-
Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Schär- und Bäumgeschwindigkeit
an einer Konus-Schärmaschine mit Bäumeinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Schär- und Bäumgeschwindigkeit
an einer Konus-Schärmaschine mit Bäumeinrichtung.
-
Bisher wurde die Schärgeschwindigkeit durch Abtasten der Umfangsgeschwindigkeit
der Wicklung oder durch von der Fadenschar angetriebene Umlenkwalzen ermittelt und
nach Sollwertvergleich zur Steuerung herangezogen. Dabei ergeben sich jedoch Nachteile,
weil die Wicklung nie ideal zylindrisch ist, bzw die Fadenschar durch die Umlenkwalzen
beansprucht wird.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung der Schär-
und Bäumgeschwindigkeit von den Zufälligkeiten der Oberflächenbeschaffenheit des
Wickels und den bei der Beanspruchung der Fadenschar sich ergebenden Störeinflüssen
unabhängig zu machen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
die Größe des gewählten Anstellwinkels des Konus bzw. der Konuslineale und die Länge
des Vorschubes des Schärbandes
zur Regelung der Drehzahl der Schärtrommel
oder des Kettbaums verwendet werden in der Weise, daß sich eine konstante Schär-
bzw. Bäumgeschwindigkeit ergibt. Dabei wurde von der Erkenntnis ausgegangen, daß
der Wickeldurchmesser aus den Einstellwerten von Vorschub und Konuswinkel errechenbar
ist und die Aufwickeleigenschaften ein und derselben Partie unter gleichbleibenden
klimatischen Bedingungen reproduzierbar sind.
-
Vorteilhaft werden die zur Regelung der Drehzahl dienenden Meßwerte
in elektrische Größen umgewandelt und laufend mit einem der gewünschten Schärgeschwindißeit
äquivalenten Sollwert verglichen.
-
Erwünscht ist eine gleichbleibende Schärgeschwindigkeit und beim Bäumen
ebenfalls eine gleichbleibende Bäumgeschwindigkeit. Es wird daher in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung vorgeschlagen, während der Regelung die dem Produkt aus Schärwickeldurchmesser,
einer sich aus der Zahl Pi und einer Stoffkonstanten zusammensetzenden Konstanten
und der Schärtrommeldrehzahl äquivalenten elektrischen Größen zumindest angenähert
konstant zu halten.
-
Die Stoffkonstante ist ein Erfahrungswert, der sich aus der jeweiligen
zu verarbeitenden Partie ergibt.
-
Vorteilhaft werden die dem Schärwickeldurchmesser äquivalenten elektrischen
Größen laufend aus Summenwerten umgewandelt, deren- Summanden aus dem Schärtrommeldurchmesser
einerseits und dem doppelten Produkt aus der Länge des Vorschubes des Schärbandes
und dem Tangens des Anstellwinkels des Konus bzw. der Konuslineale andererseits
zusammengesetzt sind.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird außerdem vorgeschlagen,
daß der Vorschub des Schärbandes, in an sich bekannter Weise mittels eines durch
einen verfahrbaren Support axial und radial zur Schärtrommel geführten Schärblattes
erfolgt, das das Fahrwerk des Supports mit wählbarem Übersetzungs -verhältnis gleichlaufend
mit der Schärtrommel angetrieben oder gesteuert wird und das Schärblatt bei einer
Änderung des Anstellwinkels des Konus bzw. der Konuslineale selbsttätig nach Maßgabe
des Anstellwinkels verstellt wird.
-
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen,
der Konus 5 chärmas chine eine Meßwertverarb eitungseinrichtung
zur
Erfassung der sich aus der Größe des gewählten Anstellwinkels des Konus bzw. der
Konuslineale, der Länge des Vorschubes des Schärbandes und der Drehzahl der Schärtrommel
ergebenden Meßgrößen, zur Umwandlung dieser Meßgrößen in elektrische Größen, zum
Vergleich der elektrischen Größen mit Sollwerten und zur Ausgabe einer die Drehzahl
der Schärtrommel bzw. des Kettbaumes regelnden Stellgröße zuzuordnen.
-
Der Anstellwinkel des Konus bzw. der Konuslineale beeinflußt direkt
den Vorschub des Schärbandes. Es wird daher in weiterer Ausgestaltung der Erfindung
vorgeschlagen, daß zur Erfassung der sich aus der Größe des gewählten Anstellwinkels
des Konus bzw. der Konuslineale und der Länge des Vorschubes des Schärbandes ergebenden
Meßgröße und zur gleichzeitigen Umwandlung dieser Meßgröße in eine elektrische Größe
ein elektrischer Geber angeordnet ist.
-
Damit das Schärblatt bei einer Änderung des Anstellwinkels selbsttätig
eingestellt und zugleich die dem Anstellwinkel äquivalente elektrische Größe selbsttätig
verändert wird, ist vorteilhaft der Konusverstelleinrichtung der Schärtrommel ein
Impuls geber zur Übermittlung einer dem wählbaren Anstellwinkel
des
Konus bzw. der Konuslineale äquivalenten Impulskette und ein Impuls aufnehmer zugeordnet,
der über eine Impulsleitung mit einem Schrittmotor verbunden ist, der eine Verstelleinrichtung
für das Schärblatt und zugleich einen Geber für eine dem Anstellwinkel äquivalente
elektrische Größe betätigt.
-
Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, daß die
Steuerung der Schär- und Bäumgeschwindigkeit genau und reproduzierbar durchgeführt
wird und nicht durch Zufälligkeiten der Oberflächenbeschaffenheit des Wickels oder
der Beanspruchung der Fadenschar durch Abtaster gestört werden kann.
-
Anhand der Zeichnung soll ein Beispiel der Erfindung näher erläutert
werden.
-
Die Zeichnung zeigt schematisch die Erfindung und diejenigen Teile
einer Konus-Schärmaschine mit Bäumeinrichtung, denen die Erfindung zugeordnet ist.
Dabei ist der funktionelle Zusammenhang hervorgehoben, der mechanische Zusammenhang
der Teile jedoch im Interesse einer größeren Klarheit der Darstellung dort, wo es
angebracht erschien, aufgegeben worden.
-
Die Darstellung zeigt eine Konus-Schärmaschine mit einer Schärtrommel
11, einer Bäumeinrichtung 12 und einem Support 13 für das Schärblatt 14.
-
Die Bäumeinrichtung 12 besitzt einen Kettbaum 14 mit einer Welle 15,
die in Lagern 16, 17 drehbar gelagert ist. Die Lager 16 und 17 sind Teile eines
Kettbaumsupportes 18, der in Lagern 19, 20 verschiebbar gelagert und mittels einer
Spindel 21 in Verbindung mit einer am Support befestigten Mutter 22 verschoben werden
kann. Der Kettbaum 14 besitzt zwei Flansche 23, 24 und ein Antriebsrad 25, die Spindel
21 ein Antriebsrad 26.
-
Die Schärtrommel 11 besitzt eine Welle 27, die in einem Lager 28,
und eine Hohlwelle 29, die in einem Lager 30 drehbar gelagert ist. Außerdem besitzt
die Schärtrommel 11 ein Antriebsrad 31 und eine Mehrzahl verstellbarer Konuslineale,
von denen die Konuslineale 32> 33 sichtbar sind. Auf der Welle 27 ist ein Treibrad
34 angeordnet, das eine Wirkverbindung 57 zu einem Drehzahlwandler 35 besitzt und
auf dem das Antriebsrad 36 eines Tachogenerators 37 abrollt.
-
Im Inneren der Schärtrommel 11 befindet sich eine Trennwand 38 mit
einem zentralen Lager 39, in dem eine Welle 40 gelagert ist, die sich in einer Spindel
41 fortsetzt. Die Spindel 41 ist durch die Hohlwelle 29 nach außen geführt, wo sie
ein Antriebszahnrad 42 besitzt, das mit dem Zahnrad 43 eines Stellmotors 44 kämmt.
-
Das Antriebszahnrad 42 besitzt einen Impuls geber 45, der zum Beispiel
ein Zapfen aus magnetisierbarem Werkstoff sein kann.
-
In der Nähe der vom Impulsgeber 45 bestrichenen Kreisbahn ist ein
Impuls aufnehmer 46 angeordnet, der über eine Impulsleitung 47 mit der Anschlußklemme
48 eines zweipoligen Schalters 49 verbunden ist.
-
Schärtrommel 11 und Kettbaum 14 besitzen einen gemeinsamen Antriebsmotor
50; dessen Welle 51 eine schaltbare Kupplung 52 besitzt, mit deren Hilfe wahlweise
das Treibrad 53 oder 54 antreibbar ist. Das Treibrad 53 besitzt eine Wirkverbindung
55 zum Antriebsrad 25 des Kettbaums 14 und das Treibrad 54 eine Wirkverbindung 56
zum Antriebsrad 31 der Schärtrommel 11.
-
Der Drehzahlwandler 35 besitzt weitere Wirkverbindungen, und zwar
die Wirkverbindung 58 zum Antriebsrad 26 der Spindel 21 und die Wirkverbindung 59
zum Antriebs rad 60 einer langen Keilwelle 61, die in den Lagern 62 und 63 stationär
gelagert ist.
-
Mittels Lagerbuchsen 65, 66 ist das Gehäuse 64 des Supports 13 auf
der Keilwelle 61 verschiebbar gelagert. Mittels eines Schalthebels 67 ist das Übersetzungsverhältnis
zwischen der treibenden Welle 27 und der getriebenen Keilwelle 61 bzw. dem getriebenen
Antriebs rad 26 feinstufig einstellbar.
-
Mittels der Keilnut 68 ist das Treibrad 69 einer schaltbaren Kupplung
70 auf der Keilwelle 61 längsverschiebbar so gelagert, daß es formschlüssig von
der Welle angetrieben wird. Das Antriebszahnrad 71 der Kupplung 70 kämmt mit dem
Antriebszahnrad 72 eines Differentialgetriebes 73. Die Drehbewegung des Antriebszahnrades
72 wird im Differentialgetriebe 73 über eine Hohlwelle 74, ein auf der Hohlwelle
74 befestigtes Zahnrad 75, ein mit der Welle 76 verbundenes und im Gehäuse 77 gelagertes
Räderpaar 78, 78', ein auf der Hohlwelle 79 befestigtes Zahnrad 80 und ein auf der
gleichen Hohlwelle befestigtes Zahnrad 81 auf das Supportzahnrad 82 übertragen,
das mit einer Zahnstange 83 kämmt und auf dieser Zahnstange abrollt.
-
Die Hohlwelle 84 des Gehäuses 77 ist auf der Hohlwelle 74 und die
Hohlwelle 85 des Gehäuses 77 auf der Hohlwelle 79 drehbar gelagert. Auf der Hohlwelle
85 ist ein Zahnrad 86 befestigt, das mit einem Zahnrad 87 kämmt, dessen Welle 88
durch das
Gehäuse 64 nach außen geführt und mit einem Handrad 89
verbunden ist.
-
Solange das Handrad 89 feststeht, kann das Gehäuse 77 des Differentialgetriebes
73 sich nicht drehen und die Welle 76 des Räderpaares 78, 78' bleibt ortsfest, die
Übersetzung des Differentialgetriebes 73 somit konstant. Zum Zweck der Korrektur,
insbesondere der Korrektur des Schärbandansatzes, wird das Handrad 89 gedreht und
damit kurzzeitig die Übersetzung des Differentialgetriebes 73 geändert.
-
In Lagerbuchsen 90 und 91 des Gehäuses 64 und in den Hohlwellen 74
und 79 ist eine Welle 92 drehbar gelagert, auf der das Treibrad 93 einer schaltbaren
Kupplung 94, 94' befestigt ist.
-
Die Welle 92 ist mit einem Getriebemotor 95 über eine Schiebekupplung
96 verbunden. Auf der Abtriebsseite der schaltbaren Kupplung 94 ist ein Zahnrad
97 angeordnet, das mit einem Zahnrad 98 kämmt, dessen Welle 99 eine Meßtrommel 100
trägt, die auf nicht näher dargestellte Weise der Messung der Fadenlänge dient.
Das Zahnrad 98 kämmt zugleich mit einer Zahnstange 101, an deren Ende ein Drehgelenk
102 für den Halter 103 und ein weiteres Drehgelenk 124 für eine Parallelführungsstange
123 des Schärblattes 14 angeordnet ist. Außerdem trägt die Zahnstange 101
an
einer Traverse 104 einen elektrischen Geber 105, der aus einem Schiebewiderstand
106 und einem Schieber 107 besteht.
-
Der Schieber 107 ist mittels einer Isolierstange 108 betätigbar.
-
Das untere Ende 103) des Halters 103 ist verschiebbar in der Bohrung
109 einer Welle gelagert. Die Welle 110 ist drehbar in einem Schieber 111 angeordnet,
der mittels einer Spindel 112 in Richtung des Doppelpfeiles 113 verschiebbar ist.
Ein Zeiger 114 zeigt auf einer Skala 115 den Stand des Schiebers 111 an.
-
Die Spindel 112 wird durch einen Schrittmotor 11-6 angetrieben, der
über eine Impulsleitung 47) mit dem Kontakt 48 des Schalters 49 verbunden ist. Am
Gehäuse 64 ist außerdem ein Endschalter 117 befestigt, auf dessen Funktion später
noch eingegangen wird.
-
Die Konuslineale 32 und 33 besitzen Streben 119, 120. Gleiehartige
Streben sind auch an den anderen Konuslinealen angeordnet.
-
Am Ende der Streben 119, 120 sind Rollen 121, 122 angeordnet, die
auf der Oberfläche einer konischen Mutter 125 abrollen, Durch einen Steg 126 ist
verhindert, daß Konuslineale, Streben und Rollen sich in Umfangsrichtung um die
konische Mutter 125 drehen bzw. in Umfangsrichtung auf ihr gleiten können.
-
Solange die Schärtrommel 11 sich dreht, ist die Hohlwelle 29 gegen
die Spindel 41 arretiert, so daß Spindel 41, konische Mutter 125 und Antriebszahnrad
42 mit der Drehzahl der Schärtrommel 11 rotieren. Dabei kann das Zahnrad 43 im Eingriff
bleiben, so daß auch der Läufer des Motors 44 leer mitläuft, oder das Zahnrad 43
wird außer Eingriff gebracht.
-
Die Verstellung des Winkels°< der Konuslineale wird nur bei Stillstand
der Schärtrommel 11 vorgenommen. Zu diesem Zweck wird die Arretierung zwischen Hohlwelle
29 und Spindel 41 aufgehoben, wie es die Abbildung zeigt. Wird jetzt der Schalter
49 geschlossen, erhält der Stellmotor 44 über den Kontakt 127 elektrische Energie
zugeführt. Sobald das Zahnrad 43, das Antriebszahnrad 42 und die Spindel 41 rotieren,
wird die konische Mutter 125 nach Wahl in der einen oder anderen Richtung des Doppelpfeiles
128 verschoben, was über die Teile 121 und 119 eine Verstellung des Konuslineals
32 und über die gleichartigen Teile der anderen Konuslineale auch deren Verstellung
und damit eine Anderung des Winkels zur Folge hat.
-
Die der Konus-Schärmaschine zugeordnete erfindungsgemäße Meßwertverarbeitungs
einrichtung besitzt einen Multiplizierer 129, ein Anzeigegerät 130, zwei Sollwertvergleicher
131, 132,
einen zweipoligen Umschalter 133, einen Übertrager 134
und einige bereits erwähnte Teile, nämlich den Tachogenerator 37, den Impulsaufnehmer
46 und den Geber 105.
-
Zur Vorbereitung des Schärens, bevor also der Schärwickel 135 vorhanden
ist, werden zunächst die Konuslineale auf den gewünschten Anstellwinkel 0 eingestellt.
Das wird, wie bereits erwähnt, durch den Stellmotor 44 besorgt. Zu diesem Zweck
wird der zweipolige Schalter 49 eingeschaltet. Je nach der eingestellten Polarität
dreht der Stellmotor 44 die Spindel 41 rechts oder links herum, wobei sich die Konuslineale
32 und 33 um ihre Drehpunkte 136 und 137 drehen und sich dabei entweder heben oder
senken.
-
Der hierbei-zugleich mitrotierende Impuls geber 45 veranlaßt im Impuls
aufnehmer 46 eine der Änderung des Winkels Ol der Konuslineale äquivalente Impulsfolge,
die über die Impulsleitungen 47, 47', gegebenenfalls nach vorheriger Verstärkung,
dem Schrittmotor 116 zugeleitet wird. Der Schrittmotor 116 verstellt entsprechend
dieser Impulsfolge die Spindel 112, die den Schieber 111 so verschiebt, daß sein
Zeiger 114 auf der Skala 115 den Winkel oc anzeigt, denn die Skala ist zweckmäßig
in einem Winkelmaß unterteilt. Gleichzeitig wird die Winkellage des Halters 103
verändert, weil sein unteres Ende 103' in der Bohrung 109
der Welle
110 des Schiebers 111 geführt ist. Über eine am Schieber 111 gelenkig befestigte
Schaltstange 140 wird zugleich auch der Schieber 107 des Gebers 105 verstellt, und
zwar mittels eines Hebels 141, der um den am Gehäuse 64 fixierten Drehpunkt 142
drehbar ist und an dem sowohl die Schaltstange 140 als auch die Isolierstange 108
des Schiebers 107 gelenkig befestigt sind. Die Einstellung des Gebers 105 folgt
also auch nach der Stellung der Konuslineale.
-
Zu Beginn des Schärens steht der Support 13 etwas weiter links, das
Drehgelenk 102 steht in der mit 138 und das Schärblatt 14 in der mit 139 bezeichneten
Lage.
-
Die Vorschublänge S des Schärbandes ergibt sich aus der Größe des
Anstellwinkels dC der Konuslineale und aus dem Durchmesser des Schärwickels. Aus
den Materialwerten der zu verarbeitenden Partie wird ermittelt, wieviel Windungsfagen
einen bestimmten Wickeldurchmesser ergeben. Entsprechend wird am Drehzahlwandler
35 ein festes Übersetzungsverhältnis zwischen der Drehzahl der Schärtrommel 11 und
der Drehzahl der Keilwelle 61 eingestellt.
-
Vor dem Einschalten des Antriebsmotors 50 wird seine Welle 51 an das
Treibrad 54 gekuppelt und mittels des Umschalters 133 der Sollwertvergleicher 131,
wie dargestellt, über die Leitung 145 mit dem Übertrager 134 verbunden. Während
die Schärtrommel 11 sich dreht, erfolgt der Vorschub des Supportes 13 in Richtung
des Pfeiles 144 vorn Antriebsrad 60 über das Treibrad 69, die eingeschaltete Kupplung
70, die Antriebs räder 71 und 72, das Differentialgetriebe 73 und das auf der Zahnstange
83 abrollende Supportzahnrad 82. Gleichzeitig wird über die eingeschaltete Kupplung
94, das Treibrad 93 und die eingeschaltete Kupplung 94J das Zahnrad 97 angetrieben,
das mit dem Zahnrad 98 kämmt. Da das Zahnrad 98 außer der Meßtrommel 100 auch die
Zahnstange 101 antreibt, wird diese Zahnstange gemäß der Zeichnung in Richtung des
Pfeiles 143 langsam und konform mit der wachsenden Fülle des Schärwickels 135 von
der Schärtrommel 11 entfernt, was lediglich wegen der zeichnerischen Darstellung
wie in Senken der Zaimstange aussieht.
-
Dabei nimmt die Zahnstange 101 den Geber 105 mit, wobei eine der Vorschublänge
S äquivalente Relativbewegung zwischen dem Schiebewiderstand 106 und dem Schieber
107 auftritt.
-
Der Geber 105 addiert zu einer dem konstanten Durchmesser der Schärtrommel
11 äquivalenten Spannung eine dem doppelten Produkt aus der Länge des Vorschubes
des Schärbandes und dem Tangens des Anstellwinkels der Konuslineale äquivalente
Spannung und gibt daher über die Leitung 146 eine dem Durchmesser des Schärwickels
äquivalente Spannung an den Multiplizierer 129. Der Tachogenerator 37 gibt über
die Leitung 147 eine der Drehzahl der Schärtrommel 11 äquivalente Spannung an den
Multiplizierer 129. Der Multiplizierer 129 bildet das Produkt aus beiden eingehenden
Spannungen und leitet es über die Leitung 148 an den Sollwertvergleicher 131 und
über die Leitung 149 an das Anzeigegerät 130 weiter. Der Sollwertvergleicher vergleicht
die eingehende, der Schärgeschwindigkeit äquivalente Spannung mit einem vorher eingestellten
Sollwert der gewünschten Schärgeschwindigkeit. Bei einer Sollwertabweichung wird
über den Kontakt 150 des Umschalters 133 und die Leitung 145 eine der Regelabweichung
entsprechende Spannung an den Übertrager 134 geleitet, die dort verstärkt und als
Stellgröße über die Leitung 151 dem regelbaren Antriebsmotor 50 zugeführt wird.
-
Nach Fertigstellung des ersten Schärbandes werden gegebenenfalls weitere
Schärbänder angesetzt. Zu diesem Zweck wird die
Schärtrommel zunächst
einmal zum Stillstand gebracht. Dann wird der Getriebemotor 95 eingeschaltet, der
über die Schiebekupplung 96, die Welle 92, das Treibrad 93, die Kupplung 94, das
Antriebsrad 72, das Differentialgetriebe 73 und das auf der Zahnstange 83 abrollende
Supportzahnrad 82 den Support 13 so weit gegen die Richtung des l?Geiles 144 fährt,
bis der Endschalter 117 gegen einen in Richtung des Pfeiles 152 für jedes Schärband
einzeln einstellbaren Linealanschlag 151 gefahren ist und über eine nicht dargestellte
Leitung die Kupplung 94 ausschaltet und die Kupplung 94' einschaltet.
-
Nun wird über die Kupplung 94' und die Zahnräder 97 und 98 die Zahnstange
101 und die Meßtrommel 100 wieder in ihre Ausgangslage gefahren und der Getriebemotor
95 wieder ausgeschaltet.
-
Die Kupplung 70 war während dieser Zeit ausgeschaltet. Der Bandansatz
des neuen Schärbandes wird mit Hilfe des Handrades 89, wie bereits erwähnt, korrigiert.
Der weiter oben beschriebene Schärvorgang kann nun von neuem beginnen.
-
Beim Abzug der Kette von der Schärtrommel 11 auf den Kettbaum 14 wird
die Kupplung 52 auf Bäumantrieb umgeschaltet, wodurch die Welle 51 des Antriebsmotors
50 mit dem Treibrad 53 verbunden wird. Der Drehzahlwandler 35 wird zusätzlich auf
die
Wirkverbindung 58 geschaltet. Der Vorschub des Kettbaumes 14 erfolgt, wie bereits
erwähnt, über die Spindel 21. Der Umschalter 133 wird ebenfalls auf Bäumantrieb
umgeschaltet, wobei der Kontakt 150 geöffnet und der Kontakt 153 geschlossen wird.
-
Da beim Bäumen die Schärtrommel 11 durch die nicht dargestellte ablaufende
Fadenschar mit umgekehrter Drehrichtung angetrieben wird, erfolgt auch der Vorschub
des Supportes 13 in umgekehrter Richtung. Die Regelung der Abzugsgeschwindigkeit
erfolgt in gleicher Weise wie die Regelung der Schärgeschwindigkeit mit dem Unterschied,
daß nunmehr die der Bäumgeschwindigkeit äquivalente Spannung über die Leitung 153
dem Sollwertvergleicher 132 eingegeben wird und daß dieser die der Regelabweichung
äquivalente Spannung zum Übertrager 134 leitet.