DE2115973A1

DE2115973A1 - Spannungsregler für Wickelmaschinen

Info

Publication number: DE2115973A1
Application number: DE19712115973
Authority: DE
Inventors: Peter John Henry Beccles Suffolk Ayers (Großbritannien)
Original assignee: Pye Ltd
Current assignee: Pye Electronic Products Ltd
Priority date: 1970-04-06
Filing date: 1971-04-01
Publication date: 1971-10-21
Also published as: FR2089164A5

Description

Pye Limited, Cambridge/England

Spannungsregler für Wickelmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spannungsregler für die Spannung in einem Faden, Draht, Band, Gewebe oder in einer Faser. Hierzu dient ein Wandler, der ein von der Spannung des Fadens oder anderen Materiales abhängiges Signal liefert. Das Signal wiederum steuert das auf eine Aufwickelspule oder -spindel wirkende Drehmoment und hält dadurch die Fadenspannung annähernd konstant.

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Der Faden läuft in der Wickelmaschine, bevor er zur Aufwickelspule kommt, über eine Tänzerrolle, die am einen Ende eines Tänzerarmes frei drehbar gelagert ist, der seinerseits um einen Drehpunkt am anderen Ende schwenkbar ist. Von einem dazwischen gelegenen Punkt des Tänzerarmes geht eine Spannungsfeder zu einem festen Punkt des Maschinenrahmens. An dem Befestigungspunkt kann eine Einstellschraube für die Fadenspannung vorgesehen sein.

Die Kraft der Spannungsfeder wirkt der gewünschten Fadenspannung entgegen, so daß der Tänzerarm eine bestimmte Stellung einnimmt. Steigt die Fadenspannung, so bewegt sich der Tänzerarm, bis das Gleichgewicht mit der Federkraft hergestellt ist. Wird die Fadenspannung dagegen kleiner, so zieht sich die Feder zusammen und bewegt den Tänzerarm in entgegengesetzter Richtung. Die Anordnung verhindert, daß der Faden bei plötzlicher Spannungszunahme abreißt oder bei einer Verringerung der Fadenspannung nur lose auf die Aufwickelspule aufgewickelt wird.

Die Bewegung des Tänzerarmes hängt somit von der jeweiligen Fadenspannung ab. Es wurde deshalb schon vorgeschlagen, den Schleifkontakt eines Potentiometers mit der Welle des Tänzerarmes zu verbinden, wobei am Potentiometer eine konstante Spannung liegt, so daß man am Schleifkontakt eine von der Stellung des Tänzerarmes und damit von der mechanischen Fadenspannung abhängige elektrische Spannung abnehmen kann. Die veränderbare Spannung am Schleifkontakt kann eine Servoeinrichtung steuern, die das der Aufnahmespindel zugeführte Drehmoment so beeinflußt, daß die Fadenspannung praktisch konstant bleibt.

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Nun ist bei einem Potentiometer ein gewisser Reibungswiderstand unvermeidlich, der vor der Bewegung des Tänzerarmes überwunden werden muß, so daß zunächst eine nennenswerte Änderung der Fadenspannung erfolgen muß, bevor eine Änderung des Steuersignales eintritt. Dies verzögert den Regelvorgang und stellt eine relativ große "tote Zone" dar, was zu Fadenbruch oder losem Aufwickeln führen kann, insbesondere beim Aufwickeln dünner Fäden mit hoher Geschwindigkeit.

Durch die Erfindung wird nun ein Spannungsregler geschaffen, bei dem ein Wandler auf die Stellung des Tänzerarmes einer Wickelmaschine anspricht und die Bewegung des Tänzerarmes tatsächlich nicht behindert. Durch eine auf das Ausgangssignal des Wandlers ansprechende Steuer- oder Regeleinrichtung wird das Drehmoment an der Aufwickelspindel der Wickelmaschine so gesteuert, daß die Fadenspannung praktisch konstant bleibt. Der Spannungsregler weist einen Wandler mit variablem Kondensator auf, dessen Kapazität sich in Abhängigkeit von der Stellung des Tänzerarmes verändert.

In einer Ausgestaltung enthält der Wandler ein oder mehrere elektrisch leitende Elemente, an einem drehbaren Teil angebracht, das sich mit dem Tänzerarm dreht, wobei diese Elemente mit ebenfalls elektrisch leitenden und demgegenüber feststehenden Elementen zusammenwirken, so daß diese Elemente zusammen einen variablen Kondensator bilden, dessen Kapazität von der Stellung des Tänzerarmes abhängt. Die leitenden Elemente sind vorzugsweise als Platten ausgebildet, können jedoch auch eine andere Form besitzen. Als Dielektrikum des variablen Kondensators dient vorzugsweise Luft.

Der variable Kondensator wird vorzugsweise der frequenzbestrimmenden Schaltung eines Oszillators mit variabler Frequenz zugeordnet, dessen Ausgang einer Frequenzdiskriminatorschaltung zugeführt wird, die ein von der Stellung des Tänzerarmes abhängiges Ausgangspotential erzeugt, das als Rückkopplungssignal einem Regelkreis zugeführt wird, das das Drehmoment an der Aufwickelspule steuert, wobei das Ausgangspotential praktisch gleich einem Bezugspotential bleibt, das die gewünschte Fadenspannung repräsentiert. I

Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bildet der variable Kondensator einen Zweig einer Kapazitätsbrücke, wobei ein frequenz- und amplitudenkonstantes Eingangssignal zwei Brückendiagonalen zugeführt wird, während ein Gleichrichter an den beiden anderen Brückendiagonalen liegt. Der Gleichrichterausgang, eine von der Stellung des Tänzerarmes abhängige Spannung, gelangt als Rückkopplungssignal zum Regelkreis und steuert das der Aufwickelspindel zugeführte Drehmoment so, daß die Gleichrichterausgangsspannung praktisch gleich einer Bezugsspannung bleibt, die die gewünschte Fadenspannung repräsentiert.

Zur ausführlicheren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen. Darin zeigt:

Fig. 1 bzw. Fig. 2 eine Seiten- bzw. Frontansicht einer Ausführungsform des-erfindungsgemäßen Spannungsreglers für eine Wickelmaschine,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform des Wandlers und Fig. 4 bzw. Fig. 5 je ein Blockschaltbild einer Ausführungsform für das Regel- oder Steuersystem.

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Gemäß Fig. 1 und 2 geht eine Spindel 3 durch eine Büchse 2 im Rahmen 1 einer Wickelmaschine. An der Spindel 3 ist ein Ende eines Tänzerarmes 4 befestigt. Das andere Ende des Armes 4 trägt eine z.B. auf Kugellager frei drehbare Tänzerrolle 5. Über die Rolle 5 läuft ein Faden 6 zu einer Aufwiekelspule 7 auf einer Aufwickelspindel 8. Eine Spannungsfeder 9 wirkt zwischen einem Punkt auf dem Arm 4 und einer Einstellschraube 10 in einem Anschlag 11 des Rahmens 1.

Mit der Spindel 3 ist außerdem eine leitende Scheibe 14 verbunden, die eine sektorförmige, leitende Platte 15, insbesondere aus Aluminiumblech, trägt. Die Platte 15 ist vorzugsweise so angeordnet, daß sie das Gewicht von Arm 4 und Rolle 5 zusammen ausgleicht, so daß ohne Faden 6 und ohne Feder 9 die Anordnung in der Büchse 2 frei drehbar ist und in jeder Stellung stehen bleibt. Im gleichen Abstand auf jeder Seite der Platte 15 sind weitere leitende Platten 16 und 17 über Schrauben und Muttern 18, 19 und 20 am Rahmen 1 angebracht. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Platten 16 und 17 miteinander elektrisch verbunden und vom Rahmen 1 elektrisch isoliert sind. Dagegen ist die Platte 15 elektrisch mit dem Rahmen 1 verbunden, der über die Scheibe 14, die Spindel 3 und die Büchse 2 Erd- oder Massepotential aufweisen kann. Die Platten 15, 16 und 17 bilden einen Wandler in Form eines variablen Luftkondensators. Der Spannung im Faden 6 wirkt die Spannung der Feder 9 entgegen, so daß die Platte 1 5 etwa in der in Fig. 2 gezeigten Stellung steht, so daß ihre Fläche teilweise zwischen den Platten 16 und 17 liegt. Bei größerer Spannung des Fadens 6 bewegt sich der Arm 4 und zwischen den Platten 16 und 17 liegt nur eine kleinere Fläche der Platte 15. Bei einer Spannungsabnahme vergrößert sich dagegen diese Fläche. Die Kapazität des Wandlers schwankt

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somit in Abhängigkeit von der Spannung des Fadens 6.

Die alternative Ausführungsform nach Fig. 3 erlaubt es den' Wandlerausgang von Masse zu trennen. Zwei feste Plattensätze 21 und 22 sind gegeneinander und gegen den Rahmen 1 isoliert. Die Platte 21 überlappt in jeder Stellung des Tänzerarmes die Platte 15, während die Platte 22 die Platte 15 nur teilweise überlappt. Die Platten 21 und 15 bilden somit einen Kondensator konstanter Kapazität, während die Platten 22 und 15 einen gemäß der Anordnung nach Fig. 2 veränderlichen Kondensator bilden. Die Platten 21 und 22 bilden den Wandlerausgang, so daß der feste und der variable Kondensator in Reihe geschaltet sind und die Gesamtkapazität sich in Abhängigkeit von der Spannung des Fadens 6 ändert. Die Platte 15 kann gegen Masse oder Erde isoliert sein, z.B. indem man die Scheibe 14 aus Isoliermaterial macht.

Bei jeder der oben beschriebenen Anordnung kann man die Kapazitätsänderung bei einer bestimmten Spannungsänderung dadurch vergrößern, indem man mehrere feste und bewegliche Platten vorsieht, die wie bei üblichen Mehrplatten-Abstimmkondensatoren ineinander geschachtelt sind.

Gemäß Fig. 4 umfaßt das Steuer- oder Regelsystem für die Spannung einer Wickelmaschine einen variablen Kondensator 23, der den erwähnten Wandler bildet, parallel mit einer Induktivität 24, so daß man den Schwingungskreis eines Oszillators 25 erhält. Der Ausgang des Oszillators 25 liegt am Eingang eines Frequenzdiskriminators 26, dessen Ausgang eine der Eingangsfrequenz proportionale elektrische Spannung ist und zum einen Eingang eines Regel- oder Servogliedes 27 gelangt, das die Energiezufuhr für einen Motor 28 zum Antrieb der Aufwickelspindel 8 (Fig. 1) liefert. Ein die gewünschte Fadenspannung

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repräsentierendes Bezugspotential wird einem zweiten Eingang 29 des Reglers 27 zugeführt, der die Leistung des Motors 28 steuert und damit das Drehmoment an der Spindel 8 derart, daß der Ausgang des Diskriminators 26 praktisch gleich dem Bezugspotential 29 bleibt.

In Fig. 5 ist der variable, kapazitive Wandler 23 mit den Kondensatoren 31, 32 und 33 in eine Brücke geschaltet. An einer Brückendiagonale liegt eine Wechselspannungsquelle 34 konstanter Frequenz und Amplitude. Die andere Brückendiagonale steht mit einer Gleichrichter- und Glättungsschaltung 35 in Verbindung. Der Ausgang der Schaltung 35 ist ein der Verstimmung der Brücke proportionales Potential, das wiederum der Größe des Wandlers 23 proportional ist und auf die in Verbindung mit Fig. 4 beschriebene Weise dem Regler 27 zum Steuern des Motors 28 zugeführt wird.

Im vorstehenden wurde der Spannungsregler für eine Aufwickelmaschine beschrieben. Die Einrichtung eignet sich ebenso für ein Abwickelsystem, yobei ein Faden oder anderes auf eine Spule gespeichertes Material zur Weiterverarbeitung einer Maschine zugeführt wird. In vielen Fällen genügt es nicht, wenn die Maschine einfach am Faden zieht und dadurch die Vorratsspule dreht, da hierbei die Spannung im Faden oder ähnlichem Material unzulässig groß werden könnte. Man zieht in diesen Fällen einen zwangsläufigen Antrieb der Vorratsspule vor, von dem Spannungsregler gesteuert, wodurch der Faden zwischen der Vorratsspule und der Maschine eine vorgegebene Spannung aufweist.

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Claims

Patentansprüche

\\Jl Spannungsregler für die Fadenspannung von Wickelmaschinen und dergleichen mit einem federnd schwenkbaren und der Fadenspannung entgegenwirkenden Tänzerarm, gekennzeichnet durch einen Wandler mit einem mit dem Tänzerarm derart verbundenen, variablen Kondensator, daß die Kondensatorkapazität in Abhängigkeit von der Stellung des Tänzerarmes veränderbar ist.
2. Spannungsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Kondensatorelemente mit dem Tänzerarm beweglich und die anderen Kondensatorelemente demgegenüber feststehend angeordnet sind.
3. Spannungsregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Elemente als Platten ausgebildet sind.
4. Spannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tänzerarm durch das oder die mit ihm verbundenen Kondensatorelemente ausbalanciert ist.
5. Spannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der variable Kondensator zwei feste Platten aufweist, und daß eine bewegliche Platte am Tänzerarm angebracht ist, wobei eine der festen Platten die bewegliche Platte in jeder Stellung des Tänzerarmes konstant überlappt, während die andere feste Platte die bewegliche Platte veränderlich überlappt, so daß die erste feste Platte und die bewegliche Platte einen Kondensator konstanter Kapazität bilden, während die zweite feste Platte und die bewegliche Platte einen variablen Kondensator darstellen, wobei der Ausgang an den beiden festen Platten liegt.

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6. Spannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der variable Kondensator im Schwingkreis eines Oszillators mit variabler Frequenz liegt, dessen Ausgang einer Frequenzdiskriminatorschaltung zugeführt wird, die ein von der Stellung des Tänzerarmes abhängiges Ausgangspotential erzeugt.
7. Spannungsregler nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der variable Kondensator einen Zweig einer Kapazitätsbrücke bildet, daß ein Eingangssignal konstanter Frequenz und Amplitude an den beiden Anschlüssen einer Brückendiagonale liegt und daß ein Gleichrichter an die Anschlüsse der anderen Brückendiagonale angeschlossen ist, so daß der Ausgang des Gleichrichters ein von der Stellung des Tänzerarmes abhängiges Potential liefert.
8. Spannungsregler nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangspotential als Rückkopplungssignal einem Regel- oder Servoglied zugeführt wird, das das der Spindel zugeführte Drehmoment so steuert, daß das Ausgangspotential praktisch gleich einem die gewünschte Fadenspannung repräsentierenden elektrischen Bezugspotential bleibt.
9. Spannungsregler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Regel- oder Steuerglied die Leistung eines Motors steuert, der die Spindel antreibt und damit die Fadenspannung bewirkt.

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