DE3708331C1 - Verfahren zur Einstellung des Fadenzugkraftverhaeltnisses zwischen Aussen- und Innenfaden bei der Herstellung von kablierten technischen Garnen sowie Einrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung des Fadenzugkraftverhältnisses zwischen Außen- und Innenfa­ den bei der Herstellung von kablierten technischen Gar­ nen mittels einer Einrichtung, in welcher ein Außen- und ein Innenfaden im Bereich eines Fadenballons zur gegen­ seitigen Umschlingung zusammengeführt werden und das Garn anschließend durch eine Fadenführeröse läuft.

Ein derartiges Verfahren ist bekannt und beispielsweise in der DE-GM 84 07 900 beschrieben.

Beim Herstellen von kablierten technischen Garnen, bei­ spielsweise Reifencord, ist es außerordentlich wichtig, daß Außen- und Innenfaden ein vorgegebenes Fadenzug­ kraftverhältnis aufweisen, so daß die beiden Garnkompo­ nenten in einem bestimmten, vorzugsweise gleichen Längenverhältnis verarbeitet werden. Hierfür ist die Lage des Kordierpunktes im Bereich der Fadenführeröse von besonderer Bedeutung. Von den beiden Garnkomponenten läuft der Außenfaden durch den Fadenballon, während der Innenfaden aus einem Spulentopf über ein Bremssystem in die Nähe des Scheitelpunktes des Fadenballons geleitet wird. Wenn infolge unterschiedlicher Fadenzugkraft des Außenfadens und Innenfadens der Kordierpunkt seine Lage verändert, werden sich gleichzeitig die beiden Garnkom­ ponenten in einem anderen Verhältnis gegenseitig umwin­ den.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht da­ rin, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art so aus­ zubilden, daß während des Vorganges - also ohne Still­ setzen des Fadenballons - ein vorgegebenes Zugkraftver­ hältnis eingestellt und aufrechterhalten, oder auch um einen vorgegebenen Wert verändert werden kann. Insbeson­ dere soll erreicht werden, daß die Länge der beiden zu verarbeitenden Garnkomponenten auf einen bestimmten, vorzugsweise gleichen Wert eingestellt und auf diesem Wert gehalten werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruchs 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 4 beschrieben.

Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 2 ausgeübt werden. Hierzu müssen die Einzelfaden-Zugkräfte bekannt sein. Diese können aber ohne weiteres gemessen werden, ebenso wie die Gesamtzugkraft oberhalb der Fadenführeröse. Die gemessenen Werte können in einer Auswerteeinrichtung verarbeitet und mit dem Soll-Wert verglichen werden, aus dem dann die Verstellgröße bestimmt wird.

Gemäß den Patentansprüchen 3 und 4 kann aber auch das Fadenzugkraftverhältnis direkt bestimmt werden.

So ist es beispielsweise besonders vorteilhaft, wenn das Verfahren die Merkmale des Patentanspruchs 4 aufweist, bei dem Gebrauch gemacht wird von einem Verfahren, bei dem die Drehungsstruktur des Garnes nach einem Vorschlag bestimmt wird, der in der älteren Patentanmeldung DE-OS 36 28 654 beschrieben ist. Es wird hierbei von der Erkenntnis ausgegangen, daß eine Längenungleichheit der Garnkomponenten, die aufgrund eines ungleichen Fadenzug­ kraftverhältnisses auftritt, sich bei der Bestimmung der Drehungsstruktur bemerkbar macht.

Bei dem älteren Verfahren wird die Zwirnstruktur auf ihre Periodizität abgetastet. Ein Zweifachzwirn mit un­ gleichen Längen der beiden Garnkomponenten zeichnet sich dadurch aus, daß pro Zwirnperiode der längere Faden stärkere seitliche Ausbuchtungen zeigt als der kürzere Faden. Diese seitlichen Ausbuchtungen führen dazu, daß bei der Abtastung der Zwirnstruktur in dem Ausgangssi­ gnal der Abtastvorrichtung pro Zwirnperiode nicht zwei gleichartige Amplitudenschwankungen auftreten, sondern jeweils eine stärkere und eine schwächere Amplitude. Das Ausgangssignal enthält daher nicht nur die Grundfre­ quenz, die der halben Periode entspricht, sondern zu­ sätzlich eine erste Subharmonische, die der einfachen Zwirnperiode entspricht. Die Intensität dieser Subhar­ monischen ist ein Maß für die Längendifferenz der Garn­ komponenten, und damit auch ein Maß für den Unterschied im Fadenzugkraftverhältnis der beiden Garnkomponenten.

Wegen der Einzelheiten dieses älteren Verfahrens, ins­ besondere bezüglich der Auswertung des erhaltenen Si­ gnals, wird auf die ältere Anmeldung (DE-OS 36 28 654) verwiesen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5. Vor­ teilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrich­ tung sind in den Patentansprüchen 6 bis 9 beschrieben.

Neben der genauen Kontrolle und Einstellung der Faden­ zugkraft während des Betriebes, erlaubt die erfindungs­ gemäße Einrichtung wegen der axialen Verstellbarkeit der Fadenführeröse zusätzlich eine Feinjustierung der Höhe der Fadenführeröse. Dies ist vor allem bei Einrichtungen von Bedeutung, die mehrere Zwirnspulen und entsprechend mehrere Fadenführer aufweisen, wobei im allgemeinen die Fadenführer an einer gemeinsamen Vorrichtung zur Grob­ verstellung angeordnet sind. Unvermeidliche Toleranzen in den Abmessungen der Zwirnspindeln führen dazu, daß bei diesen Einrichtungen jede Fadenführeröse in bezug auf ihre Zwirnspindel auf einer etwas anderen Höhe liegt. Da die Höhe der Fadenführeröse in bezug auf die Zwirnspindel die Fadenzugkraft beeinflußt, hat dies zur Folge, daß an jeder Zwirnspindel ein etwas anderes Fa­ denzugkraftverhältnis zwischen Außenfaden und Innenfaden herrscht. Dieser Nachteil kann durch eine entsprechende individuelle Feinjustierung an jeder der für sich axial verstellbaren Fadenführerösen behoben werden. Es kann also vor Beginn des Zwirnvorganges jede Fadenführeröse für sich genau auf einen vorgegebenen Wert einjustiert werden und dieser Wert kann während des Zwirnvorganges nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kontrolliert und nachgeregelt werden.

Im folgenden werden anhand der Zeichnungen das erfindungsgemäße Verfahren sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 in einer stark schematisierten Darstellung we­ sentliche Teile einer Einrichtung zur Herstellung von direkt kablierten technischen Garnen;

Fig. 2 in gegenüber Fig. 1 vergrößerter Darstellung den Bereich der Fadenführeröse der Einrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 in schematisierter, teilweise perspektivischer Darstellung ein an die Einrichtung nach Fig. 1 und 2 angesetztes Handgerät mit einer Einrichtung zur Messung und Einstellung des Fadenzugskraftver­ hältnisses zwischen Außen- und Innenfaden;

Fig. 4 in einer teilweise als Schaltbild ausgeführten Darstellung die Einzelvorrichtungen des Handgerä­ tes nach Fig. 3.

In Fig. 1 sind nur die Teile einer Einrichtung zur Her­ stellung von direkt kablierten technischen Garnen darge­ stellt, die für das Verfahren zur Einstellung des Faden­ zugkraftverhältnisses zwischen Außenfaden Fa und Innen­ faden Fi von Bedeutung sind. Der Außenfaden Fa wird von einer ersten Vorratsspule 1 abgezogen. Er läuft durch eine angedeutete Fadenbremsvorrichtung 2, sowie einen axialen Kanal 3.1, einer Spindel 3, aus der er durch einen radialen Kanal 3.2 austritt und um die Spindel 3 einen Fadenballon B bildet. Ein wenig über dem Scheitel­ punkt des Fadenballons B ist die Fadenführeröse 6 ange­ ordnet. Kurz unterhalb der Fadenführeröse 6 wird am Kor­ dierpunkt K der Innenfaden Fi zugeführt, der von einer zweiten Vorratsspule 4 abgezogen wird, die oberhalb der Spindel 3 im Inneren des Fadenballons B innerhalb eines Spulentopfes 3.3 angeordnet ist. Der Innenfaden Fi läuft durch eine Fadenbremsvorrichtung 5 und tritt axial am oberen Ende des Spulentopfes 3.3 aus. Am Kordierungs­ punkt K umschlingen sich Außenfaden Fa und Innenfaden Fi. Die Verhältnisse im Bereich der Fadenführeröse 6 und des Kordierpunktes K sind in Fig. 2 näher dargestellt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird am Scheitelpunkt des Fadenballons B das aus Außenfaden Fa und Innenfaden Fi gezwirnte Gart Z durch die Fadenführeröse 6 geführt. Das eigentliche Ösenteil 6.1 ist topfartig ausgebildet mit einer Durchtrittsöffnung am Boden und ist an seiner Sei­ tenfläche in einer Führung 6.2 in axialer Richtung A verschiebbar geführt. Die Führung 6.2 befindet sich an einer Halterung 6.3, an der ein Zahnrad 6.4 angeordnet ist, das in eine an der Außenseite des Ösenteils 6.1 an­ geordnete Zahnstange 6.5 eingreift. Bei der Drehung des Zahnrades 6.4 verschiebt sich somit das Ösenteil 6.1 in axialer Richtung A.

Wie weiterhin aus Fig. 2 ersichtlich, sind Außenfaden Fa und Innenfaden Fi am Kordierpunkt K zusammengeführt, wobei das Fadenzugkraftverhältnis der beiden Komponenten ihre filamentäre Feinstruktur und die produzierte Dre­ hungsdichte den Winkel α zwischen Außenfaden Fa und Innenfaden Fi, sowie die Ballonform des Außenfadens den Winkel β bestimmen. Die Richtung des kablierten Zwirnfa­ dens teilt den Fadenvereinigungswinkel α in die beiden Teilwinkel α 1 und α 2. Das Verhältnis dieser beiden Teilwinkel hängt nur vom Fadenzugkraftverhältnis ab. Das Fadenzugkraftverhältnis zwischen Außenfaden Fa und Innenfaden Fi kann also bei der Anordnung nach Fig. 2 beispielsweise dadurch bestimmt werden, daß kurz unter­ halb der Fadenführeröse 6 die Winkel α 1 und α 2 auto­ matisch gemessen und aus dem erhaltenen Meßwert ein das Fadenzugkraftverhältnis repräsentierendes Signal erzeugt wird. Dieses Signal kann dann mit einem Soll-Wert ver­ glichen werden und es kann ein Steuersignal erzeugt wer­ den, das einer nicht eigens dargestellten Verstellvor­ richtung, beispielsweise einem Verstellmotor zugeführt wird, der am Zahnrad 6.4 angreift und eine entsprechende axiale Verstellung des Ösenteils 6.1 bewirkt.

Eine andere Möglichkeit, das Fadenzugkraftverhältnis zwischen Außenfaden Fa und Innenfaden Fi zu bestimmen, besteht darin, daß die Drehungsstruktur des aus den beiden Einzelkomponenten erzeugten Garnes Z, beispiels­ weise kurz oberhalb der Fadenführeröse 6 abgetastet wird.

Wie bereits erwähnt, wird diese Drehungsstruktur von der Fadenzugkraft derart beeinflußt, daß bei ihrer Abtastung ein periodisches Signal erhalten wird, das eine Kompo­ nente enthält, welche die der Wellenlänge der Garnperi­ ode entsprechende halbe Grundfrequenz aufweist und deren relative Intensität ein Maß für die Längendifferenz der beiden Garnkomponenten und damit auch für den unter­ schiedlichen Zugkraftzustand der beiden Garnkomponenten darstellt. Aus dieser Komponente kann also ein das Fa­ denzugkraftverhältnis repräsentierendes Signal erzeugt werden, das wiederum mit einem Soll-Wert verglichen wer­ den kann. Aus dem Vergleich kann ein Steuersignal er­ zeugt werden, welches einer am Zahnrad 6.4 angreifenden Verstellvorrichtung zugeführt wird, wodurch eine ent­ sprechende axiale Verschiebung des Ösenteils 6.1 bewirkt wird.

Im folgenden wird eine Einrichtung der letztgenannten Art und ihre Funktionsweise anhand der Fig. 3 und 4 näher erläutert.

In Fig. 3 ist eine als Handgerät ausgebildete Einrich­ tung 7 dargestellt, die an die Vorrichtung zur Herstel­ lung von direkt kablierten Garnen nach Fig. 1 und 2 im Bereich der Fadenführeröse 6 ansetzbar ist. Die mit einem Handgriff 7.1 versehene Einrichtung 7 besitzt an ihrer Vorderseite einen Sensorkopf 7.2 mit einem darun­ ter angeordneten Stellkopf 7.3. Im Sensorkopf 7.2 befin­ det sich die ein elektrisches Ausgangssignal abgebende Abtastvorrichtung 7.21. Diese Abtastvorrichtung kann beispielsweise ein mechanisches auf Änderungen der loka­ len Querdimensionen des Garns reagierendes Abtastorgan aufweisen. Die Abtastvorrichtung kann aber auch ein optisches, auf Änderungen der lokalen Querstruktur des Garns reagierendes Abtastorgan aufweisen. Derartige Abtastvorrichtungen sind in DE-OS 36 28 654 näher be­ schrieben.

Innerhalb des Stellkopfes 7.3 ist ein Stellmotor 7.31 angeordnet, dessen Abtriebswelle 7.32 an der Außenseite des Stellkopfes 7.3 herausgeführt ist und eine als Koppelglied wirkende Schneckenwelle 7.33 aufweist. Wie in Fig. 3 und 4 zu entnehmen, wird die Einrichtung 7 so angesetzt, daß der Stellkopf 7.3 sich auf der Höhe der Fadenführeröse 6 befindet und die Schneckenwelle 7.33 in das Zahnrad 6.4 eingreift. Der Sensorkopf 7.2 befindet sich dann an einer Stelle oberhalb der Fadenführeröse 6, gegenüber der Bewegungsbahn des Garns Z. Das von der Abtastvorrichtung 7.21 abgegebene elektrische Signal wird über einen Verstärker 7.22 einer Auswertevorrich­ tung 7.5 zugeführt. In diese Auswertevorrichtung 7.5 wird das Signal auf periodische Komponenten untersucht und analysiert. Dabei wird in in eigens dargestellter Weise aus der Komponente, die der ersten Subharmonischen des periodischen Eingangssignals entspricht, ein die Längendifferenz der beiden Garnkomponenten repräsentie­ rendes Signal erzeugt, das mit einem am Eingang vorgeb­ baren Soll-Wert-Signal verglichen wird. Es wird dann ein Steuersignal erzeugt, das über einen weiteren Verstärker 7.34 zur Ansteuerung des Stellmotors 7.31 verwendet wird, der das Ösenteil 6.1 so lange verschiebt, bis an dem von der Abtastvorrichtung 7.21 gelieferten Signal durch die Auswertevorrichtung 7.5 festgestellt wird, daß der gewünschte Soll-Wert erreicht ist.

Durch eine am Handgerät 7 angeordnete Anzeigevorrichtung 7.4, die beispielsweise als Bildschirm ausgebildet sein kann, kann das Ist-Signal direkt angezeigt werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Einstellung des Fadenzugkraftverhält­ nisses zwischen Außen- und Innenfaden bei der Her­ stellung von kablierten technischen Garnen mittels einer Einrichtung, in welcher ein Außen- und ein Innenfaden im Bereich eines Fadenballons zur gegen­ seitigen Umschlingung zusammengeführt werden und das Garn anschließend durch eine Fadenführeröse geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Fadenzugkraftverhält­ nis unmittelbar vor oder hinter der Fadenführeröse (6) bestimmt, der erhaltene Ist-Wert mit einem Soll- Wert verglichen und die in axialer Richtung verstell­ bare Fadenführeröse (6) automatisch verstellt wird, bis der erhaltene Ist-Wert mit dem Soll-Wert überein­ stimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fadenzugkraftverhältnis aus den absoluten Größen der Fadenzugkräfte bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fadenzugkraftverhältnis bestimmt wird, indem der Fadenvereinigungswinkel bzw. Symmetrie des Win­ kels im Fadenballon für mindestens einen der Fäden gemessen und aus dem Meßwert ein das Fadenzugkraft­ verhältnis repräsentierendes Signal erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fadenzugkraftverhältnis bestimmt wird, indem unmittelbar hinter der Fadenführeröse (6) die Längen­ differenz der beiden Garnkomponenten bestimmt wird, gemäß einem Verfahren bei dem die Drehungsstruktur des Garnes bestimmt wird, indem das Garn (Z) in seiner Längsrichtung mit konstanter Geschwindigkeit an einer Abtastvorrichtung (7.21) vorbeibewegt wird, die auf Änderungen der Garnstruktur in Längsrichtung reagiert und ein Signal erzeugt, dessen zeitlicher Verlauf eine Funktion der abgetasteten Strukturände­ rungen darstellt, wobei dieses Signal analysiert und auf periodische Komponenten untersucht wird, wobei beim Auftreten mehrerer Komponenten unterschiedlicher Frequenz aus der relativen Intensität der Komponente mit der der Wellenlänge der Garnperiode entsprechen­ den halben Grundfrequenz ein Steuersignal abgeleitet wird, das die Längendifferenz der beiden Garnkompo­ nenten repräsentiert und dieses Steuersignal als Ist- Wert mit einem entsprechenden Soll-Wert verglichen und die entsprechende Verstellung der Fadenführeröse (6) durchgeführt wird.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 an einer Vorrichtung zur Herstellung von direkt kablierten technischen Garnen mit einer hinter dem Zusammenführungspunkt (K) von Außen- und Innenfaden (Fa, Fi) angeordneten Fadenfüh­ reröse (6), dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenfüh­ reröse (6) in axialer Richtung (A) verstellbar ausge­ bildet ist und eine im Bereich der Fadenführeröse (6) dauernd oder zeitweise installierbare Vorrichtung (7.2-7.5) zur Messung des Fadenzugkraftverhält­ nisses zwischen Außen- und Innenfaden vorgesehen ist, die Vorrichtungen (7.5) zum Vergleich eines Ist-Wer­ tes mit einem Soll-Wert und zur Erzeugung eines Stellsignals als Funktion der Differenz zwischen Ist- Wert und Soll-Wert eine Vorrichtung (7.3) zur Verstellung der Fadenführeröse (6) aufweist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Fadenführeröse (6.1) in axialer Richtung (A) verschiebbar in einer Halterung (6.2) geführt ist, und an ihrem Außenmantel eine Zahnstange (6.5) aufweist, die in ein Zahnrad (6.4) eingreift, wobei das Zahnrad mit einer auf der Antriebswelle (7.32) eines Stellmotors (7.31) angeordneten Schnec­ kenwelle (7.33) in Eingriff steht oder in Eingriff bringbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorrichtung (7.2-7.5) zur Messung des Fadenzug­ kraftverhältnisses zwischen Außen- und Innenfaden eine an einer festen Stelle hinter der Fadenführeröse (6) gegenüber der Bewegungsbahn des Garns (Z) angeordnete, ein elektrisches Ausgangssignal abgebende Abtastvor­ richtung (7.21) aufweist, die an eine elektronische Auswerteeinrichtung (7.5) angeschlossen ist, welche das die Längendifferenz der beiden Garnkomponenten repräsentierende Steuersignal erzeugt und zu dem der Vorrichtung (7.3) zur Verstellung der Fadenführeröse (6) zuzuführenden Stellsignal verarbeitet.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (7.2-7.5) zur Messung des Fadenzugkraftverhältnisses zwischen Außen- und Innen­ faden eine Anzeigevorrichtung (7.4) zur Anzeige des gemessenen Ist-Werstes und/oder der Differenz zwischen Ist-Wert und Soll-Wert aufweist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorrichtung zur Messung des Faden­ zugkraftverhältnisses zwischen Außen- und Innenfaden als Handgerät (7) ausgebildet ist, das an die Vor­ richtung zur Herstellung von kablierten technischen Garnen im Bereich der Fadenführeröse (6) derart an­ setzbar ist, daß ein die Abtastvorrichtung enthalten­ der Sensorkopf (7.2) gegenüber der Bewegungsbahn des Garns (Z) hinter der Fadenführeröse (6) liegt, während ein Stellkopf (7.3), welcher ein mit der Abtriebswelle (7.32) eines im Handgerät (7) angeordneten Stellmotors (7.31) verbun­ denes Koppelglied (7.33) enthält, derart an die Vorrichtung zur Verstellung der Fadenführeröse (6) angesetzt ist, daß das Koppelglied (7.33) mit der Vorrichtung zur Ver­ stellung der Fadenführeröse (6) verbunden ist.