DE1959781A1 - Verfahren und Vorrichtung zur elektronischen Regelung bzw. Steuerung der Geschwindigkeit der Ringbank von Streck- und Zwirnmaschinen - Google Patents

Description

20.69

Fabeita Societe Anonyme

Brüssel 6 / Belgien, 18 Chausee de Charleroi

Verfahren und Torrichtu'g zur elektronischen Regelung bzw„ Steuerung der Geschwindigkeit der Ringbank von Streck- und Zwirnmaschinen.

Priorität: 28. November 1968, Belgien, Ir. prov. P 1124

Das Strecken bzw. Ziehen von synthetischen Fäden, die aus kontinuierlichen Fasern gebildet sind, hat den Zweck, die mechanischen und physikalischen Eigenschaften von Fasern zu entwickeln bzw. zu fördern, die nach dem Schmelzspinnverfahren hergestellt sind. Die kontinuierlichen synthetischen Fäden, wie Z₀B. Polyamidfasern, Polyesterfasern und Pölypropylenfasern, sind in nicht gestrecktem bzw. ungezogenem'Zustand unbrauchbar. Diese FaseEn besitzen infolge ihrer amorphen Struktur eine ungenügende Festigkeit und weisen eine unerwünschte nichtelastische Verformung auf.

Das Zieh.-bzw. Streckverfahren hat unter anderem zum Zweck, den ursprünglichen Modul des Fadens und seine mechanische Festigkeit zu erhöhen und Bruchdehnung zu vermindern.

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Die Bedingungen, unter denen dieses Strecken bzw. Ziehen stattfindet, und das Wickeln und Zwirnen haben einen sehr grossen Einfluss auf die Eigenschaften der gezogenen bzw. gestreckten Fasern, nämlich die Regelmässigkeit des Einzeltiter, der festigkeit, der Dehnung und der Gleichförmigkeit der Einfärbungsaffinität der Pasern.

Schon geringe Veränderungen bzw. Abweichungen der Parameter beim Strecken bzw. Ziehen und beim .Wickeln und Zwirnen können daher unerwünschte Wirkungen auf die Eigenschaften der Fasern haben.

tjemäss der üblichen Technik werden die synthetischen Fasern, die durch Schmelzspinnen erhalten worden sind und noch nicht gestreckt bzw.- gezogen sind, beispielsweise in der Form von Kopsen oder Bobinen auf einen Halter Gekannter Art aufgewickelt. Die kontinuierlichen Fasern werden anschliessend gestreckt bzw. gezogen und aufgewickelt, indem sie durch eine sogenannte Streck- und Zwirnmaschine hindurchgeführt v/erden.

Jede Streckmaschine setzt sich aus zwei Abschnitten zusammen, von denen der erste das eigentliche Strecken und der zweite das-Wickeln- und

In der einfachsten Form enthält eine otreek- und 'Zwirn—

Ga,Het- öden

maschine 'einen/Kalter für die Wicklungen der nicht gestreckten Fasern, ein System zur Zufuhr der Fasern, das durch ein Paar Zylinder gebildet ist, eventuell ein Stre-ckstäbchen, das den Zweck hat, den Streck- bzw. Ziehpunkt zu lokalisieren,- eine Streckwalze oder—galette, die sich mit einer Lineargeschwindigkeit dreht, welche grosser ist als diejenige des ^aserzuführsystems, und eine Wickel- und Zwirnspindel, die von einem Führungsring für die Fasern umgeben ist, der sich in einer Auf-und Abbewegung; verlagert.

Es ist klar, dass das Zwirnsystem von der Art mit einem Ring,so, wie es oben beschrieben ist, in Verbindung mit

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jedem System zum eigentlichen Strecken bzw. Ziehen benutzbar ist. Wenn man eine Einheit beschreibt, die sich beim Kaltstrecken bzw. Kaltziehen benutzen lässt, kann man auf ein Warmstreckverfahren übergehen, indem man entweder, eine Heizplatte oder eine Heizwalze oder Heizgalette benutzt.

Die von einer Bank getragenen Ringe erfahren eine translatorische Auf- und Aübewegung, deren Amplitude oder Hub nach Kassgabe der Wicklung variabel ist.

Die Auf- und Abbewegung der Ringbank hat den Zweck, der Wicklung eine Windungsdichtefähigkeit, eine Anordnung der Fasern und eine Form der Wicklung zu geben, welche die anschliessenden ^earbeitungsgange erleichtern.

Die vorliegende Erfindung oesteht in der Anwendung eines elektronischen Reglers, um aie Anzahl der Auf- und ÄDDewegungen je i-.inute uer Ringbank bei einer Streck- und Zwirnmaschine auf einem ausgev/ählten und konstanten Wert zu halten.

Fig. 1 gibt eine bekannte hydraulische Einrichtung zur mechanischen Steuerung und zur Regulierung äer Auf- und Aooewegung wieder, die bei oestimmten Arten von Streck- und Zwirnmaschinen verwendet wird.

Gemäss dieser Einrichtung wird die lieschwindigkeit deB Ringbank 1 durch die Cliae.nge oestimmt, die inrerseits durch ein hydraulisches Ventil 2 reguliert bzw. eingestellt wird.

Da der fciijbankrmb sich .fortschreitend während der Spulen-

zeit Unaert, welcher die notwendige Zeitdauer zur Bildung einer Wicklung ist, muss die tlmenge ebenfalls, variieren, da man forciert, uaos cie Anzahl der Auf- und ■ Ab bewegungen je ilinute wäurenu der res-,int en Spulen zeit konstant ist« . . -

Während der Spulenzeit aer Wicklungen werden zwei Schrauben 7 und β in entgegengesetzter Richtung von dem

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BAD GRiGiNAL

Setzungsgetriebe 3 gedreht, das durch einen hydraulischen. Kolben 4 gesteuert bzw. betätigt wird, dessin Beaufschlagung durch ein Solenoidventil gewährleistet ist, das durch vom Rest des -kreises bzw. der Schaltung unabhängigen elektrischen Impulsen 6 mit einer Frequenz gespeist wird, die als Funktion der Geschwindigkeit der auf- und AbbewegungK ausgewählt ist. Auf diese Weise nähern sich die beiden Blöcke 9 und 10 fortschreitend während der Spulenzeito , - ■ - ■

Die Mikroschalter 11 und 12 bekannter Art, welche auf diesen Blöcken montiert sind, stehen mit einem Solenoid 13 in Verbindung, das mit einem hydraulischen Umsteuerungsventil 14 gekoppelt ist, das die Beaufschlagungsrichtung des Kolbens 15 bestimmt, der mechanisch mit der Ringbank 1 in Verbindung steht.'Diese ¥i ikr ο schalt er 11 und 12 werden durch die Kontakte 16 und 17 geschlossen, die auf einem Hebel 18 montiert sind, der κ±κ& mit der Bank 1 in Verbindung ist.

Andererseits verlagert sich eine am Block 9 gelagerte Latte 19, deren Winkel <=< verstellbar ist, fortschreitend mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Mikroschalter 11, wodurch diese. Latte das Röllchen 20 verstellt. Dieses bewirkt eine Rotation des Hebels 21, der fest auf dem Antrieosrad 22 montiert ist. Durch die Kette 23 erhält man eine Rotation des Antrieosrades 24 des hydraulischen ^ventils 2 bekannter Bauart, das seinerseits die Glmenge reguliert, die am Umsteuerungsventil 14 ankommt, welches die Bandgeschwindigkeit steuert.

Durch die Benutzung einer derartigen Anordnung ist es praktisch unmöglich, die Zeit per Auf- und Abbewegung innerhalb industriell akzeptabler Grenzen zu halten. Diese Veränderungen b;:w. Abweichungen oeruhen auf der Wirkung mehrerer Faktoren:

Das Einstellen Dzw, Verstellen der Latte 19 ist sehr schwierig und erfordert viel Zeit. Weiterhin muss die

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zur -fertigstellung dieser Latte notwendige mechanische Bearbeitung sehr genau sein;

es besteht in der Transmission des Systems ein nicht unbedeutendes Spiel;

die Nichtlinearität der Charakteristik des hydraulischen Ventils 2 ist ebenfalls einer der diese Veränderungen hervorrufenden Faktoren. Die Toleranz bzw. Ungenauigkeit dieses Ventils beträgt etwa + 2fo, und zwar in Abhängigkeit von den Lieferanten eines solchen Teiles. Bs muss ausserdem die Veränderung der Viskosität des Öles mit der Temperatur und der Einfluss der Vereinigungen erwähnt werden, welche das Ol enthält.

Solche Veränderungen bzw. Abweichungen rufen Unregelmäsaigkeiten der Windungsdichte und der Härte der Wicklungen hervor, was au Veränderungen bzw. Aüweichungen der mechanischen und physikalischen.Eigenschaften der gezogenen bzw« gestreckten Fäden führen kann, wie etwa z.B. der Garnfeinheit, der Festigkeit, der Dehnung und der FärDungsaffinität.

Der Einfluss der Art der V/icklung der gestreckten Fäden auf die B'adeneigenschaften v/ar kürzlich der Gegenstand einer Studie von Professor V/egener (Melliand Textilberichte, 49,1968, Wr. 10,S. 1135-1143). -^arin wird die Bedeutung dieses Faktors aufgezeigt.

Die Veränderungen bzw. Abweichungen der Dauer der Auf- und Abbewegung hat weiterhin zum Effekt, das Einsinken der '//indungen des gezogenen bzw. gestreckten Fadens zu bewirken, die unter der Form einer Bobine bzw. Spule oder eines Kopses vorliegen»

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Fehlern abzuhelfen, die auf den Veränderungen bzw. Abweichungen der Dauer der Auf- und Abbewegung beruhen.

Die den Gegenstand der Erfindung ausniachea.de Vorrichtung

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BAD

hat zum Ziel, die Frequenz der Auf- und Abbewegungen der Ringbank je Minute auf einem ausgewählten und konstanten Wert zu halten.

Das /erfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Streck- und Zwirnmaschine zur Steuerung des hydraulischen Ventils, welches die κ enge des üls regelt, das auf den Antriebskolben der Ringbank einwirkt, ein elektronischer Regler verwendet wird. Diese elektronische Steuerung bzw. Regelung ersetzt die mechanische Steuerung bzw. Regelung des hydraulischen Ventils, welche oben beschrieben worden ist und das bei.bestimmten Typen von Streck- und Zwirnmaschinen benutzt wird. -

Die den Gegenstand der Erfindung ausmachende Vorrichtung ist dadurch gekannzeichnet, dass man einen elektronischen Regler benutzt, der von einem Mikrοschalter gesteuert bzw. betätigt wird, welcher sich ein erstes Mal schliesst, wenn die Ringbank Litte obere Stellung erreicht, wodurch ein elektronischer Zähler in &ang gesetzt wird, der auf die gewünschte Dauer der Auf- und Äbbewegung einstellbar ist, und dass der Mikroschalter sich ein zweites Mal schliesst, wenn die Ringbank von neuem ; iiiKÖobere. Stellung erreicht, wobei der erwähnte Regler ein Korrektursignal, welches proportional dem Zeitabstamd zwischen dem Be zugssignal des elektronischen Zählers und dem zweiten Impuls des Mikroschalters ist, an einen Servomotor gibt, der das hydraulische Ventil oetätigt bzw. steuert, das die K enge des üles regelt, welches auf den Lauf des Kolbens einwirkt, der die Auf- und Abbewegung derRingbank hervorruftο

Der Gegenstand der Erfindung wird besser mit Hilfe der Pig. 2 und 5 verstanden werden,

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Gemäss Pig. 2 umfasst die Vorrichtung zur Regelung der Auf- und Abgeschwindigkeit der -°ank im wesentlichen einen elektronischen Regler mit seinem Zähler 25, einem Servomotor 26 und einem Mikroschalter 27 (s. Fig„ 2).

Der schematisch in Fig. 5 dargestellte und in Fig. 2 . durch das -"ej-urszeichen 25 wiedergegeoene elektronische Regler, der gleichfalls den Zähler enthält, ist aus folgenden Elementen zusammengesetzt:

einer vorzugsweise stabilisierten wiederspannungsquelle; Dekadenzählerblocken;

Dekodierblöcken duech logische Elemente; einen Verzögerungsblock;

logischen Blöcken in der Funktion UKD-ODER; zwei Antriebs-bzw. Verstärkerblöcken zur Beaufschlagung des Servomotors; ■

einem Eingangsblock,der ein Signal von der Frequenz der gleichgerichteten Schaltung in einem logischen Signal .durchlässt;

zwei Umkehr- bzw. UmsteuerungBblücken, welche zwei komplementäre Signale E' und T¹ von zwei Zuständen R und X der beiden hikroschalter 27 und 26 geben;

Hikroschaltern und Druckknopfen,

wobei diese verseniedenen Elemente unter anderem durch die Firmen ACEC und Bell Telephone kommerzialiert sind.

Das Schema des elektronischen keglers und sein Zahler sind wie*folpt zu interpretieren; die Eingänge der verschiedenen Schaltungen, welche durch die kleinen Buchstaben, n.3. vcO, repräsentiert werden, sind an die Ausgänge der verschiedenen Schaltungen anzuschliessen, die durch Grossbuchstauen,z.3. [Ij), repräsentiert werden.

Die komplementären Signale an den Eingängen der verschieden Schaltunren sind durch diese.loen Buchstaben mit einem zugesetzten Apostroph(') gekennzeichnet.

Es ist Jrand vorfanden su oemerken, dass die Ausgänge S, λ,± des Schemas gemäss ?ig. '5 angeschlossenKH sind, an

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BAD

. ■■ ■ - 8 - : ■ ■ .

die Klemmen der Mikroschalter 29,27 bzw. 28 yon J¹Ig. 2.

Der Servomotor 26 ist "von bekannter Bauart und kann sich in den beiden Richtungen drehen, gemäss dem Korrektursignal, welches von dem elektronischen Regler ausgesandt wird. Man kann z.B. von Siemens, ACIiC, Honeywell auf den Markt gebrachten Servomotoren benutzen.

Gemäss der Fig. 2 und 3 wird der Mikroschalter27 durch den Kontakt 30 ein erstes Mal geschlossen, wenn die Ringbank oc/inc obere Position erreicht. In diesem Moment werden die Signale E und X Null, was es demZähler gestattet, die von dem Netz bzw. der Schaltung gegebenen Impulse zu zählen. Gleichzeitig wird das Hilfsignal V negativ.

Nach öffnen des'-Mikroschalters 27 wird ein zweites Hilfssignal U- negativ.

Diese beiden Signale sind notwendig, um die erste von der zweiten oberen Position der Bank zu differenzieren.

Nach einer Zeit, die als Punktion der gewünschten Auf und Aboewegun^ ausgewählt v/erden kann, 'z.B.· 25 Sekunden nach dem Schliessen des hikroschalters 27, wird der Ausgang D des Zählers negativ, wodurch der Zähler durch, das Signal X auf Null zurückgestellt wird.

Wenn das Signal D des Zählers vor dem zweiten Impuls R des Kikroschalters 27 erscheint, speist der durch das Korrektursignal Y' beaufschlagte Leistungs- bzw. Verstärkerblock A eine Klemme des Servomotors 26, der über einen Getriebssatz 31 und 32 durch das hydraulische Ventil 2 eine Erhöhung der ülmenge hervorruft, was eine Beschleunigung der Auf- und Abbewegung zur Folge hat«. .

Wenn im Gegensatz dazu das Signal D des Zählers nach dem zweiten Impuls R des Hikroschalters 27 erscheint, speist der durch das Korrektursignal Z' oeaufschlagte Leistungsbzw. VerstärkerDlock 3 die andere Klemme des Servomotors, was letzlich eine Verringerung der Lineargeschwindigkeit der- Auf- und Aooewegung hervorruft.. .

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Der Zyklus fängt von vorne an, wenn der .Mikroschalter 27 das dritte Mal gedruckt wird. .Dieser dritte Impuls des Mikroschalters setzt den Zähler wieder in Gang. Das hydraulische Ventil 2 erfährt soÄSifS^lweS^&wegungen der ^ank eine Korrektur.

folgende Hilfseinrichtungen sind vorgesehen:

Zwei im Schemabild der Fig. 3 abgebildete Druckknöpfe i'i und Ή zur Steuerung bzw. .Betätigung des Servomotors von

zwei Mikroschalter 28 und 29, um das hydraulische Ventil nach einem Hub automatisch wieder in die Ausgangsposition zurückzuführen.

Sobald die Ringbank bis zum Boden niederfährt, wird der Mikroschalter 28 durch den Kontakt 33 gedruckt. In diesem Augenblick lässt der Servomotor 26 das Ventil an bis zu dem Koment, in dem der am Zahnrad 32 montierte Pfeil 34 äen i'uikroschaltor 29 niederdrückt, der fest am Gehäuse · der Streck-bzw. Ziehmaschine angebracht ist. Wenn die Streck-bzw, Ziehmaschine nach dem ersten Impuls eine Störung bzw. Panne hat, würde der Zähler in Gang gesetz werden und beispielsweise nach 25 Sekunden würde der Refe renz- bzw. ^ezugsimpuls den Servomotor betätigen, der dann, blockieren könnte. Ein Zählwerk ist vorgesehen, um die Dauer dieser Korrektur (Signal -u) zu begrenzen» einen in 'ü'ig. 3 dargestellten, normalerweise geschlossenen Ausschalter '4, den man beispielsweise erst nash einer Zeit von 25" nach Unterspannungsetzen des Reglers öffnen kann, um das Einschalten des Servomotor's im Augenblick des Unt,erspannungsetzens zu verhindern.

Die Anwendung einer solchen Vorrichtung zur elektronischen Regelung der Ringbankgeschwindigkeit bei Streck- und Zwirnmaschinen gestattet es, die Anzahl der Auf- und Abbewegungen je Fiinute auf einen ausgewählten und konstanten Wert einzustellen.

Es ist möglich, eine sehr hohe Regelgenauigkeit zu erreiehen

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Gemäss einem Ausführungsbeispiel wurde ein nicht gestreckte Nylonfaden auf einer Streck-bzw. Ziehmaschine bekannter Art behandelt, die mit einer elektronischen -Rege 1- bzw. Steuereinrichtung der oben beschriebenen und in den Fig. 2 und 3 dargestellten Art ausgerüstet gewesen ist. Diese Streck- und Zwirnmaschine erzeugt einen Nylonfaden von 140 Denior und 23 Fasern.

Die während einer gesamten Spulenzeit durchgeführten Messungen haben einen zwischen 124,5 und 125,5 Sekunden je fünf Auf- und adbewegungen der Bank oszillierende Zeit ergeben, was eine Veränderung bzw. Abweichung in der Größenordnung von + 4:« für einen mittleren ausgewählten Wert von 125 Sekunden ergibt.

Die Wicklungen der nach dieser Technik erstreckten bzw, gezogenen Fäden sind vom Standpunkt der Dichte und Anordnung der Fasern regelmässig und weisen nicht den Fehler äes Einsinkens der Fadenwindungen auf.

Ein Yer,;leichsversuch, der auf einer Streck-Zwirnmaschine durchgeführt worden ist, die mit einer bekannten hydraulischen Einrichtung mit mechanischer Steuerung versehen gewesen ist, hat eine Zeit von 115-132 Sekunden je fünf Auf- und Abbewegungen der Jank ergeben; was einer jeweiligen Abweichung von -Sbis +5>6> bezogen auf den-gewählten Wert von 125 Sekunden, entspricht.

Die Windungen der gestreckten Fasern von auf dieöer Streckmaschine erhaltenen Wicklungen sinkeii leicht ein«

Es i$t offensichtlich* dass sich solche Wicklungen schwer bei anschliessenden Arbeitsgänge!! verarbeiten lässehV ,

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Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Verfahren, um die Anzahl der Auf- und Abbewegungen je kinute dfif? Ringbank einer Streck- und Zwirnmaschine auf einem ausgewählten und konstanten Wert zu halten, dadurch gekennzeichnet, dasn man für die Steuerung des hydraulischen Ventils, welches die- Menge des 01s regelt, das auf den Antriebskolben der Ringbank einwirkt, einen elektronischen Regler verwendet.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gek ennz ei c hn e t, dass man einen elektronischen Regler benutzt, der von einem Hikroschalter gesteuert bzw. uetätigt wird, welchem sich ein erstes i-ial schliesst, wenn die Ringbank e ooere Stellung erreicht, wodurch ein elektronischer Zähler in Gang gesetzt wird, der auf die gewünschte Lauer der Auf- und Abbewegung einstellbar ist, und dass der Hikroschalter sich ein zweites i-.al schliesst, wenn die Ringbank von neuem e obere Stellung erreicht, woDei der erwärmte Regler ein Korrektursignal, welches proportional dem Zeitabstand zwischen dem . Jesugcssisrnal des elektronischen Zählers und dem zweiten Impuls aes hikrosehalters ist, an einen Servomotor gibt, der ;us hydraulische Ventil betätigt bzw. steuert, das die j.enge äes ils regelt, welches auf den Lauf des Kolbens einwirkt, der die Auf- und Abbewegung der Ringbank hervorruft.
3. 3. Vorrichtung, um die Anzahl der Auf- und Abbewegungen je kinute dl(T Ringaank von otreek- und ZwirnmascLinen auf einem ausgewählten und konstanten 7,'ert zu aalten, dadurch. gekennzeichnet, cijs ein elektronischer negier vorgesehen ist, der von eonen ---ikronschalter gesteuert bzv/. betätigt wird, welcher sich ein erstes kai schliefst, wenn die' RintiTTink e obere Stellung. erreicnt, wodurch ein

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   elektronischer Zähler in Gang gesetzt wird, der auf die gewünschte Dauer der Auf- und Abbewegung einstellbar ist, und dass der Mikroschaltef. sich ein zweites Mal schliesst, wenn die Ringbank von neuem

   /i'ht-e

   aei»€ obere Stellung erreicht, wobei der erwähnte Regler ein Korrektursignal, welches proportional dem Zeitabstand zwischen dem Bezugssignal des elektronischen Zählers und dem zweiten Impuls des Mikroschalters ist, an einen Servomotor gibt, der das hydraulische Ventil betätigt bzw. steuert, das die Menge des Öles regelt, welches auf den Lauf des Kolbens einwirkt, der die Auf- und Abbewegung der Ringbank hervorruft. .
4. 4„ Elektronischer Regler, der dazu verwendbar ist, um die Anzahl der Auf- und Abbewegungen je Minute der Ringoank von Streck- und Zwirnmaschinen auf einen ausgewählten und konstanten Wert zu halten, g e k e nnz e i c h π e t durch die folgenden Merkmale, welche gemäss der durch das Schemabild von Fig. 3 gegebenen Schaltung bzw. Hontage miteinander kornoiniert sind :

   einer vorzugsweise stabilisierten Niederspannungsquelle DekadenzählerDlöcken;

   Dekodierblöcken durch logische Elemente;, einem Verzögerungsblock;

   logischen .Blöcken in der Funktion UND-ODER; zwei Antrieos- bzw. /erstärkerblöcken zur Beaufschlagung aes Servomotors; . einem Eingangsblock, der ein Signal von der Frequenz der Fleic'hgerichteten Schaltung in einem logischen Signal durchlässt;

   zwei Umke.nr- ozw. Umsteuerungsblöcken, die komplemen- ' täre Signale von den zv/ei Zuständen der oeiden Mikroschal tor ge Den;
   zwei i.ikro se haltern und Druckknöpfen.
5. 5. Streck-und Zwirnmaschinen mit hydraulischer Einrichtung zur Steuerung bzw. .betätigung des Antrieb-

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   kolbens der Ringbank, dadurch, g e k e η η 2 e i e h η e t, dass sie einen elektronischen Regler für die Steuerung bzw. Betätigung des hydraulischen Ventile enthält.
6. 6. Streck- und Zwirnmaschine mit hydraulischer Einrichtung zur Steuerung bzw. betätigung des Antriebskolbens der Ringbank, g e k e η η ζ e c h η e t durch die Vorrichtung gemäss Anspruch 3, um die Anzahl der Auf- und Abbewegungen je Minute dfii Ringbank auf einem ausgewählten und konstanten Wert zu halten»
7. 7.Streck- und Zwirnmaschine mit hydraulischer Einrichtung bzw. Betätigung des Antriebskolbens der Ringbank, gekennzeichnet durch einen elektronischen Regler gemäss Anspruch 4 für die Steuerung.des hydraulischen Ventils.

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