DE4314393A1 - Verfahren zum Schären von Fäden sowie Schärmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schären von Fäden nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Schärmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Ein Verfahren zum Schären von Fäden auf eine Schärtrom­ mel einer Schärmaschine ist aus der DE-OS 37 02 293 bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein Schärriet in Abhängigkeit von der anwachsenden Wickeldicke relativ zur Schärtrommel verschoben, indem beim Schären des ersten Bandes mit vorgegebenem Schärschlittenvorschub der Wickelumfang von einem Tastorgan bei Stillstand der Schärtrommel abgetastet wird und dabei dessen Verstell­ weg während einer Meßwickelphase in Abhängigkeit von der Anzahl der Umdrehungen der Schärtrommel gemessen wird. Danach wird beim Schären des Restes des ersten Schärbandes und nach dem Kopieren des Meßwickels beim Schären der Folgebänder der Vorschub des Schärschlit­ tens beim Schären des Restes der Folgebänder entspre­ chend dem gemessenen Verstellweg korrigiert. Zunächst wird beim Schären des ersten Bandes vor dem Schären des Meßwickels ein Basiswickel mit einem vorgegebenen Schär­ schlittenvorschub geschärt und dessen Wickelumfang vom Tastorgan abgetastet, dessen Verstellweg in Abhängig­ keit von der Anzahl der Umdrehungen gemessen wird. Dann wird das Tastorgan entsprechend des beim Schären des Basiswickels gemessenen Verstellwegs justiert und aus der Differenz zwischen dem gemessenen Verstellweg beim Meßwickel und dem gemessenen Verstellweg beim Basis­ wickel ein zum Schären des Restes des ersten Bandes vorgesehener korrigierter Vorschub ermittelt. Alle wei­ teren Schärbänder werden wie das erste Band hinsicht­ lich des Basis- und Meßwickels mit dem vorgegebenen Vorschub und der Restwickel mit dem korrigierten Schär­ schlittenvorschub geschärt.

Der Nachteil des bekannten Verfahrens besteht darin, daß ein stufiger Wickel auf Grund des dreiteiligen Auf­ baus des ersten Schärbandes entsteht. Ein weiterer Nach­ teil besteht außerdem darin, daß obwohl der korrigierte Vorschubwert bereits bekannt ist, die nachfolgenden Wickel in gleicher Weise, also auch mit Basis- und Meß­ wickel mit ursprünglich vorgegebenen Schärschlittenvor­ schub gewickelt werden müssen, um einen gleichen Aufbau aller nachfolgenden Schärbänder zu gewährleisten.

Aus der DE 40 07 620 C2 ist dabei bekannt, die Auftrags­ dicke mit Hilfe einer Laserlicht-Entfernungsmeßeinrich­ tung zu bestimmen, die auf eine gegen den Wickelaufbau gepreßte Andruckplatte gerichtet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schären von Fäden auf eine Schärtrommel zu schaffen, bei dem ein stufiger Wickelaufbau vermieden wird und bei dem nachfolgende Schärbänder mit dem einmal ermit­ telten korrigierten Schärrietvorschub gewickelt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erfindungsgemäß die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 7.

Die Erfindung sieht in vorteilhafter Weise vor, daß das Schären von Anfang an vollautomatisch und ohne Fadenverlust erfolgen kann. Hierzu sind zu Beginn des Schärprozesses eine Start sowie eine Lernphase vor­ gesehen. In der Startphase wird zunächst ein Anfangs­ wert für die Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit von den Kettparametern, z. B. der Gesamtfadenzahl der Kettbreite und der Garnnummer bestimmt. Dieser vor­ läufige, theoretisch bestimmte Vorschubgeschwindig­ keitswert wird zumindest für die erste Umdrehung der Schärtrommel als Vorschubgeschwindigkeitssignal ver­ wendet. Die Lernphase beginnt entweder mit der Start­ phase oder im Anschluß an die Startphase, wobei in der Lernphase kontinuierlich berührungslos die Auftrags­ dicke des Schärbandes gemessen wird, indem eine Auf­ tragsdicken-Meßeinrichtung in einem vorgegebenen, im wesentlichen konstanten Abstand von der Oberfläche des gerade aufgewickelten Schärbandes gehalten wird. Der im wesentlichen konstante Abstand von der Oberfläche der Fadenschar ist erforderlich, um die Auftragsdicken-Meß­ einrichtung in ihrem optimalen Meßabstand von der Schär­ bandoberfläche zu halten, da es auf eine äußerst genaue Entfernungsmessung ankommt. Aus den Signalen der Auf­ tragsdicken-Meßeinrichtung kann die Auftragsdicke er­ mittelt werden und in Abhängigkeit von der Auftrags­ dicke die Vorschubgeschwindigkeit frühestens ab der zweiten Umdrehung der Schärtrommel geregelt werden.

Die Dauer der Lernphase ist von der Stabilisierung der von der Regelung vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeits­ signalen abhängig. Diese Stabilisierung tritt je nach Garnqualität nach einer unterschiedlichen Anzahl von Umdrehungen, z. B. nach ca. 30 Umdrehungen ein. Wenn also eine gewisse Stabilisierung der Regelung erfolgt ist, wird eine vorbestimmte Anzahl von zuletzt erhal­ tenen Vorschubgeschwindigkeitssignalen herangezogen, um ein für die Arbeitsphase des Schärprozesses gültiges konstantes Vorschubgeschwindigkeitssignal festzulegen. Der gesamte restliche Schärprozeß wird mit dieser in der Lernphase bestimmten Vorschubgeschwindigkeit ausge­ führt.

Es kann vorgesehen sein, daß zu Beginn der Lernphase die maximale Korrektur des Vorschubgeschwindigkeits­ signals pro Meßzyklus der Auftragsdicken-Meßeinrichtung begrenzt wird. Auf diese Weise wird ein Aufschaukeln der Regelung verhindert. Die Korrektur des Vorschub­ geschwindigkeitssignals erfolgt dann ggf. in mehreren Schritten in die gleiche Richtung, so daß ein starkes Überschwingen der Vorschubgeschwindigkeitssignale um den korrekten Vorschubgeschwindigkeitswert vermieden wird.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß eine Laserlicht-Ent­ fernungsmeßeinrichtung als Auftragsdicken-Meßein­ richtung verwendet wird. Für eine optimale Regelung wird ein Meßgerät mit einer hohen Auflösung der Meß­ werte benötigt. Die berührungslose Entfernungsmessung mit dem Laser ermöglicht eine Auflösung von ca. 30 µm.

Vorteilhaft kann vorgesehen sein, daß das konstante Vorschubgeschwindigkeitssignal in der Arbeitsphase auf den Mittelwert der in einer vorbestimmten Anzahl von Meßzyklen in der Lernphase erhaltenen Vorschubgeschwin­ digkeitssignale eingestellt wird, wenn eine ebenfalls vorgegebene, maximale Schwankungsbreite der geregelten Vorschubgeschwindigkeitssignale in der Lernphase unter­ schritten wird. Das Umschalten von der Lernphase in die Arbeitsphase erfolgt demzufolge dann, wenn die Standard­ abweichung, beispielsweise der letzten 10 oder 20 Vor­ schubgeschwindigkeitssignale, einen vorgegebenen maxi­ malen Grenzwert unterschreitet.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß das konstante Vorschubgeschwindigkeitssignal zu Beginn der Arbeitsphase an die Steuerung rückgemeldet wird, um die erforderliche Windungsanzahl zur Einhal­ tung der an der Schärmaschine eingestellten Kettlänge zu ermitteln und der Motorsteuerung ein exaktes Zähl­ signal für den aktuellen Schärprozeß zu übergeben, der die Einhaltung der exakten Kettlänge garantiert. Gleichzeitig kann die Steuerung bei Kapazitätsüber­ schreitung ein Warnsignal ausgeben.

Die Auftragsdicken-Meßeinrichtung wird vorzugsweise synchron mit der Drehbewegung der Schärtrommeln und der Veränderung der Lage des Schärbandes bewegt. Dabei wird die Entfernungsmessung vorzugsweise auf die Mitte des Schärbandes gerichtet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die Auftragsdicken-Meßeinrichtung sowohl paral­ lel zur Schärtrommelachse als auch orthogonal zur Schär­ trommelachse synchron mit der Schärtrommeldrehung und der Lageveränderung des Schärbandes bewegbar ist, wobei die Auftragsdicken-Meßeinrichtung einen im wesentlichen konstanten, vorgegebenen Abstand von der Schärbandober­ fläche einhält.

Vorteilhaft kann die Auftragsdicken-Meßeinrichtung an dem das Schärriet tragenden Schlitten befestigt sein und die Nachführbewegung gemeinsam mit dem Schärriet ausführen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Konusschärmaschine im Aufriß und im Schema,

Fig. 2 den Bandaufbau bei einer Konusschärmaschine,

Fig. 3 eine Ansicht des Supports mit dem an dem Support angebrachten Antriebsmechanismus für die Höhenverstellung desselben, die Querver­ stellung des Schieberiets und die Verstellung der Auftragsdicken-Meßeinrichtung,

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht gemäß Fig. 3, und

Fig. 5 die Steuerung der Schärmaschine.

Die Konusschärmaschine 1 weist eine Schärtrommel 2 mit einem zylindrischen Teil 3 und einen Konusteil 4 auf. Die Schärtrommel 2 wird in Lagern 6 von einem Grundrah­ men 7 getragen. Der Grundrahmen 7 ist als Wagen ausge­ bildet und kann mittels der Laufräder 8 auf Schienen 9 hin- und hergefahren werden. Ein Motor 11 mit Drehim­ pulsgeber treibt mittels eines Übertragungsgliedes 12 und einem Riemenrad 13 die Welle 5 und damit die Schär­ trommel 2 an, wobei eine Bremse 14 für eine Bremsschei­ be 15 vorgesehen ist. Mit 16 ist der Fahrmotor bezeich­ net. Ein weiterer Motor 17 treibt eine Gewindeleit­ spindel 18 an, von der ein Support 20 längs der Schär­ trommel 2 mittels einer Spindelmutter 19 hin- und her­ verschoben werden kann.

Der Support 20 weist einen Schärschlitten 21 auf, der auf Führungen längs der Schärtrommel 2 mittels der Spindel 18 hin- und herverschoben werden kann. An dem Schärschlitten 21 ist ein weiterer Schlitten 23 höhen­ verstellbar angebracht. Der weitere Schlitten 23 trägt den Antriebsmechanismus für die Bewegung eines Schiebe­ rietes 25 quer zur Schärtrommel 2 und für die Höhenver­ stellung des weiteren Schlittens 23 mit den daran ange­ brachten weiteren Teilen, sowie einen Arm 48, der eine Auftragsdicken-Meßeinrichtung 55 orthogonal über der Trommelachse der Schärtrommel 2 in etwa mittig über dem gerade aufzuwickelnden Schärband hält.

Ein Motor 28 treibt mittels der Übertragungsglieder 29, 30 eine Welle 31 an, von der mehrere Antriebe abge­ leitet sind. Das Schieberiet 25 befindet sich auf einem Kreuzschlitten 32. Von der Welle 31 führt ein Übertra­ gungsglied 33 zu einem Schneckentrieb 34, der eine Ge­ windespindel 35 antreibt, die den Schlitten 32 in Quer­ richtung zu der Längsachse der Trommel 2 verschieben kann. Das Schieberiet 25 sitzt auf einer Spindel 37, die von einem eigenen Motor 38 angetrieben wird, der an dem Schlitten 32 befestigt ist. Die Verschiebung des Rietes 25 in Längsrichtung zur Trommel 2 ist also unab­ hängig von der Verschiebung quer zur Trommelachse.

Auf der Welle 31 befindet sich ein Zahnrad 40, das mit einem weiteren Zahnrad 41 kämmt, dessen Welle 42 mit einem Schneckentrieb 43 verbunden ist, der die Spindel 44 antreibt. Die Spindelmutter 45 ist an dem Support­ schlitten 21 befestigt, so daß bei Betätigung der Spindel 44 der Schlitten 23 in der Höhe verschoben wird.

Fig. 2 zeigt den Wickelbau des ersten Schärbandes bei einem Konusteil 4 mit einem Konuswinkel α zur Trommel­ achse von 15°.

Mit h wird die Auftragshöhe pro Trommelumdrehung be­ zeichnet, so daß sich der theoretische Vorschub s_v pro Trommelumdrehung aus

s_v = h/tan α

berechnet.

Das Verfahren zum Schären von Fäden läuft insofern auto­ matisch ab, als vom Beginn des Schärprozesses an ohne Unterbrechung des Wickelvorgangs die gesamte Kette auf­ gewickelt werden kann, wobei auch der erste Wickel von Anfang an mit einer optimalen Vorschubgeschwindigkeit gewickelt wird.

In der Startphase gibt der Steuerungsrechner 64 ein Anfangssignal für die Vorschubgeschwindigkeit s_v an eine Synchronlaufsteuerung 62, die ihrerseits die An­ triebe 17 und 28, das ist der Supportmotor und der Motor für die Höhenverstellung, synchron zu der Trom­ meldrehung steuert. Der Anfangswert berechnet sich aus den Kettparametern, z. B. der Gesamtfadenzahl der Kett­ breite und der Garnnummer, indem beispielsweise die Gesamtfadenzahl durch die Kettbreite und die Garnnummer dividiert wird. Der sich ergebende Anfangswert für die Vorschubgeschwindigkeit wird nur für die erste oder die ersten Umdrehung benötigt.

Dieser erste vorläufige Vorschubwert stellt dabei be­ reits eine sehr gute Näherung an den endgültigen, noch festzustellenden Vorschubwert dar, so daß das Auf­ schären praktisch von der ersten Wickellage an mit dem erforderlichen Vorschubwert erfolgt.

Spätestens ab der zweiten Umdrehung beginnt die Lern­ phase, in der mit Hilfe der Auftragsdicken-Meßein­ richtung 55 kontinuierlich berührungslos die Auftrags­ dicke des Schärbandes erfaßt wird, indem ein Abstand­ signal an einen Vorschubrechner 60 weitergeleitet wird. Gleichzeitig erfassen zwei mit umfangsmäßigen Abstand von einander am Trommelumfang angeortete Initiatoren 66, 68 die Drehbewegung der Schärtrommel 2 sowie deren Drehrichtung. Die Initiatoren geben ihre Signale eben­ falls an den Vorschubrechner 60 weiter und starten diesen.

Ab der zweiten Trommelumdrehung erhält der Vorschub­ rechner Auftragsdicken-Meßsignale, aus denen der Vor­ schubrechner 60 korrigierte Vorschubgeschwindigkeiten bestimmen kann und ein Regelsignal s_v-Regel an die Synchronlaufsteuerung 62 weitergeben kann, die mit den Motoren 17 und 28 die Vorschubgeschwindigkeit und die Höhe des Schärriets 25 ändern können. Die Auftrags­ dicken-Meßeinrichtung 55 wird dabei aufgrund der Be­ festigung an dem Schlitten 23 mitbewegt. Die Auftrags­ dicken-Meßeinrichtung 55 wird außerdem in Höhenrichtung verstellt, und zwar so, daß ein im wesentlichen kon­ stanter Abstand von ca. 50 mm von der Schärbandober­ fläche eingehalten wird. Auf diese Weise befindet sich die Laserlicht-Entfernungsmeßeinrichtung, die als Auf­ tragsdicken-Meßeinrichtung 55 verwendet wird, stets im optimalen Meßbereich, so daß mit sehr hoher Genauigkeit die Auftragsdicke berührungslos gemessen werden kann. Die Auflösung der Laserlicht-Entfernungsmeßeinrichtung beträgt ca. 30 µm. Ein eventueller Schlag der Schär­ trommel 2 kann herausgefiltert und bei der Auftrags­ dickenmessung berücksichtigt werden.

In der Lernphase fallen ca. alle 40 ms neue Meßwerte zur Auftragsdicke an. Zu Beginn der Auftragsdicken­ messung wird zweckmäßigerweise der Umfang der Korrektur der Vorschubgeschwindigkeitssignale begrenzt, um Regel­ schwingungen zu vermeiden. Nach einer bestimmten Anzahl von Trommelumdrehungen stabilisieren sich die gere­ gelten Vorschubgeschwindigkeitssignale, indem die Schwankungsbreite aufeinanderfolgender Signale sich verringert. Nach Stabilisierung der geregelten Vor­ schubgeschwindigkeitssignale, z. B. nach 20 bis 30 Um­ drehungen der Trommel, kann in Abhängigkeit von einem Grenzwert für die Standardabweichung oder anderen Grenzwerten die Lernphase beendet werden und der Mittel­ wert der letzten Vorschubgeschwindigkeitssignale als für den restlichen Schärprozeß verbindliches, konstan­ tes Vorschubgeschwindigkeitssignal vorgeschrieben wer­ den. Es ist damit sichergestellt, daß eine optimale Vorschubgeschwindigkeit automatisch ermittelt und ein­ heitlich für den gesamten Schärprozeß herangezogen wird. In der Arbeitsphase werden also alle nachfolgen­ den Schärbänder von Anfang an ohne erneute Messung der Auftragsdicke mit diesem endgültigen Vorschub geschärt. Gegenüber dem ersten Schärband ergibt sich für die nach­ folgenden Schärbänder kein unterschiedlicher Aufbau des Wickels, da der endgültige Vorschub bereits nach weni­ gen Wickellagen eingestellt worden ist.

Der nach Abschluß der Lernphase und zu Beginn der Ar­ beitsphase festgelegte Endwert des Vorschubgeschwin­ digkeitssignals wird an den Steuerungsrechner 64 von dem Vorschubrechner 60 zurückgemeldet, damit der Steuerungsrechner 64 die exakte Windungsanzahl be­ stimmen kann, um die an dem Bedienfeld 56 der Steuerung eingestellte Kettlänge exakt einzuhalten.

Claims (11)

1. Verfahren zum Schären von Fäden auf eine Schär­ trommel einer Schärmaschine, bei dem nach Einstel­ lung einer vorläufigen, mit der Drehzahl der Schärtrommel synchronisierten Vorschubgeschwindig­ keit für ein Schärriet die Auftragsdicke des Schär­ wickels mehrfach abgetastet wird und in Abhängig­ keit von der Anzahl der Umdrehungen der Schär­ trommel und der sich dann ergebenden Auftragsdicke eine korrigierte Vorschubgeschwindigkeit einge­ stellt wird, mit der der Schärwickel vollständig aufgewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• - in einer Startphase in Abhängigkeit von Kett­ parametern, z. B. der Gesamtfadenzahl, der Kettbreite und der Garnnummer, eine theore­ tisch richtige Vorschubgeschwindigkeit als Anfangswert für mindestens die erste Umdrehung der Schärtrommel bestimmt wird,
• - in einer Lernphase im Anschluß an die Start­ phase oder auch während der Startphase kontinu­ ierlich berührungslos die Auftragsdicke des ersten Schärbandes gemessen wird, in dem eine Auftragsdicken-Meßeinrichtung in einem vorgege­ benen, im wesentlichen konstanten Abstand von der Oberfläche des gerade aufgewickelten Schär­ bandes gehalten wird, wobei in Abhängigkeit von den Signalen der Auftragsdicken-Meßein­ richtung die Auftragsdicke ermittelt und ent­ sprechend der Auftragsdicke die Vorschubge­ schwindigkeit frühestens ab der zweiten Um­ drehung der Schärtrommel geregelt wird, und
• - in einer Arbeitsphase nach Abschluß der Lern­ phase nach Stabilisierung der geregelten Vor­ schubgeschwindigkeitssignal aus den zuletzt erhaltenen Vorschubgeschwindigkeitssignalen eine konstante Vorschubgeschwindigkeit für den restlichen Schärprozeß bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn der Lernphase die maximale Korrektur des Vorschubgeschwindigkeitssignals pro Meßzyklus der Auftragsdicken-Meßeinrichtung begrenzt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß als Auftragsdicken-Meß­ einrichtung eine Laserlicht-Entfernungsmeßeinrich­ tung verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das konstante Vorschub­ geschwindigkeitssignalin der Arbeitsphase auf den Mittelwert der in einer vorbestimmten Anzahl von Meßzyklen in der Lernphase sich ergebenden Vor­ schubgeschwindigkeitssignale eingestellt wird, wenn eine ebenfalls vorgegebene maximale Schwan­ kungsbreite der Vorschubgeschwindigkeitswerte in der Lernphase unterschritten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der eingestellten konstanten Vorschubgeschwindigkeit die Windungsanzahl ermittelt wird und als Zähl­ signal für den aktuellen Schärprozeß zur Motor­ steuerung der Schärtrommel zur Einhaltung der exakten Kettlänge verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Auftragsdicken-Meß­ einrichtung synchron mit der Drehbewegung der Schärtrommel und der Veränderung der Lage des Schärbandes bewegt wird.

7. Schärmaschine mit einer Schärtrommel (2) und einem auf einem Schärschlitten (21) parallel zur Schär­ trommel (2) und in Höhenrichtung verfahrbaren Schär­ riet (25), über das Schärbänder auf der Schär­ trommel (2) aufwickelbar sind, mit einer Auftrags­ dicken-Meßeinrichtung (55), sowie einer Einrich­ tung zum Erfassen der Anzahl der Schärtrommelum­ drehungen und einer Steuerung (60, 62, 64), die in Abhängigkeit von einem Auftragsdickensignal und einem Umdrehungszählsignal ein Vorschubsignal für das Schärriet (25) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragsdicken-Meßeinrichtung (55) sowohl parallel zur Schärtrommelachse als auch orthogonal zur Schärtrommelachse synchron mit der Schär­ trommeldrehung und der Lageveränderung des Schär­ bandes bewegbar ist, und daß die Auftragsdicken- Meßeinrichtung (55) einen im wesentlichen konstan­ ten vorgegebenen Abstand von der Schärbandober­ fläche einhält.

8. Schärmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerung (60, 62, 64) aus dem aktuellen Entfernungssignal der Auftragsdicken- Meßeinrichtung (55) eine Lageveränderungssignal für die Auftragsdicken-Meßeinrichtung (55) sowie ein Vorschubgeschwindigkeitssignal erzeugt.

9. Schärmaschine nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragsdicken- Meßeinrichtung (55) aus einer Laserlicht-Entfer­ nungsmeßeinrichtung besteht.

10. Schärmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragsdicken-Meß­ einrichtung (55) an einem höhenverstellbaren, an dem Schärschlitten (21) befestigten weitern Schlitten (23) angeordnet ist.

11. Schärmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertabtastung der Auftragsdicken-Meßeinrichtung (55) mit einer Zykluszeit von ca. 10-100 ms, vorzugsweise zwischen 20-60 ms, erfolgt.