Verfahren und Vorrichtung zum Regeln der Fadenbandbreite bei Schärmaschinen

Abstract

 An der Schärmaschine (2) wird die Bandbreite (11) des Faden­bandes (10) mit Hilfe einer Zeilenkamera (25) kontinuierlich überwacht. Die gemessene Bandbreite wird in einem Prozessor (32) mit einem gespeicherten Sollwert verglichen, wobei Abweichungen ein Stellsignal bilden, das einen Stellmotor (35) am Schärriet (9) aktiviert. Dadurch ist bei voller Wickelgeschwindigkeit eine kontinuierliche Bandbreitenrege­lung gewährleistet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln der Faden­bandbreite bei Schärmaschinen mit einer drehbaren Schärtrom­mel und mit einem in seiner Breite verstellbaren Schärriet, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Beim Schären ist es zur Erzeugung einer einwandfreien Schär­kette erforderlich, dass die einzelnen Fadenbänder mit hoher Präzision auf die Schärtrommel aufgewickelt werden. Bereits geringe Abweichungen in der Breite führen zu einem schlechten Wickelaufbau, so dass die Schärkette unbrauchbar werden kann. Durch verschiedene Einflussfaktoren können insbesondere Band­breitenveränderungen zwischen dem Schärriet und der Schär­trommel auftreten. Als Störgrössen kommen beispielsweise in Betracht: Unterschiedliche Wickelgeschwindigkeiten, die durch die Rotation der Schärtrommel entstehende Umluft, unter­schiedliche Fadenspannungen, statische Aufladung der Fäden, Vibration der Anlage, unterschiedliche Fadendichte und Faden­qualität usw.

[0003] Zur Kontrolle der Bandbreite war es bisher üblich, die Breite der einzelnen Bänder durch Nachmessen auf der Schärtrommel zu kontrollieren, um beim Feststellen von Abweichungen ggf. das Schärriet manuell nachzujustieren. Durch die DE-A-35 27 424 ist eine Messvorrichtung bekannt geworden, mit deren Hilfe das Messen der Bandbreite am laufenden Fadenband möglich ist. Dabei ist parallel zur Schärtrommel ein Messlineal sowie eine mit diesem zusammenwirkende und dazu parallel verstellbare Längenmesseinrichtung angeordnet. Mit dieser kann die Rela­tivlage der äussersten Fäden des Fadenbandes geortet und gemessen werden. Der Messvorgang kann zwar bei dieser Vor­ richtung bei maximaler Wickelgeschwindigkeit durchgeführt werden, eine selbständige Korrektur der Bandbreite findet jedoch nicht statt.

[0004] Ein motorisch verstellbares Schärriet ist durch die EP-A-­174 631 bekannt geworden. Das Riet wird dabei in Abhängigkeit von der Fadenspannung beeinflusst, wobei ein gleichmässiger Durchmesser am Kettbaum angestrebt wird. Die tatsächliche Bandbreite nach dem Passieren des Schärrietes bleibt unbe­rücksichtigt.

[0005] Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dessen Hilfe auf einfachste Weise bei voller Wickelgeschwindigkeit die Band­breite auf der Schärtrommel kontinuierlich gemessen und gere­gelt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale der Ansprüche 1 oder 2 aufweist. Es ist ferner eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche die Bedienung der Schärmaschine erleichtert und welche eine rationellere Arbeitsweise ermöglicht. In vorrichtungs­mässiger Hinsicht wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäss Anspruch 9 gelöst.

[0006] Die berührungslose Bandbreitenmessung mit Hilfe der optischen Mittel hat den Vorteil, dass das Fadenband zur Breitenmessung praktisch keinen physikalischen Störgrössen ausgesetzt ist. Die Breitenmessung kann zudem unmittelbar vor oder auf der Auflaufstelle des Fadenbandes auf die Schärtrommel gemessen werden, so dass mit der Regelung eine optimale Wirkung erzielt wird. Je nach Reaktionsvermögen des Regelkreises erstrecken sich Breitenabweichungen am Fadenband nur über verhältnismässig kurze Bandstrecken.

[0007] Die Breite des Fadenbandes kann auch auf einer zwischen Schärriet und Schärtrommel angeordneten Umlenkwalze gemessen werden. Dabei kann die Umlenkwalze z.B. aus einem reflektie­renden Material gefertigt sein, wodurch der Messprozess erleichtert werden kann.

[0008] Besonders vorteilhaft wird die Bandbreite mit Hilfe einer Zeilenkamera gemessen. Die Zeilenkamera erlaubt ein hohes Bildauflösungsvermögen und damit genaue Messresultate. Die Zeilenkamera lässt sich ausserdem auf einfachste Weise in verschiedenen Positionen montieren und über Glasfaserleitung mit dem Steuerrechner verbinden. Aber auch andere optische Messmethoden im Auflicht- oder im Durchlichtverfahren sind denkbar.

[0009] Weitere Vorteile und Einzelmerkmale der Erfindung sind aus der nachstehenden Beschreibung und aus den Zeichnungen ersichtlich. Ein Ausführungsbeispiel ist anhand dieser Zeich­nungen dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 die Seitenansicht einer Schäranlage,

Figur 2 eine Draufsicht auf die Schärmaschine gemäss Figur 1,

Figur 3a den Wickelbeginn an einer Schärmaschine gemäss Stand der Technik,

Figur 3b das Wickeln des ersten Bandes an einer Schärma­schine gemäss Stand der Technik,

Figur 4a die Vorbereitung zum Wickeln an einer erfindungs­gemässen Schärmaschine, und

Figur 4b den Wickelbeginn für das erste Band an einer erfindungsgemässen Schärmaschine.

[0010] In den Figuren 1 und 2 ist eine konventionelle Schäranlage 1, bestehend aus Schärmaschine 2 und Schärgatter 3 dargestellt. Auf dem Schärgatter 3 sind eine Vielzahl von Spulen 4 aufge­steckt, deren Fäden 5 zur Erzeugung einer konstanten Faden­spannung je einen Fadenspanner 6 passieren. Am Fadenwächter 7 werden die Fäden 5 auf Dasein überwacht und gelangen anschliessend im Bereich der Schärmaschine 2 zum Fadenkreuz­riet 8, in dem jeder einzelne Faden 5 in eine bestimmte Rei­henfolge gebracht wird. Im nachfolgenden Schärriet 9 werden die Fäden in einer bestimmten Fadendichte zu einem Fadenband geformt, das in der gewünschten Bandbreite 11 über Umlenkwal­zen 12 der Schärtrommel 13 zugeführt wird.

[0011] Auf der Schärtrommel wird das Fadenband 10 auf an sich be­kannte Weise in Form von einzelnen Bändern 14a, 14b, 14c usw. entlang dem Konus 15 auf die Schärtrommel 13 aufgewickelt. Dabei ist es wichtig, dass der Wickelaufbau der einzelnen Bänder 14 stets gleich bleibt, so dass die Längen der Fäden aller Einzelbänder übereinstimmen. Für eine stets gleichblei­bende Fadenspannung für alle Fäden 5 sowie für eine Konstant­haltung der Fadenspannung sind verschiedene, hier nicht näher beschriebene Mittel vorgesehen.

[0012] Die gewünschte Bandbreite 11 für ein Fadenband 10 kann am Schärriet 9 mit Hilfe einer Spindel 17 eingestellt werden. Diese Spindel bewegt die beiden Hälften des Schärriets gegen­sinnig auf an sich bekannte Weise. Bei konventionellen Schär­maschinen erfolgt die Betätigung der Spindel 17 über ein Handrad 16, wie aus Figur 3a ersichtlich ist. Gemäss den Figuren 1, 2 und 4 erfolgt die Betätigung jedoch über einen Stellmotor 35, wie nachstehend noch beschrieben wird.

[0013] Ueber dem Schärriet 9 ist eine Zeilenkamera 25 befestigt, deren optische Achse 40 auf das Fadenband 10 unmittelbar vor dem Auflaufpunkt 18 an der Schärtrommel 13 gerichtet ist. Hinter dem Fadenband 10 ist in der Messebene ein Reflexstrei­ fen 26 angeordnet, der von der Kameraseite her mit einer Lichtquelle 41 beleuchtet werden kann. Die Bandbreite kann so als Schattenwurf auf dem Reflexstreifen 26 gemessen werden. Denkbar wäre aber auch die direkte Erfassung der Bandbreite über dessen Eigenreflex, was jedoch nur bei reflektierenden Fäden z.B. aus Glasfasern möglich ist.

[0014] Vorzugsweise wird eine Zeilenkamera mit ca. 4000 Pixeln ver­wendet, so dass bei einer Bandbreite von 400 mm eine Auflö­sung von 0,1 mm erreicht werden kann. Die Zeilenkamera 25 ist derart über dem Fadenband montiert, dass die optische Achse 40 auf einer quer zum Fadenband stehenden Ebene verläuft, welche das Schärriet als Winkelhalbierende in zwei Hälften unterteilt. Unter bestimmten Voraussetzungen könnte die Zei­lenkamera selbstverständlich auch unter dem Fadenband mon­tiert sein. Es wäre auch denkbar, dass die optische Achse 40 nicht geradlinig, sondern über Umlenkspiegel auf das Faden­band gerichtet ist.

[0015] Die ganze Anordnung bestehend aus Schärriet, Zeilenkamera und Umlenkwalzen ist zur Schrägführung der Bänder 14 auf einem Schärschlitten 22 angeordnet. Dieser Schärschlitten kann durch nicht näher dargestellte Mittel sowohl achsparallel zur Schärtrommel 13 als auch quer zu dieser Achse verschoben werden. Die Verschiebung erfolgt beim Wickeln automatisch. Zusätzlich kann das Schärriet mit der Zeilenkamera zur achs­parallelen Verschiebung relativ zur Schärtrommel aber auch noch mit einem Handrad 36 justiert werden, was für den Start des Wickelvorgangs von besonderer Bedeutung ist. Mit dem Handrad 36 wird eine Spindel gedreht, die über ein Gestänge 37 das Schärriet 9 verschiebt.

[0016] In Figur 2 ist schematisch die Wirkverbindung der Zeilenka­mera 25 und des Stellmotors 35 mit einer Bedienungsstation 27 dargestellt. Diese besteht aus einer Eingabestation 28 und aus einem Prozessor 32, der als Vergleichseinrichtung für die Regelung dient. Die Eingabestation 28 ist mit Eingabetasten 29, mit numerischen Drucktasten 30 und mit einem Anzeigefeld 31 versehen. Sie weist ferner eine Eichstation 39 auf. Eine Eingangsleitung 38 verbindet die Zeilenkamera 25 mit der Bedienungsstation 27, und je eine Ausgangsleitung 33 und 34 verbinden die Bedienungsstation 27 mit dem Stellmotor 35 bzw. mit dem nicht näher dargestellten Schärmaschinenantrieb.

[0017] In den Figuren 3a und 3b ist ein Wickelvorgang gemäss Stand der Technik dargestellt. Bei Figur 3a wird damit begonnen, ein erstes Band 14a auf die Schärtrommel aufzuwickeln. Der erste Faden 19 des Fadenbandes 10 muss dabei exakt im Schnittpunkt 20 des zylindrischen Teils l3a zum Konus 13b der Schärtrommel 13 liegen.

[0018] Sobald diese Lage eingestellt ist, kann mit dem Wickeln des ersten Bandes 14a gemäss Figur 3b begonnen werden. Voraus­setzung für einen korrekten Wickelaufbau ist dabei, dass sich das Fadenband 10 exakt entlang der Konuslinie 21 ablegt. Dazu wird, wie bereits erwähnt, der Schärschlitten 22 in X- und in Y-Richtung verschoben, so dass ein zum Konus 13b paralleler Wickelaufbau 24 entsteht. Beim Feststellen allfälliger Brei­tenabweichungen wird das Schärriet 9 über das Handrad 16 manuell verstellt.

[0019] Der Schärprozess mit der erfindungemässen Vorrichtung wickelt sich wie folgt ab: Zunächst werden gemäss Figur 4a die Fäden 5 des Fadenbandes 10 durch das Schärriet 9 geführt und mit einem Knoten 42 versehen, der in der Schärtrommel 13 einge­hängt wird. Die Zeilenkamera 25 ist in Figur 4a nur angedeu­tet.

[0020] Bevor der Wickelvorgang beginnen kann, müssen an der Bedie­nungsstation 27 die Schärdaten eingegeben werden. Die einge­gebenen Daten können im Anzeigefeld 31 unmittelbar abgelesen werden. Aus den Schärdaten ermittelt der Prozessor die erfor­ derliche Bandbreite 11, die über die Ausgangsleitung 34 und den Stellmotor 35 automatisch am Schärriet 9 eingestellt wird. Gleichzeitig speichert der Prozessor 32 diese Bandbrei­te als Sollwert, mit dem die gemessenen Istwerte später per­manent verglichen werden. Der Prozessor 32 steuert über die Ausgangsleitung 33 aber auch noch die Schärmaschine, insbe­sondere die Drehzahl der Schärtrommel bzw. deren Start und Stopp und damit gleichzeitig die Verschiebung des Schär­schlittens 22.

[0021] Anschliessend wird gemäss Figur 4b das Schärriet nach ein bis zwei Schärtrommel-Umdrehungen mit dem Handrad 36 über das Gestänge 37 in die Grundposition zum Wickeln des ersten Ban­des gebracht. Dazu muss der erste Faden 19 wiederum genau auf die Schnittstelle zwischen dem zylindrischen Teil und dem Konus der Schärtrommel gebracht werden.

[0022] Nachdem die Vorbereitungsarbeiten wie beschrieben abgeschlos­sen sind, kann der Schärprozess beginnen. Die Schärtrommel 13 dreht sich in der gewünschten Drehzahl und die Fäden 5 werden vom Schärgatter 3 abgezogen. Die Zeilenkamera 25 misst konti­nuierlich die Bandbreite 11 des Fadenbandes 10 und führt die ermittelten Werte über die Eingangsleitung 38 dem Prozessor 32 zu. Dort werden die ermittelten Werte mit dem gespeicher­ten Sollwert verglichen, wobei Abweichungen ein Stellsignal bilden, das über die Ausgangsleitung 34 dem Stellmotor 35 zugeführt wird. Der Stellmotor verändert die Breite des Schärriets 9 so lange in Richtung zum Sollwert hin, bis der gemessene Istwert wiederum dem Sollwert entspricht.

[0023] Falls durch eine nicht mehr korrigierbare Störgrösse die Differenz zwischen Sollwert und Istwert immer mehr zunimmt, kann der Prozessor 32 so programmiert sein, dass ein Alarm­signal ausgelöst wird und/oder dass die Schärmaschine ange­halten wird.

[0024] Durch diesen Regelkreis werden Störgrössen beim Wickeln eli­miniert, so dass kontinuierlich mit einer praktisch gleich­bleibenden Bandbreite gewickelt werden kann. Die permanente Bandbreitenregelung hat auch den Vorteil, dass die vorzuneh­menden Korrekturen am Schärriet nicht durch den Stillstand der Anlage verfälscht werden. Zudem wird die Bedienungsperson von den anspruchsvollen Mess- und Justiervorgängen entlastet, so dass auch menschliche Fehlerquellen weitgehend ausgeschal­tet sind.

[0025] Anstelle der Eingabe eines Sollwertes vor dem Wickelbeginn kann die Anlage auch so gesteuert werden, dass zunächst wäh­rend einer bestimmten Messperiode, z.B. beim Wickeln eines ersten Bandes 14a alle durch die Zeilenkamera 25 ermittelten Messwerte abgespeichert werden. Daraus wird ein Mittelwert errechnet, der als Sollwert für den Regelvorgang beim Wickeln der folgenden Bänder dient. Es wäre auch denkbar, die Anlage halbautomatisch zu fahren, wobei das Schärriet 9 nicht auto­matisch nachgestellt wird. Bei zu starken Abweichungen von einem errechneten Mittelwert bzw. von einem vorgegebenen Sollwert wird anstelle der Aktivierung des Stellmotors 35 lediglich ein Alarmsignal ausgelöst oder die Maschine still­gesetzt.

[0026] Selbstverständlich könnte anstelle der Zeilenkamera 25 auch ein anderes optisches Messmittel zur berührungslosen Messung eingesetzt werden. So beispielsweise mittels einer Lichtquel­le, die einen Lichtstrahl, wie z.B. einen Laserstrahl, auf einen positionsempfindlichen Fotoempfänger wirft. Vorrichtun­gen zur optischen Messwerterfassung sind dem Fachmann bereits hinreichend bekannt und werden daher hier nicht näher beschrieben.

Ansprüche

1. Verfahren zum Regeln der Fadenbandbreite bei Schärmaschi­nen (2) mit einer drehbaren Schärtrommel (13) und mit einem in seiner Breite verstellbaren Schärriet (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Fadenbandes (10) beim Wickeln nach dem Verlassen des Schärriets (9) mit optischen Mitteln (25) berührungslos gemessen wird, dass der ermittelte Istwert in einer Vergleichseinrich­tung (32) mit einem Sollwert verglichen wird, und dass bei Abweichungen vom Sollwert ein Stellmotor (35) am Schärriet (9) aktiviert wird, der die Schärrietbreite in Richtung zum Sollwert hin verstellt.

2. Verfahren zum Regeln der Fadenbandbreite bei Schärmaschi­nen (2) mit einer drehbaren Schärtrommel (13) und mit einem in seiner Breite verstellbaren Schärriet (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Fadenbandes (10) beim Wickeln nach dem Verlassen des Schärriets (9) mit optischen Mitteln (25) berührungslos gemessen wird, dass aus den während einer bestimmten Messperiode ermittelten Messwerten in einem Rechner ein Mittelwert gebildet wird, und dass beim Wickeln nach Ablauf der Messperiode der Mittelwert als Sollwert dient, der in einer Vergleichseinrichtung ständig mit dem gerade gemes­senen Istwert verglichen wird, wobei bei Abweichungen vom Sollwert ein Stellmotor am Schärriet (9) aktiviert wird, der die Schärrietbreite in Richtung zum Sollwert hin verstellt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Fadenbandes (10) kurz vor dem Auflau­fen auf die Schärtrommel (13) gemessen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Fadenbandes (10) an der Auflaufstelle (18) auf die Schärtrommel (13) gemessen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Fadenbandes (10) auf einer zwischen Schärriet (9) und Schärtrommel (13) angeordneten Umlenk­walze (12) gemessen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Fadenbandes mittels einer auf das Fadenband gerichteten Zeilenkamera (25) gemessen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Fadenbandes mittels wenigstens einer Lichtquelle gemessen wird, die auf eine lichtempfindliche Empfangseinrichtung gerichtet ist, wobei das Fadenband (10) zwischen der Lichtquelle und der Empfangseinrichtung läuft.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ueberschreiten einer vorbe­stimmbaren Differenz zwischen dem Sollwert und dem Ist­wert die Schärtrommel (13) gestoppt wird.

9. Vorrichtung zum Regeln der Fadenbreite bei Schärmaschinen (2) mit einer drehbaren Schärtrommel (13) und mit einem in seiner Breite verstellbaren Schärriet (9), gekenn­zeichnet durch einen Stellmotor (35) am Schärriet (9) zum Verstellen der Schärrietbreite, ein optisches Messmittel (25) zum Messen der Breite des Fadenbandes (10) in einer Messebene zwischen dem Schärriet (9) und der Schärtrommel (13), und durch eine Vergleichseinrichtung (32), die mit dem Stellmotor (35) und mit dem Messmittel (25) zusammen­wirkt, zum Vergleichen der gemessenen Bandbreite mit einem gespeicherten Sollwert.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Messmittel eine auf das Fadenband (10) gerichtete Zeilenkamera (25) ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der Messebene nahe bei der Schärtrommel (13) auf der von der Zeilenkamera (25) abgewandten Seite des Fadenbandes (10) ein Reflexstreifen (26) angeordnet ist, der zur Schattenbildung mit einer auf der Kameraseite angeordneten Lichtquelle beleuchtbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeilenkamera (25) über dem Fadenband (10) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse der Zeilenkamera (25) auf einer quer zum Fadenband (10) stehenden Ebene verläuft, welche zugleich durch die Mitte des Schärriets (9) geht.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Messmittel (25) und das Schärriet (9) mit dem Stellmotor (35) auf einem relativ zur Schärtrommel (13) verschiebbaren Schärschlitten (22) angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Messmittel (25) und das Schärriet mit dem Stellmotor relativ zum Schärschlitten (22) bzw. zur Schärtrommel (13) achsparallel zur Schärtrommel ver­schiebbar sind.

Zeichnung