用于弹性纱的供纱装置 本发明涉及一种具有权利要求1前序部分的特征所述的供纱装置，用以供应弹性的纱线、丝带、绞纱以及类似材料。
在针织机中，供纱装置的任务是在正确的时间以所需的张力和要求的数量向相应的成圈部位供应纱线。特别是对于弹性体地纱线或其他各种大多与硬纱线也就是主要是非弹性纱(芯线)相结合用来织造多少带有弹性的针织物而言，这是尤为适用的。弹性体纱线的张力主要决定针织物的手感和成形的稳定性。所供应的弹性纱线的张力波动，特别是当纱线有系统地从一个线圈横列到另一个线圈横列进行重复时，可能对所织成的针织物的质量产生重大的影响。
由于常用的弹性体纱线的伸长率可高达基本长度的600％，因此要维持恒定的纱线张力就需要一相应的供纱装置，它不论当时的纱线耗用量多少和不论从纱线筒子拉出的初始张力有多大，总是在一定的时间内提供正确的纱线量。
这特别是对于具有突然变化的和至少有时有很高的纱线耗用量的针织机而言是尤为适用的，例如在针织横机中或其他针织机中由一单独的供纱装置来供应一排针时。在针织横机中设置在一排或几排中的成圈针由一沿着针排来回作直线运动的导纱器提供一根或几根待织的纱线。纱线的引导是通过一设置在导纱器旁边的供纱装置来实现的，使导纱器在工作运动中移向或移离供纱装置。显然，所需的纱线供应量在这两个工作相位上有极大的差别。另外在两个工作相位之间的换向点上，出现纱线耗用量为零，并在从驶离供纱装置的工作相位转移到驶向供纱装置的工作相位的时刻出现一个纱线返回的短暂过程。
从德国专利DE 36 27 731 C1中已知开发了一种用于在短时间内纱线使用量具有极大波动的供纱装置，它具有一个由步进电动机驱动的供纱轮，供纱轮把从纱线筒子拉出的纱线通过一纱线张力装置送到有关的成圈部位。
由供纱轮供应的纱线穿过一杠杆端部的针眼，杠杆的另一端是可转动地支撑的。这里针眼代表一换向点，纱线在这里以一锐角改变路线。为了调节一恒定的纱线张力，可转动的杠杆通过一直流电动机以一恒转矩作用在其上。另外，可转动的杠杆还与一位置传感器相连接，它能检测其转动位置，并相应地重新调节步进电动机。因此，可转动杠杆具有纱线储存器的作用，作为一中间储存器来储存未被成圈部位拉走但由于惯性力矩和步进电动机的控制特性而仍被继续供应的纱线。另外它还用来调节纱线张力并与传感器装置相结合对现有的纱线储存进行检测。
这种供纱装置仅限于适用于弹性纱的供应，而且转动杠杆用于张力监测也不够灵敏。由于纱线自身的弹性可使转动杠杆在工作中到达其极端位置(停住)，从而使纱线张力失控。
作为另一改进结构，德国专利DE 38 20 618 C2公开了一种用于卷曲纱和其他花式纱的供纱装置，它具有两个以相反方向旋转的被驱动的供纱轮，待供应的纱线以8字形围绕着两个供纱轮且包括许多次。一个在其一端上设有一针眼的、施以一预定旋转方向的转矩的转臂用作一纱线储存器来储存暂时未被成圈部位拉走的纱线。纱线以锐角通过其端部针眼，并被放置在沿着转臂的圆周设置的几个螺栓或柱子上。
在构成一中间储存器的螺栓或柱子上以及在以锐角穿过转臂的针眼上会产生摩擦而影响纱线运行。
从德国专利DE 42 06 607 A1中已知有一种供纱装置同时向一针织机供应两根纱线，其中一个供纱轮由一圆盘形转子的电动机驱动，至少一根纱线从供纱轮通过一绕成圆锥形或喇叭形的螺旋弹簧的纵向开口运行。在可转动地支承着螺旋弹簧的一端的轴承上设有一永久磁铁和一个霍尔传感器，用来检测螺旋弹簧的偏转。根据此偏转来重新控制圆盘转子电动机，使螺旋弹簧调节到稳定状态时的设定位置。在此位置上，纱线通过螺旋弹簧的开口而靠在螺旋弹簧的内壁上运行。螺旋弹簧作为一个弹簧和阻尼元件能用于一定的供应纱线的中间储存。
最后从美国专利US-PS 38 58 416可知有一种供纱装置，它适用于具有基本上恒定纱线耗用量的针织机，并用来供应硬纱线。供纱装置设有一转速可通过施加电压来控制的电动机，它通过相应的供纱轮把纱线从一筒子上拉出，并通过一纱线张力传感器输送到各成圈部位。另外还设有一设定值传感器，它通过一变换器和一可有选择地连接的调节装置同一个调节器的给定值输入端相连接。调节器通过变换器在其实际值输入端接收到一个反映纱线张力的信号，并相应地重新控制电动机。另外在电动机和针织机上还设有转速传感器，它们在转换器相应的不同开关位置上能接到调节器的给定值输入端和实际值输入端上。转换开关能从一恒定纱线张力的运行状态切换到一个恒定纱线供应量的运行状态。圆织机上每一成圈部位设有一相应的供纱装置，因此待供应的纱线量可与成圈部位的纱线耗用量相适应。纱线的运行速度相对较低。
该装置中并未设置对由于电动机的惯性或特性可能引起的过量纱线予以中间储存的措施或用来输送突然需要的纱线长度的措施。
这种供纱装置不适宜在纱线高速运行和速度突然变化的针织机上用于弹性纱的供应，例如在针织横机上。
从这一点出发，本发明的任务在于提出一种供纱装置，通过它能以基本上恒定的纱线张力向针织机提供高速运行的弹性纱，而且速度能突然变化。
此任务是藉助一具有权利要求1的特征的供纱装置和根据权利要求21的方法来解决的。
此供纱装置是一种用于纱线、丝带、和类似材料的喂纱轮，由于传动装置和喂纱轮的惯性力矩很小，因此它自身能适用于快速变化的纱线输出情况。在供应相位中，当纱线满耗用时纱线速度可达每秒数米(6米/秒)。在供纱相位之间可能出现突然发生的静止状态和/或反向运行相位。所提供的纱线储存器能接收或重新输出在上述相位之间的转换过程中出现的纱线量而基本上不改变纱线张力。一个基本上没有运动的传感器装置作为张力传感器来监测纱线张力。在与准备中间储存的纱线量相比较的过程中所消失的传感器的测量动程能调节纱线的张力而实际上与传感器的任何运动部件的加速力无关。因此传感器装置的质量小、动态性能高、而且没有反馈作用。纱线储存器与传感器装置在工作上是互相分开的。在具体情况下这是这样来实现的，即传感器装置的极短的测量动程基本上与纱线的运行方向成直角。
本发明的另一观点在于：由纱线经过的整个途径是设计成无弹性的、也就是说所有导纱元件是刚性安装的。因此它能成功地排除对纱线张力有影响的机器部件的振动过程。在系统中存在的唯一弹性或挠性是由纱线本身的弹性所产生的。为此在一专门为此安排的纱线途径段内形成一纱线储存器。
由于纱线储存器是构成一在供纱轮与成圈部位之间的途径段，其中弹性纱能自由伸长地引导，因此创造了一种能无摩擦地接收待储存纱线段的纱线储存器。这可以成功地实现，因为用作纱线储存器的途径段有足够的长度来使由相应纱线段所产生的弹簧常数低于一极限值。此极限值是把最大张力变化除以纱线储存器中待接收的最大纱线长度所得的商。构成纱线储存器的途径段的长度最好大于半米。
当供纱装置设在侧面时，也就是基本上位于由成圈针所限定的一排的延伸线上时，作为在供纱轮与针织机的导纱器之间的纱线储存器的途径段将随针织机的工作循环而周期性地改变其长度，从而使纱线储存器的接收能力改变。这样情况出现在针织横机的导纱器驶离供纱装置的驶离相位的终端，只有在这方面相反，即最大的纱线延迟出现在驶离相位的终端。在驶离相位中实际上供应了相当于两倍纱线耗用量的纱线量。当导纱器到达其换向点并开始停住在那里时，纱线耗用量突然降到零。通过驱动装置的继续运行所引起的弹性纱的重新供应可由具有最大范围的纱线储存器很好地接收，而不会持久地改变纱线张力。
与此相反，在位于相反的换向点时，只有一相对较小的纱线供应速度的变化，它立刻由在此位置上被缩短的纱线储存器所吸收。
因此，供纱装置与导纱器实际位置有关的纱线储存器长度能使纱线储存器的接收能力很好地适应所发生的纱线供应量与实际纱线耗用量的偏差，特别是在驶离相位中。
结果表明，为了在传感器装置上测量纱线张力，使弹性纱仅作一微小的偏移较为有利。这样便产生一导纱的钝角，最好是大于165°。虽然由此待测量的张力很小，但产生的摩擦也很小，所以其影响是微不足道的。这对于弹性纱而言是特别重要的。
如果传感器装置(张力传感器)具有一可予以忽略的最大动程的话，则对供纱装置的精度也更有利，该动程至少要比准备中间储存的纱线段的长度小一个数量级，从而能使纱线段只是被纱线储存器而不是被传感器装置所接收。这种情况例如可出现在如果同弹性纱接触的元件具有一小于2mm的最大动程时。
作为一与纱线接触的元件的位移传感器最好采用一种在很小的偏移下能产生一较大信号的元件，例如应变计、压电传感器或类似的元件。
传感器装置在结构上可与供纱装置分开。因此可能使传感器装置尽量设在靠近成圆部位或导纱器处。从而在成圆部位上出现的张力变动能很快地检测并迅速地进行调整。如果传感器装置设有一特殊的悬挂装置与针织机的振动去耦的话，则对调整的精度是有利的。
此外，如果供纱装置也同样与针织机分开安装和/或在振动上同它去耦的话也是有利的。
驱动装置以纱线张力为函数，通过一调节器来控制，如果调节装置在所有运行状态下与针织机的运行速度无关地进行工作，则可避免误动作，从而便能实现：一旦纱线张力被设定，则在机器运行速度、导纱器动程、针织花式或其它因素发生变化时都能保持张力恒定。否则的话，当上述工作参数或纱线品种改变时可能出现误调节，而现在便能消除。这里的调节装置可以采用比较-积分(PI)调节器或比例-积分-微分(PID)调节器。
尺寸足够大的纱线储存器，特别是其接收能力能适应导纱器当时位置的纱线储存器有可能采用步进电动机作为供纱轮的驱动电动机。这种最好是采用圆盘电动机结构的步进电动机具有高的动态性能，但在加速和减速时不会超过预定的最大值。相应的纱线超喂或欠喂可通过纱线储存器来补偿。
如果调节装置(控制电路)和驱动装置设计成使供纱轮能在两个方向旋转的话，则在导纱器从其驶离供纱轮的相位到其返回相位的换向点上的纱线反喂便能予以补偿。
另外，结果表明弹性纱的引导以尽可能不产生偏移较为有利。这样便能在其整个长度上保持均匀的张力。
纱线张力的确定也能采用设置在纱线途径的不同位置上的两个或更多的传感器装置来实现。从传感器装置输出的信号作为调节器的实际值信号输入。
在传感器装置与调节器之间可设置至少一个滤波器，它作为低频或带通滤波器将干扰频率排除在调节器以外。或者也可采用带阻滤波器或类似的滤波器。
用以抑制干扰信号的补偿措施可直接设在传感器装置上。这种补偿措施例如可通过一不受纱线影响的完全相同的测量系统来构成；经过相应的校准和高度的自阻尼情况下，从两个传感器装置输出信号的差值代表纱线张力的信号。
在附图中表示了本发明的一个实施例，其中：
图1在一针织横机上的一个供纱装置的示意原理图；
图2按图1的供纱装置在不同工作相位时的简化示图；
图3按图1和2的供纱装置中纱线张力的时间曲线，与一从现有技术中已知的供纱装置进行对比，
图4用以确定纱线张力的传感器装置的一个实施例的示意横截面。
图1表示了一个供纱装置1，它把弹性纱2从一纱线筒子3输送到一针织横机4，它只用符号局部地表示出一些成圈针5和一个导纱器6。供纱装置1包括一个喂纱装置7，它主要是用来实行把纱线2从纱线筒子3上拉出并喂送到导纱器6。
喂纱装置7具有一外壳8，在其内部设有一在这里未具体表示的、而在图2中仅示意表示的步进电动机9。步进电动机9是制成圆盘转子形，因此能在很短的时间间隔内进行加速和制动。
在从外壳8上伸出的步进电动机9的传动轴上牢固地装有一喂纱轮11，喂纱轮具有一轮毂12，从它上面径向地伸出六个互相均匀分布的线箍13。
线箍13各有两根径向的轮辐14，15以及一个同它们相连接的支撑件16。支撑件16用来接纳包绕在喂纱轮11上数次的纱线2。
从喂纱轮11到导纱器6形成一纱线储存器19，纱线2基本上以直线途径沿着它通过。此纱线途径基本上与图1中用箭头21标注的导纱器6的移动方向平行。
在纱线储存器19内部设有一用以检测从其中通过的纱线2的张力的传感器装置22，它通过输出导线23同一仅示意表示的调节装置24(见图2)相连接。传感器装置22输出一个反映纱线张力的电气信号。
传感器装置22具有一动程极短的可移动设置的元件25。传感器基本上制成无运动的张力传感器，它使纱线2在垂直方向上偏移，而纱线2在元件25两侧通过两个最好是带有针眼的支架26，27。支架26，27以其连接线限定了纱线2的运行方向，它与元件25的偏移方向成直角，纱线2在传感器装置22上的侧面偏移是极其微小的，因此由纱线2经过元件25所形成的以元件25为顶点的钝角是大于165°。
传感器装置22包括一应变计，它把由纱线张力波动所引起的元件25的不同偏移转换成电气信号输送到调节装置24。元件25的移动是极小的，因此不会对纱线2的张力造成能检出到的变化。
如从图2可见，在传感器装置22与调节装置24之间可有选择地设置一滤波器29用来滤掉干扰频率。这些频率可能是由于传感器装置22的振动或杂散所引起。另外，不仅喂纱装置7而且传感器装置22都应采用无振动的悬挂安装。
如从图1和2以及结合前面的说明可知，整个纱线途径应尽可能保持无偏移。纱线2从纱线筒子3无偏移地和无制动地，也就是没有纱线制动器，引导到喂纱轮11，并从那里以无明显偏移的方式引导到导纱器6。导纱器6在各运动方向上使纱线跟着一硬的芯线引导到成圈针5上。
以上所述的供纱装置1的工作过程如下：
在图2中作为例子提出的针织横机是用成圈针5所构成的一个针排32来表示的。在针织过程中成圈针5像一根连续轴似地伸出又缩回，而导纱器6以箭头21的方向来回移动。例如导纱器6以一近端的终点位置33运行到一远端的终点位置34，这里供纱装置1必须再供应大于导纱器6所经过距离的两倍的纱线量。
在一个针织过程中所发生的纱线张力如图3所示，导纱器6从近端的终点位置33开始运动点用41表示在图3的上部图表I中，在起动过程中纱线2的张力仍处于干扰范围内。它由传感器装置进行检测。步进电动机9和喂纱轮11在开始时尚处于静止状态，但突然投入的纱线耗用量首先是由纱线储存器19来提供，这时纱线张力开始有所上升。
上升的纱线张力促使调节装置24对步进电动机进行加速，喂纱轮11把纱线2从纱线筒子3上拉出，并把它输送到纱线储存器19中，它的长度由于导纱器6的驶离而有所增加。
经过某一在42上结束的过渡时间后，喂纱轮11便精确地供应由针织横机4所耗用的纱线量、并由纱线储存器19所接收。
当导纱器6到达远端的终点位置34时，它便立刻停止。这一时刻表示在图3的图表I中的43上。经过一段持续到44，调节装置24使步进电动机停止，从而喂纱轮也停止。此时纱线张力略有下降，当然是在容差范围之内。如果容差的范围很窄，则当导纱器6停留在其远端终点位置34上时，通过喂纱轮11的反转便能重新建立所需的纱线张力。由于弹性纱2在纱线筒子3与喂纱轮11之间的引导是不经过制动器的，所以反向输送是可能的，纱线运行没有受干扰的风险。
在图3中从45开始的导纱器6的回程中，导纱器6首先经过一个在图2中用46表示的空相位，其中在针织部位上尚无纱线耗用出现，但这里由于导纱器6开始返回而使纱线2释放。这段纱被纱线储存器19接收，如需要的话也可通过喂纱轮11的短暂的反向输送来进行补偿。此后向近端终点位置33移动时投入的纱线耗用量明显地小于向远端终点位置34运行时的纱线耗用量，因此供纱装置1能毫无问题地向正在缩短的纱线储存器19提供相应的纱线量。
从时点47开始，此时纱线张力已达到其上限值，此张力在导纱器6的整个返回途径中保持恒定，直到在时点48上到达其近端终点位置33为止。导纱轮11的微小的滞后可能导致纱线张力的微小降低，直到时点49为止。
在图3中以供纱装置1所得的纱线张力曲线(图表I)与按照DE 3627 731C1采用现有技术的供纱装置的纱线张力曲线(图表II)作了对比。如在前面的说明书引言中所述，这种供纱装置具有一纱线偏转的可转动的杠杆作为纱线储存器，它的尺寸和摩擦对纱线张力调节器有影响。如图表II中所示，在同一时点41～49中，在41～42的前进过程中纱线张力的过渡过程明显地延长，这里出现一张力的峰值，它可能导致纱线的断裂。甚至在纱线返回过程中，在时点45与47之间也出现一个过渡过程而导致纱线张力的过度增大，这会导致针织物的不均匀。
特别是在针织物右边和左边上的张力偏差是十分不同的，这对针织结果具有消极的影响。相比之下，在按本发明的供纱装置1中，如图表I所示，纱线张力基本上是恒定的，这里特别是在两个针织边上(近端和远端终点位置33，34)的张力是相同的或接近于相同。
如图2虚线所示，除了单个传感器装置22外还可设有另一测量纱线张力的传感器装置22′，它在纱线途径的另一端测量纱线张力。调节装置例如构成两个传感器装置22、22’信号的平均值，并将此平均值作为纱线张力的实际值，从而能将干扰影响减至最小。
在图4中表示了传感器装置的一个改进的实施例22a。传感器装置22a具有一含有簧舌51的第一元件25，它藉助一陶瓷的纱线支承面52来引导纱线2。应变片53把簧舌51的弯曲转换成一电气信号。一个结构上相同的元件25’同样具有一陶瓷的纱线支承面52’和一应变片53’。两个元件25、25′是经过超临界阻尼的，因此在突然激发时不会产生过渡振荡。元件25′并不与纱线2接触。传感器的输出信号是两个由应变片53、53′输出的信号的差值，按照此方法，由于冲击和/或振动所引起的干扰影响便能减小。
现已提出一种用于针织机上的弹性纱的、在短时间内纱线耗用量具有强烈波动并周期性的很高纱线耗用量的供纱装置，它被制成喂纱轮的形式。供纱装置1具有一喂纱轮11，其上包绕着数圈待供应的纱线2。喂纱轮把纱线2供应给设置在针织机与喂纱轮11之间的纱线储存器19。纱线储存器19是设计成基本上成真线的纱线途径中的一段。为了监测纱线张力，设有一传感器装置22，它的测量途径与纱线储存器19中待储存的纱线长度相比是微不足道的，测量途径是通过传感器装置22的可移动元件25来限定，并与运行途径成直角。而且它的距离很短不足2mm。
把一低惯性的驱动装置9与一利用纱线本身弹性的纱线储存器19以及一通过传感器装置22来监测的纱线张力调节装置24相结合，便有可能使供纱装置1用来供应弹性纱，并即使在纱线需用量有强烈波动的情况下也能保持纱线张力基本恒定。然后纱线2在纱线储存器19中没有偏移，特别是并无明显的摩擦，另外纱线2并不通过中间连接的纱线制动器而输送到喂纱轮11，并且从针织机返回到供纱装置1的一段短纱线2也能通过喂纱轮11短暂的反转来吸收。