DE102008052505A1

DE102008052505A1 - Spulvorrichtung für eine Kreuzspulen herstellende Textilmaschine und Verfahren zum Betreiben der Spulvorrichtung

Info

Publication number: DE102008052505A1
Application number: DE102008052505A
Authority: DE
Inventors: Robert Geisler; Alexander Junker
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Saurer Spinning Solutions GmbH and Co KG
Priority date: 2008-10-21
Filing date: 2008-10-21
Publication date: 2010-04-22
Also published as: EP2179956A2; EP2179956A3; EP2179956B1; CN101898704A; CN101898704B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spulvorrichtung (1) für eine Kreuzspulen herstellende Textilmaschine mit einem schwenkbar gelagerten Spulenrahmen (2) zum Halten einer Kreuzspule (3) sowie mit einer Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen von Spulenrahmenschwingungen, wobei die Dämpfung durch die magnetische Kraftwirkung zwischen einer elektrischen Spule (7) und einem ferromagnetischen Bauteil (8) bewirkt wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben der Spulvorrichtung. Erfindungsgemäß wird der Strom (i) durch die Spule (7) fortlaufend in Abhängigkeit von der Spulenrahmenschwingung eingestellt. Vorteilhafterweise ist dazu ein Sensor (11) zur Schwingungsmessung am Spulenrahmen (2) angebracht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spulvorrichtung für eine Kreuzspulen herstellende Textilmaschine mit einem schwenkbar gelagerten Spulenrahmen zum Halten einer Kreuzspule sowie mit einer Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen von Spulenrahmenschwingungen, wobei die Dämpfung durch die magnetische Kraftwirkung zwischen einer elektrischen Spule und einem ferromagnetischen Bauteil bewirkt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben der Spulvorrichtung.
Bei Kreuzspulen herstellenden Textilmaschinen, beispielsweise Kreuzspulautomaten, deren Spulvorrichtungen mit Spulgeschwindigkeiten von bis zu 2.000 m/min arbeiten, besteht stets die Gefahr, dass es beim Spulen der Kreuzspulen zu starken Schwingungen der Spulenrahmen kommt. Auch bei Spinnmaschinen, die ebenfalls zu den Kreuzspulen herstellenden Textilmaschinen zählen, ist das Problem der Spulenrahmenschwingung bekannt.
Insbesondere zu Beginn einer Spulenreise sowie bei der Herstellung sehr harter Kreuzspulen besteht dabei die Gefahr, dass die Amplitude der Rahmenschwingung so groß wird, dass der Spulprozess entscheidend beeinträchtigt wird.
Das heißt, dass Kreuzspulen gefertigt werden, die kaum noch abspulbar und damit unbrauchbar sind.
Aus diesem Grunde besitzen die bekannten Spulvorrichtungen von Spul- oder Spinnmaschinen in der Regel eine Vorrichtung zum Dämpfen der Rahmenschwingungen.
In der DE 195 34 333 A1 ist beispielsweise eine Spulenrahmendämpfungseinrichtung für eine Spulmaschine beschrieben, die einen linear arbeitenden, hydraulischen Dämpfungszylinder aufweist. Das als Öldämpfer ausgebildete Dämpfungselement ist dabei über einen Hebel an den Spulenrahmen angeschlossen.
Bei diesen bekannten Dämpfungseinrichtungen wird ein Austreten des Dämpferöles entlang der Kolbenstange durch eine Dichtung verhindert. Da diese Dichtung ständig gegen die bewegte Kolbenstange drückt und somit eine beträchtliche Haftreibung verursacht, ist stets ein recht großes Losbrechmoment zu überwinden, bevor sich der Dämpfer bewegt. Daraus resultiert eine gewisse Reaktionsträgheit und bei kleinen Schwingungen fehlt die Dämpfung nahezu völlig. Da das Losbrechmoment in beiden Richtungen auftritt, ist die Kontaktkraft zwischen der Kreuzspule und der die Kreuzspule über Reibschluß antreibenden Fadenführungstrommel durch die sogenannte Rahmenkompensation nicht eindeutig definiert und daher nicht genau einstellbar.
Außerdem besteht bei den bekannten Öldämpfern stets die Gefahr, dass Dämpferöl austritt, was sowohl zu einer Verschmutzung des Umfeldes, als auch oft zu einer nicht sofort bemerkten Verschlechterung des Dämpfungsvermögens führt.
In der Vergangenheit sind bereits verschiedenste Versuche unternommen worden, diese Öldämpfer durch andere Dämpfungseinrichtungen zu ersetzen.
Die schweizerische Patentschrift CH-PS 374 003 beschreibt beispielsweise eine Dämpfungseinrichtung, die anstelle eines hydraulischen Dämpfungszylinders einen bestrombaren Elektromagneten aufweist, der eine Ankerplatte beaufschlagt.
Die Ankerplatte steht dabei ihrerseits über eine Stange mit dem zu dämpfenden Spulenrahmen in Verbindung.
Das heißt, bei dieser bekannten Dämpfungseinrichtung wird mittels eines Elektromagneten, der bekanntermaßen eine bestrombare Spule beinhaltet, eine Kraftkomponente erzeugt, die die an den Spulenrahmen angeschlossene ferromagnetische Ankerplatte an ein stationäres Widerlager preßt. Das Dämpfungsverhalten dieser Dämpfungseinrichtung ergibt sich folglich aus der mechanischen Reibung zwischen Ankerplatte und Widerlager.
Da auch die Dämpfungseinrichtung gemäß CH-PS 374 003 verschiedene gravierende Nachteile aufweist, konnte sich auch diese bekannte Dämpfungseinrichtung in der Praxis nie durchsetzen. Auch bei der Dämpfungseinrichtung gemäß CH-PS 374 003 war, ähnlich wie bei Öldämpfern, jedes mal ein relativ hohes Losbrechmoment notwendig, um die Ankerplatte gegenüber dem Elektromagneten zu verschieben, so dass hier eine definierte Rahmenkompensation kaum möglich war. Außerdem ist bei dieser Einrichtung der auftretende Verschleiß nicht unerheblich, da die die Dämpfungsfunktion ausübenden Bauteile im mechanischen Kontakt stehen.
Gemäß der CH-PS 374 003 können Mittel vorgesehen sein, um den Elektromagneten speisenden Strom in seiner Stärke beliebig zu regulieren und die Kraftwirkung des Magnetfeldes der erforderlichen Spulendämpfung anzupassen. Die Regelung der Kraftwirkung des Magnetfeldes für alle Spulstellen erfolgt vorteilhafterweise von einer zentralen Stelle aus. Die beschriebenen Mittel ermöglichen damit jedoch keine individuelle Anpassung der Spulenrahmendämpfung an einer Spulstelle.
Aus der DE 100 12 005 B4 ist eine Dämpfungseinrichtung bekannt, die ein bewegliches, elektrisch leitfähiges Bauelement aufweist, das zumindest mittelbar mit dem Spulenrahmen verbunden und derart angeordnet ist, dass das Bauelement berührungslos das Magnetfeld eines stationär angeordneten Magnetsystems schneidet. Die Wirkung der Dämpfungseinrichtung beruht dabei auf der Entstehung von Wirbelströmen in dem elektrisch leitfähigen Bauteil. Die Bewegung beziehungsweise das Schwingen des Spulenrahmens wird auf das elektrisch leitfähige Bauteil übertragen. Durch die Bewegung ändert sich das das Bauteil durchdringende Magnetfeld, wodurch eine Spannung in dem Bauteil induziert wird. Die dadurch entstehenden sogenannten Wirbelströme wirken gemäß der Lenzschen Regel der Ursache ihrer Entstehung entgegen, so dass die Schwingungen gedämpft werden. Prinzipbedingt passt sich die Dämpfungswirkung an die jeweils auftretenden Schwingungen an. Weiterhin treten durch die berührungslose Ausführung in Verbindung mit der Dämpfung keinerlei Reibungskräfte auf, wodurch die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden.
In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass bei einer Dämpfungseinrichtung, die auf dem Wirbelstromprinzip beruht, die durch die Spulenrahmenschwingung in das leitfähige Bauteil induzierte Spannung nicht ausreicht, um eine zufriedenstellende Dämpfung zu erreichen.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Dämpfung für die Spulenrahmen von Hochleistungstextilmaschinen zu ermöglichen, die sich durch kurze Reaktionszeiten auszeichnet und auch die Dämpfung kleiner Schwingungen ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrensanspruches 1 sowie des Vorrichtungsanspruches 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zur Lösung der Aufgabe wird der Strom durch die elektrische Spule fortlaufend in Abhängigkeit der Spulenrahmenschwingung eingestellt. Vorteilhafterweise werden dazu die Spulenrahmenschwingungen gemessen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können auch kleine Schwingungen zuverlässig gedämpft werden. Durch eine geeignete Regelung des dämpfenden Stromes können kurze Reaktionszeiten realisiert werden. Die Dämpfung wird an jeder Spulvorrichtung der Kreuzspulen herstellenden Textilmaschine individuell eingestellt. Darüber hinaus sind keine weiteren Dämpfungseinrichtungen erforderlich.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Spule stromlos, solange ein vorgegebener die Spulenrahmenschwingung repräsentierender Wert nicht überschritten wird. Damit ist es möglich, zu definieren, bei welchen Schwingungen eine Dämpfung erforderlich ist und welche Schwingungen noch tolerierbar sind.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Strom in die Spule eingeprägt, wenn der vorgegebene, die Spulenrahmenschwingung repräsentierende Wert überschritten wird. Der Strom wird wieder ausgeschaltet, wenn ein zweiter vorgegebener, die Spulenrahmenschwingung repräsentierender Wert unterschritten wird. Vorteilhafterweise ist eine Hysterese vorgesehen, wobei der zweite Wert, bei dem der Strom wieder ausgeschaltet wird, um die Hysterese kleiner ist als der Wert, bei dem der Strom eingeschaltet wird. Ein solches Regelungskonzept ist einfach, aber trotzdem wirkungsvoll.
Insbesondere kann in die Spule immer ein konstanter Strom eingeprägt werden.
Natürlich kann die Einstellung des Dämpfungsstromes in Abhängigkeit von der Spulenrahmenschwingung auch durch andere bekannte Regelungskonzepte realisiert werden.
Zur Lösung der Aufgabe wird weiterhin eine Spulvorrichtung mit einer Dämpfungseinrichtung vorgeschlagen, die eine elektrische Spule und ein ferromagnetisches Bauteil aufweist, wobei am Spulenrahmen ein Sensor zur Messung der Spulenrahmenschwingungen angeordnet ist und der Sensor mit einer Steuereinheit verbunden ist und die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die Spule in Abhängigkeit vom Sensorsignals zu bestromen. Als Sensor kann dabei ein Beschleunigungsaufnehmer verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Steuereinheit einen Zweipunktregler auf, dessen Eingangssignal durch das Sensorsignal gebildet wird, wobei der Strom durch die Spule mittels des Zweipunktreglers ein- und ausschaltbar ist. Der Zweipunktregler kann zum Beispiel als Schmitt-Trigger ausgebildet sein. Alternativ kann der Zweipunktregler auch digital realisiert sein.
Zur Einstellung des Stromes durch die Dämpferspule in Abhängigkeit der Rahmenschwingung können auch andere bekannte Regler verwendet werden. So kann anstelle des unstetigen Zweipunktreglers zum Beispiel auch ein linearer Regler verwendet werden.
Vorteilhafterweise ist das ferromagnetische Bauteil der Dämpfungseinrichtung als Stange ausgebildet. Die elektrische Spule wird vorteilhafterweise von der Stange durchdrungen.
Durch diese Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, die Dämpfungseinrichtung reibungsfrei zu realisieren. Die Stange kann zum Beispiel als Hubstange ausgebildet und mit dem Spulenrahmen verbunden sein. Die Hubstange folgt dann der Bewegung des Spulenrahmens und die elektrische Spule ist ortsfest an der Spulvorrichtung montiert. Es ist aber auch die umgekehrte Anordnung denkbar. Das heißt, die elektrische Spule ist am Spulenrahmen montiert und die Stange ortsfest an der Spulvorrichtung. Beim Aufbau der Kreuzspule und bei Schwingungen des Spulenrahmens bewegen sich die Stange und die elektrische Spule relativ zueinander, eine Berührung der beiden Komponenten erfolgt nicht. Wenn die Spule bestromt wird, wird auf die Stange in Richtung der Durchdringung eine Haltekraft ausgeübt. Weiterhin ist die Stange durch die Wirkung des Magnetfeldes bestrebt, sich innerhalb der elektrischen Spule zu zentrieren. Dadurch wird die Berührungsfreiheit noch unterstützt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Spuleinrichtung mit einer Dämpfungseinrichtung;
2 eine grafische Darstellung des Messsignals eines Beschleunigungsaufnehmers und den zugehörigen Spulenstrom.
Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Spuleinrichtung 1 einer Kreuzspulen herstellenden Textilmaschine. In einem um die Achse 5 schwenkbar gelagerten Spulenrahmen 2 ist eine Kreuzspule 3 drehbar gelagert. Auf die Kreuzspule 3 wird ein Faden aufgewickelt, der aus einer Spinnvorrichtung oder von einer Ablaufspule abgezogen wird. Die Kreuzspule 3 wird mittels Reibschluss von der Trommel 4 angetrieben. Um einen ausreichenden Auflagedruck der Kreuzspule 3 auf die Trommel 4 zu gewährleisten, ist ein Belastungsmittel 6, hier eine Feder, vorgesehen. In dem in 1 dargestellten Zustand übt die Feder 6 ein Drehmoment auf den Spulerahmen 2 aus, das die Kreuzspule 3 auf die Antriebstrommel 4 drückt. Mit dem weiteren Aufbau der Kreuzspule 3 schwenkt der Spulenrahmen um die Achse 5 und das auf den Spulenrahmen 2 von der Feder 6 ausgeübte Drehmoment kehrt seine Richtung um und drückt die Kreuzspule 3 von der Antriebstrommel 4 weg. Auf diese Weise wird das zunehmende Gewicht der Kreuzspule kompensiert.
Die Spuleinrichtung 1 weist eine Dämpfungseinrichtung auf, welche eine Spule 7, eine Hubstange 8 aus Eisen sowie einen Beschleunigungsaufnehmer 11 und eine Steuereinheit 10 beinhaltet. Die Hubstange 8 durchdringt in ihrer Längsrichtung die Querschnittsfläche der Spule 7. Die Spule 7 ist außerhalb des Spulenrahmens 2 an der Spuleinrichtung 3 befestigt. Die Hubstange 8 ist dagegen über das Gelenk 9 mit dem Spulenrahmen 2 verbunden. Der Beschleunigungsaufnehmer 11 ist am Spulenrahmen 2 angebracht und misst so die Spulenrahmenschwingungen. Der Beschleunigungsaufnehmer 11 übermittelt die gemessenen Beschleunigungswerte a über die Steuerleitung 12 an die Steuereinheit 10. In Abhängigkeit dieser Messsignale prägt die Steuereinheit einen Strom i über die Leitungen 13 und 14 in die Spule 7 ein.
Die 2 zeigt zum einen einen Verlauf der vom Beschleunigungsaufnehmer 11 erfassten Beschleunigungswerte a über die Zeit t und zum anderen den analogen zeitlichen Verlauf des Stromes i durch die Spule 7. Vor dem Zeitpunkt t₁ liegen die Beschleunigungswerte unterhalb eines zulässigen Wertes und die Spule ist stromlos. Die Dämpfungseinrichtung übt keine Kraft aus. Zum Zeitpunkt t₁ erreicht die Beschleunigung einen Wert a_ein. Das ist die Einschaltschwelle für den Regler der Steuereinheit 10, der im Ausführungsbeispiel als Zweipunktregler ausgebildet ist. Somit schaltet der Regler zum Zeitpunkt t₁ den Strom i₀ auf die Spule 7. Durch den Strom wird um die Leiter der Spule ein Magnetfeld aufgebaut. Damit wird auf die Hubstange eine Haltekraft ausgeübt, die der Spulenrahmenschwingung entgegenwirkt. Der Regler weist eine Hysterese auf, so dass eine Abschaltung des in die Spule 7 eingeprägten Stromes i₀ erst nach Unterschreiten eines Beschleunigungswertes a_aus erfolgt, der zum Zeitpunkt t₂ erreicht ist. Der Beschleunigungswert a_aus ist dabei kleiner als der Einschaltwert a_ein. Mit der beschriebenen Zweipunktregelung ist eine einfache aber wirkungsvolle Regelung der Dämpfungseinrichtung möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19534333 A1 [0006]
- CH 374003 [0010, 0013, 0013, 0014]
- DE 10012005 B4 [0015]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Spulvorrichtung (1) für eine Kreuzspulen herstellende Textilmaschine mit einem schwenkbar gelagerten Spulenrahmen (2) zum Halten einer Kreuzspule (3) sowie mit einer Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen von Spulenrahmenschwingungen, wobei die Dämpfung durch die magnetische Kraftwirkung zwischen einer elektrischen Spule (7) und einem ferromagnetischen Bauteil (8) bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenrahmenschwingung gemessen und der Strom (i) durch die elektrische Spule (7) fortlaufend in Abhängigkeit von der Spulenrahmenschwingung eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Spule (7) stromlos ist, solange ein vorgegebener die Spulenrahmenschwingung repräsentierender Wert (a_ein) nicht überschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strom (i₀) in die elektrische Spule (7) eingeprägt wird, wenn der vorgegebene, die Spulenrahmenschwingung repräsentierende Wert (a_ein) überschritten wird und dass der Strom (i₀) wieder ausgeschaltet wird, wenn ein zweiter vorgegebener, die Spulenrahmenschwingung repräsentierender Wert (a_aus) unterschritten wird.
Spulvorrichtung (1) für eine Kreuzspulen herstellende Textilmaschine mit einem schwenkbar gelagerten Spulenrahmen (2) zum Halten einer Kreuzspule (3) sowie mit einer Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen von Spulenrahmenschwingungen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei die Dämpfungseinrichtung eine elektrische Spule (7) und ein ferromagnetisches Bauteil (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass am Spulenrahmen ein Sensor (11) zur Messung der Spulenrahmenschwingungen angeordnet ist, wobei der Sensor (11) mit einer Steuereinheit (10) verbunden ist und die Steuereinheit (10) dazu ausgebildet ist, die elektrische Spule (7) in Abhängigkeit vom Sensorsignal (a) zu bestromen.
Spulvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor ein Beschleunigungsaufnehmer (11) verwendet wird.
Spulvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) einen Zweipunktregler aufweist, dessen Eingangssignal durch das Sensorsignal (a) gebildet wird, wobei der Strom (i₀) durch die elektrische Spule (7) mittels des Zweipunktreglers ein- und ausschaltbar ist.
Spulvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das ferromagnetische Bauteil der Dämpfungseinrichtung als Stange (8) ausgebildet ist.
Spulvorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Spule (7) von der Stange (8) durchdrungen wird.