DE19626960A1 - Aufspulmaschine mit geregelter Kontaktwalzenturbine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufspulmaschine gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.

Aufspulmaschinen derartiger Bauart sind aus der EP 0 362 836 B1 bekannt. Bei der bekannten Aufspulmaschine greift eine durch eine Antriebsturbine angetriebene Kontaktwalze an der Oberfläche eines auf einer Spule gewickelten Fadenpake­ tes an, wobei die Kontaktwalze ebenfalls drehbar gelagert und koaxial zu einer die Spule antreibenden Spindel ange­ ordnet ist. Als Antrieb für die Kontaktwalze, welche nur während des Wechsels der Spulen angetrieben wird, dient eine Druckluftturbine, welche ein zweigeteiltes Turbinenlauf­ rad mit entsprechenden Ausnehmungen aufweist. Äußeren Aus­ nehmungen dienen dabei der Beschleunigung der Turbine, wenn diese mit Druckluft beaufschlagt werden, während im inneren Bereich des Laufrades angeordnete zweite Ausnehmungen der Verzögerung bzw. Abbremsung der Turbine dienen, wenn diese durch Druckluft beaufschlagt sind. Die jeweiligen Ausnehmun­ gen werden von unterschiedlichen Druckkammern geregelt beauf­ schlagt, so daß je nach Anforderung die Antriebsturbine für die Kontaktwalze beschleunigt oder verzögert werden kann. Der Nachteil einer derartigen Antriebsturbine besteht zum einen darin, daß der geteilte Aufbau des Laufrades konstruktiv kompliziert ist und die zur Regelung der Dreh­ zahl der Antriebsturbine eingesetzte Zweipunktregelung nur in einem relativ großen Drehzahlfenster von ± 0,5% gehalten werden kann. Da die Fadenspannung des aufzuwickelnden Fadens erheblich von der Kontaktwalze beeinflußt wird, ist der Bereich von ± 0,5% des Drehzahlfensters sehr groß und wirkt sich negativ auf die Fadenqualität aus. Die Größe des Drehzahlfensters wird durch die Kraft der voll beaufschlag­ ten Turbine und durch die Umlaufzeit der Regelung sowie den Drehzahlabfall der nicht beaufschlagten Turbine festgelegt.

Es ist deshalb die Überlegung angestellt worden, zur Gewin­ nung von mehr Zeit während der Wechselphase zwei zusätzli­ che, mit auf die Arbeitsgeschwindigkeit abgestimmten Drosseln versehene Luftzuführungen zu installieren, welche wechsel­ weise mit Druckluft beaufschlagt werden. Dabei bewirkt die eine Zuführung gerade eine schwache Beschleunigung, die andere gerade eine schwache Verzögerung. Die entsprechende Beschaltung wäre jedoch sehr kostenintensiv und nur für einen einzigen Arbeitspunkt ausgelegt.

Es ist deshalb das Ziel der Erfindung, eine Aufspulmaschine zu schaffen, welche eine exaktere und flexiblere Drehzahlre­ gelung für die Kontaktwalze schafft, kostengünstig ist, konstruktiv einfach ist und darüber hinaus zu einer Verbes­ serung der Qualität des auf der Spindel aufgewickelten Fadenpaketes beiträgt.

Dieses Ziel wird mit einer Aufspulmaschine mit den Merkma­ len gemäß Anspruch 1 erreicht.

Danach weist die erfindungsgemäße Aufspulmaschine eine dreh­ bare Spindel zum Aufwickeln von Garn zu einer Spule darauf, eine drehbar angetriebene Kontaktwalze, welche ein auf der Spule aufgewickeltes Fadenpaket an dessen Oberfläche kon­ taktiert, und eine Antriebsturbine auf, welche über ein Ventil gesteuert wird, über das die Antriebsturbine mit einem Druckmedium beaufschlagt wird. Erfindungsgemäß ist die Antriebsturbine anforderungsbedingt durch eine von mindestens einem Impulsgeber an das Ventil abgegebene variierbare Impulsfolge ansteuerbar, wobei mit der Impulsfolge eine Beschleunigung der Antriebsturbine erzielbar ist. Ein wesent­ licher Vorteil der erfindungsgemäßen Aufspulmaschine besteht darin, daß die Antriebsturbine und damit die Kontaktwalze in einem kleineren Drehzahlfenster und damit bei höherer Genauigkeit betreibbar ist.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind ein erster Impulsgeber, welcher dem Ventil eine Impulsfolge für eine Beschleunigung der Turbine zuführt, und ein zweiter Impuls­ geber vorgesehen, welcher dem Ventil eine Impulsfolge für eine Verzögerung der Turbine zuführt. Durch diese Trennung wird eine exaktere Regelung dadurch geschaffen, daß je nach Anforderung, d. h. je nach dem, ob eine Beschleunigung der Turbine oder eine Verzögerung erfolgen soll, der eine oder der andere Impulsgeber angesteuert wird.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Impuls­ folge für die Beschleunigung ein solches Impuls-Pausen-Ver­ hältnis auf, daß die Antriebsturbine gerade beschleunigt wird, so daß die Drehzahl bis zu einer oberen Grenzdrehzahl n_max ansteigt.

Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel erfolgt eine Umsteuerung auf den zweiten Impulsgeber, wenn die Grenz­ drehzahl n_max erreicht ist, wobei der zweite Impulsgeber ein solches Impuls-Pausen-Verhältnis aufweist, das eine Verzöge­ rung bewirkt, und bei Erreichen einer unteren Grenzdrehzahl n_min eine Umsteuerung auf den ersten Impulsgeber erfolgt.

Vorzugsweise sind gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel die Impulsgeber als Hardware in ein Schaltmodul für die Regelung der Turbine integriert.

Nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Impulsfolgen der Impulsgeber über entsprechende Software- Lösungen bereitstellbar, und können so zur automatischen Arbeitspunktanpassung der Antriebsturbine genutzt werden.

Durch die Wahl einer geeigneten Impulsfolge ist somit eine direkte Einflußnahme auf die Größe des Drehzahlfensters möglich.

Vorzugsweise wird als Druckmedium Druckluft eingesetzt.

Bei noch einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Impulsfolgen konstante Impuls-Pausen-Verhältnisse auf, wobei die ImpulsPausen-Verhältnisse so gewählt sind, daß entweder bei relativ kurzen Impuls-Pausen-Verhältnissen eine Beschleunigung der Turbine oder bei demgegenüber deut­ lich größeren Impuls-Pausen-Verhältnissen eine Verzögerung der Antriebsturbine der Kontaktwalze erzielt wird.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 den Verlauf der Drehzahl im Drehzahlfenster bei herkömmlicher Zweipunktregelung;

Fig. 2 den Verlauf der Drehzahl im Drehzahlfenster bei Anwendung der Impulsfolgen-Steuerung;

Fig. 3 ein prinzipielles Schaltbild für die Steuerung der Drehzahl der Antriebsturbine gemäß der Erfindung; und

Fig. 4 ein prinzipielles Schaltbild gemäß Fig. 3, jedoch mit einem 3/3-Wege-Ventil.

In Fig. 1 ist der Verlauf der Drehzahl in einem Drehzahl­ fenster, welches durch die Grenzen n_max und n_min definiert ist, über der Zeit im Falle einer herkömmlichen Zweipunkt­ regelung für die Regelung der Drehzahl einer Antriebsturbine dargestellt. Dieses Drehzahlfenster ist mit ± 0,5% Abwei­ chung von der Nenndrehzahl relativ groß, was sich nachtei­ lig auf die Fadenqualität durch eine dadurch bedingte Va­ riation der Fadenspannung auswirkt. Bei einer derartigen bekannten Zweipunktregelung weist die Antriebsturbine ein zweigeteiltes Laufrad, was am Umfang mit entsprechenden Ausnehmungen versehen ist, die bei Beaufschlagung eine Beschleunigung der Turbine bewirken, sowie eine im Innenbe­ reich vorgesehene Einrichtung mit nebeneinander radial par­ allel zum Außenumfang des Laufrades angeordneten zweiten Ausnehmungen auf, welche durch Druckluft ebenfalls beauf­ schlagbar sind und einem Abbremsen des Laufrades der An­ triebsturbine dienen. Dadurch kommt der relativ steile Verlauf der Drehzahl von der minimalen Drehzahl bzw. unte­ ren Grenzdrehzahl n_min des Drehzahlfensters zur maximalen Drehzahl bzw. oberen Grenzdrehzahl n_max des Drehzahlfensters zustande. Bei Erreichen der maximalen Drehzahl wird ein entsprechendes Schaltventil geschaltet, woraufhin das Druck­ medium, welches in der Regel Luft ist, auf die Ausnehmungen geleitet wird, welche dem Abbremsen des Laufrades der Tur­ bine dienen. Dadurch wird der relativ steile und abrupte Drehzahlabfall von der maximalen Drehzahl zur minimalen Drehzahl innerhalb des Drehzahlfensters erzeugt. Bei Errei­ chen der minimalen Drehzahlgrenze des Drehzahlfeldes muß erneut umgeschaltet werden, woraufhin der Vorgang sich wiederholt.

Fig. 2 zeigt den Verlauf der Drehzahl innerhalb eines vorgegebenen Drehzahlfensters, wie er durch eine Aufspulma­ schine gemäß der Erfindung realisierbar ist. Zum einen kann das Drehzahlfenster, d. h. die Differenz zwischen der maxima­ len Drehzahl und der minimalen Drehzahl kleiner als bei der herkömmlichen Zweipunktregelung gewählt werden, zum anderen erfolgt je nach Impuls-Pausen-Verhältnis zwischen den einzel­ nen Steuerimpulsen, während derer das der Beaufschlagung der Turbine dienende Ventil 4 geöffnet ist, ein langsamer, entsprechend der Impulsfolge gestufter Verlauf der Drehzahl im Drehzahlfenster bezüglich der Zeit. Dadurch ist die sich ergebende mittlere Drehzahländerungskurve zwischen der mini­ malen Drehzahl und der maximalen Drehzahl des Drehzahlfen­ sters deutlich geringer, was gleichsam zu einer Verbesserung der Aufwickelqualität des Fadens auf einer Spule führt.

Fig. 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welcher eine Spule 1 auf eine angetriebene Spulspindel 13 aufgesteckt ist. Achsparallel dazu ist eine Kontaktwalze 2 mit direktem Oberflächenkontakt angeordnet. Bei dieser Anordnung ist es jedoch auch möglich, daß die Spule 1 durch direkten Oberflächenkontakt der Kontaktwalze 2 ange­ trieben wird. Die Kontaktwalze 2 ihrerseits wird durch eine Antriebsturbine 3 angetrieben. In an sich bekannter Weise ist die Antriebsturbine insbesondere als Druckluftturbine ausgebildet. Die Beaufschlagung des Laufrades der Turbine 3 folgt über ein 2/2-Wege-Ventil 4, welches über eine Druck­ luftquelle 5 beaufschlagt ist. Dieses Ventil 4 ist durch einen Impulsgeber 11 mit definierter Impulsfolge 7, 8 be­ aufschlagt. Die Impulsfolge 7 mit einem geringeren Impuls- Pausen-Verhältnis entspricht dabei einem häufigeren Öffnen des Ventils 4 und führt damit zu einer Beschleunigung der Turbine 3. Die Impulsfolge 8 mit einem deutlich größeren Impuls-Pausen-Verhältnis läßt zwischen den einzelnen Öff­ nungsphasen des Ventils 4 größere Abstände, so daß die einzelnen Druckimpulse nicht zu einer Beschleunigung der Turbine 3, sondern zu deren Verzögerung führen. Die Ver­ zögerung bei unterbrochener Druckzufuhr ist unter anderem durch die Ventilationsverluste der Turbine bedingt. Zwischen der Antriebsturbine 3 und der Kontaktwalze 2 ist ein Dreh­ zahlsensor 14 angebracht, dessen Signal einer Steuereinrich­ tung 6 zugeführt wird. In einer Vergleichseinrichtung 10 wird die Ist-Drehzahl der Kontaktwalze 2 mit einer vorgege­ benen Soll-Drehzahl verglichen, und je nach Abweichung vom Ist-Wert erfolgt eine Beschleunigung der Turbine 3 mit der Impulsfolge 7 oder eine Verzögerung der Antriebsturbine 3 mit der Verzögerungsimpulsfolge 8.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das dem Ausführungs­ beispiel gemäß Fig. 3 ähnlich ist, jedoch anstelle des 2/2- Wege-Ventils 4 ein 3/3-Wege-Ventil 9 aufweist. Dieses Ventil 9 wird an seinen Ansteuermagneten entweder durch die Be­ schleunigungsimpulsfolge 7 eines ersten Impulsgebers 12 oder die Verzögerungsimpulsfolge 8 eines zweiten Impulsgebers 13 angesteuert und ermöglicht so eine entsprechende Beaufschla­ gung der Antriebsturbine 3 im Sinne von deren Be­ schleunigung bzw. deren Verzögerung. Die in Fig. 4 darge­ stellte Ausführungsform erfordert separate Leitungen der Impulsgeber 12 und 13 zu den Ansteuermagneten des 3/3-Wege­ Ventils 9 sowie von diesem Ventil separate Leitungen für Beschleunigung bzw. Verzögerung zu der Antriebsturbine 3.

Die Impulsfolgen 7 für die Beschleunigung sowie 8 für die Verzögerung können in den jeweiligen Impulsgebern 12 und 13 hardwareseitig installiert sein oder können in der Steuer­ einrichtung über Software frei wählbar sein. Letztere Va­ riante bietet den Vorteil, daß eine automatische Arbeits­ punktanpassung sowohl bei einer Einpunktregelung als auch bei einer Zweipunktregelung der Antriebsturbine möglich ist.

Claims (8)

1. Aufspulmaschine mit einer drehbaren Spindel (13) zum Aufwickeln von Garn zu einer Spule (1), mit einer drehbar angetriebenen Kontaktwalze (2), welche ein auf der Spule (1) aufgewickeltes Fadenpaket an dessen Ober­ fläche kontaktiert, und mit einer Antriebsturbine (3), welche mindestens ein Ventil (4) zur gesteuerten Beauf­ schlagung der Antriebsturbine (3) mit einem Druckmedium aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsturbine (3) durch eine von mindestens einem Impulsgeber (11) an das Ventil (4) abgegebene variier­ bare Impulsfolge (7, 8) ansteuerbar ist, wobei die Impulsfolge hinsichtlich eines Impuls-Pausen-Verhältnis so variierbar ist, daß die Antriebsturbine beschleunig­ bar oder verzögerbar ist.

2. Aufspulmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß ein erster Impulsgeber (12), welcher eine Impulsfolge (7) für eine Beschleunigung der Antriebsturbine (3) bereitstellt, und ein zweiter Impulsgeber (13), welcher eine Impulsfolge (8) für eine Verzögerung der Antriebs­ turbine (3) bereitstellt, vorgesehen sind, wobei ihre Impulsfolge dem Ventil (4) alternierend zugeführt wer­ den.

3. Aufspulmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolge (7) für eine Beschleunigung ein solches Impuls-Pausen-Verhältnis aufweist, daß die Antriebsturbi­ ne (3) gerade beschleunigt wird, so daß die Drehzahl bis zu einer oberen Grenzdrehzahl n_max ansteigt.

4. Aufspulmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen der Grenzdrehzahl n_max eine Umsteuerung auf den zweiten Impulsgeber (13) erfolgt, welcher ein Impuls-Pausen-Verhältnis aufweist, das eine Verzögerung bewirkt, wobei bei Erreichen einer unteren Grenzdreh­ zahl n_min eine Umsteuerung auf den ersten Impulsgeber (12) erfolgt.

5. Aufspulmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsgeber (12, 13) als Hardware ausgebildet sind.

6. Aufspulmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolgen (7, 8) der Impulsgeber (12, 13) als Software bereitstellbar und zur automatischen Arbeits­ punktanpassung der Antriebsturbine (3) nutzbar sind.

7. Aufspulmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolgen (7, 8) konstante Impuls-Pausenverhält­ nisse aufweisen.

8. Aufspulmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmedium Druckluft ist.