DE1560618C - Vorrichtung zur Konstanthaltung der Fadenspannung an Wickeleinrichtungen - Google Patents

Description

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Die Erfindung, betrifft eine Vorrichtung zur Kon- det und bei Winkelverdrehungen des Hebels aus der

stanthaltung der Fadenspannung an Wickeleinrich- vorbestimmten Lage ein dem Drehmoment der ersten

tungen, insbesondere für synthetische Fäden mit Feder um die Hebeldrehachse entgegengesetztes, zur

hohen Fadenlaufgeschwindigkeiten, mit einem den Winkelverdrehung proportionales Drehmoment er-

Fadenlauf belastenden, auf den Spulenantrieb wir- 5 zeugt. Da die erfindungsgemäße Vorrichtung nur eine

kenden kraftbeaufschlagten Hebelsystem. vernachlässigbar kleine Trägheit besitzt, läßt sie sich

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art wird auch für höchste Fadengeschwindigkeiten verwenden, der Faden über ein zweiarmiges Hebelsystem geführt, Grundsätzlich ist es ausreichend, neben der unterweiches durch ein Gewicht belastet ist, das an einem halb des Schwenkpunktes angeordneten Feder nur von einer im Drehpunkt des Hebelsystems angeord- io eine die Nennfadenspannung erzeugende Feder vorneten Rolle ablaufenden Faden angehängt ist, so daß zusehen. Da die Fadenspannung in der Regel nur die Angriffspunkte des Fadens an dem Hebelsystem wenige Gramm beträgt, ist es vorteilhaft, daß das jeweils gleich weit von dem Drehpunkt entfernt sind. Hebelsystem aus einer Platte besteht, deren eine Seite Unabhängig von der Winkelstellung der Hebel er- den die Nennfadenspannung erzeugenden Hebelarm zeugt daher das Gewicht an den Hebelenden die 15 und deren gegenüberliegende Seite einen weiteren gleiche, auf den Faden wirkende Zugkraft. Diese be- Hebelarm bildet, an dem eine Entlastungsfeder ankannte Vorrichtung ist in der Lage, auch bei Schwan- greift. Die die Nennfadenspannung erzeugende Feder kungen die Fadenspannung konstant zu halten. Sie sowie die Entlastungsfeder wirken sodann gegeneinbesitzt aber den Nachteil, daß sie ihrer fadenspannen- ander, so daß sich sehr geringe Nennfadenspannungen den Funktion nur bei niedrigen Fadenlaufgeschwin- 20 leicht einstellen lassen, auch wenn Federn mit steiler digkeiten gerecht zu werden vermag. Denn nur bei Kennlinie verwendet werden. Weiterhin wird durch niedrigen Laufgeschwindigkeiten bleibt der Ge- die Verwendung starker Federn das Schwingungs- ^s schwindigkeitswechsel so niedrig, daß das Gewicht verhalten des Systems verbessert. Zur Einstellung der \»' und die von ihm beaufschlagten Hebelarme diesen Nennfadenspannung ist es zweckmäßig, mindestens Schwankungen in ausreichendem Maße zu folgen ver- 25 eine der außermittig an den Hebelarmen angreifenden mögen. Bei schnellem Geschwindigkeitswechsel wir- Federn, deren Kraftlinie nicht durch den Drehpunkt ken auf das Hebelsystem zusätzliche Beschleuni- der Platte verläuft, an einen Hebel anzuschließen, gungskräfte, die die bekannte Vorrichtung für eine der zur Veränderung der Federvorspannung verstell-Verwendung bei mittleren und hohen Fadenlaufge- bar ist;
schwindigkeiten unbrauchbar macht. 3° In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zu-

Andere bekannte Vorrichtungen zur Erreichung sätzliche Steuermittel vorgesehen, die die Federspander erforderlichen Spannungsbeständigkeit des aufge- nung in Abhängigkeit von der fortschreitenden Verspulten Fadens oder auch zur Erreichung einer vor- änderung des Wickeldurchmessers der Spule steuern, bestimmten, programmgeregelten Abänderung dieser Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung Spannung, beispielsweise in Abhängigkeit von dem 35 wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erallmählich zunehmenden Durchmesser der sich auf- läutert. In der Zeichnung zeigt
wickelnden Spule, sind mit äußerst komplizierten und Fig. 1 eine Frontansicht der erfindungsgemäßen empfindlichen Organen ausgerüstet. Ihre Aufgabe Wickelvorrichtung in vereinfachter Darstellung,
besteht darin, die Drehgeschwindigkeit des das Wick- Fig. 2 in perspektivischer und schematischer Darlungssystem antreibenden Motors zu steuern, so daß 4° stellung das Zusammenwirken der Konstruktionselejede Veränderung im Verhältnis zwischen der Zu- mente der Vorrichtung und■·■

führgeschwindigkeit des Fadens und der Sammelge- F i g. 3 und 4 eine schematische Darstellung der

schwindigkeit, d. h. der augenblicklichen tangen- Wirkungsweise der Vorrichtung. ^

tialen Geschwindigkeit, der in Bildung begriffenen Wie sich aus Fig. 1 ergibt, ist die Wickelmaschine %ß

Wicklung ausgeglichen wird. Diese Veränderungen 45 grundsätzlich in an sich bekannter Weise aufgebaut

werden im allgemeinen durch eine am Ende eines und besteht aus einem Maschinengestell B und einem

schwenkbaren Armes angebrachte Vorgelegescheibe Spulkopf A mit einem Spulenkörper R, um welchen

herbeigeführt, deren Verstellungen dazu benutzt wer- die Spule 10 mit dem durch eine Fadenführervor-

den, mittels geeigneter Hilfssysteme die Drehzahl des richtung 11 zweckmäßig verteilten Garn aufgewickelt

Motors zu steuern. Das gleiche Getriebe bestimmt 50 wird. Der Faden F gelangt mit einer vorbestimmten

auch die Spannung des auf die Spule laufenden Fa- Zuführgeschwindigkeit Vf an die Maschine und

dens, indem auf den die Vorgelegescheibe tragenden wird mit einer Aufspulgeschwindigkeit Vr, die aus Arm eine bestimmte Kraft zur Einwirkung gebracht . der augenblicklichen tangentialen Geschwindigkeit

wird. ,.',.. der in Aufwicklung befindlichen Spule hervorgeht,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine 55 gespult. , -

einfache Vorrichtung zur Konstanthaltung der Faden- Der ankommende Faden F wird zunächst durch

spannung an Spul- und Wickelmaschinen zu schaf- eine Fadenöse 12 geleitet, von dort einer Umlenk-

fen, die für mittlere und hohe Fadenlaufgeschwindig- rolle 13 zugeführt, über welche er zu einem Faden-

kciten einsetzbar ist. führer 14 der Fadenführervorrichtung 11 geleitet

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer 60 wird. Die Umlenkrolle 13 ist an einem Ende eines ■: Vorrichtung der eingangs geschilderten Art dadurch um eine Achse 16 schwenkbaren Armes 15 angegelöst, daß das Hebelsyslem einen mindestens zwei- ordnet (vgl. Fig. 2). Der Spulenkörper R wird unarmigen Hebel enthält, an dem eine erste Feder wirkt, mittelbar oder über geeignete Übersetzungen durch ';■ die in einer vorbestimmten Lage des Hebels die einen Elektromotor Λ/ angetrieben. Auf die Umlenk-Nenn-Fadenspannung erzeugt und an dem mindestens 65 rolle 13 wird im Sinne des Pfeiles D eine Kraft auseine weitere Feder unterhalb des Schwerpunktes so geübt, welche die Spannung des von der Spule 10 auf- :ingeordiict ist, daß ihre Kraftiichluiig in der vorbe- genommenen Fadens bewirkt. Diese in der Regel sehr stimmten Lage des Hebels dessen Drehachse schnei- geringe Kraft, die von der Feinheitsnummer des

Fadenmaterials und anderen bekannten Faktoren abhängt, muß unter Berücksichtigung der fortschreitenden Veränderung des Spulendurchmessers praktisch konstant gehalten werden. Diese Kraft muß deshalb genau gesteuert werden und sollte, wenigstens theoretisch, keine Änderung erfahren, unabhängig von der Lage, die die Umlenkrolle 13 während des Aufwickeln praktisch einnehmen könnte.

Die Schwingungen des Armes 15 werden dazu verwendet, die Geschwindigkeit des Motors und damit die Drehgeschwindigkeit der Spule 10 zu steuern, wenn infolge irgendeiner augenblicklichen Störung oder infolge des allmählich anwachsenden Spulendurchmessers die gewünschte Übereinstimmung zwischen Zuführgeschwindigkeit Vf und Aufspulgeschwindigkeit Vr nicht erhalten bleiben sollte. Unter der beispielsweisen Annahme, daß die Aufspulgeschwindigkeit Vr in einem bestimmten Augenblick geringer als die Zuführgeschwindigkeit Vf ist, verstellt sich die durch die Kraft D beaufschlagte Umlenkrolle 13 nach unten, bis diese beispielsweise die mit 13' in Fig. 1 dargestellte Lage einnimmt und entsprechend den Arm 15 in die Stellung 15' verschiebt. Die umgekehrte Verstellung erfolgt, wenn die Aufspulgeschwindigkeit Vr höher ist als die Zuführgeschwindigkeit Vf. Aus diesem Beispiel ergibt sich, daß in solchen Fällen zwecks Wiedererlangung der gewünschten Übereinstimmung die Drehzahl des Motors M erhöht oder herabgesetzt werden muß. Um dies zu erreichen, müssen die beiden nachstehenden Bedingungen beachtet werden: .

a) Die Kraft D darf durch die Verstellung des Armes 15 nicht beeinflußt werden, damit dem •Faden nach wie vor die gewünschte Spannung erteilt wird; .

b) Die Veränderung der Motorspeisung muß eine ' Verstellung des Armes 15 bewirken, ohne daß jedoch unerwünschte Widerstände oder Veränderungen hinsichtlich der Kraft D entstehen bzw. eintreten. ,

Wie diese beiden Bedingungen auf Grund der erfindungsgemäßen Lehre verwirklicht werden, ist in Fi g. 2 dargestellt. Mit der Achse 16 ist ein Hebel 20 verbunden, welcher im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Formplatte besteht, die sich um den durch die Achse 16 gebildeten Schwenkpunkt O im Gleichgewichtszustand befindet. An den beiden entgegengesetzten Außenkanten des Hebels 20 sind bei 21 eine Zugfeder 23 und bei 22 eine Entlastungsfeder 24 angeschlossen. Eine der beiden Federn, im dargestellten Ausführungsbeispiel die Zugfeder 23, wird bei 25 an einen Hebel 26 befestigt, der zwecks Steuerung bzw. selbsttätiger Veränderung der Eichung der Feder verstellbar ist, beispielsweise indem man auf eine Schraube 27 oder ein anderes Mittel zur selbsttätigen Änderung der genannten Eichung im Zusammenhang mit der fortschreitenden Änderung des Durchmessers der in Aufwicklung befindlichen Spule IO einwirkt. Der Pfeil 28 zeigt schematisch diese Einstellung.

Die andere Feder, im dargestellten Ausführungsbeispiel die Entlastiingsfeder 24, ist bei 29 an einem Festpunkt verankert.

An einem unterhalb des Schwenkpunktes O der Schwenkachse 16 liegenden Punkt 30 des Hebels 20 ist eine dritte Feder 31 befestigt, deren anderes Ende an einem Festpunkt 32 verankert ist. Auch hier können gegebenenfalls Mittel vorgesehen werden, um die Vorspannung der Feder zu verändern. Die Feder 31 ist so angeordnet, daß die Verbindungslinie der Punkte 30 und 32, solange der Hebel 20 seine in F i g. 2 dargestellte Mittellage einnimmt, durch den Schwenkpunkt O geht. In dieser Gleichgewichtslage übt die Feder 31 keinerlei Kraft aus, die geeignet wäre, den Hebel 20 in der einen oder anderen Richtung zu verschwenken. ·
- In diesem Gleichgewichtszustand des Hebels 20 ist die auf die Umlenkrolle 13 einwirkende Kraft D abhängig von der Differenz der durch die Zugfeder 23 und die Entlastungsfeder 24 ausgeübten ■ Kräfte. Andererseits ist bekannt, daß der elastische Widerstand einer Feder notwendig eine Funktion der Änderung ihres Verformungszustandes und über den auf Zug beanspruchten Federn der elastische Widerstand eine Funktion der Dehnung ist.

Es soll ηιίη, wie in Fig. 3 veranschaulicht, angenommen werden, daß der Arm 15 sich nach oben verstellt, so daß die Zugfeder 23 gespannt wird, wälvrend die Entlastungsfeder 24 sich zusammenzieht und kürzer wird. Unter diesen Umständen steigt die auf die Umlenkrolle 13 wirkende Kraft an; Es ändert sich jedoch gleichzeitig die Lage der dritten Feder 31 gegenüber dem Schwenkpunkt O. Dadurch wird der Angriffspunkt ihrer Kraft bei 30 in eine Lage verlegt, in der infolge des Vorhandenseins eines Hebelarms ein "Drehmoment ensteht, das bestrebt ist, den Hebel 20 im Sinne des PfeilesX in Fig. 3 zu verschwenken, so daß die durch die Zugfeder 23 hervorgerufene Krafterhöhung und ' die durch die Entlastungsfeder 24 bewirkte Kräftverminderung wieder ausgeglichen werden. ' . ^;

Die entgegengesetzte Wirkung ergibt sich, wenn die Umlenkrolle 13 abgesenkt wird, wie es in F i g;. 4 dargestellt ist. In diesem Falle wirkt sich die Kraft der dritten Feder 31 zwischen den Festpunkten 32 und 30 auf der anderen Seite des Schwenkpunktes O aus, so daß an dem Hebel 20 ein zusätzliches Drehmoment angreift, das nunmehr bestrebt ist, den Hebel im entgegengesetzten Sinn, nämlich in Richtung des Pfeiles Y, zu verschwenken und dadurch die entgegengesetzte Änderung der durch die beiden Federn 23 und 24 erzeugten Kräfte ausgleicht. ■'·..■

Durch eine zweckmäßige Bemessung der verschiedenen festen, beweglichen und elastischen Konstruktionselemente und durch eine geeignete geometrische Anordnung der Festpunkte 21, 22 und 30 der Federkräfte an dem Hebel 20 bzw. des Schwenkpunktes O ist es möglich, die angestrebte Beständigkeit der Kraft D zu erreichen, unabhängig von der jeweiligen Lage der Umlenkrolle 13 für die gesamte Weite des Bogens, den diese Umlenkrolle beim Betrieb der Wickelmaschine zu durchlaufen vermag.

Die Kraft D darf ihrerseits zwecks Steuerung der Geschwindigkeit des Motors M beispeilsweise durch das Auftreten von Reibungswiderständen o. dgl. keine Änderungen erfahren. Die an sich bekannte Lösung dieses Problems wird gleichfalls an Hand der Fig. 2 erläutert. Die Achse 16 wird mittels eines. Verbindungsstückes 40 in Form einer koaxialen Achse 41 gleichsam verlängert. Die Achse 41 ist mit einem Abdeckorgan, im dargestellten Ausführimgsbeispiel mit einer Blende 42, versehen, die infolge einer durch eine Schwenkbewegung des Armes 15

verursachten Drehung der Achse 41 zwischen eine Lichtquelle 43 und ein lichtempfindliches Element 44, im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Photorheostaten, eingeschwenkt werden kann. Entsprechend der jeweiligen Lage der Blende 42 wird der Erregungszustand des lichtempfindlichen Elements 44 verändert, während die Bewegungen der Blende keinem Reibungswiderstand ausgesetzt sind.

Das am Ausgang des lichtempfindlichen Elements 44 entstehende Signal wird über einem geeigneten, schematise» mit 45 bezeichneten Stromkreis einem ' Verstärkersystem 46 zugeleitet, und daraufhin in bekannter Weise dazu ausgenutzt, auf die Stromzufuhr einzuwirken, beispielsweise auf den Erregerstromkreis des Motors M, um dessen Geschwindigkeit zu ändern und um die eingangs erwähnten Rücklaufeffekte in die gewünschten Zustände einer Übereinstimmung zwischen den Zuführgeschwindigkeiten Vf und der Aufspulgeschwindigkeit Vr des Fadens zu erreichen.

Die erfindungsgemäße Wickelvorrichtung kann selbstverständlich durch weitere Konstruktionselemente vervollständigt werden, beispielsweise zur Programmregelung der Spannung der Zugfeder 23 in Abhängigkeit von dem jeweiligen Durchmesser der Spule 10. Es können auch Gleichgewichtsmassen vorgesehen werden, um zu gewährleisten, daß der um den Schwenkpunkt O schwenkbare Komplex sich bei jeder Lage im gewünschten Gleichgewichtszustand indifferent verhält. Es können schließlich Unterbrecher vorgesehen werden, beispielsweise Queck-Silberunterbrecher, um den Motor abzuschalten, sobald die Verstellungen der Umlenkrolle 13 die für die Praxis zulässigen Grenzen des Ausschlages überschreiten. Endlich können Unterbrecher eingeschaltet werden, die durch auf die Verstellungen des Arms 15 ansprechende Organe beaufschlagt werden, um beispielsweise bei einer Geschwindigkeitsabnahme der Spule sofort einzugreifen, falls die Sammelgeschwindigkeit die der Zufuhr überschreitet.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Konstanthaltung der Fadenspannung an Wickeleinrichtungen, insbesondere für synthetische Fäden mit hohen Fadenlaufgeschwindigkeiten, mit einem den Fadenlauf belastenden, auf den Spulenantrieb wirkenden kraftbeaufschlagten Hebelsystem, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelsystem einen mindestens zweiarmigen Hebel (20) enthält, an dem eine erste Feder (23) wirkt, die in einer vorbestimmten Lage des Hebels (20) die Nenn-Fadenspannung erzeugt und an dem mindestens eine weitere Feder (31) unterhalb des Schwenkpunktes (O) so angeordnet ist, daß ihre Kraftrichtung in der vorbestimmten Lage des Hebels (20) dessen Drehachse schneidet und bei Winkelverdrehungen des Hebels (20) aus der vorbestimmten Lage ein dem Drehmoment der ersten Feder (23) um die Hebeldrehachse entgegengesetztes, zur Winkelverdrehung proportionales Drehmoment erzeugt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelsystem aus einer Platte (20) besteht, deren eine Seite den die Nenn-Fadenspannung erzeugenden Hebelarm und deren gegenüberliegende Seite einen weiteren HebelaTm bildet, an dem eine Entlastungsfeder (24) angreift. .

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der außermittig an den Hebelarmen angreifenden Federn (23 oder 24) an einen Hebel (26) angeschlossen ist, der zur Veränderung der Federvorspannung verstellbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Steuermittel vorgesehen sind, die die Federvorspannung in Abhängigkeit von der fortschreitenden Veränderung des Wickeldurchmesser der Spule (10) steuern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen