DE2159646A1 - Vorrichtung zum Verdrillen von Drahten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verdrillungs— oder Verseilungsvorrichtungen und insbesondere solche unter ihnen, die eine Vorverdrillungseinriohtung haben.

CD O O

Verdrillungs— und Verseilungsvorrichtungen sind bekannt und werden seit vielen Jahren bei der Herstellung von Seilen, gelitzten Drähten und Kabeln verwendet. Viele Ver— seilungs- oder Verlitzungsarbeiten können entweder auf einer Verseilungsvorrichtung oder einer Verdrillungsvorrichtung durchgeführt werden, jedoch lassen sich gewisse Vorgänge, .beispielsweise das Verseilen von Eisendraht, nur außerordentlich schwer auf einer Verdrillungsvorrichtung ausführen. Dies ist deshalb der Fall, weil eine Verdrillungsvorrichtung die einzelnen Drähte verdrillt, während eine Verseilungsvorrichtung dies nicht tut₀ Die Verwendbarkeit von Versei 1 ungsvorrichl.ungen ist jedoch auf die Zahl von .'··:. ti<\\ I. Iji[jI Infj M'üliM I irlil, [)i|jI Wir hch liuj. Axel Huir.ni mn, Dipl.-Phys. Sc-licisticin Herrmann

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ORIGINAL INSPECTED

Drähten beschränkt, die verseilt werden können, und erfordert außerdem speziell· Haspeln oder Spulen zur Aufnahme des zu verseilenden oder zu verlitzenden Drahtes. Verdrillung svontohtungen andererseits sind ziemlich vielseitig und lassen sich zum Verdrillen einer großen Zahl verschiedener Kombinationen aus Drahtgröße und Drahtzahl einsetzen. Es ist deshalb außerordentlich erwünscht, den Verwendungsbereioh der Verdrillungsvorrichtung auszudehnen, so daß er auch das Verdrillen von Eisendrahtsträngen einschließt und dadurch die weniger vielseitigen und teueren Verseilungs- oder Verlitzungsvorrichtungen entbehrlich zu machen.

Da Ferrometalle einen hohen Elastizitätsmodul und eine hohe Streckgrenze haben, wird jeder Draht innerhalb eines Strange, der auf einer Verdrillungsvorrichtung verdrillt wird, tordiert, worauf er dann bestrebt ist, unter der Wirkung der Rückstellkraft· in seine Ausgangsform zurückzukehren. Damit wird dem Strang gewissermaßen "Leben" eingehauoht, so daß er dazu neigt, sich selbst zu knicken und aufzudröseln; um einen "toten" Strang aus Eisendrähten mit einer Verdrillungsvorrichtung herzustellen, ist es erforderlich, die einzelnen Drähte über die Streckgrenze hinaus zu beanspruchen, um eine dauerhafte Verformung zu bewirken. D«h., der Strang muß überdrillt oder überdreht und dann entspannt werden, so daß in den Drähten keine restlichen Torsionskräfte mehr auftreten, wenn die die Verdrillung bewirkende Drehkraft vollständig beseitigt wird«

Das bloße Schaffen eines "toten" Stranges reioht jedoch nicht aus, damit nämlich der Strang verwendet werden kann, beispielsweise als Reifendraht, muß er sehr gleichförmig sein. D.h., u.a. muß der Strangschlag, also die Länge jeder vollen Verdrillung, gemessen längs des Strangs, sehr gleichförmig sein. Deshalb kann dieser "tete" Zustand nicht einfach dadurch erreicht werde», 4aS man den ver-

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drillten Strang sich solange entspannen läßt, bis er tot ist, d.h. sich nicht mehr bewegt, weil dies den Schlag verändern würde. Stattdessen ist es unbedingt erforderlich, daß dieser tote Zustand mit einem einheitlichen und steuerbaren Schlag bzw. Drall erreicht wird.

In der USA-Patentschrift 2 526 247, betreffend ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Drahtsträngen oder -seilen, ist das Überdrillen und darauffolgende EntdrillenÄes Strangs zur Erzeugung irgendeiner gewünschten Restverdrillung in irgendeiner Richtung beschrieben, Dieses Verfahren wird mit einer hintereinander geschalteten Verdrillungsanordnung durchgeführt, die einen ersten Verdrillungskopf (Vorverdrillungsvorrichtung) und einen zweiten Verdriliungskopf und einen Spindelflügel (Hauptverdrillungsvorrichtung) aufweist. Die Vorverdrillungsvorrichtung wird mit einer höheren Geschwindigkeit gefahren als die Hauptverdri llungsvorrichtung, so daß eine Überdrillung und nachfolgende Entdrillung erzeugt wird«, Die bekannte Vorrichtung eignet sich offensichtlich gut für Seile und aus Nichteisenmetall bestehende Drähte, ist jedoch nicht in der Lage, Eisendrähte hoher Festigkeit in dem Maße zu überdrillen und gleichmäßig zu verformen, wie dies für Reifendraht oder —strang erforderlich ist.

Es wurde festgestellt, daß die Fähigkeit der bekannten Vorrichtung zur Erzeugung von Eisensträngen zufriedenstellender Festigkeit nicht auf dem grundlegenden Verfahren der Überdrillung und Entspannung oder Entdrillung beruht, sondern in erster Linie dem mit veränderlicher Drehzahl arbeitenden Antrieb für die Vorverdrillungsvorrichtung zu verdanken ist. Es wurde ferner festgestellt, daß die mechanischen mit veränderlicher Drehzahl arbeitenden Reibungstriebe ihre Einstellung nicht beibehalten, obgleich sie theoretisch unbegrenzt variabel sind, sondern sich mit der Zeit und in Abhängigkeit von der Belastung

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aufgrund des Schlupfes verändern« Mechani*ehe Antriebe, die mit Zahnrädern, Zähnen oder Radzähnou arbeiten, die zwangsläufig in Eingriff kommen, zeigen eine gute Zeit— und Laststäbilität, lassen sich jedoch nicht fein genug einstellen, um den gewünschten Grad der Überdrillung zu erzeugen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine verbesserte Vorrichtung zum Verdrillen von Eisenmetalldraht zu einem Strang zu schaffen, in dem im wesentlichen keine restlichen Verdrillungs- oder Torsionskräfte mehr wirken. In diesem Zusammenhang soll eine verbesserte Steuerung des Geschwindigkeitsverhältnisses zum Antrieb einer Vorverdrillungsvorrichtung mit einem gewünschten Geschwindigkeitsverhältnis in bezug auf eine Hauptver— drillungsvorrichtung geschaffen werden, so daß sich ein verdrillter Strang herstellen läßt, dessen Material nach der Verdrillung in dem gewünschten Ausmaß "tot" ist, sich also nicht wieder rückstellt₀

Bei der erfindungsgemäßen Verdrillungseinrichtung sollen außerdem mehrere Hauptverdrillungsvorrichtungen auf einem gemeinsamen Rahmen gelagert sein und gemeinsam von einem Hauptantrieb angetrieben werden, wobei eine gleiche Anzahl Vorverdrillungsvorrichtungen auf demselben Rahmen angebracht sind, von denen jedoch/jede mit ihrem eigenen einstellbaren, mit variabler Drehzahl arbeitenden Antrieb aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nun erfindungsgemäß ein DrehzahlUbersetzungsantrieb für die Vorverdrillungsvorrichtung geschaffen, der eine Einstellgenauigkeit von einer Umdrehung pro Minute über den Drehzahlbereich von O bis 4 000 Upm aufweist. Des weiteren werden elektrische Signal· erzeugt, die proportional den Geschwindigkeiten jeder Hauptverdrillungsvorrichtung und jeder Vorverdrillungs-

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vorrichtung sind und die zur Erzeugung von Steuersignalen benutzt werden, mit denen die Geschwindigkeit der Vorverdrillungsvorrichtungen so gesteuert wird, daß jede Geschwindigkeit in einem ausgewählten Verhältnis zur Geschwindigkeit der zugehörigen Hauptverdrineigevorrichtung bleibt.

Da das richtige Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Vorverdri neigevorrichtung und der Hauptverdrillungs— vorrichtung sich von Spule zu Spule des zu verdrillenden Drahtes leicht ändert, kann in den Fällen, in denen mehr als eine Vorverdrineigevorrichtung durch denselben mit veränderlicher Drehzahl arbeitenden Antrieb angetrieben wird, wie dies in der obigen USA-Patentschrift vorgeschlagen wird, die gewünschte Überdrillung des Stranges nicht erreicht werden. Dies hindert natürlich nicht daran, mehrere Hauptverdrillesevorrichtungen auf einem gemeinsamen Rahmen anzubringen und von einem gemeinsamen Antrieb antreiben zu lassen. Es macht jedoch erforderlich, daß das Gesohwindig— keitsverhältnis zwischen jeder Vorverdrineigevorrichtung und ihrer Hauptverdrillungsvorriohtung individuell gesteuert werden kann» Dies wird durch die oben genannte Lösung erreioht.

Die Erfindung betrifft aleo eine Verdrineigevorrichtung, die eine Vorverdrineigevorrichtung aufweist und einen unbegrenzt veränderlichen Zwangeantrieb, der eine sehr genaue Steuerung des Geschwindigkeit«Verhältnisses von Vorverdri neigevorrichtung zu Hauptverdrillungsvorriohtung ermöglicht, um dadurch eine im wesentlichen "tote" Verdrillung von Eisenmeta listrängen xu erhalten. Der Antrieb für die Vorverdri neigevorrichtung verwendet Taohometergeneratoren zur Erzeugung von Signalen, die die Vorverdri neigevorrichtung·- und Heeptverdrillungsvorriohtungegeeohwindigkeiten anzeigen.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Figo 1 eine perspektivische Ansicht eines Vierspindel— verdrillers,

Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht einer

Spindel mit ihrem zugehörigen Lieferwerk, Vorverdriller, Spindelflügel und Aufspulhaspel,

Fig. 3 ein Schaltbild der Servosteuerung zum Antrieb eines Vorverdrillers,

Figo k eine graphische Darstellung der übertragungsfunktion eines Vorverdrillers und des zu seinem Antrieb verwendeten Motors,

Fig. 5 ein Schaltbild der Nacheil-Vorauseil-

Kompensationsschaltung, die in der Servosteuerung von Fig. 3 verwendet wird, und

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Übertragungsfunktion der Kompensationssohaltung von Fig.

In Fig. 1 ist in einer perspektivischen Übersichtsdarstellung eine Vierspindel—Verdrillungsvorrichtung 11 gezeigt, die einen Rahmen 12 aufweist, der aus Grundkörpern 13, Endkörpern Ik und Kopfkörpern 15 besteht. Von dem Rahmen 12 wird ein Gehäuse 21 getragen, das einen gewöhnlichen Spindelantrieb enthält, der Aufspulwellen 22 in Drehung versetzt und axial hin- und herbewegt. Jede Aufipulwelle 22 kann eine Aufspulhaspel 23 tragen. Da die dargestellte Verdrillungsvorriohtung von Fig. 1 vier Spindeln besitzt, ist si· auch mit vier A_ufspulwellen 22 versehen. Nur zwei der Aufspulwellen 22 sind in Fig. 1 sichtbar, die beiden anderen sind durch eine Trennwand 2k verdeckt.

Auf den Endkörpern 14 sind vier Hauptspindel- und Spindelflügelanordnungen 25 befestigt, von denen jede koaxial

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zu ihrer zugehörigen Aufspulwelle 22 liegt. Die Endkörper

tragen außerdem vier Vorverdrillungsanordnungen 27, die durch Arme 28 an den Endkörpern 14 befestigt sind. Jede der Vorverdrillungsanordnungen 27 liegt koaxial zu ihrer zugehörigen Hauptspindel- und SpindelflUgelanordnung 25 und Aufspulwelle 22. Jede Vorverdrillungsanordnung ist mit einem Schutzgehäuse 29 versehen.

In Fig. 2 sind im Detail die Einzelteile und die Abhängigkeiten zwischen der zugehörigen Vorverdrillungsanordnung 27, Hauptspindel- und SpindelflUgelanordnung 25 sowie Aufspulwelle 22 dargestellt. Im folgenden wird die Hauptspindel— und SpindelflUgelanordnung 25 auch als Primärverdrillungsvorrichtung oder Hauptverdrillungsvorriehtung bezeichnet. Draht, der verdrillt bzw. verlltzt werden soll, wird der Verdrillungsvorrichtung von den auf dem Lieferwerk 35 vorhandenen Haspeln 34 zugeführt. Das Lieferwerk 35 entspricht herkömmlicher Bauart und ist fUr jeden zu verdrillenden Draht mit einer bei 36 gezeigten Spann- und Bewegungshemmvorrichtung versehen. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, fUhrt jeder zu verdrillende Draht von einer Haspel 34 durch eine Spann« und Bewegungshemmvorrichtung 36 zu der Vorverdrillungsanordnung 27ο Zwischen dem Lieferwerk 35 und der Vorverdrillungsanordnung 27 kann eine Schlagplatte 38 angeordnet werden, die durch geeignete Stutzen auf dem Rahmen 12 abgestutzt sein kann oder ihre eigene Lagerung haben kann. '

Die Vorverdrillungsanordnung 27 weist eine Hohlwelle 41 auf, die in den Lagern 42 und 43 drehbar getragen wird. Die Welle 41 ist mit in radialer Richtung entgegengesetzten und axial verschobenen 44, 45 versehen, an denen Leitscheiben 46 bzw. 47 drehbar befestigt sind. Die Leitscheiben 46 und 47 erstrecken sich durchdn der Welle 41 vorhandene Schlitze in den hohlen Innenraum der Welle. Der zu verdrillende Draht tritt durch die Hohlwelle 41 vorzugsweise durch eine Schließform

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ein, läuft durohfaen hohlen Innenraum zur Leitscheine 47» rund UB diese Leitscheibe und quer zu dem hohlen Innenraum zur Leitscheibe 46, rund um dies« Leitsoheibe und in den hohlen Innenraum zurück und läuft von dort weiter durch den hohlen Innenraum, aus dem er bei 52 austritt.

Die Hauptspindel« und Spindelflüge!anordnung oder auch Hauptverdrillungsvorriohtung 25 genannt, besitzt eine Hohlwelle 55t die in einem Lager 56 im wesentlichen koaxial zur Hohlwelle kl der Yorverdrillungsanordnung 27 drehbar gelagert ist. Ein Spindelflügel 57 ist an der Hohlwelle 55 befestigt und rotiert mit ihr. Der Spindelflügel 57 besitzt einen Grundkörper 58 und einen sich in Längsrichtung erstreckenden Arm 59» der mit einem naheliegenden Ende 60 und einem entfernt liegenden Ende 61 versehen ist* Das naheliegende Ende 60 ist an dem Grundkörper 58 befestigt· Der Grundkörper 58 besteht außerdem mit einer genuteten Haspel oder Rolle 61 in Verbindung, die im wesentlichen koaxial zu der Hohlwelle 55 angeordnet ist. Eine zweite Haspel oder Rolle 62 ist an dem Grundkörper 58 an einer Stelle gegenüber dem in Längsriohtung verlaufenden Arm 59 drehbar gelagert. Der Spindelflügel 57 kann außerdem mit einem Gegengewicht 63 versehen sein, das in radialer Richtung außerhalb der genuteten Rolle 62 liegt, mit der es zusammenwirkt, um dem sich in Längsrichtung erstreckenden Arm 53 das Gleichgewicht zu halten.

Der von der Vorverdrillungsvorriohtung kommende verdrillte Strang tritt in das stirnseitige Ende der Hohlwelle 55 ein,, läuft durch diese Welle hinduroh und über eine kleine Rolle zu einer Nut der genuteten oder gedrillten Rolle 62. D_er verdrillte Strang läuft dann mehrmals rund um die genuteten Rollen 61 und 62, wandert'in radialer Richtung nach außen zu einer kleinen Rolle 67, die an dem nahegelegenen Ende des Arms 59 angebracht ist, erstreckt sich dann an dem Arm 59 entlang zu einer kleinen Rolle 68, die an dem entfernt

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gelegenen Ende des Arms 59 angebracht ist und wird von dort auf die Aufspulhaspel 23 aufgewickelte Wie oben erwähnt wurde, ist die Aufspulhaspel 23 auf einer Aufspulwelle 22 gelagert, die von einer herkömmlichen Antriebsvorrichtung im Gehäuse 21 gedreht und translatorisch bewegt wird.

Das Antriebsdrehmoment für die Hauptverdrillungsvorriohtung wird von dem verdrillten Strang geliefert, der von der Aufspulhaspel 23 rund um die gerillten Rollen 6l und 62 gezogen wird. Die Anzahl der Umdrehungen der Hauptverdrillungsvorrichtung pro Längeneinheit verdrillten Strangs, die auf der Haspel 23 aufgewickelt wird, ist durch ein gewähltes Zahnrad-Übersetzungsverhältnis einer nicht dargestellten Kupplung zwischen der genuteten Rolle 61 und dem Spindelflügel 57 festgelegt. Die Vorverdrillungsvorrichtung 27 wird von. einem Gleichstrommotor 71 angetrieben, der ein auf seiner Well© 73 ge·= lagertes Zahnrad 72 aufweist. Das Zahnrad 7§ st©Mi mit ©isass Zahnrad 74 auf der Hohlwelle 4i in Eingriff,, Durol des* Gleichstrommotors 71 in der Weis®, vorrichtung 27 mit einer Drehgeschwindigkeit amgotrisiiom wird die größer ist als diejenige der
25, werden die Drähte zunächst duroto di® richtung 27 iiberdrillt und dann zwischen der Torvarörillung vorrichtung 27 unddder Hauptverdrilliiagsvorriolatiffliiig §5 teil weise entdrillt oder entspannte

Von zwei Gleiohstromtaohometergeneratoren 77 uiafi 78 werden elektrische Gleiohstromsignale erzeugt, die proportional den Geschwindigkeiten der Hauptverdrillungsvorrichtung 25 und der Vorverdrillungsvorrichtung 27 sind oder als Indikatoren für diese Geschwindigkeiten dienen. Der Tachometergenerator 77 ist durch Zahnräder 79 und 80 mit der Hohlwelle 55 der Hauptverdrillungsvorrichtung gekoppelte Der Tachometer 78 ist durch ein Zahnrad 81, das mit dens Zahnrad 7^ iß Eingriff steht₀ mit der Vorverdrillungsvorriohtung 27 gekoppelt_o

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-, 10 -

Eine präzise Steuerung des Gleichstrommotors 71» um die Geschwindigkeit der Vorverdrillungsvorrichtung in einem gewünschten, gewählten Verhältnis zur Geschwindigkeit der Hauptverdrillungsvorrichtung zu halten, wird mit Hilfe des in Fig. 3 schematisoh dargestellten Servoantriebs erreicht. In Fig. 3 ist schematisch ein Gehäuse 21 gezeigt, das eine Hauptmotorsteuerung 83, den Hauptmotor 84 und eine Kupplungs~ Bremsvorrichtung 85 enthält. Die Hauptmotorsteuerung 83 wird durch einen Startdruckknopf 86 und einen Stopdruckknopf 87 betätigt. Das von der Kupplungs-Brems-Vorrichtung 85 übertragene Drehmoment wird durch eine Kupplungssteuerung 88 gesteuert. Auf diese Weise treibt, wie schematisch in Fig. gezeigt, der Hauptmotor 84 über eine Kupplungs—Brems—Vorrichtung 85, die von der Kupplungssteuerung 88 gesteuert wird_s die Aufspulhaspeln 23 an. Die Kupplungssteuerung 88 regelt das durch die Kupplungs—Brems—Vorrichtung 85 übertragene Drehmoment, so daß ein weiches, gesteuertes Anfahren der Verdrillungsvorrichtung bewirkt wird, um dadureh ein Reißen irgendeines der Drähte oder Stränge zu vermeiden» Wenn die Aufspuliiaspei rotiert und Mn— unä herläuft» wicfcalt sie den verdrillten - Strang you sulzer zugehörigen Haupir/erdri Hängevorrichtung auf» Wie oben srläutert wurde, veranlaßt der rsind um die genuteten Rollen 6i xzzü. S2 laufend® Strang oder Draht die Hauptverdrilluiigsvorricfetung, sich au drehen. i^Taofe äem Anfahren werden die Aufspulwellen 22 mit einer konstanten Drehzahl angetrieben. Je mehr Strang somit von einer Haspel 23 aufgespult wird, desto schneller rotiert die Hauptver— drillungsvorrichtung 25o

In Fig. 3 ist die Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Hauptverdrillungsvorriohtung 25 mit O₁ bezeichnet. Der Tachometergenerator 77, der von den Zahnrädern 79 und 80 angetrieben wird, erzeugt eine Spannung E₁, die proportional

Q. ist. Wenn somit K, die komtinierte Übertragungsfunktion

ι χ

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des Tachometergenerators 77 und des Übersetzungsverhältnisses zwischen den Zahnrädern 79 und 80 ist, kann geschrieben werden

E, = „ ° Volt/üpm. Die Spannung E₁ läßt sich wahlweise mit

i i Hilfe eines Wählers wie ein unbeschränkt variables Verhältnis innerhalb eines festgelegten Bereiches senken oder dämpfen. Dieser Wähler kann ein Potentiometer aufweisen, das mit einem geeichten Steuerknopf versehen ist, um dadurch eine Spannung E„ proportional zur Spannung E^ zu erzeugen. Wenn K„ einen ur 3"_illich variablen Dämpfungsfaktor oder Übertragungsfunktion des Verhältniswählers 90 darstellt, kann geschrieben werden E„ & Kg Ε,. Der Tachometergenerator 78 zerzeugt eine Spannung E-, die proportional der Drehgeschwindigkeit oder Drehzahl der Vorverdrillungsvorriohtung 27 ist» Wenn nun die kombinierte Übertragungsfunktion des Taohometergenerators 78 und des Verhältnisses der Zahnräder 74 und 81 durch K- dargestellt wird, und die Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Vorverdrillungsvorriohtung 27 durch 4>_o» kann geschrieben werden

Die Spannungen E₂ und E- werden an einem Summierungs— punkt 91 algebraisch kombiniert, so daß ein F_ehlersig?sl e β E„ — E- erzeugt wird. Der Summierungspunkt 91 vergleicht die Signale E, und E-, die die Drehgeschwindigkeiten der primären und sekundären VerdriHilfsvorrichtungen 25 und 27 anzeigen. Wenn diese Geschwindigkeiten kein vorher festgelegtes Verhältnis zueinander aufweisen, so wird ein Fehlersignal e erzeugt. Dieses Fehlersignal e zeigt den Betrag an, um den die Geschwindigkeiten der Verdrillungevorrichtungen von einem vorbestimmten Gesohwindigkeitsverhältnis abweiohen. Wenn natürlich die Differenz zwischen den Geschwindigkeiten der Verdrillungevorrichtungen, d.h. also ^₂ ~ ^β1 > I^{leion der} Differenz ist, die zur Erzeugung des ausgewählten Geschwindigkeit sverhältniss es und eines neutralen Strangs erforderlich ist, so ist die Spannung E- gleich der Spannung E-, und es tritt kein Fehlersignal e auf·

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Das Fehlersignal e bildet das Eingangssignal für die Kompensationsschaltung 92, deren Ausgang mit E. bezeichnet, ist, Venn H die Übertragungsfunktion der Kompensationsschaltung ist, kann geschrieben werden E. = ^H _o ^e· ^ελ wird als Eingangssignal für einen Gleichstromenergieverstärker 93 verwendet, dessen Auegangssignal mit V. bezeichnet wird. Wenn K die

al β

übertragungsfunktion des Energieverstärkers 93 darstellt, kann geschrieben werden V « KE._β Schließlich ist V die

ι a 4 at

Ankerspannung für den Gleichstrommotor 71, der zusammen mit der Hauptverdrillungsvorrlohtung 25 eine Übertragungsfunktion

H hat. Somit kann geschrieben werden: O₀ = HV .

m λ m m

Kombiniert man die obigen Gleichungen, so erkennt man, daß die geschlossene Schleifenübertragungsfunktion sioh sohreiben läßt:

^1+K3^Ka^Hm^H

Diese Gleichung entspricht bekanntlich der Form K

1 + BA

wobei A die offene Schleifenverstärkung, B die Rückkopplungssohleifenverstärkung und K der Sollwertvervielfacher sind.

Da K, durch die physikalischen Eigenschaften des Tachometergenerators 77 und duroh das Verhältnis der Zahnräder 79 und 80 festgelegt ist, ist die Grüße von H(s) oder in anderen Werten der stetige Zustand des Verhältnisses ©„

eine Funktion des Dämpfungsfaktors K„ des unendlioh veränderlichen Verhältnissteuerers 90 Somit kann durch Veränderung der Einstellung des Verhältnissteuerers 90 jedes gewünschte Verhältnis von 0_ gewählt werden.

•l

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Es muß die Möglichkeit bestehen, den Steuerer 90 auf das gewünschte Gesohwindigkeitsverhältnis zwischen der verdrillungsvorrichtung 27 und der Hauptverdrillungsvorrichtung 25 einzustellen, um dadurch einen gerade-gerichteten, neutralen Strang zu erzeugen, der "tot" ist und einen gewünschten Schlag hat. Bei gegebenen physikalischen Eigenschaften des Drahtes, aus dem der Strang besteht, muß die Hauptverdrillungsvorrichtung 25 den Strang um einen bestimmten Betrag entdrillen oder entspannen, um einen tatsächlich toten oder neutralen Strang zu erhalten, der, wenn er entspannt wird, geradegerichtet bleibt und keinerlei Neigung zeigt, sich zu verdrillen. Oder, was dasselbe ist, die Vorverdrillungsvorrichtung 27 »uß den Strang um einen bestimmten Betrag Uberdrillen, um auf diese Weise mit Hilfe der Hauptverdrillungsvorrichtung 25 hei dem festgelegten Schlag einen toten Strang zu erhalten. Wenn die Vorverdrillungsvorrichtung den Strang zu stark verdrillt bzw. Uberdrillt, dann neigt der fertige Strang dazu, sich von selbst noch, stärker oder fester zu verdrillen. Wenn die Vorverdrillungsvorrichtung dem Strang eine zu geringe Überdrillung erteilt, dann zeigt der fertige Strang das Bestreben, sich von selbst aufzudrillen, also einen lockeren oder loseren Verdril lungszustand einzunehmen.

Das Ausmaß, bis zu dem ein bestimmter Strang Uberdrillt werden muß, damit ein geradegerichteter, neutraler oder "toter" Strang entsteht, variiert, und zwar in Abhängigkeit von den physikalischen Eigenschaften der Drähte, aus denen sich der Strang zusammensetzt. Es ist deshalb erforderlich, experimentell für jeden gegebenen Strang das notwendige Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der sekundären Verdrillungsvorrichtung 27 und der primären Verdrillungsvorrichtung 25 zu bestimmen, also das Verhältnis Q₀ . Falls somit der Verhältnis—

wähler 90 nioht einstellbar wäre, um das jeweilige Gesohwin— digkeitverhältnis, das zwischen den beiden Verdrillungsvor~ richtungen 25 und 27 notwendig ist, herzustellen, dann würde der Strang nioht ^wl*ffcy-S^ *$^¹JfA9£i^rlollt#* ^und neutral werden,

sondern ein Federungsvermögen aufweisen, aufgrund dessen er sich in einer der beiden Richtungen verdrillen würde. Um der Verdrillungsvorrichtung zu ermöglichen, einen Strang zu bilden, der tatsächlich tot oder neutral ist, wenn er entspannt wird, so daß er gerade-liegt und nicht bestrebt ist, sich in der einen oder anderen Richtung zu verdrillen oder zu verdrehen, ist der Verhältniswähler 90 über einen Betriebsbereich von annähernd 0,8 bis 1,2 unbegrenzt veränderlich, so daß ein gewünschtes Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit der Vorverdrillungsvorriohtung 27 und der Hauptver— driHängevorrichtung 25 gewählt werden kann« Da der Verhältniswähler 90 so arbeitet, daß er eine aus der unbegrenzten Anzahl von Gesohwindigkeitsverhältnissen innerhalb des Betriebsbereiches auswählt, läßt sich das Ausmaß, bis zu dem die Vorverdrillungsvorrichtung 27 den Strang iiberdrillt, sorgfältig einstellen, so daß der fertige Strang tatsächlich tot bzw. neutral ist.

Zusatzlichzzur Schaffung eines unbegrenzt variablen Drehzahlverhältnisses zwischen der Vorverdrillungsvorrichtung 27 und der Hauptverdrillungsvorriohtung 25 ist wichtig, daß das gewählte Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsverhältnis mit sehr großer Genauigkeit aufrechterhalten wird· Bei einer speziellen Ausführungβform des hier beschriebenen Gegenstandes hält der in Fig. 3 schematisch dargestellt« Servoantrieb die Geschwindigkeit der Vorverdrillungsvorrichtung 27 mit bis zu einer Umdrehung pro Minute Abweichung von der Geschwindigkeit aufrecht, die dem ausgewählten Geschwindigkeitsverhältnis ent— spricht, und zwar über einen Bereich der Hauptverdrillungs-Vorrichtungsdrehzahlen von 0 bis k 000 Upm. Sobald somit der unbegrenzt variable Verhältniswähler 90 eingesteht worden ist, um zwischen der Hauptverdrillungsvorrichtung und der Vorverdrillungsvorriohtung 27 ein gewünschtes Geschwindigkeitsverhältnis zu schaffen, dann wird dieses Geschwindigkeitsverhältnis während des Betriebs der Yerdrillungsvorrrichtung ganz genau eingehaltfn, so daß dir sich ergebende

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~ 15 ~

Strang tatsächlich tot oder neutral ist. Wenn das Geschwindigkeit sverhältnis zwischen der Haupt» und der Vorverdrillungs— vorrichtung 25, 27 selbst nur um einen verhältnismäßig kleinen Betrag von dem präzisohen Gesohwindigkeitsverhältnis abweicht, das zur Herstellung eines neutralen Strangs erforderlioh ist, dann ist der Strang nicht länger neutral oder tot· Deshalb er» fordert es die Herstellung eines neutralen oder toten Strange, daß der unbegrenzt einstellbare Verhältniswähler 90 so eingestellt wird, daß er das exakte Gesohwindigkeitsverhältnis zwischen der HauptverdriHängevorrichtung 25 und der Vorverdril lungsvorriohtung 27 herstellt, so daß der Strang in dem Ausmaß überdrillt wird, das erforderlioh ist, damit er gerade liegenbleibt und tot ist, sobald er entspannt wird, und daß dieses Verhältnis während des Betriebs der Verdrillungeanordnung aufrecht erhalten bleibt.

Die physikalischen Eigenschaften des zu verdrillenden Drahtes weichen nicht erheblich in einer gegebenen Haspel ab, können jedoch von Haspel zu Haspel sich beträohlioh unterscheiden. Deshalb ist die Systemleitung um die Nullfrequenz oder in anderen Worten im Bereich «ines sich sehr sohwaoh

ändernden O. (nicht zu verwechseln mit niedrigen Werten von O₁) weitaus wichtiges als die Fähigkeit des Systems, auf ein sich schnell änderndes O₁ anzusprechen und dieser Änderung zu folgen« D.h_o, die Sohleifenverstärkung in der Nähe der Nullfrequenz soll nach Möglichkeit vergrößert werden, ohne dadurch eine Instabilität zu verursachen·

H ist in allgemeiner Form

+17 (T₂S + 1)

eine Bodische Kurve von H^ ist in Fig. 4 dargestellt. Daraus ergibt sich, daß die Frequenz H nahe null einen Wert K hat,

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Wie einzusehen ist, beginnt rund um eine Fr^'.mnz 1 die

^Tl

Höhe von H mit einer Geschwindigkeit r,n $ Dezibel pro Oktave zu fallen_o Bei einer Frequenz von 1 fällt die Geschwindig—

^Tl

keit um weitere 3 Dezibel pro Oktave_oUm die Genauigkeit des Servoantriebs von Fig. 3 zu verbessern, ist es erwünscht, die Schleifenverstärkung rund um die Nullfrequenz so weit wie möglich zu erhöhen, ohne den instabilen Zustand zu erreichen. Wenn graphisch die Vorwärtsverstärkung ohne Kompensation erhöht wird, wird die Bodische Kurve von H_m aus ihrer in Fig. k gezeigten Lage senkrecht nach oben verschoben. Dies zeigt an, daß die Verstärkung in dem Frequenzbereich von 1 bis

ψ und darüber in denselbem Verhältnis vergrößert ist wie die Verstärkung rund um die Nullfrequenz. Da eine kleine Vergrößerung in der Sohleifenverstärkung bei den höheren Frequenzen rasch zu einem Schwingungszustand oder instabilen Zustand führt, ist die zulässige Erhöhung der Schleifenverstärkung eng begrenzt.

Um die oben beschriebenen Grenzen zu überwinden, wurde eine Kompensationssohaltung 92 entwickelt. Diese Schaltung ist im Detail in Fig. 5 dargestellt und weist einen Eingangswiderstand R. auf, der an den umkehrenden Eingang eines ™ Betriebsverstärkers 9k angeschlossen ist, sowie eine RUckkopplungsimpedanz, die die parallele Kompensation aus einem Kondensator G und einem Widerstand R, bildet, welche mit einem Widerstand R₂ zwischen dem Ausgang des Betriebsver— stärkers 94 und seinem umkehrenden Eingang in Reihe geschaltet ist. Die Übertragungsfunktion der Kompensationssohaltung von Fig. 5 kann wie folgt geschrieben werden

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>■ /23

"2 + R₁₇ \ / S + 1

' (E Cs'+ 1)

Es läßt sich zeigen, daß dies in allgemeiner Form (T_as + 1)

H₀ = ^Kc (V ^{+ 1}^ ^ist'

Somit wird das Produkt aus den Übertragungsfunktionen des Motors und der Vorverdri1lungsvorrichtung E und der Kompensationsschaltung H

(T s + i)

H H = 'K ^{Tr a}

cm "cm (T, s + 1) (T_ps + i; (T₁S + 1)

Durch geeignete Wahl der Werte für R₀, R_ und C wird T

ύ $ a

gleich T₂ gemacht. Somit wird die obige Gleichung zu

^Hc^Hm ⁼

Man erkennt, daß die Wirkung der Kompensationsschaltung darin besteht, die Bruchfrequenz bei i zu beseitigen

und eine neue Bruchfrequenz bei 1__ zu schaffen. Von der

^Tb
Nullfrequenz bis zu annähernd i__ hat H eine Größe von

^Tb

R₂ + T
5—·*· . Bei der Frequenz 1 beginnt die Größe von H

"■± rji O

mit einer Geschwindigkeit von 3 Dezibel pro Oktave solange abzunehmen, bis sie! die Frequenz ht erreioht, wo die Größe

R ■ 2

von H _J2 beträgt. Ein weiterer Anstieg in der Frequenz

^Rl .. ί
führt zu keiner Änderung der Größe von H .

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Der Einbau der Kompensationsschaltung 92 in die Servoschleife ermöglicht einen sehr großen Anstieg der Schleifenverstärkung rund um die Nullfrequenz ohne Vergrößerung der Verstärkung über der Frequenz τϊΓ" · Somit ist das Ziel einer

sehr starken Vergrößerung der Schleifenverstärkung rund um die Nullfrequenz erreicht worden, ohne daß dadurch eine Instabilität hervorgerufen wurde.

Im Hinblick auf die obigen Ausführungen leuchtet ein, daß der in Fig· 3 schematisch dargestellte Servoantrieb einstellbar ist, um zwischen der Kauptverdrillungsvorrichtung 25 und der Vorverdrillungsvorrichtung 27 ein unbegrenzt variables Geschwin— digkeitsverhältnis zu schaffen« Das gewählte Gesohwindigkeits— verhältnis zwischen der Vorverdrillungsvorrichtung 27 und der Hauptverdrillungsvorrichtung 25 wird mit einem außerordentlich hohem Grad an Genauigkeit dadurch aufrechterhalten, daß der Servoantrieb mit einer hohen Schleifenverstärkung rund um die Nullfrequenz arbeitet« Diese hohe Schleifenverstärkung ermöglicht, daß ein verhältnismäßig kleiner Fehler e so korrigiert wird, daß das Gesohwin dgkeitsverhältnis zwischen der Hauptverdrillungsvorrichtung und der Vorverdrillungsvorrichtung genau aufrechterhalten wird. Dieser hohe Grad an Genauigkeit ist notwendig, um einen wirklich geraden und neutralen Strang zu erzeugen«

Wenn das Geechwindigkeitsverhältnis von dem gewählten Geschwindigkeitsverhältnis abweicht, so wohnt dem Strang ein Elastizitätsvermögen inne₉ aufgrund dessen er sich verdrillt und deshalb nicht "tot¹" ist, so daß er sich verhältnismäßig schwer handhaben läßt« Durch Schaffung eines unbegrenzt variablen Geschwindigkeitsverhältniswählers 90 in Verbindung mit der Kompensationsschaltung 92 läßt sich das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Haupt— verdrillungsvorriohtung 25 und der Vorverdrillungsvorrichtung 27 genauestens auswählen und beibehalten, so daß ein wirklich toter oder neutraler Strang erzeugt wird« Wenn der Geschwindigkeitsverhältniswähler 90 nicht unbegrenzt variabel wäre, dann wäre die

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Bedienungsperson nicht in der Lage, das präzise Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Vorverdrillungsvorrichtung 27 und der Hauptverdrillungsvorrichtung 25 so auszuwählen, daß ein wirklich toter oder neutraler Strang geschaffen wird. Venn einmal das richtige Geschwindigkeitsverhältnis mit einem hohen Genauigkeitsgrad ausgewählt worden ist, wird dieses Verhältnis während des Betriebs der Haupt— und Vorverdrillungsvorrichtungen 25 und 27 mit Hilfe des kompensierten Servoantriebs genau aufrechterhalten, um dadurch kontinuierlich den gewünschten tatsächlich toten oder neutralen Strang zu erzeugen·

Bei der Vielspindelausführungsform der Verdrillungsvor- ä richtung von Fig. l sind zwei Steuertafeln 96 vorgesehen, und zwar auf jeder Seite des Rahmens 12 eine« Auf jeder Steuertafel befindet sich ein Startdruckknopf 86, ein Stopdruckknopf 87 und eine Kupplungssteuerung 88, so daß der Hauptantrieb von jeder Seite der Verdrillungsvorrichtung angefahren und angehalten werden kann« Auf jeder Steuertafel befinden sich außerdem zwei Geschwindigkeitsverhältniswähler 90^ und zwar einer für jede Spindel auf derselben Seite der Verdrillungsvorrichtung wie die Steuertafel·

In Abwandlung der obigen Ausführungsform ließen sich beispielsweise die Vorverdrillungsvorrichtung auch durch einen mit konstanter Drehzahl arbeitenden Antrieb und die Hauptverdrillungs- " vorrichtung durch einen Servoantrieb zur Lösung derselben Aufgabe antreiben«

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Vorrichtung zum Verdrillen von Drähten zur Erzeugung eines tralen Stranges, gekennzeichnet durch ein Lieferwerk (35) zur Zuführung mehrerer Drähte, eine sekundäre oder Vorverdrillungsvorrichtung (27) zum Verdrillen der Drähte zu einem überdrillten Strang, der ein elastisches Verhalten zeigt, das ihn nach einer Entspannung sich verdrillen läßt, wobei die sekundäre Verdrillungsvorrichtung (27) mit einer drehbaren, sekundären Verdrillungsanordnung (46, 47) versehen ist, die mit den Drähten in Berührung tritt, sowie eine sekundäre Antriebsvorrichtung (71), mit der die sekundäre Verdrillungsanordnung mit einer ersten Geschwindigkeit drehbar ist, um die mit ihr in Eingriff stehenden Drähte zur Erzeugung des überdrillten Strangs zu überdrillen, ferner durch eine primäre oder Hauptverdrillungsvorrichtung (25) zum teilweisen Entdrillen der Drähte des überdrillten Strangs zur Erzeugung eines neutralen Strangs, wobei die primäre Verdrillungsvorrichtung (25) eine drehbare primäre Verdrillungsanordnung (22, 23, 57, 6l, 62) aufweist, die mit dem überdrillten Strang in Eingriff bringbar ist, sowie eine primäre Antriebsvorrichtung (84), mit der die primäre Verdrillungsanordnung mit einer zweiten Geschwindigkeit drehbar ist, die kleiner ist als die erste Geschwindigkeit, um dadurch den überdrillten Strang in einem Maße zu entdrillen, daß eine Funktion der Differenz zwischen der ersten und der zweiten Geschwindigkeit ist, und durch eine Steuervorrichtung (83, 92) zur Aufrechterhaltung exiles gewählten Geschwindigkeitsverhältnisses zwischen der ersten und der zweiten Geschwindigkeit, um dadurch das Ausmaß zu steuern, bis zu dem die primäre Verdrillungsvorrichtung (25) den überdrillten Draht während des Betriebs der Vorrichtung entdrillt, wobei die Steuervorrichtung eine Einrichtung (77) zur Erzeugung eines ersten Signals aufweist, das die erste Geschwindigkeit anzeigt, ferner eine Einrichtung (78) zur Erzeugung eines zweiten Signals, das die zweite Geschwindigkeit angibt,

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   eine Wählervorrichtung (90) zur Vorwahl des Verhältnisses, das zwischen der ersten und der zweiten Geschwindigkeit aufrechterhalten werden soll, um dadurch das Ausmaß zu bestimmen, bis zu dem die primäre Verdrillungsvorrichtung (25) den überdrillten Draht entdrillt, um die Erzeugung neutraler Stränge durch Verdrillen von Drähten zu ermöglichen, die unterschiedliche Eigenschaften haben, ferner durch eine Einrichtung (9l) zum Vergleichen des ersten und des zweiten Signals (E., E-) und zur Erzeugung eines Fehlersignals (e) für eine der Antriebsvorrichtungen, falls das Verhältnis zwischen der ersten und der zweiten Geschwindigkeit j das von dem ersten und dem zweiten Signal angezeigt wird, von dem vorgewählten Verhältnis abweicht, und durch eine Kompensationsvorrichtung (92) zur Verbesserung des Ansprechens der Steuereinrichtungen (77, 78) und der einen Antriebsvorrichtung (Sh) auf das Fehlersignal (e), um dadurch die Geschwindigkeit einer der Verdrillungsvorrichtungen (25, 27) genau zu steuern, so daß das vorgewählte Geschwindigkeitsverhältnis im wesentlichen aufrechterhaltbar ist«

   2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationseinrichtung (92) einen Verstärker (93) aufweist, mit dem das Fehlersignal (e) in einem verhältnismäßig starkem Maße verstärkbar ist, sobald die Differenz zwischen der ersten und der zweiten Geschwindigkeit von der vorher festgelegten Differenz um einen relativ kleinen Betrag abweicht·

   3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (77) zur Erzeugung des ersten Signals (EjJ einen ersten Signalgenerator aufweist, der von der sekundären Antriebsvorrichtung (55) mit einer Geschwindigkeit antreibbar ist, die proportional der ersten Geschwindigkeit ist, und daß die Vorrichtung (78) zur Erzeugung des zweiten Signals (E-) einen zweiten Signalgenerator aufweist, der von der primären

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   Antriebsvorrichtung (4l) mit einer Geschwindigkeit antreibbar ist, die proportional der zweiten Geschwindigkeit ist·

   4» Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wählereinrichtung (90) Mittel zur unbegrenzten variablen Verhältniseinstellung aufweist, mit denen das Verhältnis zwischen der ersten und der zweiten Geschwindigkeit unbegrenzt veränderlich ist, um dadurch ein Einstellen der vorrichtung zu ermöglichen, so daß sie aus den Drähten mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften einen neutralen Strang erzeugen kann·

   W 5« Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre Antriebsvorrichtung einen Motor zum Antrieb der sekundären Verdrillungsvorrichtung (27) aufweist, und daß die Kompensationseinrichtung (92) in Abhängigkeit von dem Fehlersignal (e) betätigbar ist, um die Betriebsgeschwindigkeit des Motors zu verändern und dadurch die erste Geschwindigkeit in bezug auf <?1ϊ zweite Geschwindigkeit zu variieren«

   6· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationseinrichtung (92) eine Voreil-Nacheil-Kompensationsvorrichtung aufweist, die eine vergrößerte Vorwärts sohle if enverstärkung mnd um die Nullfrequenz zuläßt, um A dadurch die Systemgenauigkeit zu erhöhen, ohne daß das System instabil wird_o

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