DE1929292C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Fäden konstanten Durchmessers aus einem thermoplastischen Material, insbesondere Glasfäden oder Glasfasern, mit einem Schmelzebehälter, in dem eine Temperaturüberwachungs- und Stelleinrichtung vorgesehen ist und der Düsenöffnungen aufweist, und mit einer die Fäden ausziehenden Wickelvorrichtung, wobei zur Konstanthaltung des Fadendurchmessers die Schmelzetemperatur dem sich allmählich aufbauenden Wickeldurchmesser entsprechend nachgeführt oder die Drehzahl des Wickelmotors entsprechend geändert wird.

Eine solche Vorrichtung ist bekannt aus der US-PS 26 268. Bei der bekannten Vorrichtung gelingt die Konstanthaltung des Durchmessers von aus einem thermoplatischen Material ausgezogenen Fäden dadurch, daß entweder bei sich allmählich aufbauendem Wickeldurchmesser die Wickelgeschwindigkeit abgesenkt wird, wodurch die Ziehgeschwindigkeit im Düsenbereich des austretenden Glasstroms unveränderlich bleibt oder daß — gegebenenfalls auch kombiniert mit einer Steuerung der Wickelgeschwindigkeit — die Temperatur des thermoplastischen Materials und damit im entsprechend reziproken Verhältnis dessen Viskosität so geändert wird, daß im Düsenbereich mehr Glasmaterial austreten kann. Es steht dann beim Aufbau der Wickelpackung und sich dadurch erhöhender Ausziehgeschwindigkeit die gleiche Glasmenge pro auszuziehender Fadenlänge zur Verfügung,

ίο so daß wiederum ein konstanter Fadendurchmesser eingehalten werden kann. Die Regelung bei der bekannten Vorrichtung erfolgt durch Eingriffe in die Wickelgeschwindigkeit unaVoder die Temperatur des auszuziehenden Materials, so daß Regelschaltungen vorgesehen sind, denen ein die Regelabweichung bildendes Fehlersignal so zugeführt wird, daß die Regelschaltung die veränderliche Verfahrensgröße im entsprechenden Maß nachführt. Das Fehlersignal kann auch durch eine veränderliche Sollwertgröße erzeugt werden.

Arbeitet man zur Erzeugung textiler Fäden im Bereich äußerst geringer Durchmesser der auszuziehenden Einzelfäden, dann ist es erforderlich, die Regelschaltung so auszulegen, daß besonders präzise und genau ohne Regelsc'iiwingungen und ohne zu große Totzeiten gearbeitet wird, damit Spannungsschwankungen. Änderung der Umgebungstemperatur u.dgl. in ihren Einflüssen auf den Ausziehvorgang aufgefangen werden können, bevor bei derartig kleinen Durchmessern

Fadenbrüche und sonstige Störungen auftreten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung von Fäden konstanten Durchmessers aufgrund eines Ausziehvorgangs zu schaffen, die einerseits verhältnismäßig einfach und

_Vj unkompliziert aufgebaut ist und andererseits sicherstellt, daß mit höchster Genauigkeit die zu regelnde Verfahrensgröße dem vorgegebenen Sollwert nachgeführt wird. Von Bedeutung ist in diesem Zusammenhang auch die genaue Messung der Istwertgröße, die bei

,.₀ vorliegender Erfindung die Temperatur des geschmolzenen Materials oder die Wickelmotorgeschwindigkeit sein kann, und deren Umsetzung in Arbeitsgrößen, die ein schnelles Ermitteln der Regelabweichung und einen schnellen Eingriff der Regelung ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von der eingangs genannten Vorrichtung und besteht erfindungsgemäß darin, daß eine Schaltungsanordnung zur Umformung des gemessenen Istwerts der veränderlichen Verfahrensgröße, nämlich Wickelmotorge- schwindigkeit und/oder Schmelzetemperatur, in ein Meßfrequenzsignal und eine Steuerschaltung vorgesehen sind, die einen Zähler wahrend einer vorgegebenen Periodendauer des Meßfrequenzsignals zur Zählung einer Frequenz freigibt, die höher ist als die Meßfre quenz, und daß dem Zähler mindestens eine Speicher schaltung und eine den Zählerinhalt zyklisch mit dem Inhalt der Speicherschaltung vergleichende Vergleichsschaltung nachgeschaltet sind, mit einer vom Ausgang der Vergleichsschaltung angesteuerten Endstufenschal-

_b0 tung zur stellwertgesteuerten Beeinflussung der Verfahrensgröße.

Bei der Erfindung ist besonders vorteilhaft, daß die Sollwertvorgabe programmgesteuert erfolgen kann, wodurch es in einfacher Weise möglich ist, die

_h-, Führungs- oder Sollgröße auch einer nichtlinearen Veränderung zu unterwerfen.

Als Eingangsgröße für den Istwert wird ein Meßfrequenzsignal erzeugt, welches zu seiner Auswer-

tung über eine Steuerschaltung die Ansteuerung eines Zählers mit einem Zählfrequenzsignal freigibt, so daß schließlich ein Zählerstand als Maß für die Istwertgröße aufgewertet und zur Erzeugung der Regelabweichung weiterverarbeitet werden kann.

Aus der CA-PS 7 19 348 ist zwar eine Vorrichtung bekannt, die Garnfehler, darunter solche, dte Durchmesserveränderungen eines textlien Materials betreffen, klassifizieren und analysieren kann; diese bekannte Vorrichtung erfaßt jedoch lediglich als Änderung des Gewichts pro Einheitslänge eine solche Durchmesserveränderung, verfügt aber über keine Systeme, die den Garnfehlern entgegenwirken. Es wird in verhältnismäßig komplizierter Weise versucht, Garnfehler elektrisch zu erfassen, wobei das variable Gewicht des Garns als Funktion seiner Länge in eine äquivalente, sich ändernde, elektrische Funktion umgesetzt wird. Jeder auf diese Weise gewonnene Spannungsverlauf über der Zeit entspricht einem bestimmten Garndefekt, wobei mit Hilfe einer Fourieranalyse von den Spannungen verschiedene Frequenzspektren zur Auswertung erstellt werden. Irgend welche Bezüge zu vorliegender Erfindung enthält diese CA-PS 7 19 348 nicht

Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen näher erläutert Dabei zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung von Glasfäden,

Fig.2 eine Vorderansicht der Vorrichtung nach Fig. 1,

F i g. 3 den Zusammenhang zwischen Zeit und Drehzahl beim Aufwickelmotor, der für eine optimale Steuerung des Durchmessers der Fäden erwünscht ist

Fig.4 ein Blockdiagramm einer Schaltung zur Steuerung der Drehzahl des Aufwickelmotors,

Fig.5 den erwünschten Zusammenhang zwischen Zeit und Temperatur im Düsenbereich der Schmelzeinrichtung, um eine optimale Durchmessersteuerung zu erreichen,

Fig.6 ein Blockdiagramm einer Schaltung, die zur Steuerung des elektrischen Stromes verwendbar ist, der dem Düsenbereich der Vorrichtung nach den F i g. 1 und 2 zugeführt wird.

Die Erfindung eignet sich besonders zur Herstellung von Glasfäden, sie kann jedoch auch bei der Herstellung von Fäden aus anderen Stoffen Anwendung finden.

In den F i g. 1 und 2 ist ein Schmelzebehälter 10 dargestellt, der einen elektrisch beheizbaren Düsenbereich 11 aufweist, aus dem Ströme aus schmelzflir.sigem Glas abgeführt werden können. Der Düsenbereich ist mit einer Vielzahl in einer Linie angeordneter öffnungen mit kleinem Durchmesser versehen, aus denen die Ströme austreten, die zu Fäden 12 ausgezogen werden. Der Düsenbereich besteht aus einem die Temperatur gut leitenden Material, wie z. B. Platin, und ist mit elektrischen Anschlüssen 20 an gegenüberliegenden Enden versehen, an die eine Spannung anlegbar ist um einen Strom ausreichender Stärke zur Erwärmung auf die gewünschte Ausziehtemperatur des Glases zuzuführen.

Die Kraft zum Abziehen der Fäden 12 wird durch eine Wickelvorrichtung 15 aufgebracht, durch welche das aus den Fäden 12 gebildete Garn 14 auf eine rohrförmige Hülse 16 in Form eines etwa zylindrischen Wickels 17 aufgewickelt wird. Die Fäden 12 werden gewöhnlich an einem Punkt zwischen der Hülse 16 und dem Düsenbereich 11 mit Hilfe einer Einrichtung 13 zusammengefaßt, durch welche auf die Fäden eine Schlichte aufgebracht werden kann. Die Schlichte kann der Einrichtung 13 von einem äußeren nicht gezeigten Vorrs" Υ·,· ^^r eine Röhre 19 zugeführt werden, die über der Eu ..cntung 13 angeordnet ist Das Garn 14 wird dann mit Hilfe einer Changiereinrichtung 18 in Lagen auf die Hülse aufgewickelt

F i g. 3 zeigt eine Rampenfunktion, oder in anderen Worten, den abgestuften Verlauf, entsprechend dem die Drehzahl des Aufwickelmotors über der Zeit verändert wird, um die Fasern über einen Aufwickelzyklus X konstant zu halten. Jede Stufe der Drehzahländerung entspricht einem Aufwickelzyklus X. Am Beginn eines Zyklus Λ'hat die Drehzahl des Aufwickelmotors und der Haspel ein Maximum, während sie im Lauf des Aufwickels allmählich auf ein Minimum abnimmt zum Ausgleich der zunehmenden Umfangsgeschwindigkeit und damit der Zufuhrgeschwindigkeit des Garnes infolge der Vergrößerung des Wickels. In der Periode Y kann der Wickel abgenommen und eine andere Hülse auf das Spannfutter aufgesetzt werden, oder es kann ein anderes Spannfutter in Aufwickelstellung eingestellt werden. Während der Periode Y kann die Drehzahl der Hülse auf ihren Anfangswert am Beginn des Aufwickelzyklus zurückgeführt werden, ehe ein weiterer Zyklus

beginnt Die Änderung der Drehzahl während der Periode Y kann leicht durchgeführt werden, ehe der nächste Zyklus beginnen kann.

F i g. 4 zeigt ein Blockdiagramm einer Schaltung zur Steuerung der Drehzahl des Aufwickelmotors. Die konstante lineare Ausziehgeschwindigkeit wird dadurch erreicht, daß die Drehzahl des Motors 30, der die Hülse antreibt, entsprechend der Vergrößerung des auf die Hülse 16 gewickelten Wickels programmäßig gesteuert wird.

Die Wickelvorrichtung iS wird durch den Motor 30 angetrieben, der ein frequenzabhängiger Motor mit variabler Drehzahl sein kann. Die Steuerung für die Motordrehzahl umfaßt einen Steuermotor 40, der einen Drei-Phasen-Wechselstromgenerator 42 über eine Ma gnetkupplung 41 und einen Rampengenerator 43 antreibt, der die Verbindung zwischen dem Steuermotor 40 und Drei-Phasen-Generator 42 durch die Magnetkupplung steuert Der Steuermotor 40 ist vorzugsweise ein Synchronmotor mit konstanter Drehzahl. Der Schlupf der Magnetkupplung 41 ist in Abhängigkeit von vorgegebenen programmierten Signalen des Rampengenerators 43 einstellbar. Der Rampengenerator 43 gibt programmierte Signale ab, die zweckmäßigerweise der Vergrößerung des Wickels entsprechen, um eine Steuerung des Antriebsmotors 30 der Wickeleinrichtung gemäß F i g. 3 zu erreichen.

Um sicher zu gehen, daß der Motor 30 mit der gewünschten Drehzahl läuft ist ein Frequenzmeßeinrichtung vorgesehen, die der Drehzahl des Motors entsprechende Frequenzsignale abgibt. Die vom Rampengenerator 42 erzeugte Frequenz wird durch ein Gatter 50 abgetastet Das Gatter 50 kann durch einen Taktgenerator 44 gesteuert werden, um die abgetasteten Signale durchzulassen, wobei der Taktgenerator 44

bo außerdem den Rampengenerator 43 steuert. Es ist ferner ein Tor-Zeitgeber 51 vorgesehen.

Ein Signal des Taktgenerators 44 zeigt an, daß die Drehzahl des Motors 30 zu diesem Zeitpunkt tatsächlich durch den Rampengenerator 43 gesteuert wird. Der

tv, Taktgenerator 44 kann ferner ein Signal am Beginn und/oder am Ende eines Aufwickelzyklus, in vorgegebenen Intervallen während des Aufwickeins oder während des gesamten Aufwickelzyklus abgeben. Der Zeitgeber

51 kann benutzt werden, um eine Abtastperiode vorzugeben. Derartige Zeitgeber können an mehreren Stationen verwendet werden, so daß dieselbe Frequenzmeßvorrichtung für sämtliche Stationen verwendbar ist. Es kann ein Haupt-Zeitgeber mit einer Vielzahl von Ausgängen benutzt werden, um sukzessive die Gatter zu der Frequenzmeßvorrichtung für die von einer Vielzahl von Stationen abgetasteten Signale zu öffnen. Es kann auch eine Vielzahl von Zeitgebern mit einem Ausgang zum aufeinanderfolgenden öffnen der Gatter verwendet werden, die an die einzelnen Stationen angeschlossen sind. Der Zeitgeber 51 kann so eingestellt werden, daß das Gatter über eine vorgegebene Periode offen gehalten wird. Bei dieser Ausführungsform wird der Zeitgeber vorzugsweise so eingestellt, daß das Gatter für mindestens 1,5 Hz der zu messenden Frequenz offengehalten wird. Üblicherweise sollten die Signale des Taktgenerators 44 und des Zeitgebers 51 gleichzeitig eintreffen, um das Gatter 50 zu öffnen.

Es ist ein Zähler 54 vorgesehen, der eine Frequenzzählgeschwindigkeit hat die relativ hoch im Vergleich mit der zu messenden Frequenz ist. Beispielsweise kann die Zählfrequenz bei einem auf digitaler Basis arbeitenden Rechner in der Größenordnung von 4 MHz liegen. Der Zähler zählt über eine vorgegebene Periode oder über einen Teil eines Zyklus der zu messenden Frequenz. Die Endzahl am Ende dieser vorgegebenen Periode oder am Ende des Teils des Zyklus ist ein Maß für die abzutastende Frequenz, da die Zahl ein Maß für die während dieser Periode oder dieses Teils des Zyklus abgelaufene Zeit ist. Wenn die Zählfrequenz 4 MHz und die zu messende Frequenz 120 Hz beträgt, so kommt der Zähler auf einen Zählerstand von 332 000 in einen Zyklus. Wenn ein Zähler nun in einem Zyklus auf die oben genannte Zahl gelangt, so läßt sich errechenen, daß die Frequenz des zu untersuchenden Systems 120Hz beträgt Wenn der Zähler in einem halben Zyklus die Hälfte der oben genannten Endzahl anzsigt, so würde sich wiederum eine Frequenz von 120 Hz ergeben. Es können andere Bruchteile oder Vielfache eines Zyklus benutzt werden, um ein Maß für die Frequenz zu erhalten. Bei Benutzung von Zählern kann das Gerät einen bekannten Teil, einen gesamten Zyklus oder mehrere Zyklen der zu messenden Frequenz auswählen. Eine Einrichtung zum Auswählen einer vorgegebenen Periode oder eines Teils eines Zyklus umfaßt in dieser Ausführungsform eine Rechteckschaltung 52, die den abgetasteten Meßwert aufnimmt und ihn im wesentlichen zu einer Rechteckwelle umformt ferner ist eine Steuerschaltung 53 vorgesehen, die als Signalgenerator ausgebildet ist Es kann eine Anzahl von Einrichtungen benutzt werden, um den Beginn und das Ende einer vorgegebenen Periode oder eines Teils eines Zyklus zu markieren, wobei sich eine Schaltung am besten eignet die ein Signal einer Rechteckwelle erhält wenn diese ihre Polarität nach einem halben Zyklus umkehrt also ihren Nulldurchgang hat Das HaIb-Zyklus-Signal kann als Impuls benutzt werden, um den Zähler 54 zurückzustellen und einen neuen Zähl-Zyklus einzuleiten. Wenn als Zählperiode ein ganzer Zyklus oder Vielfache eines halben Zyklus erwünscht wird, kann die Steuerschaltung 53 eine Kombination von Flip-Flops enthalten oder einen weiteren Zähler, so daß eine vorgegebene Zahl von Obergängen eintreten muß, ehe der Rückstell-Impuls auf den Zähler 54 gegeben wird. Die Verwendung einer Anzahl von Obergängen zur Einstellung der Zählperiode kann nützlich sein, wenn die Differenz oder das Verhältnis zwischen der Zählfrequenz und der gemessenen Frequenz nicht besonders groß ist.

Der Zähler 54 kann mit dem Zählen beginnen, sobald er das gemessene Frequenzsignal von dem Gatter 30 ^r> erhalten hat, er kann die Zählung fortsetzen, bis er aas erste Rücksetzsignal von der Steuerschaltung 53 erhalt. Um zu bestimmen, ob die richtige, vorgegebene Periode abgelaufen ist oder nicht, wird folgendermaßen vorgegangen. Der Zähler 54 ist so ausgebildet, daß er

ίο ausschließlich auf einen Nulldurchgang der gemessenen Frequenz anspricht. Der Zähler würde damit nur nach einem ersten Rücksetzsignal, auf das eine Zählperiode folgt, und nach einem zweiten Rücksetzsignal ansprechen und eine Anzeige abgeben. Dies kann erzielt werden, indem ein Gatter 61 zwischen den Ausgang eines Zähler-Speichers 78, der den Ausgang des Zählers 54 übernimmt, und einen Wandler 62 und eine Frequenzanzeigeanordnung 63 geschaltet wird. Das Gatter 61 wird so eingestellt, daß es abhängig von einem ersten und einem zweiten Rücksetzsignal öffnet die durch einen Schaltkreis, wie z. B. einen Flip-Flop 60 zugeführt werden, der nur jedes zweite Signal durchläßt. Die in dem Speicher 70 gespeicherte Zahl wird dann durch das Gatter 61 zum Umsetzer 62 durchgelassen, der die Zahl in die richtige Frequenz umsetzt, die in der Anzeigeanordnung 63 angezeigt wird. Der Speicher 70 wird zweckmäßigerweise über eine Verzögerungs-Schaltung 72 mit einem verzögerten Rücksetzsignal von der Steuerschaltung 53 versorgt um ihn für die nächste Messung zu löschen bzw. riickzusetzen.

Bei einer zweiten Möglichkeit zur Bestimmung, ob die richtige Periode verstrichen ist, wird eine Zahl, die der Zähler 54 vor Eintreffen eines Rückstellsignals gezählt hat, im Speicher 70 gespeichert. Die nächste Zahl wird dann mit der im Speicher 70 gespeicherten Zahl verglichen, z. B. mit Hilfe einer als Vergleichsschaltung arbeitenden Subtraktionsschaltung 71. Wenn die Zahlen identisch sind oder innerhalb einer vorgegebenen Toleranz liegen, dann müssen die beiden Zählperioden im wesentlichen identisch gewesen sein und die Forderung, während einer vorgegebenen Periode zu arbeiten, ist erfüllt. Die Endzahl jeder Periode oder die Endzahl bzw. Gesamtzahl beider Perioden kann dann als Ausdruck der gemessenen Frequenz benutzt werden.

Wenn die Zahlen nicht identisch sind oder nicht innerhalb einer bestimmten Toleranz liegen, wird oer Vergleich nachfolgender Perioden fortgesetzt bis die Zahlen innerhalb der Toleranz liegen.

Ein Toleranzbereich ist manchmal notwendig, wenn

so die Rechteckschaltung 52 die Vorderflanken der Rechteckwellen nicht ausreichend vertikal machen kann. Wenn die Vorderflanke der Rechteckwelle noch eine Schrängung hat so kann die zeitliche Steuerung der Rückstellsignale von der Steuerschaltung 53 geringfügig verschoben sein.

Wenn die abgetastete Frequenz als Maß für den Istwert von Wickelmotorgeschwindigkeit oder Schmelzetemperatur gemessen ist kann das Ergebnis verwendet werden, um das Signal zu korrigieren, das durch den

bo Rampengenerator 43 geliefert wird, wenn ein Unterschied gegenüber der gewünschten Frequenz vorhanden ist die dem Motor 30 zugeführt wird.

Ein erstes Verfahren zur Verwendung der abgetasteten Frequenz besteht darin, die abgetastete Frequenz aus dem Speicher 70 mit einer Frequenz zu vergleichen, die von einem Programm-Speicher 80 geliefert wird. In diesem Beispiel braucht die Zahl im Speicher 70 nicht umgeformt zu werden, da der Programm-Speicher die

Vergleichsfrequenz ebenfalls in Form einer Zahl abgeben kann. Der Programm-Speicher 80 kann durch den Taktgenerator 44 gesteuert werden, der auch den Rampengenerator 43 steuert, so daß die durch den Programm-Speicher 80 abgegebene Vergleichsfrequenz die richtige für diesen Teil des Zyklus ist Wenn die gemessene Frequenz und die programmierte Frequenz gleich sind oder innerhalb einer Toleranz liegen, so wird durch die Vergleichsschaltung 81 kein Korrektursignal zum Rampengenerator 43 geleitet Wenn eine Differenz (Regelabweichung) vorliegt, wird ein der Differenz entsprechendes Signal dem Rampengenerator 43 zugeleitet, um eine Korrektur der Steuerung der Magnetkupplung 41 zu bewirken.

Eine zweite Methode zur Verwendung der erfaßten Istwert-Frequenz besteht darin, ein Signa! vom Speicher 70 des Zählers über ein Gatter 75 direkt zum Rampengenerator 43 zu leiten, um einen internen Vergleich mit einem vorgegebenen Programm im Rampengenerator 43 zu bewirken. Das Gatter 75 kann geöffnet werden, um das Signal vom Speicher 70 entsprechend einem Signal einer Toleranzschaltung 74 durchzulassen. Die Toleranzschaltung 74 gibt ein Schaltsignal ab, entsprechend der Anzeige 73 der Subtraktionsschaltung 71, die innerhalb der vorgeschriebenen Toleranz liegt, wenn aufeinanderfolgende Zählperioden verglichen werden.

Es können auch andere Vergleichs- und Korrekturmethoden im Rahmen der Erfindung verwendet werden. In den verschiedenen Verbindungsleitungen sind entsprechende Schalter dargestellt, so daß ein gewünschtes Arbeitsverfahren ausgewählt werden kann.

Da Unterschiede zwischen aufeinanderfolgenden Perioden einkalkuliert sind, kann die Schaltung nach Fig.4 auch dazu benutzt werden, die Änderungsgeschwindigkeit der zu messenden Frequenz zu messen.

F i g. 5 zeigt eine Rampenfunktion, oder in anderen Worten die stufenförmige Art und Weise, durch welche im Gegensatz zur Wickelmotorgeschwindigkeit die Temperatur des Düsenbereiches über derZeit veränderbar ist, um über einen gesamten Aufwickelzyklus gleichmäßige Fäden zu erhalten. Jeder Schritt der Temperaturveränderung ist dem Aufwickelzyklus X angepaßt Zu Beginn des Zyklus X beträgt die Temperatur des Düsenbereichs ein Minimum, während sie im Lauf des Aufwickeins allmählich auf ein Maximum steigt, um die zunehmende Geschwindigkeit infolge der Vergrößerung des Ballens am Ende des Zyklus zu kompensieren.

In der Periode Y in Fig.5, in der der Wickel abgenommen und eine andere Hülse aufgesetzt werden kann, wird die Temperatur des Düsenbereichs auf ihren Anfangswert am Beginn des Zyklus reduziert, ehe ein weiterer Aufwickelzyklus X beginnt Es wurde festgestellt, daß diese Temperatur-Reduzierung in sehr kurzer Zeit durchführbar ist, indem der durch den Düsenbereich fließende Strom zurück- oder abgeschaltet wird. Aufgrund der hohen Temperatur-Differenz zwischen dem Düsenbereich und der umgebenden Atmosphäre ist die Zeitspanne, die zur Herabsetzung der Temperatur erforderlich ist, nur eine Sache von Sekunden und sie ist ausreichend kurz, um den Beginn eines neuen Aufwickelzyklus nicht zu verzögern. Die Reduzierung der Temperatur kann zur Zeiteinsparung in der Zeitspanne durchgeführt werden, die gewöhnlich zum Einsetzen einer neuen Hülse notwendig ist

Fig.6 zeigt einen elektrischen Schaltkreis und die zugehörigen Steuerungen für die Zufuhr von Energie zur Beheizung des Düsenbereichs U. Die Schaltung umfaßt einen magnetischen Verstärker 122, der in Reihe mil einem Transformator für den Düsenbereich liegt Der DUsenbereich ist über ihre Anschlußklemmen 20 mit der Sekundär-Wicklung 124 des Transformators verbunden, während die Primär-Wicklung 123 des Transformators in Reihe an den magnetischen Verstärker 122 angeschlossen ist Die Schaltung liegt an einer Spannungsquelle Lt, L 2 und wird mit einer Spannung

ίο von beispielsweise 440 V und einer Frequenz von 60 Hz versorgt, und zwar über Kontakte 125 eines Unterbrechers und über ein Paar geeigneter mit Schmelzsicherungen versehener Kabel. Es können übliche Stromregler wie z. B. die Schaltungsanordnung 129 verwendet werden, die die Temperatur mißt und reguliert; dieser zugeordnet ist ein Thermoelement 126, das die Temperatur mißt Mit Hilfe der Schaltungsanordnung 12Si und des Thermoelementes 126 wird die Temperatur des; Düsenbereichs gemessen, um das Temperatursignal auf einem Gerät anzuzeigen, das mit einer Einrichtung zum Vorwählen der gewünschten Temperatur versehen ist Wenn das der Schaltungsanordnung 129 zugeführte Signal von einem vorgewählten Wert abweicht, gibt diese ein Korrektursignal über den magnetischen Verstärker auf den Schaltkreis, um die der gewünschten Temperatur entsprechende Stromstärke einzustellen. Die Schaltungsanordnung 129 empfängt jedoch nicht nur das Signal des Thermoelementes 126, sondern erhält außerdem ein Hilfssignal, das effektiv einem falschen durch die Einheit 127 gelieferten Temperatursignal entspricht

Der magnetische Verstärker 122 ist mit einer Gleichstromwicklung 130 versehen, die bei Erregung den konzentrierten magnetischen Fluß im Verstärker bzw. in der Spule in charakterischer Weise entsprechend seiner B-H-Kurve aufbaut Die Energie für die Gleichstromwicklung 130 kommt von der Schaltungsanordnung 129. Wenn die Konzentration des Magnetflusses im magnetischen Verstärker 122 auf der B-H-Kurve hoch ist, z. B. bei einem Punkt unmittelbar unterhalb des Knickes der Kurve, so beträgt die induktive Reaktanz des magnetischen Verstärkers ein Minimum und der dem Transformator über seine Primär-Wicklung zugeführte Strom entsprechend ein Maximum. Wenn jedoch der Gleichstrom in der Wicklung 130 etwas schwächer ist, so daß die Konzentration des Magnetflusses im Verstärker 122 im Bereich eines Punktes bleibt, der beträchtlich unterhalb des Knickes der Kurve liegt, so ist die induktive Reaktanz des Verstärkers höher und der Strom in der Primär-Wicklung des Transformators dementsprechend niedriger. Die Stärke des Gleichstromes in der Wicklungl30 bestimmt somit die Größe der Reaktanz, die in Reihe mit dem Transformator liegt, und demzufolge die Menge der zur Herbeiführung der Temperatur des Düsenbereichs 11 zugeführten elektrischen Energie.

Durch allmähliche Steigerung der Temperatur des Düsenbereichs ist bei einer Zunahme der Ausziehgeschwindigkeit der Fäden die Herstellung von Fäden ermöglicht, die fiber den gesamten Aufwickelzyklus und in jedem aufgewickelten Wickel konstanten Eiurchmesser haben. Nimmt daher die Ausziehgeschwindigkeit infolge der Vergrößerung des Wickels zu, wird die Temperatur des Düsenbereichs in entsprechend angepaßter Weise gesteigert, wodurch die Veränderungen beim Ausziehen kompensiert werden und Fäden gleichen Durchmessers bzw. mit Durchmessern, die innerhalb einer sehr engen Toleranz liegen, erzeugt

werden können. Durch die progressive Zunahme der Temperatur des Glases strömt dieses freier oder leichter aus dem Düsenbereich, so daß mehr schmelzflüssiges Material zur Verfügung steht, wenn die Ausziehgeschwindigkeit zunimmt

Der allmähliche Aufbau der Temperatur kann dadurch erzielt werden, daß der als Stromregler arbeitenden Schaltungsanordnung 123 von der Einheit 127 ein falsches Temperatursignal zusammen mit dem Temperatursignal zugeführt wird, das durch das Thermoelement 126 abgegeben wird. Das Ausgangssignal der Einheit 127 ist mit dem Thermoelementsignal in Reihe geschaltet, derart, daß es dem Signal des Thermoelementes, wenn dieses zunimmt, entgegenwirkt, um dem Regier 129 fälschlicherweise anzuzeigen, is daß die Temperatur der Zuführeinrichtung allmählich abnimmt Der Regler erhält so ein falsches Temperatursignal, wodurch der durch den Düsenbereich fließende Strom allmählich verstärkt und dadurch die Temperatur in der Zuführeinrichtung allmählich erhöht wird. Zur Bildung dieses falschen Signales können verschiedene Schaltkreise Verwendung finden. Hierfür geeignete Schaltkreise, wie sie in Fig.6 durch die Einheit 127 angegeben sind, sind etwa in der US-PS 31 26 268 beschrieben. Sie enthalten Einrichtungen, um programmierte Hüfssignale der Steuerung zur Heizung des schmcizfhlssigen Materials im Düsenbereich 11 zuzuführen, um die Temperatur des geschmolzenen Materials in der Zufuhreinrichtung mit einer Geschwindigkeit zu ändern, die der Änderung der Ausziehgeschwin- digkeit der Fäden entsprechend dem Aufbau des aufgewickelten Fadens angepaßt ist Wie in der oben genannten USA-PS dargestellt ist, kann eine derartige Schaltung so ausgebildet sein, daß eine Rampenfunktion oder ein allmählich ansteigendes Gleichstromsignal 3S erzeugt wird, das dem Signal des Thermoelementes entgegenwirkt Das Rampensignal wird vorzugsweise, abhängig vom Schließen eines Schalters 121 zugeführt, der in geeigneter Weise mit der Aufwickeleinrichtung verbunden ist und betätigt wird, wenn die Hülse mit einem Aufwickelzykhis beginnt Der Schalter kann z. B. durch die Changienmg 18 betitigt werden. Der Schalter 12f kann ferner so angeordnet werden, daß er automatisch geöffnet und die Aufwickeleinrichtung automatisch angehalten wird, wenn der Wickel sehte « volle Größe hat, was durch Aufwickeln über eine !ebene Periode bestimmt werden kann, wodurch

so

55

60

65

ein Aufwickelzvklus beendet wird.

Im Hinblick auf die sehr kleinen Durchmesser der neuerdings hergestellten Faden ist es äußerst erwünscht fiberprüfen zu können, ob die Temperatur des sdnndzfiQssigen Materials der Rampenfunktion, die durch die Einheit 127 geliefert wird, in richtiger Weise entspricht Um dies zu erreichen, ist eine Meßeinrichtung zum Messen der Temperatur des geschmolzenen Materials vorgesehen, die ein MeBfrequenzsignal erzeugt, dessen Frequenz proportional zur Änderung der gemessenen Temperatur eine Veränderung erfährt Gemäß Fig.6 wird dies durch einen Schwingkreis 140 bewerkstelligt, der tepertrempfindliche Elemente, wie Kristalle 141 und 142, aufweist. Einer der Kristalle 142 kann thermisch isoliert oder auf einer vorgegebenen Festtempcratur gehalten werden. Der andere Kristall 14t ist in Wärmekontakt nut dem schmelzflussigen Material in dem Düsenbereich 11 angeordnet Infolge der Temperatur-Differenz erzeugen die Kristalle 141 und 142 unterschiednebe Frequenzen. Eine Differenzschaltung 143 wird dazu benützt diese Frequenzen zu vergleichen und einem Frequenzmeßgerät 144 ein Ausgangssignal zuzuführen, das proportional zur Änderung der Temperatur des schmelzflüssigen Materials veränderbar ist

Das Frequenzmeßgerät 144 enthält Einrichtungen zum Messen der Frequenz wie in F i g. 4 dargestellt und gibt ein Ausgangssignal an eine Vergleichsschaltung 145 ab. Die Vergleichsschaltung 145 erhält ferner ein Eingangssignal von einer einen Sollwert erzeugenden Schaltung 146. Diese Sollwertschaltung 146 kann den Sollwert in Form einer gegebenen Frequenz erzeugen oder in einer Form, die dem Eingangssignal der Vergleichsschaltung 145 vom Frequenzmeßgerät 144 entspricht Das Ausgangssignal der Sollwertschaltung 146 kann zeitlich vorzugsweise entsprechend dem zu messenden TeQ des Aufwickelzyklus abgestuft sein. Dies kann durch Bezug auf oder durch Verbindung mit dem Regler 129 erreicht werden. Andererseits kann der Schalter 128 benützt werden, um die Sollwertschaltung 146 anzuschließen, so daß sie nacheinander eine Anzahl von SoUwertsignalen abgiblt, die mit dem zu messenden Teil des Aufwickelzyklus vergleichbar sind. Ein Zeitgeber kann die Sollwertschaltung 146 mit dem Aufwickelzykhis synchronisieren. Die SoUwertschaltung 146 kann ferner von einem programmierten Speicher ein Eingangssignal der Vergleichsschaltung 145 zuführen, so daß das Sollwertsignal in Obereinstimmung mit der jeweils verstrichenen Zeit des gemessenen Aufwickelzyklus abgegeben wird.

Die Vergleichsschaltung 145 vergleicht die Signale des Frequenzmeßgerätes 144 und der SoUwertschaltung 146. Wenn eine Abweichung vom Sollwert festgestellt wird, wird durch die Vergleichsschaltung 145 ein Korrektursignal auf die Steuerschaltung gegeben. Wie Fig.6 zeigt, kann dieses Korrektursignal mit dem falschen Temperatursignal gekoppelt werden, das dem Regler 129 zugeführt wird. Es können jedoch auch andere Verbindungen hergestellt werden, um die programmierten Hüfssignale in Obereinstimmung mit dem Unterschied zwischen dem vorgegebenen Sollwert und dem tatsächlichen Istwert der Steuerung in diesem Zeitpunkt zu korrigieren.

Auf diese Weise erhält man eine äußerst genaue Kontrolle bei der Herstellung der Fäden. Dies ist besonders vorteilhaft, da die Durchmesser der gegenwärtig erzeugten Fäden bereits sehr nahe bei den kleinsten erreichbaren Durchmessern Gegen. Verändert sich nämlich die Temperatur des geschmolzenen Materials im Düsenbereich 11 oder die Geschwindigkeit der Auszieheinrichtung um einen kleinen Wert über die Toleranzgrenze hinaus, die durch die Steuerung bei der Herstellung von Fäden mit minimalen Durchmesser eingestellt worden ist kann dies schon zu Unterbrechungen oder zum Ausfall der Herstellung der Fäden führen und damit zu einer geringeren Ausbeute. Es ist daher wichtig, die veränderlichen Größen bei der Herstellung der Fäden sehr genau zu steuern. Trotz der genauen Steuerung können sich aber noch immer Schwankungen infolge Spannungsschwankungen, Änderungen der Umgebungstemperatur usw. ergeben, die auszugleichen sind.

Zur Erzeugung des Istwert-Meßfrequenzsignals können eine Vielzahl von Systemen und Wandlern verwendet werden. So ist es möglich, mittels eines turbmenartigen Flügelrades die sich ändernde Strömungsgeschwindigkeit des Mediums zu «fassen oder den Druck des Mediums mit einem manometerartigen WandlerteiL

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung von Fäden konstanten Durchmessers aus einem thermoplastischen Material, insbesondere Glasfaden oder Glasfasern, mit einem Schmelzbehälter, in dem eine Temperaturüberwachungs- und Stelleinrichtung vorgesehen ist und der Düsenöffnungen aufweist, und mit einer die Fäden ausziehenden Wickelvorrichtung, wobei zur Konstanthaltung des Fadendurchmessers die Schmelztemperatur dem sich allmählich aufbauenden Wickeldurchmesser entsprechend nachgeführt oder die Drehzahl des Wickelmotors entsprechend geändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltungsanordnung (44, 50, Sl, 52; 140, 141, 142, 143) zur Umformung des gemessenen Istwerts der veränderlichen Verfahrensgröße, nämlich Wickelmotorgeschwindigkeit und/oder Schmelzetemperatur, in ein Meßfrequenzsignal und eine Steuerschaltung (53) vorgesehen sind, die einen Zähler (54) während einer vorgegebenen Periodendauer des Meßfrequenzsignals zur Zählung einer Frequenz freigibt, die höher ist als die Meßfrequenz, und daß dem Zähler (54) mindestens eine Speicherschaltung (70, 80, 146) und eine den Zählerinhalt zyklisch mit dem Inhalt der Speicherschaltung vergleichende Vergleichsschaltung (71,73; 81; 145) nachgeschaltet sind, mit einer vom Ausgang der Vergleichsschaltung angesteuerten Endstufenschaltung (43,129) zur stellwertgesteuerten Beeinflussung der Verfahrensgröße.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (53) zur Zählerfreigabe so ausgebildet ist, daß sie auf eine Polaritätsumkehr des Meßfrequenzsignals anspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander zwei vorgegebene Periodendauerr des Meßfrequenzsignals auszählbar sind und daß eine das erste Zählergebnis vom Zähler (54) übernehmende Speicherschaltung (70) vorgesehen ist, der eine Differenzschaltung (71) zum Vergleich der in beiden Zählperioden erreichten Zählerstände nachgeschaltet ist.