CH400312A - Selbsttätige Regelanordnung für Aufspulantriebe, insbesondere an Spulenspinnmaschinen - Google Patents

Description

  
 



  Selbsttätige Regelanordnung für Aufspulantriebe, insbesondere an Spulenspinnmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätige Regelanordnung für Aufspulantriebe, insbesondere an Spulenspinnmaschinen, bei welcher der Spulenkern mittels eines Regelmotors angetrieben wird.



   Das Aufspulen von synthetischen Fäden geschieht im allgemeinen bisher mittels Friktionsantrieb, indem die Spule durch Anlegen an eine mit konstanter Drehzahl laufende Treibwalze angetrieben wird. Die Übertragung der Beschleunigungsarbeit beim Anlegen der Spule an die Treibwalze und der benötigten Aufwickelleistung erfolgt dabei über die Spulenoberfläche.



  Durch diese Anordnung wird das Aufwickelgut infolge des unvermeidlichen Schlupfes gegenüber der Treibwalze nachteilig beansprucht. Diese Beanspruchung des Aufwickelgutes ist vom Durchmesserverhältnis der Treibwalze zur Spule, von der Lagerung der Spule, von der Drehzahl und vor allem von der Laufeigenschaft der Spule abhängig. Die Laufeigenschaft der Spule   wird - abgesehen    von der Anordnung der Treibwalze zur Spule - im wesentlichen von der geometrischen Präzision der Spule bezüglich der Genauigkeit der Spuloberfläche und der Gleichmittigkeit des Wickels   beeinflusst;    denn ein ungenauer Aufbau des Wickels führt zum periodischen Abheben der Spule während des Laufes, besonders bei grosser Um  fangsgeschwindigkeit.   



   Der Friktionsantrieb in dieser Form begrenzt demzufolge die Abzugsgeschwindigkeit und die Wickeldicke; die Genauigkeit der Abzugsgeschwindigkeit ist also von der Laufeigenschaft und der Wickeldicke abhängig. Bei geringer Wickeldicke besteht zwischen Wickel und Treibwalze praktisch nur Linienberüh  rung;    bei wachsendem Spulendurchmesser wird durch die   Anpresskraft    die Deformierung des Wickels immer grösser. Damit wird aus einer Berührungslinie eine Berührungsfläche, und der Schlupf zwischen Treibwalze und Spule wird kleiner. Es entstehen harte Wickeloberflächen, welche die loseren Wickelteile im Innern zusammenpressen. Beim Abwickeln von den Spulen treten leicht Fadenbrüche in den inneren Partien der Spule auf, weil die Wicklungen verdrückt und die Lagen verschoben werden.



   Durch den Friktionsantrieb der Spule ändert sich auch die Drehzahl der Spule mit veränderlichem Durchmesser. Es können daher keine Präzisionswicklungen ausgeführt werden, bei denen das Verhältnis der Drehzahl der Spule zur Drehzahl der Changierwelle einen bestimmten konstanten Wert hat. Wollte man Präzisionswicklungen herstellen, so müsste die über die Oberfläche angetriebene Spule noch zusätzlich die Changierung antreiben. Dies ist aber wegen der schon erwähnten Beanspruchung der Spulenoberfläche praktisch nicht möglich.



   Um diese durch den Friktionsantrieb verursachten Nachteile beim Aufwickeln zu vermeiden, wird heute schon teilweise der unmittelbare Antrieb der Spule, die sogenannte Direktaufspulung, verwendet. Dabei wird die Drehzahl des Motors mit wachsendem Durchmesser verringert, damit die Umfangsgeschwindigkeit konstant bleibt. Hierbei kann die Drehzahlregelung mittels Zugspannungsmessung, d. h. entweder mittels Tänzerarm oder mittels Momentenmessung des Antriebsmotors, stattfinden. Von den Nachteilen, die bei Verwendung eines Tänzerarmes als Regelorgan auftreten, sei nur erwähnt, dass der Regelvorgang erst bei aufgelegtem Faden stattfindet. Infolgedessen ist zu Beginn des   Aufspulen    keine genaue Drehzahl vorhanden; dadurch treten leicht Fadenbrüche auf.



   Bei der Drehzahlregelung mittels Momentenmessung des Motors liegen die Reibungsmomente der Spuleneinrichtung meist höher als die benötigten Aufwickelmomente. Zudem ist ein Aufwickeln der Spule  ohne Zugspannung des Fadens bei beiden erwähnten Regelanordnungen nicht möglich.



   Auch ist eine Einrichtung bekannt, bei der zwei getrennte, voneinander unabhängige Antriebseinrichtungen für die Spule vorgesehen sind. Die eine davon ist eine mit konstanter Geschwindigkeit angetriebene Treibwalze, an der die äussere Schicht des auf die Hülse aufgewickelten Fadens anliegt; die andere ist ein Motor, der die Aufsteckspindel für die Spule mit regelbarer Drehzahl antreibt, wobei die Antriebseinrichtung für die Treibwalze weniger als die Hälfte des Drehmomentes, das für das Aufwickeln des Fadens bei der konstanten Geschwindigkeit erforderlich ist, auf die Spule überträgt und die zweite Antriebseinrichtung den grösseren Teil des Antriebsmomentes auf die Spule überträgt. Auch hierbei treten die oben bei Verwendung einer Treibwalze erwähnten Nachteile auf.



   Die genannten Nachteile werden durch die Erfindung vermieden. Diese ist gekennzeichnet durch eine zum Laufen auf der Spulenoberfläche vorgesehene, motorisch angetriebene Regelwalze zum Regeln des die Fadenaufwickelspule antreibenden Regelmotors derart, dass bei Nichtübereinstimmung der Umfangsgeschwindigkeiten von Spule und Regelwalze der Drehausschlag der Regelwalzenwelle als Regelgrösse für den Motor dient.



   Dabei wird vorteilhafterweise in der Regelwalze ein Synchron-Aussenläufermotor eingebaut, dem von einem Drehstrom-Synchrongenerator eine der gewünschten Aufwickelgeschwindigkeit der Spule entsprechende Umfangsgeschwindigkeit vorgegeben wird.



  Der Drehausschlag zur Drehzahlregelung des Antriebsmotors für den Durchmesserzuwachs der Spule kann beispielsweise über einen Zweipunktregler erfolgen, dem von einer Gleichspannungsquelle über zwei Kontaktanschläge entweder eine negative oder eine positive Spannung zugeführt wird. Der Regler regelt dabei über ein Stellglied die Erregung des Gleichstrommotors der Spule.



   Der Vorteil gemäss der Erfindung liegt darin, dass ein Vergleich der Umfangsgeschwindigkeiten von einer motorisch angetriebenen auf der Spule aufliegenden Regelwalze zur Umfangsgeschwindigkeits-Einstellung der Spule angestellt wird; dabei wird durch die einstellbare Drehzahl der Regelwalze die gewünschte Abzugsgeschwindigkeit vorgegeben. Durch Einstellung der Frequenz des die Regelwalze antreibenden Drehstrom-Synchronmotors lässt sich die Zugspannung des Fadens auf jeden   beliebigen - positiven    oder negativen - Wert einstellen. Die Reibungskräfte zwischen der Spule und der Regelwalze sind sehr klein, wenn die Regelwalze mit einem Aussenläufermotor angetrieben ist, dessen Welle ebenfalls drehbar angeordnet ist.



   Die Drehzahlregelung findet zweckmässig bereits vor Auflegen des Fadens statt, so dass bei Aufspulbeginn bereits die benötigte Umfangsgeschwindigkeit der leeren Spulenhülse vorhanden ist.



   Die Erfindung ist anhand von Figuren in einem Ausführungsbeispiel dargestellt und beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schaltplan der Anlage,
Fig. 2 die Aufwickelspule mit Antriebsmotor und die schwenkbar gelagerte auf dem Umfang der Spule liegende Regelwalze und
Fig. 3 einen Schnitt durch die Regelwalze in vergrössertem Massstab.



   Mit einem Umformersatz, bestehend aus einem Antriebsmotor 1, einem Regelgetriebe 2 und einem Drehstrom-Synchrongenerator 3, wird (Fig. 1) einem Synchron-Aussenläufermotor in einer Regelwalze 4 eine bestimmte Umfangsgeschwindigkeit vorgegeben.



  Die Regelwalze 4 liegt auf der Aussenfläche einer Aufwickelspule 5 auf (Fig. 2) und ist zwischen zwei auf einer Welle 6 befestigten Schwenkarmen 7 drehbar gelagert. Die Spule 5 wird vorzugsweise von einem Gleichstrommotor 8 angetrieben, der über einen Gleichrichter 9 vom Synchrongenerator 3 gespeist wird.



   Ein Schnitt durch die Regelwalze 4 (Fig. 3) zeigt eine Welle 10 mit aufgeschobenen Ständerblechen 11, in denen die Drehstromwicklung 12 untergebracht ist und gegenüberliegend die Läufer-Rotorbleche 13 mit der Käfigwicklung 14 und den Aussparungen 15 des Läufers für den synchronen Lauf. Über die Rotorbleche 13 ist der Mantel der Regelwalze gezogen.



   Die Welle 10 ist (Fig. 2) in den Schwenkarmen 7 leicht drehbar gelagert. Auf dem einen verlängerten Ende der Welle 16 ist ein Hebelarm 16 befestigt, der je nach der Drehrichtung der Welle 10 zwei Kontaktanschläge 17 und 18 betätigt. Die Anschläge 17 und 18 sind an einem Bügel 19 angebracht, der seinerseits an dem einen Schwenkarm 7 der Regelwalze gehalten ist. Eine an dem Bügel 19 und dem Hebelarm 16 eingehängte Zugfeder 20 zieht den Arm 16 bei einem Ausschlag nach der einen oder andern Seite immer wieder in die Mittellage zurück.



   Das andere Ende der Welle 10 ist etwa bis zur Mitte durchbohrt, damit die drei Zuleitungsdrähte 21 von der Stromquelle zum Antriebsmotor in der Regelwalze eingeführt werden können. Bei grösser werdendem Spulendurchmesser   5' macht    die Regelwalze eine Schwenkung nach aussen, von der Spulenachse weg.



   Da die Drehzahl des Gleichstrommotors 8 (Regelmotor) der Spule 5 bei konstantem Feld der Ankerspannung proportional ist und die Wechselspannung des Drehstrom-Synchrongenerators 3 ebenfalls der Drehzahl proportional ist, kann der Antriebsmotor 8 der Spule so ausgelegt werden, dass bei einer bestimmten festen Erregung 22 - wegen der besseren   Über-    sicht sind in der Fig. 1 zwei getrennte Erregungen 22 und 23 mit dem Erregerstrom   let    und   Ie2    des Antriebsmotors 8 der Spule 5 gezeichnet worden - des Gleichstrommotors 8 die Aufwickelgeschwindigkeit bei leerer Spule mit einem Durchmesser   dl    etwa gleich bzw. etwas höher liegt als die durch die Regelwalze 4 vorgegebene Aufwickelgeschwindigkeit.

   Eine Anpassung lässt sich durch Einstellen des festen Erreger  stromes   Iet    für die Erregung 22 erreichen. Ist z. B. das Durchmesser-Verhältnis d1 :   d2    der Spule zwischen Anfang und Ende der Aufspulung 1 : 2, so muss der Spulen-Antriebsmotor 8 zu Beginn der Aufspulung bei Durchmesser   d1    die doppelte Drehzahl haben wie am Ende der Aufspulung bei Durchmesser d2.



  Der feste Erregeranteil 22 beträgt dann etwa 50% der Nennerregung.



   Beim Anlegen der rotierenden schwenkbaren Regelwalze 4 an die Oberfläche der Spule 5 dreht sich die Welle 10 des Aussenläufermotors in der Regelwalze 4 nur dann, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der im Durchmesser sich ändernden Spule 5 nicht mit der Umfangsgeschwindigkeit der Regelwalze 4 übereinstimmt.



   Die Drehung der Welle 10 wird dadurch bewirkt, dass infolge der Reibung zwischen Spule 5 und Regelwalze 4 letztere in der Drehzahl beschleunigt oder verzögert wird, je nachdem ob die Umfangsgeschwindigkeit der Spule 5 gegenüber der Umfangsgeschwindigkeit der Regelwalze 4 grösser oder kleiner ist. Das auf die Welle 10 ausgeübte Drehmoment ist durch die elektrische Auslegung des Synchronmotors der Regelwalze 4 gegeben. Dieses Drehmoment braucht nur so gross zu sein, dass es die Lagerreibung der Welle 10 überwindet.



   In der dargestellten Anordnung ist die Drehzahlregelung des Antriebsmotors 8 der Spule 5 für den Durchmesserzuwachs nur mittels eines Zweipunktreglers 24 vorgesehen, dem von einer Gleichspannungsquelle 25 über die Kontaktanschläge 17 bzw. 18 entweder eine negative oder eine positive Spannung zugeführt wird. Der Regler, der ein Integralregler bekannter Ausführung ist, regelt über ein Stellglied 26 die Erregung 23 des Gleichstrommotors 8 der Spule.



   Durch Anordnung einer Tachodynamomaschine bekannter Bauart an der Welle 10 kann auch stetig geregelt werden, indem als Regelgrösse eine kontinuierliche Spannung von einem maximalen positiven Wert bis zu einem maximalen negativen Wert erreichbar ist. Die Zuführung der Drehstromspannung zum Motor der Regelwalze erfolgt dann wie bekannt über eine Schleifringanordnung (nicht dargestellt).



   Bei Spulenwechsel wird über einen Endschalter 27 beim Ausschwenken der Regelwalze 4 von Hand dem Regler 24 eine solche Spannung zugeführt, dass die Erregung 23 gleich Null wird, wodurch der Motor 8 die Drehzahl für den Spulendurchmesser   dl    annimmt.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Selbsttätige Regelanordnung für Aufspulantriebe, bei welcher der Spulenkern mittels eines Regelmotors angetrieben wird, gekennzeichnet durch eine zum Laufen auf der Spulenoberfläche vorgesehene, motorisch angetriebene Regelwalze (4) zum Regeln des die Fadenaufwickelspule (5) antreibenden Regelmotors (8) derart, dass bei Nichtübereinstimmung der Umfangsgeschwindigkeiten von Spule (5) und Regelwalze (4) der Drehausschlag der Regelwalzenwelle (10) als Regelgrösse für den Motor (8) dient.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Regelanordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelmotor (8) als Gleichstrommotor ausgebildet ist.

   2. Regelanordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in der Regelwalze (4) ein Synchron Aussenläufermotor (10 bis 15) eingebaut ist und dass Mittel vorgesehen sind, um diesem Motor von einem Drehstrom-Synchrongenerator (3) eine der gewünschten Aufwickelgeschwindigkeit der Spule entsprechende Umfangsgeschwindigkeit vorzugeben.

   3. Regelanordnung nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelwalze (10) in zwei auf einer Welle (6) befestigten Schwenkarmen (7) drehbar gelagert ist.

   4. Regelanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Ende der Regelwalzenwelle (10) ein Hebelarm (16) fest angeordnet ist, der zwischen zwei Kontaktanschlägen (17, 18) bewegbar ist.

   5. Regelanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktanschläge (17, 18) an einem Bügel (19) befestigt sind, der seinerseits an einem der Schwenkarme (7) festgemacht ist.

   6. Regelanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (20) angeordnet ist, um den ausschlagenden Hebelarm (16) in die Mittellage zurückzuziehen.

   7. Regelanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktanschläge (17, 18) mit einem Regler (24), vorzugsweise einem Integralregler, in Verbindung stehen.

   8. Regelanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2-7, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (24) als Integralregler ausgebildet ist.

   9. Regelanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2-7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tachodynamomaschine angeordnet ist, um an der Welle (10) der Regelwalze stetig zu regeln, indem als Regelgrösse eine kontinuierliche Spannung von einem maximalen positiven bis zu einem maximalen negativen Wert erreichbar ist.

   10. Regelanordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2-7 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass für den Spulenwechsel ein Endschalter (27) vorgesehen ist, der den Spulenantriebsmotor (8) umschaltet.