Vorrichtung zur Regelung der Drallübertragung zwischen Garn und Drallgeber bei Falschdrallmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Drallübertragung zwischen Garn und Drallgeber bei Falschdrallmaschinen.
Derzeit sind bei Falschdrallmaschinen in erster Linie zwei Verfahren zur Drallerteilung bekannt. Dabei weist an sich die Drehungserteilung durch Friktion gegenüber formschlüssigen Systemen in erster Linie den Vorteil wesentlich höherer Betriebsdrehzahlen sowie ein sich in Abhängigkeit von Fadendurchmesser automatisch einstellendes Ubersetzungsverhält- nis zwischen Antriebsrolle und Faden auf; es lässt sich jedoch infolge bestimmter äusserer Einflüsse bei bekannten Friktionssystemen ein über längere Zeit gleichmässiger Ablauf der Drehungserteilung nicht gewährleisten.
Diese Unregelmässigkeiten resultieren insbesondere aus Schwankungen des Fadenmaterials, der Fadentemperatur und der Fadensteifigkeit sowie direkter Veränderung der Reibung zwischen Friktionsrolle und Faden infolge Staub, Faserabrieb, Feuchtigkeit oder auch durch Verringerung des Reibungskoeffizienten der Friktionsrolle durch Abnutzung.
Durch jede Veränderung der Reibungskraft zwischen Friktionselement und Faden, zum Beispiel infolge des Auftretens einer oder mehrerer der aufgezählten Einflussgrössen, wird auf bislang nicht kompensierbare Weise die Kraft- beziehungsweise Drallübertragung auf den Faden so stark verändert, dass der Grad der Drehungserteilung laufend schwankt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden. Gegenstand der Erfindung ist demnach eine Vorrichtung zur Regelung der Drallübertragung zwischen Garn und Drallgeber in Falschdrallmaschinen mit mindestens einem rotierbaren Friktionselement, welches auf der mit dem Faden in Berührung bringbarer Fläche schräg verlaufende Bahnen aufweist und Mittel enthält, mittels welchen das Garn mit einer Kraftkomponente in Richtung auf die Auflagefläche des bzw. der Friktionselemente(s) spannbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Friktionselement ein Rotationskörper mit in Fadenlaufrichtung gewölbter Oberfläche ist.
Durch die Veränderung der Spannung des Fadens am Friktionselement wird direkt Einfluss auf die Reibungskraft zwischen Faden und Friktionselement genommen. Sobald im Betriebsablauf beispielsweise die Fadendrehzahl durch Änderung der Reibungszahl des Friktionselementes und/oder des Fadens sinkt, wird die Normalkraft zwischen Faden und Friktionselement durch Erhöhung der Fadenspannung vergrössert und damit die Reibungskraft ebenfalls so lange erhöht, bis die Fadendrehzahl den Sollwert wieder erreicht hat.
Ersichtlicherweise werden mit der erfindungsgemässen Vorrichtung auch andere Störgrössen wie zum Beispiel Fadenspannungsschwankungen und dergleichen kompensiert, da einerseits direkte Überwachung der Regelgrösse Fadendrehzahl erfolgt und andererseits über die Veränderung der Fadenspannung in jedem Fall durch Erhöhen oder Senken der Reibungskraft der Kopplungsgrad zwischen Faden und Friktionselement und damit die Drallübertragung beeinflusst werden kann. Die Überwachung der Fadendrehzahl und Nachstellung der Fadenspannung kann dabei an sich durch beliebige pneumatische oder elektrische Regeleinrichtungen vorgenommen werden.
Um jedoch derartige aufwendige und mit gewissen Verzögerungen ansprechende Einrichtungen hinfällig zu machen, wird weiterhin vorgeschlagen, die Regelung dadurch selbsttätig und ohne jeden Aufwand direkt durch das Friktionselement durchzuführen, wobei letzteres auf der mit dem Faden in Berührung bringbaren Fläche schräg verlaufende, vorzugsweise in Form einer vielgängigen Schraube angeordnete Bahnen zur Drallerteilung aufweist.
Dabei wird der Faden in Richtung der Auflagefläche des Friktionselementes vorgespannt und die Drehrichtung des Friktionselementes im Verhältnis zum Winkel zwischen Fadenlaufrichtung und schräg verlaufenden Bahnen derart gewählt, dass sich die auf letzteren abwälzenden Auflagepunkte des Fadens infolge der Steigung der Bahnen axial jeweils der Fadenlaufrichtung entgegen verlagern und bei Gleitreibung eine der Fadenlaufrichtung entgegen gerichtete Kraftkomponente auf den Faden übertragen, deren Betrag sich mit zunehmender Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten von Faden und Friktionselement erhöht.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise der erfindungsgemässen selbsttätigen Regelvorrichtung sei angenommen, dass im Betriebsablauf der Faden derart mit dem rotierenden Friktionselement beziehungsweise den darauf vorgesehenen Bahnen in Eingriff steht, dass der Faden ohne jeden Schlupf auf dem Friktionselement abrollt. In diesem Fall wird durch die gegenläufige Verlagerung der Auflagepunkte des Fadens auf den Bahnen keinerlei Beeinflussung auf den Faden ausgeübt.
Sobald sich jedoch zum Beispiel infolge Veränderung der Reibungskoeffizienten die Fadendrehung verlangsamt, tritt zwischen Faden und schräg verlaufenden Bahnen Gleitreibung auf. Die dabei infolge Drehung des Friktionselementes relativ zum Faden auf letzteren übertragene Kraft ist infolge der Schräglage der Bahnen in zwei Komponenten zerlegbar, deren eine in Drehrichtung des Friktionselementes liegt und deren andere der Fadenlaufrichtung entgegen gerichtet ist. Durch die Gegenkraft wird ersichtlicherweise die Fadenspannung erhöht, so dass Normalkraft Faden/Friktionselement sowie Reibungskraft Faden/Friktionselement so lange steigen, bis der Gleichlauf wiederhergestellt und die Kraftkomponente in Faden Gegenrichtung wieder auf Null abgesunken ist.
Selbstverständlich wird im praktischen Anwendungsfall der Sollwert der Fadendrehung meist nicht im Bereich des Synchronismus mit dem Friktionselement liegen, da in diesem Fall nur Regelung bei Unterschreiten des Sollwertes einträte und darüber hinaus Gleichlauf nur schwer erreichbar ist.
Der Sollwert wird demnach durch Justieren der Fadenvorspannung, zum Beispiel mittels Zubringer- und Abtriebsrollen auf einen Wert unterhalb des Synchronlaufes eingestellt, bei welchem Kraftübertragung zur Drallerteilung und Gegenkraft durch Schlupf systembezogen im Gleichgewicht sind.
Das Friktionselement kann ein in Fadenlaufrichtung gewölbter Rotationskörper sein, zum Beispiel ein tonnenförmiger Körper oder eine Scheibe mit abgerundetem Rand.
Ferner kann der Rotationskörper auch die Form eines Rohres mit trichterartig erweiterten Endteilen haben, wobei der Faden über die Rohrinnenfläche geführt wird. Mit Hilfe von Fadenführungsmitteln, die gleichzeitig den Faden in seiner seitlichen Lage festhalten, kann der Faden in einem vorbestimmten Umschlingungswinkel ce über die Wölbung gespannt sein,wobei die durch Fadenspannung hervorgerufene Normalkraft über die ganze Berührungsfläche des Friktionselementes hin weitgehend konstant verläuft.
Die schräg angeordneten Bahnen auf der Oberfläche des als Friktionselement dienenden Rotationskörpers können als Stellen erhöhter Reibung, zum Beispiel durch Oberflächenbehandlung des Materials oder auch als Erhöhungen auf der Oberfläche, ausgebildet sein. Die Anordnung von Erhöhungen hat dabei den zusätzlichen Vorteil, dass durch die Rillen zwischen den einzelnen Erhöhungen infolge elastisch in Eingriff gelangendem Fadenmaterial eine gewisse Formschlüssigkeit bei der Kraftübertragung hervorgerufen wird.
Der technische Fortschritt und der erfinderische Inhalt des Erfindungsgegenstandes wird insgesamt sowohl durch die neuen Einzelmerkmale als auch durch Kombinationen der Anwendung findenden Merkmale gewährleistet.
Die erfindungsgemässe Regelvorrichtung ist im folgenden in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 bis 3 die schematische Darstellung des Funktionsablaufes der Drallerteilung und Gegenspannungserzeugung an einer Friktionsscheibe mit den Merkmalen der Erfindung,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Fadenzuführung zur Friktionsscheibe mit Zufuhr- und Abtriebsrollen und
Fig. 5 eine abgewandelte Ausführungsform einer Friktionsscheibe.
Gemäss Figur 1 ist ein in Pfeilrichtung geförderter Faden 1 über eine ausschnittsweise dargestellte Friktionsscheibe 2 gespannt. Scheibe 2 dreht sich in der angedeuteten Richtung und übermittelt auf diese Weise an Faden 1, der mittels der in Figur 4 dargestellten Fadenführer 7, 8 in seiner seitlichen Lage testgehalten wird, den gewünschten Drall. Da die Scheibenoberfläche mit Ausnehmungen 3 versehen ist, liegt Faden 1 lediglich auf den schräg verlaufenden erhöhten Bahnen 4 auf.
Der Umschlingungswinkel a kann mittels der Förderwalzenpaare 5, 6 oder mittels der Fadenführer 7. 8 eingestellt werden.
Sofern Faden 1 absolut synchron mit Scheibe 2 gedreht wird, wird durch die Scheibendrehungen keinerlei Gleitreibung an den Berührungspunkten verursacht, da sich dann Faden 1 schraubenartig auf den Bahnen 4 abwälzt. (Die Reibungskomponente durch den Transport des Fadens 1 in Förderrichtung ist konstant und wird bei dieser Betrachtung ausser acht gelassen).
Sofern jedoch Gleichlauf zwischen Faden 1 und Scheibe 2 nicht vorliegt, wird infolge der einem Gleiten des Fadens vom dargestellten Auflagepunkt A zu Punkt B und C bei Drehung der Scheibe 2 entgegen gerichteten Reibungskraft, eine der Fadenlaufrichtung entgegen gerichtete Kraftkomponente PR auf den Faden übertragen, so dass Fadenspannung P2 und wie aus Figur 4 ersichtlich - Normalkraft PN steigt, wodurch sich die Reibungskraft zwischen Scheibe 2 und Faden 1 erhöht.
Diese Erhöhung führt jedoch dazu, dass sich die Drallübertragung wieder dem Gleichlauf nähert, was wiederum eine Reduzierung der Komponente PE bewirkt.
Die geschilderten Vorgänge finden im Betriebsablauf in Sekundenbruchteilen statt, bis sich in Abhängigkeit von der zur Sollwertvorgabe durch mit verschiedenen Geschwindigkeiten antreibbaren Walzenpaaren 5 und 6 einstellbaren Fadenvorspannung (Pl-P2) sowie sonstiger Parameter wie Umschlingungswinkel a, Reibungskonstante der Scheibe 2 und des Fadens 1 usw., Gleichgewicht des Systems einstellt. Jeder Störgrösseneinfluss wird jedoch auf diese Weise selbsttätig kompensiert, ohne dass aufwendige Regeleinrichtungen notwendig wären.
Fig. 5 zeigt eine Friktionsscheibe mit abgewandelter Oberflächenausbildung. Die Ausnehmungen 3 sind dabei nicht durchgehend ausgeführt, so dass die Bahnen 4 im Bereich des grössten Scheibendurchmessers in einem durchgehenden Streifen 4a auslaufen, der auf vorteilhafte Weise jede Haftungsverminderung des Fadens 1 beim Abrollen von einer Bahn 4 auf die nächste sowie etwa dabei auftretende Schwingungen oder Entspannung der bereits erreichten Verdrehung verhindert wird.
Anstelle einer einzelnen Friktionsscheibe kann auch ein System aus einer Anzahl Scheiben verwendet werden, zum Beispiel mehrere Scheiben, welche übereinander angeordnet sind und deren Ränder sich teilweise überlappen. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass sich besondere Fadenführer zwecks Festhaltung des Fadens in seiner seitlichen Lage und zwecks Einstellung des Umschlingungswinkels teilweise erübrigen, indem diese Funktion bei den inneren Scheiben durch die Ränder der äusseren Scheiben übernommen wird.