DE1629304B2 - Einrichtung zur steuerung des wickelvorganges an einer vorrichtung zur herstellung von gewickelten hohl- bzw. schalenkoerpern aus faserverstaerktem kunstharz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung des Wickelvorganges an einer Vorrichtung zur Herstellung von gewickelten Hohl- bzw. Schalenkörpern aus faserverstärktem Kunstharz, mit geometrisch geordneten Faserlagen, wobei der Faserstrang durch einen mittels Hydraulikmotor angetriebenen Schlitten am Drehdorn hin und her oder um den Dorn herum bewegbar ist und der Steigungswinkel der Wicklung, also das Verhältnis von Dorndrehzahl zur Schlittengeschwindigkeit, vorwählbar ist.

Bei derartigen Einrichtungen bereitet es besondere Schwierigkeiten, die für die vielfältigen Wickelaufgaben erforderlichen Bewegungen des Schlittens und des Fadenauges im richtigen Verhältnis zueinander und zur Bewegung des Drehdorns zu koordinieren und während des ganzen Wickelvorganges vor Abweichungen zu sichern.

Dazu kommt, daß der Antrieb des Schlittens sowie der Fadenaugen-Zustellung nach einem vorgegebenen periodischen Programm steuerbar sein muß und daß zur wirtschaftlichen Ausnutzung der Anlage ein möglichst breites und vielseitiges Wickelprogramm zur Verfugung stehen soll.

Die bekannten, zu diesem Zweck entwickelten Einrichtungen, verwenden meist mechanische Getriebe mit vielen Abstufungen zur Variation des Steigungswinkels der Wicklung, wobei der periodische Programmablauf dadurch erreicht wird, daß Übertragungsmittel, z. B. Gelenkketten, durch Aussparungen die erforderlichen Intervalle erzeugen. Diese zwangläufigen Mittel arbeiten zwar sehr genau, haben jedoch den grundsätzlichen Mangel, daß sie in ihren Variationsmöglichkeiten, insbesondere hinsichtlich der Steigungswinkel der Wicklung, sehr begrenzt sind, wobei sich fein abgestufte Winkelwerte überhaupt nicht erzielen lassen, da sich die erforderlichen Radverhältnisse des Getriebes nicht oder nur mit einem Aufwand

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an Radsätzen verwirklichen lassen, der nicht tragbar Primärimpulse/Sekundärimpulse eine Einstellzahl für ist. Mit den bekannten stufenlosen mechanischen den Wickelwinkel ergibt, welche praktisch stufenlos und hydraulischen Drehmomentwandlern könnte zwar variabel ist. Ferner ist es durch Einstellung bestimmjede beliebige Übersetzungsstufe in einem weiten ter Vorwahlzeiten möglich, den Schlitten eine sym-Bereich eingestellt werden. Bekanntlich sind jedoch 5 metrische oder unsymmetrische Hin- und Herbewederartige Getriebe geometrisch ungenau, so daß trotz gung mit vorgewählten Haltezeiten periodisch auszusätzlicher Regeleinrichtungen ein Pendeln der tat- führen zu lassen. Dabei wird nach Erreichen der sächlichen Übersetzung gegenüber der Soll-Über- letzten Vorwahlzahl durch einen Steuerimpuls der setzung zu befürchten ist und die Herstellung von geo- summierende Zählwert im Sekundärzähler gelöscht, metrisch geordneten Fadenlagen nicht gewährleistet ist. io und die Impulszählung beginnt sofort wieder von Null

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun im wesent- aus, so daß das periodische Programm sich wiederholt, liehen darin, eine Einrichtung der eingangs erwähnten Ein besonderer Vorteil dieses summierenden Sy-Art zu schaffen, bei welcher jedoch die angeführten stems ergibt sich daraus, das es, wie nachstehend beMängel und Schwierigkeiten behoben sind, wobei schrieben, in jedem Punkt des Grundprogramms also für alle vorkommenden Bewegungsverhältnisse 15 gestattet, mit weiteren Vorwahlzahlen auch zusätzliche zwischen Fadenauge und Schlitten die erforderlichen Funktionen und Einrichtungen in den periodischen Werte in praktisch stufenloser Abstufung vorpro- Wickelvorgang einzuschalten.

grammiert werden können und die bei den herkömm- Beim Wickelvorgang wird angestrebt, daß die Faserliehen stufenlosen Drehmomentwandlern auftretenden * stranganlagen in Dornlängsrichtung möglichst genau Ungenauigkeiten nicht zu befürchten sind. Dabei 20 aneinander anschließen, d. h. also, daß der Dorn sollen sich je nach Wahl symmetrische oder unsym- beim Wickeln eines geschlossenen Faserstrangmusters metrische Hin- und Herbewegungen des Schlittens um die Strangbreite, gemessen in Umfangsrichtung, mit vorgewählten Haltezeiten durchführen lassen, weitergelaufen ist. Zu dieser Korrektur der Strangwobei sich das periodische Programm nach Ablauf ablage benutzt die Erfindung die Haltezeit des Schiitselbsttätig wiederholt. 25 tens, wobei eine zweite, nur während der Haltezeit

Außerdem soll eine automatische Korrektur der . des Schlittens wirksame Vorwahl im Primärzähler

Bandablage möglich sein, so daß die genaue Ablage einstellbar ist, die als Korrektur der Faserstrang-

des Wickelbandes auf dem Dorn auch bei hohen ablage verwendbar ist.

Wickelgeschwindigkeiten gewährleistet ist. Eine weitere vorteilhafte Nutzanwendung der erfin-

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer 30 dungsgemäßen Einrichtung besteht in einer exakten

Einrichtung zur Steuerung des Wickelvorganges an Steuerung der Bewegungsumkehr des Schlittens. Dabei

einer Vorrichtung zur Herstellung von gewickelten besteht die Forderung, die Schlittengeschwindigkeit

Hohl- bzw. Schalenkörpern aus faserverstärktem in den Umkehrpunkten so abzubauen, daß es möglich

Kunstharz, mit geometrisch geordneten Faserlagen, ist, eine maximale Schlittengeschwindigkeit zuzulassen,

wobei der Faserstrang durch einen mittels Hydraulik- 35 ohne daß durch den Umkehrvorgang unzulässig hohe

motor angetriebenen Schlitten am Drehdorn hin und Massenkräfte wirksam werden.

her oder um den Dorn herum bewegbar ist, und der Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß

Steigungswinkel der Wicklung, also das Verhältnis im Bereich der Bewegungsumkehr des Schlittens ein

von Dorndrehzahl zur Schlittengeschwindigkeit, vor- Meß-Wertgeber, beispielsweise ein Potentiometer,

wählbar ist, dadurch gelöst, daß zur Erzeugung elek- 40 angeordnet ist, welches vom Schlitten betätigt wird

irischer, mit der Umfangsgeschwindigkeit des Dreh- und welches mit dem Stromkreis des Ist-Wertgebers,

dorns synchroner Impulse ein Impulsor vorgesehen z. B. eines Potentiometers, für die Schlittenbewegung

ist, welcher mit einem Primärzähler zusammenwirkt, elektrisch gekoppelt ist.

der die der Vorwahl entsprechende Impulszahl an Man könnte eine ähnliche Wirkung auch dadurch einen Sekundärzähler weitergibt, und daß zur Um- 45 erzielen, daß mit rein elektrischen Mitteln der Schlitten Wandlung der Sekundärimpulse in mechanische abgetastet wird und von einem vorwählbaren Zeit-Schritte ein Digital-Analog-Wandler, bestehend im punkt an eine Reihe von Zusatzwiderständen elektrisch wesentlichen aus einem Schrittmotor, einem hydrau- stufenweise in den Kreislauf eingeschaltet werden, lischen Servo-Ventil, einem Hydro-Motor und einem Diese Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß sie Soll-Wertgeber, vorgesehen ist, wobei der Soll- 5° — im Gegensatz zum Erfindungsvorschlag — nicht Wertgeber mit einem Hydro-Motor funktionsverbun- stufenlos, sondern in Stufen wirkt und außerdem den ist, dessen Drehwinkel in Verbindung mit einem zeitabhängig ist, so daß sich eine von der jeweiligen Ist-Wertgeber eine Größeneinheit des Schlittenweges Schlittengeschwindigkeit abhängige Verschiebung und bei vorzugsweise konstanter Dorndrehzahl bestimmt. Verfälschung der gewünschten Verzögerungskurve

Für den Extremfall, daß eine Faserstrangablage 55 ergibt.

parallel zur Drehdornachse, mit einem Steigungs- Auch für die Steuerung der Einrichtung zur Faserwinkel der Wicklung von 0°, aufgebracht werden soll, strangführung bzw. der Zustellung des Faserstrangist nach der Erfindung ein besonderer Antrieb des Führungsauges zum Wickeldorn, ist die erfindungs-Impulsors vorgesehen, welcher unabhängig von der gemäße Einrichtung in vorteilhafter Weise geeignet. Dorndrehzahl arbeitet, so daß nur der Schlitten durch 6° Bei den bekannten servohydraulisch gesteuerten Einden Digital-Analog-Wandler bewegbar ist, während richtungen wird die Einleitung dieser Zustellbewegung die schrittweise Drehung des Dorns in den Endstellun- durch rein mechanische Steuermittel ausgelöst. Diese gen der Schlittenbewegung durch vorgewählte Sekun- haben jedoch den Nachteil, daß ihre Funktion eine därimpulse auslösbar ist. umfangreiche Berechnung und schwierige Einstellung

Mit diesen Mitteln kann man also durch den im 6g bei jedem Wickelprogramm voraussetzt.

Primärzähler eingestellten Aussiebfaktor jeder Um- Demgegenüber wird die gesteuerte Zustellung des

fangsgeschwindigkeit eine Schlittengeschwindigkeit zu- Führungsauges erfindungsgemäß dadurch erreicht,

ordnen, wobei der Aussiebfaktor als Quotient aus daß der Meßwertgeber über einen Hebelarm durch

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je einen an den Enden des Schlittenbettes angebrach- ordnete Sefvoeinrichtungen die Schlittenbewegung in

ten, in Längsrichtung einstellbaren Anschlagzapfen Abhängigkeit der Dorndrehung. Die Verwendung

' Vom Schlitten betätigt wird, wobei der Meßwertgeber eines elektrohydraulischen Schrittmotors ergibt den

so ausgelegt ist, daß der Schlitten bei einer Von der Vorteil, daß auf Grund des Nachlaufwinkels zwischen

Mittellage um einen bestimmten Winkel verstellbaren 5 Elektromotorwelle und Hydraulikmotorwelle bei

Lage des Hebelarms anhält. schnellem Richtungswechsel eine gewisse Anzahl von

Außerdem ist nach der Erfindung der Schlitten Steuerimpulsen gespeichert werden und wieder in die

I mit einer an sich bekannten, servohydraulisch be- Schlittenkoordination einkorrigiert werden kann.

! tätigten, ausfahrbaren Stange mit Fäserstrang-Füh- Ferner gibt der elektrohydraulische Schrittmotor

: rungsauge versehen, dessen Bewegungsbeginn und io ein ausreichend hohes Drehmoment ab, um den SoIl-

i -ende Bestandteil des periodischen elektronisch ge- Wertgeber nicht nur direkt, sondern auch indirekt

; steuerten Wickelprogramms sind, wobei zusätzlich über eine Steuerkurve anzutreiben, deren Formverlauf

^: eine Kurvenscheibe vorgesehen ist, welche die Positio- die Betätigung dieses Soll-Wertgebers und damit den

nierung des Führungsauges über einen Soll-Wertgeber, Schlitten in linearer oder nicht linearer Koordination

: beispielsweise ein Potentiometer, steuert. 15 zum Dorn einsteuert. In diesem Zusammenhang ergibt

: Diese Mittel ergeben vor allem den Vorteil, daß sich erfindungsgemäß eine vorteilhafte Erweiterung

I an jedem beliebigen Punkt der Schlitteftbewegung des Steuerprogramms dadurch, daß mit dem Hydrau-

die Kurvenscheibe für die Steuerung des FührUngs- likmotor des Schrittmotors weitere Steuerscheiben

auges durch einen elektronischen Impuls eingeschaltet gekoppelt sind, von denen jede eine lineare oder nicht

', werden kann, wobei sich dann diese Einschaltung 20 lineare Funktionen im Wickelprogramm steuert.

während des gesamten Wickelprogramms mit absoluter In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines

i Genauigkeit wiederholt. Außerdem kann dadurch schematischen Anordnungsbeispiels näher erläutert,

I dieselbe Kurvenscheibe bei verschiedenen Dornlängen wobei angenommen ist, daß ein zylinderförmiger

I verwendet werden, wobei der Einschaltpunkt jeweils Dorn 1 bewickelt werden soll.

: durch Änderung der Vorwahl im Sekundärzähler 25 Im wesentlichen besteht die gezeigte Wickelanlage

\ an die betreffende Dornlänge angepaßt wird. aus drei Einzelgruppen, nämlich

! Eine weitere Funktion im periodischen Wickel- _{I} der Drehdorn} j _{mit Antrieb und Steuer}.

j programm betrifft die periodische Beschleunigung mitteln

j und Verzögerung der Umfangsgeschwindigkeit des _{n) def Sc}'_{hUtten2 mit Antrieb und Steuer}.

; Wickeldomes unter Verwendung der ernndungs- 30 mitteln und

:i gemäßen Einrichtung. Bei Körpern mit angewickelten _{m) die} Programmiereinrichtung.
! Boden und bei Vorhegen eines kleinen Wickelwinkels

ii muß der Schlitten in seinen Endstellungen verhältnis- In der Gruppe I ist die Welle 3 des Drehdorns 1 i mäßig lange verharren, bis der Wickelarm den Faser- zwischen dem Reitstock 4 und dem Lager 5 drehbar j strang um den Wickelkörper geschlungen hat bzw. 35 gelagert und wird z. B. durch den Kettentrieb 6, 7 ! bis sich der Dorn um etwa 180° gedreht hat. angetrieben. Das treibende Rad 6 sitzt auf der Aus-I Da diese Haltezeiten unwirtschaftlich sind, wird gangswelle 8 eines stufenlos regelbaren Getriebes 9, ] bekanntlich am Beginn der Wickelarmfunktion der welches z. B. über den Zahnriemenantrieb 10, 11 von Dorn beschleunigt und wieder verzögert, bis der einem Hydro-Motor 12 angetrieben wird und durch ■ Wickelarm mit dem Führungsäuge wieder in seiner 40 das Handrad 13 regelbar ist. Mit der Welle 8 ist ferner : Ausgangsposition steht. Zu diesem Zweck wird bei ein ins Schnelle übersetztes Zahnradvorgelege 14, 15 I bekannten Wickelmaschinen die genannte Änderung drehschlüssig verbunden. Dieses treibt über ein Stufen-I der Dorndrehzahl durch Verwendung eines Differen- getriebe 16 den Impulsor 17 an, welcher die Primär-I tialgetriebes erreicht, welches den Dom zusätzlich impulse für den Primärzähler (vgl. Gruppe III) liefert. jj antreibt. Diese Mittel sind jedoch, besonders bei 45 Das Getriebe 16, dessen Drehzahlstufen durch einen I größeren Dornabmessungen, nicht zweckmäßig, da Schaltknopf 18 wählbar sind, ermöglicht es, die Ah-I die rasche Beschleunigung und Verzögerung der Dörrt- triebsdrehzahl des Impulsors 17 bei Veränderungen ¹ masse eine entsprechend starke Beanspruchung und der Dorndrehzahl jeweils in der erforderlichen Höhe hohen Verschleiß der mechanischen Teile zur Folge bzw. auf der optimalen Impulsfrequenz zu halten, hat. Außerdem nimmt die Einstellung und Zurüstung 50 Mit dem Kettenrad 7 ist ein Kettenrad 19 drehschlüssig solcher Einrichtungen viel Zeit in Anspruch. verbunden, welches über ein Kettenrad 20 eine Steuer-Demgegenüber ist bei der ernndüngsgemäßen Ein- welle 21 antreibt. Zwischen dieser und dem Kettenrichtung vorgesehen, daß die entsprechende Beein- rad 20 ist eine hydraulische Kupplung 22 angeordnet, flussung des (servo-)hydraulischen Dornantriebes in welche durch Drucköl betätigt wird, das vom Magnet-Abhängigkeit vom Wickelprogramm elektronisch 55 Ventil 24 über die Leitung 23 zugesteuert wird. Auf steuerbar ist, wodurch die Einstell- und Rüstzeiten der Steuerwelle 21 sitzt eine Sperrscheibe 25, in deren der Einrichtung auf ein Minimum reduziert sind. Ausnehmung 26 ein konischer Sperrkeil 27 unter Auch können keine schädlichen Spitzenbeanspruchun- Einwirkung einer Feder 28 einrastet. Ferner ist mit gen auftreten, da die Beschleunigungs- und Verzöge- der Steuerwelle 21 ein Steuernocken 29 verbunden, rungsmomente vom hydraulischen Antrieb aufgebracht 60 welcher über einen Stößel ein hydraulisches Ventil 30 werden, ohne daß dieser in nachteiliger Weise groß für die Beschleunigung der Dornumdrehungen steuert, bemessen werden müßte. Am Ende der Steuerwelle 21 ist eine Kurvenscheibe Die Umwandlung der aus dem Sekundärzähler 31 befestigt, welche für die Steuerung der Zustellung kommenden Impulse in mechanische Schritte erfolgt des Faserstrangauges (vgl. Gruppe II) dient. Die über einen Digital-Analog-Wandler, beispielsweise 65 Kurvenscheibe 31 wirkt mit einer Steuerrolle 32 zudurch einen an sich bekannten elektrohydraulischen sammen, die an einem Schieber 33 sitzt, der im Rah-Schrittmotor mit nachgeschaltetem Meßwertgeber. men R geführt und über einen Arm 34 mit einer Dieser Disital-Analosr-Wandler steuert über züge- Gelenkkette 35 verbunden ist. Letztere ist über die

Kettenräder 36 gelegt und mit einem Ausgleichsgewicht 37 versehen. An eines der Räder 36 ist der Soll-Wertgeber 39 angeschlossen, welcher Bestandteil der Einrichtung zur Steuerung der Zustellung des Faserstrangauges ist.

Der Schlitten 2, als Hauptbestandteil der Gruppe II, wird durch einen Hydro-Motor 40 angetrieben, dessen Drehzahl durch ein Servo-Ventil 41 steuerbar ist. Der Schlittenantrieb erfolgt über ein Wechselgetriebe 42, 43, 44, 45 mit mehreren Stufen, welche durch die Klauenkupplungen 46,47 mittels Schalthebel 48 schaltbar sind. Auf der Ausgangswelle 50 des Getriebes sitzt eine Schnecke 51, die in das Schneckenrad 52 eingreift, dessen Welle 53 ein Kettenrad 54 antreibt. In die zwischen dem Kettenrad 54 und einem Gegenrad 55 angeordnete Gelenkkette 56 ist der Schlitten 2 eingesetzt, welcher auf dem Schlittenbett 58 hin und her beweglich geführt ist.

Der Schlitten besteht im wesentlichen aus einem Rahmen 59 mit den Führungsrollen 60 und dem Träger 61 des Faserstrangauges 62, welches den aus den Fasern 63 gebildeten Strang 64 auf den Drehdorn 1 führt. Der Träger 61 ist im Schlittenrahmen 59 durch die Stangen 65 quer zum Dorn hin und her beweglich geführt. Diese Zustellbewegung wird durch eine Kolbenstange 67 bewirkt, die im Hydraulikzylinder 68 geführt ist und aus dem Servo-Ventil 69 über die Leitungen 70, 71 mit gesteuertem Druckmittel beaufschlagt wird.

Das Faserstrangauge 62 sitzt am äußeren Ende einer Welle 74, welche im Träger 61 und im Rahmen 59 drehbar gelagert ist und die Zustellbewegungen des Trägers 61 mitmacht. Am anderen Ende der Welle 74 ist ein Schneckenrad 75 angeordnet, welches mit einer Schnecke 76 im Eingriff steht, die von einem Hydro-Motor 73 antreibbar ist.

Das herausragende Ende 78 einer der Stangen 65 ist mit einer Verzahnung 79 versehen, in welche das Zahnrad 80 des Ist-Wertgebers 81 eingreift. Diese Einrichtung dient zur automatischen Korrektur der Positionierung des Faserstrangauges 62.

Die Gruppe III (Programmiereinrichtung) enthält den Primärzähler 85, den mit diesem elektrisch verbundenen Sekundärzähler 86, den elektrischen Schrittmotor 87, das hydraulische Servo-Ventil 88, den Hydro-Motor 89, welcher den Soll-Wertgeber 90 antreibt. Zum elektrischen Teil gehört noch ein Verstärker 91 für die Steuerung der Schlittenbewegung, sowie ein Verstärker 92 für die Steuerung der Faserstrangzustellung.

Wirkungsweise

Die Antriebsweise des Drehdorns 1 kann aus der Zeichnung und der vorangegangenen Beschreibung entnommen werden. Durch das stufenlos regelbare Getriebe 9 ist es möglich, die Antriebsdrehzahl den vorliegenden Gegebenheiten, insbesondere dem Durchmesser des Drehdornes 1, dem Wickelwinkel und der Beschaffenheit des Faserstranges anzupassen. Die im Getriebe 9 eingestellte Übersetzungsstufe bleibt während des ganzen Wickelvorganges unverändert bestehen, dagegen werden — wie nachstehend noch näher beschrieben — elektronisch gesteuerte Änderungen der Dorn-Umlaufgeschwindigkeit vom Hydro-Motor 12 aus vorgenommen.

Die durch den Hydro-Motor 40 bewirkte Schlittenbewegung wird grundsätzlich in allen Variationen elektronisch gesteuert. Dabei werden im Impulsor 17 pro Dornumdrehung eine bestimmte Anzahl von elektrischen Impulsen, z.B. 10 000, an den Primärzähler 85 abgegeben. Dieser ,kann, z.B. mit fünf Dekaden bis zu 99 999 Impulsen pro Sekunde zählen und gibt, je nach der berechneten Einstellung seiner Vorwahl, nur einen Teil der eingegangenen (Primär)-Impulse wieder aus, d. h., der Primärzähler zählt die eingegangenen Impulse so lange zusammen, bis die vorgewählte Impulszahl erreicht ist, worauf er

ίο einen Impuls abgibt und sofort wieder beginnt, die nachfolgenden Eingangsimpulse von Null ausgehend zusammenzuzählen, worauf bei Erreichen der Vorwahlzahl der zweite Impuls abgegeben wird usw. Diese vom Primärzähler 85 ausgegebenen Sekundärimpulse werden im Sekundärzähler 86 gezählt. Letzterer gibt, wenn die der Vorwahlzahl entsprechende Impulszahl erreicht ist, ein elektrisches Steuersignal ab, durch welches die Schlittenbewegung gesteuert werden kann, wobei durch Einstellen bestimmter Vorwahlzahlen der Schlitten eine symmetrische oder unsymmetrische Hin- und Herbewegung mit eingestellten Haltezeiten periodisch ausführen kann.

Im einzelnen wird dies dadurch erreicht, daß mit den aus dem Sekundärzähler über die Vorwahlen herauskommenden Sekundärimpulsen der Schrittmotor 87 angetrieben wird. Dieser erzeugt pro Steuerimpuls einen bestimmten Drehwinkel in einem bestimmten Drehsinn, welcher über das hydraulische Servo-Ventil 88 und den Hydro-Motor 89 an den Soll-Wertgeber 90 weitergeleitet wird. Über einen Verstärker 91, der durch die Leitung 101 mit dem elektrischen Teil des Servo-Ventils 41 verbunden ist, steuert dieses den Hydro-Motor 40 derart, daß dessen Drehwinkel in Übereinstimmung mit dem Ist-Wertgeber 100 einen Schlittenweg von beispielsweise 1 cm in der einen Richtung bewirkt.

Durch die beschriebenen Mittel lassen sich'z. B. folgende Steueraufgaben für die Schlittenbewegung erfüllen:

Vorwahl I = Zl: Schlitten verharrt, bis ZI-Impulse in der Endstellung links,

Vorwahl II = Z2: Schlitten fährt mit Z 2-Impulsen zur Endstellung rechts,

Vorwahl III = Z3: Schlitten verharrt, bis Z3-Impulse in der Endstellung rechts,

Vorwahl IV = Z4: Schlitten fährt mit Z 4-Impulsen zur Ausgangsstellung links.

Der Steuerimpuls Z4 löscht die Sekundärimpulse im Sekundärzähler, so daß das periodische Programm sich wiederholt, beginnend mit einem Halt des Schrittmotors 87 bis zu Zl, anschließend Rechtslauf bis zu Z2-Impulsen, anschließend Halt bis zu Z3-Impulsen und schließlich Rücklauf bis Impuls Z4 und anschliäßender Löschung.

Das beschriebene numerische System gestattet in jedem Punkt des Grundprogramms, mit weiteren Vorwahlen in den periodischen Wickelvorgang auch die anderen Zusatz-Einrichtungen aufzunehmen, deren Funktionen nachstehend beschrieben sind.

g Bestimmung und Korrektur der Faserstrangablage

Von der numerischen Steuerung wird grundsätzlich der ausgesteuerte Schlittenweg festgelegt. Dabei macht der Drehdorn »Γ« Umdrehungen und der Schlitten

einen mit »C« bezeichneten Umlauf, d. h., eine Hin- und eine Herbewegung.

Der Wicklungsfaktor -dWc ist dann — und wird

so gewählt, und erweitert, daß »7« und »C« ganze Zahlenwerte angenommen haben — also z. B. bei einem Wicklungsfaktor

1,4
1

14
10

Dadurch ist erreicht, daß Dorn und Schlitten nach Ablauf dieses Programms wieder genau gleich stehen, d. h., daß nunmehr der nachfolgende Faserstrang auf den ersten zu liegen kommt, wodurch ein »geschlossenes« Strangmuster entsteht.

Soll nun der Faserstrang neben den vorhergehenden abgelegt werden, dann muß der Drehdorn 1 beim Wickeln eines Strangmusters jeweils um die Sirangbreite, gemessen in Umfangrichtung, weitergelaufen sein (Fortschrittsgrad). Größere Fortschrittsgrade werden durch Korrektur des Aussiebfaktors, also des Verhältnisses Primärimpulse zu Sekundärimpulse, welches den Wickelwinkel »α« bestimmt, in das Wickelprogramm aufgenommen. Kleinere Fortschrittsgrade und kleine Lücken zwischen den Strangmustern oder Strang-Überdeckungen werden durch Vergrößern oder Verkleinern der Haltezeiten des Schlittens an der Maschine korrigiert, und zwar so, daß der ausgesteuerte Schlittenweg größer oder kleiner ist.

Zu dieser Korrektur der Strangablage kann im Primärzähler eine zweite Vorwahl eingestellt werden, die jedoch nur während des Schlittenhaltes wirksam ist. Wenn z. B. auf der ersten Vorwahl als Aussiebfaktor die Zahl »158« eingestellt wird, so ergibt sich daraus ein bestimmter Wickelwinkel während des Schlittenlaufes. Ist auf der zweiten Vorwahl eine Zahl »159« eingestellt, so ergibt sich eine etwas langsamere Folge der Sekundärimpulse und dadurch eine längere Schlittenhaltezeit, die als Korrektur zur Strangablage verwendet werden kann. Es kann also während der Schlittenbewegung jeder »158.«, jedoch während des Schlittenhaltes jeder »159.« Primärimpuls an den Sekundärzähler weitergeleitet werden.

Da während der Schlittenhaltezeit bestimmt wird, an welchem Punkt der Faserstrang wieder den zylindrischen Teil des Wickeldornes 1 bei Schlittenumkehr erreicht, so kann durch die beschriebene Korrekturmöglichkeit der verlangte Wiedereintrittspunkt des Stranges sehr genau bestimmt werden.

Gesteuerte Umkehrbewegung des Schlittens

Dazu muß, wie schon eingangs erwähnt, die Schlittengeschwindigkeit im Bereich der Umkehrpunkte so abgebaut werden, daß eine maximale Schlittengeschwindigkeit zugelassen werden kann, ohne daß durch den Umkehrvorgang unzulässig hohe Massenkräfte wirksam werden. Zu diesem Zweck muß die bis zur Umkehr gleichförmige Bewegung des Schlittens unmittelbar vor dem Umkehrpunkt gleichförmig, also etwa sinoid, bis auf den Wert Null, abgebaut werden, während die anschließende Beschleunigung des Schlittens nicht gesteuert werden muß, da sie wegen der Trägheit der Schlittenmasse an sich schon sinoiden Charakter hat.

Die zur sinoiden Verzögerung der Schlittenbewegung versehene Beeinflussung des Schlittenantriebes 40 bis 54 erfolgt durch einen Meßwertgeber 102,

welcher am Schlittenrahmen 59 durch den Haltewinkel 103 befestigt und mit einem Hebelarm 104 versehen ist, der über eine Schiene 105 ragt, die in Längsrichtung am Schlittenbett 58 befestigt ist. Diese Schiene besitzt an beiden Enden je einen Anschlag* zapfen 106 bzw. 107, der in einem Schlitz 108 einstellbar an der Schiene 105 angebracht ist. Der Meßwertgeber 102 ist über eine Leitung 109 an den Verstärker 91 angeschlossen, mit welchem auch das Servo·¹ Ventil 41 für die Steuerung des Schlittenantriebes elektrisch verbunden ist.

Bei der gezeigten, von der Mittellage um den Winkel β nach links verstellten Lage des Hebelarmes 104 ist angenommen, daß der Schlitten 2 sich nach links bewegt, so daß der Hebelarm 104 beim Erreichen des Anschlagzapfens 106 eine Schwenkbewegung nach rechts ausführt. Diese wird auf den Meßwertgeber 102 übertragen, dessen elektrischen Werte in den Stromkreis des Soll-Wertgebers 90 und des Ist-Wertgebers 100 bzw. des Widerstandes 91 einbezogen werden. Dadurch wird der Durchflußquerschnitt des Servo-Ventils 41 stetig verringert, so daß die dem Hydro-Motor 40 zugeführte Ölmenge und damit die Schlittengeschwindigkeit bis zum Wert Null sinoid abnehmen. Der Meßwertgeber 102 ist so ausgelegt, daß der Schlitten bei einer von der Mittellage nach rechts um den Winkel β verstellten Lage des Hebelarmes 104 anhält. Tn dieser Stellung ist der Meßwertgeber 102 wirkungslos, so daß jetzt, entsprechend dem periodischen Programm, die auf andere Drehrichtung des Schrittmotors 87 umgesteuerten Impulse im Servo-Ventil 41 bzw. im Hydfo-Motor 40 wirksam werden und den Schlitten nach rechts bewegen, wobei diese Bewegung infolge der Schlittenmasse ebenfalls etwa sinoid beschleunigt wird. Da der Hebelarm 104 beim Anschlagen an den anderen Zapfen 107 um den Winkel β nach rechts steht, wiederholt sich dort die Schlittenverzögerung in der beschriebenen Weise, wobei der Hebelarm 104 wieder nach links gestellt wird.

Bei bestimmten Wickelaufgaben oder bei schweren Schlitten mit großen Geschwindigkeiten kann die Verzögerung der Schlittenbewegung dadurch den vorliegenden Verhältnissen angepaßt werden, daß zwischen dem Hebelarm 104 und dem Meßwertgeber 102 eine Steuerkurve angeordnet ist (nicht gezeigt), durch welche die Verzögerungswerte in der gewünschten Weise festgelegt sind.

Zustellung des Faserstrang-Führungsauges 62

Dazu dient die im Hydraulik-Zylinder 68 geführte Kolbenstange 67, deren Bewegungen durch das Servoventil 69 gesteuert werden, wobei der Bewegungsbeginn im periodischen, elektronisch gesteuerten Wickelprogramm enthalten ist. Das Servo-Ventil 69 ist über eine elektrische Leitung 116 mit dem Verstärker 92, ferner ist die elektrische Leitung 117 mit. dem Ist-Wertgeber 81 verbunden. Der Verstärker 92 ist außerdem über die Leitung 118 an den Soll-Wertgeber 39 angeschlossen, welcher von der Kurvenscheibe 31 über die Teile 32, 33, 34, 35 und 36 beeinflußt wird. Die Drehung der Kurvenscheibe 31 zur gesteuerten Zustellung der Faserstrangführung 61 und 62 wird eingeleitet durch einen Steuerimpuls, welcher an einem vorberechneten Punkt der Schlittenbewegung von Sekundärzähler 86 ausgegeben und über die Leitung 120 dem Magnet-Ventil 24 zugeführt wird, welches über eine Druckleitung 121 an die von

11 12

der hydraulischen Einheit »/f« kommende Druck- stirnseitigen Böden des Drehdorns die unwirtschaftleitung 122 angeschlossen und mit einer Rückleitung liehen Haltezeiten des Schlittens verkürzt werden. Da 123' versehen ist. Durch den genannten Steuerimpuls zwischen den Übertragungsrädern 19, 20 eine Überwird das Magnet-Ventil 24 so umgestellt, daß die Setzung von 1: 2 vorgesehen ist, so dreht sich die Leitung 23 Druckmittel erhält, wodurch die Kupp- S Steuerwelle 21 während einer Drehdorndrehung von lung 22 eingerückt wird, so daß die Welle 21 mit dem 180° um 360°. Wenn also nach einer Dorndrehung Antrieb 19, 20 verbunden ist. von etwa 180°, welche jeweils für das einmalige Um-

Durch das auf die Sperrscheibe 25 übertragene schlingen des Dornbodens notwendig ist, die Steuer-Drehmoment wird der Sperrkeil 27 aus der Aus- welle und damit die Steuerteile 25 und 31 eine volle nehmung 26 gehoben, so daß jetzt der Sperrnocken.29 io Umdrehung ausgeführt haben, so stehen diese Teile und die Kurvenscheibe 31 gedreht werden. Die Dre- wieder in der gezeigten Ausgangsstellung,
hung der Scheibe 31 in Pfeilrichtung bewirkt durch „ „,,..,
den stetig zunehmenden Radius, daß der Schieber 33 Faserstrang-Wendeeinrichtung
nach unten verstellt und dadurch das Rad 36 am Um den Faserstrang auch beim Umwickeln der Sollwertgeber 39 gedreht wird. Dadurch wird über 15 Dornböden ohne Verdrillen auflegen zu können, den Verstärker 92 das Servo-Ventil 69 derart verstellt, kann die das Führungsauge 62 tragende Welle 74 daß über die Leitung 70 in stetig zunehmender Menge durch den Schneckentrieb 75, 76 jeweils in die richtige Druckmittel in den Hydraulikzylinder 68 strömt, so Ebene geschwenkt werden. Zu diesem Zweck ist ein daß die Stange 67 und mit ihr das Führungsauge 62 Magnetventil 72 vorgesehen, welches über die Leitunzur Dornmitte hin verstellt werden. 20 gen 125 mit einem Hydro-Motor 73 verbunden und

Zur exakten Einhaltung der Steuerwerte, welche über die Leitung 126 an den Sekundärzähler 86 an-

, von der Kurvenscheibe 31 auf den Soll-Wertgeber 39 geschlossen ist. Dieser gibt zu einem vorberechneten

^j,. übertragen werden, wird die Zustellbewegung der Zeitpunkt einen Impuls an das Magnet-Ventil 72,

Faserstrangführung 62 durch die Zahnstange 78, 79 welches dadurch die Druckmittelzufuhr zum Hydro-

auf das Zahnrad 80 des Ist-Wertgebers 81 übertragen. 25 Motor 73 öffnet, so daß dieser in geeigneter Dreh-

Die elektrischen Werte der beiden Meßwertgeber 39 richtung die Welle 74 antreibt und das Führungsauge

und 80 werden im Verstärker 92 verglichen und die 62 um diese schwenkt. Nach vollzogener stirnseitiger

Abweichung vom Sollwert durch entsprechende Strangablage wird das Auge 62 wieder in die gezeigte

Korrekturen in der Steuerung des Servo-Ventils be- Lage durch einen weiteren Impuls zurückbewegt,

rücksichtigt. 30 worauf dann der gleiche Vorgang am anderen Ende

Wenn der Punkt P der Scheibe 31 die Steuerrolle des Drehdornes abläuft. Der Drehwinkel der Schwenk-

32 erreicht hat, wird der Schieber 33 unter der Ein- bewegung wird durch verstellbare Anschläge in beiden

wirkung des Gewichtes 37 wieder nach oben bewegt, Richtungen begrenzt.

so daß jetzt der Soll-Wertgeber 39 im umgekehrten Die gezeigten und beschriebenen Einzelheiten be-

Sinn auf das Servo-Ventil 69 einwirkt. Der Hydraulik- 35 treffen nur die prinzipielle Ausbildung und Funktion

Zylinder 68 erhält dadurch Druckmittel über die Lei- der Anlage, so daß im Rahmen der Erfindung auch

tung 71, wodurch die Stange 67 mit dem Führungs- gewisse Abwandlungen und Ergänzungen möglich

auge 62 wieder in die Ausgangslage zurückgeführt sind,

wird. Dies betrifft z. B. die Erzeugung der Impulse durch

Nach einer vollen Umdrehung der Kurvenscheibe 40 den Impulsor 17, welcher hier zwangläufig mit dem

31 bzw. der Welle 21 rastet der Sperrkeil 27 wieder Antrieb des Drehdornes gekoppelt ist. An Stelle dieser

in die Ausnehmung 26 ein, wobei gleichzeitig ein End- Antriebsart könnte der Impulsor auch durch eine

schalter (nicht gezeichnet) das Magnet-Ventil 24 strom- Musterwelle angetrieben werden. Ferner ist es auch

J₁ los macht und damit die Kupplung 22 ausrückt. denkbar, daß die Impulse durch einen Frequenz-

. ,. , , 45 wandler erzeugt werden, der den Primärzähler mit

Periodische Beschleunigung der Drehdorn- _der p_ri_märf_{requenz spe}i_st.

Umdrehung Außerdem könnte die Synchronisierung der Um-

Mit der Drehung der Steuerwelle 21 wird auch fangsgeschwindigkeit des Dornes und der Schlitten-

gleichzeitig der Steuernocken 29 wirksam und ver- bewegung durch zwei getrennte Servo-Kreise durch-

stellt das hydraulische Ventil 30 in der Weise, daß 50 geführt werden. Ferner besteht bei dieser Anordnung

S das in der Leitung 122 zugeführte Druckmittel in auch die Möglichkeit, den Dorn stillzusetzen und nur

die Leitung 124 und über die Abzweigung 124' dem den Schlitten zu bewegen, so daß der Wickelwinkel

Hydro-Motor 12 zuströmt. Dadurch wird der Antrieb a = Null wird, wobei dann die Index-Schaltung des

j des Drehdornes beschleunigt, wodurch, wie schon Dornes gegebenenfalls durch mechanische Mittel ereingangs ausgeführt, während des Bewickeins der 55 folgen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Steuerung des Wickelvorganges an einer Vorrichtung zur Herstellung von gewickelten Hohl- bzw. Schalenkörpern aus faserverstärktem Kunstharz, mit geometrisch geordneten Faserlagen, wobei der Faserstrang durch einen mittels Hydraulik-Motor angetriebenen Schlitten am Drehdorn hin und her oder um den Dorn herum bewegbar ist und der Steigungswinkel der Wicklung, also das Verhältnis von Dorndrehzahl zur Schlittengeschwindigkeit, vorwählbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung elektrischer, mit der Umfanggeschwindigkeit des Drehdorns synchroner Impulse ein Impulsor (17) vorgesehen ist, welcher mit einem Primärzähler (85) zusammenwirkt, der die der Vorwahl entsprechende Impulszahl an einen Sekundärzähler (86) weitergibt, und daß zur Umwandlung der Sekundärimpulse in mechanische Schritte ein Digital-Analog-Wandler, bestehend im wesentlichen aus einem Schrittmotor (87), einem hydraulischen Servo-Ventil (88), einem Hydro-Motor (89) und einem Sollwertgeber (90) vorgesehen ist, wobei der Sollwertgeber (90) mit einem Hydro-Motor (40) funktionsverbunden ist, dessen Drehwinkel in Verbindung mit einem Istwertgeber (100) eine Größeneinheit des Schlittenweges bei vorzugsweise konstanter Dorndrehzahl bestimmt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eine parallel zur Drehdornachse verlaufende Faserstrangablage ein besonderer Antrieb (Getriebe 16) des Impulsors (17) vorgesehen ist, welcher unabhängig von der Dorndrehzahl arbeitet, so daß nur der Schlitten durch den Digital-Analog-Wandler bewegbar ist, während die schrittweise Drehung des Dorns in den Endstellungen der Schlittenbewegung durch vorgewählte Sekundärimpulse auslösbar ist.

3. Einrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß im Primärzähler (85) eine zweite, nur während des Schlittenhaltes wirksame Vorwahl einstellbar ist, die als Korrektur der Faserstrangablage verwendbar ist.

4. Einrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Bewegungsumkehr des Schlittens ein Meßwertgeber (102), beispielsweise ein Potentiometer, angeordnet ist, welches vom Schlitten betätigt wird und welches mit dem Stromkreis des Istwertgebers (100), ζ. B. eines Potentiometers, für die Schlittenbewegung elektrisch gekoppelt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber (102) über einen Hebelarm (104) durch je einen an den Enden des Schlittenbettes (58) angebrachten, in Längsrichtung einstellbaren Anschlagzapfen (106, 107) vom Schlitten betätigt wird, wobei der Meßwertgeber (102) so ausgelegt ist, daß der Schlitten bei einer von der Mittellage um einen bestimmten Winkel (/S) verstellten Lage des Hebelarms anhält.

6. Einrichtung zur Zustellung des Faserstrang-Führungsauges zum Drehdom, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (2) mit einer an sich bekannten, servohydraulisch betätigten, ausfahrbaren Stange (67) mit Faserstrang-Führungsauge

(62) versehen ist, dessenBewegungsbeginn und -ende Bestandteil des periodischen elektronisch gesteuerten Wickelprogramms sind, wobei zusätzlich eine Kurvenscheibe (31) vorgesehen ist, welche die Positionierung des Führungsauges (62) über einen Sollwertgeber, beispielsweise ein Potentiometer (31), steuert.

7. Einrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beschleunigung und Verzögerung der Umfangsgeschwindigkeit des Drehdornes die entsprechende Beeinflussung des hydraulischen Dornantriebes (12) in Abhängigkeit vom Wickelprogramm elektronisch steuerbar ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Hydro-Motor (89) des Schrittmotors (87) einer Steuerkurve gekoppelt ist, deren Formverlauf den Sollwertgeber (90) so steuert, daß eine lineare bzw. nicht lineare Koordination des Wickelschlittens zur Dornbewegung entsteht.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Hydro-Motor (89) des Schrittmotors (87) weitere Steuerscheiben gekoppelt sind, von denen jede eine lineare oder nicht lineare Funktion im Wickelprogramm steuert.