NO151740B - Fremgangsmaate og apparat for aa regulere samtidig opprulling av to lineaere elementer - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører glassfiberfremstilling, og nærmere bestemt en fremgangsmåte for å regulere samtidig opprullingen av to lineære elementer, fortrinnsvis fibre, som uttrekkes fra smeltet termoplast materiale eller smeltet glass, til en første og andre rulle på en felles spindel, idet elementene bringes i inngrep med en styreanordning og størrélsen på rullene detekteres. Videre vedrører oppfinnelsen et apparat til utøvelse av fremgangsmåten, innbefattende en spindel for opprulling av elementene og en anordning for styring av elementene til spindelen, idet styreanordningen er i en forutbestemt avstand fra spindelen, en første anordning for detektering når den første rullen har en forutbestemt størrelse og en andre anordning for detektering, når den andre rullen har en forutbestemt størrelse.

Innenfor tekstilindustrien opprulles lineære fiberknipper, slik som garn, strenger og rågarn til ruller ved hjelp av en opprullingsanordning. Denne praksis anvendes ved opprulling av lineære fiberknipper i operasjoner for fremstilling av syntetiske fibre, slik som de for fremstilling av glassfibre samlet i strenger.

Moderne opprullingsanordninger er i stand til samtidig å opp-rulle strenger til mer enn en rulle med en regulert lineær oppsamlingshastighet. Temperaturvariasjoner i et tverrsnitt hos mateanordningen som leverer de smeltede glasstrømmer fra hvilke fibrene trekkes, kan imidlertid produsere fibre med ulikformede diametre, selv om samme lineære strengoppsamlings-hastighet anvendes for hver rulle. Følgelig får samtidige opprullede ruller ikke alltid den samme størrelse under sin dannelse. Tidligere har man forsøkt å løse dette problem ved å anvende et avfølingsorgan for å detektere, når den stør-re av i det minste to ruller har nådd en forutbestemt stør-relse under dannelsen av rullene. Når den større rullen er blitt avfølt, forflyttes styreorganet eller oppbygningsarmen bort fra rullene. En opprullingsanordning som anvender denne type av regulering er beskrevet i US-PS 3 897 021. Selv om systemet ifølge dette patent gir meget tilfredsstillende resultater og representerer en markant forbedring overfor tidligere kjente opprullingsteknikker, har man nu oppdaget at enda nøyaktigere regulering av rullens dannelse kan opp-nås ved anvendelse av reguleringssystemet ifølge foreliggende oppfinnelse.

For at man skal oppnå godtagbar rullebygning i en opprullings-prosess, må styreanordningen opprettholde riktig trykk på den rulleoverflate som er under dannelse. Dette trykk påføres rullens overflate gjennom strengstyreøyet, utkragerfjæren og kammen, som beskrevet i US-PS 3 897 021, idet et slikt apparat vanligvis kalles for en oppbygningsanordning. Eftersom rullediameteren øker, øker trykket på rulleoverflaten ved utkragningsfjærens bøyning inntil en "mål" eller "utløsnings" magnet på fjæren nærmer seg en forutbestemt posisjon, som bestemmes og avføles av en nærhetsbryter. Når denne bryter avføler målet, aktiverer den oppbygningsanordningen som bringer den til å gå tilbake. Derfor er trykket som oppretthol-des på rullens overflate en funksjon av oppbyningsanordnin-gens bakkings- eller tilbakegangshastighet og utkragerfjær-konstanten.

Utilstrekkelig trykk fører til en rulle med utadbøyde ender,

og altfor stort trykk vil bevirke rullens ender til å svelle. En oscillasjon mellom utilstrekkelig trykk og for stort trykk fører til en rulle med riflede ender. For å- tilveiebringe en godtagbar rulle, må et trykk innenfor et optimalt område opp-rettholdes på rullens overflate. Det bakkingsregulerings-system som beskrives i US-PS 3 897 021 baserer seg på et logisk system av "ELLER" typen, dvs. oppbygningsanordningens bakkingshastighet bestemmes av den hurtigere oppbyggede rullen. Kvis det således foreligger temperaturvariasjoner over bøssingen, dvs. en halvpart av bøssingen tilveiebringer fibre med større diameter som resulterer i en, kraftigere "yar-dage" enn den andre, vil rullene få forskjellig diameteropp-bygningshastigheter. Følgelig bringer den større rullen oppbygningsarmen til å bakke før den mindre rullen er blitt oppbygget til riktig størrelse, og dette fører til at opp-

bygningsarmen utøver utilstrekkelig trykk på den mindre rullen, derved bevirkende at den mindre rullen får utbøyede ender.

Foruten vanskeligheten med temperaturvariasjon over bøssin-gen, minsker hastigheten for rulledannelse eftersom rullen oppbygges, på grunn av økningen i rullens diameter. Tidligere metoder har bare forflyttet oppbygningsarmen det samme stykke hver gang den større rullen ble avfølt. De tidligere kjente metoder har følgelig ikke opprettholdt et konstant trykk på rullen under hele oppbygningssyklusen.

Det er derfor et formål ved denne oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte og et apparat for regulering av den samtidige opprulling av glass-strenger til mer enn en rulle i en fiberformingsoperasjon, slik at variasjoner i oppbygnings-armens trykk på de samtidig opprullede ruller reduseres til et minimum, for derved å tilveiebringe ruller av lik form.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebragt en fremgangsmåte som kjennetegnes ved at man detekterer når den første rullen har en forutbestemt størrelse og når den-andre rullen har en forutbestemt størrelse, at man bestemmer når en forutbestemt tidsperiode har forløpt efter at én av disse detekteringer er blitt gjort, og at man øker avstanden mellom rullene og styreanordningen, når enten begge detekteringer er<:>blitt gjort eller den forutbestemte tidsperioden har utløpt.

Ifølge ytterligere trekk ved fremgangsmåten, økes avstanden mellom rullene og styreanordningen som funksjon av den hastighet, med hvilken elementet rulles til rullene. En alarm aktivseres dersom styreanordningen forflyttes, før begge detekteringer er blitt gjort.

Dessuten tilveiebringer oppfinnelsen et apparat som kjennetegnes ved en anordning for i avhengighet av den første og den andre detekteringsanordning å bestemme når en forutbestemt tidsperiode har forløpt efter en av detekteringene, og en anordning for i avhengighet av den første og den andre detekteringsanordning og bestemmelsesanordning å innstille avstanden mellom rullene og styreanordningen.

Apparatet kan dessuten omfatte en anordning for i avhengighet av den første og den andre detekteringsanordning og inn-stillingsanordning å aktivere en alarm, dersom styreanordningen forflyttes bort fra rullene, før detekteringene er blitt gjort.

Andre formål, fordeler og anvendelser av den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den efterfølgende detaljerte beskrivelse av de foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen. Fig. 1 er et frontvertikalriss av et typisk fiberformings-apparat. Fig. 2 er et sidevertikalriss og blokkdiagramillustrasjon av fiberformingsapparatet vist i fig. 1. Fig. 3 er et blokkdiagram av en utførelsesform av den elek-troniske reguleringskrets ifølge foreliggende oppfinnelse anvendt på fiberformingsapparatet i figurene 1 og 2. Fig. 4 er et skjematisk blokkdiagram av reguleringssystemet ifølge foreliggende oppfinnelse i en mikrodatamaskinutførel-sesform. Fig.5 er et fiytdiagram for å realisere reguleringssystemet ifølge foreliggende oppfinnelse i det mikrodatamaskinbaserte system i fig. 4 .

Fremgangsmåten og apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse er spesielt anvendbar for regulering av den samtidige opprulling av glass-strenger til mer enn en rulle i prosesser for forming av fibre av varmemykgjort mineralmateriale, slik som smeltet glass. Fagmannen ser imidlertid lett at reguleringssystemet ifølge foreliggende oppfinnelse er like an-vendbart på andre prosesser som samtidig samler lineære elementer til mer enn en oppviklet rulle. I tillegg er den her beskrevne oppviklingsanordning illustrerende for en type av oppviklingsanordning, som innbefatter den foretrukne ut-førelsesform av reguleringssystemet ifølge oppfinnelsen. Andre typer av oppviklingsanordninger kan også anvendes; derfor bør den beskrevne oppviklingsanordning oppfattes som eksemplifiserende og ikke i en begrensende forstand.

Idet det henvises til figurene 1 og 2 leverer en forherd 10, åsom er forbundet med en glassmelteovn (ikke vist), smeltet glass 12 til en elektrisk oppvarmet, fiberdannende bøssing 14, fra hvilken glassfibre 16 gjøres tynnere, slik det er kjent innenfor teknikken. Fibrene 16 kombinere i to strenger, 18 og 20, eftersom de vendes på samlingsor-ganer 22 og 24 som er beliggende under bøssingen 14. Samlingsorganene 22 og 24 kan påføre appretering eller annet belegningsmateriale på fibrene 16 på kjent måte. En opprullingsanordning 26 beliggende under samlingsorganene 22 og 24, har en eneste, roterbar drevet spindel 28 for samtidig oppsamling av strengene 18 og 20 til to generelt sylin-drisk formet ved siden av hverandre viklede ruller 3 0 og 32 på rør 34 og 36, hvilke er teleskoperende anbragt på spindelen 28. En drivanordning 38 med variabel hastig-

het vist generelt i opprullingsanordningens 26 hus 42, er i drivforbindelse med spindelen 23 for rotasjon av denne. Hastigheten og driften av drivanordningen 38 reguleres av opprullingsregulatoren 44. Et strengføringsapparat, som beskrevet i detalj i US-PS 3 897 021, hvis beskrivelse herved

innbefattes ved henvisning, fører ankommende strenger hen-holdsvis 18 og 20, tilbake og frem i spindelens 28 lengderetning slik at strengene fordeles på rullene 30 og 32. Strengføringsapparatet omfatter: identisk trådføringsaggre-gat 46, innbefattende strenginngrepsstyringer 50 ved rullenes 30 og 32 omkretsflater; og en flyttbart montert trans-portanordning 54 for understøttelse av strengføringsaggrega-tene 46 og for forflytning av slike aggregater i spindelens 28 lengderetning. Transportanordningen 54 er anbragt hori-

sontalt med sin lengdeakse forløpende i en retning parallell med spindelens 28 rotasjonsakse. Hvert av strengføringsaggre-gatene 4 6 har en basis 48 som er i glidbar kontakt med transportanordningen 54. En ende av fjærorganet 60 er forbundet med basisen 48, slik at fjærorganet 60 strekker seg nedad fra basisen 48. Strenginngrepsstyringen 50 er dreibart forbundet med den andre ende av fjærorganet 60. Strenginngrepsstyringer 50 har en flat styreflate med en uttagning eller slisse for inngrep med strengen. Ved drift føres strengstyringen 50 aksielt frem og tilbake relativt dens rulle med dens styreflate lett presset mot omkretsflaten av dens rulle ved hjelp av fjærorganet 60.

Transportanordningen .54 er i drivforbindelse med drivanordningen 56, hvilken er plassert i huset 42. Huset 42 har en åpning 43 som gjør det mulig for drivanordningen 56 å bevege transportanordningen 54 under rullenes dannelse for å holde strenginngrepsstyringene 50 hos strengføringsaggre-gatene 46 ved rullenes 30 og 32 omkretsflater. Driften av drivanordningen 56 reguleres av opprullingsregulatoren 44. En detaljert beskrivelse av drivanordningen 56 og dens drift er omtalt i US-PS 3 897 021.

Anordningen for avføling av rullenes størrelse er identisk for hver rulle og kan omfatte en anordning som anvender magnetisk aktiverte reedbrytere og magneter, som omtalt i US-PS 3 8 97 021. Fortrinnsvis omfatter hver avfølingsanordning et stykke metallbånd 58 plassert på fjærorganet 60 motsatt strenginngrepsføringen 50 og en metallnærhetsavføler 62 montert på organet 64 som er festet til transportanordningen 54. Organene 64 er fortrinnsvis festet til transportanordningen 54 ved halve lengden av de frem- og tilbakegå-ende slag av deres respektive strenginngrepsstyringer 50.

En metallnærhetsavføler som er egnet for anvendelse er FM Metal Responsive Sensor som fremstilles av Micro Switch, en divisjon av Honywell, lokalisert i Freeport, Illinois, USA. Imidlertid er en slik avføler gitt i eksempels form og ikke

i et begrensende henseende. Andre metoder for detektering av

rullens størrelse, slik som de som er omtalt i US-PS

3 8 97 021, kan anvendes.

Hvert avfølingsorgan 62 er koblet til kretsen 63, hvorved avfølersignalet blir forsterket, filtrert og uttrukket for å gjøre det egnet for innmatning til opprullingsregulatoren 44 på kjent måte. Utmatningen fra kretsen 63 skjer til opprullingsregulatoren 44.

Idet det vises til fig. 3 er der vist en krets 66 for realisering av logisk OG-ELLER kontrollskjemaet ifølge foreliggende oppfinnelse. Reguleringskretsen 66 kan utgjøre en del av opprullingsregulatoren 44, som vist i fig. 2, eller kan være en separat komponent av systemet. Ledningen 67 tilveiebringer utgangssignalet fra avføleren 62 tilknyttet rullen 30 til en inngang hos OG-porten 68, til en inngang hos ELLER-porten 70, og til tidsuret 72. Ledningen 69 leverer utgangssignalet fra avføleren 62 tilknyttet rullen 32 til den andre inngang hos OG-porten 68, til den andre inngang hos ELLER-porten 70 og til tidsuret 72.

Tidsuret 72 leverer et utsignal til en inngang hos OG-porten 74 kun når tidsuret 72 har nådd slutten av en forutinnstilt tidsperiode. Utgangen av ELLER-porten 70 er koblet til den andre inngang hos OG-porten 74. Tidsuret 72 mottar et til-bakestillingssignal på ledningen 76 fra aktiveringskretsen 71 hver gang transportanordningen 54 forflyttes tilbake. Hvis ønskelig, kan et separat tidsur tilveiebringes for hver avføler slik at separate forutbestemte tidsperioder kan inn-stilles for hver rulle. Utgangene fra OG-porten 68 og OG-porten 74 er anordnet til aktiveringskretsen 71 for å aktivere drivanordningen 5 6 for en forutbestemt tidsperiode for å forflytte transportanordningen 54 bort fra rullene 30 og 32. Den forutbestemte tidsperiode kan etableres ved hjelp av et tidsur, slik som beskrevet i US-PS 3 897 021, eller kan fortrinnsvis være variabel som en funksjon av spindelens 28 hastighet, som beskrevet i det etterfølgende.

Dessuten gir OG-porten 74 et signal til alarmanordningen 78 for å gjøre operatøren oppmerksom på at strengføringsaggrega-tene 56 er blitt forflyttet bort fra rullene 30 og 32 før begge ruller har nådd en forutbestemt størrelse. Alarmen 78 kan være en individuell alarmkrets eller kan være en del av opprullingsregulatorens 44 krets.

Virkemåten for reguleringskretsen 66 kan beskrives som føl-ger. Når enten rullen 30 eller 32 detekteres av avfølerne 62, leverer den bestemte ledning et signal til OG-porten 68, til ELLER-porten 7 0 og til tidsuret 72. Anta eksempelvis at rullen 30 er blitt detektert. Hvis rullen 32 detekteres før tidsuret har nådd slutten for dets forutinnstilte tidsperiode, gir ledningen 69 et signal til OG-porten 68, og bevirker således OG-porten 68 til å gi et utgangssignal til.aktiveringskretsen 71. Signalet til aktiveringskretsen 71 aktiverer drivanordningen 56 for en bestemt disperiode til å forflytte strengføringsaggregatene 46 bort fra rullene 30

og 32. Dersom avføleren 62 ikke detekterer rullen 32 før utløpet av den forutinnstilte tidsperiode for tidsuret 72, gir tidsuret 72 et signal på en inngangsledning hos OG-porten 74 og ELLER-porten 7 0 gir et signal på den andre inngang av OG-porten 74, derved bevirkende OG-porten 74 til å gi et utgangssignal til aktiveringskretsen 71 for å aktivere drivanordningen 56. OG-porten 74 gir også et signal til alarmen 78 for å gjøre operatøren oppmerksom på at begge ruller ikke har nådd en forutbestemt størrelse innenfor den tilegnede tidsperiode. I en alternativ utførelsesform, kan alarmen 78 foreta handling til å stoppe prosessen i tillegg til å alarmere operatøren.

I den foretrukne utførelsesform, er opprullingsregulatoren 44 en mikrodatamaskin for regulering av opprullingshastighe-ten som beskrevet i US-PS 4 146 376, hvis beskrivelse herved innbefattes med henvisning, og de til reguleringskretsen 66 tilhørende reguleringsanordninger, innbefattet anordnin-gene for å bestemme den variable tidsperiode for energise-ring av drivanordningen 56, realiseres ved hjelp av mikrodatamaskinen. Fig. 4 omhandler realiseringen av reguleringssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelse i et mirkodata-maskinbasert system. Opprullingsspindelen 28 samler strengene 18 og 20 på ruller 30 og 32 (ikke vist) som beskrevet ovenfor. Opprullingsspindelens 28 hastighet bestemmes av en drivanordning 38 med variabel hastighet, hvilken reguleres av mikrodatamaskinen 80. Drivanordningen 38 med variabel hastighet kan omfatte en konstanthastighets-motor koblet gjennom en magnetisk kobling som er elektrisk aktivert og en koblingskraftkontrollkrets som varierer kraften til den mag-netiske kobling for regulering av opprullingsspindelens 28 hastighet. Opprullingsspindelens 28 hastighet detekteres av en hastighetsavføler 82, og dette signal gis til mikroproses-soren 80 som så beregner et feilsignal mellom den virkelige opprullingshylsehastighet og en ønsket opprullingshylsehastighet og tilfører dette feilsignal til koblingskraftregulerings-kretsen for drivanordningen 38 som har variabel hastighet.

Hastighetsavføleren 82 kan omfatte en takometerpulsgenerator som gir en pulsutmatning som har en frekvens proporsjonal med opprullingsspindelens 28 hastighet og en takometerpuls-teller for akkumulering av utpulsene fra takometerpulsgenera-toren under en forutbestemt avspørringstid. Avspørringstiden kan reguleres av et programerbart millisekunds tidsur. Efter at takometerpulsene er blitt akkumulert i takometerpulstelle-ren under et bestemt tidsintervall, overføres digitalinnhol-det i pulstelleren til mikroporsessoren 80 for sammenligning med en ønsket opprullingsspindelahsfcighet. Den ønskede opprul-lingsspindelhastighet kan lagres i en hukommelse i mikrodatamaskinen 80 i form av en digitalisert analog hastighetskurve eller den kan være i form av en polynom formel, hvilken løses for en tid t fra begynnelsen av en rulle på opprullingsspindelen 28.

Et startsignal 84 gis til mikrodatamaskinen 80 enten direkte fra opprullingsspindelen 28 ved begynnelsen av en rulle eller manuelt når en operatør starter en rulle. Mikrodatamaskinen 80 måler kontinuerlig tiden fra begynnelsen av en rulle for anvendelse ved bestemmelse av en ønsket opprullingsspindel-hastighet, hvilken sammenlignes med den virkelige opprul-lingsspindelhastighet som mottas fra hastighetsavføleren 82. Eventuelt, men ikke foretrukket, kan den i virkeligheten foreliggende hastighet hos spindelen 28 anvendes i stedet for "set point"-hastigheten fra hastighetskurven som er lagret i mikrodatamaskinen 80. Som beskrevet ovenfor, detekterer avfølerne 62, når rullene 30 og 32 (ikke vist) har nådd en bestemt størrelse. Utmatningene fra avfølerne 62 føres til kretsen 63, i hvilken signalene manipuleres for innmatning til mikrodatamskinen 80. Mikrodatamaskinen 80 er koblet til drivanordningen 56, hvilken er mekanisk koblet til transportanordningen 54. Avfølerne 62 er montert på transportanordningen 54 som beskrevet ovenfor.

Fig. 5 viser et flytdiagram for realisering av kontrollsy-stemet vist i fig. 4. Når mikrodatamaskinen 80 har mottatt startsignalet 84, venter mikrodatamaskinen 80 inntil den hår mottatt et signal fra en av avfølerne 62 angivende at enten rulle 30 eller rulle 32 har nådd en forutbestemt størrelse. Mikrodatamaskinen 80 starter derefter tellingstiden inntil enten den andre rullen er blitt avfølt eller en første forutbestemt tid er blitt nådd. Denne første forutbestemte tidsperiode kan forutinnstilles og lagres i hukommelsen eller kan være variabel som en funksjon av spindelens 28 hastighet, slik som hvor den er omvendt proporsjonal med spindelens 28 hastighet og beregnes tilsvarende ligning 1 angitt nedenfor. Når enten den andre rullen er blitt avfølt eller tidsperioden er utløpt, energiserer mikrodatamaskinen 80 drivanordningen 56 til å forflytte transportanordningen 54 bort fra rullene. Mikrodatamaskinen 80 starter så telling av en andre forutbestemt tidsperiode som beregnes ved å anvende ligningen

hvor t er den tidsperiode som drivanordningen 56 skal

run c ^

aktiveres, t, baseer den maskimale tid som drivanordningen 56 kan enerqisere<s,> s , er den foreliggende hastighet ^ present "

hos spindelen 28, og <s>start er hastigheten hos spindelen 28 ved starten av pakningsoppbygningen. Eventuelt kan imidlertid mikrodatamaskinen 80 energisere drivanordningen 56 og starte tellingen trun når transportanordningen 54 er blitt

forflyttet tilstrekkelig slik at den ene av avfølerne 62 ikke lenger avføler sin respektive rulle. Når den andre forutbestemte tidsperiode har utløpt, deenergiseres aktiveringen av drivanordningen 56 og mirkodatamaskinen 80 venter på ny på

et signal fra en av avfølerne 62.

Denne oppfinnelse finner anvendbarhet innenfor området av tekstilfibertilsirkning, spesielt ved forming og oppsamling av kontinuerlige glassfibre.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for å regulere samtidig opprullingen av to lineære elementer (18, 20), fortrinnsvis fibre, som uttrekkes fra smeltet termoplast materiale eller smeltet glass, til en første og andre rulle (30; 32) på en felles spindel (28) idet elementene bringes i inngrep med en styreanordning (46) og størrelsen på rullene detekteres, karakterisert ved at man detekterer, når den første rulle (30) har en forutbestemt størrelse og når den andre rulle (32) har en forutbestemt størrelse, at man bestemmer, når en forutbestemt tidsperiode har forløpt efter at én av disse detekteringer er blitt gjort, og at man øker avstanden mellom rullene og styreanordningen (46) , når enten begge detekteringer er blitt gjort eller den forutbestemte tidsperiode har utløpt.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at avstanden mellom rullene (30, 32) og styreanordningen (46) økes som funksjon av den hastighet, med hvilken elementet rulles til rullene.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at en alarm (78) aktiveres dersom styreanordningen (46) forflyttes, før begge detekteringer er blitt gjort.

4. Apparat for regulering av den samtidige opprulling av to lineære elementer til en første og en andre rulle (30? 32) ved utøvelse av fremgangsmåten ifølge ett av kravene 1 -

5. innbefattende en spindel (28) for opprulling av elementene og en anordning (46) for styring av elementene til spindelen, idet styreanordningen er i en forutbestemt avstand fra spindelen, en første anordning (58; 62) for detektering når den første rulle (30) har en forutbestemt størrelse og en andre anordning (58; 62) for detektering når den andre rulle (32) har en forutbestemt størrelse, karakterisert ved en anordning (80) for i avhengighet av den første og den andre detekteringsanordning (58; 62) å bestemme, når en forutbestemt tidsperiode har forløpt efter en av detekteringene og en anordning (56) for i avhengighet av den første og den andre detekteringsanordning (58; 62) og bestemmelsesanordningen (80) å innstille avstanden mellom rullene (30, 32) og styreanordningen (46). 5. Apparat som angitt i krav 4, karakterisert ved en anordning (71) for i avhengighet av den første og den andre detekteringsanordning (58, 62) og innstil-lingsanordningen (56) å aktivere en alarm (78), dersom styreanordningen (46) forflyttes bort fra rullene (30, 32), før detekteringene er blitt gjort. i