PL161220B1 - Sposób nawijania nici, zwlaszcza nici syntetycznych PL PL - Google Patents

Abstract

1. S p o só b n a w ija n ia sy ntetycznych nici n a o b ro to w e w rzecio n o z b ierajaceg o zespolu ze sta la p re d k o scia fo r- m o w an ia n a w o ju , w k tó ry m zb ierajacy zespól zaw iera zró d lo n a p ed u d o n a p ed zan ia w rzeciona n o sn eg o n aw o ju z n a staw n a p re d k o scia , steru jacy w alek p o zo stajacy w ciaglym sty k u z zew netrznym o b w o d em zw iekszajacej sie srednicy fo rm o w an eg o naw oju o ra z krzyw ke ru ch u p o p rz ec zn e g o nici o b ra c a n a za p o m o ca z ró d la n a p ed u d la p rzesu n iecia p o su w isto -zw ro tn eg o p ro w a d n ik a nici i ro z p ro w ad z e n ia nici w zdluz w zdluznej osi w rzeciona na fo rm o w an y m n a w o ju , przy czym sp o só b ten ob ejm u je n astaw ian ie w arto sci p a ram etró w ro boczych i ste ro w a - nie ra z za razem p red k o scia ru ch u p o p rzeczn eg o , ta k ze zb ierajacy zesp ó l d ziala w zdluz o p ad ajacy ch liniow ych o d c in k ó w , k azd y o stalej w arto sci w spólczy n n ik a naw i- ja n ia K i w arto sci te sa liczbam i n iecalkow itym i lub w y step u ja ja k o o d m ien n e od w artosci p o w o d u jacy ch o tasm o w y w a n ie , zaw ierajac ro b o cze liniow e o d cin k i w ew n atrz zak re su o g ran iczo n eg o m ak sy m aln a i m in i- m aln a w a rto scia k a ta n aw ijan ia a i m o m e n taln ie zw iek - szajac p re d k o sc ru ch u poprzeczn eg o nici przy k o n cu k azd eg o ro b o czeg o liniow ego o d cin k a w chw ili, w k tó rej k a t n aw ijan ia a osiaga m in im aln a w arto sc, znamienny tym , ze u staw iajac w arto sci p a ra m e tró w rob o czy ch n a staw ia sie w a rto sc (30) o p ty m aln eg o k a ta n aw ijan ia o ra z m ak sy m a ln a w arto sc (33) i m in im aln a w arto sc (36) k a ta n aw ijan ia, ta k ab y obie te w artosci byly sym etryczne w zgledem w arto sci (30) o p ty m aln eg o k a ta n aw ijan ia, a tak ze ustaw ia sie rzedy w y step u jaceg o o tasm o w y w an ia,.. PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób nawijania nici, zwłaszcza nici syntetycznych.

W niniejszym opisie i załączonych zastrzeżeniach określenia nić lub włókno oznaczają dowolny typ materiału niciopodobnego, zaś określenia nawój i szpula - dowolny kształt utworzony z tego materiału niciopodobnego nawiniętego w zasadniczo spiralnych zwojach.

Ze stanu techniki znany jest zbierający zespół dla nici syntetycznych, w którym nici syntetyczne zbierane są ze stałą prędkością w trakcie nawijania szpuli. Ten zespół wyposażony jest w jedno lub więcej wrzecion podtrzymujących szpulę, wałek szczelinowy lub wałek napędzany silnikiem oraz krzywkę przesuwu poprzecznego posiadającą poprzeczne szczeliny, które napędzają prowadnik nici.

Wiadomo także, że sterowanie prędkością obrotową wrzeciona w celu zapewnienia stałej prędkości zbierania nici odbywa się przy użyciu wałków szczelinowych. Wałek taki utrzymywany jest w stałym kontakcie z obwodem szpuli czyli nawoju w trakcie nawijania nici i jest korzystnie napędzany synchronicznym lub asynchronicznym silnikiem elektrycznym o zmiennej częstotliwości .

Różnica między prędkością obwodową nawoju zwiększająca się wraz z rosnącą średnicą nawoju oraz prędkością obwodową wałka szczelinowego powoduje obracanie się wewnętrznej części

161 220 wałka szczelinowego, opartej na łożyskach tak, by mogła się obracać. To obracanie się oddziałowuje na inwertor, którego sygnał reguluje nową niezbędną prędkość obrotową silnika napędzającego zestaw nawćj-wrzeciono dokonując sprawdzenia regulacji dla utrzymania stałej prędkości zbierania nici.

W omawianej dziedzinie stanu techniki przy nawijaniu precyzyjnym bardzo ważny problem stanowią kłopoty związane z niedoskonałością wykonania nici, które mają bezpośredni wpływ na rozmieszczenie nici na szpuli.

Zespoły zbierające przeznaczone do wytwarzania szpul nawiniętych nici prawie zawsze powodują powstawanie pokładów zwojów zgromadzonych w niektórych punktach, a co za tym idzie powstawanie zgrubieć. Zgrubienia występują w zasadzie jako usterki w nawijaniu, które polegają na tym, że nić w czasie nawijania wzajemnie nachodzących na siebe warstw zwojów wytwarza bardziej zagęszczone taśmy niciane podobne do liny. Nawiasem mówiąc, w obecnym opisie defekt ten będzie nazywany zgrubieniem, otaśmowywaniem lub efektem zwierciadlanym, przy czym określenia te będą używane naprzemiennie. Defekty zgrubienia występują w trakcie nawijania nici, gdy stosunek liczby obrotów (w jednostce czasu) nawoju/szpuli do liczby podwójnych (tam i z powrotem) suwów (w tej samej jednostce czasu) urządzenia do przesuwu poprzecznego czyli prowadnika nici, wyrażony jest liczbą całkowitą. W tym warunkach po wykonaniu przez prowadnik nici podwójnego suwu, punkt rozpoczęcia nawijania następnej warstwy pokrywa się z punktem rozpoczęcia nawijania poprzedniej warstwy. Powoduje to występowanie nałożonych na siebie, utwardzonych warstw nici tworzących zgrubienia to znaczy otaśmowanie o maksymalnym zagęszczeniu, zakłócających późniejsze prawidłowe rozwijanie, lub penetrację płynu w czasie farbowania szpul. W rezultacie warstwy nici są ufarbowane nierówno. W celu wyeliminowania tej niedogodności, należy dobrać stosunek cząstkowy tak, by przesunąć zwoje nici o pewien niewielki, odpowiedni korzystny odcinek w stosunku do poprzednich zwojów.

Załóżmy obecnie, że prędkość obrotowa jest zmienna w czasie, w celu utrzymania stałej prędkości obwodowej nawoju w miarę zwiększania się jej średnicy, zaś liczba pełnych suwów wykonanych w jednostce czasu przez prowadnik nici pozostaje stała. Oczywiste jest, że w tym przypadku stosunek liczby obrotów N nawoju w jednostce czasu do liczby pełnych, wykonanych w obie strony, suwów Z prowadnika nici w tej samej jednostce czasu będzie zmienny, od wartości maksymalnej (początek nawoju) do wartości minimalnej (pełny nawój) w sposób ciągły, przechodząc przez wartości pośrednich liczb całkowitych, lub wartości ułamkowych właściwych 1/2, 1/4 i tak dalej, a także n^/2, n^/3, n^/4..._t w których n^ jest dowolną liczbą całkowitą, pierwszą w stosunku do mianownika. Stosunek ten będzie dalej nazwany współczynnikiem nawijania lub wartością K nawijanej szpuli. Dla każdej wartości liczby całkowitej lub dokładnych wartości ułamkowych, powstają zgrubienia, to znaczy nakłada się dużą ilość zwojów nici tworząc efekt zwierciadlany. Olatego też, gdy wartość współczynnika nawijania K przechodzi przez zakres wokół wartości liczby całkowitej lub dokładnego ułamka, na szpuli powstaną otaśmowania. Zasięg tych otaśmowań jest wprost proporcjonalny do czasu trwania nawijania w danym zakresie wartości, przy czym otaśmowanie osiąga największy zasięg, gdy efekt zwierciadlany jest pierwszego rzędu, to znaczy, gdy dwie warstwy nakładają się na siebie bezpośrednio po sobie przy wartości współczynnika nawijania K wyrażonej liczbą całkowitą. W analogiczny sposób powstają efekty zwierciadlane drugiego, trzeciego i dalszych rzędów, gdy nić nawinięta jest w tym samym punkcie odpowiednio po 2, 3, 4 i dalszych warstwach, to znaczy, wartość współczynnika nawijania K wyrażona jest ułamkiem właściwym. Ponadto, nasilenie zjawiska maleje wraz z przejściem do wyższego rzędu efektu zwierciadlanego.

Z tego powodu występuje potrzeba zastosowania nastawnych zwojów nawijających tak, by wartość K mogła jak najszybciej i jak najdalej odsunąć się od wyżej opisanych efektów zwierciadlanych w dowolnym miejscu nawijania całej szpuli zbierającej nici. Opisany powyżej sposób rozmieszczania nici na szpuli przedstawia tak zwany przypadkowy sposób nawijania.

161 220

Załóżmy obecnie, że stosunek liczby obrotów N nawoju (w pewnej jednostce czasu) do liczby pełnych suwów prowadnika nici w obie strony Z (w czasie tej samej jednostki czasu) pozostaje stały. Gdy prędkość obwodowa nawoju pozostaje stała przy rosnącej średnicy nawijania (prędkość zbierania nici jest stała), to stopniowo spada liczba obrotów wrzeciona, a co za tym idzie następuje jednoczesna redukcja liczby pełnych suwów prowadnika nici. Wiadomo, że krzywka prowadząca prowadnik nici napędzana jest silnikiem zasilanym ze zmienną częstotliwością przez inwertor. Sposób rozmieszczenia nitki na szpuli opisany powyżej przedstawia tak zwany precyzyjny sposób nawijania. Przy takim sposobie rozmieszczania, współczynnik nawijania K pozostaje stały, zaś wartość jego dobrana na początku nawijania szpuli powinna być wyrażona odpowiednim ułamkiem, mogącym zapewnić każdemu zwojowi przesunięcie w stosunku do zwoju poprzedzającego. Jeśli to przesunięcie jest niewielkie i mniej więcej odpowiada średnicy nitki, to uzyskuje się szpulę zbitą i przeciwnie, gdy przesunięcie to jest znacznie większe niż średnica nici, uzyskuje się nawijanie luźne, porowate, odpowiednie zwłaszcza dla farbowania następującego po tym procesie. W związku z tym przy nawijaniu nici nie ma problemów z występowaniem zgrubień. Dzięki temu nić nawijana jest z równomiernym rozmieszczeniem jej zwojów na obwodzie nawijanej szpuli. Z drugiej jednak strony, precyzyjny sposób nawijania posiada szereg ograniczeń. Przykładowo nie nadaje się do wykorzystania dla stosowanych obecnie dużych średnic szpul, gdyż prędkość zbierania wskutek zmniejszania się prędkości przesuwu poprzecznego prowadnika nici, zmniejsza się wraz ze wzrostem średnicy.

Ponadto, powstaje nadmierna różnica, w kierunku malejącym, między początkowym i końcowym kątem nawijania ostatniej warstwy nici na szpuli. Kąt nawijania jest kątem, który tworzy nawijana nić z linią prostopadłą do osi szpuli. Stabilność nawiniętej szpuli zależy od tego kąta. Zbyt duża wartość początkowa kąta nawijania powoduje zsuwanie się warstw nici, a zbyt mała wartość końcowa kąta nawijania powoduje boczne wybrzuszenia powstające wskutek słabego wzajemnego przylegania warstw tej samej nici. Ponadto, od kąta nawijania zależy także zagęszczenie nici na szpuli. Im bardziej skrzyżowane są nawinięte zwoje, to znaczy im większy jest kąt nawijania, tym mniejsze jest zagęszczenie nici na szpuli i tym bardziej miękka jest szpula. Im mniejszy jest kąt nawijania, tym większe jest zagęszczenie nici na szpuli. Oczywiste jest, że w trakcie nawijania nici na szpulę kąt nawijania powinien pozostawać stały, lub najwyżej zmieniać się w niewielkim zakresie wokół wartości przyjętej za optymalną dla szpuli. Nadmierna zmienność kąta nawijania powoduje zmiany w zagęszczeniu wewnątrz szpuli, co utrudnia jej wykorzystywanie w dalszych etapach procesu produkcyjnego.

W stanie techniki proponowano i stosowano szereg technik w celu polepszenia charakterystyki szpuli nawijanej w zespole zbierającym służącym do szybkiego zbierania nici syntetycznych .

Znane jest urządzenie mechaniczne wykorzystywane w zespołach zbierających działających na zasadzie przypadkowego nawijania oparte na możliwości zygzakowania suwów prowadnika nici (suwów urządzenia do przesuwu poprzecznego) przy pomocy układu elektronicznego umieszczonego w inwertorze, działającego poprzez zmianę częstotliwości silnika uruchamiającego krzywkę do przesuwu poprzecznego. Dlatego też, przy pomocy tego urządzenia mechanicznego można dokonać modulacji częstotliwości obrotów krzywki oraz modulacji częstotliwości pełnych suwów w obie strony prowadnika nici. W ten sposób, czas nawijania w warunkach współczynnika nawijania K wyrażonych liczbą całkowitą lub ułamkiem właściwym (1/2, 1/4 i tym podobnych), powodujących powstawanie bardziej lub mniej zaznaczonych zgrubień, zostaje skrócony. Podsumowując, efekt powstawania zgrubień pozostaje, lecz skraca się czas nawijania w tych krytycznych warunkach. Nawet, jeśli jest on ograniczony do pewnego stopnia, to problem nakładania się zwojów nawijanych nici pozostaje, mimo że urządzenie mechaniczne pozwala na zredukowanie tego zjawiska. Taki rodzaj urządzenia mechanicznego, mimo lż powszechnie stosowany, posiada wady w tym sensie, że ograniczenie występowania zgrubień (efektu zwierciadlanego) nie jest stałe, gdyż zmienia się ono wraz ze zmieniającą się wielkością nawijanej szpuli.

161 220

Znane jest ze stanu techniki inne rozwiązanie, ktdre w celu zapobieżenia nakładania się zwojdw nawijanej nici na siebie, formuje nawdj z kolejnymi zwojami precyzyjnymi o stałej, ułamkowej wartości stosunku K. Odcinki liniowe maję wszystkie tę samą długość, i następuję po sobie według malejącego rzędu K. Połączone są ze sobą zasadniczo pionowymi odcinkami uzyskanymi przez szybki wzrost częstotliwości obrotdw krzywki prowadnika nici. To urządzenie wprowadziło znaczne polepszenie Jakości i charakterystyk, szpuli nawijanej zwojami krzyżowymi. Mimo tego, mogą czasem wystąpić defekty warstw lub defekty rozmieszczenia nici w szpuli nawijanej zwojami krzyżowymi. Właściwie jeśli ostatnie z omawianych urządzeń mechanicznych poprawia nawet rozmieszczenie podstawowych warstw nici nawiniętych na szpulę, to nie zapewnia odsunięcia na wystarczająco dużą odległość odcinkdw nawijania precyzyjnego, wzdłuż których działa zespdł zbierający nici, od jakiejkolwiek linii wartości K wyrażonej liczbą całkowitą lub ułamkiem właściwym. Logicznie rzecz biorąc, przy małych odległościach nić nawijana jest w sposdb bardziej zwarty, a ponadto, przy wartości granicznej, nawijanie może spowodować występowanie zgrubień, co spowoduje trudności z rozwijaniem nici w dalszym etapie produkcji. Tak nawinięta szpula będzie więc miała, w najlepszym razie, warstwy nawijane z różnym stopniem zagęszczenia, przez które ciecz przechodzić będzie nierównomiernie na etapie farbowania, w wyniku czego otrzyma się warstwy ufarbowane niejednolicie.

Celem obecnego wynalazku jest wyeliminowanie wyżej omówionych ograniczeń przez opracowanie sposobu do nawijania nici na szpulę dających bezbłędny wynik, całkowitą powtarzalność jakości nawijania i zasadniczo polegającym na potrzebie uzyskania jednolitego rozmieszczenia nici nawijanych na dowolnej wielkości szpuli, na całej szerokości szpuli i w głąb warstw. Ponadto celem wynalazku jest takie nawijanie nici, aby uzyskać dobrze nawinięte szpule o jednorodnym zagęszczeniu lub jednorodnej miękkości w dowolnym punkcie nawijanej szpuli, co powoduje, że będą przez nią doskonale przenikać ciecze farbiarskie, mogące wtedy dotrzeć właściwie do obu stron nawiniętej nici. Jeszcze innym celem obecnego wynalazku jest utrzymanie prędkości zbierania nici zawartej w ograniczonym zakresie wartości, w wyniku czego nici syntetyczne nawijane są bez poddawania ich naprężeniom mogącym zdeformować długie łańcuchy polimerowe, przez co zostaną zachowane własności charakteryzujące je.

Sposób nawijania syntetycznych nici na obrotowe wrzeciono zbierającego zespołu ze stałą prędkością formowania nawoju, w którym zbierający zespół zawiera źródło napędu do napędzania wrzeciona nośnego nawoju z nastawną prędkością, sterujący wałek pozostający w ciągłym styku z zewnętrznym obwodem zwiększającej się średnicy formowanego nawoju oraz krzywkę ruchu poprzecznego nici obracaną za pomocą źródła napędu dla przesunięcia posuwisto zwrotnego prowadnika nici i rozprowadzania nici wzdłuż wzdłużnej osi wrzeciona na formowanym nawoju, przy czym sposób ten obejmuje nastawianie wartości parametrów roboczych i sterowanie raz za razem prędkością ruchu poprzecznego tak, że zbierający zespół działa wzdłuż opadających liniowych odcinkdw, każdy o stałej wartości współczynnika nawijania K i wartości te są liczbami niecałkowitymi lub występują jako odmienne od wartości powodujących otaśmowywanie, zawierając robocze liniowe odcinki wewnątrz zakresu ograniczonego maksymalną i minimalną wartością kąta nawijania i momentalnie zwiększając prędkość ruchu poprzecznego nici przy końcu każdego roboczego liniowego odcinka w chwili, w której kąt nawijania cóosiąga minimalną wartość polega na tym, że ustawiając wartości parametrów roboczych nastawia się wartość optymalnego kąta nawijania oraz maksymalną i minimalną wartość kąta nawijania tak, aby obie te wartości były symetryczne względem wartości optymalnego kąta nawijania. Następnie ustawia się rzędy występującego otaśmowywania, zlicza się linie krytycznych współczynników nawijania K od tych roboczych parametrów a także określa się odległość D pomiędzy liniami przyległymi tym liniom krytycznych współczynników nawijania, które są najbliżej siebie.

161 220

Ponadto ustawia się wartość odniesienia niższą niz lub co najwyżej równą połowie określonej odległości 0, a także steruje się i reguluje raz za razem prędkością ruchu poprzecznego nici tak, aby robocze liniowe odcinki były oddalone od linii krytycznych współczynników nawijania o odległość większą niż lub co najmniej równą tej wartości odniesienia.

Maksymalną wartość kąta nawijania ustala się o 5H więcej a minimalną wartość tego kąta ustala się o 5\ mniej niż wartość optymalnego kąta nawijania.

Reasumując obecny wynalazek dotyczy sposobu pilotowania rozmieszczenia nici na nawijanej szpuli, w zespole zbierającym nici syntetyczne tak, aby zapobiec powstawaniu zgrubień w czasie stałego nakładania się na siebie różnych warstw zwojów w celu ułatwienia kolejnych etapów technologicznych, którym zostanie poddana nić ze szpuli.

Sposób według obecnego wynalazku, umożliwia wprowadzenie wartości parametrów nawijania w sposób nieprzerwany tak, by zespół zbierający mógł pracować wzdłuż opadających odcinków liniowych, przy czym każdy odcinek liniowy jest miejscem geometrycznym punktów o stałej wartości współczynnika nawijania K wyrażonej liczbą niecałkowitą i nie ułamkiem właściwym a ponadto umożliwia, aby odcinki liniowe zawarte były w zakresie ograniczonym maksymalną i minimalną wartością granicznego kąta nawijania, przy czym te maksymalne i minimalne wartości graniczne są symetryczne względem wartości uważanej za wartość optymalną nawijanej szpuli i są zasadniczo o 5\ wyższe i o 5\ niższe od wartości optymalnej.

Sposób według wynalazku zostanie wyjaśniony przykładowo w oparciu o urządzenie przedstawione na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zbierający zespół dla nici syntetycznych, przedstawiony schematycznie w perspektywie aksonometrycznej, przy czym na wrzecionie znajdują się dwie formowane szpule i fig. 1 pokazuje również schematycznie funkcjonalne połączenia elektryczne między przetwornikami kątowych pozycji wałków a sterującym zespołem oraz elementami sterowania i uruchamiania silników, które zapewniają prawidłowe rozmieszczenie nici na obu nawijanych szpulach a fig. 2 przedstawia wykres niektórych charakterystycznych linii, dla których wartość współczynnika nawijania jest stała, wyrażona liczbą stałą lub ułamkiem właściwym i wykres roboczych liniowych odcinków, stanowiący wykres pracy urządzenia, z których każdy charakteryzuje się stałą wartością K nie należącą do zbioru wartości wstępnie wprowadzonych rzędów zgrubienia - przy czym wspomniane robocze liniowe odcinki są ograniczone liniami prostymi odpowiadającymi maksymalnemu oraz minimalnemu kątowi nawijania.

Na figurze 1 pokazano zespół 5 do zbierania nici jako napędowy kontrolująco-sterujący lub dokładniej samonośny skrzynio-podobny równoległościan, w którego wnętrzu umieszczone są zespoły napędowe oraz ośrodki kontroli i sterowania, które kontrolują i sterują pracą elementów zbierającego zespołu 5. Z otworu 11 przędzalniczego urządzenia 15 wydostaje się nić/włókno 12, która za pomocą urządzenia ruchu poprzecznego nawijania jest formowana do postaci nawoju 10 nawiniętego na wrzeciono 9. Urządzeniem zapewniającym ruch poprzeczny jest cylindryczna krzywka 3, na której znajdują się poprzeczne spiralne szczeliny, i jest ona napędzana za pomocą asynchronicznego silnika 8 zasilanego prądem o zmiennej częstotliwości za pośrednictwem inwertora 7. Nad krzywką 3 znajduje się końcowa część przędzalniczego urządzenia 15, przez którą otworami 11 wydostają się włókna 12 z urządzenia 15. Obok znajduje się sterujący wałek 6 jako wałek stykowy, napędzany przy pomocy silnika 16, którego zadaniem jest regulacja prędkości'obrotowej uchwytu szpuli lub wrzeciona nawoju 10 dla zachowania jednakowej prędkości nawijania nici 12 na formowany nawój 10. Sterujący wałek 6 z napędem elektrycznym obraca się tak, że zachowuje się stały kontakt z nawojem 10 lub z szeregiem nawojów 10 i napędzany jest przy pomocy silnika 16 zasilanego prądem o stałej częstotliwości za pośrednictwem inwertora 21, a niekiedy połączony jest ze sterującym urządzeniem kodującym, w taki sposób, że prędkość obwodowa pozostaje bezwzględnie stała i jest regulowana przez inwertor 21. Źródłem napędu wałka 6 jest silnik 16 synchroniczny lub asynchroniczny zamocowany na łożu (nie po161 220 kazane), ponieważ znane jest ono z wcześniejszych rozwiązań, które przesuwa się w górę na prowadnicach w miarę wzrostu średnicy nawoju 10, przy czym poprzez zastosowanie systemu mechanicznych przeciwciężarów przymocowanych do łoża uzyskiwany jest odpowiedni docisk formowanego nawoju 10 do wałka 6. Wrzeciono 9 nawoju 10 służy do nawijania nici 12, przy czym jego prędkość obwodowa nawijania powinna być stała, a tym samym, wraz ze wzrostem średnicy nawoju 10 lub szpuli, prędkość obrotowa wrzeciona 9 powinna maleć. W tym celu wrzeciono 9 napędzane jest za pomocą silnika asynchronicznego 16 zasilanego prądem o częstotliwości regulowanej inwertorem 14 lub ewentualnie przy użyciu silnika prądu stałego, którego obroty regulowane są przez inwertor lub serwomotory na prąd stały sterowane przez elektroniczne układy sterowania prędkości. Wrzeciono 9 może być ewentualnie napędzane za pomocą dowolnego silnika, którego prędkość obrotowa jest regulowana. Wymienione środki sterowania są niezbędne dla uzyskania odpowiednich prędkości nawijania i minimalnej wymiany mocy między napędzanym elektrycznie wałkiem 6 a wrzecionem 9. Wymienione środki sterowania są szczególnie odpowiednie dla sterowania zarówno napędzanego elektrycznie wałka 6 jak i wrzeciona 9 przy zmiennych lub stałych prędkościach obrotowych. Na wrzecionie 9 może znajdować się co najmniej jeden formowany nawój 10. Może ich być więcej niż jeden w układzie jeden za drugim.

W układzie znajduje się również sterujący zespół 1, który działa w oparciu o minikomputer przechowujący dane wprowadzone przez operatora za pośrednictwem pulpitu sterowniczego 2 i umożliwiający przekształcanie tych danych w program realizowany przez jego ośrodek obliczeń i przetwarzania danych w celu dostarczenia cyfrowych i graficznych przebiegów niezbędnych podczas operacji nawijania. Wymienione przebiegi graficzne i cyfrowe są utrwalane w pamięci zespołu sterującego 1, który kontroluje działanie całego urządzenia. Zespół sterujący 1 jest zasadniczo zastąpiony mikroprocesorem, który wykorzystuje jako dane wejściowe sygnały uzyskane z systemu czujników, a na wyjściu wytwarza sygnały zmian przebiegu procesu roboczego, które przechodzą przez inwertor 7 w celu dokonania modyfikacji warunków pracy silnika Θ, który napędza cylindryczną krzywkę 3 regulującą rozmieszczenie nici/włdkien 12 na formowanych nawojach 10 w taki sposób, aby zapobiec nakładaniu się kolejnych nawijanych warstw. Cały układ jest zasilany prądem trójfazowym płynącym głównym zasilającym przewodem 25, od którego odchodzą przewody zasilające inwertory lub przetworniki częstotliwości.

Ponadto układ posiada blok 24 sterowania i regulacji, który poprzez inwertor 14 modyfikuje prędkość obrotową wrzeciona 9 w celu utrzymania jednakowej prędkości nawijania nici 12 w miarę, jak średnica nawoju 10 wzrasta.

Układ posiada zestaw czujników: czujnik 4, występujący we wcześniejszych rozwiązaniach, który wytwarza na zasadzie przekaźnika sygnały proporcjonalne do prędkości obrotowej napędzanego elektrycznie wałka 22 wrzeciona 9. Te sygnały wyjściowe docierają i stają się sygnałami wejściowymi zespołu sterującego 1; czujnik 20 występujący we wcześniejszych rozwiązaniach, który działając na zasadzie przekaźnika wytwarza sygnały wyjściowe proporcjonalne do prędkości obrotowej cylindrycznej krzywki 3 ruchu poprzecznego. Te sygnały wyjściowe docierają do zespołu sterującego 1 i stanowią jego sygnały wejściowe; oraz czujnik 18, występujący we wcześniejszych rozwiązaniach, który działając na zasadzie przekaźnika wytwarza sygnały wyjściowe proporcjonalne do prędkości obrotowej napędzanego elektrycznie wałka 22 wrzeciona 9. Te sygnały wyjściowe docierają do bloku 24 sterowania i regulacji.

Na figurze 2 pokazano wykres procesu nawijania w układzie - f(0), gdzie 0 jest to wielkość średnicy nawoju rosnąca podczas operacji nawijania, pozioma linia dla wartości 30 odpowiada wartości kąta nawijania przyjętej jako wartość optymalną dla formowanego nawoju 10. Natomiast linie dla wartości 33 i 36 odpowiadają kolejno wartości maksymalnej i wartości minimalnej kąta nawijania <Z , które mogą być przyjęte dla całego procesu nawijania nawoju 10. Wymienione kąty nawijania oó - maksymalny i minimalny są odpowiednio równe optymalnemu kątowi nawijania «6 (przedstawionemu za pomocą linii dla wartości 30) - 5¼. Wymienione

161 220 wielkości - maksymalne i minimalne mieszczące się w wyznaczonych granicach 5¾ nie spowodują Żadnego błędu w jakości nawijania nawoju 10. Na podstawie przeprowadzonych prób doświadczalnych wymienione odchyłki pozwalają zachować optymalne własności nawijania i utrzymać najlepsze warunki barwienio dzięki równomiernej zwartości nawiniętych warstw w całym nawoju 10. Krzywe 32 odpowiadają stałej i wyrażonej liczbą stałą K - wielkości współczynnika nawijania. Krzywe 32 przedstawiają miejsce geometryczne punktów roboczych zbierającego zespołu 5, w których powstawać będą zgrubienia lub efekty zwierciadlane pierwszego rzędu a tym samym najgorsze warunki pracy przy nakładaniu się nawojów. Zważywszy, że wartość współczynnika nawijania K jest zdefiniowana przy pomocy stosunku liczby obrotów nawoju 10 do liczby pełnych wahadłowych cykli prowadnika nici, przy czym obie te wielkości mierzone są w tej samej jednostce czasu, można łatwo zrozumieć, że linie K = constans charakteryzują się wartością, która maleje w miarę operacji nawijania nawoju 10 ze względu na wzrastanie średnicy nawoju 10. Linie 34 odpowiadają stałej, wyrażonej ułamkiem właściwym, wielkości K, przy czym linie 34 stanowią miejsce geometryczne punktów roboczych zbierającego zespołu 5, w których tworzą się zgrubienia drugiego rzędu. Linie 38 odpowiadają stałej, wyrażonej ułamkiem właściwym wielkości K, przy czym linie 38 stanowią miejsca geometryczne punktów roboczych zbierającego zespołu 5, w których tworzą się zgrubienia trzeciego rzędu.

Ola lepszego naświetlenia kwestii powstawania pierwszego, drugiego, trzeciego rzędu zgrubień na nawoju 10 podaje się, że zgrubienia pierwszego rzędu będą powstawać przy wielkości współczynnika nawijania K: na przykład 7, 6, 3, 4, 3, 2, 1. Zgrubienia drugiego rzędu będą powstawać przy współczynniku K np. n/2, gdzie n może przybierać wartości 13, 11, 9, 7, 3, 3, 1; zgrubienia trzeciego rzędu będą powstawać przy wielkości współczynnika K np. n/4 gdzie n może przyjmować wartości: 17, 13, 9, 5, 1. Ponadto na fig. 2 oznaczono przez. 0 odległość między dwiema sąsiednimi liniami położonymi najbliżej siebie w całym pęku linii o stałej wartości K, które przedstawiają jako całość te rzędy zgrubień, które uważane są za szkodliwe dla jakości operacji nawijania. Dodatkowo jako Δΰ - oznaczono połowę odległości 0; 0 oznaczono średnicę nawoju na wrzecionie 9, na który nawijane są krzyżowo zwoje nici 12 wychodzących z przędzalniczego urządzenia 15, 02 oznaczono końcową średnicę, którą powinien uzyskać nawój 10 przed zdjęciem z wrzeciona 9; 31 - oznaczono robocze liniowe odcinki zbierającego zespołu 5, na których współczynnik nawijania K ma wartość stałą nie będącą liczbą całkowitą ani ułamkiem właściwym, przy czym odcinki 31 stanowią miejsce geometryczne punktów roboczych zbierającego zespołu 5, w których powstają zwoje nici 12 następujące po sobie na nawoju 10 w taki sposób aby nie powstawały zgrubienia lub efekety zwierciadlane uznawane za szkodliwe dla poziomu jakości nawoju 10, zgodnie ze wstępnymi ustaleniami operatora. Te liniowe odcinki 31 są ograniczone poziomymi liniami dla wartości 33 i 36 symetrycznie położonymi po obu stronach linii dla wartości 30. Linia dla wartości 30 przedstawia jak zaznaczono kąt nawijani o/L uznany za optymalny dla formowanego nawoju 10; 0 - oznaczono punkt roboczy początku procesu nawijania nawoju 10; T - oznaczono punkt roboczy zakończenia nawijania, w którym nawój 10 osiąga swoją średnicę końcową 02> ustaloną wstępnie przez operatora.

W pierwszej kolejności operator uruchamia urządzenie, które będzie prowadzić i formować nawój 10 przez ciągłe krzyżowe nawijanie nici syntetycznej 12 doprowadzonej za pomocą przędzalniczego urządzenia 15, z którego nić 12 wydostaje się w zasadzie ze stałą prędkością. Następnie włączone zostaje urządzenie przeznaczone do rozprowadzania nici 12 na nawoju 10. Na ekranie sterowniczego pulpitu 2 wyświetlane będą różne rozkazy bądź wszystkie jednocześnie, bądź jeoen po drugim w celu odpowiedniego wprowadzenia roboczych parametrów procesu nawijania nici 12. Rozkazy te są wyświetlane w celu poinformowania operatora, aby wprowadził on następujące wielkości: prędkość wybierania nici 12 opuszczającej przędzalnicze urządzenie 15, wielkość kąta nawijania e£ przyjętego za optymalną dla nawoju 10, który ma oyć uformowany;

161 220 długość drogi skoku poprzecznego prowadnika nici, który prowadząc i przemieszczając nić 12 poziomo zmusza ją do ułożenia się i rozmieszczenia na długości nawoju 10 tworząc zwoje śrubowe, liczbę obrotów cylindrycznej krzywki 3 ruchu poprzecznego, które są niezbędne dla wykonania przez prowadnik nici podwójnego suwu, tzn. suwu posuwisto-zwrotnego, wielkość rzędów zgrubienia przyjętych jako szkodliwe dla jakości operacji nawijania, optymalną procentową wielkość zmiany kąta nawijania aL , wielkość średnicy cewki, na którą zaczyna nawijać się nić 12 oraz nawoju 10 pod koniec procesu jego formowania.

Wielkości te zostaną wprowadzone przez operatora do sterującego zespołu 1 za pośrednictwem sterowniczego pulpitu 2 i przetworzone przez ośrodek obliczeniowy zespołu 1 w oparciu o uprzednio zakodowany w nim program. Następnie cały pęk linii charakteryzujących się wartością K wyrażoną liczbami stałymi lub ułamkami właściwymi i przedstawiający jako całość rzędy zgrubień uznane przez operatora za szkodliwe dla jakości procesu nawijania nawoju 10 zostanie obliczony i wprowadzony do pamięci wraz z parametrami roboczymi zespołu 5.

Na ekranie sterowniczego pulpitu 2 pokazane są wartości 0/2 stanowiące połowę odległości między dwiema sąsiadującymi ze sobą liniami położonymi najbliżej siebie w pęku linii charakteryzujących się wartościami K wyrażonymi przy pomocy liczb stałych i ułamków właściwych.

Po odczytaniu wartości D/2 operator wprowadza za pośrednictwem sterowniczego pulpitu 2 wielkość określającą minimalną odchyłkę tzn. minimalną odległość, która zapewnia pracę urządzenia między odcinkami 31, wzdłuż których pracuje zespół 5 a liniami 32, 34 i 38, przy czym te ostatnie są miejscami geometrycznymi punktów roboczych, których należy unikać z uwagi na możliwość formowania się zgrubień szkodliwych w procesie nawijania.

Po następnym wprowadzeniu powyższych wielkości operator uruchamia zespół 3. Silnik 16 napędza wałek 6 ze stałą prędkością obrotową. Z chwilą uzyskania przez elektrycznie, napędzany wałek 6 stałej prędkości obrotowej uruchomione zostają jednocześnie silniki 19 i 8. Spowoduje to wprowadzenie w ruch obrotowy cylindrycznej krzywki 3 z prędkością obrotową obliczoną przez sterujący zespół 1. Jednocześnie wrzeciono 9 obracane jest ze stałą prędkością obrotową ustaloną przez blok 24 sterowania i regulacji.

Do bloku 24 sterowania i regulacji znanego ze stanu techniki, wprowadzona jest wartość częstotliwości, z którą silnik 16 obraca wałek 6, a tym samym - wartość prędkości obrotowej wałka 6. Blok 24 wysyła sygnał wyjściowy napięcia do przetwornika częstotliwości, tzn. inwertora 14, który reguluje wartość częstotliwości, z jaką pracuje silnik 19. Chodzi o to, by obwodowa prędkość obrotowa wrzeciona 9 mogła mieć stałą wartość, która odpowiada obwodowej prędkości obrotowej wałka 6.

Po osiągnięciu dokładnie tej samej wielkości obu obwodowych prędkości obrotowych, można zetknąć wrzeciono 9 z wałkiem 6, przy czym oba te elementy obracają się w tym samym kierunku, a stykają się swymi obwodami.

Sterujący zespół 1 urządzenia, przetwarza przy użyciu mikroprocesora lub karty mikroprocesora dane wejściowe dopływające z czujników 4 i 20 i daje na wyjściu, za pośrednictwem inwertora 7, wielkość częstotliwości prądu doprowadzanego do silnika 8, w celu otrzymania precyzyjnie wyznaczonej prędkości obrotowej cylindrycznej krzywki 3 tak, aby zespół 3 mógł pracować w oparciu o parametry odpowiadające punktowi 0 wykresu na fig. 2.

W tym momencie należy zaczepić nić 12 wydostającą się z przędzalniczego urządzenia 15 na wrzecionie 9.

W celu dokładniejszego określenia położenia punktu roboczego zero charakteryzującego początek operacji nawijania nici 12, należy za pomocą sterującego zespołu 1, który posiada początkowe dane wprowadzone przez oparatora, obliczyć położenie punktu zero w taki sposób, że punkt zero będzie się znajdować powyżej wspomnianych szkodliwych linii w odległości większej lub co najmniej równej minimalnemu odchyleniu ustalonemu i wprowadzonemu przez operatora i między liniami poziomymi dla wartości 33 i 36.

161 220

Punkt zero stanowi początek pierwszej części opadającej linii roboczej odcinka 31 wykresu pracy (fig. 2), wzdłuż której jest prowadzony proces nawijania zwany precyzyjnym procesem nawijania. Wzdłuż tego odcinka liniowego sterujący zespół 1 wykorzystując dane wejściowe przekazane przez czujniki 4, 20 będzie sterował za pośrednictwem lnwertora 7 prędkością obrotową cylindrycznej krzywki 3, która to prędkość w sposób ciągły zostanie ograniczona do prędkości obrotów wrzeciona 9. Ta ostatnia prędkość obrotowa będzie ulegaó w sposób ciągły zmianom wra.z ze wzrostem średnicy tworzącego się nawoju 10, mając ściśle wytyczone zadanie polegające na utrzymaniu stałej wartości współczynnika nawijania K na liniowym odcinku 31. W momencie, gdy odcinek 31 wykresu pracy przetnie się z linią poziomą o wartości 36, to sterujący zespół 1 w dalszym ciągu za pomocą lnwertora 7, natychmiast dokona zmiany częstotliwości prądu zasilania doprowadzanego do silnika 8 tak, aby zwiększyć w możliwie jak najkrótszym czasie prędkość obrotową cylindrycznej krzywki 3 przesuwu poprzecznego. Ten szybki wzrost prędkości obrotowej został przedstawiony graficznie na fig. 2 zasadniczo pionowymi odcinkami 40. Nowy punkt roboczy operacji nawijania prowadzonej przez zespół 5 pokazuje graficznie punkt A. Położenie punktu A jest tak samo ograniczone jak położenie punktu 0. Wobec tego sterujący zespół 1 ma za zadanie uruchomienie wszystkich tych sygnałów sterujących aby precyzyjnie skontrolować uruchomienie silnika 8 uzyskując pełny zestaw roboczych odcinków opadających linii tworzących wykres pracy, zaczynających się w punktach A, B, C, 0, E, F, G, H, J, L i kończących się na linii o wartości 36.

Występujące po sobie robocze liniowe odcinki 31 połączone są zasadniczo pionowymi liniowymi odcinkami 40, które łączą koniec odcinka 31 z początkiem bezpośrednio po nim następującego liniowego odcinka 31. Punkty robocze 8, C, D, E, F, G, H, L również zajmują położenie ściśle określone zasadami jak powyżej podano dla punktu 0.

Ostatni liniowy odcinek 31 pozostający nadal pod kontrolą sterującego zespołu 1 kończy się w punkcie, w którym zostanie osiągnięta końcowa średnica nawoju 10, po czym nawój 10 zostanie usunięty z wrzeciona 9.

161 220 ©

Fig.2

161 220

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób nawijania syntetycznych nici na obrotowe wrzeciono zbierającego zespołu ze stałą prędkością formowania nawoju, w którym zbierający zespół zawiera źródło napędu do napędzania wrzeciona nośnego nawoju z nastawną prędkością, sterujący wałek pozostający w ciągłym styku z zewnętrznym obwodem zwiększającej się średnicy formowanego nawoju oraz krzywkę ruchu poprzecznego nici obracaną za pomocą źródła napędu dla przesunięcia posuwistozwrotnego prowadnika nici i rozprowadzenia nici wzdłuż wzdłużnej osi wrzeciona na formowanym nawoju, przy czym sposób ten obejmuje nastawianie wartości parametrów roboczych i sterowanie raz za razem prędkością ruchu poprzecznego tak, że zbierający zespół działa wzdłuż opadających liniowych odcinków, każdy o stałej wartości współczynnika nawijania K i wartości te są liczbami niecałkowitymi lub występują jako odmienne od wartości powodujących otaśmowywanie, zawierając robocze liniowe odcinki wewnątrz zakresu ograniczonego maksymalną i minimalną wartością kąta nawijania oć i momentalnie zwiększając prędkość ruchu poprzecznego nici przy końcu każdego roboczego liniowego odcinka w chwili, w której kąt nawijania oć osiąga minimalną wartość, znamienny tym, że ustawiając wartości parametrów roboczych nastawia się wartość (30) optymalnego kąta nawijania oraz maksymalną wartość (33) i minimalną wartość (36) kąta nawijania tak, aby obie te wartości były symetryczne względem wartości (30) optymalnego kąta nawijania, a także ustawia się rzędy występującego otaśmowywania, zlicza się linie (32, 34, 38) krytycznych współczynników nawijania K od tych roboczych parametrów», a także określa się odległość (0) pomiędzy liniami przyległymi tym liniom (32, 34, 38) krytycznych współczynników nawijania, które są najbliżej siebie, przy czym ustawia się wartość odniesienia niższą niż lub co najwyżej równą połowie określonej odległości (0), a także steruje się i reguluje raz za razem prędkością ruchu poprzecznego nici tak, aby robocze liniowe odcinki (31) były oddalone od linii (32, 34, 38) krytycznych współczynników nawijania o odległość większą niż lub co najmniej równą tej wartości odniesienia.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że maksymalną wartość (33) kąta nawijania ustala się o 5% więcej, a minimalną wartość (36) tego kąta ustala się o 5% mniej niż wartość (30) optymalnego kąta nawijania.

   *« «