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Dokumentenidentifikation DE69414933T2 17.06.1999
EP-Veröffentlichungsnummer 0638674
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Qualitätsüberwachung eines gezwirnten Garns
Anmelder Savio Macchine Tessili S.p.A., Pordenone, IT
Erfinder Badiali, Roberto, I-33170 Pordenone, IT;
Colussi, Vittorio, I-31014 Loc. S.Martino, Colle Umberto, IT;
Marascutti, Mario, I-33074 Fontanafredda, (Pordenone), IT
Vertreter WUESTHOFF & WUESTHOFF Patent- und Rechtsanwälte, 81541 München
DE-Aktenzeichen 69414933
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, ES, FR, GB, GR, IE, LI, PT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 27.07.1994
EP-Aktenzeichen 942021908
EP-Offenlegungsdatum 15.02.1995
EP date of grant 02.12.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.06.1999
IPC-Hauptklasse D01H 13/16
IPC-Nebenklasse D01H 13/26   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen der Fehlerfreiheit und der Güte eines in einer Doppelzwirnspindel einer Zwirnmaschine erzeugten gezwirnten Garns.

Die Erfindung ist auf eine Doppelzwirnspindel zum Zusammendrehen einer Anzahl Fäden zu einem gezwirnten Garn. Die genannten Garne können von beliebiger Zusammensetzung oder Struktur sein und erscheinen in der Beschreibung und in den Ansprüchen einfach als Garne, gleichgültig ob sie die Form von Einzelfäden oder Einzelfadenverbänden haben oder natürliche oder Kunstfasern sind.

Der Ausdruck "zusammendrehen" wird hier in dem umfassenden Sinne des Kombinierens von zwei oder mehr Fäden verwendet, wobei das Drehen von Garnen zuvor gezwirnter Einzelfäden in die umfassende Bedeutung einbezogen ist. Die Erfindung ist besonders nützlich zum Überwachen des Zwirnens von zwei Fäden, kann aber auch zum Überwachen des Verzwirnens von drei oder mehr Fäden verwendet werden, wobei sich die Grenze nur aufgrund praktischer Überlegungen ergibt. Es ist allgemein bekannt, daß bei einer Doppelzwirnspindel die zu verzwirnenden Fäden von wenigstens zwei Garnkörpern, die sich um einen feststehenden Dorn drehen, nach oben abgewickelt werden.

Dieser allgemein bekannte Abwicklungsarbeitsgang hat den Nachteil, daß sich die Fäden gegenseitig stören, daß sie sich ineinanderflechten, bevor sie in die Mittelbohrung in der Spindel einlaufen, und Schlingen, Ringe, korkenzieherähnliche spiralige Abschnitte und andere Formen von dieser allgemeinen Art bilden. Es ist ebenso allgemein bekannt, daß Garne beim Abwickeln in einer Doppeldrahtzwirnmaschine insbesondere bei hoher Geschwindigkeit Zugspannungsveränderungen erfahren, wobei die Zugspannung gelegentlich zu groß werden kann. Wenn es sich um mehr als ein Garn handelt, ob aus Stapelfasern oder synthetischen Einzelfäden gesponnen, ist diese zu hohe Zugspannung unerwünscht, weil die Garne eine hochbeanspruchende und scheuernde Berührung wegen ihrer gegenseitigen Störung während ihres kontinuierlichen Abwickelns von den Vorlagegarnkörpern erfahren und folglich im Übermaße gedehnt, beschädigt oder am Ende gar gebrochen werden. In dieser Hinsicht bricht ein einzelnes Garn häufig, was dazu führt, daß ein Garn aufgewunden wird, was nicht mehr mit anderen Garnen verzwirnt ist, woraus sich die Bildung einer fehlerhaften Spule ergibt. Eine solche fehlerhafte Spule gefährdet die nachfolgenden Arbeitsphasen im Fertigungsprozeß und verringert daher die Wirtschaftlichkeit und Produktivität von Anlagen dieser Art. Die Wirkung des Sich-gegenseitig-Kreuzens und -Verflechtens der Garne und des genannten häufigen Schleifkontakts führt zur Bildung von Faserflug und gelegentlich zu losen Garnstücken, die häufig mit den Garnen zusammengedreht werden und Zwirnfehler verursachen.

Doppelzwirnspindeln dieser Art haben den weiteren Nachteil, daß sie wegen der hohen Drehgeschwindigkeit, die zur Erzielung maximaler Betriebswerte hinsichtlich der Abziehgeschwindigkeit schwerwiegender Beanspruchung ausgesetzt sind.

Beim Arbeiten mit derzeit vorhandenen Spindeln verursachen die häufige Abnutzung und mechanische Fehler Schwingungen und Spindeldrehzahlverluste, die sich auf die Güte des gezwirnten Garns direkt auswirken. Wenn in dieser Hinsicht das gezwirnte Garn in einer Zwirnspindel erzeugt wird, die aus irgendeinem mechanischen Grund an Drehzahl verliert, werden in ihm eine für die Erzielung der richtigen mechanischen Festigkeit ungenügende Anzahl Drehungen gebildet, mit sich daraus ergebender recht häufiger ungleichmäßiger Zwirnung. Diese Wirkung ist unerwünscht, weil sie das äußere Aussehen des gezwirnten Garns insoweit zerstört, als die einzelnen Garnfäden durch das Zwirnen ungleichmäßig belastet werden. Wenn es sich um dünnes Garn handelt, das besonders rasch abgewickelt wird, kann aus allen diesen Gründen Garnbruch in der folgenden Phase des Produktionsprozesses auftreten.

Zur Lösung der vorstehend genannten Schwierigkeiten ist in der Fachwelt schon vorgeschlagen worden, Überwachungseinrichtungen mit mechanischen, optischen oder induktiven Fühlern zu verwenden, die zu erfassen vermögen, wenn das von der Zwirnspindel gezwirnte Garn gebrochen ist. Die vom Stand der Technik vorgeschlagenen Fühler der genannten Art haben sich als nicht vollständig zweckmäßig in dem Sinne erwiesen, als sie keine Informationen über die Güte des abgezogenen gezwirnten Garns liefern und insbesondere nicht in der Lage sind zu erkennen, wenn nur ein eindrahtiges Zwirngarn vorliegt, d. h. wenn einer der beiden zu zwirnenden Fäden fehlt. Solche Garnüberwachungseinrichtungen haben folglich ihre Grenzen.

FR-A-2 267 399 stellt den am nächsten kommenden Stand der Technik dar und offenbart, die Umlauffrequenz des gezwirnten Garns in der Führungsöse zu messen. Das Eintreten des Garnbruchs kann sofort festgestellt werden, da das freie Ende des gebrochenen Garns in den Überwachungsbereich mit einer Umlauffrequenz einläuft, die nicht mehr der des Ballons entspricht.

EP-A-282 742 bezieht sich auf eine Ringspinnmaschine und offenbart, an der arbeitenden Maschine die Häufigkeit der teilweisen Schwächung des Lichtstrahls durch das durchlaufende, einen Ballon bildenden Garn zu messen, das seine Form und seine Position, in der es den Lichtstrahl kreuzt, ständig ändert.

In dieser Hinsicht sei darauf hingewiesen, daß, da sowohl die Fertigungsrate für gezwirntes Garn als auch die Güteanforderungen durch den Markt größer werden, es wichtiger als zuvor ist, den Zwirnarbeitsgang in zweckmäßiger Weise zu überwachen, insbesondere hinsichtlich der Güte des entstehenden gezwirnten Garns. Diese Frage ist von großem aktuellen Interesse und Bedeutung, da Hersteller in zunehmendem Maße anstreben, ein perfektes Produkt herzustellen.

Der Bedarf an einer Produktion höherer Güte hat die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten verstärkt, die auf dem Gebiet der Zwirnerei seit einiger Zeit bestehen.

Demgemäß und in Anbetracht der Fehler und Nachteile der in der Fachwelt aktuell angebotenen Anordnungen schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren gemäß den Merkmalen des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 zum Überwachen der Fehlerfreiheit und der Güte eines gezwirnten Garns aus einer Vielzahl in einer Doppelzwirnspindel zusammengedrehter Fäden, wobei das Verfahren sowohl das Fehlen wenigstens einer der einzelnen Fäden feststellt, die das sich bewegende, sich auf eine Spule aufwickelnde gezwirnte Garn ausmachen, als auch das Vorhandensein eines Abschnitts verwirrten Garns erkennt, das sich versehentlich auf dem regelmäßig geformten Garn gebildet hat, und ferner jede Verlangsamung der Drehzahl der Spindelscheibe feststellt, weil diese Verlangsamung zu einer ungenügenden Drehung im gezwirnten Garn führt, mit der Folge, daß es ein unregelmäßiges äußeres Aussehen und ungenügende mechanische Festigkeit hat. Das erfindungsgemäße Verfahren ist in einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2 implementiert, die u. a. einen optoelektrischen Meßgrößenwandler aufweist, welcher der bekannten Garnführungsöse zugeordnet und in deren Nähe angeordnet ist und eine Meßzelle bildet, die ständig über der Zeit selbstkalibrierend ist und als optischen Monitor eine lichtemittierende Diode zum Aussenden modulierten Lichtes benutzt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der optoelektrische Meßgrößenwandler an einer Stelle angeordnet, in der er die bekannte Garnführungsöse ersetzt, die in senkrechter Richtung oberhalb und gleichachsig mit der Zwirnspindel angeordnet ist.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung einer Ausführungsform von ihr, die in den beiden beigefügten Zeichnungen dargestellt ist; es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Erfindung in zahlreichen anderen Ausführungsformen implementiert werden kann.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine schematische Teilseitenansicht einer Zwirnspindel mit zwei übereinander angeordneten Garnkörpern, welche die Fäden zum Bilden des gezwirnten Garns liefern, das auf der entstehenden kegelstumpfförmigen Spule gesammelt wird, wobei diese Figur auch schematisch den optoelektrischen Meßgrößenwandler darstellt, der mit einem Arm am Ende eines Schneidorgans zum Abtrennen eines unregelmäßigen sich zwirnenden Garns angeordnet ist,

Fig. 2 eine schematische Schrägansicht des optoelektrischen Meßgrößenwandlers, welcher der Garnführungsöse und dem Arm des Schneidorgans zugeordnet ist,

Fig. 3 ein Blockschaltbild mit einer Darstellung der elektronischen Schaltungen des optoelektrischen Meßgrößenwandlers, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren implementiert ist.

Aus Gründen einer Gesamtübersichtlichkeit sind die Bauteile, welche für das Verständnis der Erfindung nicht notwendig sind, in den Figuren weggelassen worden.

Die Liefergarnkörper 4 und 2 sind innerhalb des Korbes übereinander angeordnet und zur Achse des Mittelzapfens 20 der bekannten Zwirnspindel zentriert gehalten. Die von den zugehörigen Garnkörpern 4 und 2 abgewickelten Fäden 38 und 39 sind gemeinsam in das Loch in dem hohlen Zapfen 20 eingeführt.

Die Fäden 38 und 39 werden zusammengedreht und verlassen die Speicherscheibe 8 radial und laufen als gezwirntes Garn 5 nach oben zur Garnführungsöse 6, die den Scheitel des Ballons des genannten gezwirnten Garns 5 bestimmt. Letzteres läuft um die Führungszapfen 13 und 15 und windet sich als Kreuzwicklung auf die entstehende kegelstumpfförmige Spule 18 auf.

Die vom Arm 19 getragene Spule 18 liegt auf der Antriebsrolle 7 auf, welche die Spule durch Reibung drehantreibt, wobei gleichzeitig das Garnführungsorgan 16 das sich zwirnende Garn 5 ständig hin- und herbewegt, um es in allgemein bekannter Weise als Windungen auf die Oberseite der entstehenden Spule 18 aufzulegen.

Bei seinem kontinuierlichen Lauf aus dem Auslaß der Zwirnspindel wird das gezwirnte Garn 5 durch die Öse 6 geführt, die es einschließt, während es eine Kreisbewegung zwischen den mit 5 und 5a bezeichneten Positionen in Richtung des Pfeils 14 und umgekehrt ausführt (sh. Fig. 2).

Die genannte Kreisbewegung des gezwirnten Garns 5 wird zwischen dem Sender 21 und dem Empfänger 36 des erfindungsgemäßen optoelektrischen Meßgrößenwandlers 1 ausgeführt.

Der Sender 21 sendet einen Überwachungsprüflichtstrom aus, der auf den Empfänger 36 gerichtet ist.

Der Empfänger ist eine Fotodiode; das von ihr empfangene Signal ist ein durch das Vorhandensein des gezwirnten Garns 5 amplituden-moduliertes Signal.

Am Empfänger 36 wird dieses Signal durch den Filter 34 gefiltert, um das Nutzsignal von der optischen Störung durch die Umgebung zu trennen. Es wird dann durch den Verstärker 32 geleitet, der das Signal ausreichend verstärkt, um es in den nachfolgenden Stufen brauchbar zu machen, d. h. er bringt das Signal auf einen Pegel, der für die nachfolgende Verarbeitung ausreicht.

Es wird dann durch den Demodulator 31 geleitet, der den durch die Anwesenheit des gezwirnten Garns modulierten Signalteil entnimmt und dann den Trägerteil des Signals ausscheidet, um in jedem Augenblick die Fehlerfreiheit und die Güte des untersuchten gezwirnten Garns 5 sicherzustellen. Das Signal wird dann durch den Filter 29 geleitet, der jegliches Restsignal im Ausgangssignal vom Demodulator 31 entfernt, d. h. er macht das Signal frei von jeglicher Störung und bringt es in eine direkte lineare Form.

Das Ausgangssignal vom Filter 29 wird in zwei verschiedene Richtungen verzweigt. In einer Richtung durchläuft es einen Impulsgenerator 27, der definiert, wenn das gezwirnte Garn 5 innerhalb oder außerhalb des ausgesandten Lichtstrahls ist, d. h. er wandelt das Signal in binäre logische Impulse, d. h. innerhalb (JA) oder außerhalb (NEIN) um.

Der Impulsgenerator 27 generiert dann ein Signal, das die Durchlauffrequenz des gezwirnten Garns 5 mißt, d. h. seine Kreisumlaufrate, wobei dieses Signal somit die echten Umdrehungen der Zwirnspindel je Zeiteinheit anzeigt und überwacht.

In der anderen Richtung wird das Ausgangssignal vom Filter 29 durch den Analog-Digital-Wandler 28 geleitet. Dieser Wandler 28 wandelt das analoge Signal in ein digitales und dann in eine numerische Form um, die für die Verarbeitung im Mikroprozessor-Block oder in der elektronischen Karte 30 geeignet ist.

Die numerische Verarbeitung des Signals ermöglicht die Überprüfung und Überwachung der Fehlerfreiheit und Güte des gezwirnten Garns 5 durch Bestimmen des Bereiches, der dem Garnanwesenheitssignal 5 entspricht. Im Mikroprozessor 30 liefert das genannte Eingangssignal jeden Augenblick Daten in digitaler Form, die gespeichert, verarbeitet und mit vorbestimmten Daten verglichen werden, die vom Bedienungspersonal am Kopf der Anlage eingetastet und durch die serielle Leitung 35 an den Eingang des Mikroprozessors 30 übertragen werden. Diese letztgenannten, vom Bedienungspersonal eingetasteten vorbestimmten Daten stellen den Schwellenwert für die Gleichmäßigkeit des entstehenden gezwirnten Garns dar.

Wenn in der Zwirnstufe das gezwirnte Garn außerhalb des vorbestimmten, voreingestellten Gleichmäßigkeits-Schwellenwertes fällt, erzeugt der Mikroprozessor 30 ein Signal, das über die Leitung 37 und den Block 33 ein Steuersignal generiert, das über die Leitung 12 die Betätigungsvorrichtung 10 veranlaßt, den Arm 3 mit dem Schneidmesser 9 um den Zapfen 11 zu schwenken, wobei sich das Messer nach unten bewegt und das gezwirnte Garn 5 durchschneidet.

Dieses Schneiden verhindert, daß irgendein gezwirntes Garn 5, das hinsichtlich der Fehlerfreiheit oder erforderlichen Güte ungeeignet ist, sich auf die Spule 18 legt. In dieser Hinsicht gefährdet ein gezwirntes Garn 5, welches das voreingestellte Güteniveau nicht erreicht, das nachfolgende einwandfreie Abwickeln des gezwirnten Garns, mit der Folge, daß die Spule 18 bei den nachfolgenden Arbeitsgängen des für die Erzielung des Endproduktes notwendigen Prozesses nicht verwendet werden kann.

Das genannte analoge Ausgangssignal vom Filter 29 und das genannte digitale Ausgangssignal vom Impulsgenerator 27 werden über zugehörige Leitungen 25 und 26 zum Impulsmodulator 23 zurückgeleitet, der durch den Impulsgenerator 24 gespeist wird. Durch die folgende Durchleitung durch den Verstärker 22 wird die die Fehlerfreiheit und die Güte des gezwirnten Garns 5 überwachende Schleife zwischen dem Sender 21 und dem Empfänger 36 des erfindungsgemäßen optoelektrischen Meßgrößenwandlers 1 geschlossen.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Überwachen der Güte eines in einer Bewegungsbahn von einer Doppelzwirnspindel weg sich bewegenden gezwirnten Garns mit einer Vielzahl von Fäden, wobei das Verfahren das Feststellen der Anwesenheit von gezwirntem Garn bei dessen kreisförmiger Bewegung quer zu seiner Bewegungsbahn durch einen optoelektrischen Meßgrößenwandler beinhaltet, der vom Sender (21) und dem Empfänger (36) gebildet ist, die Licht emittieren und ein diesem entsprechendes Signal erzeugen, und der Garnführungsöse (6) zugeordnet ist, wobei das so erzeugte Signal durch die Anwesenheit des gezwirnten Garns amplitudenmoduliert wird, gekennzeichnet durch:

a) Verarbeiten des Signals durch Filtern desselben, um die Nutzsignale von der optischen Störung durch die Umgebung zu trennen, durch Verstärken, durch Demodulieren, um den durch die Anwesenheit des gezwirnten Garns modulierten Signalteil zu entnehmen, und durch Filtern, um im Ausgangssignal aus der Demodulation vorhandene Restsignale entfernen,

b) Aufteilen des im vorhergehenden Schritt verarbeiteten Signals in ein erstes Signal und ein zweites Signal,

c) durch den Impulsgenerator (27) Umwandeln des ersten Signals in binäre logische Impulse zum Messen der Durchlauffrequenz des gezwirnten Garns (5), welche die echten Umdrehungen der Zwirnspindel angibt, um so den Grad der Garndrehung je Zeiteinheit zu messen,

d) Umwandeln des genannten zweiten Signals in digitale Form zur nachfolgenden digitalen Verarbeitung durch Bestimmen des Bereiches, der dem Garnanwesenheitssignal entspricht,

e) Übertragen des genannten umgewandelten ersten und zweiten Signals an eine Verarbeitungseinrichtung (30) für die Feststellung, ob das gezwirnte Garn innerhalb eines vorbestimmten Gütebereiches liegt,

f) durch die Verarbeitungseinrichtung (30) Erzeugen eines Signals, welches das Durchschneiden des Garns veranlaßt, wenn das gezwirnte Garn außerhalb des genannten vorbestimmten Bereiches fällt, um so zu verhindern, daß ungeeignetes gezwirntes Garn auf die Spule (18) gewunden wird,

g) Rückleiten zu dem vom Impulsgenerator (24) gespeisten Impulsmodulator (23) des analogen Signals aus dem Filter (29) und des digitalen Signals aus dem Impulsgenerator (27), Durchleiten derselben durch den Verstärker (22), und Schließen der Überwachungsschleife zwischen Sender und Empfänger des optoelektrischen Meßgrößenwandlers.

2. Vorrichtung zum Überwachen der Güte eines in einer Bewegungsbahn von einer Doppelzwirnspindel weg sich bewegenden gezwirnten Garns mit einer Vielzahl von Garnlagen, wobei die Vorrichtung einen optoelektrischen Meßgrößenwandler aufweist, der vom Sender (21) und dem Empfänger (36) gebildet ist, die Licht emittieren und ein diesem entsprechendes Signal erzeugen, um die Anwesenheit des gezwirnten Garns (5) bei dessen kreisförmiger Bewegung quer zu seiner Bewegungsbahn durch den genannten Meßgrößenwandler festzustellen, welcher der Garnführungsöse (6) zugeordnet ist, wobei das so erzeugte Signal durch die Anwesenheit des gezwirnten Garns amplitudenmoduliert wird, gekennzeichnet durch:

a) eine Verarbeitungseinrichtung, die das Signal mit dem Filter (34) filtert, um die Nutzsignale von der optischen Störung durch die Umgebung zu trennen, in einem Verstärker (32) verstärkt, durch den Demodulator (31) leitet, um den durch die Anwesenheit des gezwirnten Garns modulierten Signalteil zu entnehmen, und durch den Filter (29) leitet, um im Ausgangssignal aus dem Demodulator (31) vorhandene Restsignale zu entfernen,

b) eine Aufteileinrichtung zum Aufteilen des genannten erzeugten Signals in ein erstes Signal und ein zweites Signal,

c) einen Impulsgenerator (27) zum Umwandeln des ersten Signals in binäre logische Impulse zum Messen des Grades der Garndrehung je Zeiteinheit, d) einen Analog-Digital-Wandler zum Umwandeln des genannten zweiten Signals in digitale Form zur nachfolgenden digitalen Verarbeitung durch Bestimmen des Bereiches, der dem Garnanwesenheitssignal entspricht,

e) eine Übertragungseinrichtung zum Empfangen und weiterleiten des genannten umgewandelten ersten und zweiten Signals an eine Verarbeitungseinrichtung (30) für die Feststellung, ob das gezwirnte Garn innerhalb eines vorbestimmten Gütebereiches liegt, wobei die genannte Verarbeitungseinrichtung (30) in dem Falle, daß das gezwirnte Garn außerhalb des voreingestellten Gleichmäßigkeitsschwellwertes fällt, ein Signal erzeugt, das über die Leitung (37) und den Block (33) ein Signal erzeugt, welches über die Leitung (12) die Betätigungsvorrichtung (10) veranlaßt, den Arm (3) mit dem Schneidmesser (9) so zu schwenken, daß das ungeeignete gezwirnte Garn (5) abgetrennt wird, somit zu verhindern, daß ungeeignetes gezwirntes Garn auf die Spule (18) gewunden wird,

g) eine Übertragungseinrichtung (25, 26) zum Rückleiten zu dem vom Impulsgenerator (24) gespeisten Impulsmodulator (23) des analogen Signals aus dem Filter (29) und des digitalen Signals aus dem Impulsgenerator (27), Durchleiten derselben durch den Verstärker (22), derart, daß die Überwachungsschleife zwischen Sender (21) und Empfänger (36) des optoelektrischen Meßgrößenwandlers geschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der optoelektrische Meßgrößenwandler (21, 36) an einer Stelle über der Garnführungsöse (6) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der optoelektrische Meßgrößenwandler (21, 36) an einer Stelle angeordnet ist, in der er die Garnführungsöse (6) ersetzt.







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