SE427350B - Apparat for framstellning av kontinuerliga fibrer fran ett forrad av termoplastiskt material - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 40 '7811832-0 2 på en kärna för bildande av en spole, kommer spolens diameter att gradvis öka. När diametern ökar, måste hylsans rotations- hastighet samtidigt minskas för att upprätthålla en konstant utdragningshastighet.

Olika reglerorgan för reglering av upplindningshylsans has- tighet för bibehållande av en i huvudsak jämn utdragningshastig- het, när spolens storlek ändras, är förut kända. I ett sådant typiskt reglersystem lagrar en dator eller en annan process- regleranordning data, motsvarande en önskad hastighet hos upplind- ningshylsan vid olika förutbestämda tidpunkter efter att upp- lindningen på spolen påbörjats. Vid var och en av dessa tid- punkter samplas upplindningshylsans hastighet och jämföres med den önskade hastigheten för alstring av en felsignal. Felsignalen utnyttjas för att ändra upplindningshylsans hastighet i ändamål att reducera avvikelsen mellan den önskade hastigheten och den aktuella hastigheten. Vid ett känt system regleras hylsans hastighet med hjälp av en magnetisk koppling, som förbinder en motor med konstant hastighet med en generator. Generatorns alstrade energi driver i sin tur upplindarens motor. En dator alstrar en utsignal, vilken omvandlas till en analog signal för drift av en generator med rampfunktion. Denna generator driver i sin tur magnetkopplingen för sänkning av upplindningshylsans rotationshastighet, när spolens diameter ökar, för upprätt- hållande av en konstant hastighet på fiberutdragning och tråd- uppsamling. För att ändra den produkt som lindas upp på hylsan, måste en annan analog rampkurva för upplindarens hastighet lag- ras i datorn. Eftersom systemet kräver analoga signaler för reg- lering av upplindaren, kan ett visst fel införas i upplindarens rotationshastighet, vilket i sin tur resulterar i en diameter- variation hos de utdragna fibrerna.

Enligt föreliggande uppfinning regleras en upplindares rota- tionshastighet digitalt för att upprätthålla en förutbestämd utdrag- nings- och uppsamlingshastighet av en glasfibertråd. En konstanthas- tighetsmotor är anordnad att driva upplindningshylsan via en elektro- magnetiskt påverkad koppling. En mikrodator med integrerade kretsar, vilken mottar återföringsdata beträffande upplindningshylsans aktuella rotationshastighet, alstrar en digital utsignal, vilken utnyttjas för att fastända två styrda kisellikriktare. Dessa i sin tur reglerar effekten till magnetkopplingen, vilken reglerar kopp- lingen mellan konstanthastighetsmotorn och upplindningshylsan. 10 l5 20 25 30 35 40 3 7811832-0 Upplindningshylsans rotationshastighet regleras i enlighet med en tredje gradens polynom, vilken ger en förutbestämd has- tighetskurva. Den aktuella kurvan för varje produktslag bestäm- mes av konstanterna i polynomen. Polynomen är inprogrammerad i en mikrodator eller i ett annat digitalt reglerorgan för upp- lindaren. Företrädesvis är konstanterna för polynomen lagrade i ett separat minne, vilket lagrar konstanterna för definiering av hastighetskurvan för ett antal olika produktslag. Genom att helt enkelt tala om för mikrodatorn vilken produkt som skall till- verkas, kommer de lämpliga konstanterna att avläsas från minnet och användas för lösning av polynomen i vilken punkt som helst på hastighetskurvan från en starttidpunkt. Detta skiljer sig från tidigare system, där i siffror uttryckta analogidata för en enda hastighetskurva är lagrade och användes för att alstra en avvíkelsesignal, vilken reglerar upplindarens hastighet.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är följaktligen att åstadkomma en förbättrad hastighetsreglering för en upplindare, som samlar textilfibrer.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en förbättrad hastighetsregleranordning för en upplindare, vilken drar ut ett flertal strömmar av smält glas till fibrer och samlar de utdragna fibrerna till en spole. I Andra ändamål och fördelar med föreliggande uppfinning kommer att framgå av den följande detaljerade beskrivningen i anslutning till medföljande ritningar, där Fig. 1 är ett blockschema för en glasfiberproducerande apparat, i vilken ett flertal glasfibrer drages ut och lindas på en spole, tillsamman med en apparat för reglering av upplindarens hastighet, och Fig. 2 är en kurva som visar signalen för faständning av styrda kisellikriktare, vilka reglerar upplindningshylsans rotationshas- tighet.

I fig. l visas ett blockschema av en apparat 10 för framställ- ning av ett flertal fibrer eller filamenter ll från glas eller annat termoplastiskt material och för samling av fibrerna ll till en tråd l2, vilken lindas till en spole på en upplindningshylsa 13.

Först tillredes en smälta av homogent glas i en ugn (icke visad).

Det smälta glaset strömmar till en ugnsförhärd 14 och därifrån går en reglerad ström l5 av smält glas till en utmatare 16. Från utmataren 16 går glaset i ett flertal olika strömmar genom en lO 15 20 25 30 35 40 '7811832-0 4 uppsättning öppningar 17 i utmatarens 16 botten. Normalt upphettas utmataren 16 på elektrisk väg för reglering av temperaturen och därmed även viskositeten hos de utgående glasströmmarna. Strömmarna av smält glas från öppningarna l7 drages snabbt ut för bildande av individuella fibrer ll. De utdragna fibrerna ll passerar nedåt i ett i huvudsak koniskt mönster till en samlingsdel 18, vilken bil- dar tråden l2. Samlingsdelen 18 kan även utnyttjas för att tillföra ett lämpligt bindemedel till tråden på i och för sig känt sätt. Från samlingsdelen l8 förflyttas tråden 12 till upplindningshylsan 13, där den lindas på en kärna för bildande av en spole. Upplindnings- hylsan 13 är av konventionellt slag och innefattar en fördelnings- apparat för fördelning av tråden l2 i skikt på den roterande kärnan.

Vid uppsamling av tråden till en spole, kommer spolens radie att gradvis öka under upplindningsförloppet. Vid en given rotations- hastighet hos uppsamlingsröret eller kärnan kommer i själva verket den linjära utdragningshastigheten att gradvis öka till en maximal linjär hastighet mot slutet av upplindningsförloppet. Vid början av upplindningsförloppet bestämmes med andra ord den linjära hastigheten på utdragning av fibrerna från utmataren både av spolens rotationshastighet och av dess omkrets, vilken är baserad på en relativt liten radie. Då spolen bygges upp, är utdragnings- hastigheten beroende av spolens ökande omkrets. Om utdragnings- hastigheten tillåtes att öka, kommer diametern hos de utdragna fibrerna att minska, förutsatt att temperaturen hos glassmältan och andra faktorer förblir oförändrade. Detta beror på att glas- smältans strömningshastighet genom öppningarna l7 bestämmes till en del av glasets viskositet, vilken i sin tur är temperatur- _beroende. Därför är det önskvärt att minska upplindningshylsans 13 rotationshastighet, när spolen lindas upp, för att bibehålla en konstant linjär hastighet på utdragning av fibrerna ll. En konstant utdragningshastighet ger en jämn fiberdiameter i hela spolen, förutsatt att andra faktorer, såsom glastemperaturen, för- blir konstanta.

Apparaten l0 är anordnad att modifiera upplindningshylsans 13 rotationshastighet under spolens uppbyggnad för att upprätthålla en förutbestämd hastighetsprofil för upplindningshylsan l3 under varje efterföljande upplindningsförlopp. Normalt kommer upplindnings- hylsans rotationshastighet att minska successivt under spolens upp- byggnad för att på detta sätt skall upprätthâllas en konstant ut- dragningshastighet. Andra förändringar kan emellertid åstadkommas 10 15 20 25 30 35 40 7811832-0 5 beträffande upplindningshylsans rotationshastighet, när så önskas.

Upplindningshylsan 13 drives av en konstanthastighetsmotor 24. Denna är kopplad via en magnetisk koppling 25, vilken är elektriskt reglerad. Genom reglering av effekten till kopplingen 25 kan upplindningshylsans 13 rotationshastighet regleras. Effekt tillföres från en växelströmkälla 26 via ett par motkopplade styrda kisellikriktare 27 och 28 för påverkan av magnetkopplingen 25. Såsom bäst kan ses i fig. 2, tändes kisellikriktarna 27 och 28 alternativt vid en förutbestämd fasvinkel eller punkt i varje halv- period av växelströmmen från källan 26. Likriktaren 27 reglerar de positiva halvperioderna och likriktaren 28 reglerar de negativa halvperioderna. Om den positiva halvperioden från strömkällan 26 börjar vid en tidpunkt to, tändes likriktaren 27 vid en förut- bestämd tid tl efter periodens början. I denna punkt blir lik- riktaren 27 ledande och leder resterande del av halvperioden till magnetkopplingen 25. Vid tidpunkten t2 avslutas den positiva halv- perioden, och då den negativa halvperioden börjar, slutar lik- riktaren 27 att leda. Vid en förutbestämd tidpunkt t3 i den negativa halvperioden, tändes likriktaren 28 för att leda åter- stoden av den negativa halvperioden från strömkällan 26 till kopplingen 25. Likriktaren 28 fortsätter att leda till tidpunkten t4, där den negativa halvperioden har slutat och strömmen från källan 26 blir positiv. Detta cykliska arrangemang upprepas stän- digt för reglering av motorns 24 förbindning med upplindningshylsan 13 via kopplingen 25. Genom framflyttning av tidpunkterna tl och t3, där likriktaren 26 resp. 28 tändes, ökas effekten till kopp- lingen 25 för att öka upplindningshylsans rotationshastighet.

På samma sätt medför senareläggande av tidpunkterna tl och t3 att effekten till kopplingen 25 minskas för att minska upplind- ningshylsans rotationshastighet.

Enligt fig. 1 är en digital reglerkrets 35 anordnad för fast- ändning av de styrda kisellikriktarna 27 och 28 i en förutbestämd punkt i varje positiv resp. negativ halvperiod. Den digitala reglerkretsen 35 åstadkommer exakt timing för en exakt reglering av upplindningshylsans 13 rotationshastighet. Exaktheten i timingen bestämmes av en klockkrets 36 och data från en mikro- dator 37. Såsom närmare skall diskuteras nedan, lagrar mikrodatorn 37 ett digitaltal i ett register 38, vilket motsvarar tidsintervallet eller antalet klockpulser från klockkretsen 36 från början av en halvperiod till tändningen av en av likriktarna 27 och 28. 10 15 20 25 30 35 40 7811832-0 6 De i registret 38 lagrade talen motsvarar med andra ord antalet klockpulser från klockkretsen 36 mellan tidpunkten to och tidpunkten tl för tändning av den styrda kisellikriktaren 27 och antalet klockpulser mellan tiden t2 och tiden t3 för tänd- ning av likriktaren 28.

Uteffekten från växelströmkällan 26 pålägges förutom magnet- kopplingen 25 även en nollpunktsdetektor 39. Nollpunktsdetektorn 39 är av konventionellt slag och alstrar en utsignal 40 vid tid- punkten to, när växelströmmen från källan 26 passerar från nega- tivt till positivt värde, och alstrar en utsignal 41 vid tidpunkten t2, när strömmen från källan 26 passerar från positivt till nega- tivt värde. Utsignalerna 40 och 41 från nollpunktsdetektorn 39 tillföres en belastningsingång på en nedräknare 43 genom en ELLER-grind 42. Detta medför att det i registret 38 lagrade talet skiftas över till räknaren 43. Räknaren 43 räknas därefter omedel- bart ned mot noll medelst pulser från klockkretsen 36. Så snart räknaren 43 har nått värdet noll, alstras en utsignal 44 och till- föres parallellt två OCH-grindar 45 och 46. En bistabil vippa 47 aktiverar en av de två OCH-grindarna 45 och 46, beroende på om effekten från växelströmskällan 26 är positiv eller negativ. Den positiva utsignalen 40 från nollpunktsdetektorn 39 ställer in vippan 47 för aktivering av OCH-grinden 45, och den negativa ut- signalen 4l från nollpunktsdetektorn återställer vippan 47 för akti- vering av OCH-grinden 46. När OCH-grinden 45 aktiveras av vippan 47, passerar utsignalen 44 från nedräknaren 43 via OCH-grinden 45 och genom en optisk kopplingsanordning 48 för att tända likrik- taren 27, så att återstoden av den positiva halvperioden kan hpassera. När vippan 47 aktiverar OCH-grinden 46, kommer på samma sätt utsignalen 44 från nedräknaren 43 att passera genom grinden 46 och genom en optisk kopplingsanordning 49 för att tända lik- riktaren 28, så att den släpper genom återstoden av den negativa halvperioden från strömkällan 26. Kopplingsanordningarna 48, 49 kan vara av konventionellt slag för att åstadkomma isolering mellan den låga spänningen och grindarna 45 och 46 och likriktarna 27 och 28. De optiska kopplingsorganen kan t. ex. utgöras av kommer- siella enheter, vilka innefattar en ljusdiod (LED), vilken är optiskt kopplad till en fototransistor. När ljusdioden akti- veras, utstrålar den ljus, vilket ändrar impedansen hos foto- transistorn. Denna impedansändring i sin tur åstadkommer en utsignal för tändning av den anslutna likriktaren. 10 15 20 25 30 35 40 7811852-0 7 Mikrodatorn 37 finns tillgänglig ute i handeln och innefattar i huvudsak en central behandlingsenhet med integrerade kretsar, ett flertal läsminnen baserade på integrerade kretsar, vilka lagrar ett fastställt program och fastställda data, och ett eller flera läs- och skrivminnen, baserade på integrerade kretsar, vilka temporärt lagrar ingångs- och utgångsdata jämte data, som bearbetats av den centrala behandlingsenheten. Mikrodatorn 37 tillföres olika insignaler, såsom timerinsignaler, insignaler för återföringsdata beträffande hastigheten hos lindningshylsan l3, en eller flera avkännarinsignaler från utmataren l6 samt andra funktions- och maskindatainsignaler, vilka indikerar de för stunden rådande arbetsförhållandena för apparaten 10. Mikro- datorn 37 innefattar även en insignal 51, vilken kan alstras manuellt eller automatiskt för indikering av att upplindning av en spole på upplindningshylsan l3 startas och en insignal 52 från en tachometer 53, vilken indikerar den för stunden rådande rotationshastigheten hos upplindningshylsan 13. Mikrodatorn 37 är programmerad för att periodiskt jämföra upplindningshylsans aktuella rotationshastighet med ett bestämt hastighetsvärde, vilket har bestämts genom en formel, som är inprogrammerad i mikrodatorn 37. Resultatet av denna jämförelse alstrar ett digitalt tal, vilket lagras i registret 38 för reglering av fasvinkeltändningen av likriktarna 27 och 28, vilka i sin tur reglerar upplindningshylsans rotationshastighet.

Tidigare har datorer, som är anslutna för reglering av upp- lindningshylsors rotationshastighet, tillförts digitaliserade analogidata, definierande lägen på en önskad hastighetskurva.

Man har emellertid funnit, att mikrodatorn 37 kan programmeras för att lösa polynomet AO + A t + A t2 + A3t3 = S, där A0, Al, l 2 A och A3 är konstanter, vilka definierar hastighetskurvan för upplindningshylsan l3 och där S är den önskade hastigheten vid en given tidpunkt t efter påbörjandet av upplindningen.

Det framgår av denna polynom, att den ursprungliga starthastig- heten är lika med konstanten A0 och att hastighetskurvan sedan bestämmas av konstanterna Al, A2 och A3. Om A2 och A3 ges värden lika med noll, kommer hastigheten att öka eller minska linjärt från den ursprungliga starthastigheten AO. I idealfallet är upplindningshylsan 13 anordnad för uppsamling av flera olika slags produkter eller trådar 12, framställda av fibrer med olika diametrar för de olika produkterna. Därför kan mikrodatorn 37

Claims (5)

1. l0 15 20 25 30 35 40 7811832-0 8 vara försedd med ett flertal uppsättningar konstanter A0, Al, A2 av hastighetskurvorna för olika slags produkter. En maskinope- och A3, permanent lagrade i ett läsminne för definierande ratör väljer sedan vilken produkt som skall tillverkas, vilket innebär automatiskt val av de konstanter A0, Al, A2 och A3, som användes vid lösning av polynomen för en önskad hastighetskurva. Detta medför att apparaten 10 är kapabel att tillverka ett antal olika slags produkter, vilka lätt och snabbt kan väljas ut av en operatör. I beskrivningen ovan har en magnetkoppling 25 använts för förbindning av en konstanthastighetsmotor 24 och upplindnings- hylsan 13 och för reglering av upplindningshylsans rotations- hastighetl Det är emellertid uppenbart att reglerkretsen 35 lika väl direkt kan reglera rotationshastigheten hos en motor, vilken är permanent förbunden med upplindningshylsan 13, istället för att reglera magnetkopplingen. Även nedräknaren 43 kan bytas ut mot ett enkelt räkneverk och en komparator. Klock- kretsen stegar räkneverket från en nollpunkt, tills räknarens innehåll överensstämmer med registrets 38 innehåll, vid vilken tidpunkt en utsignal 44 alstras av komparatorn för tändning av en av likriktarna 27 eller 28. Olika andra ändringar och modi- fikationer kan företas vid apparaten 10 utan att man frångår uppfinningens grundidë, vilken definieras i de följande patent- kraven. PATENTKRAV l. Apparat för framställning av kontinuerliga fibrer från ett förråd av termoplastiskt material, innefattande en utmatare (16) för upptagning av materialet i smält tillstånd och försedd med ett flertal öppningar (17) för avgivning av ett flertal strömmar (ll) av det smälta materialet, en anordning (13) för utdragning av strömmarna till fibrer och med ett upplindnings- organ (l3) för samling av dessa fibrer till en spole; ett elmotoraggregat (24) för rotation av upplindningsorganet (13) och den därav uppburna spolen, samt en anordning (25) för regle- ring av den rotationshastighet, med vilken motoraggregatet driver upplindningsorganet, k ä n n e t e c k n a d av en anordning (53; 37) för alstring av en digital signal, representerande en önskad rotationshastighet hos upplindningsorganet (13), en växel- strömkälla (26), åtminstone ett styrt grindorgan (27; 28) för till- 10 15 20 25 30 35 40 9 7811832-0 försel av effekt från strömkällan till regleranordningen (25) samt en digitalanordning (39-49) för tändning av grindorganet (27; 28) i beroende av den alstrade digitalsignalen i en förut- bestämd punkt (tl; t3; ts etc.) i varje halvperiod av växelström- men för reglering av upplindningsorganets (13) rotationshastighet.

2. Apparat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den digitala signalen, som representerar en önskad rotationshastighet hos upplindningsorganet (13), består av en digital tidssignal från begynnelsen av varje halvperiod till den förutbestämda punkten i halvperioden och att digitalanordningen innefattar en digital anordning (39) för mätning av tiden från varje halvperiods början med anordning (45, 46, 47) för alstring av en utsignal, när den mätta tiden överensstämmer med den digitala tidssignalen, och med anordning för triggning av grindorganet (27; 28) i beroende av denna utsignal.

3. Apparat enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att grindorganet utgöres av två motkopplade styrda kisellikriktare (27, 28) mellan växelströmkällan (26) och den hastighetsreglerande anordningen, varvid den ena likriktaren reglerar den positiva halvperioden och den andra likriktaren reglerar den negativa halv- perioden av växelströmmen från strömkällan och varvid den av ut- signalen beroende anordningen (45, 46, 47) tänder den ena lik- riktaren i en förutbestämd punkt av varje positiv halvperiod och den andra likriktaren i en förutbestämd punkt av varje negativ halvperiod.

4. Apparat enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av en ned- räknare (43), en anordning (39) för avkänning av början på varje halvperiod för skiftning av den digitala tidssignalen till nedräk- naren, en klockkrets (36) för periodisk nedstegning av nedräknaren mot noll, varvid nedräknaren innefattar organ för alstring av den nämnda utsignalen, när nedräkning till noll uppnåtts, samt av denna utsignal beroende organ för triggning av grindorganet (27, 28).

5. Apparat enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att anordningen för avkänning av början på varje halvperiod innefattar en nollpunktsdetektor (39) för alstring av en ställsignal, varje gång växelströmkällan ändrar polaritet, varvid denna ställsignal lagrar den digitala tidssignalen i nedräknaren (43).