DE4029858A1 - Spulmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spulmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Hochgeschwindigkeits-Präzisions-Spulmaschine zum Aufspulen von Textilgarnen, Fäden oder dergleichen aus natürlichen oder synthetischen Materialien, die im folgenden durchgehend als ′Garne′ bezeichnet werden. Derartige Spulmaschinen erzeugen Garnkörper oder Garnpackungen, wobei das Garn zwischen den Enden des Garnkörpers während des Spulvorganges mit Hilfe einer Art von Propellerstruktur hin- und herbewegt wird.

Vor der Einführung der kontinuierlichen Fadenerzeugung oder Texturisierung und anderen Hochgeschwindigkeits- Garnerzeugungsverfahren wurden übliche Mechanismen zur Erzielung der querverlaufenden Hin- und Herbewegung verwendet, die erforderlich ist, um Garn auf einen Garnkörper aufzuspulen. Hierbei wurde in den meisten Fällen eine mit einer Nut versehene Schnecke verwendet, die entweder direkt mit dem Garn in Eingriff kam oder zum Antrieb einer Garnführung verwendet wurde, damit das Garn eine hin- und herverlaufende Querbewegung ausführt. Diese bekannten Mechanismen waren hinsichtlich ihrer Betriebsgeschwindigkeit und der Gleichförmigkeit der Garnkörper beschränkt, die durch diesen Mechanismus erzeugt wurden.

Mit der Einführung von Hochgeschwindigkeits- Garnerzeugungsverfahren entstand ein Bedarf an Spulmaschinen mit wesentlich größeren Betriebsgeschwindigkeiten. Eine Ausführungsform eines Querbewegungsmechanismus für derartige Hochgeschwindigkeits-Spulmaschinen schließt schlitzförmige Garnführungen ein, die auf mit geringem Abstand voneinander angeordneten Antriebsteilen befestigt waren, die sich in entgegengesetzten Richtungen über die Querstrecke bewegen, so daß das Garn von einem Ende der Querstrecke zum anderen durch die eine Garnführung bewegt und dann auf die andere Garnführung überführt wurde, um von dieser in der entgegengesetzten Richtung bewegt zu werden. Hierdurch wurden Trägheitsprobleme vermieden, die bei Verwendung einer einzigen Garnführung auftreten, die sich zunächst in der einen und dann in der anderen Richtung bewegt. Andererseits ergibt die Ausführungsform mit sich gegenläufig bewegenden Garnführungen Schwierigkeiten hinsichtlich der Garnüberführung von einer Garnführung auf die andere.

Für Anordnungen mit zwei sich in entgegengesetzten Richtungen bewegenden Führungsteilen sind Antriebsanordnungen bekannt, die die Form von Riemen- oder Kettenantrieben für die Garnführungen einschließen, wodurch diese auf einer geraden Linie über die Querstrecke bewegt werden. Weiterhin hat die Verwendung von rotierenden Scheiben oder Schaufeln weite Verbreitung gefunden, die als Garnführungen dienen und sich über die Querstrecke entlang eines Kreisbogens bewegen. Diese Garnführungen vom rotierenden Scheiben- oder Schaufeltyp bewegen sich auf einem kontinuierlichen Pfad ohne abrupte Änderungen ihrer Geschwindigkeit oder Bewegungsrichtung, so daß die einzigen Trägheitsprobleme, die auftreten können, sich aus der Trägheit des Garnes selbst an jedem Umkehrpunkt ergeben. Es war jedoch erforderlich, eine sehr genaue Steuerung des Garns aufrecht zu erhalten, während es von einer Garnführungsschaufel oder -scheibe zur anderen überführt wurde, um eine Einkerbung des Garnes zu vermeiden, die eine nachteilige Auswirkung auf die Qualität des Garnes haben könnte. Eine genaue Steuerung der Bewegung des Garnes während der Überführung von einem Antriebsbauteil auf das andere ist damit von wesentlicher Bedeutung.

Aus der US-PS 38 23 886 ist eine Kreuzspulen-Spulmaschine bekannt, die erste und zweite Garnführungen vom Propeller- oder Schaufeltyp aufweist, die in entgegengesetzten Richtungen um jeweilige Drehachsen drehbar sind, die gegeneinander versetzt sind. Hierbei werden jeweilige im wesentlichen kreisförmige Führungsteile für jede der Garnführungen verwendet, die auf den jeweiligen Drehachsen der Garnführungen zentriert sind, so daß sich die Führungsbereiche an zwei diametral gegenüberliegenden Punkten für eine Überlappung der Garnführungen an diesen Punkten schneiden. Andere Garn-Querbewegungseinrichtungen dieser allgemeinen Art mit rotierenden schaufel- oder propellerartigen Führungen sind in den US-Patenten 45 61 603, 45 85 181 und 46 46 983 beschrieben.

Bei diesen bekannten Spulmaschinen, beispielsweise bei der Spulmaschine nach der US-PS 38 23 886, war es üblich, den Spulvorgang zur Erzielung einer Gleichförmigkeit über den gesamten Garnkörper dadurch zu steuern, daß ein Antriebsmotor geregelt wurde, der die Garnführungsschaufeln oder Propeller und die Garnkörperspindel antreibt. Es wurde jedoch festgestellt, daß diese Anordnung keine ausreichende Steuerung der verschiedenen Parameter ermöglicht, die die Gleichförmigkeit der Dichte des Garnkörpers beeinflussen, so daß es nicht möglich ist, ein gewünschtes Ausmaß der Garnkörper-Gleichförmigkeit zu erzielen, das erforderlich ist, damit sich keine Streifenbildung in den Garnkörpern ergibt, wenn diese dem Färbevorgang unterworfen werden. Weiterhin weisen die nach diesen bekannten Verfahren hergestellten Garnkörper keine ausreichende Gleichförmigkeit bis zu ihrem Kern hin auf, so daß es erforderlich ist, daß die innersten Garnlagen als Abfall behandelt werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spulmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein gleichförmiges Aufspulen des Garns mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der erfindungsgemäßen Spulmaschine wird eine Propellerstruktur zur Hin- und Herbewegung des Garnes zwischen den Enden des Garnkörpers verwendet, wobei Meßfühler und Steuereinrichtungen zum Regeln des Propellerantriebes, des Spindelantriebes für den Garnkörper und für den Anpreßdruck verwendet werden, um einen sehr gleichförmigen Garnkörper zu schaffen, der keine Streifenbildungserscheinungen aufweist, wenn er einem Färbevorgang oder dergleichen unterworfen wird.

Bei der erfindungsgemäßen Spulmaschine sind getrennte Antriebsmotoren vorgesehen, die getrennt gesteuerte Antriebssysteme für den Spindelantrieb, den Propellerantrieb und den Antrieb des Anpreßdruckes bilden, so daß sich drei unabhängige Motorsysteme ergeben, die getrennt gesteuert werden können. Auf diese Weise ist es möglich, die Steigung und die Garnspannung während des Spulens des Garnkörpers genau einzustellen und zu regeln, so daß eine gewünschte Garndichte oder Garnspannung über den gesamten Garnkörper hinweg beibehalten wird.

Auf diese Weise wird die Bildung von Farbstreifen in dem Garn sicher vermieden, und das Garn des Garnkörpers kann ohne jeden Verlust bis zum Ende verwendet werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht der Ausführungsform der Spulmaschine, die die Teile des Rahmens zeigt, die den Bauteilen zur Herstellung des Garnkörpers zugeordnet sind, wobei der untere Teil des Rahmens nicht gezeigt ist,

Fig. 2 eine vertikale Schnittansicht der Spulmaschine entlang der Linie 2-2 nach Fig. 1,

Fig. 3 eine horizontale Schnittansicht, die die Unterseite der beweglichen Plattform zeigt, die die Garnführungs- Propellerteile und deren Antrieb trägt, und zwar entlang der Linie 3-3 nach Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht von oben auf die die Propeller tragende Plattform, die Garnführungspropeller und die zugehörigen stationären Führungsteile sowie die Anpreßwalze und deren Lager,

Fig. 5 eine vertikale Schnittansicht, die die Anpreßwalze und den Garnführungspropeller-Antriebsmechanismus und deren Antriebsmotor entlang der Linie 5-5 nach Fig. 4 zeigt,

Fig. 6 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Garnführungspropeller-Mechanismus und der Plattform sowie der zugehörigen Antriebsbauteile,

Fig. 7 eine bruchstückhafte Vorderansicht, die eine Ausführungsform eines Garnspannmechanismus der Spulmaschine zeigt,

Fig. 8 eine Seitenansicht der Garnspannvorrichtung,

Fig. 9 eine horizontale Schnittansicht entlang der Linie 9-9 nach Fig. 8,

Fig. 10 ein Schaltbild einer Ausführungsform einer typischen Lastzellenschaltung zur Verarbeitung von Lastzellensignalen von einer Lastzelle, die einer der gemessenen Bedingungen in der Spulmaschine zugeordnet ist, wie zum Beispiel von der Anpreßwalzen-Lastzelle,

Fig. 11 ein Blockschaltbild des Steuersystems der Spulmaschine,

Fig. 12 ein Blockschaltbild eines typischen PID- Motorregelabschnittes für das Spulmaschinen- Steuersystem,

Fig. 13 ein Blockschaltbild eines typischen Digital-/Analog- Wandler- (DAC-) Abschnittes für das Spulmaschinen- Steuersystem,

Fig. 14 eine Vorderansicht einer abgeänderten Ausführungsform der Garnspulmaschine, bei der der Rohr-Tragmechanismus anstelle des Garnführungs-Propellerantriebsmechanismus und der Anpreßwalzenbaugruppe beweglich ist, wobei untere Teile des Rahmens nicht gezeigt sind,

Fig. 15 eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach Fig. 14,

Fig. 16 eine Seitenansicht der Vorrichtung bei Betrachtung von links in Fig. 15,

Fig. 17 eine bruchstückhafte Seitenansicht des Rohrhalterungs- Tragarms und des Einstellhebelmechanismus für die mit dem Rohr in Eingriff kommende Kopfbaugruppe, die der rechten Rohrhalterung gemäß Fig. 15 zugeordnet ist,

Fig. 18 eine bruchstückhafte Schnittansicht durch den Tragarm nach Fig. 17 entlang der Linie 18-18 nach Fig. 17,

Fig. 19 eine bruchstückhafte auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Antriebsanordnung für den Garnführungs- Propellermechanismus sowie Teile der Propeller und des zugeordneten gekrümmten Führungsbalkens,

Fig. 20 eine perspektivische Ansicht einer der Garnzuführungs- Spannungssteuereinrichtungen und

Fig. 21 eine bruchstückhafte Schnittansicht von Teilen der exzentrischen Welle, die das zwischenliegend angeordnete Paar von Riemenscheiben des Spindelantriebs trägt.

In den Zeichnungen und insbesondere in den Fig. 1 und 2 ist die Ausführungsform der Hochgeschwindigkeits-Präzisions- Garnspulmaschine allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet und umfaßt bei der bevorzugten Ausführungsform einen Tragrahmen 11, der im wesentlichen aus Winkeleisenteilen gebildet ist, die vertikale Hauptrahmenteile 12 und horizontale Rahmenteile 13 einschließen, die sich zwischen den vertikalen Rahmenteilen 12 erstrecken und an diesen befestigt sind. In der Nähe des oberen Endteils des Hauptrahmens 11 ist eine Garnkörper- Tragbaugruppe angeordnet, die allgemein mit 14 bezeichnet ist und eine angetriebene, mit dem Garnkörperrohr in Eingriff kommende Kopfbaugruppe 15 und eine damit zusammenwirkende, in Axialrichtung bewegliche Kopfbaugruppe 16 umfaßt, die eine mitlaufende Aufnahmespitze für das Garnkörperrohr 17 bildet, auf dem der Garnkörper 18 aufgewickelt werden soll. Die Kopfbaugruppen 15 und 16 schließen jeweils kegelstumpfförmige Köpfe 19 bzw. 20 ein, die so ausgebildet sind, daß sie teilweise in den hohlen Mittelbereich des Garnkörperrohres 17 passen und dieses Garnkörperrohr 17 und den Garnkörper 18 zwischen sich einspannen.

Der angetriebene Kopf 19 ist auf einer zylindrischen Spindel 21 befestigt, die in einem Lagerblock 22 gelagert ist, der an einem Tragarm 23 befestigt ist, der von dem stationären Tragrahmen 11 beispielsweise über Abstandsstücke 24 und Schrauben 25 gehaltert ist, die an den senkrecht stehenden Hauptrahmenteilen 12 auf einer Seite des Tragrahmens oder an horizontalen Querteilen befestigt sind, die sich zwischen diesen erstrecken. Das dem Antriebskopf 19 gegenüberliegende Ende der Spindel 21 springt von einem Lagerbock 22 aus vor und trägt eine Riemenscheibe 26, die von einem um die Riemenscheibe 26 und um eine Ausgangsantriebsriemenscheibe 28 auf der Ausgangswelle des Spindelantriebsmotors 29 gelegten Riemen 27 angetrieben wird. Der Spindelantriebsmotor 29 kann in geeigneter Weise ebenfalls an dem Tragarm 23 gehaltert sein.

Der gegenüberliegende oder Aufnahmespitzen-Kopf 20 bildet einen entfernbaren Halter für das Garnkörperrohr 17 und er ist drehbar auf einem zurückziebaren und zurückdrehbaren Spindelbauteil 30, beispielsweise über Kugellager gelagert, die den kegelstumpfförmigen Rohrhaltekopf 20 auf dem Spindelbauteil 39 drehbar lagern. Das Spindelbauteil 30 ist für eine Axialbewegung zwischen einer ausgefahrenen, das Rohr haltenden Position gemäß Fig. 1 und einer zurückgezogenen Rohrentfernungsposition in einer linearen Gleithülse 31 gelagert, die in einem Tragblock 32 angeordnet ist, der von einem weiteren Tragarm 23 getragen wird, der sich von dem Hauptrahmen 11 aus erstreckt, wobei das Spindelbauteil 30 eine Innenmutter 34 aufweist, die auf eine Schraubenwelle 35 aufgeschraubt ist, die von dem Tragblock 32 auf der dem Rohrhaltekopf 20 gegenüberliegenden Seite vorspringt. Eine Riemenscheibe 36 ist auf der Schraubenwelle 35 angeordnet und wird über einen Riemen 37 angetrieben, der um eine Antriebsriemenscheibe 38 auf der Ausgangswelle eines Gleichstrommotors 39 gelegt ist, der in einer Betriebsart mit konstantem Drehmoment arbeitet und einen Abnahmemotor zum Zurückziehen oder Abnehmen eines vollständig gewickelten Garnkörpers 18 und seines zugehörigen Rohres 17 bildet, wenn der Garnkörper vollständig aufgespult wurde. Eine Ansteuerung des Abnahmemotors 39 bewirkt eine Drehung der Schraubenwelle 35 durch das System von Riemenscheiben 38, 36 und den Riemen 37, wodurch die von dem Spindelbauteil 30 getragene Schraube 34 durch das Gewinde der Schraubenwelle 35 in einer derartigen Richtung angetrieben wird, daß das Spindelbauteil 30 und der Rohrhaltekopf 20 in Axialrichtung über einen Weg von ungefähr 38 mm zurückgezogen werden. Hierbei wird der mitlaufende Rohrhaltekopf 20 aus der Haltebeziehung mit dem Rohr zurückgezogen, sodaß das Rohr 17 und damit der Garnkörper 18 abgenommen oder zurückgezogen werden kann. Ein neues leeres Garnkörperrohr 17 wird dann dadurch eingesetzt, daß ein Ende des neuen leeren Rohres 17 auf den Rohrhaltekopf 19 aufgesetzt wird und der Abnahmemotor 39 betätigt wird, um die Schraubenwelle 35 derart zu drehen, daß das Spindelbauteil 30 und der Rohrhaltekopf 20 in Axialrichtung über einen Rücklaufhub in die Rohrhalteposition nach Fig. 1 angetrieben werden.

Ein beweglicher Hilfsrahmen 40 ist für vertikale Aufwärts- und Abwärtsbewegungen in dem Tragrahmen 11 zwischen den vertikalen Rahmenteilen 12 geführt, beispielsweise mit Hilfe von vertikalen Führungsstangen 41, die in Führungshülsen oder Haltearmen 42 gleiten, die an geeigneten Stellen an dem Tragrahmen 11 befestigt sind. Der vertikal bewegliche Hilfsrahmen 40 umfaßt an seinem oberen Ende eine eine Anpreßwalze und die Garnführungspropeller halternde obere Plattform 43, die über vertikale Hilfsrahmenteile 44 mit einem unteren horizontalen Hilfsrahmenteil 45 verbunden ist, um einen einstückigen beweglichen Hilfsrahmen zu bilden, der in der erforderlichen Weise angehoben und abgesenkt werden kann, während der Garnkörper 18 auf dem Rohr 17 gebildet wird. Die Anpreßwalze 46 ist auf der Plattform 43 in Lagerkörpern 47 an ihren gegenüberliegenden Enden gelagert, wobei zumindestens einer dieser Lagerkörper auf einer Lastzelle 48 gehaltert ist, die auf der oberen Oberfläche der Plattform 43 befestigt und zwischen der nach oben gerichteten Oberfläche der Plattform 43 und den unteren Oberflächen der Anpreßwalzen-Lagerkörper 47 angeordnet ist. Die Befestigung der Anpreßwalze 46 auf der Lastzelle 48 und die den Ausgangssignalen dieser Lastzellen zugeordneten Verarbeitungsschaltungen bilden ein Anpreßdruck- Meß- und Steuersystem, wie dies weiter unten ausführlicher erläutert wird, um geeignete Anpreßdruckeigenschaften in Abhängigkeit von dem Druck des Garnkörpers auf die Anpreßwalze aufrechtzuerhalten und um ein Anheben und Absenken der Plattform 43 gegenüber der Spindelachse zu bewirken, um eine einwandfreie Garnkörperaufspulung aufrechtzuerhalten. Die Lastzelle 48 kann von der Art sein, wie sie von der Firma Transducer Techniques, Inc., Rancho, Kalifornien vertrieben wird, wobei derartige Lastzellen als ein niedriges Profil aufweisende Lastzellen bezeichnet werden, die Dehnungsmeßstreifen-Wandler einschließen, die ein Ausgangssignal liefern, das proportional zur Last auf ein Bauteil ist, das in diesem Fall durch die Anpreßwalze 46 gebildet ist. Hierdurch ergibt sich ein hochgenaues und zuverlässiges Ausgangssignal, das den Anpreßdruck des Garnkörpers auf die Anpreßwalze anzeigt, weil eine Trägerstruktur oder dergleichen mit geeigneten Befestigungsoberflächen für eine Vielzahl von elektrischen Dehnungsmeßstreifen vorgesehen wird und diese elektrischen Dehnungsmeßstreifen zur Messung der Scherbeanspruchungen verwendet werden, die durch die ausgeübten Kräfte hervorgerufen werden. Der Wandlereffekt eines Dehnungsmeßstreifens ermöglicht eine genaue Umsetzung einer vorgegebenen Größe einer Beanspruchung, die auf eine Oberfläche durch eine Last ausgeübt wird, in das elektrische Äquivalent, so daß sich eine genaue Beanspruchungsmessung ergibt. Folien-, Halbleiter- oder andere Arten von Dehnungsmeßstreifen können in wirkungsvoller Weise verwendet werden, um derartige Scherbeanspruchungsmessungen zu liefern. Typischerweise sind die Dehnungsmeßstreifen in ein Wheatstone-Brückennetzwerk eingeschaltet, um ein geeignetes Ausgangssignal zu liefern. Die Prinzipien der verwendeten Dehnungsmeßstreifen können ähnlich denen sein, wie dies in den US-Patenten 39 27 560 und 41 27 001 beschrieben ist.

Auf der vertikal hin- und herbeweglichen Plattform 43 des beweglichen Hilfsrahmens 40 sind weiterhin zwei Garn- Führungsschaufeln oder Propeller 50a, 50b befestigt, die in entgegengesetzten Richtungen auf geeigneten Bahnen unmittelbar oberhalb eines gekrümmten Garnführungsbalkens 51 rotieren, der an der vertikal beweglichen Plattform 43 befestigt ist und eine konvex gekrümmte Arbeitskante 52 aufweist, die einen Garnquerbewegungsbereich mit geeigneter Breite zwischen zwei Endsteuer-Führungsschienen 53, 54 überspannt. Wie dies für den Fachmann leicht erkennbar ist, bilden die Garnführungspropeller 50a, 50b, der stationäre Garnführungsbalken 51 und die Endsteuer-Führungsschienen 53, 54 eine Garnaufspulstation, bei der der obere Garnführungspropeller oder die Schaufel 50a gemäß Fig. 4 das Garn, das bei 55 dargestellt ist, von oben nach unten (gemäß Fig. 4) oder von rechts nach links gemäß Fig. 1 entlang der Länge des Garnkörpers 18 bewegt. Nach der Überführung auf den unteren Führungspropeller oder die Schaufel am Ende dieser Bewegung kommt das Garn außer Eingriff mit der Schaufel 50a und wird von der Endführungsschiene 54 erfaßt, worauf es auf die untere Schaufel 50b überführt wird, die das Garn 55 in Querrichtung erneut zum oberen rechten Ende zurückführt, an dem es wiederum auf den Garnführungspropeller oder die Schaufel 50a zurück überführt wird.

Der Antriebsmechanismus für die Garnführungspropeller oder Schaufeln 50a, 50b umfaßt eine um eine vertikale Achse drehbar gelagerte Propellerwelle 56, die an dem oberen Propeller oder der oberen Schaufel 50a befestigt ist und sich durch eine Mittelöffnung in der unteren Schaufel oder dem unteren Propeller 50b erstreckt. Die untere Schaufel oder der Propeller 50b ist an einer oberen, die Form einer nach unten geöffneten Schale oder eines Hohlzylinders aufweisenden Riemenscheibe 57 befestigt, die einen Mittelflanschabschnitt 57a aufweist, der von Kugellagerbaugruppen 58 umgeben ist, deren Außenringe in einer Verlängerung 59a eines Lagergehäuses 59 gelagert sind, dessen unterer Teil die Außenringe einer Kugellagerbaugruppe 60 haltert, die den Mittelzapfen oder die Spindel 61a einer unteren Riemenscheibe 61 umgibt und an dieser befestigt ist. Die Kugellagerbaugruppen 58, 60 werden in dem Lagergehäuse 59 durch Halteringe 62 festgelegt, und die Mittelöffnung 57b in dem Mittelflanschabschnitt 57a der oberen Riemenscheibe 57 weist einen ausreichend großen Durchmesser auf, um eine Drehung der oberen Riemenscheibe 57 um eine exzentrische Achse A2 zu ermöglichen, die bezüglich der sich durch den Mittelpunkt der Propellerwelle 56 und der unteren Riemenscheibe 61 erstreckenden Vertikalachse A1 exzentrisch angeordnet ist. Das untere Ende der Propellerwelle 56, die den oberen Propeller oder die Schaufel 50a antreibt, ist gegen eine Relativdrehung in der Buchse des Mittelzapfens oder der Spindel 61a der unteren Riemenscheibe 61 festgelegt, die über einen Verriegelungsring 63 und eine Kontermutter 64 an der Antriebswelle 65 des Propeller- oder Schaufel-Antriebsmotors 66 befestigt ist. Der Motor 66 ist mit Hilfe eines geeigneten Haltearms 67, der von der Plattform 63 herabhängt, befestigt, wobei die vertikalen Schenkel dieses Haltearms mit Abstand nach außen von dem Umfang der exzentrisch angeordneten oberen und unteren Riemenscheiben 57, 61 angeordnet sind.

Die Außenoberflächen der zylindrischen Riemenscheiben 57, 58 sind mit Zähnen versehen, die mit Zahnvorsprüngen eines endlosen Zahnriemens 68 zusammenwirken, der um die untere Riemenscheibe 61 gelegt ist, die direkt von der Ausgangswelle des Propellerantriebsmotors 66 angetrieben wird. Das Riemensystem ist derart ausgebildet, daß ein Drehantrieb der oberen Riemenscheibe 57 in entgegengesetzter Richtung hervorgerufen wird. Dies wird dadurch erreicht, daß der Zahnriemen 68 um eine Leerlaufwalze oder zwei Leerlaufriemenscheiben auf einer Verbindungswelle gelegt ist, die bei 69 gezeigt sind, und die in einem Befestigungsblock 70 drehbar gelagert sind und von dessen beiden Enden vorspringen, so daß Endteile gebildet werden, um die der Zahnriemen gelegt ist, wobei sich der obere Teil des Zahnriemens auf einer horizontalen Bahn unmittelbar oberhalb der Leerlaufrolle 69 um die Zähne des Außenumfanges der oberen Riemenscheibe 57 erstreckt und zwischen diese eingreift.

Die gesamte Hilfsrahmenbaugruppe 40 ist in Abhängigkeit von Anpreßdrucksignalen nach oben und nach unten beweglich, die von der Anpreßwalze 46 und den Lastzellen 48 und den zugehörigen Schaltungen abgeleitet werden, wodurch ein Anpreßdruck- Steuermotor oder Plattform-Einstellmotor 72 angesteuert wird, der auf dem Hauptrahmen 11 befestigt ist. Die Vertikalbewegung des Hilfsrahmens 40 und der vertikal hin- und herbeweglichen Plattform 43 wird bei einer bevorzugten Ausführungsform durch eine Trapezgewindeschnecken- und Mutter-Baugruppe erreicht, wie dies durch die vertikale Gewindeschnecke 73 angedeutet ist, die an ihrem unteren Ende in einem Lagerarm 74 drehbar gelagert ist, der von einem horizontalen stationären Träger 75 gehaltert ist, der an dem Hauptrahmen 11 befestigt ist und einen Teil hiervon bildet. Die Gewindeschnecke 73 erstreckt sich durch die Mutter 76, die von dem unteren Querrahmenteil 45 des vertikal beweglichen Hilfsrahmens 40 gehaltert ist. Die Gewindeschnecke 73 wird über eine Riemenscheibe 77 angetrieben, die gegen eine Relativdrehung auf der Gewindeschnecke 73 festgelegt ist, beispielsweise durch Verkeilen der Riemenscheibe mit der Gewindeschnecke, und sie wird durch einen Riemen 78 angetrieben, der um die Riemenscheibe 77 und um eine Antriebsriemenscheibe 79 gelegt ist, die auf der Ausgangswelle des Anpreßdruck-Steuermotors 72 befestigt ist.

Es ist aus der vorstehenden Beschreibung zu erkennen, daß die Ausführungsform der Spulmaschine drei Motoren aufweist, die eine getrennte Steuerung der drei Hauptfaktoren ermöglichen, die das Präzisionsspulen des Garnkörpers bestimmen, damit sich das gewünschte Ausmaß einer Gleichförmigkeit und das Fehlen einer Streifenbildung ergibt. Zunächst steuert der Anpreßdruck- Steuermotor 72 die Vertikalposition der vertikal hin- und herbeweglichen Plattform 43, die die Garnführungspropeller oder Schaufeln 50a, 50b und die zugehörige Garnführungsstruktur sowie die Anpreßwalze 46 und die zugehörigen Lastzellen 48 trägt. Zweitens bestimmt der Propellerantriebsmotor 66, der von der vertikal beweglichen Plattform 43 getragen wird, die Drehgeschwindigkeit der Garnführungspropeller oder Schaufeln 50a, 50b und damit die Geschwindigkeit der Querbewegung des Garns zwischen den gegenüberliegenden Enden des auf diese Weise gebildeten Garnkörpers. Drittens treibt der Spindelantriebsmotor 29, der von dem stationären Hauptrahmen 11 gehaltert ist, die Spindel 21 und den Rohrhaltekopf 19 an, um das Garnkörperrohr 17 in Drehung zu versetzen und damit die Aufwickelgeschwindigkeit des Garns auf den Garnkörper zu bestimmen.

Die Steuerung des Spindelantriebsmotors 29 wird von der Garnspanngruppe abgeleitet, die allgemein mit 80 bezeichnet ist, um die Spannung des ankommenden und zur Spulmaschine geführten Garnes festzustellen und um Lastzellen-Ausgangssignale zu liefern, die so verarbeitet werden, daß ein derartiger Garnantrieb bewirkt wird, daß eine vorgegebene Garnspannung aufrechterhalten wird und eine Gleichförmigkeit des Aufspulvorganges und der Hin- und Herbewegung des Garns auf dem Garnkörper sichergestellt ist. Alternativ hat der Benutzer die Möglichkeit, einen mit konstanter Drehzahl betriebenen Antrieb für den Spindelmotor 29 zu verwenden, wobei in diesem Fall kein Steuersystem verwendet wird, das auf einen Meßwert der Garnspannung des zugeführten Garnes anspricht.

In den Fig. 7 bis 9 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Garnspannbaugruppe 80 gezeigt, die allgemein zwei Garnführungen 81, 82 bildet, die mit Vertikalabstand entlang der Garnzuführungsbahn 83 angeordnet sind, wobei ein Meßfühlerarm 84 zwischen diesen Garnführungen angeordnet ist und gegen das Garn anliegt und es leicht aus der Garnbahn ablenkt, die durch die Ösen der Garnführungen 81, 82 festgelegt ist. Bei dieser Garnspannvorrichtung sind die Führungen 81, 82 in Form von zwei parallelen Schenkeln ausgebildet, die von einer Platte abgebogen sind, um einen U-förmigen Haltearm 85 zu bilden, der einen sich quer erstreckenden Basisteil 86 und nach außen abgebogene Schenkel 86a aufweist, die die Führungen 81, 82 bilden. Die Schenkel 86a, 86b schließen einen vorspringenden Fingerteil 86c mit einer geneigten Oberfläche 86b ein, der eine Seite eines abgestumpften dreieckigen Hakenteils des Fingers bildet, der über einen Halsabschnitt 86e in einen allgemein kreisförmigen oder abgerundeten Ösenabschnitt 86f mündet, der das Garn aufnimmt und die Garnbahn 83 zwischen den beiden Führungen 81, 82 festlegt. Der Ösenabschnitt 86f sollte tief genug sein, um einen Austritt des Garns zu verhindern, während dieses mit hoher Geschwindigkeit bewegt wird, und die geneigte Oberfläche 86d des Fingerabschnittes 86c ist so angeordnet und geformt, daß sich das Garn von selbst von dieser Oberfläche aus in den Ösenabschnitt 86f einfädelt. Der querverlaufende Basisteil 86 ist mit einem Schlitz 86g in seinem Mittelbereich versehen, der in Richtung der Breite des Basisteils 86 langgestreckt ist und den Meßfühlerarm 84 aufnimmt, der die Form eines gebogenen Stabes aufweist, beispielsweise die Form eines nach dem Flammspritzverfahren mit Keramik beschichteten Edelstahlstabes mit einem Außendurchmesser von ungefähr 3 mm. Dieser Meßfühlerarm 84 erstreckt sich von einem Block 87, der Lager 88 aufweist, die den Block auf einer Schwenkwelle 88a schwenkbar lagern, der sich zwischen stationären Tragarmen 89 erstreckt. Der Block 87 schließt einen vorspringenden Fingerabschnitt 87a ein, der gegen eine Lastzelle 90 anliegt, die durch Befestigungsstücke oder einen Block an der Tragplatte gehaltert ist, die außerdem die Arme oder das Joch 89 trägt, das die Schwenkwelle 88 lagert, wobei diese Tragplatte weiterhin den U-förmigen Haltearm 85 trägt, der die Führungen 81, 82 bildet. In der Praxis kann diese Tragplatte 91, die ebenfalls mit einem Schlitz für eine geeignete Bewegung des mit dem Garn in Berührung kommenden Fühlerarms 64 versehen sein muß, U-förmig abgebogen sein, wie dies in den Zeichnungen gezeigt ist, um einen auf einer gedruckten Schaltungsplatte ausgebildeten Verstärker und eine Trägerplatte 92 zu haltern, um Signale von der Lastzelle 90 zu verstärken.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Spulmaschinen- Steuersystems für die Hochgeschwindigkeits-Präzisions- Spulmaschine der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 11 in Blockschaltbildform gezeigt. Dieses Steuersystem schließt einen Motorsteuerabschnitt MS, einen Digital-/Analog-Abschnitt, der mit D/A bezeichnet ist, und einen Analog-/Digitalabschnitt, der mit A/D bezeichnet ist, ein, wobei diese Teile mit einem Mikroprozessor verbunden sind, der mit MP bezeichnet ist. Um die Gesamtbetriebsweise zu beschreiben, kann gesagt werden, daß der Mikroprozessor MP Befehlsdaten an ein PID-Steuer-Teilsystem liefert. Diese Befehlsdaten bestimmen die Geschwindigkeit, Beschleunigung und Servoansprecheigenschaften jedes der drei Motoren, nämlich des Spindelantriebsmotors 29, des Propeller- oder Schaufelantriebsmotors 66 und des Schlitteneinstell- oder Anpreßdruck-Steuermotors 72. Die Auflösung jedes Steuergerätes beträgt 1 aus 4 294 967 296 oder 32 Bit. Entsprechend können hochpräzise Geschwindigkeitsverhältnisse zwischen dem Spindelmotor und dem Propeller erzielt werden. Diese Steuertechnik ermöglicht es weiterhin den Gleichstrommotoren 29, 66 und 72, in einer Positionsbetriebsart betrieben zu werden. Dies ist hinsichtlich des Schlittensystems 40, das von dem Schlittenmotor 72 gesteuert wird, vorteilhaft, weil der Mikroprozessor den Schlitten 40 und die Plattform 43 in Abhängigkeit von dem Druck auf den Garnkörper 18 gemäß der Messung durch die Lastzelle oder die Lastzellen 48 steuert, die der Anpreßwalze 46 zugeordnet sind. Die der Lastzelle 48 zugeordnete Schaltung, die weiter unten beschrieben wird, liefert ein Signal an den Mikroprozessor MP, das proportional zum Druck auf dem Spulenkörper ist. Wenn dieser Wert größer als der programmierte Sollwert ist, so senkt der Mikroprozessor MP die Schlittenposition des Schlittens 40 und der Plattform 43 ab, bis der Sollwert von der Lastzelle 48 empfangen wird. Der Schlittenmotor 72 empfängt dann einen Stopbefehl.

Das Digital-/Analog-Teilsystem D/A schließt zwei Konverter ein, an die der Mikroprozessor MP Daten liefert, um Sollwerte für den die Garnspannung der Spannbaugruppe 80 bestimmenden Strom und den Strom durch den Abnahmemotor 39 festzulegen. Das D/A-Ausgangssignal steuert das Tastverhältnis einer pulsbreitenmodulierten Leistungsstufe. Dieses Tastverhältnis kann von 0 bis zu 100% geändert werden. Entsprechend können die Ströme an die Spannvorrichtung und den Abnahmemotor von 0 auf 100% geändert werden. Die Spannung oder der Strom ist direkt proportional zu der verstärkten Garnspannung, die durch eine elektromagnetische Spannvorrichtung erzeugt wird. Der Strom an den Abnahmemotor 39 ist direkt proportional zu der Kraft, die auf das Rohr 17 von dem mitlaufenden Aufnahmespitzensystem ausgeübt wird (von dem mitlaufenden Rohrhaltekopf 20).

Unter Bezugnahme auf das Analog-/Digitalsystem A/D ist festzustellen, daß der Mikroprozessor MP eine Vielzahl von Analogwerten in dem Spulmaschinensystem überwacht, um Systemparameter, den Wirkungsgrad und Diagnosefähigkeiten aufrechtzuerhalten. Die drei überwachten Systemparameter sind: 1.) die Anpreßdruck-Lastzelle 48, um jeweilige Anpreßdrücke auszubilden, 2.) der Spanneinrichtungsstrom, der festlegt, daß die Spanneinrichtung betriebsfähig ist und daß der Wert ausreichend ist, damit die Garnspannungs-Meßeinrichtung eine Steuerung aufrechterhält, und 3.) die Garnspannungs-Lastzelle 90, die die jeweilige Garnspannung an den Mikroprozessor überträgt. Die anderen fünf A/D-Eingänge des Analog-/Digital- Teilsytems AD werden zur Überwachung der Leistungsversorgungen des Systems sowie der Motorströme für einen ausfallsicheren Betrieb und für Diagnosefunktionen verwendet.

In dem Blockschaltbild nach Fig. 11 ist weiterhin als Teil des gesamten Spulmaschinen-Steuersystems ein Abstellsystem gezeigt, das mit SM bezeichnet ist und eine Möglichkeit ergibt, festzustellen, wenn das Garn von einer Vorratsspule gerissen ist. Dieses Abschaltsytem kann ein optisches Abschaltsystem der Art sein, wie es im Handel erhältlich ist und das ein Signal erzeugt, das dem Mikroprozessor als Unterbrechungssignal zugeführt wird. Dieses Unterbrechungssignal zwingt den Mikroprozessor, die laufende Programmausführung zu unterbrechen und unmittelbar Routinen zu folgen, die durch die Software bestimmt sind, und die in geeigneter Weise den Spulvorgang stoppen und der Bedienungsperson ein Signal liefern.

Als zusätzliche Verbindungseinrichtung zur Verbindung mit einer Bedienungsperson und Anlagenwartungspersonen ist der Mikroprozessor bei der dargestellten Ausführungsform mit einer Tastatur und einer Anzeige verbunden, die in Fig. 11 mit KB/D bezeichnet sind. Weiterhin ist über eine Verbindungsstrecke CL und eine serielle RS 485-Übertragungsleitung mit einem Hauptcomputer verbunden. Die Datenübertragung zum Anzeige- und Tastaturabschnitt KB/D ermöglicht es dem Mikroprozessor MP, den Maschinenstatus der Bedienungsperson mitzuteilen und Befehle der Bedienungsperson für irgendwelche Aktivitäten zu empfangen. Die Datenübertragungsstrecke ermöglicht es weiterhin, daß der Mikroprozessor alle Betriebsdaten, wie zum Beispiel Garngeschwindigkeit, maximale Garnlänge, maximaler Durchmesser, Steigung der Windungen, Anpreßdruck usw. erhält, die von dem Werks-Bedienungspersonal in einen Hauptcomputer einprogrammiert wurden.

In Fig. 12 ist in Blockschaltbildform ein Beispiel für den Motorsteuerabschnitt MS der dargestellten Ausführungsform gezeigt. Dieser Steuerabschnitt umfaßt ein digitales Teilsystem, das Daten von dem Mikroprozessor MP und von dem Motor- Wellencodierer empfängt und so ausgelegt ist, daß es ein Echtzeit-PID-Steuergerät (Proportional-Integral-Differential- Steuergerät) bildet. Der Mikroprozessor liefert Daten an das PID-Steuergerät um Beschleunigungsraten, Geschwindigkeiten, Positionen, Fehlergrenzen, Systemverstärkung usw. für den zugehörigen Motor auszubilden, der entweder der Spindelmotor 29, der Propellermotor 66 oder der Schlittenmotor 72 sein kann. Es ist verständlich, daß ein derartiger typischer Motorsteuerabschnitt, wie er hier beschrieben wird, für jeden dieser drei Motoren vorgesehen ist. Die Wellencodierer- Information (Sinus/Cosinus/Indexsignale) erzeugt Rückführungsdaten an das PID-Steuergerät hinsichtlich der Motorgeschwindigkeit und Position. Das Ausgangssignal des PID- Steuergerätes ist ein pulsbreitenmoduliertes Signal (PWM), das sich von 0 bis 100% ′EIN′ an den Motortreiber ändert, wobei ein Tastverhältnis von 100% der maximalen Drehzahl und/oder dem maximalen Drehmoment des Gleichstrommotorsystems entspricht. Die PID-Steuergeräte berechnen, welcher Art die Wellencodierer- Signale sein sollten, und zwar in Abhängigkeit von Befehlsdaten von dem Mikroprozessor MP und den speziellen Filterparametern, die dieser Art von Steuerung eigen sind. Abweichungen zwischen den tatsächlichen (Codier-) und den berechneten (Befehls-) Daten werden überwacht, um festzustellen, ob sie irgendwelche programmierten Grenzwerte überschreiten. Bei Überschreiten der Grenzwerte wird ein Fehlersignal an den Mikroprozessor MP geliefert, um weitere Aktionen hervorzurufen. Wenn zum Beispiel die Motorwelle blockiert ist und der Mikroprozessor MP einen Befehl für eine Drehzahl von 100 Umdrehungen pro Minute liefert, so stellt das PID-Steuergerät einen Drehzahlfehler fest, weil sich die Welle nicht dreht. Der Mikroprozessor MP spricht auf diesen Fehler dadurch an, daß er den Drehzahlbefehl aufhebt und ein Warnsignal an die Bedienungsperson abgibt, das dieser anzeigt, daß ein Problem bei diesem Motor existiert. Ein Pegelwandler- und FET-Treiberabschnitt LT ist zur Umwandlung des PID-pulsbreitenmodulierten Signals in ein Leistungssignal mit dem gleichen Tastverhältnis vorgesehen, das die FET′s ansteuert. Ein Strommeßfühler stellt sicher, daß kein Überstrom in dem Motor oder den FET′s auftritt, der zu Schäden führen könnte. Dies ergibt weiterhin eine Drehmomentsteuerung des Motors.

Fig. 13 zeigt ein Blockschaltbild eines typischen Digital-/ Analog-Wandlerabschnittes DAC wie er für die mit D/A bezeichneten Abschnitte nach Fig. 11 verwendet wird. Der Digital-/Analog-Wandler DAC empfängt digitale Informationen von dem Mikroprozessor MP und wandelt diese in ein Analogsignal um. Dieser spezielle DAC ist ein 8 Bit/-5 V-Bauteil. Dies bedeutet, daß die Auflösung des Ausgangssignals 1 aus 255 oder 0,0196 V pro Bit beträgt. Die Skalenmitte würde bei 128 oder 128×0,0196 V oder 2,5 V Gleichspannung liegen. Dieses Analogsignal steuert einen Pulsbreitenmodulator PWM, bei dem ein Pegel von 0 V Gleichspannung einem Tastverhältnis von 0% entspricht, während ein Signal von 5 V einem Tastverhältnis von 100% entspricht. Entsprechend kann der Mikroprozessor MP das Tastverhältnis des Pulsbreitenmodulators an den Abnahmemotor 39 steuern. In diesem Fall wird der Strom durch den Pulsbreitenmodulator gesteuert. Wenn 50% des Motordrehmomentes erforderlich sind, um den Garnkörperrohr-Halter 17 einzusetzen, so liefert der Mikrorozessor einen Befehl von 128 an den DAC in einer derartigen Richtung, daß sich der Rohrhalter nach außen in Richtung auf das Garnkörperrohr bewegt. Um den Rohrhalter zurückzuziehen, liefert der Mikroprozessor einen Befehl für ein Drehmoment von 60% in der entgegengesetzten Richtung. Die Richtung wird von dem Mikroprozessor über ein Relais gesteuert.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß die gemessenen Signale und die Steuersignale für das Spulmaschinen-Steuersystem folgendes einschließen:

Gemessene ′Signale′ Lastzellen

0,5 V von der Anpreßwalze stellen 0-236 N (an A/D) dar.
0,5 V von der Garnspannungsmeßeinrichtung stellen 0-125 Gramm (an A/D) dar.
0,5 V Gleichspannung stellen 0 bis 25 mA in der Garnspanneinrichtung dar - dies stellt sicher, daß die Garnspanneinrichtung elektrisch wirksam ist (an A/D).
0-5 V Gleichspannung stellen einen Strom von 0 bis zum maximalen Strom in dem Abnahmemotor dar - dies ermöglicht es dem Mikroprozessor, sicherzustellen, daß der Abnahmemotor funktionsfähig ist, und den Wert des Motordrehmomentes (Stromes) festzulegen (an A/D).

Die gesamte Systemleistung wird überwacht, um sicherzustellen, daß die Spannungen innerhalb ihrer Nennwerte liegen: +160 V Gleichspannung, +5 V Gleichspannung, +15 V Gleichspannung, 34 V Gleichspannung.

Abstellvorrichtung

Ein digitaler Pegel teilt dem Mikroprozessor mit, ob sich das Garn bewegt oder nicht. Dies ermöglicht es dem Mikroprozessor, einen gerissenen Garnstrang während des Spulvorganges festzustellen.

Steuer-′Signale′ an Spindel, Propeller und Andrucksystem

1) Beschleunigung.
2) Geschwindigkeit.
3) Maximaler Positionsfehler.
4) Proportionale Verstärkung.
5) Differentielle Verstärkung.
6) Integrale Verstärkung und Grenzwert.

Schlittenmotor

1) Alle vorstehenden.
2) Position.

Garnspannung

1) Digitaler Wert zur Festlegung des Garnspannungspegels (D/A).

Abnahmemotor

1) Digitalwerte zur Festlegung des Abnahmemotor-Drehmomentes und der Richtung (D/A).

Eine Zusammenfassung des Steuerschemas, das von dem Spulmaschinen-Steuersystem hervorgerufen wird, ist wie folgt:

Spulmaschinen-Steuersystem-Zusammenfassung

A) Parameter für den Spindelmotor 29, den Propellermotor 66 und den Anpreßdruck- oder Schlittenmotor 72 werden von Eingaben der Bedienungsperson sowie von Werkseinstellungen abgeleitet.

B) Die Schlittenposition des Schlittens 40 wird durch die Andruckwalzen-Lastzelle 48 bestimmt. Der Druck-Sollwert wird von einer Eingabe der Bedienungsperson abgeleitet. Jedesmal dann, wenn die Anpreßwalzen-Lastzelle 48 diesen Sollwert überschreitet, wird ein Befehl an den Schlitten 40 für eine neue niedrigere Position geliefert. Die Größe der Korrektur hängt von der Größe des Lastzellensignals oberhalb des Sollwertes ab.

C) Zwei Ebenen der Garnspannungssteuerung stehen zur Verfügung.

• 1) Der Garnspannungs-Sollwert wird durch eine Eingabe der Bedienungsperson festgelegt. Der Mikroprozessor MP verwendet die Stromrückführung als Ausfallsicherheit.
• 2) Der Garnspannungs-Sollwert wird durch die Bedienungsperson festgelegt. Der Mikroprozessor MP liefert einen Wert an die Garnspanneinrichtung, die dieser Spannung während eines statischen Zustandes entspricht. Wenn jedoch die Spulmaschine zu laufen beginnt, so liest der Mikroprozessor MP das Signal der Spannungsmesser-Lastzelle 90 und vergleicht diesen Wert mit dem Befehlswert. Dies ermöglicht es dem System, so schnell zu laufen, wie dies die Zuführungsspannung zuläßt - weil der Spanneinrichtungs- Wert auf 0 V Gleichspannung verringert werden könnte und die dann auftretende Garnspannung der Spulmaschine die Summe der Zuführungs-(Einlaß-) Spannung, der Reibung und der Spaltreibung sein würde.

D) Der Abnahmemotor 39 ist ein Drehmoment-(Strom-) gesteuertes Bauteil. Um sicherzustellen, daß das Garnkörperrohr 17 sicher gehalten wird, gibt der Mikroprozessor MP einen Befehl für einen Drehmomentwert, der einer bestimmten Axialkraft auf das Rohr entspricht. Der Mikroprozessor überwacht dann den Strom, um festzustellen, wann dieser Pegel erreicht wird. Dies stellt sicher, daß der Garnkörper fest zwischen den beiden Rohrhaltern gehalten wird und daß der Strom auf einen Haltewert für den laufenden Betrieb abgesenkt werden kann. Dies ermöglicht es weiterhin dem Mikroprozessor, Drehmomentwerte derart auszuwählen, daß die Ausziehkraft immer größer ist als die Anlagekraft. Damit dürfte ein Garnkörper niemals festsitzen.

E) Garnkörpergröße, Garnlänge (in Yard), Steigung der Windungen und Garngeschwindigkeit werden mathematisch abgeleitet:

F) Der Außendurchmesser des Garnkörpers wird dadurch bestimmt, daß die Position der Anpreßwalze 46 bekannt ist. Dies wird unter Verwendung eines Wellenkodierers auf dem Schlittenmotor 72 in Verbindung mit dem PID-Steuergerät erreicht. Die Auflösung beträgt ungefähr 0.0000167 Zoll pro Impuls der Position. Dies ermöglicht es dem Mikroprozessor, den Umfang zu berechnen.

Eine typische Lastzellenschaltung, die entweder mit der Lastzelle 48 der Anpreßwalze 46 oder der Lastzelle 90 der Garnspannungsmeßeinrichtung 80 verwendet werden kann, ist in Fig. 10 gezeigt. Die obere Hälfte der Schaltung nach Fig. 10 ist einfach eine Leistungsversorgung. Beide Leistungsversorgungen sind so ausgelegt, daß sie einander nachgeführt werden, so daß Systemfehler aufgrund unsymmetrischer Leistungsversorgungen so gering wie möglich gehalten werden. Typische Lastzellen- Empfindlichkeiten sind 2 mV/V. Entsprechend ist für eine 10-V- Versorgung (+5 V;-5 V) das Endwert-Lastzellensignal 20 mV. Dieses gleiche Signal könnte sich bei einer Drift von 40 mV einer der Leistungsversorgungen ergeben.

Die Lastzellenbrücke, die mit LCB bezeichnet ist, wird aus einer +5 V-5 V-Leistungsversorgung für eine Gesamtspannung von 10 V gespeist. Die Signalleitungs-Bezugswerte liegen auf 0 V Gleichspannung - der halben Brückenspannung. Dies ermöglicht eine einfache Verstärkerkonstruktion ohne Pegelverschiebung. Die Brücke wird durch das Widerstandsnetzwerk längs der Brücke mit den Werten 5,1 kΩ und 1 kΩ auf Null gesetzt.

Der erste Operationsverstärker A1 hat eine Verstärkung von ungefähr 24 und einen sehr niedrigen Frequenzgang aufgrund des Gegenkopplungskondensators von 1 µF. Hierdurch werden Hochfrequenzsignale gedämpft, die hauptsächlich aufgrund von Schwingungen entstehen.

Der zweite Operationsverstärker A2 ist die Vollausschlags-Stufe. Die Systemverstärkung wird durch das 50-kΩ-Potentiometer im Gegenkopplungszweig eingestellt. Für die Anpreßwalzen-Lastzelle 48 stellt ein Ausgangssignal von 0 V Gleichspannung das Gewicht der Anpreßwalze 46 und deren Lager dar, weil diese Wirkungen mit Absicht auf Null gesetzt werden. Ein voller Skalenausschlag von 5 V Gleichspannung stellt ungefähr 236 N (53 lbf) des Anpreßdruckes der Anpreßwalze 46 dar.

Die beiden Vergleicher C1 und C2 vom Typ LM339 werden als Fehlerdetektoren verwendet, die dem Mikroprozessor MP ein Fehlersignal liefern, wenn die Lastzelle ein negatives Signal von mehr als 0,6 V liefert oder ein Signal von mehr als +5 V liefert. Der Mikroprozessor kann dann den Arbeitsvorgang stoppen und die Bedienungsperson alarmieren.

Eine weitere Ausführungsform der Hochgeschwindigkeits- Präzisions-Garnspulmaschine ist in den Fig. 14 bis 19 gezeigt, wobei bei dieser Ausführungsform der sich in Vertikalrichtung hin- und herbewegende Hilfsrahmen 40, der die Propeller oder Garnführungsschaufeln 50a, 50b, die Anpreßwalze 46 und die Plattform 43 sowie die zugehörigen Teile trägt, fortgelassen ist, so daß der Propellerantriebsmechanismus und die Plattform entsprechend auf einem stationären Teil des Hauptrahmens befestigt sind. Die Garnkörperrohr-Eingriffs- und Lager- Teilbaugruppe und die Befestigungsbauteile sind auf zwei neigbaren oder bogenförmig bewegbaren Tragarmen gehaltert. Diese Anordnung ermöglicht die Erzielung gewisser Einsparungen bei der Herstellung der Hochgeschwindigkeits-Präzisions- Garnspulmaschine, weil eine beträchtliche Anzahl der beweglichen Teile der im vorstehenden beschriebenen Ausführungsformen nunmehr auf stationären Teilen des Rahmens gehaltert ist.

Unter spezieller Bezugnahme auf die Fig. 14 bis 18 ist festzustellen, daß die abgeänderte Ausführungsform der Präzisions-Garnspulmaschine allgemein mit der Bezugsziffer 110 bezeichnet ist und einen stationären Tragrahmen umfaßt, dessen oberer Teil mit 111 bezeichnet ist und vertikale Winkeleisen- Rahmenteile 112 und eine horizontale Deckplatte 113 einschließt, die an den oberen Enden der vertikalen Rahmenteile 112 befestigt ist. Unmittelbar oberhalb der Deckplatte 113 ist eine Plattform 143 gehaltert, die an der Rückseite über Gelenkbänder 143 gehaltert ist, die an der Deckplatte befestigt sind. Auf dieser stationären Plattform 143 sind die beiden Garnführungschaufeln oder -propeller 50a, 50b ähnlich den Schaufeln befestigt, die in Verbindung mit der ersten Ausführungsform gezeigt und beschrieben wurden und die sich in entgegengesetzten Richtungen drehen, jedoch unmittelbar oberhalb und unterhalb des gekrümmten Garnführungsbalkens 51 mit seiner konvex gekrümmten Arbeitskante 62 angeordnet sind, die sich entlang der gekrümmten Bahn zwischen den beiden End-Steuerführungsschienen 53, 54 erstreckt. Wie dies in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, bilden die Garnführungs-Propellerschaufeln 50a, 50b, der stationäre Garnführungsbalken 51 und die End- Steuerführungsschienen 53, 54 eine Garnspulstation, an der das Garn 55 zunächst von rechts nach links (bei Betrachtung nach Fig. 15) entlang der Länge des Garnkörpers 118 bewegt und dann auf den Führungspropeller oder die Schaufel 50b benachbart zur End-Steuerführungsschiene übertragen wird, worauf es zurück zum rechten Ende bei Betrachtung der Fig. 15 überführt wird. Der Garnführungsbalken 51 ist bei dieser Ausführungsform in einer vertikalen Höhenlage zwischen den Ebenen angeordnet, in denen sich die Garnführungsschaufeln 50a, 50b drehen, und nicht unterhalb beider Schaufeln, 50a, 50b, wodurch jeder Unterschied in der Länge der Garnquerbewegungsbahn an den Übergangspunkten vermieden wird, die durch die End-Steuerführungsschienen 53, 54 und den Führungsbalken festgelegt sind. Weiterhin sind die End- Steuerführungsschienen 53, 54 vorzugsweise aus durchsichtigem Material hergestellt, um eine optische Überprüfung des Bereiches unmittelbar unterhalb hiervon zu erleichtern.

Der Antriebsmechanismus für die Garnführungsschaufeln weist wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eine um eine vertikale Achse drehbar gelagerte Propellerwelle 56 auf, die an der oberen Garnführungsschaufel 50a befestigt ist und sich durch eine Mittelöffnung in der unteren Führungsschaufel 50b erstreckt. Die untere Garnführungsschaufel 50b ist an einem oberen Riemenscheibenbauteil 57 mit einem Mittelflanschabschnitt ähnlich dem Teil 57a nach Fig. 5 befestigt, das von Kugellagerbaugruppen 58 umgeben ist, deren äußere Laufringe in einem Ansatz ähnlich dem Ansatz 59a des Lagergehäuses 59 gelagert sind. Der untere Teil des Lagergehäuses 59 lagert den äußeren Laufring der Kugellagerbaugruppe 60, die den Spindelabschnitt 61a der unteren Riemenscheibe 61 umgibt und auf diesem befestigt ist (siehe Fig. 5).

Diese Kugellagerbaugruppen 58, 60 werden in dem Lagergehäuse 59 mit Hilfe von Halteringen 62 festgehalten, und die obere Riemenscheibe 57 rotiert um eine exzentrische Achse, wie dies anhand der Ausführungsform nach Fig. 5 beschrieben wurde, wobei diese Achse exzentrisch gegenüber der vertikalen Achse 81 angeordnet ist, die sich durch die Mittelpunkte der Propellerwelle 56 in der unteren Riemenscheibe 61 erstreckt. Das untere Ende der Propellerwelle 56, die die obere Garnführungsschaufel 50a antreibt, ist gegen eine Relativdrehung in dem mittleren Spindelabschnitt 61a der unteren Riemenscheibe 61 festgelegt, und die Riemenscheibe 61 ist über einen Sperring 63 und eine Kontermutter 64 mit der Antriebswelle 65 des Führungsschaufel-Antriebsmotors 66 verbunden, der bei dieser Ausführungsform an der Hinterfläche des Befestigungsblockes 70 befestigt ist, der seinerseits durch einen Befestigungshalterarm 70a gehaltert ist, der an der Plattform 143 und an der Seite des Befestigungsblockes 70 befestigt ist. Die Außenoberflächen der zylindrischen Riemenscheiben 57, 58 sind mit Zähnen versehen, die mit Zahnansätzen eines endlosen Zahnriemens 68 zusammenpassen, der um die untere Riemenscheibe 61 und dann um die Antriebsriemenscheibe 166a des Garnführungsschaufel- Antriebsmotors 166 an einem Ende und dann um die Leerlaufriemenscheibe 166b am anderen Ende hiervon gelegt ist und sich dann um den Außenumfang der oberen Riemenscheibe 70 erstreckt und mit deren Zähnen in Eingriff steht. Aufgrund dieser Anordnung wird die Riemenscheibe 57 in entgegengesetzter Richtung zur unteren Riemenscheibe 61 angetrieben, so daß die beiden Garnführungsschaufeln 50a, 50b in entgegengesetzten Richtungen angetrieben werden.

Auf der Plattform 143 ist weiterhin in der Nähe ihres vorderen Endes die Anpreßwalze 46 befestigt, die in Lagerarmen 47, 47a an ihren gegenüberliegenden Enden gelagert ist. Eine Lastzelle 148, die von der oberen Oberfläche der Deckplatte 113 getragen wird, ist zwischen der nach oben gerichteten Oberfläche der Deckplatte 113 und der Bodenfläche der gelenkig befestigten Plattform 143 in der Nähe der linken Vorderkante der Plattform 143 angeordnet, während ein Ausgleichsblock 148 mit einer der Lastzelle entsprechenden Form und geeigneten Verformungseigenschaften unter der gegenüberliegenden vorderen Ecke der Plattform 143 zwischen der Plattform und der Deckplatte 113 angeordnet ist. Die Befestigung der Anpreßwalze 46 ist derart, daß der auf die Anpreßwalze ausgeübte Druck über die Lagersäulen für die Anpreßwalze und dann über die Plattform 143 übertragen wird, um die auf die Lastzelle 148 wirkende Belastung zu ändern, und die zugehörige Verarbeitungsschaltung empfängt Ausgangssignale von der Lastzelle und bildet ein Anpreßdruck- Meß- und Steuersystem, wie dies in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, um geeignete Anpreßdruckeigenschaften in Abhängigkeit von dem Druck des Garnkörpers auf die Anpreßwalze aufrechtzuerhalten, wobei bei dieser Ausführungsform bewirkt wird, daß der Lagermechanismus für das Garnkörperrohr und den darauf ausgebildeten Garnkörper in einer sehr genauen Weise angehoben wird, um ein geeignetes Aufspulen des Garnkörpers aufrechtzuerhalten. Die Lastzelle 148 dieser Ausführungsform entspricht der Lastzelle 48, die in Verbindung mit der ersten Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 13 beschrieben wurde.

Die angetriebene, mit dem Garnkörperrohr in Eingriff kommende Kopfteilbaugruppe, die allgemein mit 115 bezeichnet ist, und der dieser zugeordnete Abnahmemechanismus wird von zwei Tragarmen 121, 122 getragen, die für eine bogenförmigen Bewegung um eine Schwenkachse gelagert sind, die bei 123 in Fig. 15 gezeigt ist. Diese Schwenkachse 123 ist durch zwei Schwenkwellenabschnitte 124a, 124b gebildet, die in senkrecht stehenden Lagersäulen 125 gelagert sind, die sich von der Deckplatte 113 aus nach oben erstrecken. Die Schwenkwellenabschnitte 124a, 124b sind an ihren äußeren Enden mit den jeweiligen bogenförmig bewegbaren Tragarmen 121, 122 über spreizbare Bundring- oder Muttereinrichtungen 124h verbunden, wie sie unter dem Namen ′Finnermann-Muttern′ bekannt sind, die in Radialrichtung nach außen und nach innen aufspreizbar sind, um den zugehörigen Wellenabschnitt und die zugehörige Öffnung in dem Tragarm 121, 123 mit festem Eingriff zu erfassen. Die Wellenabschnitte 124a, 124b sind an ihrem inneren Ende mit der Abtriebsseite eines Getriebes 126 gekoppelt, beispielsweise mit einem Getriebe mit einem Untersetzungsverhältnis von 30 zu 1, wobei dieses Getriebe auf der Plattform 113 befestigt ist und sich von dieser nach oben erstreckt und eingangsseitig über einen Rückziehmotor 126m angetrieben wird, der von der Deckplatte 113 herunterhängt und in Vertikalrichtung mit dem Getriebe 126 ausgerichtet ist.

Die Tragarme 121, 122 weisen im wesentlichen eine U-förmige Querschnittsform auf und schließen eine vertikale Seitenwand 121a, 122a und eine Mantelwand 121b, 122b ein, die von der vertikalen Seitenwand nach außen vorspringt und einen nach außen offenen Hohlraum oder eine Vertiefung bildet, von der der zugehörige Mechanismus aufgenommen wird. Der äußere freie Endteil des linken Tragarms 121 haltert eine angetriebene, mit dem Garnkörperrohr in Eingriff kommende Kopfbaugruppe 115, die bei dieser Ausführungsform einen angetriebenen Kopf 119 mit einem allgemeinen domförmigen konvexen Oberflächenteil 119a einschließt, der mit dem hohlen Mittelteil des Garnkörperrohres 17 in Eingriff kommt und in diesen vorspringt. Der angetriebene Kopf 119 ist an dem Ende einer Antriebsspindel 119b befestigt. Das andere Ende der Antriebsspindel 130 ist drehbar in einem Wandsegment 121b des Tragarms 121 gelagert und weist eine daran befestigte Riemenscheibe 119c auf, die von einem Riemen 127 angetrieben wird, der um die Riemenscheibe 119c und um einen Riemenscheibenabschnitt 127a gelegt ist, der zusammen mit einem Riemenscheibenabschnitt 128b eine Doppelriemenscheibe bildet, die auf einem exzentrischen Wellenteil 128c drehbar ist und durch einen Riemen 127 von der Abtriebsriemenscheibe 128 auf der Ausgangswelle des Spindelantriebsmotors 129 angetrieben wird. Der exzentrische Wellenabschnitt 128c weist gemäß Fig. 21 zwei exzentrisch versetzte zylindrische Abschnitte 128c1 und 128c2 für die Riemenscheibenabschnitte 127a und 128a auf. Der exzentrische Wellenabschnitt 128c ist in dem gegenüberliegenden Endteil des Schwenkwellenabschnittes 124a drehbar, um den Riemenscheibenabschnitt 127a in eine Lösestellung zu bewegen, in der der Riemen 127 entspannt wird und entfernt werden kann, wenn dies erforderlich ist.

Der Antriebsmotor 129 dieser Ausführungsform ist ein Permanentmagnet-Gleichspannungs-Servomotor mit einer zugehörigen Codierer-Rückführungseinheit 129a, beispielsweise ein Servomotor vom Typ Peerless-Winsmith Model DPMP4MS2.

Der gegenüberliegende oder rechte bogenförmig bewegbare Tragarm 122 trägt den Abnahmemechanismus und umfaßt den Kopf 120, der mit dem hohlen Mittelteil des Garnkörperrohres 17 in Eingriff kommen kann und teilweise in diesen Mittelteil paßt. Der Kopf 120 ist über eine Kugellagerbaugruppe 120b drehbar auf der Welle 120a gelagert und für eine Axialbewegung in einen Flanschbefestigungsansatz 122c verschiebbar gelagert, der einen Teil der Seitenwand 122a des Tragarms 122 bildet. Das innerhalb des Armes liegende Ende der Kopflagerwelle 122a ist über eine Stiftverbindung mit einem Abnahmehebel 121 verbunden, der einen abgeflachten Endabschnitt aufweist, der einen Keil- oder Schleifenansatz 131a bildet, der sich in einen Schlitz oder eine Kerbe in dem Endteil der Welle 120a erstreckt und mit dieser über einen Verbindungsstift 131 verstiftet ist. Der Mittelteil dieses Abnahmehebels 131 ist mit einer Schwenkzapfenlagerung versehen, die allgemein bei 132 gezeigt ist und durch eine Schwenksäule 132a gebildet ist, die von der Seitenwand 122a des Arms 122 vorspringt und an dieser befestigt ist und sich in einen Schlitz in dem Mittelteil des Hebels 131 erstreckt, durch den sich ein Stift 132b erstreckt, um die Schwenkachse für den Hebel 131 zu bilden. Das andere Ende des Hebels ist mit einem Jochansatz 132c versehen, der mit einem Mutterelement 132d verstiftet ist, das auf eine Gewindeausgangswelle 138 aufgeschraubt ist, die beispielsweise 15 Gewindegänge pro 2,5 cm aufweist und die Ausgangswelle eines Abnahmemotors 139 bildet, der beispielsweise ein Gleichspannungs-Permanentmagnet- Getriebemotor mit einem 5 zu 1-Getriebeverhältnis sein kann, um die Ausgangsschraubenwelle 138 anzutreiben. Eine langgestreckte Stange 138a, die mit ihren Enden an den oberen und unteren Teilen der Mantelwand 122a in Ausrichtung mit der Achse der Ausgangsschraubenwelle 138 befestigt ist, bildet eine Anschlagstange für das Mutterelement 132d an der Garnkörperrohr- Halteposition des Kopfes 120 der beweglichen Kopfbaugruppe 116.

Das 30 zu 1-Getriebe 126 weist ein gewisses Ausmaß von Eigenspiel auf. Um die mit sehr hoher Präzision erfolgende Einstellung des Garnkörperrohres und der Spindelachse gegenüber der Anpreßwalze 46 und den Garnführungschaufeln 50a, 50b aufrechtzuerhalten, ist ein Vorspannfedersystem auf den Ausgangswellen des Getriebes 126 vorgesehen. Wie dies am besten aus den Fig. 14 und 15 zu erkennen ist, sind Torsionsfedern 140 um die Ausgangswellen 124a und 124b gewickelt, und zwar über den größten Teil der Länge jeder Welle zwischen deren Lagern 126a in den benachbarten Seiten des Getriebes 126 und den jeweiligen Lagersäulen 125. Die dem Getriebe 126 nächstgelegenen Enden der Torsionsfedern 140 sind an der zugehörigen Ausgangswelle 124a, 124b verankert, beispielsweise durch Verankerungsstifte oder ähnliche Befestigungsmittel, während die gegenüberliegenden oder äußeren Enden der Torsionsfedern tangential vorspringende Endteile aufweisen, die mit 140a in Fig. 14 bezeichnet sind und gegen Anschlagstifte 125a anliegen, die sich von der benachbarten Lagersäule 125 erstrecken, um das zugehörige Ende der Torsionsfeder gegen eine Spannungsfreigabebewegung festzuhalten. Mit anderen Worten wird auf diese Weise erreicht, daß die Torsionsfedern 140 das Spiel dadurch eliminieren, daß die zugehörigen Arme 121, 122 in einer nach oben gedrückten Position gehalten werden, wodurch die Ausgangszahnräder des Getriebes 126 gegen die Flanken des zugehörigen Antriebszahnrades oder der Antriebszahnräder gedrückt werden, mit denen sie kämmen.

Anstelle der Verwendung von Garnspannmechanismen vom Lastzellentyp der in den Fig. 7 bis 9 gezeigten und anhand der ersten Ausführungsform beschriebenen Art zur Steuerung der Garnzuführungsspannung verwendet das zweite Ausführungsbeispiel vorzugsweise einen oder zwei Garnspannungs-Scheibenmechanismen in Verbindung mit jedem zugeführten Garn, das zu den Garnführungsschaufeln 50a, 50b läuft. Die Garnspannungs- Scheibeneinheiten, von denen zwei in Fig. 14 bei 180a und 180b gezeigt sind, können die in den Fig. 8 bis 11 der US-PS 43 13 578 gezeigte und beschriebene Konstruktion aufweisen und durch Schaltungen gesteuert sein, wie sie anhand der Fig. 7a und 7b dieser US-PS beschrieben sind. Derartige Garnspannungs- Steuereinheiten vom Scheibentyp schließen erste und zweite gegenüberstehende Scheiben ein, die um eine Welle drehbar gelagert sind, die von einem Elektromotor durch eine Elektromagnetspule vorspringt und mit einer der gegenüberstehenden Scheiben gekoppelt ist, um diese dauernd zu drehen, während die andere Scheibe lose auf der Welle gelagert ist und einen Federfingermechanismus aufweist, der die Bewegung der gegenüberstehenden Scheiben in ausgewählter Weise in Verbindung setzt, um zwischen diesen Scheiben hindurchlaufendes Garn zu spannen.

Damit ist bei dieser Ausführungsform nach den Fig. 14 bis 18 ebenso wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 13 die Spulmaschine mit drei Motoren versehen, die eine getrennte Steuerung von 3 Hauptfaktoren ergeben, die das Präzisionsspulen des Garnkörpers bestimmen, um das gewünschte Ausmaß der Gleichförmigkeit ohne Streifenbildung sicherzustellen. Zunächst führt der Rückziehmotor 127 Funktionen aus, die äquivalent zu der Funktion des Anpreß-Steuermotors 72 der ersten Ausführungsform sind, indem die Vertikalposition der Spindelachse und damit des Garnkörperrohres 17 gegenüber den Ebenen der Garnführungspropeller oder -schaufeln 50a, 50b und der zugehörigen Garnführungsstruktur sowie der Anpreßwalze 46 und ihrer zugehörigen Lastzelle 148 gesteuert wird, die alle an stationären Positionen auf der Deckplatte 113 gehaltert sind. Zweitens bestimmt der von dem Befestigungsblock 70 getragene Propellerantriebsmotor 166 die Antriebsgeschwindigkeit der Garnführungspropeller oder Schaufeln 50a, 50b und damit die Geschwindigkeit der Querbewegung des Garnes zwischen den gegenüberliegenden Enden des hierbei gebildeten Garnkörpers. Drittens treibt der von dem stationären Hauptrahmen getragene Spindelantriebsmotor 129 die Spindel 119a und den Antriebskopf 119 an, um das Garnkörperrohr 17 in Drehung zu versetzen und damit die Spulgeschwindigkeit des Garns auf den Garnkörper zu bestimmen.

Wenn der Mikroprozessor feststellt, daß das Aufspulen eines Garnkörpers mit geeignetem Durchmesser fertiggestellt wurde, so werden der Spindelantriebsmotor 129 und der Propellerantriebsmotor 186 abgeschaltet, um den Drehantrieb an die Spindel 119a und den Antriebsspindelkopf 119 sowie an die Garnführungspropeller oder Schaufel 50a, 50b zu beenden, und der Rückziehmotor 126m wird angesteuert, um die Tragarme 121, 122 um ihre Schwenkachsen auf eine vorgegebene Abnahmeposition anzuheben, in der der Garnkörper auf eine Position angehoben ist, die mit Abstand von der Anpreßwalze 56 und außer Kontakt mit dieser liegt, worauf der Abnahmemotor 139 angesteuert wird, um die Gewindeausgangswelle 138 in Drehung zu versetzen und um die Folgemutter 132d des Abnahmehebels 131 von der mit gestrichelten Linien in Fig. 18 gezeigten Position, die die normale Garnkörperrohr-Halteposition ist, in die mit voll ausgezogenen Linien dargestellte Position nach Fig. 18 zu bewegen, die die Abnahmeposition darstellt, wobei die Welle 120a und der Kopf 120 in die mit voll ausgezogenen Linien dargestellte Position nach Fig. 18 zurückgezogen werden, in der das Garnkörperrohr mit dem darauf gebildeten Garnkörper von Hand zurückgezogen und ein neues Rohr aufgesetzt werden kann, um eine weitere Garnspulfolge zur Herstellung eines weiteren mit Präzision gepulten Garnkörpers zu beginnen. Die beiden Garnspannungs-Steuerscheibeneinheiten 180a, 180b halten über die zugehörigen Steuerschaltungen gemäß US-PS 43 13 578 die Garnzuführungsspannung genau auf einem voreingestellten Wert, der von der Bedienungsperson festgelegt ist, so daß sich keine Garnzuführungsspannungsänderungen ergeben, die in nachteiliger Weise die genaue Steuerung beeinflussen könnten, die durch das Mikroprozessorsystem erzielt wird.

Claims (8)

1. Spulmaschine mit hoher Geschwindigkeit und Präzision zum Aufspulen eines Garnes auf ein Rohr zur Bildung eines Kreuzspul- Garnkörpers, mit Spindeleinrichtungen zum Drehen des Rohres um eine Spindelachse, mit Garn-Querbewegungseinrichtungen zur Führung des zugeführten Garnes entlang einer Zuführungsbahn hin und her über einen Querbereich benachbart zu dem Rohr zur Bildung des Kreuzspul-Garnkörpers, und mit einer Anpreßwalze, die beim Aufspulen des Garnkörpers durch einen Anpreßdruck- Antrieb mit einem ausgewählten Anpreßdruck in Rollberührung mit der Umfangsfläche des Garnkörpers gehalten wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Anpreßdruck-Antrieb einen Anpreßdruck-Antriebsmotor (126m), eine zugehörige Motor-Steuerschaltung und Anpreßdruck- Einstelleinrichtungen zur kontinuierlichen Regelung der Relativstellungen der Anpreßwalze und der Spindelachse bezüglich einander einschließt,
daß die Spulmaschine eine obere Hauptrahmen-Deckplatte (113) aufweist, über der eine relativ hierzu bewegliche Plattform (143) angeordnet ist, die eine Halterung für die Querbewegungseinrichtungen (50a, 50b) und die Anpreßwalze (46) bildet,
daß sich zwei aufrecht stehende Lagersäulen (125) von der Deckplatte (113) aus erstrecken und Schwenkwellenteile (124a, 124b) drehbar lagern, die eine mit Abstand oberhalb der Deckplatte (113) und der Plattform (143) angeordnete horizontale Schwenkachse bilden,
daß zwei Tragarme (121, 122) für die Spindeleinrichtungen (119, 120) an den Schwenkwellenteilen (124a, 124b) für eine bogenförmige Bewegung um die horizontale Schwenkachse befestigt sind,
daß ein Untersetzungsgetriebe (126) mit zwei gegenüberliegenden Ausgängen mit den Schwenkwellenteilen (124a, 124b) gekoppelt ist, um die Schwenkwellenteile und die daran befestigten Schwenkarme (121, 122) um die horizontale Schwenkachse ausgehend von einer unteren Angangsstellung nach oben über zunehmende Winkel auf eine angehobene Abnahmeposition zu verschwenken, wobei der Anpreßdruck-Antriebsmotor (126m) das Untersetzungsgetriebe (126) antreibt,
daß Anpreßwalzen-Lager (47, 47a) zur Lagerung der Anpreßwalze (46) auf der Plattform (143) gehaltert sind,
daß eine Lastzelle (148) eine Halterungsstruktur für einen Teil der Plattform (143) unterhalb der Anpreßwalze (46) bildet und auf Änderungen des auf die Anpreßwalze (46) einwirkenden Druckes anspricht, um Lastzellen-Ausgangssignale zu liefern, und
daß die Lastzelle (148) dauernd den von dem Garnkörper hervorgerufenen Anpreßdruck auf die Anpreßwalze (46) und die Plattform (143) mißt und Anpreßdruck-Statussignale an die Anpreßdruck-Einstelleinrichtungen liefert, die Aktivierungs- und Geschwindigkeitssteuersignale für den Anpreßdruck- Antriebsmotor (126m) erzeugen, um die Winkelstellung der Tragarme (1221, 122) oberhalb der Anpreßwalze (46) und der Querbewegungseinrichtungen (50a, 50b) auf der Plattform (143) zu ändern, wodurch die Vertikalposition des von den Spindeleinrichtungen (119, 120) angetriebenen Garnkörperrohres gesteuert wird.

2. Spulmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abnahmemotor (139) an einem der Tragarme (121, 122) benachbart zur horizontalen Schwenkachse gehaltert ist, daß die Spindeleinrichtungen einen Spindelantriebskopf (120) auf dem anderen Tragarm (122) einschließen, daß ein mitlaufender Kopf (119) von dem einen Tragarm (121) benachbart zu dessen freiem Ende in Abstand von der Schwenkachse für eine Hin- und Herbewegung entlang der Spindelachse gehaltert ist, um ein Garnkörperrohr zwischen dem mitlaufenden Kopf (119) und dem Spindelantriebskopf (120) in Antriebseingriff mit dem letzteren lösbar aufzunehmen und zu halten, daß ein langgestreckter Abnahmehebel (131) schwenkbar an dem einen Tragarm (121) in der Nähe der Mitte des Hebels gehaltert ist, daß der Hebel ein erstes Ende, das schwenkbar mit dem mitlaufenden Kopf (119) gekoppelt ist, und ein zweites Ende aufweist, das über einen Antriebsmechanismus mit dem Abnahmemotor (139) gekoppelt ist, um den mitlaufenden Kopf (119) in eine Freigabestellung zur Entfernung eines Garnkörperrohres zurückzuziehen oder um den Kopf in Richtung auf eine Garnkörperrohr-Halteposition gegenüber dem Spindelantriebskopf (120) vorwärts zu bewegen, und daß eine Motorsteuerschaltung für den Abnahmemotor (139) vorgesehen ist, die diesen einschaltet, um das damit gekoppelte Ende des Abnahmehebels (131) zurückzuziehen und auszufahren, so daß ein Zurückziehen und Ausfahren des mitlaufenden Kopfes zwischen den Rohr-Halte- und Rohr-Freigabestellungen bei einer Fertigstellung des Aufspulens eines Garnkörpers erreicht wird.

3. Spulmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattform (143) Gelenkelemente (143h) benachbart zu ihrer Hinterkante aufweist, die die Plattform (143) gelenkig an der Deckplatte (113) haltern, daß die Plattform (143) vordere Eckteile an gegenüberliegenden Vorderseiten aufweist, daß die Anpreßwalzen- Lager (47, 47a) für die gegenüberliegenden Enden der Anpreßwalze (46) an diesen vorderen Eckteilen angeordnet sind, daß die Lastzelle (148) unter einem der vorderen Eckteile zwischen der Plattform (143) und der Deckplatte (113) angeordnet ist, und daß ein verformbarer Halterungsnachbildungsblock mit einer der Lastzelle ähnlichen Form unterhalb des anderen vorderen Eckteils der Plattform (143) angeordnet ist.

4. Spulmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine ein Zahnradspiel beseitigende Vorspannungs-Schraubenfeder (140) jeden der Schwenkwellenteile (124a, 124b) umgibt, daß jede Schraubenfeder mit einem Ende gegen eine Relativbewegung an dem zugehörigen Schwenkwellenteil befestigt ist, während das jeweils andere Ende gegen einen stationären Anschlag (125a) gehalten wird, um die Schraubenfedern mit einem vorgewählten Ausmaß vorzuspannen, so daß die Tragarme (121, 122) kontinuierlich nach oben vorgespannt werden und die Zahnradzähne der Zahnräder in dem Untersetzungsgetriebe (126) in einer vorgegebenen Richtung gegen die Zähne von Zahnrädern vorspannen, die mit diesen damit unter dauernder Last kämmen.

5. Spulmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragarme (121, 122) jeweils langgestreckte Bauelemente mit einer sich seitlich nach außen öffnenden Kanalform und mit einem U-förmigen Querschnitt sind, der einen kanalförmigen Hohlraum über den größten Teil der Länge der Tragarme bildet, der sich zu einer jeweiligen Seite der Spulmaschine hin öffnet, und daß der Abnahmehebel (131) mit seinen an seinen Enden angeordneten Kopplungsteilen vollständig innerhalb des Kanalhohlraumes eines der Tragarme (121) angeordnet ist, während der andere Tragarm (122) in dem Kanalhohlraum Riemenscheiben (121b, 127a, 128b) sowie Riemen (127) aufnimmt, die einen Teil der Antriebskette von dem ersten Antriebsmotor (129) zu dem Spindelantriebskopf bilden.

6. Spulmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einrichtungen (118a, 118b) zur kontinuierlichen Steuerung der Garnzuführungsspannung derart, daß eine vorgegebene Garnzuführungsspannung während des gesamten Aufspulens jedes Garnkörpers aufrechterhalten wird.

7. Spulmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das zur kontinuierlichen Regelung der Betriebsweise der Spulmaschine während der Bildung des Garnkörpers (18) ein Steuersystem vorgesehen ist, das einen Spindelantriebsmotor (129), einen Querbewegungs-Antriebsmotor (166) und den Anpreßdruck- Antriebsmotor (126m) mit zugehörigen Motorsteuerschaltungen einschließt, die drei unabhängige, getrennt voneinander regelbare Motorsysteme bilden.

8. Spulmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Regeleinrichtungen vorgesehen sind, die auf einen vorgegebenen Satz von Bearbeitungsbedingungen und auf die Statussignale ansprechen, um kontinuierlich die Aktivierung, Beschleunigung, Geschwindigkeit und Position der drei Motoren (129, 166, 126m) zu regeln, um ausgewählte Garndichte- und Garnspannungsbedingungen während des Aufspulens eines Garnkörpers sicherzustellen.