DE3521152C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Vermeiden von Bildwicklungen beim Wickeln einer Kreuzspule - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vermeiden von Bildwicklungen beim Wickeln einer Kreuzspule, die durch eine mit der Fadenführung dienenden Kehrgewinderil­ len versehene Antriebstrommel angetrieben wird, wobei die Kreuzspule oder ein mit der Kreuzspule verbundenes rotierendes Element mit wechselnder Bremskraft so gebremst wird, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Kreuzspule innerhalb Toleranzgrenzen konstant bleibt.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen haben den Zweck, die während des Wickeln von Zeit zu Zeit, vorzugsweise jedoch in­ nerhalb bestimmter Durchmesserbereiche, auf dem Spulenumfang entstehenden Bildwicklungen, das sind eng aneinander- oder übereinanderliegende Windungen, zu verhindern.

Durch die DE-PS 11 89 419 ist es bekannt, einen Friktionsantrieb für die Kreuzspule mit einer Antriebstrommel vorzusehen, die über eine periodisch einschwenkende Reibrolle mit einer Antriebswelle in zeitlich begrenzte Antriebsverbindung gebracht wird. Nach einer An­ triebsunterbrechung tritt beim Wiedereinschwenken der Reibrol­ le ein Schlupf zwischen Kreuzspule und Antriebstrommel auf, wodurch eine entstehende Bildwicklung gestört und aufgelöst werden soll.

Hierbei gelingt jedoch keine perfekte Bildstörung.

Es ist durch die DE 33 26 217 A1 auch bekannt, während des Wickelns ein mit der Kreuzspule verbundenes rotierendes Element mit wechselnder Brems­ kraft zu bremsen. Die Bremskraft kann so eingestellt und ver­ ändert werden, daß zwischen Kreuzspule und Antriebstrommel ein Schlupf ständig wechselnder Größe auftritt. Hierzu wird das rotierende Element mit einer Bremse in Kontakt gebracht, die eine Wirkverbindung zu einem steuerbaren, ständig wechselnde Bremskräfte vermittelnden Bremskrafteinsteller aufweist.

Da die Kreuzspule hierbei mit innerhalb relativ großer Toleranzgrenzen schwankender Drehzahl rotiert, treten mit wachsender Spule, insbesondere bei Spulen großer Masse, Schwierigkeiten auf. Die Bremse läuft heiß, es geht Antriebsenergie verloren, die Anpassung der Bremskräfte an die wachsende Spulenfülle macht Schwierigkeiten, die Le­ bensdauer der Bremse ist eingeschränkt.

Durch die US-PS 1,946,506 ist ein Bildstörverfahren mit zugehöriger Vorrichtung bekannt geworden, bei dem zwischen einen Antriebsmotor und einer Antriebstrommel zum Antrieb von Kreuzspulen ein Differentialgetriebe geschaltet ist. Dieses Differentialgetriebe wird mit Hilfe eines auch vom Antriebsmotor betriebenen Kurbeltriebes so gesteuert, daß die auf die Antriebstrommel übertragene Drehbewegung in ihrer Geschwindigkeit mit einer vorgegebenen und gleichbleibenden Frequenz variiert. Die Kreuzspulen besitzen in Abhängigkeit von ihrem Bewicklungszustand eine stark voneinander abweichende Trägheit. Dementsprechend erreicht die auf der trägheitsbedingten Differenzgeschwindigkeit beruhende Bildstörung erst in der letzten Bewicklungsphase der Kreuzspule eine entsprechende Effektivität. Die unzureichende Bildstörung am Anfang der Spulenreise würde in diesem Falle zu erheblichen Schwierigkeiten beim späteren Abspulen der Kreuzspulen führen.

Des weiteren ist es bekannt, im Bereich des Spulenrahmens elektromagnetische arbeitende Bremsen einzusetzen, um das Entstehen von Bildwicklungen zu vermeiden. Eine derartige Einrichtung ist Gegenstand der DE 33 47 308 A1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Schwierigkeiten zu vermeiden und mit geringem Aufwand bei möglichst geringer Bremsenergie eine wirkungsvolle Bildstörung zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zu einem Zeitpunkt, in dem die Umfangsgeschwindigkeit der Kreuzspule konstant ist, oder in dem die Umfangsgeschwindigkeiten der Kreuzspule und der Antriebstrommel übereinstimmen, die Umfangsgeschwindigkeit der Antriebstrommel erhöht wird und sobald die Umfangsgeschwindigkeit der Antriebstrommel einen variabel vorgebbaren Wert erreicht oder sobald eine variabel vorgebbare Differenz zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der Antriebstrommel und der Umfangsgeschwindigkeit der Kreuzspule erreicht ist, die Umfangsgeschwindigkeit der Antriebstrommel wieder vermindert wird, bis sie einen vorgegebenen Wert unterschreitet, danach die Umfangsgeschwindigkeit der Antriebstrommel wieder erhöht und in ständiger Wiederholung dieses Arbeitszyklus die Kreuzspule fertiggewickelt wird.

Obwohl es ideal wäre, die Umfangsgeschwindigkeit der Kreuzspu­ le konstantzuhalten, ist es im allgemeinen wirtschaftlich sinnvoller, an die Konstanz der Umfangsgeschwindigkeit keine allzu hohen Anforderungen zu stellen.

Vorteilhafte weitere Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 und 3 beschrieben.

Zum Durchführen des neuen Verfahrens ist nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Antriebstrommel eine Antriebsvorrichtung und einen auf den Drehwinkel an­ sprechbaren Geber aufweist, daß die Kreuzspule mit einer Bremsvorrichtung und einem auf den Drehwinkel ansprechbaren Geber verbunden ist, daß beide Geber Wirkverbindungen zu einem Rechner oder Mikroprozessor aufweisen, der zwecks Dreh­ zahlsteuerung eine Wirkverbindung zur Antriebsvorrichtung und zwecks Steuerung der Bremskraft eine weitere Wirkverbindung zur Bremsvorrichtung besitzt.

Vorteilhafte weitere Ausbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 5 bis 8 beschrieben.

Die Bremsvorrichtung ist vorteilhaft als eine mit einer Brems­ stromsteuervorrichtung versehene elektrisch betriebene Bremse ausgebildet. Der Rechner oder Mikroprozessor steuert in diesem Fall den Bremsstrom.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist der Antriebs­ motor ein durch einen Wechselrichter gespeister Drehstrom- Asynchronmotor, wobei der Wechselrichter durch den Rechner oder Mikroprozessor steuerbar ist. Die Steuerung des Wechsel­ richters geschieht dann auf konventionelle Art. Der Wechsel­ richter liefert an den Drehstrom-Asynchronmotor elektrische Energie variabler Stromstärke, variabler Spannung und/oder variabler Frequenz.

Rechner oder Mikroprozessoren, Asynchronmotoren und Wechsel­ richter sind preiswerte und betriebssichere Bauelemente zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens.

Die Erfindung soll anhand des zeichnerisch dargestellten Aus­ führungsbeispiels noch näher erläutert und beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt in Form eines Blockschaltbilds die Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 2 zeigt eine von Fig. 1 abweichende Antriebsvorrichtung.

Die Spulstelle eines hier nicht in allen Einzelheiten darge­ stellten Spulautomaten ist mit 1 bezeichnet. Eine stationär gelagerte Antriebstrommel 2 weist eine Welle 3 auf, die eine Riemenscheibe 4 trägt. Die Welle 3 endet an einem Impulsgeber 5. Auf der Welle 7 eines Drehstrom-Asynchronmotors 8 ist eine Riemenscheibe 9 befestigt. Ein endloser Treibriemen 10 um­ schlingt die Riemenscheiben 4 und 9. Über drei Speiseleitungen 11, 12, 13 ist der Drehstrom-Asynchronmotor 8 mit einem Wech­ selrichter 14 verbunden.

Ein schwenkbar gelagerter Spulenrahmen 15, 16 trägt die Hülse 17 einer Kreuzspule 18. Die Kreuzspule 18 liegt auf der An­ triebstrommel 2 auf und wird durch die Trommel 2 durch Frik­ tion angetrieben. Der Kreuzspule 18 wird über eine Fadenöse 19 ein Faden 20 zugeführt. Kehrgewinderillen 21 der Antriebs­ trommel 2 dienen der Fadenführung.

In dem Spulenrahmen 15, 16 sind rotierende Elemente 22, 23 ge­ lagert, die zur Hülse 17 hin kegelig ausgebildet sind, um Hül­ sen unterschiedlichen Durchmessers aufnehmen zu können. An dem rotierenden Element 22 befindet sich eine Bremsvorrichtung in Form einer elektrisch betätigbaren Bremse 24. Am Ende des ro­ tierenden Elements 23 befindet sich ein Impulsgeber 6.

Beide Impulsgeber 5 und 6 sprechen auf den Drehwinkel an. Der Impulsgeber 5 besitzt eine Wirkverbindung 25 zu einem Rechner 29. Der Impulsgeber 6 besitzt eine Wirkverbindung 26 zum glei­ chen Rechner 29.

Die Bremse 24 ist mit einer Bremsstromsteuervorrichtung 30 versehen, die über eine Wirkverbindung 27 mit dem Rechner 29 verbunden ist. Über eine weitere Wirkverbindung 28 ist der Wechselrichter 14 durch den Rechner 29 steuerbar.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sollen die Impulsgeber 5 und 6 je Umdrehung der Welle 3 beziehungsweise des rotierenden Elements 23 vier Impulse ausgeben. Der Rechner enthält zwei Zeitmesser, die durch die eingegebenen Impulse getriggert wer­ den.

Die Vorrichtung funktioniert folgendermaßen:
Es wird vorausgesetzt, daß der Drehstrom-Asynchronmotor 8 läuft und demgemäß auch die Antriebstrommel 2 rotiert.

In einem ersten Arbeitszyklus wird zu einem Zeitpunkt, in dem die Steigungen der Winkelgeschwindigkeiten der Kreuzspule 18 und der Antriebstrommel 2 etwa gleich sind, was der Mikropro­ zessor 29 anhand der von den Impulsgebern 5 und 6 kommenden Impulse feststellt, die dann vorhandene Winkelgeschwindigkeit der Kreuzspule 18 in einem im Rechner 29 vorhandenen Speicher gespeichert. Daraufhin wird die Winkelgeschwindigkeit der An­ triebstrommel 2 dadurch erhöht, daß der Rechner 29 über die Wirkverbindung 28 den Wechselrichter 14 veranlaßt, über die Speiseleitungen 11, 12 und 13 elektrische Energie steigender Frequenz an den Drehstrom-Asynchronmotor 8 zu liefern. Gleich­ zeitig aktiviert der Rechner 29 über die Wirkverbindung 27 und die Bremsstromsteuervorrichtung 30 die Spulenbremsvorrichtung 24, um die Winkelgeschwindigkeit der Kreuzspule 18 auf den vorher gespeicherten Wert zu regeln. Dabei treten kleinere Re­ gelabweichungen auf, die aber innerhalb bestimmter Toleranzen bleiben.

Sobald die Winkelgeschwindigkeit der Antriebstrommel 2 einen variabel vorgebbaren Wert erreicht, der über einen Sollwert­ einsteller 31 eingestellt werden kann, wird sie wieder vermin­ dert, indem der Rechner 29 über die Wirkverbindung 28 den Wechselrichter 14 veranlaßt, an den Drehstrom-Asynchronmotor 8 keine elektrischer Energie mehr zu liefern.

Die Winkelgeschwindigkeit der Antriebstrommel 2 unterschreitet nun einen vorgegebenen Wert, der an einem weiteren Sollwert­ einsteller 32 eingestellt werden kann. Bis dahin blieb die Bremsvorrichtung 24 tätig, um die Kreuzspule 18 mit möglichst gleichmäßiger Winkelgeschwindigkeit rotieren zu lassen.

Sobald aber die Winkelgeschwindigkeit der Antriebstrommel 2 den am Sollwerteinsteller 32 eingestellten Wert unterschrei­ tet, veranlaßt der Rechner 29 das Ausschalten der Spulen­ bremsvorrichtung 24. Danach wird die Winkelgeschwindigkeit der Antriebstrommel 2 wieder dadurch erhöht, daß der Rechner 29 über die Wirkverbindung 28 den Wechselrichter 14 veranlaßt, erneut elektrische Energie steigender Frequenz an den Dreh­ strom-Asynchronmotor 8 zu liefern.

Da die Kreuzspule 18 jetzt ungebremst auf der Antriebstrommel 2 rotiert, wird ihre Winkelgeschwindigkeit am Übergang von sinkender Winkelgeschwindigkeit zu steigender Winkelgeschwin­ digkeit der Antriebstrommel 2 eine kurze Zeitspanne lang kon­ stant und von diesem Augenblick an kann der erste Arbeitszyk­ lus wiederholt werden. Die Wiederholung des ersten Arbeitszyk­ lus beginnt damit, daß erneut die Winkelgeschwindigkeit der Kreuzspule in dem Speicher des Rechners 29 gespeichert wird. Inzwischen ist der Durchmesser der Kreuzspule 18 etwas ange­ wachsen, so daß die Winkelgeschwindigkeit beim zweiten Ar­ beitszyklus etwas kleiner ist als die während des ersten Ar­ beitszyklus gemessene Winkelgeschwindigkeit. Alternativ wird die Winkelgeschwindigkeit gespeichert, sobald die Steigungen der Winkelgeschwindigkeiten beider rotierender Teile etwa gleich sind.

In ständiger Wiederholung der Arbeitszyklen wird nun die Kreuzspule fertiggewickelt.

Bei der Ausbildung nach Fig. 2 besteht die Antriebsvorrichtung der Antriebstrommel aus einem zwischen einer ständig laufenden Welle 33 und der Antriebstrommel 2 angeordneten steuerbaren Drehzahlwandler 8′.

Die Erfindung soll nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel eingeschränkt sein.

Es kann vorteilhaft sein, die erfindungsgemäße Bildstörung nur dann vorzunehmen, wenn die Kreuzspule gerade bestimmte Durch­ messerbereiche durchläuft, in denen die Bildwicklungen auftre­ ten. Es kann auch vorteilhaft sein, die Amplitude der Änderung der Umfangsgeschwindigkeit der Antriebstrommel stetig oder un­ stetig zu verändern.

Es kann auch der Fall eintreten, daß pro Bildstörhub die Um­ fangsgeschwindigkeit der Antriebstrommel zwar quasi konstant ist, sich jedoch langwellig ändert, wodurch dann auch die Um­ fangsgeschwindigkeit der Kreuzspule langwelligen Änderungen unterworfen ist.

Alternativ können zum Durchführen des Verfahrens Tachogenera­ toren und Gleichstrommotoren eingesetzt werden. Die Spannung eines Tachogenerators läßt Rückschlüsse auf die Winkelge­ schwindigkeit zu. Ein Gleichstrommotor kann dem Antrieb der Antriebstrommel dienen. Er stellt auch eine beliebig feinstu­ fig steuerbare Antriebsvorrichtung dar. Die Antriebstrommel kann alternativ auf der Welle eines Antriebsmotors angeordnet sein.

Claims (8)

1. Verfahren zum Vermeiden von Bildwicklungen beim Wickeln einer Kreuzspule, die durch eine mit der Fadenführung dienenden Kehrgewinderillen versehene Antriebstrommel angetrieben wird, wobei die Kreuzspule oder ein mit der Kreuzspule verbundenes rotierendes Element mit wechselnder Bremskraft so gebremst wird, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Kreuzspule innerhalb Toleranzgrenzen konstant bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß zu einem Zeitpunkt, in dem die Umfangsgeschwindigkeit der Kreuzspule konstant ist, oder in dem die Umfangsgeschwindigkeiten der Kreuzspule und der Antriebstrommel übereinstimmen, die Umfangsgeschwindigkeit der Antriebstrommel erhöht wird und sobald die Umfangsgeschwindigkeit der Antriebstrommel einen variabel vorgebbaren Wert erreicht oder sobald eine variabel vorgebbare Differenz zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der Antriebstrommel und der Umfangsgeschwindigkeit der Kreuzspule erreicht ist, die Umfangsgeschwindigkeit der Antriebstrommel wieder vermindert wird, bis sie einen vorgegebenen Wert unterschreitet, danach die Umfangsgeschwindigkeit der Antriebstrommel wieder erhöht und in ständiger Wiederholung dieses Arbeitszyklus′ die Kreuzspule fertiggewickelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelgeschwindigkeiten der Kreuzspule und der Antriebs­ trommel gemessen werden, um aus den Meßwerten auf die Um­ fangsgeschwindigkeiten zu schließen, wobei zu Beginn eines jeden Arbeitszyklus zu dem Zeitpunkt, in dem die Winkelge­ schwindigkeit der Kreuzspule konstant ist oder sobald die Steigungen des zeitlichen Winkelgeschwindigkeitsverlaufs beider rotierender Teile etwa gleich sind, sowohl die momentane Winkelgeschwindigkeit der Kreuzspule für die Kreuzspule als auch die Winkelgeschwindigkeit der Antriebs­ trommel für die Antriebstrommel die Maßeinheit für die in diesem Zeitpunkt als gleich groß angenommene Umfangsge­ schwindigkeit beider rotierenden Teile bildet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu einem Zeitpunkt, in dem die Winkelgeschwindigkeit der Kreuzspule konstant ist oder sobald die Steigungen des zeitlichen Winkelgeschwindigkeitsverlaufs beider rotieren­ der Teile etwa gleich sind, zumindest die momentane Winkel­ geschwindigkeit der Kreuzspule in einem Rechner oder Mikro­ prozessor gespeichert und dann die Winkelgeschwindigkeit der Antriebstrommel erhöht wird, während der Rechner oder Mikroprozessor eine Spulenbremsvorrichtung aktiviert und die Winkelgeschwindigkeit der Kreuzspule auf den vorher ge­ speicherten Wert regelt; sobald die Winkelgeschwindigkeit der Antriebstrommel einen variabel vorgebbaren Wert er­ reicht, wird sie wieder vermindert, bis sie einen vorgege­ benen Wert unterschreitet, dann veranlaßt der Rechner oder Mikroprozessor das Ausschalten der Spulenbremsvorrichtung und danach wird die Winkelgeschwin­ digkeit der Antriebstrommel wieder erhöht und sobald die Winkelgeschwindigkeit der Kreuzspule wieder konstant ist oder sobald die Steigungen der Winkelgeschwindigkeiten beider rotierender Teile etwa gleich sind, wird zumindest die Winkelgeschwindigkeit der Kreuzspule in dem Rechner oder Mikroprozessor erneut gespeichert und die Spulen­ bremsvorrichtung erneut aktiviert, um die Winkelgeschwin­ digkeit der Kreuzspule auf den jetzt neu gespeicherten Wert zu regeln und in ständiger Wiederholung dieses Ar­ beitszyklus die Kreuzspule fertigzuwickeln.

4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebstrommel (2) eine Antriebsvorrichtung (8, 8′) und einen auf den Drehwinkel ansprechbaren Geber (5) aufweist,
daß die Kreuzspule (18) mit einer Spulenbremsvorrichtung (24) und einem auf den Drehwinkel ansprechbaren Geber (6) verbunden ist,
daß beide Geber (5, 6) Wirkverbindungen (25, 26) zu einem Rechner oder Mikroprozessor (29) aufweisen, der zwecks Drehzahlsteuerung eine Wirkverbindung (28) zur Antriebsvorrichtung (8, 8′) und zwecks Steuerung der Brems­ kraft eine weitere Wirkverbindung (27) zur Bremsvorrichtung (24) besitzt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung aus einem elektrischen Antriebsmo­ tor (8) besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung aus einem zwischen einer ständig lau­ fenden Welle (33) und der Antriebstrommel (2) angeordneten steuerbaren Drehzahlwandler (8′) besteht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bremsvorrichtung (24) eine mit einer Bremsstromsteuervorrichtung (30) versehene elektromagneti­ sche oder elektrisch betriebene Bremse ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (8) ein durch einen Wechselrichter (14) gespeister Drehstrom-Asynchronmotor ist und daß der Wechselrichter (14) durch den Rechner oder Mikroprozessor (29) steuerbar ist.