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Zwirnmaschine, insbesondere zum
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Zwirnen von Glas fäden Die Erfindung befaßt sich mit einer Zwirnmaschine
insbesondere zum Zwirnen von Glasfäden, die mindestens eine Arbeitsstelle mit an
ihrer Achse angetriebener Vorlagespule und angetriebener Spindel mit Ring und Läufer
zum Zwirnen und Aufwinden des Fadens aufweist.
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Beim Bearbeiten von Glasfäden (Fäden mit Kapillaren aus Glas) soll
der laufende Faden möglichst nicht berührt, vor allem jedoch so wenig wie möglich
umgelenkt werden.
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Es sind daher Glasfaden-Zwirnmaschinen, auf denen den Glasfäden Drehung
erteilt wird, bekannt, die an ihrer Achse angetriebene Vorlagespulen aufweisen,
von der die Fäden über Fadenführerösen und auf Ringen geführte Läufer zu angetriebenen
Spindeln laufen. Die Fadenlaufgeschwindigkeit an jeder Arbeitsstelle wird hierbei
durch die Umfangsgeschwindigkeit des jeweiligen Ablaufpunktes des Fadens von der
Vorlagespule bestimmt. Da der Achsabstand dieses Ablaufpunktes des Fadens sich mit
kleiner werdendem Durchmesser der Fadenwicklung auf der Vor lagespule vermindert,
vermindert sich auch die Fadenlaufgeschwindigkeit. Um die Unterschiede in der Fadenlaufgeschwindiqkeit
klein zu halten, werden die Durchmesser der Vorlagespulen groß und die Bewicklungsdicken
auf den Vorlagespulen gering gewählt.
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Diese großen Vorlagespulen weisen jedoch eine erhebliche, beim Anlauf
der Maschine zu beschleunigende, beim Betrieb ständig anzutreibende und beim Abstellen
zu bremsende
Masse auf. Ihr großer Durchmesser führt zu Platzmangel
im Gatter der Vorlage spulen und erfordert bisweilen die Anwendung einer größeren
Spindelteilung als die Ausführung der Spindel sie erfordern würde. Die geringen
Bewicklungsdicken erfordern häufigeren Wechsel der Vorlagespulen mit Stillstand
der Maschine und hoher Arbeitsbelastung. Auch geringe Bewicklungsdicken bewirken
aber schon eine Veränderung der Fadenliefergeschwindigkeit zwischen voller und leerer
Vorlagespule.
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Der Erfindung war die Aufgabe gestellt, an Glasfaden-Zwirnmaschinen
Vorlagespulen mit größerem Wicklungsgewicht zuzulassen und gleichbleibende Fadenlaufgeschwindigkeit
zu gewährleisten.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß sie ein Meßglied zum
Fühlen der Fadengeschwindigkeit, einen drehzahlveränderbaren Antrieb der Vorlagespule
und einen Regler, dessen Eingang mit dem Ausgang des Meßgliedes und dessen Ausgang
mit dem Antrieb der Vorlagespule verbunden ist, vorsieht. Hierbei kann der Regler
in Abhängigkeit von der gefühlten Fadengeschwindigkeit die Drehzahl des Antriebs
der Vorlagespule so verändern, daß unabhängig vom Abwindedurchmesser der Vorlage
spule eine bestimmte Fadengeschwindigkeit eingehalten wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dieses
Meßglied auch mit einem Längenzähler zu verbinden und so das gewonnene Signal zugleich
auch als Maß für die Länge des durchgelaufenen Fadens auszuwerten.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird sodann noch vorgeschlagen,
dieses Meßglied mit einer Abstellvorrichtung zu verbinden, die beim Auftreten eines
Fadenbruches entweder den Antrieb der Vorlagespule oder
den Antrieb
der Aufwindespule oder vorzugsweise die Antriebe beider Spulen abstellen kann. Damit
wird das gewonnene Meßsignal noch einer dritten, von den beiden vorgehenden Auswertungen
unabhängigen Auswertung zugeführt.
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Hinsichtlich des Meßgliedes schlägt die Erfindung vor, daß dieses
Meßglied mindestens eine vom Faden in Drehung versetzte Walze aufweist. im Falle
einer einzelnen Walze kann hierbei ein so großer Umschlingungswinkel des Fadens
um die Walze vorgesehen werden, daß die Walze vom Faden ohne wesentlichen Schlupf
mitgenommen wird und ihre Drehzahl damit der Fadengeschwindigkeit proportional ist.
In vielen Fällen ist es jedoch vorteilhaft, das Meßglied als Walzenpaar auszuführen,
durch dessen Klemmlinie der Faden läuft. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß der
Faden keine Umlenkung erfährt.
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Ferner schlägt die Erfindung vor, daß das Meßglied einen von der Walze
angetriebenen Tachogenerator aufweist, der der Drehzahl der Walze proportionale
Spannung oder Frequenz abgibt. Nach einem anderen Vorschlag der Erfindung weist
das Meßglied einen von der Walze angetriebenen Impulsgenerator auf, der eine der
Drehzahl der Walze in der Zeiteinheit proportionale Impulsfrequenz abgibt. Diese
Ausgangssignale des Meßgliedes werden dem Regler als Ist-Wert der Fadengeschwindigkeit
aufgedrückt.
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Im Falle eines Impulsgenerators , der je Umdrehung der Meßwalze eine
bestimmte Zahl digitaler Impulse abgibt, können diese Impuls zahlen unmittelbar
in einem digitalen Zähler aufaddiert und in einem Display angezeigt werden.
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Im Falle der Ausführung des Tachogenerators als analoger Meßwertgeber
kann dieser Meßwert unmittelbar als Fadengeschwindigkeit angezeigt oder über die
Zeit summiert
als Längenmeßwert dienen. Der Längenmesser kann ein
reines Anzeigeinstrument sein, er kann jedoch auch ein Längenzähler sein, der beim
Erreichen eines oder mehrerer einstellbarer Längenwerte Signale abgibt, die weitere
Funktionen wie beispielsweise Abstellen bei voller Spule oder Fortschaltung eines
fadenlängenabhängigen Drehzahlprogrammes steuert.
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Wenn die Meßwalze zum Stillstand kommt und damit der mit ihr verbunde
Tachogeneratorkeine Spannung oder Frequenz mehr abgibt, ohne daß die Antriebe von
Vorlagespule und Aufwindespule abgeschaltet worden sind, kann dies ohne weiteres
als Indiz für einen Fadenbruch gelten.
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Erfindungsgemäß beeinflußt der Regler den Antrieb der Vorlage spule
im Sinne des Gleichhaltens der Geschwindigkeit des Fadens. Hierdurch wird sichergestellt,
daß bei gleichbleibender Drehzahl der Aufwindespindel dem Faden gleichbleibende
Drehung je Längeneinheit erteilt wird.
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In anderen Fällen ist es vorteilhaft, wenn erfindungsgemäß der Regler
mit einem Programmgeber verbunden ist, der dem Regler ein dem Aufbau der Wicklung
der Spule entsprechendes Programm der Geschwindigkeit des Fadens vorgibt. Dies ist
insbesondere dann wichtig, wenn die Drehzahl der Aufwindespule im Verlaufe des Wicklungsaufbaues
verändert wird, wenn sie beispielsweise beim Aufwinden auf kleinere Durchmesser,
bei denen die Zugspannung im Faden im allgemeinen höher ist, vermindert wird. In
diesen Fällen kann durch programmgemäße Veränderung der Fadengeschwindigkeit sichergestellt
werden, daß der Faden ebenfalls gleiche Drehung je Längeneinheit erhält.
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Ein besonders zuverlässiges Einhalten der Drehungswerte bei veränderlicher
Drehzahl der Aufwindespule ist dann gewährleistet, wenn ein Eingang des Reglers
mit einem der Drehzahl des Antriebes der Aufwindespule proportionalen Signal beaufschlagt
wird. Dies kann beispielsweise
dadurch erfolgen, daß der Eingang
des Reglers mit der Speiseleitung des Antriebs der Aufwindespule verbunden ist und
demgemäß die Drehzahl der Vorlagespule entsprechend der die Drehzahl der Aufwindespule
bestimmenden Speisespannung oder Speisefrequenz dieses Antriebs regelt. In einer
anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Eingang des Reglers mit dem Drehzahlsteller
für den Antrieb der Aufwindespule verbunden und wird von diesem Drehzahlsteller
genauso beaufschlagt, wie dieser die Drehzahl des Antriebes der Aufwindespule verstellt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, den Antrieb
der Vorlage spule als drehzahlveränderbaren Elektromotor auszubilden. Dies hat den
Vorteil einfacher und unabhängiger Steuerung des Antriebes jeder Vorlagespule einer
Glasfaden-Zwirnmaschine. Gemäß einem anderen Vorschlag der Erfindung erfolgt der
Antrieb aller Vorlagespulen einer Maschine von einer gemeinsamen Kraftquelle aus
und zwischen diese Kraftquelle und die einzelnen Vorlagespulen ist je ein Getriebe
mit veränderbarem Übertragungsverhältnis eingeschaltet.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in Form einer
von mehreren Arbeitsstellen einer Glasfaden-Zwirnmaschine schematisch dargestellt,
in Fig. 1 eine erste Ausführungsform mit allen wesentlichen Arbeitselementen einer
Arbeitsstelle in Seitenansicht; Fig. 2 eine andere Ausführungsform des Antriebes
der Vorlagespule in Seitenansicht, Fig. 3 eine erweiterte Ausführungsform der Erfindung
in Darstellung wie in Fig. 1, Fig. 4 noch eine erweiterte Ausführungsform der Erfindung
in Darstellung wie in Fig. 1, Fig. 5 die Funktionsweise einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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Die Arbeitsstelle weist eine Vorlagespule 1 auf, die an ihrer Achse
2 durch einen drehzahlveränderbaren Elektromotor 3 angetrieben ist. Der von der
Vorlagespule 1 ablaufende Faden 4 passiert einen ortsfesten oder vertikal beweglichen
Fadenführer 5 und wird durch einen Läufer 6, der auf einem Spinnring 7 in einer
vertikal beweglichen Ringbank 8 geführt ist, zur Spindel 9- gezogen. Die Spindel
9 weist einen Antrieb in Form eines Elektromotors 10 und einen Spindelschaft 11
auf, auf den eine Hülse 12 aufgesteckt ist, auf der die Wicklung 13 des gezwirnten
Fadens 4 gebildet wird.
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Erfindungsgemäß ist ein Meßglied 14 zum Fühlen der Geschwindigkeit
des Fadens 4 vorgesehen, das ein drehbar gelagertes Walzenpaar umfaßt, von dem in
der gezeigten Ansicht nur eine Walze 15 sichtbar ist. Die andere der beiden auf
nicht näher dargestellte Weise nachgiebig gegeneinandergedrückten Walzen liegt hinter
der gezeichneten Walze 15. Auf der Welle 16 der Walze 15 ist ein Generator 17 angeordnet,
dessen Ausgang mit einem Regler 18 verbunden ist. Der Regler 18 ist mit dem Antrieb
3 der Vorlagespule 1 verbunden. Ein weiterer Eingang des Reglers 18 kann mit einem
Programmgeber 19 verbunden sein.
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Gemäß Fig. 2 wird von einer nicht dargestellten, einer Mehrzahl der
Arbeitsstellen einer Maschine gemeinsamen Kraftquelle bspw. in Form eines Elektromotors
eine längs den Arbeistsstellen verlaufende Antriebswelle 20 angetrieben, deren Drehbewegung
mittels Schraubenradpaaren 21/22 auf ein in seinem Übertragungsverhältnis stufenlos
veränderbares Getriebe 23 und von diesem auf die Welle 2 der Vorlagespule 1 übertragen
wird.
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Es versteht sich, daß die erwähnten Elemente der Maschine in einem
nicht dargestellten Maschinengestell gelagert sind.
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Beim Lauf der Spindel 9 steht der Faden 4 unter der durch die Reibung
des Läufers 6 auf dem Spinnring 7 Verursachten Zugspannung. Die sich unter Wirkung
dieser Zugspannung in Richtung auf die Spindel 9 einstellende Fadengeschwindigkeit
wird durch die Umfanggeschwindigkeit der Vorlagespule 1 bzw. durch deren vom Antrieb
3 bewirkte Drehzahl bestimmt. Bei seiner Bewegung dreht der durch die Klemmlinie
des Walzenpaares 15 laufende Faden 4 dieses Walzenpaar, dessen Drehzahl durch den
Generator 17 in ein proportionales Signal umgesetzt und dem Regler 18 aufgedrückt
wird. Der Regler 18 beeinfluß die Drehzahl des Elektromotors 3 bzw. das Übertragungsverhältnis
des Getriebes 23 so, daß die Fadengeschwindigkeit unabhängig von wechselnden Ablaufdurchmessern
der Vorlagespule 1 gleich bleibt.
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Wenn bspw. die Fadengeschwindigkeit durch Wandern des Fadenablaufpunktes
von einem kleinen Durchmesser der Vorlagespule bei a) auf einen größeren Durchmesser
b) zunimmt, wird das Walzenpaar 15 schneller gedreht und der Generator gibt ein
Signal höheren Potentials ab, durch das der Regler 18 veranlaßt wird, die Drehzahl
des Elektromotors 3 bzw. das Ubertragungsverhältnis des Getriebes 23 so zu vermindern,
daß die Fadengeschwindigkeit wieder auf den ursprünglichen, vorgesehenen Wert zurückgeführt
wird.
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Wenn in manchen Fällen die Geschwindigkeit des Fadens in bestimmten
Wicklungsbereichen bspw. bei Beginn oder Ende der Bildung der Wicklung oder beim
Winden auf kleine Wicklungsdurchmesser verändert, insbesondere vermindert werden
soll, wird dem Regler 18 durch den einstellbaren Programmgeber 19 die gewünschte
Fadengeschwindigkeit als Führungsgröße vorgegeben, auf deren Einhaltung er dann
den Antrieb der Vorlagespule regelt.
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Gemäß Fig. 3 wird das Ausgangssignal des Meßorgans 14 auch einem Längenzähler
24 zugeführt, der die durch das Walzenpaar 15 gelaufene Länge von Faden anzeigt.
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Der Längenzähler 24 kann auch als rückstellbarer Längenmesser ausgebildet
sein, der bei Erreichen einstellbarer Längen über eine Ausgangsleitung 25 ein Signal
abgibt, durch das beliebige andere Funktionen ausgelöst oder gesteuert werden können.
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Wie Fig. 3 ferner zeigt, kann ein Eingang des Reglers 18 über eine
Leitung 26 mit der Speiseleitung 27 des Antriebsmotors 10 der Aufwindespule 13 verbunden
sein, so daß der Regler 18 die Drehzahl der Vorlagespule 1 der Drehzahl der Aufwindespule
13 nachführt, die dieser durch die Speisefrequenz aufgegeben wird, die von einem
Drehzahlsteller 28 in der Speiseleitung 27 gemäß der Vorgabe eines Programmgebers
29 gebildet wird.
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Das Ausbleiben des Meßsignales vom Meßglied 14 kann als Indiz für
das Vorlegen eines Fadenbruches gewertet werden und Signale zum Abstellen der Antriebe
3 und 10 auslösen. Da die Meßwalze 15 infolge ihrer trägen Masse jedoch bei Fadenbruch
erst allmählich ausläuft und das Meßglied 14 dabei immer noch, wenn auch abnehmende
Signale an den Regler 18 abgibt, wird ein Fadenbruch auf diese Weise nur unter erheblicher
Verzögerung signalisiert.
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Erfindungsgemäß ist daher eine Fühlvorrichtung vorgesehen, der ein
oberer Grenzwert der Drehzahl des Antriebs 3 der Vorlagespule 1 aufgegeben wird,
bei dessen Erreichen die Fühlvorrichtung ein Abstellsignal zum Abstellen der Antriebe
3 und 10 abgibt. Da nämlich im Falle eines Fadenbruches die Drehzahl der Meßwalze
15 und damit der dem Regler 18 vom Meßglied 14 aufgegebene Ist-Wert absinkt, leitet
der Regler 18 dem Antrieb 3 ein drehzahlsteigerndes Stellsignal zu. Die trotzdem
weiter absinkende Drehzahl der Meßwalze 15 und die durch den Regler 18 entsprechend
weiter erhöhte Drehzahl
des Antriebes 3 führen sehr rasch zu einer
überhöhten Drehzahl der Vorlagespule,die nach sehr kurzer Zeit den vorgegebenen
bspw. 10 % über der unter normalen Betriebsbedingungen mit Faden erreichten, höchsten
Drehzahl der Vorlage spule liegenden Grenzwert überschreitet. Um besonders kurze
Ansprechzeiten zu erreichen, ist der Regler 18 vorteilhafterweise als Pl-Regler
ausgebildet.
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Die Fühlvorrichtung 36 kann wie in Fig. 4 dargestellt in den Regler
18 integriert sein und dabei das vom Regler dem Drehzahlsteller 33 aufgegebene,
die Drehzahl des Antriebes 3 der Vorlagespule 1 bestimmende Stellsignal überwachen.
Die Fühlvorrichtung kann aber auch gemäß Fig. 3 als Tschogeneratpr 36'am Antrieb
3 ausgebildet sein, dessen Ausgangsspannung in einem Vergleichsgerät 37 mit einem
vorgegebenen Grenzwert verglichen wird und das bei Uberschreiten dieses Grenzwertes
über die Leitung 32 das Abstellsignal abgibt.
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In einer anderen vorteilhaften , sehr rasch reagierenden Ausführungsform
der Fadenbrucherfassung können die als digitale, bspw. bei jeder Umdrehung der Meßwalze
15 als je ein diskreter Impuls 30 abgegebenen meßsignale des Meßgliedes 14 im Regler
18 mit einer im Regler erzeugten, der Impulsfolge der Meßwalze 15 bei Solldrehzahl
entsprechenden Folge von Normalimpulsen 31 verglichen werden, wie dies in Fig.5
schaubildlich dargestellt ist. Dabei weisen die Normalimpulse 31 in einer Ausgangsstellung
bei ordnungsgemäßem Fadenlauf eine Phasenlage auf, in der sie mit den Meßimpulsen
30 des Meßorganes 14 zusammenfallen und sich infolge ihrer entgegengesetzen Polung
aufheben.
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Bei Fadenbruch bspw. zum Zeitpunkt X und damit absinkender Drehzahl
der Meßwalze 15 vergrößern sich die Intetvalle zwischen den Meßimpulsen 30 des Meßorganes
14, die Meßimpulse und die Normalimpulse 31 fallen nicht mehr zusammen und löschen
sich nicht mehr oder nicht mehr vollständig. Die verbleibenden, in Fig. 5 schraffierten
Reste der Normalimpulse 31 lösen daraufhin das Abstellsignal aus.
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Die Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der Drehzahlsteller
28 des Antriebs 10 der Aufwindespule 13 über die Leitung 34 auch ein Stellsignal
an den Regler 18 leitet, so daß dieser mittels des Drehzahl stellers 33 die Drehzahl
des Antriebs 3 der Vorlagespule 1 dEr veränderlichen Drehzahl des Antriebs 10 der
Aufwindespule 13 nachführen kann, damit eine gewählte Drehung je Längeneinheit eingehalten
wird. In die Leitung 34 kann ein verstellbarer Signalumsetzer 35 eingefUgt sein,
der das Durchlaufen des Signals in vorgegebener Weiseverändert und damit das Verhältnis
der Drehzahl der Aufwindespule 13 zur Drehzahl der Vorlägespule 1 und damit die
Anzahl der Drehungen je Längeneinheit durchlaufenden Fadens zu verändern gestattet.