werden kann, daß der Federstab 7 - wie in Fig. 3 dargestellt - mit einem schmaleren Ende hergestellt wird. Hierdurch wird vermieden, daß sich unterhalb des Federstabs ein instabiles Druckpolster einstellt, das zuSchwingungen führt. Alternativ kann der Federstab im Bereich der Auflagefläche der Düse 8 durchbohrt sein, um den Druckaufbau zu vermeiden.

[0014] Fig. 4 zeigt eine Aufspuleinrichtung für Chemiefasern schematisch. Es werden auf einer Spulspindel 19 drei Fäden 1 zu drei Spulen 18 auf jeweils einer Spulhülse 20 aufgespult. Sämtliche Spulhülsen 20 sind auf der Spulspindel 19 gemeinsam aufgespannt.

[0015] Die Fäden laufen mit konstanter Geschwindigkeit in Pfeilrichtung 2 an. Sie werden jeweils zwischen den Fadenführern 3 und 4 durch den an einem Federstab 7 sitzenden Fadenführer 5 umgelenkt. Die Fäden laufen sodann durch einen Kopffadenführer, der die Spitze eines sog. Verlegungsdreiecks bildet, und werden durch den hin- und hergehenden Changierfadenführer 17 zu der Spule 18 verlegt.

[0016] Die Spulspindel wird durch Elektromotor 21 angetrieben.

[0017] Die Fadenzugkraft jedes zwischen den Fadenführern 3 und 4 ausgelenkten Fadens wird jeweils durch eine Düse 8 abgetastet. Jede der Düsen 8 ist an ein gemeinsames Drucksystem angeschlossen. Dieses Drucksystem wird aus der gemeinsamen Druckquelle 11 mit dem konstanten voreingestellten Druck pl über Drossel 12, die einstellbar ist, gespeist. Dadurch stellt sich in dem Drucksystem ein Druck p2 ein, der von der Summe des Luftdurchsatzes durch die Düsen 8 abhängt. Dadurch stellt sich der Druck p2 auf einen Wert ein, der den Mittelwert der Fadenzugkraft der drei Fäden repräsentiert. Dieser Druck p2 wird über den Wandler 14 einer Steuereinrichtung 22 aufgegeben, durch welche die Antriebsdrehzahl des Elektromotors 21 derart gesteuert wird, daß die Aufwickelgeschwindigkeit der Fäden sowie der Mittelwert der Fadenzugkräfte auch bei wachsendem Spulendurchmesser im wesentlichen konstant bleibt.

[0018] Eine weitere-Anwendungsmöglichkeit ergibt sich für den erfindungsgemäßen Fadenfühler bei der Regelung der Fadenspannung eines von einer Spule ablaufenden Fadens oder Drahtes, z.B. bei der Fertigung dünner Stahlseile, des sog. Stahlkords. Zum Erreichen der in der Regel geforderten großen Gleichmäßigkeit des fertigen Produkts ist es notwendig, die Zugkraft in den dem Verseilkaliber zulaufenden Drähten auf einem möglichst konstanten Wert zu halten. Zu diesem Zweck ist es bekannt, die in den Rotoren gelagerten Drahtvorratsspulen, die Ablaufspulen, mit Spulenbremsen auszustatten, deren Bremskraft durch Führen des ablaufenden Drahts über einen auf die Bremse wirkenden Tänzerarm beeinflußbar ist.

[0019] Die Durchmesserunterschiede der vollen oder leeren Drahtspule sind aber beträchtlich, was auch einen ebenso großen Unterschied in der erforderlichen Bremskraft bedeutet, die für das Aufrechterhalten einer konstanten Drahtzugkraft aufgebracht werden muß. In Lösung der dadurch sich ergebenden technischen Aufgabe liefert der erfindungsgemäße Fadenfühler als Teil der pneumatischen Bremskraftregelung an einer auf eine Ablaufspule in einer Verseilmaschine wirkenden Spulenbremse durch Abgriff der Zugkraft im ablaufenden Draht ein der Regelabweichung proportionales Meß- oder Ausgangssignal, das auf die Druckluftversorgung des pneumatischen Antriebs der Spulenbremse aufgegeben wird.

[0020] Der Schließkörper kann, wie vorhergehend beschrieben, durch einen Federstab gebildet sein, der hier über die mit ihm zusammenwirkende Düse hinaus zur Aufnahme einer Überlaufrolle für den ablaufenden Draht zu verlängern ist. Er kann aber auch an einem schwenkbaren, einarmigen oder zweiarmigen Hebel, vorzugsweise im Bereich von dessen Schwenkachse, befestigt sein, der einmal durch die in der über eine Umlenkrolle geführten Drahtschlaufe wirkende Zugkraft und zum anderen durch eine vorzugsweise konstante Führungskraft entgegen der Wirkung der Drahtschlaufe belastet ist. Diese Führungskraft, die der' Fadenzugkraft in der Drahtschlaufe entgegengerichtet ist, kann mechanisch durch Federn oder dgl. oder auch pneumatisch mittels eines mit konstantem Druck beaufschlagten Druckluftantriebs aufgebracht werden.

[0021] Ein Schließkörper im Sinne des vorhergehenden Textes einschließlich der Ansprüche ist der Träger der vom die Mündung der Düse verlassenden Luftstrahl getroffenen Prallfläche. Der Abstand zwischen Düse und Prallfläche ist in Abhängigkeit von den auf den Schließkörper wirkenden Kräften variabel, darf jedoch innerhalb des Regelbereichs zwar gegen Null gehen, nicht aber Null werden.

[0022] In der Fig. 5 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für die Verwendung des erfindungsgemäßen Fadenfühlers zur Regelung der Ablaufspannung eines Drahtes dargestellt. Der von der Vorrats- oder Ablaufspule 31 abgezogene Draht - mit 32 und 33 sind der maximale und der minimale Ablaufdurchmesser angedeutet - läuft über eine ortsfeste Umlenkrolle 39 zu einer am Hebel oder Tänzerarm 41 befestigten Uberlaufrolle 40 und bildet die Drahtschleife 44. Auf eine mit der Ablaufspule 31 in Verbindung stehende Bremstrommel 34 wirkt die bei 58 gelagerte Bremse 35, 36, die durch den Druckluftantrieb,37, 38 betätigt wird.

[0023] Der Tänzerarm 41 ist im dargestellten Beispiel zweiarmig. Während am einen Arm 43 über die Uberlaufrolle 40 die Drahtschleife 44 angreift, wirkt auf den anderen Arm 42 ein zweiter Druckluftantrieb 45, 48. Beide Kräfte sind einander entgegengerichtet. Der zweite Druckluftantrieb 45, 48 wird über eine Leitung 55 aus einer Luftquelle gespeist, die einen einstellbaren, den eingestellten Wert haltenden Luftdruck liefert. Auf diese Weise wird auch die als Führungskraft wirkende Kraft des zweiten Druckluftantriebs auf dem eingestellten Wert gehalten.

[0024] Den-Schwankungen in der Zugkraft der Drahtschlaufe 44 folgend führt der Tänzerarm 41 gegen die konstante Kraft des zweiten Druckluftantriebs 45, 48 eine oszillierende Bewegung aus, die sich auf die Prallfläche des Schließkörpers 47 überträgt. Dadurch variiert auch der Abstand zwischen Düse 46 und Prallfläche des Schließkörpers 47. Die dadurch hervorgerufenen Druckschwankungen wirken über die Leitung 54 zurück bis zum vor der Drossel 53 liegenden Abgang der Leitung 52 zum ersten Druckluftantrieb 37, 38 und in diese Leitung 52 hinein, so daß der auf der Antrieb 37, 38 wirkende Druck den im Fühler 46, 47 durch die Abstandsänderungen verursachten Druckschwankungen folgt, was bedeutet, daß auch die Bremswirkung sich entsprechend ändert.

BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG

[0025] 

1 Faden

2 Laufrichtung

3 Fadenführer

4 Fadenführer

5 Fadenführer

6 Kraft, Kraftrichtung

7 Federstab

8 Düse

9 Halterung

10 Gewinde

11 Druckquelle '

12 Drossel

13 Druckanzeige

14 Druck/elektrischer Wandler

15

16 Kopffadenführer

17 Changierfadenführer

18 Spule

19 Spindel

20 Spulhülse

21 Elektromotor

22 Steuereinrichtung

31 Ablaufspule, Drahtvorratsspule

32 größter Durchmesser

33 kleinster Durchmesser

34 Bremstrommel

35 Bremse

36 Bremshebel

37 Druckluftantrieb, erster Druckluftantrieb

38 Kolbenstange, Druckluftantrieb

39 Umlenkrolle

40 Uberlaufrolle, Tänzerarmrolle

41 Hebel, Tänzerarm

42 Hebelarm

43 Hebelarm

44 Drahtschleife, ablaufender Draht

45 Luftzylinder, Druckluftantrieb

46 Düse, Fadenfühler

47 Schließkörper, Prallfläche

48 Kolbenstange, Druckluftantrieb

49 Luftquelle

50 Luftquelle

51 konstante Luftquelle

52 Verbindungsleitung, Leitung

53 Drossel

54 Leitung

55 Leitung

56 Leitung

57 Anschlag

58 Schwenkachse

59 Schwenkachse, Drehachse

Ansprüche

1. Fadenfühler mit einem pneumatischen Ausgangssignal gekennzeichnet durch ein pneumatisches, über eine Drossel mit Luft konstanten, voreingestellten Drucks beaufschlagtes System, das über eine Düse und einen relativ dazu beweglichen, mit der Fadenzugkraft belasteten Schließkörper ins Freie mündet und dessen Druck das die Fadenzugkraft repräsentierende Meßsignal darstellt.

2. Fadenfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper Teil eines einseitig eingespannten Federstabs ist.

3. Fadenfühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper in der unbelasteten Stellung des Federstabs einen Spalt zu der Düse bildet.

4. Fadenfühler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksystem einen Speicher beinhaltet.

5. Fadenfühler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksystem mehrere, jeweils von einem Faden beaufschlagte Düsen-Schließkörper-Paarungen aufweist.

6. Fadenfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Teil (40 bis 47) der Bremskraftregelung an einer auf eine Ablaufspule (31) in einer Verseilmaschine wirkenden Spulenbremse (35) durch Abgriff der Zugkraft im ablaufenden Draht (44) ein der Regelabweichung proportionales Meß- oder Ausgangssignal für die Druckluftversorgung (49, 50) des pneumatischen Antriebs (37) der Spulenbremse (35) liefert.

7. Fadenfühler nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der den Schließkörper darstellende Federstab (7) über die Düse (8) hinausragt und an seinem freien Ende eine Uberlaufrolle (40) für eine vom ablaufenden Draht gebildete Schleife (44) trägt.

8. Fadenfühler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (47) an einem schwenkbaren Hebel (41) befestigt ist, auf den die Fadenzugkraft des über eine an ihm befestigte Uberlaufrolle (40) geleiteten ablaufenden Drahtes (44) und eine dieser entgegengerichtete, vorzugsweise konstante Führungskraft (45, 48) wirken und dessen (41) den Abstand zwischen Düse (46) und Schließkörper (47) ändernden Schwenkbewegungen das Ausgangssignal beeinflussen.

9. Fadenfühler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungskraft durch eine Zug- oder Druckfeder erzeugt wird.

10. Fadenfühler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungskraft durch einen mit konstantem Druck beaufschlagten Druckluftantrieb (45, 48) aufgebracht ist.

11. Fadenfühler nach einem der AnsprUche 8 bis 10, . dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (47) im Bereich der Drehachse (59) des Hebels (41) an diesem befestigt ist.

12. Fadenfühler nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein als zweiarmiger Hebel (42, 43) ausgebildeter Tänzerarm (41) in unmittelbarer Nähe seiner Schwenkachse (59) den Schließkörper (47) trägt, an einem Arm (42) durch eine konstant gehaltene, von einem Luftdruckantrieb (45, 48) aufgebrachte Kraft belastet ist und am anderen Arm (43) eine Überlaufrolle (40) für die von der Ablaufspule (31) über eine ortsfeste Umlenkrolle (39) zur Überlaufrolle (40) geführte Drahtschlaufe (44) angebracht ist.

Zeichnung