DE2259625A1

DE2259625A1 - Verfahren zum aufwickeln von linearem material und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2259625A1
Application number: DE2259625A
Authority: DE
Inventors: Jerome Paul Klink; Alex Paul Symborski
Original assignee: Owens Corning Fiberglas Corp
Current assignee: Owens Corning
Priority date: 1971-12-08
Filing date: 1972-12-06
Publication date: 1973-06-14
Also published as: DE2343793A1

Description

DR-INO. DIPL.-ΙΝβ. M. SC. Dl PL.-PHYS. DB. DIPI—PHVS.

HÖGER-STELLRECHT-GRIESSBACH- HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART ' O "i K

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.30.November 1972

Owens-Corning Fiberglas Corporation Toledo, Ohio 43 659, U.S.A.

Verfahren zum Aufwickeln von linearem Material und Vorrichtung zur Durch- - führung dieses Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufwickeln von linearem Material, vorzugsweise von Strängen, bestehend aus einer Vielzahl von Einzelfäden aus einem in Rärme erweichendem Material, insbesondere Glas. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Aufwickeln von linearem Material zur Durchführung dieses Verfahrens.

Allgemein liegt die Erfindung daher auf dem Gebiet der Herstellung kontinuierlicher Fäden aus thermoplastischem Material und betrifft insbesondere Verbesserungen bei der Herstellung solcher Fäden, wobei Anordnungen zum mechanischen Ausziehen und Verdünnen solcher Faden aus Strömen erhitzten thermoplastischen Materials verwendet werden. Besonders zweckmäßig kaiin die Erfindung eingesetzt werden bei der Herstellung von kon-

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tlnulerlichen Glasfäden und Stränge aus diesen Fäden.

Normalerweise werden thermoplastische erhitzte Materialien, wie beispielsweise geschmolzenes Glas zu kontinuierlichen Fäden ausgezogen aus Strömen, die aus einem Speiser ausfließen, der einen Körper erhitzten Materials enthält. Diese Ströme werden üblicherweise zu individuellen kontinuierlichen Elementarfäden ausgezogen und dann zu einem Bündel oder Strang zusammengefaßt; das Ausziehen erfolgt unter dem Einfluß von Ausziehkräften, die direkt ausgeübt werden von einer Wlekelanordnung. Die Wickelanordnung wickelt dann die Stränge zu einer aufgewickelten Pakkung auf einer Sammelspule auf, diese Sammelspule ist auf eine angetriebene drehbare Spindel aufgesteckt und befestigt. Die Wickelanordnungen, die üblicherweise verwendet werden, können Stränge mit linearen Stranggeschwindigkeiten bis zu 3 bzw. 4,5 km pro Minute und noch darüber aufwickeln.

Diese bekannten und üblichen Herstellungsverfahren weisen Nachteile auf, die die Fäden, Stränge und die aufgewickelten Pakkungen beeinflussen. Beispielsweise verwendet die Herstellungsapparatur die aufgewickelte Packung selbst, um die Ausziehkräfte zur Verfügung zu stellen. Daher errichten sich wiederholende Wickelschichten von Strängen auf der Packung mit hoher Strangspannung allmählich einen Packungsaufbau mit immer stärker ansteigenden, nach innen gerichteten Kräften auf der Packung. Diese kompresslven Kräfte können die Einzelfäden oder Stränge beschädigen und zerstören und innere Strangschichten ausknicken und krumm-ziehen. Darüberhinaus kann die Spannung in dem Strang Stränge sozusagen in der Packung "begraben", indem Strangbereiche oben liegender Schichten zwischen und unter Strangbereiche darunterliegender Schichten gepreßt und gequetscht v/erden. Die auf diese Welse "begrabenen" Stränge können nicht frei

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von der Packung abgezogen werde&f außerdem ergeben sich durch die auftretenden Verwicklungen Stramgbrtlche. Darüberhinaus beeinflußt der allmähliche Packuingsaufbaa einer Strangwicklung selbstverständlich auch die StraaigaisfwJLckelgeschwindigkeit für eine vorgegebene Drehgeschwindigkeit der Spindel. Der Aufbau einer Packung vergrößert ihren Durchmesser und damit auch ihren umfang. Die Umfangsgeschwindigkeit einer aufgewickelten Pakkung ist jedoch gleich dem Packungsrafarag, multipliziert mit der Winkelgeschwindigkeit der Packung. Paher vergrößert sich für eine gegebene winkelmäßige Spindeigescbwindigkeit die Sixangaufwickelgeschwindigkeit (und damit aueh. die Ausziehgeschwindigkeit der Einzelfäden) während des Packungsaufbaus in Richtung auf eine Maximalgeschwindigkeit am Ende des Wickelzyklus, unter diesen Umständen werden die ausgezogenes Fäden in ihrem Durchmesser am Ende des Wicklungszyklus klelser als sie es am Beginn des Aufwickelvorgangs waren. Da laaiaeiae Sammelspulen bzw. Pakkungen Stränge für einen Zeitraia» 'von SO Minuten und länger aufwickeln, können die GeschwindigkeitsEBterschiede und damit auch die Unterschiede in den Durchmessern der Elementarfäden beträchtlich sein. .

Es sind schon Versuche angestellt worden» um diesem Nachteil zu begegnen. Beispielsweise sind komplizierte Spezialspindeln entworfen und gebaut worden, um eine'nach außen gerichtete Kraft gegen die nach innen gerichtete kompressive Kraft der gewickelten Packung zu erzeugen. Solche Spindeln machen eine Abnahme der Packung von den Spindeln leichter, sie entlasten jedoch nicht die Spannung innerhalb der Pacfciang. Infolgedessen sind die hierdurch erzielten Ergebnisse keinesfalls zufriedenstellend.

Es sind weiterhin Versuche gemacht worden, eine Ungleiclunäßigkeit in dem Fadendurchmesser während des Formvorganges zu ver-

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meiden, indem man die Viskosität der Ströme kontrolliert und indem man versucht, eine konstante lineare Strangwickelgeschwindigkeit durch Veränderung der Spindelgeschwindigkeit während des Packungsaufbaus einzuhalten. Es hat sich jedoch lediglich als praktisch herausgestellt, die Viskosität und Spindelgeschwindigkeitsänderungen in linearer Weise verlaufen zu lassen. Unglücklicherweise verändert sich jedoch die Wickelge'-schwlndigkeit während eines Packungsaufbaus exponential oder noch unterschiedlicher. Auf diese Weise ist es nicht gelungen, hier zu zufriedenstellenden Ergebnissen zu gelangen.

Schließlich sind auch schon Versuche und Anstrengungen unternommen worden, um die kompressiven Kräfte in einer Packung, die auf die Strangspannung zurückzuführen sind, zu überwinden und gleichmäßige Fädendurchmesser herzustellen, indem man Ausziehräder verwendet, die mit einer konstanten Drehgeschwindigkeit gedreht werden. In diesem Falle befinden sich die Ausziehräder zwischen einem Speiser und einer Wickelanordnung. Diese ebenfalls bekannten Anordnungen verwenden Wickelanordnungen, die eine Sammelspule bzw. eine sich auf diese aufbauende Packung auf einer Spindel bzw. einem Spulenkopf nur mit so ausreichender Kraft drehen, daß die Stränge, die von dem Ausziehrad freigegeben werden, gerade aufgenommen werden. Bei diesen bekannten Anordnungen wird üblicherweise ein Antriebsmotor mit konstantem Drehmoment zum Antrieb der Spindel verwendet. Ansteigende Packungsausmaße veranlassen diese Motoren, ihre Drehgeschwindigkeit zu reduzieren, so daß auch die Spannung in

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den aufgewickelten Strängen reduziert Solche bekannten Anordnungen reduzieren hohe Strangspannungen (kompressive Kräfte) in einer aufgewickelten Packung und erzeugen auch Fäden von gleichmäßiger Spannung. Sie sind jedoch nicht in der Lage, die Spannung in einem Strang zu steuern und zu kontrollieren. Darüberhinaus waren solche Anordnungen bei Hochgeschwindigkeits·

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Strangwickelvorgängen nicht stabil genug, ließen also die notwendige Stabilität vermissen. Die Instabilität beim Betrieb solcher Anordnungen neigte dazu, lineare Stranggeschwindigkeits-Veränderungen zu erzeugen, die sich stoß- oder ruckartig auf die Stränge auswirken. Eine solche Situation ist insbesondere auf einen Strang nachteilig, der in einer Anordnung verarbeitet wird, die so ausgelegt ist, daß sie eine Anpassung linearer Stranggeschwindigkeiten durchführt. Gerade aber auch Anordnungen, die Geschwindigkeitsänderungen, der Stränge erzeugen, sind mit Bezug auf Glasfäden extrem ungünstig und nachteilig, da diese im wesentlichen nicht dehnbar sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben, mit welchem es gelingt, Glasfäden mit gleichmäßiger Geschwindigkeit auszuziehen und mit konstanter Strangspannung auf Sammelspulen aufzuwickeln, wobei die Wickelgeschwindigkeit entsprechend änderbar sein muß. .

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem eingangs genannten Verfahren und besteht erfindungsgemäß darin, daß die Stränge zum Aufwickeln zu einer Packung einer sich drehenden Sammelspule zugeführt und ein Regelsignal mit einem musterartigen Veränderungswert erzeugt wird, wobei das Regelsignal zur Modifizierung der Drehgeschwindigkeit der Sammelspule beim Packungsaufbau zur Annäherung der linearen Strangwickelgeschwindigkeit an die lineare Strangzufuhrgeschwindigkeit wirksam ist, daß die Unterschiede der linearen Strangzufuhrgeschwindigkeit und der linearen Strangwicke!geschwindigkeit abgetastet und der musterartige Veränderühgswert des Regelsignales als Folge der abgetasteten Unterschiede - und zur Anpassung der Strangwickelgeschwindigkeit an die tatsächliche Strangzufuhrgeschwindigkeit geändert wird.

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Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht erfindungsgemäß darin, daß Anordnungen (Ausziehanordnung) zur linearen Zuführung des Materials (Stränge) und Anordnungen (Sammelspulen) zum Empfang der Stränge vorgesehen sind, daß eine dieser Anordnungen (Ausziehanordnung) während des Strangdurchlaufs in ihrer Geschwindigkeit in vorgegebenem Maße variabel und die andere Anordnung (Sammelspule) dieser in ihrer Geschwindigkeit anpaßbar ist, daß eine Schaltungsanordnung vorgesehen ist zur Erzeugung eines Regelsignals mit musterartigem Veränderungswert, das in der Weise wirksam ist, daß die Geschwindigkeit der zweiten Anordnung (Sammelspule) sich der Geschwindigkeit der Ausziehanordnung annähert, daß zur Abtastung der Unterschiede in der Zufuhr- und der Wickelgeschwindigkeit Mittel (Wandler) und auf diese Unterschiede ansprechende Anordnungen vorgesehen sind, um die Geschwindigkeit der Sammelspulen der tatsächlichen Geschwindigkeit der Zuführanordnung anzupassen.

Hierdurch gelingt es, kontinuierliche Fäden aus erhitztem thermoplastischem Material, wie beispielsweise Glas, in einwandfreier Weise auszuziehen und unter vorgegebener Strangspannung aufzuwickeln. Die Einzelfäden sind dabei zu einem Strang zusammengefaßt, der dann durch Aufwickeln die Packung bildet.

Während des Wickelvorganges ist die Strangwickelgeschwindigkeit der Strangzuführgeschwindigkeit stets angepaßt, einmal aufgrund des musterartigen Veränderungswertes eines gegebenen Regelsignals und zum anderen aufgrund des Umstandes, daß diese:musterartige, sich ändernde Wert stets noch einer weiteren Veränderung zur tatsächlichen Anpassung unterworfen wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt.

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Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 in einer Seitenansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, einschließlich Speiser,, einer Ausziehanordnung für die Stränge und einer Wiekelanordnung,

Fig. 2 zeigt die Anordnung der Figur I in einer Ansicht von hinten und teilweise im Schnitt entlang der Linie 2-2 der Figur 1, ■

Fig. 3 zeigt in einer Rückansicht im Schnitt die Wikkelanordnung gemäß der Figur 2 entlang der Linie 3-3,

Fig. 4 zeigt eine Aifeicht auf die Querführungseinrichtung der Wickelanordnung nach Figur 2 im vergrößerten Maßstab, wobei die gestrichelten Linien oberhalb der Querführungsanordnung die Wickelpackungen darstellen.

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer gemäß erfindungsgemäßen Merkmalen verwendeten Regelung mit teilweise detaillierter Darstellung des verwendeten Wandlers,

Fig. 6 zeigt genauer den Aufbau der zur Beeinflussung der Wickelgeschwindigkeit verwendeten Regelung,

Fig. 7 zeigt in vergrößerter Darstellung und teilweise im Schnitt den schon in den Figuren 1,2 und 5 dargestellten und Geschwindigkeitsunterschiede abtastenden Wandler,

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Fig. 8 zeigt den Wandler der Figur 7 in einem

Schnitt und in Ansicht entlang der Linie 8-8 der Figur 7,

Fig. 9 stellt grafisch einen Zusammenhang zwischen dem sich verändernden Packungsdurchmesser während des Aufwickeins über der Zeit dar, während

Fig. 10 ein anderes Ausführungsbeispiel eines Wandlers zeigt.

Das erfindungsgemäße Verfehren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind besonders geeignet bei der Verarbeitung von in Wärme erweichendem, faserformendem mineralischem Material zur Bildung von Fäden, wie beispielsweise bei geschmolzenem Glas, wobei die Temperatur und die Geschwindigkeit der Verarbeitung der Fäden ihren Durchmesser beeinflußt. Selbstverständlich sind Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung auch für die Verarbeitung und für den Aufbau von Bündeln aus textlien Fäden geeignet, die aus anderen als thermoplastischen, faserbildenden Materialien bestehen. Daher stellt auch der im folgenden genauer beschriebene, Glasfäden bildende Vorgang nur ein Beispiel dar, um die Arbeitsweise und den Aufbau der Erfindung genauer zu erläutern. Die Erfindung hat selbstverständlich ein größeres Anwendungsgebiet bei einer Vielzahl von Fasern oder Fäden bildenden Vorgängen und Verarbeitungsschritten, allgemein für lineare MdBriallen.

Figur 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Bildung von Glasfäden, bei der die erfindungsgemäßen Merkmale verwirklicht sind. Die dargestellte Vorrichtung verwendet eine drehbare Fädenausziehanordnung zur Bildung kontinuierlicher Fäden bei konstanter, fadenformender Geschwindigkeit. Darüber-

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hinaus faßt die dargestellte Vorrichtung die Fäden im Ausführungsbeispiel zu zwei Strängen zusammen und wickelt die Stränge unterhalb der drehbaren Ausziehanordnung mit vorgewählter Strangspannung auf. Normalerweise ist diese Strangspannung geringer als die Summe der Spannungen der Einzelfäden oder Elementarfäden oberhalb der sich drehenden Ausziehanordnung. Die Ausziehanordnung für die Fäden befindet sich zwischen einer Aufwickelanordnung und der Quelle für die geschmolzenen Glasströme, aus denen die Glasfäden ausgezogen werden. Auf diese Weise isoliert bzw. trennt die Ausziehanordnung die von der Fadenbildung herrührende Spannung in den Fäden oberhalb der Ausziehanordnung von den Fäden, die als Stränge unterhalb der Ausziehanordnung aufgewickelt werden. Eine zugeordnete Apparatur führt in diesem Zusammenhang eine vorgegebene und ausgewählte Spannung, die sich normalerweise im Bereich zwischen 30 bis 200 g bewegt, in die Glasstränge zwischen der Fädenausziehanordnung und der Wickelanordnung ein.

Die Wickelanordnung ihrerseits paßt die.Wickelgeschwindigkeit der Stränge der Geschwindigkeit an, mit welcher die Ausziehanordnung die Stränge der Wickelanordnung zuführt.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt die Aufwicklung von zwei Packungen; selbstverständlich können Vorrichtungen verwendet werden, die nur eine Packung aufwickeln oder die mehr als zwei Packungen aufzuwickeln imstande sind.

In den Figuren 1 und 2 ist ein Speiser bzw. Feeder 10 dargestellt, der einen Körper geschmolzenen Glases enthält. Dem Speiser 10 kann kontinuierlich ein Vorrat geschmolzenen Glases auf mehrere bekannte Arten zugeführt werden. Beispielsweise kann dem Speiser 10 geschmolzenes Glas von einem Vorherd zugeführt werden , welches aus einem Ofen stammt, der Gemengematerialien

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zu geschmolzenem Glas erhitzt. Auch kann eine Schmelzvorrichtung dem Speiser 10 zugeordnet sein und ihm geschmolzenes Glas zuführen, indem Glaskugeln in einen wärmeerweichenden Zustand gebracht werden. An den Enden des Speisers sind Anschlüsse 12 vorgesehen, die zur Durchführung einer üblichen Widerstandsheizung den Speiser 10 mit einer Quelle elektrischer Energie verbinden. Eine solche Heizung hält das geschmolzene Glas in dem Speiser 10 auf geeignete yiskositäten und fädenbildende Temperaturen. Der Speiser 10 weist einen Bodenteil 14 auf mit öffnungen bzw. Durchlässen, um Ströme 16 geschmolzenen Glases aus dem Speiser 10 freizugeben. Wie in Figur 1 dargestellt, werden die öffnungen am Bodenteil 14 des Speisers gebildet vonAich nach unten erstreckenden, mit Bohrungen versehenen Vorsprüngen bzw. röhrenförmigen Elementen 18.

Üblicherwelse besteht der Speiser 10 aus Platin oder einer Platinlegierung.

Die geschmolzenen Glasströme 16 werden nach unten zu individuellen kontinierlichen Glaseinzelfäden 20 ausgezogen. Unterhalb des Speisers 10 angeordnete Sammelschuhe 22 und 24 fassen die kontinuierlichen Glasfaden 20 zu zwei Bündeln oder Strängen 26 oder 28 zusammen.

Normalerweise überziehen weitere Anordnungen die Elementarfäden 20 sowohl mit Wasser als auch mit einer flüssigen Schlichte oder einem anderen schützenden Uberzugsmaterial. Wie gezeigt, richten Düsen 30 und 32, angrenzend an den Bodenteil 14 des Speisers 10, einen Wassersprühnebel auf die kontinuierlichen Glasfaden 20, bevor die Sammelschuhe 22 und 24 die Fäden zu Glassträngen 26 und 28 zusammenfassen.

Ein in einem Gehäuse 38 unmittelbar oberhalb der Sammelschuhe 22 und 24 angeordneter Schlichteapplikator 36 bringt eine flüssige

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Sehlichte oder ein anderes Überzugsmaterial auf die schnell vorüberlaufenden kontinuierlichen Glasfaden auf. Der Applikator .kann eine beliebige, in diesem Zusammenhang bekannte Anordnung sein; beim Ausführungsbeispiel besteht jedoch der Applikator aus einem endlosen Riemen, der durch die in dem Gehäuse 38 enthaltene Flüssigkeit geführt ist. Wenn die kontinuierlichen Glasfäden 20 mit hoher Geschwindigkeit im Berührungskontakt über die Oberfläche des sich bewegenden, aus einem endlosen Band oder Riemen bestehenden Applikator 36 hinweglaufen, wird einige Flüssigkeit von seiner Oberfläche auf die Fäden übertragen.

Ein Ausziehrad 40 zieht die kontinuierlichen Glasfäden 20 mit konstanter Geschwindigkeit von den geschmolzenen Glasströmen 16 ab, die von dem Speiser 10 herrühren und verdünnt sie auch auf diese Weise. Das Ausziehrad 40 ist in einem Gehäuse 42 direkt unterhalb der Samme1schuhe 22 und 24 drehbar angeordnet. Innerhalb des Gehäuses 42 ist ein Motor 44 angeordnet, der das Ausziehrad mit einer konstanten hohen Winkelgeschwindigkeit dreht. Beim Ausführungsbeispiel besteht der Motor 44 aus einem Induktionsmotor.

Das Ausziehrad 40 mißt im Durchmesser üblicherweise etwa 30 cm; dabei kann der Motor 44 das Ausziehrad 40 ausreichend schnell drehen, damit die kontinuierlichen Glasfäden 20 von den Strömen 16 mitlinearen Geschwindigkeiten bis zur 3,6 km pro Minute und schneller abgezogen werden können. Wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, laufen, die Stränge 26 und 28 von den Sammelspulen und 24 über einen Ausrichtschuh 46 für die Stränge, der über den Umfang laufenden Nuten 48 und 49 aufweist und kommen dann in Kontakt mit einer glatten ümfangsoberfläche 45 des Ausziehrades 40. Der Ausrichtschuh 46 richtet die Wege der laufenden Stränge so aus, daß sie zueinander im Abstand, jedoch gegenseitig parallel über die glatte Ümfangsoberfläche 45 des Ausziehrades 40 laufen, dabei sind die Stränge im wesentlichen

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parallel zu der Mittellinie der Umfangsflache des Ausziehrades 40 angeordnet. In der Darstellung der Figur 1 kommen die Stränge 26 und 28 etwas rechter Hand einer senkrechten Mittellinie des Ausziehrades 40 mit diesem in Kontakt und verlassen das Auszierad linker Hand der Mittellinie.

Der AusrLchtsch*¹*¹ 46 befindet sich dabei oberhalb und etwas nach rechts mit Bezug zu dem Ausziehrad 40. Von dem Ausziehrad 40 ausgehend verlaufen die Stränge 26 und 28 zunächst nach oben und dann wieder _Van oberen Punkt einer Spule bzw. einer Rolle 54 nach unten, die am Ende eines Hebels 56 drehbar montiert ist. Der Hebel 56 ist am Gehäuse 42 schwenkbar angeordnet. In der Figur sind Rolle 54 und Hebel 56 etwas oberhalb und leicht nach links zu dem Ausziehrad 40 versetzt angeordnet. Eine Feder 58 innerhalb des Gehäuses 42 spannt den Hebel 56 in einer Gegenuhrzeigerrichtung, wie Figur 1 zeigt, vor. Die Vorspannungskraft der Feder 58 führt eine ausgewählte Spannung in die durchlaufenden Stränge 26 und 28 ein. Diese eingeführte Spannung ist so ausgewählt, daß der Aufbau einer gewünschten stabilen, aufgewickelten Packung möglich ist.

Die Anordnungsorte des Ausrichtschuhes 46 und der Rolle 54 sind so gewählt, daß eine nichtgleitende Wirkverbindung zwischen den nassen durchlaufenden Strängen 26 und 28 und der sich mit hcher Geschwindigkeit bewegenden Umfangsoberflache 45 des Ausziehrades 40 stattfindet und begünstigt wird. Normalerweise ist eine Erfassung der Stränge über etwa 60 bis 80% der Länge der umfangsmäßigen Oberfläche 45 ausreichend, um einen nichtleitenden Kontakt zwischen der Oberfläche 45 und nassen Strängen 26 und sicherzustellen. Der in Figur 1 gezeigte Winkel A stellt dabei die winkelmäßirje Erfassung der Stränge 26 und 28 längs der ümfangsmäßlgen Oberfläche 45 des Ausziehrades 40 dar. Der Winkel A liegt normalerweise etwa zwischen 240 bis 300°; ein Winkel von

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etwa zwischen 250 und 280° wird normalerweise bevorzugt für Ausziehräder, die einen Durchmesser zwischen etwa 28 bis 32 cm aufweisen. Urn weiterhin eine nichtgleitende Erfassung zwischen den nassen Strängen 26 und 28 und dem Ausziehrad 40 zu begünstigen und zu garantieren; wird für das dargestellte Ausziehrad 40 eine ringförmige Beschichtung 60 aus Polyurethan verwendet. Diese Schicht 60 bildet die weiche, über den Umfang laufende Oberfläche 45 des Ausziehrades 40. Gelegentlich kann es in diesem Zusammenhang zweckvoll sein, das Oberflächenfinish zu kontrollieren, d.h. die umfangsmäßige Oberfläche aufzurauhen, um die kontaktmäßige Verbindung zwischen der Oberfläche und den nassen. Strängen zu verbessern.

Der Durchmesser des Ausziehrades 40 und die auf die'Beschichtung 60 zurückgehende, verbesserte, nichtgleitende Erfassung der Fäden begünstigt, Insgesamt die noch innerhalb eines Nichtgleitens der Fäden liegende Ausziehkapazität des Ausziehrades 40, die bei fädenformenden Vorgängen verwendet werden kann, mit fädenformenden Spannungen bis zu 700 g und noch darüber. Die fädenformende Spannung ist die Gesamtheit bzw. die Gesamtsumme der Spannungen jedes Elementarfadens 20 oberhalb des Applikators 30.

Das Ausziehrad 40 führtdie Stränge 26 und 28 mit konstanter linearer Stranggeschwindigkeit einer darunter angeordneten Aufwickelanordnung 70 zu. Die Stränge laufen dann von dem Ausziehrad 40 über die Rolle 54 und weitere Strangausrichtschuhe 62 und 64 zur Aufwickelanordnung 70.

Die Aufwickelanordnung 70 wickelt die Stränge 26 und 28 als im wesentlichen identische, aufgewickelte Packungen 72 und auf Sammelspulen. Diese Sammelspulen sind als Röhren 76 und dargestellt, die teleskopartig über eine Spindel bzw. über einen Spulkopf geschoben sind. Ein Antrieb innerhalb der Aufwickelan-

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Ordnung 70 dreht die Spindel 80.

Traversieranordnungen bzw. Querführungsanordnungen 82 für die Stränge an der Wickelanordnung 70 führen die Stränge reziprokartig nach vorwärts und rückwärts In Längsrichtung zu den Pakkungen 72 und 74 hin und her, um die durchlaufenden Stränge auf ihren jeweiligen Packungen während des Packungsaufbaüs zu verteilen. Die von der Querführungsanordnung 82 bewirkte Strangbewegung Ist eine Kombination einer schnellen primären Strang-Hin- und Herbewegung und einer langsameren sekundären Strang-Hin- und Herbewegung.

Zum besseren Verständnis von Aufbau und Wirkungsweise der Strangquer führungsanordnung 82 wird hierbei auf die Figuren 1 bis 4 verwiesen. Die Querführungsanordnung 82 umfaßt Strangführungen 88, die von einer Lagerung angrenzend an die Packungen 72 und 74 in einer abstandsmäfligen Position gehalten sind. Die Führungen 88 gleiten in Längsrichtung in einem Schlitz eines sich horizontal erstreckenden, röhrenförmlngen, mit einer Nockenführung versehenem Lagergehäuse 90, welches sich von dem Rahmen 92 der Wickelanordnung 70 aus erstreckt. In dem Lagergehäuse 90 sind identische, koaxial miteinander verbundene, zylindrische bzw. trommeiförmige Nockenführungen 96 drehbar montiert, die auf ihrer Oberfläche Führungsnuten 98 aufweisen. Die Stranführungen sind über Nockenstößel 100 mit den Führungsnuten 98 der trommeiförmigen Nockenführungen 96 verbunden. Wenn die Nockenführungen 96 sich drehen, dann laufen die Strangführungen 88 entlang dem Schlitz in dem Lagergehäuse 90 in Längsrichtung zu der Spindel 80 (und den Packungen 72 und 74) hin und her. Wie dargestellt, erstrecken sich das Lagergehäuse und die Strangführungen 88 mit den Nockenführungen 96 koaxial zueinander, das Lagergehäuse 90 erstreckt sich darüberhinaus in einer Richtung parallel zu der Spindel 80, wobei sich seine Achse In der gleichen horizontalen Ebene, wie die Achse der Spindel 80 befindet (siehe · hierzu Figuren 1 und 2).

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Wie in Figur 4 gezeigt, sind die Strangführungen 88 an ihren Enden hakenförmig ausgebildet, um die Stränge 26 und 28 zu erfassen und festzuhalten.

Wenn die Nockenführungen 96 die Strangführungen 88 hin- und herführen, dann führen die Strangführungen die Stränge 26 und 28 in Längsrichtung zu den Wickelpackungen 72 und 74 ebenfalls hin und her. Die Wickelanordnung 70 umfaßt weiterhin eine Antriebsanordnung, bestehend aus, Motor· und Kupplung 102 innerhalb des Rahmens bzw. Wickelgehäuses 92. Die Antriebsanordnung bewirkt die Drehung der Nockenführung 96 und die Drehung der Spindeln 80 mit gesteuertem Geschwindigkeitsverhältnis. Dieses Verhältnis ist bestimmt von der gewünschten Packungsform und(fern Packungsaufbau. '

Der aus Motor und Kupplung bestehende Antrieb 1 und 2 umfaßt einen mit konstanter Geschwindigkeit drehenden Elektromotor 104, der den Rotor einer zugeordneten Wirbelstromkupplung 106 dreht. Die Ausgangswelle der Wirbelstromkupplung 106 ist mit dem Bezugszeichen 108 versehen. Magnetische Kräfte innerhalb der Wirbelstromkupplung 106 übertragen das Drehmoment von dem von dem Motor 104 angetriebenen Rotor auf die Ausgangswelle 108. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Elektromotor 104 ein Induktionsmotor.

Der aus Motor und Kupplung bestehende Antrieb 102 ist ein Antrieb für variable Geschwindigkeit. Im Betrieb bleibt die Geschwindigkeit, des Motors 104 konstant; Änderungen in der Flußdichte (der magnetischen Kräfte) innerhalb der Wirbelstromkuplung 106 verändern jedoch den Anteil der von dem mit konstanter Geschwindigkeit drehenden Motor auf die Ausgangswelle 108 übertragenen Drehenergie. Je größer die Flußdichte ist, um so größer ist der auf die Ausgangswelle 108 übertragene Prozentsatz der Motorleistung. Der Antrieb 102 dreht die Spin-

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del 80 über einen nichtgleitenden Riemen 110, der die Ausgangswelle 108 mit einer Spinde!antriebswelle 112 oberhalb des Antriebs 102 verbindet. Die sich drehende Antriebswelle 112 für die Spindel dreht dann die Spindel 80. Die Welle 112 ist koaxial zur Spindel 80 angeordnet und ist drehbar in einer Lageranordnung 140 montiert.

Drehenergie von der Antriebswelle 112 der Spindel bewegt auch die Querführungsanordnung 82 über nichtgleitende Riemen 116 und 118. Der Riemen 116 verbindet die Spinde!antriebswelle mit einer drehbar montierten leerlaufenden Welle 119 einer Zwischenanordnung 120. Der Riemen 118 verbindet die leerlaufende Welle 119 mit einer Nockenantriebswelle 124, die mit den Nockenführungen 86 verbunden ist und diese in Drehung versetzt. Die Nockenantriebswelle 124 ist koaxial zu den Nockenführungen 96 angeordnet und ist drehbar in einer Lageranordnung 126 montiert, sowie weiterhin noch in der vertikalen Endplatte 128 eines beweglichen Schlittens 130.

Sowie sich die Packungen 72 und 74 auf der sich drehenden Spindel 80 aufbauen, vergrößert sich der Durchmesser jeder dieser Packungen. Dabei vergrößert für jede gegebene Winkelgeschwindigkeit der Spindel ein Anstieg des Packungsdurchmessers die Geschwindigkeit der ümfangsfläche jeder dieser Packungen 72 und 74. Daher würde die Strangwickelgeschwindigkeit mit ansteigendem Packungsdurchmesser größer werden, im Falle,daß keine ausgleichende Verringerung der Winkelgeschwindigkeit der Spindel 80 erfolgen würde.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung sind daher Mittel zur Kontrolle und Steuerung der Winkelgeschwindigkeit der Spindel 80 vorgesehen, um während des Wickelvorganges eine auf ansteigenden Packungsdurchmesser zurückzuführende, ansteigende Strangwickelgeschwindigkeit zu kompensieren. Wie dargestellt, erfolgt eine Modifi-

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zierung der Spinde!geschwindigkeit über den Antrieb 102 in entsprechender Regelung. Eine solche Regelung wirkt sich in der Weise aus, daß eine Strangwickelgeschwindigkeit aufrechterhalten wird, die gleich ist der konstanten S.trangzuführgeschwindigkeit des sich drehenden Ausziehrades 40 während des Packungsaufbaus. Die Regelung umfaßt Mittel zur Errichtung eines Regelsignales, welches in der Weise wirksam ist, daß in Übereinstimmung mit einem musterartigen Veränderungswert die Drehgeschwindigkeit der Spindel 80 modifiziert wird> wodurch allgemein ein Packungsaufbau mit linearer Stranggeschwindigkeit bewirkt wird, die angepaßt ist der Geschwindigkeit der Strangzufuhr. Die Regelung umfaßt weiterhin Mittel zur Abtastung von Unterschieden zwischen dem linearen Wert der Zufuhr und dem linearen Wert des Aufwickeins sowie Mittel, die als Folge solcher abgetasteter Geschwindigkeitsdifferenzen wirksam werden, um den musterartigen Veränderungswert des Regelsignals zu modifizieren, derart, daß der lineare Wert des Strangaufwickelvorganges bzw. die lineare Geschwindigkeit des Wickeins während des gesamten Packungsaufbaues der Packungen 72 und 74 abgestimmt wird auf die tatsächlich vorliegende lineare Geschwindigkeit der Strangzufuhr von dem Ausziehrad 40. Als Folge ergibt sich eine im wesentlichen konstante lineare Wicklungsgeschwindigkeit für den Strang während des gesamten Pac'kungsaufbaus der Packungen 72 und 74.

In einem weiteren Sinn umfaßt die Erfindung Mittel zur linearen Zuführung von linearem Material und Mittel zur Aufnahme des 'zugeführten Materials, wobei eines der Mittel ( entweder die Zuführmittel oder die aufnehmenden Mittel) in vorbestimmter Weise ^l in seiner Geschwindigkeit während des Einlaufens des Materials variabel ist und das jeweils andere Mittel dann an das erste angepaßt wird. Um diese Anpassung durchzuführen, sind gemäß einem Merkmal der Erfindung Regelanordnungen vorgeselßn, die ein Regelsignal erzeugen und liefern, welches einen musterartiqen Veränderungswert aufweist, der wirksam 1st zur Modifi-

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zierung der Geschwindigkeit der sich anpassenden Geschwindigkeltsänordnungen, um sich so allgemein der Geschwindigkeit der in vorgegebener Weise variablen Geschwindigkeitsanordnungen anzunähern. Darüberhinaus sind gemäß der Erfindung Anordnungen vorgesehen, um Unterschiede zwischen den Geschwindigkeiten der Zuführmittel und der aufnehmenden Mittel abzutasten und Mittel, die als Folge der abgetasteten Geschwindigkeitsdifferenzen wirksam sind, um die sich anpassenden bzw. ausgleichenden Geschwindigkeitsmittel konform zu machen mit der tatsächlichen Geschwindigkeit der in vorgegebenen Weise variablen Geschwindigkeitsanordnung.

Figur 5 zeigt ein allgemeines Blockschaltbild gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Darstellung der Regelung. Bei diesem Ausführungsbeispielverändert ein Regler 140 Spannungssignale, die der Wirbelstromkupplung 106 zugeführt sind, um die Drehgeschwindigkeit der Spindel 80 während des Aufwickeins der Packungen 72 und 74 zu kontrollieren. Dabei empfängt der Regler 140 Spannungssignale von einem abtastenden Wandler 142; auch wird dem Regler eine konstante Gleichstromspannung zugeführt vonfeiner geeigneten Spannungsquelle, beispielsweise einer Batterie 144. Die sich verändernde Ausgangsspannung des Reglers 140 regelt bzw. steuert die magnetische Feldstärke der Wirbelstromkupplung 106, um so die Strangwickelgeschwindigkeit wirksam der Strangzuführgeschwindigkeit anzupassen, wenn sich die Packungen 72 und 74 in ihrem Durchmesser vergrößern. Zur Bewirkung einer verbesserten Stabilität empfängt der Regler 140 noch Rückfuhrspannungssignale von einem Tachometer 146; die Tachometersignale stellen eine Messung der tatsächlichen Winkelgeschwindigkeit der Ausgangswelle 108 der Kupplung (und damit der Spindel 80) dar.

Wie in Figur 6 gezeigt, umfaßt der Regler 140 eine Integrieranordnung 150, einen summierenden Hauptknotenpunkt J.und einen Verstärker 154. Die Integrieranordnung 150 umfaßt eii. =n Wlder-

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stand 156 in einem Leitungszweig 158, einen Operationsverstärker 160 und einen integrierenden Kondensator 162, der über Eingang und Ausgang des Operationsverstärkers 160 gelegt ist und beide verbindet. Eine Verbindungsleitung 164 verbindet den Ausgang des Operationsverstärkers 160 {der Integrieranordnung 150} mit dem summierenden Knotenpunkt J.. Eine Verbindungsleitung 166 verbindet den summierenden Knotenpunkt J mit dem Verstärker 154. Ein für den Packungsaufbau verantwortlicher und darauf reagierender Schalter 167 ist in Reihe zwischen den Knotenpunkt J. und der Integrieranordnung 15Ο in der Verbindüngsleitung 164 angeordnet. Ober eine Leitung 168 versorgt die Batterie 14^
Spannung.

terie 144 den summierenden Knotenpunkt J. mit einer konstanten

Das Tachometer 146 führt sein Signal dem summierenden Knotenpunkt J über einen Spannungsteiler 170_;beispielsweise ein Potentiometer, über die Verbindungsleitung 171 zu. Die Einstellung dieses Spannungsteilers 170 ist maßgebend für die wirksame Drehgeschwindigkeit der Spindel 80 beim Beginn des Packungsaufbaus. .

Die auf der Leitung 166 liegende Spannung von dem summierenden Knotenpunkt J. ist die algebraische Aufsummierung sämtlicher dem Knotenpunkt J. zugeführten Spannungen. We gezeigt, ist die dem Knotenpunkt J, von der Batterie 144 auf der Leitung 168 zugeführte Spannung positiv; die dem Knotenpunkt J₁ von der Integrieranordnung 150 zugeführte Spannung stellt eine im allgemeinen ansteigende negative Spannung dar; die dem Knotenpunkt J₁ von dem Tachometer 146 zugeführte Spannung ist eine negative Spannung.

Die von der Integrieranordnung 150 kommende, ansteigend negative Spannung, reduziert die Spannung an dem Knotenpunkt J₁ (dem Regler 140) während des Aufbaus der Packung 72 und 74. Daher

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verringert die reduzierende Spannung des Reglers 140 in entsprechender Weise die Drehgeschwindigkeit der Spindel 80 während des Wickelvorganges der Packung.

Der Verstärker 154 verstärkt die von dem Knotenpunkt J herrührenden Spannungssignale, damit sie in geeigneter Weise verstärkt von der Wirbelstromkupplung 106 verwendet werden können.

Die Integrieranordnung 150 stellt ein sich ständig änderndes

, , . . . , (mit musterartigem Veränderungswert) , elektrisches Ausgangssignaly\zur Verfugung, welches proportional zu dem negativen Zeltintegral der Eingangsspannung ansteigt. Daher liefert die Integrieranordnung 150 für eine gegebene konstante Eingangsspannung eine Ausgangsspannung, deren Polarität zu der Eingangsspannung entgegengesetzt ist und die sich mit der Zeit linear aufbaut, d.h. verstärkt. Dementsprechend vergrößert sich für eine gegebene konstante positive Eingangsspannung die Ausgangsspannung der Integrieranordnung 150 in negativer Richtung mit konstanter Änderungsgeschwlndigkeit. Für unterschiedliche positive Eingangsspannungen kann die lineare Änderungsgeschwindigkeit der Integratorausgangsspannung schneller (mit steilerem Anstieg) mit Bezug auf die Zeit oder langsamer (mit einem mehr allmählichem Anstieg) mit Bezug auf die Zeit gemacht werden. Beispielsweise erzeugen größere positive Eingangsspannungen für die Integrieranordnung höh-ere Geschwindigkeiten der Ausgangsspannungsänderung (mit steilerem Anstieg) in der negativen Richtung.

Während des Wicklungsvorganges der Packung liefert der Wandler 142 dem Regler 140 sich ändernde Eingairpspannungen von einem Knotenpunkt J₂ über eine Verbindungsleitung 174. Der Knotenpunkt J- empfängt über ein in einer Leitung 176 liegendes Potentiometer 175 eine negative Gleichspannung; die negative Gleichspannung rührt von einer geeigneten Spannungsquelle her,

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die bei L. mit der Leitung 176 verbunden ist. Weiterhin wird dem Knotenpunkt J„ eine positive Gleichspannung über die Leitung 178 und einen Widerstand 179 zugeführt; die positive Gleichspannung rührt von einer geeigneten Spannungsquelle her, die bei L2 an die Leitung 178 angelegt ist. Die Spannungen von L₁ und L₂ sind zueinander entgegengesetzt; daher ergibt sich für den Regler 140 keine Eingangsspannung, wenn die dem Knotenpunkt J₂ zugeführten Spannungen gleich und entgegengesetzt sind.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt der Wandler den Knotenpunkt J₃, das Potentiometer 175, den schwenkbar montierten Hebel 56 und die diesem zugeordnete Rolle 54. Aufbau und Wirkungsweise das Wandlers 142 gehen genauer aus den Figuren und 8 in Verbindung mit der Figur 6 hervor. Wie gezeigt, weist das in dem Gehäuse 52 befindliche Potentiometer 175 eine steuernde Welle 182 auf. Die Welle 182 erstreckt sich durch die Wand des Gehäuses 42 und hält den Hebel 56. Der Hebel 56 ist auf dieser Welle 182 befestigt. Daher bewegt jede Schwenkbewegung des Hebels 56 die Welle 182 um ihre Achse und ändert dementsprechend die Ausgangsspannung des Potentiometers 175.

Die Vorspannungskraft der Feder 58 veranlaßt den Hebel 56 unter Preßwirkung zu einer Schwenkbewegung um die Welle 182 in Uhrzeigerrichtung (wie man den Figuren entnehmen kann), und zwar in die um die Rolle 54 herumlaufenden Stränge 26 und 28 hinein. Wie gezeigt, ist dabei an dem einen Ende der Potentiometerwelle 182 ein weiterer Gegenhebel 188 befestigt» Dieser Gegenhebel 188 erstreckt sich von der Welle 182 aus in einer entgegengesetzten Richtung zu dem Hebel 56. Die Feder 58 ist an diesem Gegenhebel 188 befestigt und erzeugt in der Welle 182 ein Drehmoment, welches die Tendenz hat, den Hebel 56 in die Stränge 26 und 28 hineinzudrücken, bzw. mit anderen Worten auf die Stränge eine Spannwlrküng auszuüben. Auf diese Weise bilden

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der Hebel 56, die Rolle 54 und die soeben beschriebene Vorspannungsanordnung einen Sensor, der mit den Strängen 26 und 28 in Verbindung steht und diese erfaßt und den Verhältniswert zwischen den Wickelgeschwindigkeiten und den Zuführgeschwindigkeiten der Stränge abtastet und erfaßt.

Der Wandler 142 umfaßt dabei eine Position, die einer Ausgangsspannung Null entspricht, diese Position gilt für den Hebel dann, wenn von dem Knotenpunkt J keine Spannungssignale aus~~

4**

gehen. Bei dieser Position ist die Ausgangsspannung des Potentiometers 175, die dieses dem Knotenpunkt J₂ zuführt, gleich (jedoch entgegengesetzt in der Polarität) zu der positiven Gleichspannung, die dem Knotenpunkt J~ von dem Anschlußpunkt L_? zugeführt wird. Bei dem praktischen Ausführungsbeispiel hat sich eine horizontale Position des Hebels 56 als zufriedenstellend für die Ausgangsspannungs-Null-Posltion des Wandlers 142 ergeben. Selbstverständlich können auch andere Positionen des Hebels 56 für den Wert der Aus gangs spannung Null verwendet werden.

Wenn sich der Hebel 56 fortschreitend nach unten aus der Horizontalen herausbewegt, dann ist die Anordnung des Potentiometers so getroffen, daß dieses kleinere, negative Ausgangsspannungen abgibt. Dementsprechend wird der Verbindungsleitung 158 eine ansteigend positive Spannung zugeführt, wenn sich der Hebel fortschreitend nach unten bewegt.

Verschiebt sich der Hebel 56 über seine Horizontalposition hjn-

aus, dann 1st die bei L angelegte negative Spannung ausreichend, um ausgehend von dem Potentiometer 175 eine negative Spannung zu erzeugen, die in ihrer Amplitude größer als die bei L^ angelegten positive Spannung 1st. Befindet sich daher der Hebel 56 oberhalb seiner horizontalen Position, dar,? \J.rd der

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Leitung 158 von dem Knotenpunkt J eine negative Spannung zugeführt. Normalerweise verbleibt jedoch der Hebel während des Packungsaufbaus unterhalb der horizontalen Position, so daß die der Leitung 158 zugeführte Spannung auch normalerwSreise positiv ist.

Beim Betrieb tastet der Wandler 142 das Verhältnis zwischen der Strangzuführungsrate bzw. Geschwindigkeit vom Ausziehrad 40 und der Strangaufwickeirate bzw. Geschwindigkeit der Wickelanordnung 70 ab und umfaßt weiterhin Mittel, die als Folge der abgetasteten Unterschiede zwischen der Zuführrate und der Wickelrate des Materials ein Signal abgeben. Ist die Strangwickelgeschwindigkeit größer als die Strangzuführgeschwindigkeit, dann verkürzen sich die Längen der Abschnitte der Stränge 26 und 28 zwischen dem Ausziehrad 40 und den Packungen 72 und 74. Daher ziehen die Stränge 26 und 28 den Hebel 54 nach unten (in Gegenuhrzeigerrichtung). Die von dem Potentiometer 175 herrührende negative Spannung wird daher kleiner, so daß dem Regler 140 von dem Knotenpunkt J_ eine größere positive Spannung zugeführt wird. Andererseits vergrößern sich die Längen der Abschnitte der Stränge 26 und 28 zwischen äem Ausziehrad 40 und den Packungen 72 und 74, wenn die Strangwickelgeschwindigkeit geringer ist als die Strangzuführgeschwindigkeit. Daher entwickeln die Stränge 26 und 28 in einem gewissen Sinn freie durchhängende Teile oder Längen, was der Vorspannungskraft der Feder 58 ermöglicht, den Hebel 56 nach oben zu bewegen. Die von dem Potentiometer 175 herrührende negative Spannung wird daher in ihrer Amplitude größer. Dementsprechend versorgt der Knotenpunkt J„den Regler 140 dann auch mit einer kleineren positiven Spannung.

Beim Betrieb und beim Beginn eines Packungsaufbaus werden die axialen Oberflächen, d.h. die Umfangsflachen der Sammelspulen

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und 78 und des Ausziehrades 40 bei geöffnetem Schalter 167 auf gleiche Geschwindigkeiten gebracht. Der Schalter 167 wird dann geschlossen und der Aufbau der Packungen 72 und 74 beginnt. Unmittelbar damit beginnt auch eine Vergrößerung ihrer Durchmesser. Polglich beginnt die Strangwickelgeschwindigkeit eine Beschleunigung oberhalb der Strangzuführgeschwindigkeit, die auf das Ausziehrad 40 zurückzuführen ist. Sehr schnell verringert daher die sich beschleunigende Strangwicklungsgeschwindigkeit die Längen der Stränge 26 und 28 zwischen dem Ausziehrad 40 und der Wickelanordnung 70.

Die sich verkürzenden Stranglängen ziehen den Hebel 56 nach unten, unterhalb einer Ausgangshorizontalebene, bis die von dem Wandler 142 der Integrieranordnung 150 zugeführte positive Spannung die Integrieranordnung 150, und damit den Regler 140 veranlaßt, ein Regelspannungssignal zu erzeugen, welches eine musterartige Änderungsgeschwindigkeit bzw. einen musterartigen Veränderungswert aufweist, und zwar mit Bezug auf die Zeit in der Weise, daß die Geschwindigkeit der Spindel 80 (über die Wirbelstromkupplung 106) in Übereinstimmung mit dem Packungsaufbau in diesem Moment reduziert wird. In diesem anfänglichen Gleichgewichtszustand hält die sich reduzierende Wickelgeschwindigkeit der Spindel 80 die Strangwickelgeschwindigkeit angepaßt an die Strangzuführgeschwindigkeit des Ausziehrades 40. Mit anderen Worten, das ein bestimmtes Muster aufweisende Spannungssignal des Reglers 140, welches von der anfänglichen Gleichgewichtsspannung herrührt, die von dem Wandler 142 geliefert ist, ist anfangs wirksam, um die Wickelgeschwindigkeit der Stränge 26 und 28 auf gleichen Wert zu der Zuführgeschwindigkeit des Ausziehrades 40 zu halten. Die anfängliche Ausgangsspannung des Reglers 140 reduziert sich jedoch linear mit Bezug auf die Zeit und der Aufbau der Packungen 72 und 74 vergrößert die Strangwickelgeschwinüigkeit nicht-linear. Daher befindet sich das anfängliche lineare Spannungsmuster des Reglers 140

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(errichtet von der anfänglichen Gleichgewichtsspannung des Wandlers 142) nur in einer allgemeinen Übereinstimmung mit dem Aufbau der Packungen. Die Anpassung der Strangwickel- und der Strangzuführgeschwindigkeiten ist daher lediglich zeitweilig und vorübergehend.

In Figur 9 ist der Aufbau einer solchen Packung über der Zeit gezeigt. Wie man dieser Figur entnehmen kann, ist der Aufbau der Packungen 72 und 74 an größten, wenn der Packungsaufbau allgemein beginnt. Der Packungsaufbau verringert sich dann,

-en
wenn die Packung 72 und 74 in ihrem Durchmesser größer werden. Es hat sich herausgestellt, daß die Änderungen (der Anstieg) im Packungsdurchmesser während des Packungsaufbaus in einer komplexen, nichtlinearen Art auftritt, die sowohl parabelförmige als auch exponentielle Charakteristiken umfaßt. Daher weist auch der in Figur 9 gezeigte Kurvenverlauf sowohl exponentielle als auch parabelförmige Charakteristiken auf.

Daher ist der lineare Spannungsanstieg von dem Regler 140 (Integrieranordnung 150),errichtet von der anfänglichen Gleichgewichtsanspannung, steiler als notwendig, um die Strangwickelgeschwindigkeit der Strangzuführgeschwindigkeit gleich zu halten. Dies bedeutet, daß die Strangwickelgeschwindigkeit schneller langsamer wird, als die Strangzuführgeschwindigkeit von dem Ausziehrad 40. Es entwickeln sich dann Durchhänge¹ in den Strängen 26 und 28, die jetzt der von der Feder 58 entwickelten' Vorspannungskraft erlauben, den Wandlerhebel 56 nach oben zu bewegen.Eine solche nach oben gerichtete Bewegung des Hebels 56-reduziert die positive Spannung des Wandlers 142 bis ein neuer Gleichgewichtszustand hergestellt ist. Das bedeutet, daß es dem Hebel 56 ermöglicht wird, sich zu bewegen bis der Spannungsanstieg von dem Regler 140 (Integrieranordnung 150) die Geschwindigkeit bzw. die Rate der Spindelgeschwindigkeits-

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Reduzierung anpaßt der Rate bzw. der Geschwindigkeit des Pakkungsaufbaus in diesem Moment. Während des gesamten Aufbaus der Packungen 72 und 74 v/erden daher Gleichgewichtszustände wiederholt errichtet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden aus praktischen Gründen die Gleichgewichtszustände kontinuierlich hergestellt.Unter solchen Bedingungen verringert sich die positive Spannung von dem Wandler 142 zum Regler 140 während des Packungsaufbaus und der Anstieg bzw. die Neigung der Reglerausgangsspannung ändert sich kontinuierlich von einem anfänglich steilem Anstieg in Richtung auf einen mehr allmählichen Anstieg.

In einer bestimmten Weise kann man die Reglung so betrachten, daß sie Augenblicksregelspannungen abgibt, die sich ändern mit Augenblicksveränderungswerten, abgestimmt auf Augenblicksbeschleunigungen der Stränge 26 und 28 während des Packungsaufbaus. Diese Regelsignale sind in der Weise wirksam, daß sie den musterartigen Änderungswert ( patterned rate of change) des Regelsignals ändern, um eine im wesentlichen konstante V7ikkelgeschwlndigkelt aufrechtzuerhalten, die gleich ist der Strangzuführgeschwindigkeit des Ausziehrades 40. Die Summierung dieser sämtlichen Augenblicksspannungsanstiege durch den Regler 140 führt zu einem Kurvenverlauf, der dem Kurvenverlauf entspricht, der den Durchmesseränderungswert mit Bezug auf die Zeit, wie in Figur 9 gezeigt, angibt.

Falls gewünscht, kann die Regelung während der Zeit, während welcher ein Anstieg in der Drehgeschwindigkeit der Spindel 80 notwendig ist, auf stabilem Betrieb gehalten werden. Eine solche Situation tritt auf während Zeiten, während welchen die Wickelgeschwindigkeit beträchtlich unterhalb der Zuführgeschwindigkeit des Ausziehrades 40 liegt. Ein Durchhängen bzw. Längerwerden

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der Strangabschnitte in den erwähnten Bereichen der Stränge und 28 erlaubt es der Spannkraft der Feder 58,den Hebel über seine "Null-Signal-Ausgangsposition" zu bewegen, d.h. über die Horizontalposition.Der Integrieranordnung 150 wird darin eine negative Spannung zugeführt. Das anwachsende negative Ausgangs*- signal der Integrieranordnung wird reduziert» Die Ausgangsspannung des Reglers 140 steigt an mit dem Effekt einer ansteigenden Winkelgeschwindigkeit der Spindel.

Normalerweise ist ein Anstieg in der Winkelgeschwindigkeit der Spindel 80 nicht notwendig. Es kann daher davon ausgegangen werden, daß ein Wandler 142' verwendet werdenkann, wie er in Figur 10 dargestellt ist. Bei dieser Anordnung führt das Potentiometer 175 dem Regler 140 eine über die Ansehlußpunkte L₃ und L₄ angelegte positive Spannung direkt zu. Auch hier wird ein Wandler entsprechend dem schon beschriebenen Wandler 142 bevorzugt.

Unter gewissen Umständen kann es vorteilhaft sein, die Geschwindigkeiten der Strangaufwicklung und der Strangzuführung einander anzupassen, als Folge von Unterschieden zwischen beiden, ohne daß der musterartige Veränderungswert des Regelsignals verändert wird. Beispielsweise kann die elektrische Leistungszufuhr an die Wirbelstromkupplung 106 (und damit die Wiflkelgeschwlndigkeit der Spindel 80) reguliert werden, in^dem man die Signale, die von den Anordnungen herrühren, die Unterschiede zwischen den Strangwickel- und den Strangzuführgeschwindigkeiten abtasten (d.h. dem Wandler 142), direkt dem summierenden Knotenpunkt J. zuführt. Dementsprechend kombinleren bzw. verbinden sich das musterartige Signal' der Integrieranordnung 150 und die von den die Unterschiede zwischen den Wickel- und Zuführgeschwindigkeiten abtastenden Anordnungen herrührenden Signale an dem summierenden Knotenpunkt J₁. Eine solche Variante des Geschwindigkeitsregelsystems kann in der

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gleichen Einheit eingebaut sein, wie weiter oben beschrieben und kann, wenn gewünscht, dadurch in Betrieb genommen werden, daß man einen Schnappschalter umlegt, alternativ ist es möglich, eine solche Inbetriebnahme automatisch durchzuführen, beispielsweise bei vorgegebenen Betriebsgrenzbereichen,indem nian den musterartigen Veränderungswert des Regelsignals verändert.

Selbstverständlich ist es möglich, auch andere Mittel zu verwenden, um ein Regelsignal zu erzeugen, welches sich allgemein in Übereinstimmung mit dem Packungsaufbau der Packungen 72 und 74 verändert. Beispielsweise ist es möglich, einen RC-Schaltkreis zu verwenden, der für eine vorgegebene Spannung eine Spannungskurve über dem Kondensator hat, die sich als musterartige Rate allgemein entsprechend dem Packungsaufbau verändert. Anordnungen, wie beispielsweise die Wandler 142 und 142' würden dann dem RC-Schaltkreis als Folge von abgetasteten Geschwindigkeits-Unterschieden zwischen den Strangzuführungs- und Strangwickelgeschwindigkeiten Regelsignale zuführen, um ihre Referenzspannung zu modifizieren. Auch ist es möglich, den Verstärkerabschnitt einer Integrationsanordnung zu regeln in Übereinstimmung mit abgetasteten Geschwindigkeitsunterschieden, wobei eine solche Regelung wirksam wäre in der Weise, daß die Verstärkung einer Eingangsspannung modifiziert wird, um ein sich änderndes Ausgängssignal zu erzeugen, welches eine konstante Strangwickelspannung bewirkt.

Es können auch andere Wandler verwendet werden. Beispielsweise ist es möglich, einen Wandler zu verwenden, der die zwischen dem Ausziehrad 40 und der Wickelanordnung 70 laufenden Stränge erfaßt, um ihre Spannung abzutasten als Maß für Unterschiede in den Strangzuführungs- und Strangwickelgeschwindigkeiten. In diesem Zusammenhang kann ein Wandler verwendet werden, der in der US-PS 3,526,130 beschrieben ist.

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Weiterhin betrachtet die vorliegende Erfindung auch Sensoren und Wandler innerhalb des erfindungsgemäßen Rahmens liegend, die Unterschiede in dan Strangwickel- und Strangzuführgeschwindlgkelten ohne körperliche Erfassung der Stränge abtasten. Beispielsweise kann ein nach dem Doppler-Prinzip arbeitender Laser verwendet werden, um Unterschiede in den Umfangsgeschwindigkeiten des Ausziehrades 40 und der Packungen 72 und 74 abzutasten und zu messen.

Das gezeigte Ausführungsbeispiel verwendet ein Ausziehrad 40, welches Stränge mit konstanter Geschwindigkeit der Wickelanordnung 70 zuführt. Es ist jedoch auch möglich, andere Ausführungsbeispiele zu verwenden{. bei welchen dasAusziehrad 40 oder eine andere Stränge zuführende Anordnung Stränge mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten liefert» In diesen Fällen arbeitet die Regelung so, daß die Strangwickelgeschwindigkeit den mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten angelieferten Strängen während des gesamten Packungswicklungsvorganges angepaßt wird. Auch umfaßt die Erfindung die Möglichkeit/eine Regelung anzuwenden, die die Zuführgeschwindigkeit des linearen Materials den sich ändernden Wickelgeschwindigkeiten des Materials anpaßt, d.h., daß es möglich ist, die Spindel 80 mit konstanter Wickelgeschwindigkeit während des gesamten Packungs-aufbaus zu drehen.

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Claims

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I' a t ο η t a η s ρ r ii c h ci

L. / Vt-ri 'hren zum Aufwickeln von linearem Material, vorzuqseLMO Strängen, bestehend aus einer Vielzahl von Einzelfaden aus einem in Wärme erweichendem Material, insbesondere» Glas, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge zum Aufwickeln zu einer Packung einer sich drehenden Sammelspule zugeführt und ein Regelsignal mit einem musterartigen Veränderungswert erzeugt wird, wobei das Regelsignal zur Modifizierung der Drehgeschwindigkeit der Samme!spule beim Packungsaufbau zur Annäherung der linearen Strangwickelgeschwindigkeit an die lineare Strangzufuhrgeschwindigkeit wirksam ist, daß die Unterschiede der linearen Strangzufuhrgeschwindigkeit und der linearen Strangwickelgeschwindigkeit abgetastet und der musterartige Veränderungswert des Regelsignals als Folge der abgetasteten Unterschiede geändert wird zur Anpassung der Strangwicke Igeschv/indigkei t an die tatsächliche lineare Strangvorschubgeschwindigkeit.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge zum Aufbau einer gewickelten Packung der drehenden Samnielspule mit konstanter linearer Geschwindigkeit zugeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 beim Ausziehen von geschmolzenen Glasströmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Glas fäden au;; den geschmolzenen Glasströmen ausgezogen vter<Ieη von einem sich drehendem Ausziehrad und anschließend

zvi Strängen zusammengefaßt und von dem sich drehenden Ausziehr.td zum AutvLckeln der S anisol spule zugeleitet werden.

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4. Verfahren nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelsignal mit vorgebenera musterartigen Veränderungswert die Drehgeschwindigkeit der Samme!spule für einen vorgegebenen Zeitraum modifiziert«

5. Vorrichtung ^um Aufwickeln von linearem Material zur Durchführung des Verfahrens nach einem'oder mehreren der Ansprüche. 1-4, dadurch gekennzeichnet _t daß Anordnungen (Äusziehanordnung 4O)' zur linearen Zuführung des Materials (Stränge 26, 28) und Anordnungen (Sammelspulen 76? 78) zum Empfang der Stränge vorgesehen sind, daß eine dieser Anordnungen (Ausziehanordnung 4O) während äes Strangdurchlaufes in ihrer Geschwindigkeit in vorgebenem Maße variabel und die andere Anordnung {Sammelspule 76, 78) dieser in ihrer Geschwindigkeit anpaßbar ist, daß eine Schaltungsanordnung (Integrator 150,, Regler 154) vorgesehen ist zur Erzeugung eines Regelsignals mit musterartigem Veränderungsviert/ das in der Weise v/irksam ist, daß die Geschwindigkeit der zweiten Anordnung (Sammelspülen 76, 78) sich der Geschwindigkeit der Ausziehanordnung (40) annähert _f daß zur Abtastung der Unterschiede in der Zufuhr- und der Wickel-· geschwindigkeit Mittel (Wandler 142) und auf die Unterschiede ansprechende Anordnungen vorgesehen sind, urn die Geschwindigkeit der Sainmelspulen dann der tatsächlichen Geschwindigkeit der Zuführanordnung anzupassen.

β» Vorrichtung nach Anspruch S₁ dadurch gekennzeichnet_f daß von den auf die Unterschiede in den Zufuhr- und Wickelgeschwindigkeiten der Stränge (26, 28) ansprechenden Anordnungen der musterartige VEränderungswert des Regelsignals veränderbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder S, dadurch gekennzeichnet/ daß die Ausziehanordnung (40) die Stränge (26,-28) linear mit konstanter Geschwindigkeit ausliefert.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß die die Stränge aufnehmenden Anordnungen drehbare Sammelspulen {76, 78) zur Bildung gewickelter Packungen sind und daß eine Vorrichtung (Motor 106, Kupplung 108) zum Antrieb der Sammelspulen (76, 78) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausziehanordnung (40) ein drehbares Element (Ausziehrad 40) ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5-9, dadurch gekenn-

die
zeichnet, daß die Geschwindigkeitsunterschiede zwischen der Zufuhrgeschwindigkeit der Stränge (26, 28) und der Wickelgeschwindigkeit abtastenden Mittel (Wandler 142) angeordnet sind zwischen dem Ausziehrad (40) und der Sammelspule (76, 78).

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Abtastung der Geschwindigkeits-unterschiede bestehen aus einem schwenkbar gelagerten Hebel (56) , einer Strangführung (Rolle 54) an seinem freien Ende und aus einer Anordnung (Feder 58), um dem Hebel (56) eine Vorspannung zu verleihen und in den Strängen (26, 28) eine ausgewählte Spannung zu erzeugen.

12. Vorrichtung nach dnem der Ansprüche 5-11, dadurch gekennzeichnet, daß dem sich drehenden und die Glasfäden gleichzeitig ausziehenden und den Glasfaserstrang (26, 28) ausliefernden Ausziehrad (40) Sammelschiene (22, 24) zum Zusammenfassen der von einem Speiser (10) gelieferten Elementarglasfäden vorgeschaltet sind.

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X3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (142) die Längenänderungen der . Stränge (26, 28) zwischen dem Ausziehrad (40) und den Sammelspulen (76, 78) abtastet und ein den Unterschieden der Zufuhrgeschwindigkeit und der Wickelgeschwindigkeit der Stränge entsprechendes Signal abgibt,

14.·. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5-13, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Regler (140) erzeugte Regelsignal einen geradlinig verlaufenden Veränderungswert aufweist-, derart, daß die Drehgeschwindigkeit der Sammelspulen (76, 78) in Übereinstimmung mit dem Packungsaufbau reduzierbar ist und daß der geradlinige Veränderungswert des Regelsignals in Übereinstimmung mit den gemessenen Geschwindigkeitsunterschieden zwischen Zufuhr- und Wickelgeschwindigkeit veränderbar ist, derart, daß die lineare Strangwickel-• geschwindigkeit der tatsächlichen linearen Zuführgeschwindigkeit des Stranges gsnau angepaßt ist.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5-14, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der Sammelspulen (76, 78) eine Kupplung, vorzugsweise eine Wirbelstrom-, kupplung (106) vorgesehen ist, daß Schaltungsanordnungen (179, 175; 150) vorgesehen sind zur Erzeugung eines einen musterartigen Veränderungswert aufweisenden Referenzsignals, wobei dieses Referenzsignal' in der Weise wirksam ist, daß es den prozentualen Schlupf der Kupplung (106) entsprechend dem ihm innewohnenden Muster beeinflußt und daß dadurch die ' Drehgeschwindigkeit der Sammelspulen (76, 78) während des Packungsaufbaus zur Bewirkung einer allgemeinen Annäherung der Strangwickelgeschv/indigkeit an die lineare Zufuhrgeschwindigkeit der Stränge annäherbar ist, daß die tatsäch-

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TH

lichen Geschwindigkeitsunterschiede von dem Wandler (142) abgetastet und dem musterartigen Veränderungswert des Regelsignals veränderbar ist in der Weise, daß der Kupplungsschlupf den tatsächlichen Geschwindigkeitsverhältnissen von Ausziehrad (40) und Sammelspule: (76, 78) bei dem jeweiligen momentanen Spulendurchmesser angepaßt ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung eine Wirbelstromkupplung (106) ist.

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5-16, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (142, 142*) ein den Geschwindigkeitsunterschieden zwischen Strangzufuhr und Strangwickelgeschwindigkeit proportionales elektrisches Signal erzeugt und einer Integrieranordnung (150) zuführt, daß der Ausgang der Integrieranordnung (150) an einem summierenden Knotenpunkt (J-) angeschlossen ist, dem v/eiterhin

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von einer KonstantspannungsT(144) ein konstantes elektrisches Signal zugeführt ist, daß konstantes elektrisches Signal und Ausgangssignal der Integrieranordnung (150) algebraisch summiert werden und nach vorzugsweiser Zuführung an einen Verstärker (154) den Spulenantrieb (Motor 106, Kupplung 108) zuführbar sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der eine veränderbare Geschwindigkeit erzeugende Antrieb der Sammelspulen (76, 78) einen Elektromotor (106) für variable Geschwindigkeit umfaßt und daß die summierten Signale dem Motor zuführbar sind.

19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelspulenantrieb (102) einen mit konstanter Geschwindigkeit drehenden Elektro-

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A 39 843 m

30. Nov. 1972

motor (104) und eine von diesem Motor angetriebene Wirbelstromkupplung (106) umfaßt, daß der Anteil der auf die Sammelspulen übertragenden Motorausgangsleistung bestimmt ■und gesteuert ist von dem Magnetfluß in der Wirbelstromkupplung (106) und daß das Reglerausgangssignal ζητ Modifizierung der Magnetflußstärke in der Wirbelstromkupplung (106) und damit zur Änderung der Drehgeschwindigkeit der Sammelspulen der Kupplung zuführbar ist.

20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5-19, daß der Ausgang der Wirbelstromkupplung (106) über Riemen zunächst mit der Welle (112) für den Antrieb der Sammelspulen (76, 78) und von dort aus über weitere Riemen (116, 118) gleichzeitig mit dem Antrieb der Querführungsanordnung (82) für die Stränge (26, 28) verbunden ist.

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