DE10310178A1

DE10310178A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Garngeschwindigkeit

Info

Publication number: DE10310178A1
Application number: DE2003110178
Authority: DE
Inventors: Andreas Krüger; Ferdinand-Josef Dr. Hermanns
Original assignee: Saurer GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2003-03-08
Filing date: 2003-03-08
Publication date: 2004-09-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Garngeschwindigkeit mittels einer mit hoher Meßgenauigkeit arbietenden Meßeinrichtung, wobei eine Kalibrierung der Meßeinrichtung vorgenommen wird, indem das Garngewicht einer auf der Spulstelle fertiggestellten Kreuzspule (4, 4A) mit vorgegebener Garnnummer auf einer Präzisionswaage (16) ausgewogen und aus Garngewicht und Garnnummer des Fadens (2) die IST-Länge des Fadens (2) ermittelt wird. Aus dem Vergleich von IST-Länge und SOLL-Länge des Fadens (2) wird ein Kalibrierfaktor KF¶SP¶ für den Meßkopf (8) ermittelt. Dadurch erübrigt sich eine Feinjustierung des Meßkopfes (8) relativ zur Fadenlaufrichtung im Meßbereich des Meßkopfes (8). DOLLAR A Die Erfindung ist für den Einsatz an Spul- und Spinn-Spulmaschinen geeignet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Garngeschwindigkeit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.
Spulstellen von modernen Textilmaschinen, an denen Kreuzspulen erzeugt werden, sind üblicherweise mit Überwachungseinrichtungen für die Geschwindigkeit beziehungsweise die Länge des der Kreuzspule zugeführten Fadens ausgerüstet. Die detektierten Werte werden benötigt, um die Fadengeschwindigkeit oder die Länge des aufgewickelten Fadens exakt steuern zu können. Steigende Anforderungen an die Qualität des Garns haben zur Überwachung von Garnparametern, wie zum Beispiel dem Garndurchmesser, nicht nur an ausgewählten Spulstellen, sondern an jeder einzelnen Spulstelle geführt. Für die Bewertung, ob eine Abweichung vom SOLL-Garndurchmesser als Garnfehler einzustufen ist, wird üblicherweise die Länge der Abweichung herangezogen. Die Ermittlung der genauen auf eine Kreuzspule aufgewickelten Fadenlänge ist für viele Verwendungen wichtig. Beispielsweise werden beim Schären oder Zetteln möglichst exakt gleiche Fadenlängen der eingesetzten Kreuzspulen gefordert, um die Verluste durch auf den Kreuzspulhülsen verbleibende Fadenreste gering zu halten.
Klassische mechanische Meßverfahren zur Längenmessung des laufenden Fadens arbeiten mit rotierenden beziehungsweise abrollenden Meßrädern. Durch Schlupf zwischen Meßrad und Garn entstehen Meßfehler. Die Genauigkeit und Zuverlässigkeit derartiger Meßverfahren und Meßvorrichtungen ist daher häufig unzureichend. Mit dem Auftreten von Schlupf ist Reibung zwischen dem Garn und der Oberfläche des Meßrades verbunden. Dadurch können bei empfindlichen Fäden nachteilig Qualitätsbeeinträchtigungen auftreten.
Aus der gattungsbildenden DE 42 25 842 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der zwei in Laufrichtung des Fadens in festem Abstand zueinander angeordnete Sensoren berührungslos stochastische Fadensignale ermitteln, die sich aus Unregelmäßigkeiten der Fadenoberfläche oder der Fadenmasse in Längsrichtung des Fadens ergeben. Das stromauf zur Fadenlaufrichtung ermittelte stochastische Signal wird zeitlich so weit verschoben, bis es maximale Ähnlichkeit mit dem am stromab angeordneten Sensor ermittelten stochastischen Signal hat. Die dabei ermittelte Verzögerung des ersten Signals entspricht der Zeitspanne, die der Faden vom ersten zum zweiten Sensor benötigt. Da der Abstand der beiden Sensoren bekannt ist, läßt sich auf diese Weise die Fadengeschwindigkeit ermitteln. Die Bestimmung der Zeitspanne erfolgt über ein digitales Korrelationsverfahren mittels eines Korrelators. Mit dem Verfahren gemäß der DE 42 25 842 A1 wird eine hohe Meßgenauigkeit erreicht, die auch bei Geschwindigkeitsänderungen des Fadens erhalten bleibt.
Um das Garn weitgehend schonend zu behandeln, wird die Zahl der Fadenführer beziehungsweise die Zahl der Fadenumlenkstellen an Spulstellen möglichst gering gehalten. Der Meßkopf, in dem die Sensoren eingebaut sind, weist daher üblicherweise selbst keine Fadenführungselemente auf. Die Positionierung des Garns im Meßspalt des Meßkopfes erfolgt durch Fadenführer oder Umlenkstellen, die vor und hinter dem Meßkopf angeordnet sind. Die Lage des laufenden Fadens relativ zum Meßkopf fällt je nach Einbaulage des Meßkopfes unterschiedlich aus. Der Wert der gemessenen absoluten Garnlänge ist jedoch abhängig von der Lage des Fadenlaufs relativ zu den beiden Sensoren. Wird der Faden auch nur in einer leichten Schräglage durch den Meßspalt geführt, tritt bereits ein Meßfehler auf. Dieser Meßfehler summiert sich über die aufgewickelte Garnlänge und mindert die Meßgenauigkeit, die mit dem beschriebenen Verfahren unter Verwendung eines Laufzeitkorrelators erreicht werden kann, in unerwünschtem Ausmaß.
Ist der Meßkopf in einer Vorrichtung außerhalb der Spulmaschine vorkalibriert worden, zum Beispiel in einem Kalibrierstand, muß beim Einbau des Meßkopfes in die Spulmaschine exakt die gleiche Fadenlaufposition wie im Kalibrierstand reproduziert werden. Aufgrund der relativ großen Maßtoleranzen der fadenlaufbestimmenden Bauteile muß auch bei vorkalibrierten Meßköpfen jeder Meßkopf beim Einbau in die Spulstelle individuell ausgerichtet und feinjustiert werden. Derartige Feinjustierarbeiten sind zeitaufwendig und führen zu hohem Aufwand an Spul- oder Spinn-/Spulmaschinen mit deren üblicher Vielzahl von Arbeitsstellen pro Maschine.
Es ist Aufgabe der Erfindung, hohen Justieraufwand beim Einbau der Meßköpfe zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 und des Anspruchs 4 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung erlaubt es, die vorteilhafte hohe Meßgenauigkeit des Meßverfahrens ungeschmälert nutzen zu können. Dabei ist bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens der für die Montage und Ausrichtung der Meßeinrichtung beziehungsweise des Meßkopfes erforderliche Aufwand jedoch nur gering. Die zur Kalibrierung hergestellte Kreuzspule kann nach dem Auswiegen, das auf einer Präzisionswaage vorgenommen wird, dem nachfolgenden Verarbeitungsprozeß zugeführt werden und braucht nicht als Abfall entsorgt zu werden.
Aufgrund des Abspeicherns des Kalibrierfaktors im Spulstellenrechner gemäß Anspruch 2 kann die Berechnung der Meßwerte auf der Basis des Kalibrierfaktors bereits an der Spulstelle vorgenommen werden. Meßwerte von unterschiedlichen Spulstellen, die zentral an der Textilmaschine ausgewertet werden, können unmittelbar miteinander verglichen werden.
Um die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Kalibrierverfahrens nicht durch die Streuung der Garnfeinheit beziehungsweise der Garnnummer des zur Kalibrierung der Meßeinrichtung verwendeten Garns unerwünscht zu mindern, wird die zur Bestimmung des Kalibrierfaktors KF verwendete Kreuzspule aus mindestens fünf Spinnkopsen gewickelt.
Umfaßt die Textilmaschine gemäß Anspruch 4 einen zentralen Rechner und ist die Präzisionswaage mit diesem zentralen Rechner verbunden, kann das in der Textilmaschine vorhandene Netzwerk zwischen zentralem Rechner und den Spulstellenrechnern benutzt werden. Das Programm muß nicht in jedem Spulstellenrechner hinterlegt werden. Weist die Textilmaschine zwischen dem zentralen Rechner und dem Spulstellenrechner zwischengeschaltete Rechner auf, die in Gruppen zusammengefaßte Spulstellen überwachen und steuern, kann das Gewicht der Kreuzspule alternativ auch an diese Rechner übermittelt und der Kalibrierfaktor KF von diesen Rechnern berechnet werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich ohne großen Justieraufwand bei sehr genauen Meßverfahren diese hohe Meßgenauigkeit ungeschmälert nutzen. Dadurch wird die Überwachung von Garnparametern verbessert, was eine Steigerung der Garnqualität erlaubt. Die hohe Meßgenauigkeit mindert Verluste durch Fadenreste auf den Spulenhülsen beim Schären oder Zetteln. Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung kann an Spul- oder an Spinnspulmaschinen vorteilhaft eingesetzt werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Spulstelle in einer Spulmaschine in vereinfachter Darstellung,
2 eine vereinfachte Prinzipdarstellung eines Teils der Spulstelle der 1 mit angeschlossener Präzisionswaage.
Die 1 zeigt eine Spulstelle 1 einer Spulmaschine, bei der der Fadenlauf des Fadens 2 zwischen einem Spinnkops 3 als Ablaufspule und einer als Kreuzspule 4 ausgebildeten Auflaufspule dargestellt ist. Der vom Spinnkops 3 abgezogene Faden 2 passiert während des Spulvorgangs eine Fadenbremse 5, den Reiniger 6, die Schneideinrichtung 7 sowie einen Meßkopf 8.
Im Meßkopf 8 sind in festem Abstand L zueinander zwei Sensoren 9, 10 in Fadenlaufrichtung hintereinander angeordnet. Der Faden 2 wird in der Wickeleinrichtung 11 auf die in der Darstellung der 1 im Uhrzeigersinn rotierenden Kreuzspule 4 aufgewickelt. Die Antriebswalze 12 greift am Umfang der Kreuzspule 4 an und treibt diese mittels Friktionswirkung an, wobei die Antriebswalze 12 in der Darstellung der 1 entgegen dem Uhrzeigersinn rotiert. Die Kreuzspule 4 wird von einem Spulenhalter 13 getragen, der schwenkbar gelagert ist. Ein als Steuereinrichtung dienender Spulstellenrechner 14 umfaßt eine Auswerteeinrichtung für die Meßwerte des Meßkopfes 8 sowie einen Laufzeitkorrelator und ist zum Kumulieren durchgelaufener Fadenlängen eingerichtet.
Ein derartiger Meßkopf 8 in Verbindung mit einem Laufzeitkorrelator ist beispielsweise aus der DE 42 25 842 A1 oder der DE 101 18 659 A1 bekannt und dort neben weiteren Details der Spulstelle näher erläutert.
Der Spulstellenrechner 14 weist ein Modul auf, um die vorgegebene Fadenlänge zu speichern und die vorgegebene Fadenlänge und die kumulierte Fadenlänge miteinander zu vergleichen. Erreicht die kumulierte Fadenlänge den vorgegebenen Wert, wird der Wickelvorgang beendet, die Kreuzspule 4 aus der Spulposition entnommen und ein neuer Wickelvorgang gestartet.
Der Fadenlauf im Meßkopf 8 ist in der Darstellung der 1 nicht exakt vertikal, sondern verläuft zwischen Schneideinrichtung 7 und Antriebswalze 12 leicht schräg. Dadurch ist die Lauflänge des Fadens 2 zwischen dem Meßpunkt des Sensors 9 und dem Meßpunkt des Sensors 10 etwas größer als der Abstand L zwischen den Sensoren 9, 10. Dies führt zu einem unerwünschten Meßfehler, der sich über die gesamte aufgewickelte Länge des Fadens 2 summiert.
Eine Anpassung der Lage des Meßkopfes 8 an die Laufrichtung des Fadens 2 ist mit aufwendigen und zeitraubenden Feinjustierarbeiten verbunden. Ein solcher Aufwand für Feinjustierarbeiten kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens vermieden werden.
2 zeigt einen Teil der Spinnstelle 1, wobei der Spulstellenrechner 11 über die Leitung 24 mit einem zentralen Rechner 15 der Spulmaschine verbunden ist. An den Rechner 15 ist eine Präzisionswaage 16 über die Leitung 23 sowie ein Dateneingabegerät 17 mit Tastatur 18 angeschlossen. Der Rechner 15 umfaßt eine Anzeigevorrichtung 19 und ist mit einem Drucker 20 verbunden. Für eine erfindungsgemäße Kalibrierung des Meßkopfes 8 wird zunächst die leere Spulenhülse 21 auf der Präzisionswaage 16 gewogen und das Gewicht m_H der leeren Spulenhülse 21 im Rechner 15 abgespeichert. Zusätzlich oder alternativ zum Abspeichern kann das Gewicht m_H über die als Zeilendisplay ausgebildete Anzeigevorrichtung 19 oder über den Drucker 20 ausgegeben werden. In alternativen Fall wird das Gewicht m_H der leeren Spulenhülse 21 nach dem Ermitteln des Bruttogewichtes m_BR der Kreuzspule 4A über die Tastatur 18 des Dateneingabegerätes 17 eingegeben, damit der Rechner 15 das Bruttogewicht m_BR der Kreuzspule 4A um das Gewicht m_H vermindern kann.
Über die Tastatur 18 wird dem Rechner 15 und dem mit diesem verbundenen Spulstellenrechner 14 der Spulstelle 1 eine bestimmte Fadenlänge l_SOLL und die Garnnummer G des Fadens 2 vorgegeben. Der Faden 2 wird nun solange auf die Kreuzspule 4 aufgewickelt, bis der Spulstellenrechner 14 das Erreichen dieser Fadenlänge feststellt. Die Fadenlänge wird so gewählt, daß Garn von mindestens fünf Spinnkopsen 3 auf die Kreuzspule 4 aufgewickelt wird. Die metrische Nummer Nm gibt an, wie viele Kilometer auf ein Kilogramm oder wie viele Meter auf ein Gramm des jeweiligen Garns gehen. Der Spulstellenrechner 14 nimmt eine Summierung der durchlaufenden Garnlänge vor.
Nach Erreichen des vorgegebenen Wertes der Fadenlänge l_SOLL wird der Wickelvorgang beendet, die Kreuzspule 4 der Wickeleinrichtung 11 entnommen, zur Präzisionswaage 16 gebracht und dort gewogen. Eine auf die Mulde 22 der Präzisionswaage 16 gelegte, fertig gewickelte Kreuzspule 4A ist in 2 gestrichelt dargestellt. Das so ermittelte Bruttogewicht m_BR der Kreuzspule 4A wird vom Rechner 15 um das Gewicht m_H der leeren Spulenhülse 21 vermindert. Daraus ergibt sich das Nettogewicht m_IST des hergestellten Garnwickels. mIST = mBR – mH
Aus den vorgegebenen Werten und dem Nettogewicht m_IST kann der Rechner 15 den individuellen Kalibrierfaktor KF_SP der Spulstelle 1 berechnen.
Dabei ist
KF_SP: individueller Kalibrierfaktor der Spulstelle
KF₀: Kalibrierfaktor des Meßkopfes
m_IST: Nettogewicht des Garnwickels in g
G: Garnnummer Nm [m/g]
l_SOLL = vorgegebene Fadenlänge in mm
Der ermittelte individuelle Kalibrierfaktor KF_SP wird der Spulstelle 1 zugeordnet und im Spulstellenrechner 14 der Spulstelle 1 abgespeichert. Die vom Meßkopf 8 detektierten Fadenlängen werden jeweils mit dem Kalibrierfaktor KF_SP multipliziert, um für die Steuerung und Auswertung die jeweilige IST-Länge des Fadens 2 zu erhalten.
Der Meßkopf 8 ist vor dem Einbau in die Spulstelle 1 bereits mit einem Kalibrierfaktor KF₀ beaufschlagt, der entweder einen Basiswert angibt, der vom Hersteller des Meßkopfes zugeordnet worden ist oder der auf einem Kalibrierstand durch Vorkalibrierung unter Verwendung des Basiswertes ermittelt worden ist.
Bei Anwendung der Erfindung reicht es aus, den Meßkopf 8 lediglich grob auszurichten. Der Aufwand für die Feinjustierung erübrigt sich.
Die zur Kalibrierung des Meßkopfes 8 fertiggestellte Kreuzspule 4A ist für die Weiterverarbeitung in nachfolgenden Verarbeitungsstufen verwendbar, so daß der Wickelvorgang für die Kalibrierung bereits als Produktionsvorgang genutzt werden kann.
Die mit Hilfe des Kalibrierfaktor KF_SP berechnete Länge l_KAL ergibt sich nach der Formel lKAL = l0 × KFSP
Ist in einer weiteren alternativen nicht dargestellten Ausführungsform eine Einrichtung zur Datenverarbeitung und -speicherung im Meßkopf 8 vorhanden, kann der Kalibrierfaktor statt im Spulstellenrechner 14 direkt im Meßkopf 8 abgespeichert und unmittelbar dort zur Berechnung eingesetzt werden.
Die Erfindung kann sowohl bei kapazitiv als auch bei optisch arbeitenden Sensoren an Spul- oder an Spinn-/Spulmaschinen Verwendung finden.

Claims

Verfahren zur Kalibrierung einer Meßeinrichtung zum Messen der Garngeschwindigkeit, bei der das Garn zwei Sensoren der Meßeinrichtung passiert, die in festem Abstand L in Bewegungsrichtung des Garns hintereinander angeordnet sind und von mindestens einem Garnparameter Meßwerte ermitteln, und wobei anhand der Meßwerte die auf eine Kreuzspule aufgewickelte Garnlänge über die Garngeschwindigkeit, die mittels eines Laufzeitkorrelators ermittelt wird, bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine der Meßeinrichtung vorgegebene Garnlänge auf die Kreuzspule (4) aufgewickelt wird, daß dann das Gewicht der fertigen Kreuzspule (4, 4A) durch Wiegen auf einer Präzisionswaage (16) bestimmt wird, das Garngewicht durch Abzug des Gewichts der Spulenhülse (21) vom Gewicht der Kreuzspule (4, 4A) ermittelt, unter Berücksichtigung der Garnfeinheit die auf die Kreuzspule (4, 4A) aufgewickelte Garnlänge bestimmt und daraus durch Vergleich dieser Garnlänge mit der der Meßeinrichtung vorgegebenen Garnlänge ein Kalibrierfaktor KF_SP für die Meßeinrichtung der Spulstelle (1) berechnet und dieser zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalibrierfaktor KF_SP im Spulstellenrechner (14) der Spulstelle (1) abgespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der Meßeinrichtung vorgegebene Garnlänge der zur Bestimmung des Kalibrierfaktors KF_SP gewickelten Kreuzspule (4, 4A) mindestens so groß ist wie die Gesamtlänge des auf fünf Spinnkopsen (3) aufgewickelten Garns.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Kalibrierung einer Meßeinrichtung zum Messen der Garngeschwindigkeit, wobei die Meßeinrichtung zwei Sensoren, die in festem Abstand L in Bewegungsrichtung des Garns hintereinander angeordnet sind und von mindestens einem Garnparameter Meßwerte ermitteln, sowie einen Laufzeitkorrelator zur Ermittlung der Garngeschwindigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Textilmaschine einen Rechner (15) umfaßt, der mittels einer Leitung (23) mit der Präzisionswaage (16) verbunden ist, über die das Gewicht der Kreuzspule (4A) von der Präzisionswaage (16) an den Rechner (15) der Textilmaschine übermittelt wird und daß der Rechner (15) so ausgeführt ist, daß er den Kalibrierfaktor KF berechnet und der Spulstelle zuordnet.