DE19537215A1 - Fadenliefergerät für elastische Garne - Google Patents
Fadenliefergerät für elastische GarneInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Fadenliefereinrichtung
mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches
1, die dem Zuliefern elastischer Fäden, Bänder, Stränge
und dergleichen dient.
Fadenliefergeräte haben bei Wirk- und Strickmaschi
nen die Aufgabe, den entsprechenden Strickstellen zur
jeweils richtigen Zeit Faden mit der erforderlichen
Spannung und in der gewünschten Menge zuzuführen. Dies
gilt in besonderem Maße für elastomere Garne oder ander
weitige elastische Fäden, die vorwiegend im Verbund mit
harten, d. h. im wesentlichen unelastischen Garnen (Grund
faden), zu mehr oder weniger elastischen Gestricken
verarbeitet werden. Die Spannung des elastomeren Garnes
bestimmt dabei den Griff und die Formhaltigkeit des
erzeugten Gestrickes wesentlich. Schwankungen der Span
nung des zugeführten elastomeren Garnes können, insbeson
dere wenn sie Maschenreihe für Maschenreihe systematisch
wiederkehrend auftreten, zu einer wesentlichen Beein
trächtigung der Qualität des erzeugten Gestrickes führen.
Aufgrund der hohen Dehnbarkeit häufig verwendeter
elastomerer Garne von bis zu 600% der Grundlänge erfor
dert die Konstanthaltung der Fadenspannung ein entspre
chendes Fadenliefergerät, das unabhängig von dem jeweili
gen Fadenverbrauch und unabhängig von der Vorspannung des
von einer Garnspule abgezogenen Garnes die jeweils rich
tige Garnmenge liefert.
Dies gilt insbesondere für Strickmaschinen mit
abrupt wechselndem und zumindest zeitweilig sehr hohem
Garnverbrauch, wie bspw. Flachstrickmaschinen oder andere
Strickmaschinen, bei denen ein einziges Fadenliefergerät
eine Nadelreihe allein versorgt. Bei Flachstrickmaschinen
werden den in einer oder mehreren Reihen angeordneten
maschenbildenden Nadeln mittels eines translatorisch
entlang der Nadelreihe hin und herlaufenden Fadenführers
ein oder mehrere zu verstrickende Fäden zugeführt. Die
Fadenzuführung erfolgt dabei mittels eines Fadenlieferge
rätes, das seitlich so neben dem Fadenführer angeordnet
ist, daß dieser in seiner Arbeitsbewegung von dem Faden
liefergerät weg bzw. auf dieses zu läuft. Ersichtlicher
weise ist die erforderliche Garnliefermenge in den beiden
Arbeitsphasen sehr unterschiedlich. Hinzu kommt, daß in
den Umkehrpunkten zwischen den Arbeitsphasen ein Garnver
brauch von Null auftritt, wobei im Übergang von der von
dem Fadenliefergerät weglaufenden Arbeitsphase zu der
hinlaufenden Arbeitsphase ein kurzer Arbeitsabschnitt
auftritt, in dem der Faden zurückläuft.
Für Anwendungsfälle mit zeitlich stark schwankendem
Fadenverbrauch ist die aus der DE 36 27 731 C1 bekannte
Fadenliefervorrichtung entwickelt worden, die ein durch
einen Schrittmotor angetriebenes Fadenrad aufweist.
Dieses führt den über eine Fadenbremse von einer Garn
spule abgezogenen Faden der betreffenden Strickstelle zu.
Der von dem Fadenrad gelieferte Faden läuft dabei durch
eine endseitige Öse eines anderenends schwenkbar gelager
ten Hebels, wobei die Öse einen Umlenkpunkt darstellt, an
dem der Faden im spitzen Winkel umgeleitet ist. Zur Ein
stellung einer konstanten Fadenspannung ist der Schwenk
hebel mittels eines Gleichstrommotores mit einem kon
stanten Drehmoment beaufschlagt. Außerdem ist der
Schwenkhebel mit einem Stellungsgeber verbunden, der
seine Schwenkstellung erfaßt und den Schrittmotor ent
sprechend nachsteuert. Der Schwenkhebel wirkt somit als
Fadenspeicher zum Zwischenspeichern von Faden, der von
den Strickstellen nicht abgenommen worden ist, aufgrund
des Trägheitsmomentes und der Steuercharakteristik des
Schrittmotors jedoch geliefert worden ist. Außerdem dient
er dem Einstellen der Fadenspannung sowie im Zusammen
wirken mit der Sensoreinrichtung zum Erfassen des vorhan
denen Fadenvorrates.
Diese Fadenliefereinrichtung ist nur eingeschränkt
für das Liefern von elastischen Garnen geeignet und für
eine Spannungsüberwachung erweist sich der Schwenkhebel
als zu unempfindlich. Aufgrund der Eigenelastizität des
Garnes erreicht der Schwenkhebel im Betrieb seine Ex
tremlagen (Anschläge), wobei die Fadenspannung dann außer
Kontrolle ist.
Als Weiterentwicklung ist die aus der DE 38 20 618
C2 bekannte Fadenliefervorrichtung für Kräusel- und
andere Effektgarne bekannt, die zwei gegensinnig rotie
rende, drehend angetriebene Garnräder aufweist, um die
das zu liefernde Garn mehrfach achtförmig geschlungen
ist. Als Fadenspeicher zum Zwischenspeichern zeitweilig
von den Strickstellen dicht abgenommenen Garnes dient ein
endseitig eine Öse tragender Arm, der in einer vorbe
stimmten Drehrichtung drehmomentbeaufschlagt ist. Das
Garn läuft in spitzem Winkel durch seine endseitige Öse
und wird zum Zwischenspeichern auf entlang eines Umkrei
ses des Armes angeordneten Bolzen oder Pfosten abgelegt.
An den einen Zwischenspeicher bildenden Bolzen oder
Pfosten sowie an der spitzwinklig durchlaufenden Öse des
Armes treten den Garnlauf beeinflussende Reibungseffekte
auf.
Aus der DE 42 06 607 A1 ist ein Fadenliefergerät zum
gleichzeitigen Zuführen von zwei Fäden zu einer Strickma
schine bekannt, bei der ein Fadenlieferrad von einem
Scheibenläufermotor angetrieben wird. Wenigstens ein
Faden läuft von dem Fadenlieferrad durch die Längsöffnung
einer konisch oder trompetenförmig gewickelten Schrauben
feder. An einer die Schraubenfeder an einem Ende schwenk
bar haltenden Lagerung sind ein Dauermagnet und ein Hall-
Sensor vorgesehen, um Auslenkungen der Schraubenfeder
erfassen zu können. Anhand dieser wird der Scheibenläu
fermotor nachgesteuert, so daß sich in stationärem Zu
stand die Soll-Lage der Schraubenfeder einstellt. In
dieser läuft der Faden seitlich an der Innenwandung der
Schraubenfeder anliegend durch deren Öffnung. Die Schrau
benfeder dient als Feder- und Dämpfungselement, das eine
gewisse Zwischenspeicherung von geliefertem Faden gestat
tet.
Schließlich ist aus der US-PS 38 58 416 ein Faden
liefergerät bekannt, das für Strickmaschinen mit im
wesentlichen konstantem Fadenverbrauch und zur Zuführung
von harten Garnen geeignet ist. Das Fadenliefergerät
weist einen in seiner Drehzahl über die angelegte Span
nung steuerbaren Elektromotor auf, der mittels eines
entsprechenden Fadenrades Garn von einer Spule abzieht
und über einen Fadenspannungssensor der jeweiligen
Strickstelle zuführt. Außerdem ist ein Sollwertgeber
vorhanden, der über einen Umschalter und wahlweise ein
schaltbare Einstelleinrichtungen mit einem Sollwertein
gang eines Reglers verbunden ist. Dieser erhält über den
Umschalter ein die Fadenspannung kennzeichnendes Signal
an seinem Istwert-Eingang und steuert den Motor entspre
chend nach. Außerdem sind an dem Elektromotor und an der
Strickmaschine Drehzahlsensoren vorhanden, die bei einer
entsprechenden anderen Schalterstellung des Umschalters
an den Sollwert- und Istwert-Eingang der Regeleinrichtung
angeschlossen werden können. Der Umschalter erlaubt die
Umschaltung von einer Betriebsart mit konstant geregelter
Fadenspannung in eine Betriebsart mit definierter Faden
liefermenge. Jeder Strickstelle der Rundstrickmaschine
ist eine entsprechende Fadenliefervorrichtung zugeordnet,
so daß die zu liefernde Fadenmenge dem Fadenverbrauch
einer Strickstelle entspricht. Die Fadenlaufgeschwindig
keit ist entsprechend gering.
Maßnahmen zum Zwischenspeichern eventuell vorhande
ner überschüssiger, aufgrund von Motorträgheit oder
-charakteristik gelieferter oder zum Abgeben plötzlich
benötigter Fadenlängen sind nicht getroffen.
Eine solche Fadenliefervorrichtung ist nicht zum
Zuliefern von elastischen Garnen an Strickmaschinen mit
hoher Garnlaufgeschwindigkeit und abrupten Geschwindig
keitsänderungen geeignet, wie sie bei Flachstrickmaschi
nen auftreten.
Davon ausgehend ist es eine Aufgabe der Erfindung,
eine Fadenliefereinrichtung zu schaffen, mittels derer
Strickmaschinen elastische Garne mit hohen Geschwindig
keiten, die sich abrupt ändern können, mit im wesentli
chen konstanter Fadenspannung zuführbar sind.
Diese Aufgabe wird mit einer Fadenliefereinrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Die Fadenliefereinrichtung ist ein Fournisseur für
Fäden, Bänder und dergl., der dank der geringen Träg
heitsmomente von Antriebseinrichtung und Fadenrad an sich
rasch ändernde Garnabnahmeverhältnisse anpaßbar ist. In
Lieferphasen werden bei vollem Fadenverbrauch Garnge
schwindigkeiten bis zu mehreren Metern pro Sekunde (6
Meter pro Sekunde) erreicht. Zwischen Lieferphasen liegen
abrupt auftretende Stillstands- und/oder Rücklaufphasen.
Der vorgesehene Fadenspeicher ermöglicht es, die im
Übergang zwischen den genannten Phasen anfallenden Garn
mengen aufzunehmen bzw. wieder abzugeben, ohne die Faden
spannung dabei wesentlich zu ändern. Es dient dabei eine
im wesentlichen wegfreie Sensoreinrichtung als Spannungs
sensor zur Überwachung der Fadenspannung. Der im Ver
gleich zu der zwischenzuspeichernden Fadenmenge ver
schwindende Meßhub der Sensoreinrichtung ermöglicht es,
die Fadenspannung praktisch unabhängig von Beschleuni
gungskräften irgendwelcher bewegter Teile der Sensor
einrichtung einzustellen. Die Sensoreinrichtung ist somit
massearm, hochdynamisch und rückwirkungsfrei. Der Faden
speicher und die Sensoreinrichtung sind wirkungsmäßig
voneinander getrennt. Im konkreten Fall wird dies er
reicht, indem der gering gehaltene Meßweg der Sensor
einrichtung im wesentlichen rechtwinklig zu der Durch
laufrichtung des Fadens steht.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt darin, daß
der gesamte von dem Faden durchlaufene Fadenweg ungefe
dert ausgebildet ist, d. h. alle Fadenleitelemente sind
starr montiert. Damit gelingt es, Schwingungsvorgänge von
Maschinenelementen, die auf die Fadenspannung zurück
wirken könnten, auszuschließen. Die einzige im System
vorhandene Federung oder Nachgiebigkeit ist durch die
Eigenelastizität des Fadens gegeben, durch die in einem
eigens dafür bemessenen Wegabschnitt ein Fadenspeicher
ausgebildet wird.
Indem der Fadenspeicher als Wegabschnitt zwischen
Fadenlieferrad und Strickstelle gebildet wird, in dem das
elastische Garn frei dehnbar geführt ist, ist ein Garn
speicher geschaffen, der den zu speichernden Garnab
schnitt reibungsfrei aufnimmt. Dies gelingt, indem der
als Fadenspeicher dienende Wegabschnitt so lang bemessen
wird, daß die sich mit dem entsprechenden Garn daraus
ergebende Federkonstante einen Grenzwert unterschreitet.
Dieser Grenzwert ist der Quotient aus maximaler Kraft
änderung und vom Fadenspeicher maximal aufzunehmender
Garnlänge.
Bei Anordnung der Fadenliefereinrichtung seitlich,
d. h. im wesentlichen in Verlängerung einer von den ma
schenbildenden Nadeln definierten Reihe, verändert der
als Fadenspeicher wirkende Wegabschnitt zwischen Faden
lieferrad und Fadenführer der Strickmaschine mit den
Arbeitstakten der Strickmaschine periodisch seine Länge.
Damit ändert der Fadenspeicher seine Aufnahmefähigkeit.
Dies kommt den Verhältnissen bei Flachstrickmaschinen zu
Ende der Weglaufphase, in der der Fadenführer von der
Fadenliefereinrichtung weg läuft, insofern entgegen, als
die größte Fadenverzögerung zu Ende der Weglaufphase auf
tritt. Bei der Weglaufphase wird praktisch eine dem
doppelten Fadenverbrauch entsprechende Fadenmenge gelie
fert. Kommt der Fadenführer an seinem Umkehrpunkt an und
in diesem zunächst zur Ruhe, sinkt der Fadenverbrauch
schlagartig auf Null. Die durch ein Nachlaufen der An
triebseinrichtung verursachte Nachlieferung von elasti
schem Garn kann von dem seine größte Ausdehnung besitzen
den Fadenspeicher gut aufgenommen werden, ohne die Faden
spannung nachhaltig zu ändern.
Im Gegensatz dazu wird bei dem entgegengesetzt
liegenden Umkehrpunkt lediglich eine relativ geringe
Geschwindigkeitsänderung der Liefergeschwindigkeit des
Garnes erhalten, die von dem in dieser Position verkürz
ten Garnspeicher leicht aufgenommen wird.
Die von der aktuellen Position des Fadenführers
abhängige Länge des Fadenspeichers der Fadenlieferein
richtung ermöglicht somit eine gute Anpassung der Auf
nahmefähigkeit des Fadenspeichers an die auftretenden
Abweichungen der Fadenlieferung von dem tatsächlichen
Fadenverbrauch, insbesondere in den Auslaufphasen.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, das
elastische Garn zur Messung seiner Spannung an der
Sensoreinrichtung lediglich geringfügig auszulenken. Es
ergibt sich ein stumpfer Fadenführungswinkel, der vor
zugsweise größer als 165° ist. Zwar werden die dadurch zu
messenden Kräfte sehr gering, jedoch wird dabei auch die
auftretende Reibung so klein, daß ihr Einfluß unbedeutend
wird. Dies ist insbesondere bei elastomeren Fäden von
Bedeutung.
Der Präzision der Fadenliefereinrichtung dient es
auch, wenn die Sensoreinrichtung (Spannungssensor) einen
zu vernachlässigenden Maximalhub hat, der wenigstens eine
Größenordnung geringer ist als die Länge des zwischenzu
speichernden Garnabschnittes. Es wird damit erreicht, daß
der Garnabschnitt nur von dem Fadenspeicher und nicht von
der Sensoreinrichtung aufgenommen wird. Dies ist bspw.
der Fall, wenn das mit dem elastischen Garn in Berührung
stehende Element einen Maximalhub aufweist, der kleiner
als 2 mm ist.
Als Sensor für die Verlagerung des mit dem Garn in
Berührung stehenden Elementes wird vorzugsweise ein
Element verwendet, das bei geringer Auslenkung ein großes
Signal abgibt. Dies können Dehnmeßstreifen, Piezosensoren
und dergleichen sein.
Die Sensoreinrichtung kann von der Fadenlieferein
richtung baulich getrennt sein. Dadurch wird es möglich,
die Sensoreinrichtung möglichst nahe an den Strickstellen
bzw. dem Fadenführer anzuordnen. An den Strickstellen
auftretende Spannungsänderungen werden somit rasch erfaßt
und schnell ausgeregelt. Der Präzision der Regelung dient
es darüber hinaus, wenn die Sensoreinrichtung eine geson
derte Aufhängung aufweist, die von der Strickmaschine
schwingungsmäßig entkoppelt ist.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Faden
liefereinrichtung ebenfalls so ausgebildet ist, daß sie
von der Strickmaschine getrennt und/oder schwingungsmäßig
von dieser entkoppelt ist.
Die Antriebseinrichtung wird in Abhängigkeit von der
Fadenspannung über eine Regeleinrichtung gesteuert. Der
Vermeidung von Fehlbedienungen dient es, wenn die Regel
einrichtung in allen Betriebsarten unabhängig von der
Laufgeschwindigkeit der Strickmaschine arbeitet. Damit
kann erreicht werden, daß eine einmal eingestellte Faden
spannung auch bei Änderung der Maschinenlaufgeschwindig
keit, des Fadenführerhubes, des Strickmusters oder ande
rer Einflußgrößen konstant bleibt. Fehleinstellungen, die
ansonsten bei Änderung der genannten Betriebsgrößen oder
der Garnart auftreten könnten, werden verhindert. Die
Regeleinrichtung kann dabei ein PI- oder ein PID-Regler
sein.
Der ausreichend groß bemessene und insbesondere in
seiner Aufnahmefähigkeit an die jeweilige Stellung des
Fadenführers angepaßte Fadenspeicher ermöglicht es, als
Antriebseinrichtung für das Fadenlieferrad einen Schritt
motor zu verwenden. Dieser vorzugsweise als Scheibenläu
fermotor ausgeführte Schrittmotor weist eine hohe Dynamik
auf, wobei jedoch bei Beschleunigung und Verzögerung
vorgegebene Maximalwerte nicht überschritten werden
können. Die entsprechende Über- oder Unterlieferung von
Garn wird durch den Fadenspeicher ausgeglichen.
Eine Fadenrücklieferung im Umkehrpunkt des Faden
führers von seiner von dem Fadenlieferrad weglaufenden
Phase zu seiner rücklaufenden Phase kann ausgeglichen
werden, wenn die Regeleinrichtung (Ansteuerschaltung) und
die Antriebseinrichtung so ausgelegt sind, daß das Faden
rad in beiden Drehrichtungen laufen kann.
Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft herausge
stellt, das elastische Garn möglichst umlenkungsfrei zu
führen, so daß es über seine Länge eine einheitliche
Spannung erhält.
Die Bestimmung der Fadenspannung kann alternativ
auch mit zwei oder mehreren Sensoreinrichtungen erfolgen,
die an unterschiedlichen Stellen des Fadenweges angeord
net sind. Aus dem von den Sensoreinrichtungen abgegebenen
Signal wird ein Ist-Signal für die Regeleinrichtung
gebildet.
Zwischen der Sensoreinrichtung und der Regeleinrich
tung kann wenigstens ein Filter angeordnet sein, das als
Tief- oder Bandpaß Störfrequenzen von der Regeleinrich
tung fernhält. Alternativ können auch Bandsperren oder
dergleichen verwendet werden.
Kompensationsmittel zur Unterdrückung von Störsigna
len können bspw. direkt an der Sensoreinrichtung vor
gesehen werden. Solche Kompensationsmittel werden bspw.
durch ein identisches Meßsystem gebildet, das nicht von
dem Garn beeinflußt wird. Bei entsprechender Abstimmung
und einer hohen Eigendämpfung repräsentiert die Differenz
der von den beiden Sensoreinrichtungen abgegebenen Signa
le die Fadenspannung.
In den Fig. ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin
dung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Fadenliefereinrichtung an einer Flach
strickmaschine in schematischer Prinzipdarstel
lung,
Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung der Fadenliefer
einrichtung nach Fig. 1, in unterschiedlichen
Arbeitsphasen und in Prinzipdarstellung,
Fig. 3 den zeitlichen Verlauf der Fadenspannung bei
der Fadenliefereinrichtung nach den Fig. 1 und
2 im Vergleich zu einer aus dem Stand der Tech
nik bekannten Fadenliefereinrichtung und
Fig. 4 eine Ausführungsform einer Sensoreinrichtung
zur Bestimmung der Fadenspannung in schemati
sierter Darstellung im Querschnitt.
In Fig. 1 ist eine Fadenliefereinrichtung 1 darge
stellt, die einen elastischen Faden 2 (elastomeres Garn)
von einer Garnspule 3 einer Flachstrickmaschine 4 zu
führt, die lediglich symbolisch und ausschnittsweise
anhand einiger maschenbildender Nadeln 5 und eines Faden
führers 6 dargestellt ist. Die Fadenliefereinrichtung 1
enthält eine Garnfördereinrichtung 7, die das Abziehen
des Fadens 2 von der Garnspule 3 und die Zuführung zu dem
Fadenführer 6 besorgt.
Die Garnfördereinrichtung 7 weist ein Gehäuse 8 auf,
in dessen Innenraum ein nicht weiter dargestellter und in
Fig. 2 schematisch angedeuteter Schrittmotor 9 angeordnet
ist. Der Schrittmotor 9 ist als Scheibenläufer ausgebil
det und insofern in kurzen Zeit spannen beschleunig- und
bremsbar.
Auf der aus dem Gehäuse 8 ragenden Abtriebswelle des
Schrittmotors 9 sitzt drehfest mit dieser verbunden ein
Fadenrad 11. Dieses weist eine Nabe 12 auf, von der sich
insgesamt sechs Drahtbügel 13 gleichmäßig voneinander
beabstandet radial weg erstrecken.
Die Drahtbügel 13 weisen jeweils zwei radial ausge
richtete Speichen 14, 15 sowie einen diese verbindenden
Auflageabschnitt 16 auf. Die Auflageabschnitte 16 nehmen
den Faden 2 auf, der das Fadenrad 11 wenige Male um
schlingt.
Von dem Fadenrad 11 bis zu dem Fadenführer 6 ist ein
Fadenspeicher 19 ausgebildet, der von dem Faden 2 auf
einem im wesentlichen geraden Weg durchlaufen wird.
Dieser Weg ist im wesentlichen parallel zu einer in Fig.
1 durch einen Pfeil 21 markierten Translationsrichtung
des Fadenführers 6 ausgerichtet.
Innerhalb des Garnspeichers 19 ist eine Sensorein
richtung 22 für die Spannung des durchlaufenden Fadens 2
angeordnet, die über eine Ausgangsleitung 23 mit einer
lediglich schematisch veranschaulichten Regeleinrichtung
24 (Fig. 2) verbunden ist. Die Sensoreinrichtung 22 gibt
ein die Fadenspannung kennzeichnendes elektrisches Signal
ab.
Die Sensoreinrichtung 22, die ein mit sehr kurzem
Hub beweglich gelagertes Element 25 aufweist, ist als im
wesentlichen wegfreier Spannungssensor ausgebildet.
Dieses lenkt den Faden 2 vertikal aus, der zu beiden
Seiten des Elementes 25 über zwei vorzugsweise als Ösen
ausgebildete Gegenhalter 26, 27 läuft. Die Gegenhalter
26, 27 definieren mit ihrer Verbindungslinie die Lauf
richtung des Fadens 2, die orthogonal zu der Auslenk
richtung des Elementes 25 liegt. Die seitliche Auslenkung
des Fadens 2 ist dabei an der Sensoreinrichtung 22 so
gering, daß der von dem Faden 2 durchlaufene stumpfe
Winkel mit Scheitel an dem Element 25 größer als 165° ist.
Die Sensoreinrichtung 22 enthält einen Dehnmeßstrei
fen, der die von Fadenspannungsschwankungen verursachte
unterschiedliche Auslenkung des Elementes 25 in elek
trische Signale umsetzt, die der Regeleinrichtung 24
zugeführt werden. Die Bewegung des Elementes 25 ist dabei
so gering, daß dadurch keine meßbare Änderung der Span
nung des Fadens 2 verursacht wird.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist zwischen der Sensor
einrichtung 22 und der Regeleinrichtung 24 optional ein
Filter 29 angeordnet, das Störfrequenzen aussiebt. Diese
können von Vibrationen der Sensoreinrichtung 22 oder von
Einstreuungen herrühren. Im übrigen sind sowohl die
Garnfördereinrichtung 7 als auch die Sensoreinrichtung 22
vibrationsarm aufgehängt.
Wie sich aus den Fig. 1 und 2 im Zusammenhang mit
der vorstehenden Beschreibung ergibt, ist der gesamte
Fadenweg möglichst umlenkungsfrei gehalten. Von der Garn
spule 3 läuft der Faden 2 umlenkungsfrei und ungebremst,
d. h. ohne Fadenbremse, auf das Fadenrad 11 und von diesem
ohne nennenswerte Umlenkung zu dem Fadenführer 6. Dieser
führt den elastischen Faden 2 in jeder Bewegungsrichtung
einem harten Grundfaden 31 nacheilend zu den Nadeln 5.
Die insoweit beschriebene Fadenliefereinrichtung 1
arbeitet wie folgt:
In Fig. 2 ist die beispielhaft angedeutete Flach
strickmaschine durch eine Reihe 32 maschenbildender
Nadeln 5 angedeutet. Während des Strickvorganges werden
die Nadeln 5 nach Art einer durchlaufenden Welle ausge
trieben und wieder zurückgezogen, während der Fadenführer
6 in Richtung des Pfeiles 21 translatorisch hin und
herbewegt wird. Der Fadenführer 6 läuft dabei bspw. von
einer nahen Endposition 33 zu einer fernen Endposition
34, wobei von der Fadenliefereinrichtung 1 eine Garnmenge
nachgeliefert werden muß, die größer als das Doppelte des
von dem Fadenführer 6 zurückgelegten Weges ist.
Die bei einem Strickvorgang auftretenden Fadenspan
nungen sind in Fig. 3 dargestellt. Der Start der Bewegung
des Fadenführers 6 aus der nahen Endposition 33 ist in
Fig. 3 in dem oberen Diagramm 1 mit 41 bezeichnet. Wäh
rend des Starts befindet sich die Spannung des Garnes 2
zunächst noch in einem Toleranzbereich, was von der
Sensoreinrichtung 22 erfaßt wird. Der Schrittmotor 9 und
das Fadenrad 11 sind zunächst noch in Ruhe. Der jedoch
abrupt einsetzende Garnverbrauch wird zunächst von dem
Fadenspeicher gedeckt, wobei die Fadenspannung zunächst
etwas ansteigt.
Die Regeleinrichtung 24 wird durch die ansteigende
Fadenspannung veranlaßt, den Schrittmotor 9 zu beschleu
nigen. Das Fadenrad 11 zieht den Faden 2 von der Garn
spule 3 ab und fördert diesen in den Fadenspeicher 19,
dessen Länge durch den weglaufenden Fadenführer 6 zu
nimmt.
Nach einer gewissen, bei 42 beendeten Einschwingzeit
liefert das Fadenrad 11 gerade die von der Flachstrickma
schine 4 verbrauchte und von dem Fadenspeicher 19 aufge
nommene Garnmenge.
Ist der Fadenführer 6 in der fernen Endposition 34
angekommen, stoppt er unmittelbar. Dieser Zeitpunkt ist
in Fig. 3 in dem Diagramm 1 mit 43 bezeichnet. Während
einer bis 44 dauernden Zeitspanne bringt die Regelein
richtung 24 den Schrittmotor 9 und damit das Fadenrad 11
zum Stillstand, wobei die Fadenspannung geringfügig, d. h.
innerhalb des Toleranzbereiches, absinkt. Wird der Tole
ranzbereich sehr eng bemessen, wird während des Still
standes des Fadenführers 6 in seiner fernen Endposition
34 durch Rückwärtslauf des Fadenrades 11 die geforderte
Fadenspannung wieder aufgebaut. Aufgrund der Führung des
elastischen Fadens 2 zwischen der Garnspule 3 und dem
Fadenrad 11 ohne Fadenbremse ist eine Rückförderung
möglich, ohne eine Störung des Fadenlaufes zu riskieren.
Bei dem in Fig. 3 bei 45 gestarteten Rückhub des
Fadenführers 6 durchläuft der Fadenführer 6 zunächst eine
in Fig. 2 mit 46 bezeichnete Totphase, innerhalb derer an
den Strickstellen noch kein Fadenverbrauch auftritt,
wobei jedoch durch den beginnenden Rücklauf des Faden
führers 6 Faden 2 frei wird. Dieser wird von dem Faden
speicher 19 aufgenommen und bedarfsweise durch kurzes
Rückwärtsfördern des Fadenrades 11 kompensiert. Der
danach einsetzende Garnverbrauch ist in der Bewegung auf
die nahe Endposition 33 zu deutlich geringer als bei der
entgegengesetzten Bewegung auf die ferne Endposition 34
zu. Die Fadenliefereinrichtung 1 liefert deshalb die
entsprechende Garnmenge problemlos in den sich verkürzen
den Fadenspeicher 19.
Beginnend von einem Zeitpunkt 47 an, bei dem die
Fadenspannung ihren oberen Grenzwert erreicht hat, wird
diese auf dem gesamten Rückweg des Fadenführers 6 kon
stant gehalten, bis dieser bei 48 seine nahe Endposition
33 erreicht hat. Ein geringfügiger Nachlauf des Fadenra
des 11 kann bis zu einem Zeitpunkt 49 zu einer geringfü
gigen Reduzierung der Fadenspannung führen.
In Fig. 3 ist dem mit der Fadenliefereinrichtung 1
erreichbaren Fadenspannungsverlauf (Diagramm I) ein Faden
spannungsverlauf gegenübergestellt (Diagramm II), wie er
mit der aus dem Stand der Technik bekannten Fadenliefer
vorrichtung gemäß der DE 36 27 731 C1 erreicht wird.
Diese weist, wie in der Beschreibungseinleitung beschrie
ben, einen das Garn umlenkenden Schwenkhebel als Faden
speicher auf. Dessen Masse und Reibung beeinflussen die
Fadenspannung und den Regler. Wie das Diagramm II bei
identischen Bezugszeitpunkten 41 bis 49 zeigt, ist die
Einschwingphase für die Fadenspannung beim Hinlauf (41
bis 42) erheblich verlängert, wobei Spannungsspitzen
auftreten, die zum Fadenriß führen können. Selbst beim
Fadenrücklauftritt zwischen den Zeitpunkten 45 und 47
ein Einschwingvorgang auf, der zu einer Überhöhung der
Fadenspannung führt, die ein ungleichmäßiges Gestrick
entstehen läßt.
Insbesondere sind die Spannungsabweichungen an der
rechten und der linken Gestrickkante sehr unterschied
lich, was das Strickergebnis negativ beeinflußt. Dem
gegenüber ist die Fadenspannung bei der erfindungsgemäßen
Fadenliefereinrichtung 1 gemäß dem Diagramm I im wesent
lichen konstant, wobei insbesondere an beiden Gestrick
kanten (nahe und ferne Endposition 33, 34) identische
oder nahezu identische Fadenspannungen vorhanden sind.
Wie in Fig. 2 gestrichelt dargestellt ist, kann
zusätzlich zu der einzelnen Sensoreinrichtung 22 eine
weitere die Fadenspannung abtastende Sensoreinrichtung
22′ vorgesehen werden. Diese erfaßt die Fadenspannung an
einer anderen Stelle des Fadenweges. Die Regeleinrichtung
bildet bspw. den Mittelwert der Signale beider Sensor
einrichtungen 22, 22′ und nimmt diesen Mittelwert als
Ist-Wert für die Fadenspannung. Damit können Störein
flüsse in ihrer Wirksamkeit minimiert werden.
Eine abgewandelte Ausführungsform einer Sensorein
richtung 22a ist in Fig. 4 dargestellt. Die Sensorein
richtung 22a weist ein erstes eine Federzunge 51 enthal
tendes Element 25 auf, das mittels einer keramischen
Fadenauflage 52 den Faden 2 führt. Ein Dehnmeßstreifen 53
wandelt die Biegung der Federzunge 51 in ein elektrisches
Signal um. Ein baugleiches Element 25′ weist ebenfalls
eine keramische Fadenauflage 52′ und einen Dehnmeßstrei
fen 53′ auf. Beide Elemente 25, 25′ sind überkritisch
bedämpft, so daß sie bei stoßartiger Anregung nicht
nachschwingen. Das Element 25′ steht nicht mit dem Faden
2 in Berührung. Das Sensorausgangssignal ist die Diffe
renz der beiden von den Dehnmeßstreifen 53, 53′ abgegebe
nen Signale. Auf diese Weise werden Störeinflüsse durch
Stoß und/oder Vibration minimiert.
Es ist eine Fadenliefereinrichtung 1 für elastische
Garne an Strickmaschinen mit zeitlich sehr stark schwan
kendem und periodisch hohem Fadenverbrauch geschaffen
worden, die als Fournisseur ausgebildet ist. Die Faden
liefereinrichtung 1 weist ein von dem zu liefernden Faden
2 einige wenige Male umschlungenes Fadenrad 11 auf, das
den Faden 2 in einem zwischen der Strickmaschine und dem
Fadenrad 11 angeordneten Fadenspeicher 19 liefert. Der
Fadenspeicher 19 ist als ein im wesentlichen geradliniger
Abschnitt des Fadenweges ausgebildet. Zur Überwachung der
Fadenspannung ist eine Sensoreinrichtung 22 vorgesehen,
deren Meßweg im Vergleich zu der in dem Fadenspeicher 19
zu speichernden Fadenlänge verschwindend ist. Der Meßweg
wird durch ein bewegliches Element 25 der Sensoreinrich
tung 22 definiert und ist orthogonal zu dem Laufweg
ausgerichtet. Er ist klein und liegt unter 2 mm.
Die Verbindung einer trägheitsarmen Antriebsein
richtung 9 mit einem die Eigenelastizität des Fadens nut
zenden Fadenspeicher 19 und einer die Fadenspannung
mittels einem Sensoreinrichtung 22 überwachenden Regel
einrichtung 24 ermöglicht es, die Fadenliefereinrichtung
1 zur Zulieferung von elastischen Garnen zu verwenden und
auch bei zeitlich stark schwankendem Garnbedarf die
Garnspannung im wesentlichen konstant zu halten. Nachdem
der Faden 2 in dem Fadenspeicher 19 keiner Umlenkung und
insbesondere keiner nennenswerten Reibung unterliegt, und
nachdem der Faden 2 ohne Zwischenschaltung einer Faden
bremse auf das Fadenrad 11 gelangt, können auch kurze
Rücklieferungen von Faden 2 von der Strickmaschine an die
Fadenliefereinrichtung 1 durch kurze Rückdrehung des
Fadenrades 11 aufgefangen werden.
Claims (20)
1. Fadenliefereinrichtung für elastisches Material,
zum Zuliefern eines Fadens an Strickstellen bei zeitlich
abrupt schwankendem Fadenverbrauch, für Wirk- und Strick
maschinen, inbesondere für Flachstrickmaschinen (4),
mit Fadenführungsmitteln, die einen Fadenweg defi
nieren,
mit einem Fadenrad, das derart in dem Fadenweg ange ordnet ist, daß es von dem Faden umschlungen werden kann und das zum definierten Fördern des Garnes dient,
mit einer trägheitsmomentsarmen elektrischen An triebseinrichtung, die mit dem Fadenrad fest gekoppelt ist,
mit einer Sensoreinrichtung zum Erfassen der Faden spannung,
mit einem Fadenspeicher zum Zwischenspeichern und gegebenenfalls Wiederaufnehmen des Fadens, der von dem Fadenrad geliefert worden ist und an den Strickstellen nicht abgenommen wird, und zum Abgeben des Fadens, der an den Strickstellen benötigt, von dem Fadenlieferrad jedoch noch nicht geliefert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Fadenspeicher (19) von der Sensoreinrichtung (22) getrennt ist,
daß der Fadenspeicher (19) durch einen Wegabschnitt zwischen dem Fadenlieferrad (11) und der Strickstelle gebildet wird, in dem der elastische Faden (2) frei dehnbar geführt ist,
daß der gesamte, von dem Faden (2) durchlaufene Fadenweg ungefedert ausgebildet ist und
daß die Sensoreinrichtung (22) im wesentlichen meßwegfrei ausgebildet ist.
mit einem Fadenrad, das derart in dem Fadenweg ange ordnet ist, daß es von dem Faden umschlungen werden kann und das zum definierten Fördern des Garnes dient,
mit einer trägheitsmomentsarmen elektrischen An triebseinrichtung, die mit dem Fadenrad fest gekoppelt ist,
mit einer Sensoreinrichtung zum Erfassen der Faden spannung,
mit einem Fadenspeicher zum Zwischenspeichern und gegebenenfalls Wiederaufnehmen des Fadens, der von dem Fadenrad geliefert worden ist und an den Strickstellen nicht abgenommen wird, und zum Abgeben des Fadens, der an den Strickstellen benötigt, von dem Fadenlieferrad jedoch noch nicht geliefert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Fadenspeicher (19) von der Sensoreinrichtung (22) getrennt ist,
daß der Fadenspeicher (19) durch einen Wegabschnitt zwischen dem Fadenlieferrad (11) und der Strickstelle gebildet wird, in dem der elastische Faden (2) frei dehnbar geführt ist,
daß der gesamte, von dem Faden (2) durchlaufene Fadenweg ungefedert ausgebildet ist und
daß die Sensoreinrichtung (22) im wesentlichen meßwegfrei ausgebildet ist.
2. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (22) derart
ausgebildet ist, daß der Faden (2) von der Sensoreinrich
tung (22) bei allen Fadenspannungen in einem stumpfen
Winkel geführt wird.
3. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (22) ein mit
dem Faden (2) in Berührung stehendes Element (25) auf
weist, das einen Maximalhub aufweist, der um wenigstens
eine Größenordnung geringer ist, als die Länge des zwi
schenzuspeichernden und von dem Fadenspeicher (19) auf
zunehmenden Fadens (2).
4. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (22) ein Bieg
element (51) aufweist, dessen Biegung von der Fadenspan
nung bestimmt wird und das mit einem Wandler zur Bestim
mung der Durchbiegung gekoppelt ist.
5. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Wandler ein mechano-elektrischer
Wandler mit geringer erforderlicher Auslenkung ist.
6. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (22) von der
übrigen Fadenliefereinrichtung (1) baulich getrennt ist.
7. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (22) eine
gesonderte Aufhängung aufweist, die von der Strickma
schine (4) schwingungsmäßig entkoppelt ist.
8. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß sie von der Strickmaschine (4)
schwingungsmäßig entkoppelt ist.
9. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß sie eine Regeleinrichtung (24) auf
weist, die die Antriebseinrichtung (9) in allen Betriebs
arten unabhängig von der Laufgeschwindigkeit der Strick
maschine (4) anhand der von der Sensoreinrichtung (22)
bestimmten Fadenspannung ansteuert.
10. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (24) ein PI-
Regler ist.
11. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung ein PID-Regler
ist.
12. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (9) ein
Schrittmotor ist.
13. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (9) ein
Scheibenläufermotor ist.
14. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (9) und die
entsprechende Ansteuerschaltung (Regeleinrichtung 24)
derart ausgelegt sind, daß die Antriebseinrichtung (9) in
zwei Drehrichtungen betreibbar ist.
15. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Fadenrad (11) von sich radial
erstreckenden an einer Nabe (12) befestigten Drahtbügeln
(13) gebildet ist, die jeweils einen im wesentlichen
geraden in Axialrichtung verlaufenden Abschnitt (16) zur
Fadenauflage aufweisen, wobei jeder Drahtbügel (13) zwei
Speichenabschnitte (14, 15) aufweist, die den Axialab
schnitt (16) tragen.
16. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Fadenweg von dem Fadenrad (11)
bis zu einem das Garn (2) führenden Maschinenelement (6)
der Strickmaschine (4) im wesentlichen umlenkungsfrei
geführt ist.
17. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Bestimmung zwei voneinander
unabhängig arbeitende Sensoreinrichtungen (22, 22′) vor
gesehen sind, die zueinander im Abstand in dem Fadenweg
angeordnet sind.
18. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen der Sensoreinrichtung (22)
und der an diese angeschlossenen Regeleinrichtung (24)
ein Filter (29) angeordnet ist.
19. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 18, dadurch
gekennzeichnet, daß das Filter (29) Störfrequenzbereiche
sperrt.
20. Fadenliefereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (22) mit Kom
pensationsmitteln zur Unterdrückung von Störsignalen
versehen ist.
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