NO147552B - Apparat for fremstilling og oppsamling av glassfibre. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat for fremstilling av kontinuerlige fibre fra et forråd av smeltet glass omfattende en utmater for opptagelse av materialet smeltede glasset og forsynt med et flertall åpninger for avgivning av et flertall strømmer av det smeltede alasset en anordning for - uttrekkrng av strømmene-til fibre og med et' oppviklingsorgan for samling av disse fibre til en spole, et elektrisk motoraggregat for rotasjon av oppviklingsorganet og den derav understøttede spolen, samt en anordning for regulering av den rotasjonshastighet, med hvilken motoraggregatet driver oppviklingsorganet.

En måte å fremstille tekstiler fra glass innbefatter uttrekking

av et flertall strømmer av smeltet glass til fibre, samling av fibrene til en tråd og oppvikling av tråden til en spole for etterfølgende anvendelse ved tilvirkning av forskjellige produkter. Glassmelten strømmer først med en regulert hastighet fra en forherd til en mater eller en beholder, hvilken hår-

et flertall åpninger utformet i bunnen. Når glassmelten strømmer fra åpningene, trekkes den nedad med høy hastighet for uttrekking til fibre. Et flertall av de således oppnådde fibre føres deretter sammen til en tråd, som belegges med et adhesjons-middel, hvoretter tråden vikles til spoler på en oppviklingshylse. OppviklingshyIsens hastighet reguleres i den hensikt å opprettholde en jevn uttrekkingshastighet, hvilket i sin tur gir en jevn diameter hos de oppnådde fibrene, såfremt andre tilstander, eksempelvis temperaturen hos glassmelten holdes konstante. Ettersom tråden vikles på en kjerne for dannelse av en spole, kommer spolens diameter gradvis til å øke. Når diameteren øker, må hylsens rotasjonshastighet samtidig minskes for å opprettholde en konstant uttrekkingshastighet.

Forskjellige reguleringsorgan for regulering av oppviklingshylsens hastighet for bibeholdelse av en i hovedsak jevn uttrekkingshastighet, når spolens størrelse endres, er tidligere kjent.

I et slikt typisk reguleringssystem lagrer en datamaskin eller

en annen prosessreguleringsanordning data, tilsvarende en ønsket hastighet hos oppviklingshylsen ved forskjellige forutbestemte

tidspunkter etter at oppviklingen for spolen er blitt påbegynt. Ved hvert av disse tidspunkter samples oppviklingshylsens hastighet og sammenlignes med.den ønskede hastigheten for tilveiebringelse av et feilsignal. Feilsignalet utnyttes for å endre oppviklingshylsens hastighet i den hensikt å redusere avviket mellom den ønskede hastigheten og den aktuelle hastigheten. Ved et kjent system reguleres hylsens hastighet ved hjelp av en magnetisk kobling,, som forbinder en motor med konstant hastighet med en generator. Generatorens frembragte energi driver i sin tur oppviklerens motor. En datamaskin tilveiebringer et utsignal, hvilket omformes til et analogt signal for drift av en generator med rampfunksjon. Denne generator driver i sin tur magnetkoblingen for senkning av oppviklingshylsens rotasjonshastighet, når spolens diameter øker, for opprettholdelse av en konstant hastighet på fiberuttrekning og trådoppsamling. For å endre det produkt som vikles- opp på hylsen må en annen analog rampkurve for oppviklerens hastighet lagres i datamaskinen. Ettersom systemet krever analoge signaler for regulering av oppvikleren, kan en viss feil innføres i oppviklerens rotasjonshastighet, hvilket i sin tur resulterer i en diametervariasjon hos de uttrukne fibrene.

Et formål med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en forbedret hastighetsregulering for en oppvikler,

hvilken trekker ut et flertall strømmer av smeltet glass til fibre og samler de uttrukne fibrene i spoleform.

Det innledningsvis angitte apparat kjennetegnes ifølge oppfinnelsen ved en anordning til dannelse av et digitalt signal, representerende en ønsket rotasjonshastighet av oppviklingsorganet, relatert til den beregnede økningen av spolens diameter under oppviklingen, en vekslestrømskilde,

i det minste ett styrt portorgan for tilførsel av. effekt fra strøm-kilden til reguleringsanordningen samt en digitalanordning for trigging av portorganet avhengig av det frembragte digitalsignal i et forutbestemt punkt i hver halvperiode av vekselstrømmen for regulering av oppviklingsorganets rotasjonshastighet.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av de etter-følgende, patentkrav^samt-- av~ den" etterf-ølgendé: beskrive Lse under henvisning til de vedlagte tegninger. Fig. 1 er et blokkskjema for et glassfiberproduserende apparat, i hvilket et flertall glassfibre trekkes ut og vikles på en spole, sammen med et apparat for regulering av oppviklerens hastighet. Fig. 2 er en kurve som viser signalet for fasetrigging av styrte siliciumlikerettere, hvilke regulerer oppviklingshylsens rotasjonshastighet. I fig. 1 vises et blokkskjema av et apparat 10 for fremstilling av et flertall fibre eller filamenter 11 fra glass eller annet termoplastisk materiale og for samling av fibrene 11 til en tråd 12, hvilken vikles til en spole på en oppviklingshylse 13. Først tilberedes en smelte av homogent glass i en ovn (ikke vist). Det smeltede glasset strømmer til en ovnforherd 14 og derfra går en regulert strøm 15 av smeltet glass til en utmater 16. Fra utmateren 16 går glasset i et flertall forskjellige strømmer gjennom en oppstilling av åpninger 17 i utmaterens 16 bunn. Normalt oppvarmes utmateren 16 elektrisk for regulering av temperaturen og dermed også viskositeten hos de utgående •'gras st tømmene. Strømmene av smeltet glass fra åpningene 17 trekkes hurtig ut for dannelse av individuelle fibre 11. De uttrukne fibrene 11 passerer nedad i et hovedsaklig konisk mønster til en samlingsdel 18, hvilken danner tråden 12. Samlingsdelen 18 kan også utnyttes for å tilføre hensiktsmessig bindemiddel til tråden på i og for seg kjent måte. Fra samlingsdelen 18 ■ forflyttes tråden til oppviklingshylsen 13, der den vikles på en kjerne for dannelse av en spole. Oppviklingshylsen 13 er av vanlig slag og innbefatter et fordelingsapparat for fordeling av tråden 12 i sjikt på den roterende kjerne.

Ved—op-psaml-ingi. ær tråte. t±I_. eir. spa±e>-.:. fcoiranerr.spoi;«rsHEadxuss::. gradvis til å øke under oppviklingsforløpet. Ved en gitt rotasjonshastighet hos oppsamlingsrøret eller kjernen blir i reali-teten den lineære uttrekningshastigheten gradvis øket til en maksimal lineær hastighet mot slutten av oppviklingsforløpet. Ved begynnelsen av oppviklingsforløpet bestemmes med andre ord den lineære hastigheten for uttrekning av fibrene fra utmateren både av spolens rotasjonshastighet og av dens omkrets, hvilken er basert på en relativt liten radius. Når spolen bygges opp, er uttrekningshastigheten avhengig av spolens økende omkrets.

Hvis uttrekningshastigheten tillates å øke, kommer diameteren hos de uttrukne fibrene til å minske, forutsatt at temperaturen hos glassmelten og andre faktorer blir uforandret. Dette kommer av at glassmeltens strømningshastighet gjennom åpningene 17 bestemmes i en viss grad av glassets viskositet, hvilken i sin tur er temperaturavhengig. Derfor er det ønskelig å minske oppviklingshylsens 13 rotasjonshastighet,når spolen vikles opp, for å bibeholde en konstant lineær hastighet for uttrekning av fibrene 11. En konstant uttrekningshastighet gir en jevn fiber-diameter i hele spolen, forutsatt at andre faktorer, slik som glasstemperaturen, forblir konstante.

Apparatet 10 er anordnet til å modifisere oppviklingshylsens 13 rotasjonshastighet under spolens oppbygning for å opprettholde en forutbestemt hastighetsprofil for oppviklingshylsen 13 under hvert etterfølgende oppviklingsforløp. Normalt kommer oppviklingshylsens rotasjonshastighet til å minske suksessivt under spolens oppbygning for at det på denne måte skal opprettholdes en konstant uttrekningshastighet. Andre forandringer kan imidlertid tilveiebringes hva angår oppviklingshylsens rotasjonshastighet, når dette ønskes.

Oppviklingshylsen 13 drives av en konstant hastighetsmotor 24. Denne er koblet via en magnetisk kobling 25, hvilken er elektrisk regulert. Ved regulering av effekten til koblingen 25 kan oppviklingshylsens 13 rotasjonshastighet reguleres. Effekt tilføres fra en vekselstrømskilde 26 via et par motkoblede styrte siliciumlikerettere 27 og 28 for påvirkning av magnetkoblingen 25. Slik det best kan sees i fig. <2>, trigges, siliciumlikeretterne 27 og 28 alternativt ved en forutbestemt f arsevirrkei:- elLler-- p.mikt.. it. hve-r tha±vp-erlode-fa^:-v:ekge3jatr.ørnmep.. fra.. kilden 26. Likeretteren 27 regulerer de positive halvperiodene og likeretteren 28 regulerer de negative halvperiodene. Hvis den positive halvperioden fra strømkilden 26 begynner ved et tidspunkt t^,trig<g>es likeretteren 27 ved en forutbestemt tid t1 etter periodens begynnelse. I dette punkt blir likeretteren 27 ledende og leder resterende del av halvperioden til magnetkoblingen 25. Ved tidspunktet t2 avsluttes den positive halvperioden og når den negative halvperioden begynner, slutter likeretteren 27 å lede. Ved et forutbestemt tidspunkt t^ i den negative halvperioden trigges likeretteren 28 for å lede den gjenværende del av den negative halvperioden fra strømkilden 26 til koblingen 25. Likeretteren 28 fortsetter å lede til tidspunktet t^ der den negative halvperioden har sluttet og strømmen fra kilden 26 blir positiv. Denne sykliske anordning gjentas vedvarende for regulering av motorens 24 forbindelse med oppviklingshylsen 13 via koblingen 25. Ved fremflytning av tidspunktene t^ og t^, hvor likeretteren 2 7 resp. 28 trigges økes effekten til koblingen 25 for å øke oppviklingshylsens rotasjonshastighet. På samme måte medfører etterlegging av tidspunktene t^ og t^ at effekten til koblingen 25 minskes for å minske oppviklingshylsens rotasjonshastighet.

Ifølge fig. 1 er en digital reguleringskrets 35 anordnet for fasetrigging av de styrte siliciumlikeretterne 27 og 28 i et forutbestemt punkt i hver positive resp. negative halvperiode. Den digitale feguleringskrets 35 tilveiebringer nøyaktig tids-bestemmeise for en nøyaktig regulering av oppviklingshylsens 13 rotasjonshastighet. Nøyaktigheten i tidsbestemmelsen bestemmes av en klokkekrets 36 og data fra en mikrodatamaskin 37. Slik det nærmere skal diskuteres nedenfor, lagrer mikrodatamaskinen 37 et digitalt tall i et register 38, hvilket tilsvarer tids-intervallet eller antallet klokkepulser fra klokkekretsen 36 fra begynnelsen av en halvperiode til triggingen av en av likeretterne 27 og 28. De i registeret 38 lagrede tall tilsvarer med andre ord antallet klokkepulser fra klokkekretsen 36 mellom tidspunktet tg og tidspunktet t^ for triggingen av den styrte siliciumlikeretteren 27 og antallet klokkepulser mellom tiden t2 og tiden t3 for triggingen av likeretteren 28.

U.tefJLektes:.. fx.ai.ve^s«is-Lr..ømskdrldenr-. 26-p-æLeggBB?/-f<r>arxr.tB,n:vmagnet--koblingen 25 også en nullpunktsdetektor 39. Nullpunktsdetektoren 39 er av vanlig slag og tilveiebringer et utsignal 40

ved tidspunktet tg når vekselstrømmen fra kilden 26 passerer fra negativ til positiv verdi, og tilveiebringer et utsignal 41 ved tidspunktet t2, når strømmen fra kilden 26 passerer fra positiv til negativ verdi. Utsignalene 40 og 41 fra nullpunktsdetektoren 39 tilføres en belastningsinngang på en nedteller 43 gjennom en ELLER-port 42. Dette medfører at det i registeret 38 lagrede tall skiftes over til telleren 43. Telleren 43 telles deretter umiddelbart ned mot null ved hjelp av pulser fra klokkekretsen 36. Så snart telleren 43 har nådd verdien null, tilveiebringes et utsignal 44 og tilføres parallelt to OG-porter 45 og 46. En bistabil vippe 47 aktiverer en av de to OG-portene 45 og 46 avhengig av om effekten fra vekselstrøms-kilden 26 er positiv eller negativ. Det positive utsignalet 40 fra nullpunktsdetektoren 39 stiller inn vippen 47 for aktivering av OG-porten 45, og det negative utsignalet 41 fra nullpunktsdetektoren tilbakestiller vippen 47 for aktivering av OG-porten 46. Når OG-porten 45 aktiveres av vippen 47, passerer utsignalet 44 fra nedtelleren 43 via OG-porten 45 og gjennom en optisk koblingsanordning 48 for å trigge likeretteren 27, slik at den resterende del av den positive halvperioden kan passere. Når vippen 4 7 aktiverer OG-porten 46, kommer på

samme måte utsignalet 44 fra nedtelleren 43 til å passere gjennom porten 46 og gjennom en optisk koblingsanordning 49 for å trigge likeretteren 28, slik at den slipper igjennom den gjenværende del av den negative halvperioden fra strømkilden 26; Koblingsanordningene 48, 49 kan være av vanlig slag for å tilveiebringe isolering mellom den lave spenningen og portene 45 og 46 og likeretterne 27 og 28. De optiske koblingsorganene kan f.eks. utgjøres av kommersielle enheter, hvilke innbefatter en lysdiode (LED), hvilken er optisk koblet til en fototransistor. Når lysdioden aktiveres, utstråler den lys, hvilket endrer impedansen hos fototransistoren. Denne impedansendring i sin tur tilveiebringer et utsignal for trigging av den tilkoblede likeretteren.

Mikrodatamaskinen 37 finnes tilgjengelig i handelen og innbefatter-: hovedsakelig- en- sentral--behandO;ings'enhet=;me^:'fntegEer.teE-. kretser, et flertall lesehukommelser basert på integrerte kretser, hvilke lagrer et fastslått program og fastslåtte data, og et eller flere lese- og skrivehukommelser, basert på integrerte kretser, hvilke temporært lagrer inngangs- og ut-gangsdata samt data, som bearbeides av den sentrale behandlings-enheten. Mikrodatamaskinen 37 tilføres forskjellige innsignaler, slik som tidsbestemmelse-innsignaler, innsignaler for til-bakekoblingsdata hva angår hastigheten hos viklingshylsen 13,

en eller flere avfølerinnsignaler fra utmateren 16 samt andre funksjons- og maskindata, hvilke indikerer de i øyeblikket rådende arbeidsforhold for apparatet 10. Mikrodatamaskinen 37 innbefatter også et innsignal 51, hvilket kan tilveiebringes manuelt eller automatisk for indikering av at oppvikling av en spole på oppviklingshylsen 13 startes, og et innsignal 52

fra et takometer 53, hvilket indikerer den i øyeblikket rådende '' rotasjonshastighet hos oppviklingshylsen 13. Mikrodatamaskinen 3 7 er programmert for periodisk å sammenligne oppviklingshylsens aktuelle rotasjonshastighet med en bestemt hastighetsverdi, hvilken er blitt bestemt ved en formel, som er innprogrammert i mikrodatamaskinen 37. Resultatet av denne ' sammenligning tilveiebringer et digitalt tall, hvilket lagres i registeret 38 for regulering av fasevinkeltenningen av likeretterne 27 og 28, hvilke i sin tur regulerer oppviklingshylsens rotasjonshastighet.

Tidligere er datamaskiner, som er tilkoblet for regulering av oppviklingshylsers rotasjonshastighet, blitt tilført digitali-sert analogi-data, som definerer posisjoner på en ønsket hastighetskurve. Man har imidlertid funnet at mikrodatamaskinen 37 kan programmeres for å løse polynomet Aq + A^t + A,,t 2 + A^t 3= S, hvor Aq , A^, A2 og A^ er...konstanter-, -hvilke-def inerer hastighetskurven for oppviklingshylsen 13 og hvor S er den ønskede hastigheten ved et gitt tidspunkt t etter påbegynnelsen av oppviklingen. Det fremgår av dette polynom, at den opprinnelige starthastigheten er lik konstanten Aq og at hastighetskurven deretter bestemmes av konstantene A^, A2 og A^. Hvis A2 og A^

gis verdier lik null, vil hastigheten øke eller minske lineært fra den opprinnelige starthastigheten Aq. I idealtil-fellet er oppviklingshylsen 13 anordnet for oppsamling av flere forskjellige slags produkter eller tråder 12, fremstilt av Jribre"-- med- forskje-iTige-dxametre--' For' dé~ f brsk jelTige' produkt ene-; Derfor kan mikrodatamaskinen 37 være forsynt med et flertall oppstillinger av konstanter Aq, A^, A2 og A^, permanent lagret i en lesehukommelse for definering av hastighetskurvene for forskjellige slags produkter. En maskinoperatør velger deretter hvilke produkt som skal tilvirkes, hvilket innebærer automatisk valg av de konstanter Aq , A-^, A2 og A^, som anvendes ved løsning av polynomet for en ønsket hastighetskurve. Dette medfører at apparatet 10 er i stand til å tilvirke et antall forskjellige slags produkter, hvilke lett og hurtig kan velges ut av en operatør.

I beskrivelsen ovenfor er en magnetkobling 25 blitt anvendt

for forbindelse av en konstant hastighetsmotor 24 og oppviklingshylsen 13 og for regulering av oppviklingshylsens rotasjonshastighet. Det er imidlertid åpenbart at reguleringskretsen 35 like gjerne direkte kan regulere rotasjonshastigheten hos en motor, hvilken er permanent forbundet med oppviklingshylsen 13,

i stedet for å regulere magnetkoblingen. Også nedtelleren 43

kan byttes ut mot et enkelt telleverk og en komparator. Klokkekretsen trinnforskyver telleverket fra et nullpunkt inn-til tellerens innhold overensstemmer med registerets 38 innhold, ved hvilket tidspunkt et utsignal 44 tilveiebringes av komparatoren fortrigging av en av likeretterne 27 eller 28.

Claims (5)

1. Apparat for fremstilling av kontinuerlige fibre fra et forråd av smeltet glass, omfattende en utmater (16) for opptagelse av det smeltede glasset og forsynt med et flertall.åpninger (17) for avgivning av et flertall strømmer (11) av det smeltede materialet, en anordning (13) for uttrekking av strømrene til fibre og med et oppviklingsorgan (13) for samling av disse fibre til en spolej et elektrisk motoraggregat (24) for rotasjon av oppviklings organet (13) og den derav understøttede spolen, samt en anordning (25) for regulering av denrotasjonshastighet, med hvilken motoraggregatet driver oppviklingsorganet, karakterisert ved en anordning ( 53, ' 37) til dannelse et digitalt signal, representerende en ønsket rotasjonshastighet- av- oppvikringsorganet- re:l~a-feeirt...t±l. den beregnede økningen av spolens diameter under oppviklingen, en vekselstrømskilde (26), i det minste ett styrt portorgan (27J 28) for tilførsel av effekt fra strømkilden til régu-leringsanordningen (25) samt en digitalanordning (39-49) for trigging av portorganet (27j 28) avhengig av det frembragte digitalsignal i et forutbestemt punkt (t^', t^', t,- etc) i hver halvperiode av vekselstrømmen for regulering av oppviklingsorganets (13) rotasjonshastighet.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at det digitale signalet som representerer en ønsket rotasjonshastighet hos oppviklingsorganet (13), består av et digitalt tidssignal fra begynnelsen av hver halvperiode til det forutbestemte punktet i halvperioden og at digital-anordningen omfatter en digital tidsanordning (3 9) for måling av tiden fra hver halvperiodes begynnelse med anordning (45, 46, 47) til frembringelse av et utsignal når den målte tiden stemmer overens med det digitale tidssignalet, og med anordning for trigging av portorganet (27", 28) avhengig av dette utsignal.

3. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at portorganet utgjøres av to motkoblede styrte siliciumlikerettere (27, 28) mellom vekselstrømkilden (26) og den hastighetsregulerende anordningen, idet den ene likeretteren regulerer den positive halvperioden og den andre likeretteren regulerer den negative halvperioden av veksel-strømmen fra strømkilden og idet den -anordningen (45, 46, 47) som avhenger av utsignalet, trigger den ene likeretteren i et forutbestemt punkt av hver positive halvperiode og den andre likeretteren i et forutbestemt punkt av hver negative halvperiode.

4. Apparat ifølge krav 3, karakterisert ved en nedteller (43), en anordning (39) for avføling av begynnelsen av hver halvperiode for skifting av det digitale tidssignalet til nedtelleren, en klokkekrets (36) for periodisk trinnforskyvning nedad av nedtelleren mot null, idet nedteLLer.en_ cm£a_t.terL oxgaxL £ar_ fr pmhri ng el se av_ de_t-nevnte utsignal, når nedtelling til null er oppnådd, samt organ, som er avhengig av dette utsignal, for trigging av portorganet (27, 28) .

5. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at anordningen for avf øl inq av begynnelsen av hver halvperiode omfatter en nullpunktsdetektor (39) for frembringelse av et skiftsignal, hver gang vekselstrømkilden forandrer polaritet, idet dette skiftsignal lagrer det digitale tidssignalet i nedtelleren (43).