DE3590372T1

DE3590372T1 - Filament-Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE3590372T1
Application number: DE19853590372
Authority: DE
Inventors: Harold L. Lincoln Nebr. Cacak
Original assignee: Brunswick Corp
Current assignee: Brunswick Corp
Priority date: 1984-07-25
Filing date: 1985-07-25
Publication date: 1986-08-28
Also published as: GB2176214B; FR2568234B1; US4623101A; WO1986000874A1; GB2176214A; GB8605942D0; FR2568234A1; JPS61502812A

Description

"Λ"

25. März 1986 PCT/US 85/01434

BRUNSWICK CORPORATION 3590372

Filament-Spannvorrichtung Beschreibung Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Filament-Wickelvorrichtungen und mehr im einzelnen auf eine Spannvorrichtung zur automatischen Steuerung der Spannung in einem Filament oder Roving-Strang, wenn dieser von oder zu einer Spule übergeben wird.

Hintergrund der Erfindung

Verschiedene Herstellungsverfahren umfassen das Wickeln von Filamenten oder Roving-Strängen auf hergestellte Gegenstände. Das Erfordernis höherer Wickelgeschwindigkeiten, reproduzierbarer Wickelvorgänge von Teil zu

Teil und der Kompliziertheit der Formen, auf die das 20

Filament oder der Roving-Strang aufgewickelt v/erden soll, haben zu dem Bedürfnis nach einer genaueren Steuerung der Spannung des Filaments oder Roving-Strangs beigetragen.

In der Vergangenheit wurde die Filament-Spannungssteuerung durch Spannvorrichtungen vom Textiltyp ausgeführt, bei denen sich herausgestellt hat, daß sie schlecht dazu geeignet sind, die oben erwähnten Ziele

zu erreichen. Diese Typen von Spannvorrichtungen ge-30

statten insbesondere keine Zweirichtungssteuerung der Filamentspannung, und daher gibt es keine Kompensation für hohe Filament-Beschleunigungen.

Es hat sich herausgestellt, daß Hydromotor-Spannsysteme recht gut bei diesen Anwendungen funktionieren; sie sind jedoch ziemlich teuer, schwierig zu installieren

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-χι und aufgrund der hydraulischen Zufuhr- und Verbindungsleitungen sehr unbeweglich.

Ein früherer Versuch zur Überwindung der obigen Einschränkungen brachte die Verwendung eines Mikroprozessors mit sich, um einen Permanentmagnet-Gleichstrommotor mittels Impulsbreiten-Modulationstechniken zu steuern. Bei diesem Spannungssteuerungssystem wurde eine Filament-Spannungsabtastvorrichtung, wie z.B.

ein Gray-Code-Kodierer, Potentiometer oder eine andere Positionsmeßeinrichtung, verwendet, um die Spannung im Filament abzutasten und ein diese darstellendes Signal zu erzeugen. Dieses Signal wurde in den Mikroporzessor eingekoppelt, der einen Impulsbreitenmodulator und eine Transistor-Brückenschaltung betätigte, um wiederum das Drehmoment des Motors und damit die Spannung im Filament zu regeln":"

Die Spannungsabtastvorrichtung umfaßte eine Walze in Eingriff mit dem Filament, wobei die Walze längs einer linearen Bahn bewegbar war, wobei die Spannung im Filament die Position der Walze längs der linearen Bahn bestimmte. Die Walze war wiederum mit einem Drahtseil und einer Feder verbunden, wobei das Drahtseil mit der Meßeinrichtung in Verbindung stand um zu bewirken, daß sich ein Stellglied von ihm drehte, wenn sich die Walze längs der linearen Bahn bewegte. Am Ausgang der Meßeinrichtung wurde hierdurch eine Anzeige der Filamentspannung erhalten.

Dieses System umfaßte auch eine Einrichtung zur Detektion von Reißen des Filaments, die Einrichtungen umfaßte um zu detektieren, wenn das Ausgangssignal der Positionsmeßeinrichtung eine Filamentspannung

gc außerhalb eines vorbestimmten Bereichs auf jeder Seite eines eingestellten Punktes anzeigte. Wenn

ein solches Ereignis auftrat, wurde der Motor abgeschaltet, um es zu gestatten, daß die Lage korrigiert wurde.

Es hat sich herausgestellt, daß das oben beschriebene System auf Mikroprozessor-Basis übermäßig groß und kostspielig war.

Die Einrichtung zur Detektion des Filamentbruchs wurde überdies auf eine weniger als optimale Weise betrieben. Insbesondere konnte der eingestellte Punkt auf einen relativ niedrigen Wert eingestellt werden, der wiederum ein Abschalten des Motors selbst dann verhinderte, wenn die Filamentspannung auf Null abfiel. Des weiteren gab es keine Einrichtung zum Verhindern des Absteilens des Motors im Fall einer relativ kurzen Spannungsauslenkung. Wenn ein Filamentbruch in der Nahe des Gegenstandes insbesondere in Situationen auftrat, bei denen das Filament durch Riemenscheiben oder andere Führungseinrichtungen durch ein Harzimpragnierungsbad und dann auf den Gegenstand geführt wurde, kehrte sich schließlich der Spannvorrichtungsmotor um und arbeitete mit einer Drehzahl nahe dem Maximum gegen die durch die Führungseinrichtung und das Bad eingeführte Reibung in einem Versuch, die Filamentspannung auf dem gewünschten Wert zu halten. Dieser Vorgang bewirkte, daß das imprägnierte Filament auf das nicht imprägnierte Filament rückaufgewickelt wurde, bevor der Motor angehalten wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung regelt eine FiIament-Spannvorrichtung die Filamentspannung genau auf einen gewünschten Wert, ist jedoch kleiner und Og annähernd halb so teuer wie vorhergehende Systeme. Die Spannvorrichtung umfaßt eine Spannungsabtast-

einrichtung zum Abtasten der Spannung im Filament, die einen.schwenkbaren Arm, der zu einer Anzahl von Positionen bewegbar ist, und eine V7alze umfaßt, die drehbar auf dem Arm angeordnet ist und sich in Eingriff mit dem Filament befindet, so daß der schwenkbare Arm zu einer durch die Spannung im Filament bestimmten Position bewegt wird. Es sind Einrichtungen enthalten, um ein Positionssignal zu erzeugen, daß die Position des schwenkbaren Arms darstellt. Eine mit der Positionsabtasteinrichtung verbundene Einrichtung stellt das Ausgangsdrehmoment eines Motors entsprechend dem Positionssignal ein, um die Filamentspannung wiederum auf einem gewünschten Wert zu halten.

Es sind auch Einrichtungen vorgesehen um abzutasten, wenn die Spannung an einem Anschluß des Motors einen speziellen Pegel für mehr als eine vorbestimmte Zeitdauer überschritten hat, um wiederum einen Filamentbruch abzutasten, in welchem Fall der Motor abgeschaltet wird. Diese Art der Filamentbruch-Abtasteinrichtung leidet nicht unter den Nachteilen, die in bezug auf die vorhergehende Spannvorrichtung bemerkt wurden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Filament-

Wickelsystems, das eine Anzahl von Filament-

Spannvorrichtungen entsprechend der vorliegenden Erfindung besitzt;
Fig. 2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht

einer der in Fig. 1 gezeigten Filament-Spann-

vorrichtungen;
Fig. 3 ist eine fragmentarische Vorderansicht der in Fig. 2 gezeigten Filament-Spannvorrichtung; Fig. 4 ist eine längs der Linien 4-4 von Fig. 2

ausgeführte Schnittansicht;

Fig. 5 ist eine längs der Linien 5-5 von Fig. 4 ausgeführte Schnittansicht;
Fig. 6 ist eine allgemein längs der Linien 6-6 von Fig.

5 ausgeführte Schnittansicht; Fig. 7 ist eine allgemein längs der Linien 7-7 von

Fig. 4 ausgeführte Schnittansicht; und Fig. 8 ist ein Blockschaltbild einer elektrischen Schaltung zur Steuerung des Drehmoments des in den Fig. 1 bis 7 gezeigten Motors. 10

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels Indem nun auf Fig. 1 Bezug genommen wird, wird ein Filament-Wickelsystem 10 zum Aufwickeln von Filament- oder Glasseidenstranglitzen 12 um ein Objekt oder einen Gegenstand, wie z.B. einen Druckbehälter 14, veranschaulicht. Das Wickelsystem 10 umfaßt eine Anzahl von Filament-Spannvorrichtungen, wie z.B". eine Spannvorrichtung 16, wobei die Spannvorrichtungen mit einer Bedienungstafel 18 verbunden sind, die Schütze zum Steuern der Anwendung von Strom zu den Spannvorrichtungen enthält.

Das Filament oder Roving 12 wird von den Spannvorrichtungen 16 durch Drehung oder eine andere Bewegung des Gegenstands 14 fortgezogen, wobei die Spannvorrichtungen 16 einen gesteuerten Bremswert auf das Filament einführen, um wiederum die Spannung in diesem zu regeln.

Wobei nun auf Fig. 2 Bezug genommen wird, enthält jede Filament-Spannvorrichtung 16 erste und zweite Abdeckplatten 20a, 20b, die aneinander und an einer Basis mittels Gewindestangen 24 befestigt sind. Die Abdeckplatten und Basis umfassen zusammen ein Gehäuse für

gg die Spannvorrichtung 16.

Die Abdeckplatten 20a, 20b sind austauschbar, um die Übergabe des Filaments oder Rovings 12 von jeder Seite der Basis 22 zu gestatten.

Wobei nun auch auf Fig. 3 Bezug genommen wird, es ist an der Abdeckplatte 20a mittels vier Bolzen 26 ein Motor 28 befestigt, der beim bevorzugten Ausführungsbeispiel vom Permanentmagnet-Gleichstromtyp ist, der ein veränderliches Ausgangsdrehmoment in jeder der ersten und zweiten Richtungen entwickelt. Auf der Abdeckplatte 20a ist ein Ankerleitungsanschlußkasten 30 mittels eines Rohrs 32 angebracht , durch das sich die Motorankerleitungen erstrecken.

jg An der Abdeckplatte 20a ist auch ein Paar von stationären Spindeln 34, 36 befestigt, über denen jeweils eine drehbare Buchse oder Walze 38 bzw. 40 angeordnet ist. Das Filament oder Roving 12 gelangt darüber vorbei und bewirkt eine Drehung der Buchse oder Walze 38, 40,

„Φ wenn das Filament 12 auf eine Spule 42 aufgewickelt oder von dieser abgewickelt wird.

Die Spule 4 2 steht um ihre innere Peripherie herum reibschlüs- -sig in Eingriff mit einer Elastomerbuchse 44, was mehr p. im einzelnen in Fig. 4 zu sehen ist, die beim bevorzugten Ausführungsbeispiel aus Naturkautschuk hergestellt ist- Die Buchse 44 ist mittels einer Mutter und einer mit Flansch versehenen Kappe 48 auf einen mit Gewinde versehenen Abschnitt 50 einer Antriebsspindel 52 angefügt. Eine zweite, mit Flansch ver-

sehene Kappe 54, die in der Buchse 44 sitzt, stützt sich gegen eine Schulter 56 der Antriebsspindel 52 und hält die Buchse 44 in Position darauf.

Die Elastomerbuchse 44 besitzt gewöhnlich einen Außen-35

durchmesser, der geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Spule 42 ist. Wenn die Spule 42 über

der Buchse 44 angeordnet worden ist, wird die Mutter 4 festgezogen, um den Außendurchmesser der Buchse 44 zu erweitern, um hierdurch die Spule darauf zu ergreifen und zu bewirken, daß sich die beiden als eine Einheit bewegen.

Die Antriebsspindel 52 umfaßt einen Abschnitt, der eine Antriebswelle 58 aufweist. Die Antriebswelle 58 ist in antreibender Beziehung mittels eines Keils 59 mit einer Flanschmanschette 60 verbunden. Ein Hauptstück der .Manschette 60 besitzt . einen Außendurchmesser annähernd gleich dem Innendurchmesser der Spule 42, so daß die Manschette 60 und die Buchse 44 zusammen die Spule in einer festen Position in bezug auf die Antriebswelle 58 halten. Ein Flansch 62 begrenzt die axiale Bewegbarkeit der Spule in bezug auf die Welle 58 und die Spindel 52.

Die Antriebswelle 58 erstreckt sich durch ein Paar von Lagern 64, die auf jeder Seite eines Lochs in der Abdeckplatte 20a angeordnet sind, in den Zwischenraum zwischen den Platten 20a, 20b. Wobei nun auch auf Fig. 7 Bezug genommen wird, es ist eine Riemenscheibe 66 auf dem Ende der Antriebswelle 58 angeordnet, wobei die Riemenscheibe 66 mit einem gezahnten Synchronisierungsriemen 68 in Eingriff steht, der sich wiederum in Eingriff mit einer Riemenscheibe 70 befindet, die auf einer Ausgangswelle 72 des Motors 28 angeordnet ist.

Wobei nun speziell auf die Fig.4 und 5 Bezug genommen

wird, eine drehbare Einrichtung in der Form eines schwenkbaren Arms 80 ist mittels eines Bolzens 82 an der Abdeckplatte 20b drehbar befestigt. Wobei gc speziell auf Fig.5 Bezug genommen wird, ist der schwenkbare Arm 80 um den Bolzen 82 zwischen An-

-CV-

schlagen 83a, 83b drehbar. Ein Spindelträger 84 ist an einem Ende des schwenkbaren Arms 80 befestigt und umfaßt eine Bohrung 86, in die eine Spindel 88 eingeschraubt ist. Auf der Spindel 88 ist eine Buchse oder Walze 90 angeordnet, die frei ist, um sich darauf zu drehen.

Wobei nun insbesondere auf die Fig. 4 bis 6 Bezug genommen wird, der schwenkbare Arm 82 ist mit einem ersten Zahnrad 92 verschraubt, das mit einem zweiten Zahnrad 94 in Eingriff steht, das auf einem Stellglied oder einer Welle eines Potentiometers 96 angebracht ist. Das Potentiometer 96 ist wiederum auf der Abdeckplatte 20b mittels einer Befestigung 98 angebracht.

Ein Drahtseil 100 ist an einem anderen oder zweiten Ende des schwenkbaren Arms 80 gegenüber dem Ende befestigt, das die Spindel 88 trägt. Das Drahtseil 100 erstreckt sich um drehbare Riemenscheiben 102, 104 zu einer Feder

106. Die Feder 106 ist wiederum mit einer Federvorspannungseinstelleinrichtung verbunden, die einen hakenförmigen Anker 108, eine Gewindestange 110, einen Stangenhalter 112, der eine Gewindebohrung besitzt, durch die sich die Stange 110 erstreckt, und einen Vorspannungseinstellknopf 114 aufweist, der auf dem Ende der Stange 110 angeordnet ist. Die Vorspannungseinstelleinrichtung kann dazu verwendet werden, die Federkraft einzustellen, die durch die Feder 106 auf das Drahtseil 100 ausgeübt wird, wie unten mehr im einzel-

OQ nen mitgeteilt wird.

Wobei nun wieder auf Fig. 2 und 3 Bezug genommen wird, das Filament 12 erstreckt sich von der Spule 42 über die Buchse oder Walze 40, unter der auf dem Ende des gc schwenkbaren Arms 80 angeordneten Buchse oder Walze 90, über die auf der Spindel 34 angeordnete Walze

und von dort zum Druckbehälter 14. Die Spannung im Filament 12 dreht den schwenkbaren Arm 80 um den Bolzen 82 und nach oben fort vom Anschlag 83b, Fig. 5, zu einer Gleichgewichtsposition, bei der die durch die die Elemente 108-114 aufweisende Vorspannungseinstelleinrichtung eingestellte Federkraft durch die entgegengesetzt wirkende Kraft ausgeglichen wird, die durch die Spannung im Filament erzeugt wird. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Ausgangssignal des Potentiometers auf einen Null-Pegel eingestellt, wenn sich die Filamentspannung bei dem gewünschten Wert befindet. Wenn sich nachher die Spannung im Filament von dem gewünschten Wert fort ändert, dreht sich der schwenkbare Arm, wobei eine solche Drehung zum Potentiometer 96 übertragen wird, das wiederum ein Positionsausgangssignal erzeugt, das die Stellung des Arms in bezug auf die ursprüngliche Gleichgewichtsposition anzeigt. Dieses Positionssignal wird als Rückkopplungssignal verwendet, um das Motordrehmoment und damit die Filamentspannung zu steuern, wie unten mehr im einzelnen mitgeteilt wird.

Die Filament-Spannvorrichtung 16 umfaßt daher eine Spannungsabtasteinrichtung zum Abtasten der Spannung im Filament 12, wobei eine derartige Einrichtung die Walze 90, die Spindel 88, den schwenkbaren Arm 80, die Zahnräder 92, 94 und das Potentiometer 96 umfaßt.

Wie aus den Fig. 2 und 5 ersichtlich ist, sind Montagegg ansätze 116a, 116b auf oberen und unteren Abschnitten der Basis 22 vorgesehen, um zu gestatten, daß die Filament-Spannvorrichtung 16 auf einem Gestell 118 angebracht wird, Fig. 1. Außerdem kann ein Schalter 120, Fig. 3 und 7, vorgesehen sein, um die elektrischen gc Bauteile der Spannvorrichtung 16 im Fall eines Kurzschlusses zu schützen.

Es wird nun in Verbindung mit dem Blockschaltbild von Fig. 8 die Arbeitsweise der Spannvorrichtung 16 beschrieben. Verschiedene der in der Blockschaltbildform in Fig. 8 gezeigten elektrischen Bauteile sind auf einer Printplatte oder gedruckten Schaltungskarte 122 angeordnet, die in Fig. 5 und 7 zu sehen ist. Zusätzliche Bauteile können auf der Abdeckplatte 20a angebracht werden, wie gewünscht ist.

Wie in Fig. 8 zu sehen ist, wird das Positionssignal vom Potentiometer 96 in einen Impulsbreitmodulator 130 eingekoppelt, der eine impulsbreitenmodulierte (oder PWM-) Welle erzeugt, die eine Impulsbreite abhängig vom Signal aus dem Potentiometer 96 besitzt.

Die impulsbreitenmodulierte Vielle wird in eine wellenformende Logik 132 eingekoppelt, die das Ausgangssignal vom Impulsbreitenmodulator 130 modifiziert. Das Ausgangssignal von der wellenformenden Logik 132 wird durch einen Vorverstärker 134 in die Motorantriebsschaltung in der Form eines H-Brückenverstärkers 136 eingekoppelt. Die H-Brücke 136 ist wiederum verbunden mit der und steuert die Spannung, die an die Ankerwicklungen des Motors 2 8 abgegeben wird. Die Schaltungen 130, 132, 134 und 136 weisen zusammen eine geregelte Spannungsquelle für den Motor 28 auf.

Die wellenformende Logik 132 liefert eine kurze Verzögerung zwischen positiven und negativen Übergängen

gQ der impulsbreitenmodulierten Welle von der Schaltung 130, um zu verhindern, daß der H-Brückenverstärker die von einer Strom/Spannungsversorgung 138 aufgenommene Versorgungsenergie umlegt (shorting out supply power). Die wellenformende Logik 132 arbei-

gg tet auch in Verbindung mit einer Stromabtastschaltung 140 und einer Strombegrenzerschaltung 142 um zu verhindern, daß die Impulsbreite der Impulsbreiten-

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modulierten Welle einen im einzelnen bestimmten Grenzwert überschreitet, was eine Überstrombedingung in der H-Brücke 136 bewirken könnte.

Die in Fig. 8 gezeigte Schaltung umfaßt auch eine neue Schaltung 150 zur Bestimmung, ob der Motor einer Schritt-Lastabnahme unterworfen war, die durch Brechen des Filaments 12 bewirkt worden ist. Die Schaltung tastet eine Seite der Motoranschlußankerspannung ab und wenn diese Spannung einen vorbestimmten Grenzwert mehr als eine bestimmte Zeit überschreitet, dann wird die Welle der geregelten Spannung unwirksam gemacht, um den Motor 28 abzuschalten.

Die Schaltung 150 umfaßt einen Integrator 152, der einen Eingang besitzt, der mit einem Ankeranschluß des Motors 28 verbunden ist. Dieser Motoranschluß wird gewöhnlich als "Rückführungs-" oder Erdanschluß des Motors angesehen, wenn das Filament oder der Roving ^von der Spule 42 übertragen wird.

Der Integrator 152 ist wiederum mit einem Flip-Flop 154 verbunden. Wenn das Filament oder der Roving nicht gebrochen ist, erzeugt das Flip-Flop 154 ein Freigabesignal, das in eine Freigabeschaltung 156 eingekoppelt wird, die, obwohl sie in Wirklichkeit ein Teil der wellenformenden Logik 132 ist, aus Gründen der Klarheit als getrennte Anordnung gezeigt ist. Die Freigabeschaltung 156 gestattet, daß das

QQ Ausgangssignal der wellenformenden Logik 132 zu den Verstärkern 134 und 136 durchläuft, wenn das Ausgangssignal des Flip-Flops 154 in einem ersten Zustand ist, und blockiert das Ausgangssignal der wellenformenden Logik 132, wenn das Flip-Flop-Aus-

gg gangssignal in einem ziveiten Zustand ist.

Sollte das Filament oder der Roving 12 brechen, steigt die Gegen-EMK des Motors an, was wiederum bewirkt, daß die Spannung an dem mit dem Integrator 152 verbundenen Anschluß ebenfalls ansteigt. Der Integrator integriert diese Spannung über die Zeit, was bewirkt, daß ein ansteigendes Signal am Ausgang des Integrators auftritt. Wenn das ansteigende Ausgangssignal des Integrators 152 einen vorbestimmten Pegel erreicht, wird das Flip-Flop 154 zurückgesetzt, was wiederum bewirkt, daß ein Ausgangssignal durch das Flip-Flop erzeugt wird, das die Freigabeschaltung 156 anweist zu verhindern, daß die impulsbreitemodulierte Welle zu den Verstärkern 134, 136 übermittelt wird. Daher wird der Motorantrieb aufhören und der Motor 2 8 wird zu einem Stillstand kommen.

Die Zeitkonstante des Integrators 152 ist so ausgewählt, daß kurze Perioden einer Roving-Aufnähme zugelassen sind, wobei dieser Vorgang für bestimmte Wickelmuster erforderlich ist. Des weiteren ist die Zeitkonstante so ausgewählt, daß sie lang genug ist, um eine kurze Dauer des Betriebs in der umgekehrten Richtung zuzulassen, um die Erzeugung eines negativen Drehmoments für dynamisches Bremsen zu gestatten, so daß eine Kompensation für die Trägheit der Spule 42 gemacht wird.

Die Filament-Reißabtasteinrichtung gestattet relativ kurze Spannungsauslenkungen ohne Motorabschalten.

QQ Die gewünschte Filament-Spannung kann auch auf einen relativ niedrigen Pegel ohne das Problem einer fortgesetzten Motorenergiespeisung im Fall einer Filamentspannung Null eingestellt werden. Des weiteren wird der Motor im Fall eines Filamentbruchs angehalten,

gg bevor das Filament vollkommen auf die Spule rückaufgewickelt worden ist.

Die in den Figuren gezeigte Schaltung und Vorrichtung umfaßt ein Closed-Loop-System, in dem die gewünschte Spannungsmenge im Filament durch geeignete Einstellung der Spannungseinstelleinrichtung eingestellt werden kann, die die in Fig. 5 gezeigten Elemente 106-114 aufweist. Sollte die Spannung im Filament 12 versuchen, sich von der gewünschten Spannung fort zu verändern, erzeugt die das Potentiometer 96 aufweisende Positionsmeßeinrichtung ein Signal, das bewirkt, daß der Impulsbreitenmodulator 130 das Motordrehmoment verändert und hierdurch die Spannung bei dem zweckmäßigen Wert beibehält.

Es können Modifikationen an der Schaltung von Fig. bewirkt werden, ohne daß der Umfang der Erfindung verlassen wird. Beispielsweise können andere Arten von Verstärkeranordnungen an die Stelle des H-Brückenverstärkers 136 gesetzt werden. Des weiteren kann der in den Figuren gezeigte impulsbreitenmodulierte Antrieb durch einen Linearantrieb für den Motor ersetzt v/erden. Das Potentiometer 96 kann auch durch andere Arten von Positionsmeßeinrichtungen ersetzt werden, die in der Lage sind, die Position des schwenkbaren Arms 80 abzutasten.

Die Filament-Spannvorrichtung der vorliegenden Erfindung gestattet eine genauere Spannungsregelung über einen weiteren Bereich als gegenwärtig erhältliche Einheiten. Außerdem ist die Zuverlässigkeit QQ der gegenwärtigen Filament-Spannvorrichtung im Vergleich mit einer mechanischen Spannungsregelung aufgrund der Eliminierung von Reibungsbremsen und deren Ersatz durch Widerstandsbremsen erhöht.

Claims

- 3τΦ -Ansprüche

1. Filament-Spannvorrichtung zum Steuern der Spannung von zwischen einem Gegenstand und einer Spule überführtem Filament, mit:

einem Motor, der erregbar ist, um der Spule ein veränderliches Drehmoment in beiden von einer ersten und zweiten Richtung zu liefern;

einer Einrichtung zum Abtasten der Spannung im FiIament, wenn das Filament abgegeben wird, die eine mit dem Filament gekoppelte und zu einer durch die FiIamentspannung bestimmten Position drehbare Einrichtung und eine Einrichtung zur Erzeugung eines Positionssignals umfaßt , das die Position der drehbaren Einrichtung darstellt; und

einer mit der Spannungsabtasteinrichtung verbundene Einrichtung zum Steuern der Größe und Richtung des Motordrehmoments in Abhängigkeit von dem Positionssignal, um wiederum die Filamentspannung bei einem gewünschten Wert zu halten.

2. Filament-Spannvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die drehbare Einrichtung einen schwenkbaren Arm aufweist, der ein erstes mit dem Filament gekoppeltes Ende und ein zweites, mit einer Feder gekoppeltes Ende besitzt.

3. Filament-Spannvorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein erstes Zahnrad an der drehbaren Einrichtung be-

3Q festigt ist und bei der die Erzeugungseinrichtung ein zweites mit dem ersten Zahnrad gekoppeltes Zahnrad umfaßt, so daß eine Drehung der drehbaren Einrichtung eine Drehung der erzeugenden Einrichtung bewirkt.

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4. Filament-Spannvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die erzeugende Einrichtung ein Drehpotentiometer umfaßt.

-w-

5. Filament-Spannvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erzeugende Einrichtung ein Potentiometer umfaßt.

6. Filament-Spannvorrichtung nach Anspruch 1, die weiter Einrichtungen zur Detektion eines Bruchs des Filaments und eine Einrichtung umfaßt, die auf die Detektionseinrichtung zum Abschalten des Motors ansprechend ist, wenn ein Filamentbruch auftritt.

V. Filament-Spannvorrichtung nach Anspruch 6, bei der der Motor zumindest zwei mit einer Quelle von geregelter Spannung verbundene Anschlüsse umfaßt und bei der die Detektionseinrichtung eine Einrichtung umfaßt, um abzutasten, ob die Spannung an einem der Anschlüsse über einen bestimmten Pegel für langer als eine spezielle Zeitdauer angestiegen ist.

8. Filament-Spannvorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Abtasteinrichtung einen Integrator aufweist ^und bei der die Detektionseinrichtung des weiteren ein mit dem Integrator verbundenes Flip-Flop zum Erzeugen eines Signals umfaßt, das einen bestimmten Zustand annimmt, wenn der Integrator einen vorbestimmten Pegel erreicht.

9. Filament-Spannvorrichtung nach Anspruch 8, bei

der die Abschalteinrichtung eine Einrichtung zum Freigeben der Quelle von geregelter Spannung aufweist, wenn das Flip-Flop-Signal den bestimmten Zustand annimmt.

10. Filament-Spannvorrichtung nach Anspruch 1, bei der

die Abtasteinrichtung eine Einrichtung zum Vorspannen der drehbaren Einrichtung zu einer speziellen Position umfaßt, wenn die Filamentspannung bei dem gegc wünschten Wert ist, und bei der das Positionssignal bei einem im wesentlichen Null-Pegel ist, wenn die

drehbare Einrichtung bei der speziellen Position ist, und sich vom Null-Pegel fort verändert, wenn die drehbare Einrichtung sich von der speziellen Position fort verändert.

11. Spannvorrichtung zum Regeln der Spannung eines auf einer Spule aufbewahrten Filaments, wenn es zu einem Objekt übergeben wird, wobei die Spule durch einen Motor angetrieben wird, der ein Ausgangsdrehmoment erzeugt, mit:

einer Spannungsabtasteinrichtung zum Abtasten der Spannung im Filament, die einen schwenkbaren Arm, eine mit dem Filament in Eingriff stehende Walze, die drehbar mit einem Ende des schwenkbaren Arms verbunden ist, wobei die Walze so mit dem Filament in Eingriff steht, daß der schwenkbare Arm zu einer durch die Spannung in ihm bestimmten Position geschwenkt wird, und eine Einrichtung zum Erzeugen eines Positionssignals umfaßt, das die Position des schwenkbaren Arms darstellt; und

einer mit dem die Spannung abtastenden Meßwandler verbundenen Einrichtung zur Einstellung des Ausgangsdrehmoments des Motors entsprechend dem Positionssignal, um wiederum die Filament-Spannung bei einem gewünschten Wert zu halten.

12. Spannvorrichtung nach Anspruch 11, bei der der schwenkbare Arm ein anderes mit einer Feder verbundenes Ende umfaßt , wobei die Feder eine Kraft erzeugt, die

3Q der Kraft entgegenwirkt, die durch die Filamentspannung hervorgerufen wird, so daß der schwenkbare Arm bei einer vorbestimmten Position gehalten wird, wenn die Filamentspannung bei dem gewünschten Wert ist.

gc

13. Spannvorrichtung nach Anspruch 12, die weiter eine Einrichtung zur Einstellung der durch die Feder erzeugten Kraft und ein Drahtseil umfaßt, das die Feder

und den schwenkbaren Arm koppelt.

14. Spannvorrichtung nach Anspruch 11, bei der die erzeugende Einrichtung ein Potentiometer umfaßt.

15. Spannvorrichtung nach Anspruch 11, die weiter eine Einrichtung zur Detektion eines Bruchs des Filaments und eine Einrichtung umfaßt, die auf die Detektionseinrichtung zur Abschaltung des Motors ansprechend ist, wenn ein Filamentbruch auftritt.

16. Spannvorrichtung nach Anspruch 15, bei der der Motor zumindest zwei mit einer Quelle von geregelter Spannung verbundene Anschlüsse umfaßt und bei der die Detektionseinrichtung eine Einrichtung zum Abtasten umfaßt, ob die Spannung bei einem der Anschlüsse über einen bestimmten Pegel für mehr als eine spezielle Zeitdauer angestiegen ist.

17. Spannvorrichtung nach Anspruch 16, bei der die Abtasteinrichtung einen Integrator aufweist und bei der die Detektionseinrichtung des weiteren ein mit dem Integrator verbundenes Flip-Flop umfaßt, um ein Signal zu erzeugen, das einen bestimmten Zustand annimmt, wenn der Integrator einen vorbestimmten Pegel erreicht.

13. Spannvorrichtung nach Anspruch 17, bei der die abschaltende Einrichtung eine Einrichtung zum BlokgO kieren der Quelle von geregelter Spannung aufweist, wenn das Flip-Flop-Signal einen bestimmten Zustand annimmt.

19. Spannvorrichtung zum Regeln der Spannung im Roving gg bei einem gewünschten Wert, wenn er von einer Spule zu einem Gegenstand überführt wird, wobei die Spule

durch einen Motor angetrieben wird, der ein variables Drehmoment in beiden einer ersten und zweiten Richtung liefert, mit:

einem Gehäuse, an dem die Spule und der Motor befestigt sind;

einem schwenkbaren Arm, der drehbar am Gehäuse so befestigt ist, daß der Arm frei zum Drehen zu einer Anzahl von Positionen ist;

einer Walze, die drehbar an einem Ende des schwenkbaren Arms befestigt ist und mit dem Roving in Eingriff steht und der Spannung in diesem unterliegt, so daß eine Kraft an den schwenkbaren Arm angelegt ist, die die Tendenz hat, diesen in eine erste Richtung zu drehen;
- einer mit einem anderen Ende des schwenkbaren Arms verbundenen Einrichtung zum Anlegen einer einstellbaren Vorspannkraft an den Arm, die der durch die Spannung im Roving erzeugten Kraft entgegenwirkt, so daß der Arm zu einer vorbestimmten Position gedreht wird, die durch die Roving-Spannung bestimmt ist; - einer Positionsmeßeinrichtung, die mit dem schwenkbaren Arm verbunden ist, um ein Positionssignal zu erzeugen, das dessen Position darstellt; und

einer Einrichtung, die mit der Positionsmeßeinrichtung verbunden ist, um die Größe und Richtung des Motordrehmoments in Abhängigkeit von dem Positionssignal einzustellen, um den schwenkbaren Arm bei der vorbestimmten Position und damit die Roving-Spannung bei dem gewünschten Wert zu halten.

20. Spannvorrichtung nach Anspruch 19, bei der die

Positionsmeßeinrichtung ein Drehpotentiometer, aufweist.

21. Motorsteuerung zum Steuern eines Motors, der erreggg bar ist, um eine Last anzutreiben und zumindest zwei mit einer Quelle von geregelter Spannung verbundene

Anschlüsse besitzt, wobei der Motor einer Schrittabnahme der Last unterliegt, mit:

einem mit einem der Anschlüsse verbundenen Integrator zum Integrieren der Anschlußspannung über die Zeit, wobei die Anschlußspannung im wesentlichen gleich Null ist, wenn die Last durch den Motor angetrieben wird, und eine Spannung im wesentlichen größer als Null ist, die der Schritt-Lastabnahme folgt; und

einer mit dem Integrator verbundenen Einrichtung zur Blockierung der Quelle von geregelter Spannung, wenn das Ausgangssignal des Integrators einen vorbestimmten Pegel erreicht, um wiederum den Motor abzuschalten.

22. !Motorsteuerung nach Anspruch 21, die des weiteren ein Flip-Flop umfaßt, das zwischen dem Integratorausgang und der Blockiere in.richtung ■ verbunden ist.

23. In einer Steuerung für eine Filament-Spannvorrichtung, die eine Spule, die ein darauf aufbewahrtes Filament hat, einen mit der Spule gekoppelten und an zumindest zwei Anschlüssen durch eine Quelle von geregelter Spannung erregbaren Motor umfaßt, um das Filament unter Spannung von der Spule zu einem Objekt zu überführen, eine verbesserte Schaltung zur Steuerung des Motors im Fall eines Bruchs des Filaments, mit:

einer Einrichtung zum Abtasten eines Bruchs des Filaments, die einen mit einem der Anschlüsse verbundenen Integrator umfaßt, um die Anschlußspannung über die Zeit zu integrieren, wobei die Anschluß-

QQ Spannung dicht bei Null ist, wenn das Filament ungebrochen ist, und eine Spannung im wesentlichen größer als Null ist, die auf das Brechen des Filaments folgt; und

einer mit der Abtasteinrichtung verbundenen Ein-

gc richtung zum Unwirksammachen der Quelle von gesteuerter Spannung, wenn das Integratorausgangssignal einen vorbestimmten Pegel erreicht.

24. Verbesserte Schaltung nach Anspruch 23, bei der die Abtasteinrichtung des weiteren ein Flip-Flop umfaßt, das zwischen dem Integratorausgang und der Sperreinrichtung verbunden ist.

2j

GEÄNDERTE ANSPRÜCHE

(Vom Internationalen Büro am 21. November 1935 (21.11.

85) erhalten; ursprüngliche Ansprüche 1.11 und 14 geändert; Ansprüche 25 und 26 neu; verbleibende Ansprüche ungeändert (4 Seiten)).

1. Filament-Spannvorrichtung zum Steuern der Spannung von zwischen einem Gegenstand und einer Spule überführten Filament, mit:

einem Permanentmagnet-Gleichstrommotor mit geringer Trägheit, der erregbar ist, um der Spule ein veränderbares Drehmoment in beiden einer ersten und zweiten Richtung zu liefern;

- einer Einrichtung zum Abtasten der Spannung im Filament, wenn das Filament übergeben wird, die eine drehbare Einrichtung, die mit dem Filament gekoppelt ist und zu einer durch die Filamentspannung bestimmten Position drehbar ist, und eine Einrichtung zum Erzeugen eines Positionssignals umfaßt, das die Position der drehbaren Einrichtung darstellt; und

einer Einrichtung, die mit der Spannungsabtasteinrichtung verbunden ist, um die Größe und Richtung des Motordrehmoments in Abhängigkeit von dem Positionssignal zu regeln, um wiederum die Filamentspannung bei einem gewünschten Wert zu halten.

2. Filament-Spannvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die drehbare Einrichtung einen schwenkbaren Arm aufweist, der ein erstes mit dem Filament verbundenes Ende und ein zweites mit einer Feder verbundenes Ende besitzt.

3. Filament-Spannvorrichtung nach Anspruch 1, bei 3g der ein erstes Zahnrad an der drehbaren Einrichtung befestigt ist und bei der die Erzeugungseinrichtung ein zweites mit dem ersten Zahnrad gekoppeltes Zahnrad umfaßt, so daß eine Drehung der drehbaren Ein-

richtung eine Drehung der erzeugenden Einrichtung bewirkt.

4. Filament-Spannvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die erzeugende Einrichtung ein Drehpotentiometer aufweist.

10. Filament-Spannvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Abtasteinrichtung eine Einrichtung zum Vorspannen der drehbaren Einrichtung zu einer speziellen ?osition umfaßt, wenn die Filamentspannung bei dem gewünschten Wert ist, und bei der das Positionssignal bei einem im wesentlichen Null-Pegel ist, wenn die drehbare Einrichtung bei der speziellen Position ist, und sich vom Mull-Pegel fort verändert, wenn die drehbare Einrichtung sich von der speziellen Position fort verändert.

11. Spannvorrichtung zum Steuern der Spannung eines auf einer Spule aufbewahrten Filaments, wenn es zu einem Objekt übertragen wird, wobei die Spule durch einen Motor angetrieben wird, der ein Ausgangsdrehmoment erzeugt, mit:

einer Spannungsabtasteinrichtung zum Abtasten der Spannung im Filament, die einen schwenkbaren Arm, eine mit dem Filament in Eingriff stehende Walze, die drehbar mit einem Ende des schwenkbaren Arms gekoppelt ist, wobei die Walze mit dem Filament so in Eingriff steht, daß der schwenkbare Arm zu einer durch die Spannung in ihm bestimmten Position verschwenkt wird, und eine Positionsmeßeinrichtung umfaßt, um ein Positionssignal zu erzeugen, das die Position des verschwenkten Arms darstellt; und

einer Einrichtung, die mit der Positionsmeßeinrichtung verbunden ist, um das Ausgangsdrehmoment des Motors entsprechend dem Positionssignal einzustellen, um wiederum die Filamentspannung bei einem gewünschten Wert zu halten.

12. Spannvorrichtung nach Anspruch 11, bei der der schwenkbare Arm ein anderes mit einer Feder verbundenes Ende umfaßt, wobei die Feder eine Kraft erzeugt, die der Kraft entgegenwirkt, die durch die Filament-Spannung hervorgerufen wird, so daß der schwenkbare Arm bei einer vorbestimmten Position gehalten wird, wenn die Filamentspannung bei dem gewünschten Wert ist.

13. Spannvorrichtung nach Anspruch 12, die weiter eine Einrichtung zur Einstellung der durch die Feder erzeugten Kraft und ein Drahtseil umfaßt, das die Feder und den schwenkbaren Arm koppelt.

14. Spannvorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Positionsmeßeinrichtung ein Potentiometer aufweist.

15. Spannvorrichtung nach Anspruch 11, die weiter eine Einrichtung zur Detektion eines Bruchs des Filaments und eine Einrichtung umfaßt, die auf die De-

2Q tektionseinrichtung zur Abschaltung des Motors ansprechend ist, wenn ein Filamentbruch auftritt.

16. Spannvorrichtung nach Anspruch 15, bei der der Motor zumindest zwei mit einer Quelle von geregelter

2g Spannung verbundene Anschlüsse umfaßt und bei der die Detektionseinrichtung eine Einrichtung zum Abtasten umfaßt, ob die Spannung bei einem der Anschlüsse über einen bestimmten Pegel für mehr als eine spezielle Zeitdauer angestiegen ist.

17. Spannvorrichtung nach Anspruch 16, bei der die Abtasteinrichtung einen Integrator aufweist und bei der die Detektionseinrichtung des weiteren ein mit dem Integrator verbundenes Flip-Flop umfaßt, um ein

Signal zu erzeugen, das einen bestimmten Zustand an-35

nimmt, wenn der Integrator einen vorbestimmten Pegel erreicht.

18. Spannvorrichtung nach Anspruch 17, bei der die abschaltende Einrichtung eine Einrichtung zum Blockieren der Quelle von geregelter Spannung aufweist, wenn das Flip-Flop-Signal den besimmten Zustand annimmt.

- einer Einrichtung zum Abtasten eines Bruchs des Filaments, die einen mit einem der Anschlüsse verbundenen Integrator umfaßt, um die Anschlußspannung über die Zeit zu integrieren, wobei die Anschlußspannung dicht bei Null ist, wenn das Filament ungebrochen ist, ^un<3 eine Spannung im wesentlichen größer als Null ist, die auf das Brechen des Filaments folgt; und

einer mit der Abtasteinrichtung verbundenen Einrichtung zum Unwirksaramachen der Quelle von gesteuerter Spannung, wenn das Integratorausgangssignal einen vorbestimmten Pegel erreicht.

24. Verbesserte Schaltung nach Anspruch 23, bei der die Abtasteinrichtung des weiteren ein Flip-Flop umfaßt, das zwischen dem Integratorausgang und der

2Q Sperreinrichtung verbunden ist.

25. Motorregelung nach Anspruch 21, bei der der Integrator eine Zeitkonstante hat, die ausgewählt ist, um die Trägheit der Last auszugleichen.

26. Motorregelung nach Anspruch 21, bei der die Last

eine Menge an Filament aufweist, das auf einen Spulen-

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antrieb durch den Motor aufgewickelt ist, und bei der der Integrator eine Zeitkonstante mit einer Dauer hat, die gestattet, daß ein dynamisches Bremsen durch den Motor bewirkt wird, um die Trägheit der Spule auszugleichen.