DE2649780C3 - Wickelmaschine fUr Textilgarne - Google Patents
Wickelmaschine fUr TextilgarneInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Wickelmaschine für Textilgarne mit einer einen Spulendorn aufweisenden
Kreuzspule, einer Reibwalze zum Antrieb der Kreuzspule durch Reibangriff an ihrer Oberfläche, einer einen
Fadenführer hin- und herbewegenden Kehrgewindewalze und mit je einem separaten drehzahlgeregelten
Antrieb für die Reibwalze und für die Kehrgewindewalze sowie mit einer elektronischen Steuerschaltung für
diese Antriebe.
Es sind in der Praxis zwei Typen von Wickelmaschinen
für die Herstellung von Kreuzspulen bekannt Ein erster Typ ist für die Herstellung von Kreuzspulen mit
einer sogenannten wilden Wicklung geeignet Diese Wickelmaschinen weisen eine Reibwalze, welche die
Oberfläche der auf einem frei rotierenden Spulendorn sitzenden Kreuzspule reibungsschlüssig antreibt, und
einen sich parallel zur Achse der Spule hin- und herbewegenden, den Faden auf die Oberfläche der
Spule verteilenden Fadenführer auf. Als Variante dieses ersten Typs sind weiter die Wickelmaschinen bekannt,
bei welchen die Reibwalze selber die Funktion des Fadenführers übernimmt und als sogenannte Nutentrommel
den zu wickelnden Faden mittels einer Nut längs der Oberfläche der Spule changiert
Diese Art von bekannten Wickelmaschinen weist jedoch den Nachteil auf, daß sie nur für die Herstellung
von Kreuzspulen mit wilder Wicklung verwendet werden kann, d.h. von Spulen bei welchen das
Verhältnis zwischen der Drehzahl der Kreuzspule und der Anzahl Doppelhübe des Fadenführers pro Zeiteinheit
(Übersetzungsverhältnis) ständig variiert. Das ist die Folge des wachsenden'Durchmessers und Sinken
der Drehzahl der Kreuzspule bei konstanter Anzahl Doppelhübe des Fadenführers. Auch die Distanz
zwischen dem Faden einer Windungslage und dem Faden der nächstfolgenden Windungslage kann sich im
Laufe der Zeit ändern und sogar Null werden, womit dann die Lage des Fadens einer Windungslage mit der
Lage des Fadens der nächstfolgenden Windungslage übereinstimmt. Dies führt zur Bildung der in der Praxis
sehr gefürchteten Bilder auf der Oberfläche der Spule.
Es gelingt besonders bei den schnellaufenden Wickelmaschinen für die Chemiefaserindustrie, mit sehr
komplizierten Steuerungssystemen für Reibwalze und Fadenführer die Entstehung von Bildern zu vermeiden,
was jedoch nur mit anderen Nachteilen, z. B. unregelmäßigen Aufwindespannungen im' aufzuwickelnden Garn,
erkauft wird. Solche Spannungsschwankungen im Faden der Kreuzspule können Schwierigkeiten in der
Weiterverarbeitung hervorrufen. Weiter ist die wilde Wicklung für die Aufwicklung von rundem Querschnitt
aufweisenden Fäden ungeeignet, da diese infolge der unregelmäßigen Windungsablage auf die Kreuzspulenoberfläche
zur Abrollung neigen. Ein weiterer Nachteil
der wilden Wicklung ist, bei groben, voluminösen Fäden,
wie z. B. Teppichgarnen, nur Kreuzspulen mit relativ geringem Gewicht und tiefer Härte herstellen zu
können. Solche Kreuzspulen sind für die nächsten Verarbeitungsoperationen sehr nachteilig und oft sogar
unbrauchbar.
Diese wicklungstechnischen Nachteile der Wickelmaschine für wilde Wicklung können durch einen zweiten
Typ von Wickelmaschinen, nämlich demjenigen für die Herstellung von sogenannten Kreuzspulen mit Präzisionswicklung,
überwunden werden.
Bei einer Präzisionswicklung ist das oben definierte Übersetzungsverhältnis während des Spulenaufbaus im
wesentlichen konstant
Um dies zu erreichen, muß die Hin- und Herbewegung des Fadenführers mit der Drehbewegung des
Spulendornes streng synchronisiert verlaufen. Aus diesem Grund weisen die bekannten Wickelmaschinen
für Präzisionswicklung anstelle des Reibantriebes für die Kreuzspule angetriebene Spulendorne auf. Die
Synchronisation zwischen Spulendorn und Fadenführer wird bei den bekannten Wickelmaschinen dieser Art
durch mechanische Kopplung beider Elemente erreicht Der Kreuzungswinkel der Windungen nimmt deshalb
mit größer werdendem Durchmesser der Spule laufend ab. Damit er am Ende nicht zu klein wird, ist man
gezwungen, am Anfang des Spulenaufbaus mit einem relativ kleinen Übersetzungsverhältnis zu arbeiten, was
eine geringe Anzahl Spulendrehungen pro Doppelhub des Fadenführers bedeutet, d. h. der Fadenführer muß
am Anfang der Spulenbildung eine relativ hohe Anzahl Doppelhübe pro Zeiteinheit durchführen, welcher
jedoch mechanische Grenzen gegeben sind.
Die bekannten Wickelmaschinen dieses Typs für die an und für sich ideale Präzisionswicklung weisen daher
den großen Nachteil auf, daß sie nicht für die heute in der Chemiefaserindustrie vorkommenden sehr hohen
Wickelgeschwindigkeiten von 5000 m/min und mehr brauchbar sind, da dann die zulässige Grenze für die
Doppelhubzahl überschritten wird.
Aus der DE-OS 20 05 910 ist eine Wickelmaschine mit einer Einrichtung zum Synchronisieren von Wikkelkerndrehzahl
und Vorschubgeschwindigkeit des zugeführten Wickelgutes zwecks Erzeugung bestimmter
Wickelgeometrien bekannt
Zweck der bekannten Anordnung ist es also, nicht nur zylindrische, sondern auch Körper anderen Aufbaues zu
wickeln. Ob dabei die Spule nach dem System der wilden Wicklung oder der Präzisionswicklung aufgewunden
wird, ist gleichgültig. Entscheidend ist allerdings die Tatsache, daß die Vorschubgeschwindigkeit des
Fadens geändert wird.
Weiter ist ein Verfahren zur Herstellung von Fadenwickeln bekannt (DE-OS 20 61 594), nit welchem
Präzisionswickel auch bei konstanter Fadengeschwindigkeit erzeugt werden können. Dies wird dadurch
erreicht daß bei gleichbleibender Umfangsgeschwindigkeit des im Durchmesser wachsenden Wickels die
Anzahl der Wechselhübe für den Faden proportional entsprechend der Drehzahl des Wickels gehalten wird.
Da das Verhältnis ".■.·. hen der Anzahl der Drehungen der Spule pro Zeiteinheit und der Anzahl
Doppelhübe des Fadenführers pro Zeiteinheit mit der Zeit variiert, liegt eine wilde Wicklung vor.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wickelmaschine mit Reibwalzenantrieb der Kreuzspule
nach der DE-OS 20 61 594 so zu verbessern, daß wahlweise eine Präzisions- oder wilde Wicklung
hergestellt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Steuerschaltung einen Sollwertgeber für den
Wert der Fadengeschwindigkeit vF aufweist, der an
einen die zur Erzielung der voremgestellten Fadengeschwindigkeit vF erforderliche Drehzahl /Äder Reibwalze
ermittelnden ersten Rechner angeschlossen ist, dessen Ausgangssignal über einen mit dem Ist-Wert fm
der Drehzahl der Reibwalze gespeisten Regler dem Antriebsmotor der Reibwalze zugeführt ist, und daß
dem Rechner außerdem ein der Solldrehzahl fa der
Kehrgewindewalze entsprechendes Signal zugeführt ist, das wahlweise von einem Geber für den Wert der
Drehzahl fc der Kehrgewindewalze oder von einem zweiten Rechner ableitbar ist, der das Übersetzungsverhältnis
0 berücksichtigt
Durch diese Ausbildung gelingt eine vollkommene Beherrschung der Fadenspannungsprobleme beim Aufwickeln
wegen der theoretisch exakten Steuerung der Geschwindigkeit der Aufwickelelemente. Weiter besteht
die Möglichkeit auf der gleichen Aufwickelmaschine einfach, rasch und ohne mechanische Änderungen
die Form der Wicklung zu ändern und insbesondere von einer Präzisionswicklung auf eine wilde Wicklung
und umgekehrt umstellen zu können und somit Kreuzspulen mit idealer Aufwicklung bei der Verarbeitung
von jedem Material herzustellen. Weiter kann eine weitgehende Präzisionswicklung der Kreuzspule auch
bei sehr hohen Werten der Fadengeschwindigkeit vp
von 5000 m/min und mehr erhalten werden.
Es besteht die Möglichkeit auch auf bereits vorhandenen Aufwickelmaschinen mit Reibwalzenantrieb
und separatem, drehzahlregulierbarem Antrieb für die Reibwalze und für den Fadenführer den nachträglichen
Einbau der zusätzlichen Steuerelemente einfach und billig durchzuführen.
Vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt
F i g. 1 die Aufwickelmaschine in einer schematischen, perspektivischen Darstellung,
Fig.2 das Prinzipschaltbild der Steuerung für die
Aufwickelmaschine nach F i g. 1,
F i g. 3 ein Diagramm der Changierdrehzahl fc und des Übersetzungsverhältnisses ü als Funktion des
Spulendurchmessers dK bei einer mit der erfindungsgemäßen
Wickelmaschine hergestellten Kreuzspule mit weitgehender Präzisionswicklung.
Ein aus zwei Armen 1 und 2 (Fig. 1) und einer
Schwenkachse 3 gebildeter Spulenrahmen trägt einen zwischen den zwei Armen 1 und 2 im wesentlichen
parallel zur Achse 3 gelagerten Spulendorn 4. Die Achse 3 ist ortsfest in einem nicht gezeigten Teil der Maschine
schwenkbar gelagert, so daß der Spulenrahmen samt Spulendorn 4 eine Schwenkbewegung um die Achse 3
ausführen kann. Auf den Spulendorn 4 wird eine Hülse 5 aufgeschoben, auf welche der zu wickelnde Faden in der
Form eines Garnkörpers 6 mit zylindrischer Gestalt aufgewunden wird. Der Garnkörper 6 bildet mit der
Hülse 5 die sogenannte Kreuzspule 7. Die Kreuzspule 7 ruht durch Eigengewicht auf einer untenliegenden
angetriebenen Reibwalze 8. Es können auch in F i g. 1 nicht gezeigte Anpreßorgane, welche die Kreuzspule 7
gegen die Reibwalze andrücken, um die Mitnahme der Kreuzspule 7 durch die Reibwalze 8 zu verbessern,
vorgesehen sein. Die Lage der Reibwalze 8 gegenüber der Kreuzspule 7 kann in einem solchen Fall beliebig
gewählt werden. Die Reibwalze 8 weist eine Welle 9 auf, welche ortsfest in einem nicht gezeigten Teil der
Maschine drehbar gelagert ist. Ein Elektromotor 10, z. B. ein Asynchronmotor, treibt die Reibwalze 8 an. Auf
der Welle 9 der Reibwalze 8 ist weiter ein Drehzahlmesser 11, z.B. ein Digitaltachometer, eingebaut
Weiter ist nahe der Kreuzspule 7, jedoch nicht unbedingt die Kreuzspule 7 berührend, ein sich parallel
zum Spulendorn 4 hin- und herbewegender Fadenführer
12 vorgesehen, welchem die Funktion zukommt, den
Faden in axialer Richtung längs der Spulenoberfläche hin- und her zu bewegen. Der Fadenführer 12, welcher
die Form eines offenen Schlitzes oder einer geschlossenen öse (nicht gezeigt) haben kann, wird in einer nicht
gezeigten Längsführung geführt und erhält seine Längsbewegung durch Eingreifen in eine Changiernut
13 einer sogenannten Kehrgewindewalze 14, welche auf einer ortsfest in einem nicht gezeigten Teil der
Wickelmaschine drehbar gelagerten Welle 15 sitzt. Die Welle 15 wird durch einen Elektromotor 16, z. B. einen
Asynchronmotor, in Rotation versetzt und trägt einen zweiten Drehzahlmesser 17, z. B. einen Digitaltachometer,
welcher die Drehzahl der Kehrgewindewalze 14 und somit die Anzahl Doppelhübe des Fadenführers 12 pro
Zeiteinheit bestimmen kann und dessen Funktion später im Detail erklärt wird.
Auf dem Spulendorn 4 sitzt weiter ein dritter Drehzahlmesser 18, z. B. ein Digitaltachometer, welcher
die Drehzahl des Spulendornes mißt Die Motoren 10 und 16 sind mittels elektrischer Leitungen 19 bzw. 20 mit
einem Steuergerät 21 der Wickelmaschine verbunden und werden über diese Leitungen sowohl gespeist als
auch gesteuert Die Drehzahlmesser 11,17 und 18 sind mittels elektrischer Leitungen 22, 23 und 24 ebenfalls
mit dem Steuergerät 21 verbunden. Durch diese Leitungen wird dem Steuergerät 21 die momentane
Drehzahl der Reibwalze 8, bzw. der Kehrgewindewalze
14 bzw. des Spulendornes 4, vermittelt
Der von einem Lieferwerk, in F i g. 1 durch die Rolle
25 mit Umlenkrolle 26 angedeutet kommende Faden 27 wird durch den Fadenführer 12 erfaßt und unter
Ausführung einer hin- und hergehenden Bewegung auf der Oberfläche des Garnkörpers 6 der Kreuzspule 7
angelegt wo er in Form von sich kreuzenden Windungen aufgewickelt wird. Durch die gegenseitigen
Verhältnisse zwischen der Drehzahl der Reibwalze 8, dem momentanen Durchmesser der Kreuzspule 7 und
der Anzahl Doppelhübe pro Zeiteinheit des Fadenfüh-" rers 12 wird die Form der vom Faden 27 auf der
Kreuzspulenoberfläche gebildeten Wicklung, d. h. das
momentane Übersetzungsverhältnis, bestimmt
Durch Steuerung der Drehzahlen der Reibwalze 8 und der Kehrgewindewalze 14 mittels des Steuergerätes
21, unter Berücksichtigung der naturgemäß wachsenden Kreuzspulendurchmesser, bezweckt die vorliegende
Erfindung die komplette Beherrschung der Wickelverhältnisse, d.h. der Form der auf die Spulenoberfläche
aufgewundenen Wicklungen.
Ein ebenfalls wesentlicher Faktor, nämlich die Anzahl Windungen der Nut der Kehrgewindewelle 14, mit
welcher ebenfalls die Wickelverhältnisse beeinflußt werden können, ist für eine bestimmte Wickelmaschine
gegeben, & h. als eine Konstante zu betrachten. Um die
Regelfunktion des Steuergerätes 21 zu beschreiben ist nun notwendig, die mathematischen Beziehungen
zwischen den verschiedenen Einflußgrößen abzuleiten.
Folgende Bezeichnungen werden eingeführt:
Vr Fadengeschwindigkeit in m · see-'
da Durchmesser der Reibwalze 14 in m
dx Durchmesser der Kreuzspule 7 in m
/ Länge der Kreuzspule 7 in m
<5 Verlegung des Fadens, d. h. Abstand von Fadenmitte
zu Fadenmitte zwischen den Fäden von zwei nacheinanderfolgenden Windungslagen, δ wird
senkrecht zur Fadenachse bestimmt und in /n angegeben.
ίο ίκ Drehzahl der Kreuzspule in sec-'
ίο ίκ Drehzahl der Kreuzspule in sec-'
/c Drehzahl der Kehrgewindewalze (=Changierwalze) in see-1
{r Drehzahl der Reibwalze in see -'
ü Übersetzungsverhältnis (=Spulenverhältnis)
ü = konstant ergibt eine Präzisionswicklung, wäiirenu
ü = variabel für eine wilde Wicklung bezeichnend ist.
w Anzahl Windungen der Nut 13 der Kehrgewindewalze 14, d. h. Anzahl Umdrehungen der Kehrgewindewalze
pro Doppelhub des Fadenführers 12. In Fig. list ζ. Β. w = 3.
Für eine gegebene Wickelmaschine sind cfo, / und w
mechanisch gegeben, d.h. als konstante Werte zu betrachten.
vF ist die Führungsgröße, welche entweder fest
gewählt oder durch die Lieferung des Lieferwerkes 25,26 gegeben sein kann.
Weiter sind ü und δ wählbare Parameter, d.h. Größen, welche nach der Wicklungsart (wilde oder
Präzisionswicklung) und dem zu wickelnden Faden (Dicke, Weichheit Volumen usw.) gewählt werden
können.
Zwischen den hier aufgeführten Größen gelten, wie man beweisen kann, folgende mathematische Beziehungen:
Λ =
■ -τ J
Zc =
dh- π ■ υ
υ-
Λ'
21-w
Tn Hp.r Gleichung 1 ist ein außerordentlich kleines
Korrekturglied, welches von der Fadenverlegung ö
herrührt vernachlässigt worden. Deshalb gilt die Gleichung nur angenähert Der dadurch entstandene
Fehler ist jedoch vernachlässigbar.
Weiter gilt:
Gleichung (3) in den Gleichungen (1) und (2) eingesetzt ergibt die neuen Gleichungen für fR und fe
I +
Ü ■ ι)
21-w
-wr
■(5)
Anhand dieser Gleichungen für /« und fc kann somit
ein analoger oder digitaler elektronischer Rechner gebaut werden, welcher als Bestandteil des in F i g. 1 mit
der Zahl 21 bezeichneten Steuergerätes in jedem Zeitpunkt die für die gewählten Parameter ü, ö und Vf
korrekten Sollwerte von fR und fc in Funktion von fK
(bzw. du) ermittelt
Die Gleichungen (4) und (5) können weiter vereinfacht werden, wenn man berücksichtigt, daß unter
realen Betriebsbedingungen für die Werte /« und fc
folgende angenäherte Beziehungen gelten:
Sr
rffi · .T
f ■ W
Man kann somit die Gleichungen (4) und (5) durch folgende angenäherte, jedoch genügend genaue Gleichungen
ersetzen:
dR
f - A -Z
Jc~Jk ω
üh
Weiter ist es schaltungstechnisch im Hinblick auf die praktische Auslegung des Rechners, bzw. um eine
einfache Umschaltbarkeit der Steuerung von der Präzisionswicklung auf eine wilde Wicklung zu realisieren,
vorteilhaft, das Korrekturglied von /« als Funktion
von /cstatt von fc darzustellen.
Durch Einsetzung von Gleichung (7) in Gleichung (8) bekommt man die neue Gleichung für [r:
f = Vf Γι - 2 (LcYl
dR-x |_ KwvfJ ]'
(10)
In dieser Gleichung ist auch der wählbare Parameter ü eliminiert, was, wie später gezeigt wird, schaltungstechnische
Vorteile bringt
Fig.2 zeigt als Beispiel ein Prinzipschaltbild der Steuerung für die erfindungsgemäße Aufwickelmaschine
nach F i g. 1. Die in F i g. 2 enthaltenen Elemente der F i g. 1 sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet
Im gestrichelten Feld der Fig.2 sind die für die Durchführung dieses Verfahrens nötigen Steuerelemente
enthalten, welche in Fig. 1 im Steuergerät 21 vorgesehen sind. Die Bezugszeichen bezeichnen im
einzelnen folgende Elemente:
28 Umrichter für den Reibwalzenantrieb
29 Regler für den Reibwalzenantrieb
30 Umrichter für den Antrieb der Kehrgewindewalze, d. h. des Fadenführers 12 (F i g. 1)
31 Regler für den Antrieb des Fadenführers 12
32 Rechnerteil
33 Rechnerteil
34 Rechnerteil
35 Rechnerteil
36 Programmgeber für das Übersetzungsverhältnis ü
37 Sollwertgeber für die Fadengeschwindigkeit Vf
38 Sollwertgeber für die Fadenverlegung ö
39 Sollwertgeber für die Drehzahl der Kehrgewindewelle bei wilder Wicklung few
40 Umschalter für Präzisionswicklung P und wilde Wicklung W
fei Istwert der Drehzahl der Kehrgewindewalze 14
(F i g. 1) vom Drehzahlmesser 17 abgegeben,
ίο fcs Sollwert der Drehzahl der Kehrgewindewalze 14 (Fig. 1) vom Rechnerteil 35 oder vom Sollwertgeber 39 abgegeben,
fRi Istwert der Drehzahl der Reibwalze 8 (F i g. 1), vom Drehzahlmesser 11 abgegeben,
ίο fcs Sollwert der Drehzahl der Kehrgewindewalze 14 (Fig. 1) vom Rechnerteil 35 oder vom Sollwertgeber 39 abgegeben,
fRi Istwert der Drehzahl der Reibwalze 8 (F i g. 1), vom Drehzahlmesser 11 abgegeben,
fRs Sollwert der Drehzahl der Reibwalze 8 (Fig. 1),
vom Rcchnertei! 33 abgegeben.
Wie aus dem Prinzipschaltbild der F i g. 2 ersichtlich ist, sind die beiden separaten Antriebe für die Reibwalze
8 (Fig. 1) (Asynchronmotor 10, Digitaltachometer 11,
Umrichter 28 und Regler 29) und für die in F i g. 1 gezeigte Kehrgewindewalze 14 (Asynchronmotor 16,
Digitaltachometer 17, Umrichter 30 und Regler 31) sogenannte starre drehzahlgeregelte Systeme mit
Rückführung, d. h. solche, bei welchen der Istwert der Drehzahl mit einem bestimmten (hier rechnerisch
ermittelten) Sollwert laufend verglichen (im Regler 29 bzw. 31) und angepaßt wird. Somit wird eine absolut
genaue Einhaltung der Drehzahl der Reibwalze 8 und der Kehrgewindewalze 14 gewährleistet, was für die
Herstellung von dem Rechnerprogramm entsprechenden Kreuzspulen von primärer Bedeutung ist.
Es können auch andere AntrieDsarten für die Reibwalze 8 und die Kehrgewindewalze 14 (Fig. 1)
vorgesehen werden. So kann z.B. ein Antrieb mit Synchronmotor oder ein hochgenauer Gleichstromantrieb
(beide nicht gezeigt) verwendet werden, wobei in diesen Fällen die Verwendung des Reglers 29 bzw. 31,
und des Drehzahlmessers 11 bzw. 17, entfällt.
Es sei hier noch bemerkt, daß die angenäherten Gleichungen (9) und (10) für fcbzv/. fR sowohl im Fall der
Präzisionswicklung als auch bei wilder Wicklung gültig sind. Durch die freie Wahl eines konstanten Übersetzungsverhältnisses
ü und einer konstanten Fadenverlegung δ können dann die Bedingungen für die
Realisierung einer Präzisionswicklung erfüllt werden. Bei variablem ü und/oder bei variablem δ kann nur eine
wilde Wicklung entstehen.
■■ Die im Prinzipschaltbild der Fig.2 dargestellte
■■ Die im Prinzipschaltbild der Fig.2 dargestellte
so Steuerung für die erfindungsgemäße Wickelmaschine enthält beispielsweise vier Rechnerteile 32 bis 35. Die
Rechnerteüe 32 und 33 sind ir. Serie geschaltet und
dienen der Berechnung von /« nach der Gleichung (10).
Zu diesem Zweck wird der Rechnerteil 32 durch den Sollwertgeber 37 mit dem Sollwert der Fadengeschwindigkeit
Vp und mit dem Sollwert der Drehzahl der Kehrgewinde fc gespeist Dieser letztere wird entweder
durch die in Serie geschalteten, der Berechnung von fc nach Gleichung (9) dienenden Rechnerteüe 34 und 35
oder über den Sollwertgeber 39 für die wilde Wicklung
oder direkt vom Drehzahlmesser 17 geliefert Die Bedeutung des Sollwertgebers 39 wird später näher
erklärt Es sei hier zuerst der Fall beschrieben, bei welchem der Umschalter 40 in die in F i g. 2 gezeigte
Lage geschaltet ist, d.h. wenn sein Kontakt P
geschlossen ist, während der Kontakt W offen ist Die
Berechnung der Gleichung (10) für fR erfolgt im gezeigten Beispiel zweistufig, indem der erste Rechner-
20
25
30
teil 32 zuerst eine Zwischenfunktion liefert, welche im zweiten Rechnerteil 33 fertig gerechnet wird. Der
Rechnerteil 33 muß zu diesem Zweck noch mit dem Sollwert der Fadengeschwindigkeit v/rgespeist werden.
In Gleichung (9) für fc kommen die Parameter ü und δ
vor, welche frei wählbar sind. Zu diesem Zweck enthält das Prinzipschaltbild nach F i g. 2 einen Programmgeber
36 für ü, auf welchem der Verlauf von ü in Funktion der Drehzahl der Kreuzspule fn programmiert werden kann
und ein Sollwertgeber 38 für die Fadenverlegung ö. Dieser Sollwertgeber 38 ist in F i g. 2 als Geber für einen
konstanten Wert von ö vorgesehen. Es wäre jedoch ohne weiteres möglich, auch für
<5 einen Programmgeber vorzusehen, welcher, ähnlich wie 36 für ü, δ in
Funktion von k geben könnte. Wenn ü= f(t'kj — konst.
und S = f(fK)=konst. sind, bekommt man dann
tisch eine Präzisionswicklung.
tisch eine Präzisionswicklung.
Wenn 0= ffa) Φ konst. sein muß, dann bekommt der
Programmgeber 36 für ü den momentanen Wert (Istwert) der Spulendrehzahl fc vom Drehzahlmesser 18
über die elektrische Leitung 24. Der gleiche Istwert h wird für die zweite Stufe der Berechnung von Gleichung
(9) im Rechnerteil 35 verwendet.
Die berechneten Sollwerte //?$ und fcs werden weiter
den Reglern 29 bzw. 31 zugeführt, wo sie mit den von den Drehzahlmessern 11 bzw. 17 kommenden Istwerten
/ß/ bzw. fa verglichen werden. Über den Umrichter 28
bzw. 31, wird dann die Frequenz des Speisestromes für die Asynchronmotoren 10 bzw. 16 so geregelt, daß die
Istwerte mit dem entsprechenden Sollwert übereinstimmen.
Mit dem Umschalter 40 kann weiter die aus den beiden Rechnerteilen 34 und 37 gebildete Rechnersektion
für die Berechnung von fcs nach der Gleichung (9) ausgeschaltet und sowohl für die Steuerung von Motor
16 als auch von Rechner 32 ein durch den Sollwertgeber 39 für eine Drehzahl der Kehrgewindewalze bei wilder
Wicklung /eingegebene Wert verwendet werden. Durch Umschaltung von Umschalter 40 von P auf W wird jede
Synchronisation zwischen dem Motor 10 der Reibwalze und dem Motor 16 der Kehrgewindewalze unmöglich,
so daß das entstehende Übersetzungsverhältnis ü variabel werden muß, was eine wilde Wicklung der
Kreuzspule ergibt. Der Sollwertgeber 39 für few kann so ausgelegt werden, daß few im Hinblick auf die
Vermeidung von »Bildern« auf der Oberfläche der Kreuzspule mit wilder Wicklung entsprechend zeitlich
variabel ist Durch die gezeigte Steuerung für die erfindungsgemäße Wickelmaschine kann somit wahlweise
Präzisionswicklung oder wilde Wicklung erzeugt werden. Im ersten Fall muß ΰ=ί(ίκ)—konstant und der
Umschalter 40 in der in F i g. 2 gezeigten Lage Psein. Im zweiten Fall mu3 der Umschalter in der in F i g. 2 nicht
gezeigten Lage Wsein.
Die in Fig.2 gezeigte Steuerung gestattet weiter,
eine wilde Wicklung auch dadurch zu erzeugen, daß beim Umschalter 40 in Lage P ein Verlauf der Kurve
ΰ=ί(ίκ) im Programmgeber 36 gewählt wird, bei
welchem ü variabel ist ü kann nämlich nach einer bestimmten Gesetzmäßigkeit während des ganzen
Spulenaufbaus gesteuert werden. Die vom Rechner 32 bis 35 errechneten Werte für /«und /cgeben dann ideale
Arbeitsverhältnisse her für die Wickelmaschine bei einer bestimmten wilden Wicklung, so daß keine
»Bilder« und auch keine Schwankungen der Fadenspannung entstehen können.
Weiter kann mit Programmgeber 36 für ü=f(fc) ein
gewünschter Verlauf gewählt werden, bei welchem 0 zeitweise konstant bleibt und zeitweise, vorzugsweise
sprungweise, variabel ist. Während der Zeitintervalle, in denen ü= konstant ist, bekommt man eine Schicht
Windungen auf der Spule mit Präzisionswicklung, während in den Zeiten, in denen ü variiert, die Wicklung
wild wird. Diese Möglichkeit ist von besonderer Bedeutung, da sie gestattet, auch bei sehr hoher
Fadengeschwindigkeit vf, Kreuzspulen mit weitgehender Präzisionswicklung herzustellen, eine Aufgabe,
welche von den bekannten Wickelmaschinen für Präzisionswicklung wegen nötiger zu hoher Anzahl
Doppelhübe des Fadenführers bei kleinem Durchmesser du der Kreuzspule nicht gelöst werden kann.
Bei der hier gezeigten Lösung genügt es dagegen, am Anfang der Kreuzspule, wenn du klein ist, ü hoch zu
■fi-vmo _ KiäHli*n Qnrnit i*Asiii7tAi*t Ci/"*l-i Ηίο ηΛί-ί rro Δ ηνοΜ
Doppelhübe bis innerhalb tragbarer Grenzen. Bei größer werdendem Spulendurchmesser du ist es weiter
kein Problem, sprunghaft ü ein- oder mehrmals zu verkleinern. Damit wird erreicht, daß der Kreuzungswinkel des Fadens auf der Kreuzspulenoberfläche nicht
zu klein wird, was ein Abrutschen von Windungen zur Folge haben könnte. Dank dieser Möglichkeit läßt sich
also mit der erfindungsgemäßen Wickelmaschine auch bei sehr hohem Vf eine schichtweise mit Präzisionswicklung
aufgewundene Kreuzspule produzieren mit allen in der Einleitung erwähnten Vorteilen dieser Windungsart.
Diese Möglichkeit soll nun noch anhand eines Zahlenbeispiels näher erläutert werden:
Anhand der mathematischen Beziehungen wurde der Verlauf der Kurve fc als Funktion des Spulendurchmessers
damit dem Übersetzungsverhältnis üals Parameter
gerechnet. Die Ergebnisse sind im Diagramm der F i g. 3 enthalten. Die Berechnung wurde als Beispiel für
folgenden praxisnahen Fall gemacht:
1 | 1 | 'F 5000mmin-' |
W | = 0,26 m | |
dR | = 6 | |
δ | = 0,12 m | |
= 0,002 m |
Als Parameter wurden ü=6, 8,10, Ί2,14 gewählt. Die
einzelnen Kurven zeigen den Abfall von fc, d.h. die Verlangsamung der Changierbewegung des Fadenführers,
bei größer werdendem Spulendurchmesser du und
konstantem Übersetzungsverhältnis ü. Ein solcher Verlauf von fc— /(Wk) ist ungünstig, da am Anfang /csehr
hoch liegen muß. Deshalb ist es vorteilhaft, nicht mit konstantem ü während des ganzen Spulenaufbaues zu
arbeiten, sondern, was durch den Programmgeber 36 ohne weiteres möglich ist, ü stufenweise in Funktion des
Spulendurehmessers dx. zu verkleinern. Im Diagramm
der F i g. 3 ist also gestrichelt der gewählte Verlauf von ϋ=ί(άκ) eingetragen, ü wurde in 3 Stufen geändert: 14,
10, 8 und 6. Mit dieser Veränderung des Übersetzungsverhältnisses ändert sich, wie das Diagramm der F i g. 3
ebenfalls zeigt, auch die entsprechende Kurve fc=f(dic),
weiche ebenfalls unstetig wird und im Diagramm der F i g. 3 als dicke ausgezogene Linie erscheint Wie man
sieht, gelingt es in dieser Weise, die Variation von fc während des ganzen Spulenaufbaus in sehr engen
Grenzen zu behalten, so daß trotz der hohen Fadengeschwindigkeit vfvon 5000 m min-1 die Drehzahl
fc der Kehrgewindewalze auch am Anfang der Kreuzspule (beide du=0,080 m, und wo ö= 14 gilt) nicht
höher als ca. KO Umdrehungen see-1 liegen muß, was
einer durchaus möglichen Anzahl Doppelhübe pro sea von ca. 24 entspricht
Wenn άκ den Wert 0,11 m erreicht hat und fc, der
Kurve fc=f(dic) bei ü=14 folgend, nur noch gleich ca.
105 Umdrehungen see-' ist, wird durch den Programmgeber
36 üvon 14 auf 10 reduziert, /cmuß sich anpassen
und springt auf den entsprechenden Wert Zc= ca. 144 auf der Kurve fc—ffdic) bei ü=10, ein Wert, welcher
ebenfalls durchaus eine zulässige Anzahl Doppelhübe des Fadenführers ergibt. Während der kurzen Zeit, in
welcher ü nicht konstant bleibt, entsteht auf der Kreuzspuioberfläche eine dünne Schicht von mit einer
wilden Wicklung aufgewundenen Fadenwindungen, welche jedoch für die Weiterverarbeitung der Kreuzspule
bedeutungslos ist. Dieser Regelvorgang von ü kann mehrmals wiederholt werden (im Beispiel des
Diagrammes der F i g. 3, z. B. dreimal), wobei auch nicht ganzzahlige Werte von ü ohne weiteres gewählt werden
können. Die entstehende Kreuzspule zeigt eine weitgehende Präzisionswicklung, wobei unter dem
Ausdruck »weitgehend« die Tatsache verstanden werden muß, daß die Kreuzspule aus einer Mehrzahl (in
Beispiel=4) von mit Präzisionswicklung aufgewundenen Fadenschichten besteht, welche durch dünne, mit
wilder Wicklung aufgewundene Zwischenschichten getrennt sind.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
- Patentansprüche:ί. Wickelmaschine für Textilgarne mit einer einen Spulendorn aufweisenden Kreuzspule, einer Reibwalze zum Antrieb der Kreuzspule durch Reibangriff an ihrer Oberfläche, einer einen Fadenführer hin- und herbewegenden Kehrgewindewalze und mit je einem separaten drehzahlgeregelten Antrieb für die Reibwalze und für die Kehrgewindewalze sowie mit einer elektronischen Steuerschaltung für diese Antriebe, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (21) einen Sollwertgeber (37) für den Wert der Fadengeschwindigkeit vp aufweist, der an einen die zur Erzielung der voreingestellten Fadengeschwindigkeit vf erforderliche Drehzahl fn der Reibwalze ermittelnden ersten Rechner (32,33) angeschlossen ist, dessen Ausgangssignal über einen mit dem Ist-Wert fm der Drehzahl der Reibwalze (8) gespeisten Regler (29) dem Antriebsmotor (10) der Reibwalze (8) zugeführt ist, und daß dem Rechner (32, 33) außerdem ein der Solldrehzahl /«der Kehrgewindewalze (14) entsprechendes Signal zugeführt ist, das wahlweise von einem Geber (39) für den Wert der Drehzahl feder Kehrgewindewalze (14) oder von einem zweiten Rechner (34,35) ableitbar ist, der das Übersetzungsverhältnis ü berücksichtigt
- 2. Wickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (21) einen Geber (36) für das Übersetzungsverhältnis ö und einen Sollwertgeber (38) für die Verlegung <5 des Fadens aufweist und daß der Geber (36) und der Sollwertgeber (38) an den die Drehzahl fc der Kehrgewindewalze (14) des Fadenführers in Abhängigkeit von der eingegebenen Drehzahl der Kreuzspule (7) ermittelnden zweiten Rechner (34, 35) angeschlossen sind, dessen Ausgangssignal beim Anschluß an den ersten Rechner (32, 33) außerdem über einen mit dem Ist-Wert fa der Drehzahl der Kehrgewindewalze (14) gespeisten Regler (31) dem Antriebsmotor (16) der Kehrgewindewalze (14) zugeführt ist.
- 3. Wickelmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber für das Überset-Zungsverhältnis ü ein Programmgeber (36) ist.
- 4. Wickelmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Programmgeber (36) mit dem momentanen Wert der Drehzahl /k der Kreuzspule (7) gespeist ist und das Übersetzungsverhältnis ä als Funktion der Kreuzspulendrehzahl fc bestimmt.
- 5. Wickelmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Programmgeber (36) mindestens während eines Teils des ganzen Kreuzspulenaufbaus ein konstantes Übersetzungsverhältnis (/bestimmt
- 6. Wickelmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Programmgeber (36) das Übersetzungsverhältnis nach Erreichen eines bestimmten Spulenaufbaus von einem ersten konstanten Wert auf einen zweiten niedrigeren konstanten Wert ändert
- 7. Wickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (17) für die Kehrgewindewalze (14) an einen Sollwertgeber (39) für die Drehzahl feder Kehrgewindewalze (14) über einen mit dem Ist-Wert fa der Drehzahl der Kehrgewindewalze (14) gespeisten Regler (31) an den Antriebsmotor (16) der Kehrgewindewalze (14) angeschlossen ist
- 8. Wickelmaschine nach Anspruch 7 und einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für das wahlweise Einschalten des zweiten Rechners (34, 35) oder des Sollwertgebers (39) für die Drehzahl fc der Kehrgewindewalze (14) ein Umschalter (40) vorgesehen ist
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