CS209545B2 - Winder for winding the infinite fibres made by the spinning under the nozzle,particularly glass fibres - Google Patents

Description

Vynález se týká navíječky pro· navíjení nekonečných vláken vyrobených zvlákňováním pod tryskou, zejména vláken skleněných.

Vynález je zvláště zaměřen na navíječku vhodnou pro použití s vysoce výkonnými bezhrotými pouzdry typu, který je popsán v US patentovém spise č. 3 905 790. Takováto pouzdra umožňují tažení dostatečně velikého· množství vlákna, které je možno spojit v pramen.

Známá technika, týkající se vynálezu, je popsána v US patentových spisech č. 3 547 361, 3 819 122 a 3 897 021. Patentový spis č. 3 547 361 se týká přímo navíječky, jejíhož složitého programovaného· řídicího systému se užívá za účelem udržení konstantní rychlosti výrobního, zařízení podle toho, jak se svitek vláken zvětšuje. V US patentovém spisu č. 3 819 122 je popisována přímá navíječka, jejíž vřeteno- se pohybuje ve směru k rozváděči a ve směru opačném. Pro patentový spis č. 3 819 122 je též příznačné, že vedení rozváděče je připevněno· na podpěrné tyči, a že elektronický programátor snižuje rychlost vřetena, jakmile se průměr svitku, který se vytváří na vřetenu, zvětšuje, Pro- patentový spis č, 3 897 021 je charakteristické, že popisuje přímo navíjející navíječku, jejíž rozváděč se pohybuje přímočaře vzhledem k vřetenu, a která je řízena rychlostí vřetena v závislosti na snímané velikosti vytvářeného svitku. US patentový spis č. 2 972 450 dokazuje, že textilní navíjecí stroje jsou rovněž opatřeny řídicími prostředky za účelem, udržení konstantní navíjecí rychlosti, když se vytvářený svitek zvětšuje. U zařízení podle US patentového· spisu o. 2 972 450 mechanický kotoučový pohon snižuje rychlost v závislosti na velikosti svitku.

Úkolem vynálezu je vytvořit navíječku pro- navíjení nekonečných vláken, která by umožnila zjednodušené řízení rychlosti vřetene bez použití složitých a značně nákladných programátorů řízení otáček.

Úkol je· vyřešen navíječkou podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že s vřetenem uloženým na stole· je pohybově spřažen stejnosměrný motor elektricky spojený se stejnosměrným regulátorem rychlosti, k · němuž je přiřazen lineární potenciome.tr mechanicky spojený se snímací kladkou, k níž je přiřazena řídicí vačka s nelineárním průběhem.

U dalšího· provedení je stůl vřetene spřažen s reversačním stejnosměrným· motorem pohybově, který je elektricky spojen prostřednictvím přídavného stejnosměrného regulátoru rychlosti se snímačem vzdále209545 nosti rozváděče a povrchu návinu na vřetení.

Řídicí vačka je přitom s výhodou upevněna na stole vřetene, takže ji lze velmi snadno podle potřeby vyměňovat.

Další výhody a význaky vynálezu vyplývají z popisu příkladného provedení znázorněného na výkresech, kde obr. 1 představuje perspektivní pohled na navíječku podle vynálezu, obr. 2 pohled shora na horní část navíječky podle obr. 1, obr. 3 přič-» ný řez v rovině 3—3 na obr. 1, znázorňující schematicky polohu, kterou navíječka zaujímá vzhledem k pouzdru, z ' něhož jsou vlákna přímo odtahována vřetenem· navíječky, obr. 4 příčný řez v · rovině 4—4 na obr. 2, obr. 5 půdorys znázorňující navíječku, řídicí mechanismus a jeho obvody Včetně motoru pro· pohon válečků a obr. 6 tabulku a křivku, znázorňující příklad vačkové křivky vypočtené a konstruovaná podle vynálezu.

Podle· obr. 1 je navíječka jako· celek cznačena vztahovou značkou 10. Základní prvek navíječky 113 je podstavec 12, na· němž je umístěna celá konstrukce navíječky 10. K jedné straně· podstavce 12 je připevněn ke skříni 16, tvořící · část podstavce 12, rozváděč 14. Na podstavci 12 je po· jedné straně· skříně 16 umístěn kolmo k rozváděči 14 vratně· a přímočaře se pohybující stůl 18. Šipka 20 označuje směr pohybu stelu 18.

Stůl· 18 je uložen kluzně vzhledem k podstavci 12 pomocí dvojice tyčí 22, připevněných k podstavci 12 pod stolem 18. K dolní straně stolu 18 jsou připevněny konzoly 24, 26 si pouzdry 28, pojízdnými po· tyčích 22. Na konzole 24 je navlečena na ·šroubu 32· matice 30, přičemž šroub 32 je· poháněn reverzačním stejnosměrným· motorem· 34 · — obr. 5. Šroub 32 je rovnoběžný s tyčemi 22, čímž otáčení šroubu 32 v · jednom směru má za následek posunutí stolu 18 ve směru od rozváděče 14 a otáčením šroubu 32 v · opačnémi směru se stůl 18 posouvá k rozváděči 14.

Na stole 18 je rovnoběžně s rozváděčem 14 umístěno) vřeteno 3S. Vřeteno 33 je otočné kolem své podélné· osy pomocí · hřídele 38, který je· připevněn k vřetenu 36 a je umístěn rovněž na stole 18.

Rožváděč 14 a vřeteno 36 jsou poháněny stejnosměrným motorem 40 umístěným· na podstavci 12. Tento stejnosměrný motor 43 je· umístěn tak, že jeho výstupní hřídel 42 je· rovnoběžný s vřetenem 36 a s rozváděčem 14. Rozváděč 14 a vřeteno 36 jsou spojeny se· stejnosměrným- motorem, 40 dvojicí řetězů 50, 58.

Jeden· řetěz 50 opásává čelní ozubené kolo 44, uložené na· hřídeli 42 stejnosměrného motoru 40, další čelní ozubené koto 46 uložené na hnacím' hřídeli 48 rozváděče 14. Druhý řetěz 58 opásává ozubené čelní kolo Gm, uložené na hřídeli 42 stejnosměrného motoru 40, a další ozubené čelní kolo Gs uložené na hnacím hřídeli 56 vřetene

36. Řetěz 58 je přitom opatřen vhodným pružným napínacím zařízením,· aby reguloval posuv vřetena 36 ve směru k rozváděči 14 a ve· směru opačném.

Rozváděč 14 sestává z bubnové vačky 60, opatřené spirálovitými drážkami 62, vytvořenými na jejím povrchu, z podpěrného hřídele 64, soustředně spojeného klínem a vačkou 60 aii hřídelem. 48 pohánějícím vačku 60, ze· spojky 66, · která je umístěna ve skříni 16, v níž jsou otočně uloženy hřídele 48 a· 64 a z dvojice koncových desek 68, 70, které jsou připevněny po^ obou stranách bubnové vačky 60. Mezi nimi je uložena v určité vzdálenosti od bubnové vačky 60 válcová skříň 72 s podélnou drážkou vytvořenou v její spodní části. Dále rozváděč obsahuje dvojici tyčí 76, 78, vzájemně rovnoběžně uložených mezi koncovými deskami 68, 70 v určité vzdálenosti od sebe, přičemž tyče 76, 78 jsou umístěny po obou stranách drážky 74, a· vedení· 80, které je opatřeno otvory 82, jimiž kluzně procházejí tyče 76, 78. Ve vedení 80 je uložena kladička 86, vystupující z tohoto· vedení směrem nahoru a· zabírající do> spirálové drážky 62, přičeimž šířka kladičky 80 je menší než šířka drážky 74. K vedení 81 je rovněž připevněna· listová pružina 88, která vystupuje·· z konce vedení 80 směrem dolů naproti vřetenu 36. K volnému konci listové pružiny 88 je· přichycena vodicí patka 90, cpatřená svislou drážkou 92 pro vedení pramene· vláken na vřeteno· 3S. Rozváděč rovněž sestává z lišty 94, uložené podélně mezi koncovými deskami 68, 70, naproti zadní straně listové pružiny 88, přičemž lišta 94 je opatřena na poloviční cestě mezi deskami 68 a 70 otvorem 98, a z oscilátoru 98 připevněného1 k liště 94 na zadní straně otvoru 96.

U zvláště výhodného provedení je vedení 80 jednotným· monolitickým prvkem, vyrobeným· · z plastického materiálu, · jakým·, je například nylon nebo některý z vysoce pevných polymerů. Používání takovéhoto plastického materiálu má tu výhodu, že snižuje váhu vedení 80 na minimum, a tím· i setrvačné síly, vznikající jeho pohybem. Tento materiál též umožňuje provedení otvorů 82 přímo ve vedení 80, aniž by bylo třeba vodicích vložek. Kladička 86 je opatřena kovovým hrotem zabírajícím· do drážky 62. Část kladičky 86, zasahující dodrážky 74, může být vyroben z plastického· materiálu, podobného jako je tomu u vedení 80.

Bubnová vačka 60 je nepřetržitě poháněna společně s vřetenem 36 stejnosměrným mjcotorelm 40. Pohon bubnové vačky 60 způsobuje zpětný a dopředný pojezd vedení 80 podél bubnové vačky 60, a tím i vodicí patky 90 vláken, která jsou v ní zachycena, po vřetenu 36. Při tomto pohybu se přenášejí všechny kroutící síly působící na vedení 80 na tyče 76, 78. Tím- je v podstatě odstraněno kmitání vedení 80 a dal209545 ších prvků, které jsou s - ním. spojeny, a opotřebení vačkové drážky 62 je minimální.

Vodicí patka 90 je udržována - mimo záběr s obvodovým povrchem svitku 103 na vřetenu 36 napnutím pramenu 102 navíjených vláken. Toto uspořádání umožňuje, aby vodicí patka 90 byla velmi blízko, avšak přece mú-moi dotyk s povrchem svitku 100 napnutím pramene 162, čímž je umožněno^ přesné navinutí pramene 102, aniž by se vodicí patka 99 dotýkala svitku 100. Podle toho, jak se průměr svitku 1Q0 zvětšuje, od* tlačuje pramen 102 proti síle listové pružiny 88 vodicí patku 90 k liště S4.

Oscilátor 98 je typem bezdotykového spínače a může mít jakýkoliv tvar vhodný k průmyslovému upotřebení. Oscilátor 98 je umístěn tak, že listová pružina 88 je normálně mimo pole oscilátoru 98, vstupuje však při stlačení na stanovený stupeň do tohoto pole napnutím navíjeného pramene 102. Když listová pružina 88 vstoupí do· pole oscilátoru 98, mění jeho amplitudu. Tato změna se zjišťuje a způsobí přívod elektrického proudu do rever začni ho stejnosměrného motoru 34, čímž se vřeteno 36 odsouvá od rozváděče 14 na předem· stanovenou relativně malou vzdálenost. Tímto^ pohybem vystoupí ' listová pružina 88 z pole oscilátoru 98 až do té doby, dokud svitek 100 na vřetenu 36 se nezvětší opět tak, že napnutí navíjeného pramene 132 posune listovou pružinu 88 zpět do pole oscilátoru 98.

(Řídicí obvodový systém pro· reverzační stejnosměrný motor 34 je schematicky znázorněn na obr. 5 a sestává mimo oscilátoru 98 z detekčrnho a zpožďovacího- obvodu 104, z potencicmetru 106 řídicího rychlost a z přídavného stejnosměrného regulátoru 108 rychlosti. Detekční a zpožďovací obvod 164 a s nimi spojený obvod tohoto regulátoru 168 rychlosti -mohou být uspořádány jakýmkoli známým způsobem. Je-li přídavný stejnosměrný regulátor 108 rychlosti při postupném zvětšování řízeném oscilátorem 98 a zpožďovacím obvodem 104 v provozu, je nastaven na poměrně malou rychlost. Rychlost bude vysoká na počátku - navíjení svitku 100, když je žádoucí obrátit otáčky reversačního stejnosměrného motoru 34 za účelem vrácení vřetena 36 - do- výchozí polohy, při níž je vřeteno 36 v blízkosti rozváděče 14.

Stejnosměrný motor 40 je opatřen stejnosměrným regulátorem 110 rychlosti, pomocí něhož je možno otáčky stejnosměrného motoru 40 měnit podle potřeby, čímž se také mění rychlost rozváděče 14 á otáčky vřetena 36. Regulátor 110 rychlosti může být jakékoli běžně používané konstrukce obsahující například potenciometry nastavitelné na minimum a maximum a vymezující rychlost a používaných ve spojení s hlavním, potenciometrem, řídicím rychlost na určitý stupeň mezi minimem a maximem, U provedení podle vynálezu hlavní· potenciometr regulující rychlost je konstruován jako nastavitelný otočný potenciometr 114, umístěný na podstavci 12 a ovládaný čelním, ozubeným- kolem 116, uloženým na hřídeli potenciomietru 114, ozubenou tyčí 118, zabírající do čelního ozubeného kola 116 a uloženou kluzně na horní straně podstavce 12 v konzole 120, a řídicí vačkou 122, která je uložena na stole 18 a do jejíhož povrchu 124 zabírá snímací kladka 126 na ozubené tyči 118. Ozubená tyč 118 je vedena konzolou 123 v axiálním směru k řídicí vačce, 122 a pružina normálně přitlačuje ozubenou tyč 118, takže snímací - kladka 126 zabírá do povrchu 124 řídicí vačky 122. Řídicí vačka 122 je umístěna na stole 18 a je nastavitelná vůči stolu 18 poscuvátkem.· 123.

Při provozu zvětšující se posuv stolu 18 nastavuje v závislosti na zvětšování svitku 100 na vřetenu 30 hlavní potenciometr, regulující rychlost popsanými prostředky. Tímto nastavením se zas o nastavují otáčky stejnosměrného motoru 40 za účelem udržení konstantní obvodové rychlosti svitku 100, který se vytváří na vřetenu 36. Tímto způsobem se udržuje rychlost automaticky mechanickými prostředky, aniž by bylo třeba programovaných regulátorů nebo· přímých snímačů velikosti svitku 100. Se stejnosměrným motorem- 48, je za účelem- přenosu zpětnovazebního signálu na stejnosměrný regulátor 113 rychlosti spřažen ctáčkoměr 128.

Navíječka 10 podle vynálezu sestává - též z dvojice tažných válečků 123, 133, -uležených na skříni 16 -a - poháněných motorem 132 umístěným ve skříni 16. Motor 132 pohání váleček 128 přes hřídel 134 a váleček 130 je v záběru s válečkem 128 přes pákový mechanismus 136. Pákový mechanismus 136 je uložen na objímce 138, k níž je připevněna úložná deska 14% připevněná ke skříni 16. Hřídel 134 prochází úložnou -deskou 140 a objímkou 138, v níž se otáčí. Pákový mechanismus 136 je odpružen a umožňuje vysunutí válečku 130 ze záběru s válečkem 128.

FJčelem pákového· mechanismu 136 je odtahování pramene 102 z pouzdra pece v době, kdy činnost navíječky ID je přerušena. Pákový mechanismus 136 podle vynálezu se liší od známých obdobných mechanismů především· tím, že je namontován přímo na navíječce 10.

Obir. 3 znázoimuje navíječku ¹⁰ v poloze vzhledem k peci, z níž je skleněné vlákno odtahováno. Ke spodnímu povrchu předpecí 142 dosedá pouzdro 144, které je zpravidla bez hrotu a je opatřeno četnými otvory, jak je - popsáno v US patentovém spise č. 3 905 790. Vysoký výkon takovéhoto- pouzdra 144 umožňuje přímé navíjení, ježto z pouzdra 144 vystupují poměrně silné prameny vláken. Konstrukce znázorněná na obr. 3 je doplněna třídícím zařízením·· 146 a splétacím zařízením 148. - Z obr. 3 je též zřejmé, že navíječka 10 podle vynálezu udržuje konstantní úhel, který svírá pramen 102 se splétacím zařízením 148.

Účelem řídicí vačky 122 je nastavení lineráníhci potenciometru 114 tak, aby obvodová rychlost vytvářeného svitku 190 na vřetenu 36 byla konstantní. To má za následek lineární rychlost odtahovaného vlákna a jeho stejnoměrnou tloušťku a velikost.

Pro dosažení uvedeného účelu musí řídicí vačka 122 nastavit lineární potencicmetr 114 nelineárně za účelem přizpůsobení nelineárnímu vzrůstu cdtahcvací rychlosti, к němuž by došlo v důsledku zvětšování svitku 100, kdyby vřeteno· 36 bylo poháněno’ konstantní rychlostí.

Z hlediska hlavního- cíle vynálezu, to je aby obvodová rychlost svitku 100 byla během zvětšování svitku 100 konstantní, byly pro- výpočet povrchu vačky odvozeny tyto rovnice:

Rovnice rychlosti pramene:

V kde:

V = lineární rychlost pramene (cm/min)

D průměr svitků (cm)

W = úhlová rychlost upínacího· pouzdra (ot/min) r = poloměr svitku (cm) к = konstanta

Jestliže se:

V_o — xDoWo kde:

V₀ = počáteční rychlost pramene (cm/ /min)

D_o — počáteční průměr svitku (cm)

W_o = počáteční úhlová rychlost upínacího pouzdra (ot/imin) r₀ ~ vnitřní poloměr svitku (cm) platí:

rcD_oWo -= DW — к nebo:

r_oWo — 1’W a tedy:

W - ^r» - (W,>) rovnice # 1

Rovnice odporu s použitím otočného nastavitelného lineárního potenciometru rovnice # 2 kde

R = ljN

R = odpor

N = otáčky potenciometru (ot/min)

1₁ == odpor otáčky

Rovnice otáčivého pohybu

Y = πϋρΝ rovnice # 3 kde:

Y = přestavení vačky (cm)

N = otáčky potencicimetru (ot/min)

D_p = průměr rozteče ozubeného kola 116 potenciometru (cm)

Rovnice odporu jako funkce přestavení vač ky

Z rovnice f 2 a f 3:

R = liN

Y = πύρΝ

Dosazení rovnice *

R = 1₂Y kde (rovnice # 2) (rovnice + 3) do rovnice # 2:

rovnice Φ 4

Rovnice charakteristiky motoru stejnosměrného regulátoru rychlosti = 1₃R 4- b rovince # 5 kde:

W_m = otáčky/mín. motoru

R = odpor

1.3 a b jsou skutečné údaje získané měřeními. Závisí na maximální/minimální rychlosti zapojení lineárního potenciometru do stejnosměrného regulátoru rychlosti.

Z rovnice # 4:

R = 1₂Y

Spojení rovnic # 4 a # 5:

W_in = 1₃(1₂Y) + b = 1₃1₂(Y) + b ježto

W ^vv ni hk πϋρ rovnice + 6

Rovnice pro· počet otáček/min. vřetena jako funkce posunutí vačky w_s - -JK- w,„ kde:

W_s = počet otáček vřetene

G_ni = velikost ozubeného čelního kola stejnosměrného motoru (to je počet zubů na ozubeném čelním kole G_m)

G_s = velikost ozubeného čelního kola, pohánějícího ozubené čelní kolo vřetena (to je počet zubů na zubeném čelním kole G_s) r₀ = vnitřní poloměr svitku (cm) г = poloměr svitku (cm)

W_o = počáteční počet otáček/min. (počáteční úhlová rychlost upínacího pouzdra (ot/mín.)

Ve shora uvedených rovnicích:

rovná-li se např. r₀ = 3,2275 cm pro- výrobek 377 m/kg, W_o = 840 otáček/min. a tedy

W_s (3,2275) . (840) __ 2711,1 r r

Výsledné simultánní rovnice:

2711,1 r

W_s = —351.6Y + 1055

Spojení a nové uspořádání:

rovnice # 7

Příklad výpočtu vačkové křivky použitím rovnice

Rovnice # 7:

—7,710508 r

+ 3,000 rovnice =n= 8

Poloměr svitku v kterémkoli okamžiku:

r = r_o + A_r kde:

Gm Gs ¹3 ¹1 T Dp r = poloměr v kterémkoli okamžiku (cm) r₀ = vnitřní poloměr svitku (cm) _r = zvětšení poloměru svitku jako výsledku navíjení po určitou dobu tedy:

Příklad, u něhož:

W_s = —351.6Y + 1055

Při použití rovnice 4 1:

W_s = (W_o) kde:

W_s = počet otáček/min. vřetena r = 3,2275 + A_r při použití rovnice # 8:

7,7107508

3,2275 + A_r + 3,000 rovnice + 9

Pří použití rovnice * 9 je možno sestavit tabulku a křivku podle obr. 6. Výsledné křivky se používá к seříznutí povrchu 124 řídicí vačky 122.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Navíječka pro navíjení nekonečných vláken vyrobených zvlákňováním pod tryskoiu, zejména vláken skleněných, vystupujících ze zvlákňovací desky, vytvářející přesně navinutý návin, obsahující vřeteno, rozváděč se spirálovou vačkou pro rozvádění vlákna podél ' vřetene a prostředky k vyve·zení vzájemného· pohybu vřetene a rozváděče pro· udržení stálé vzdálenosti rozváděče vůči povrchu návinu vláken na vřetení, vyznačující se· tím, . že s vřetenem (36) uloženým na stole (18) je pohybově spřažen stejnosměrný motor (40) elektricky spojený se stejnosměrným regulátorem (110) rychlosti, k němuž je. přiřazen lineární po tenciometr (114) mechanicky spojený se snímací kladkou (126), · k níž je přiřazena řídicí vačka (122) s nelineárním· průběhem.
2. 2. Navíječka podle bodu 1,. vyznačující se tím, že stůl (18) vřetene (36) je pohybově spřažen s reversačním. stejnosměrným motorem (34), který je elektricky spojen prostřednictvím přídavného stejnosměrného regulátoru (108) rychlosti se snímačem. (89) vzdálenosti rozváděče (14) a povrchu návinu na vřetení (36).
3. 3. Navíječka podle bodu 1, vyznačující se tím, že řídicí vačka (122) je upevněna na stole (18) vřetene (36).