Vorrichtung zum Aufspulen von Garnen

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufspulen von Garn mit einer ortsfesten Wickelwelle (8) und einer vertikal verfahrbaren Changiereinrichtung (5).
Die Changiereinrichtung (5) wird durch eine pneumatische Stelleinrichtung (19) über eine Regeleinrichtung (15) immer im gleichen Abstand zur Wickeloberfläche gehalten. Dazu ist zwischen der Wickeloberfläche und der Kante der Changiereinrichtung ein Luftspalt (10) vorgesehen, durch den ein Luftstrom (18) geführt wird.
Dieser Luftstrom (18) schneidet einen Messluftstrom, der zwischen einer Saug- und Fangdüse strömt und dessen Stärke der Regeleinrichtung (15) als Messwert dient.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufspulen von Garn, bestehend aus einer frei antreibbaren und von einer Verschiebeeinrichtung verschiebbaren Changiereinrichtung und einem pneumatischen Fühler zum Abtasten des Abstandes zwischen dem Umfang des Wickels und der Changiereinrichtung, welcher Fühler eine Strahl-und Fangdüse aufweist, wobei die Strahldüse an eine Druckluftquelle angeschlossen ist und einen Hauptluftstrom führt, welcher zumindest teilweise von der Fangdüse eingefangen wird.

[0002] Eine Einrichtung der eingangs genannten Art ist nach der veröffentlichten niederländischen Patentanmeldung Nr. 7 305 826 bekannt. Bei dieser bekannten Spuleinrichtung wird das Garn durch einen Fadenführer, der von einer Changierwalze mit schraubenlinienförmiger Nut angetrieben wird, changiert. Der Changiermechanismus, der einen Fadenführer und eine Changierwalze umfaßt, kann von einer durch einen pneumatischen Fühler gesteuerten Verschiebeeinrichtung radial zum Garnwickel bewegt werden. Dieser Fühler ist an dem Changiermechanismus befestigt und hat eine oder mehrere nahe der Umfangsfläche des Garnwickels angeordnete Öffnungen, aus denen Luft von einer Druckluftquelle strömt, an die der Fühler angeschlossen ist. Die aus dem Fühler ausströmende Luft trifft auf den Garnwickel; ein Teil dieser Luft prallt zurück in eine Lufteinlaßöffnung des Fühlers, welche mit der Verschiebeeinrichtung verbunden ist. Bei einem bestimmten Minimalabstand zwischen dem Garnwickel und dem Changiermechanismus erreicht der Druck der in den Fühler zurückprallenden Luft einen Wert, bei dem die Verschiebeeinrichtung in Betrieb gesetzt wird, um den Abstand zwischen dem Garnwickel und dem Changiermechanisaus zu vergrößern.

[0003] Diese bekannte Spuleinrichtung hat den Nachteil, daß nur ein Teil der ausströmenden Luft in den Fühler zurückprallt. Deshalb ist, wenn eine wirkungsvolle Arbeitsweise des Fühlers erreicht werden soll, ein hoher Luftverbrauch notwendig.

[0004] Darüberhinaus ist die aufgefangene Teilmenge der aus der Düse strömenden und zurückgeworfenen Luft abhängig von der Umfangsgeschwindigkeit des Garnwickels. Je größer die Umfangsgeschwindigkeit ist, um so kleiner ist der Anteil der zurückprallenden Luft, so daß bei unveränderten anderen Bedingungen ein kleinerer Abstand zwischen dem Garnwickel und dem Changiermechanismus eingehalten wird. Ein weiterer Nachteil der bekannten Spulvorrichtung besteht darin, daß eine kleine Veränderung des Abstandes zwischen dem Garnwickel und dem Changiermechanismus bereits einen großen Unterschied im Druck der zurückprallenden Luft hervorruft. Hieraus ergibt sich die Gefahr für eine unruhige Aussteuerung der Verschiebeeinrichtung.

[0005] Bei der Aufwickelvorrichtung nach der Erfindung werden diese Nachteile vermieden. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß an dem Umfang des Garnwickels ein im wesentlichen radial angeordneter Luftspalt gebildet wird, durch den ein an den Garnwickel im wesentlichen tangentialer Luftstrom gerichtet ist, welcher zumindest teilweise in einen Luftkanal gelangt, an dem die Strahl- und Fangdüse derart angeordnet sind, daß der Hauptluftstrom von dem im Luftkanal gefangenen tangentialen Luftstrom geschnitten wird.

[0006] Die Aufwickelvorrichtung nach der Erfindung hat gegenüber den obengenannten bekannten Einrichtungen den Vorteil des geringeren Luftverbrauchs; sie ist über einen größeren Garngeschwindigkeitsbereich brauchbar,ohne daß eine Anpassung der Steuereinstellungen der Verschiebeeinrichtung notwendig ist und sie reagiert weniger heftig auf Veränderungen des Luftspaltes, so daß sich daraus eine ruhigere Positionierung ergibt.

[0007] Der tangentiale Luftstrom durch den Luftspalt kann durch einen Ventilator oder andere ähnliche Luftstromquellen erzwungen werden. Nach einer einfachen Lösung, die als sehr geeignet erkannt wurde wird der durch die Rotation des Garnwickels an dessen Mantelfls che sich bildende tangentiale Luftstrom dazu ausgenutzt. Der Fühler fängt nunmehr die vom Garnwickel mitgeschleppte Luft auf und steuert damit den Hauptluftstrom von Strahl- und Fangdüse. Der Hauptluftstrom wird in Abhängigkeit von der Stärke des tangentialen Luftstromes im Luftspalt mehr oder weniger stark unterbrochen.

[0008] Das Organ, das mit dem Garnwickel zusammen einen schmalen Luftspalt bildet, kann z. B. eine flache oder gebogene Platte sein. die von der Verschiebeeinrichtung in einem geringen Abstand zum Umfangsmantel des Garnwickels gehalten wird. Vorteilhafterweise wird der Luftspalt zwischen dem Umfang des Garnwickels und der Changiereinrichtung gebildet. Für den Fall, daß die Changiereinrichtung eine Changierwalze und einen von dieser angetriebenen Fadenführer umfaßt, kann das mit dem Garnpaket zusammen den Luftspalt begrenzende Organ von dieser Changierwalze gebildet sein. Wenn die Changiereinrichtung eine Nutwalze umfaßt - gegebenenfalls in Verbindung mit einer einen hin- und hergehenden Fadenführer antreibenden Changierwalze -, so kann der Luftspalt von dieser Nutwalze und dem Umfang des Garnwickels begrenzt sein.

[0009] Eine bevorzugte Ausführungsform der Einrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sich der Luftkanal des pneumatischen Fühlers wenigstens über einen beträchtlichen Teil der axialen Ausdehnung des Garnwickels erstreckt, mit anderen Worten: Die Breite der Einlaßöffnung des Luftkanals ist der Länge des Garnwickels angepaßt. Diese Ausführung hat den Vorteil gegenüber den bekannten Einrichtungen, daß der tangentiale Luftstrom nicht durch stellenweise Unregelmäßigkeiten des Garnwickels beeinflußt wird, sondern lediglich von der über die axiale Länge des Garnwickels gemittelte Spaltbreite abhängt. Andere bevorzugte Ausführungen der Vorrichtung nach der Erfindung werden dadurch erzielt, daß der Luftkanal durch ein langgestrecktes Rohr gebildet ist, dessen eines Ende nahe dem Luftspalt liegt und mit der Umgebung in offener Verbindung steht, und daß die Strahldüse und die Fangdüse an einer von diesem Ende entfernten Stelle befestigt sind und zwar derart, daß der Hauptstrom quer zur Längsrichtung des Kanals gerichtet ist und der Luftkanal zwischen den besagten Ende und den Strahl- und Fangdüsen einen Luftpuffer bildet. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich durch die Pufferwirkung des Luftkanals des Fühlers, daß über die Zeit auftretende Druckschwankungen gemittelt werden. Dieses bewirkt eine gedämpfte Ansteuerung der Verschiebeeinrichtung.

[0010] Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Einrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler über eine Regeleinrichtung mit der Verschiebeeinrichtung verbunden ist, welche Regeleinrichtung aus der Strahl- und Fangdüse, die über eine Drossel miteinander verbunden sind und aus einem gemeinsamen Druckluftnetz versorgt werden und aus Schwellwertschaltern für einen oberen und unteren Druckwert bestehen, welche Schalter am Ausgang der Fangdüse angeordnet sind und ein Drei/Zwei-Wegeventil für die Verschiebeeinrichtung steuern, wobei in einer Leitung von den Schwellwertschaltern zu dem Wegeventil ein NICHT-Glied angeordnet ist.

[0011] Diese Ausführung unterscheidet sich von der bekannten Einrichtung nach der niederländischen Patentanmeldung 7 305 826 vorteilhaft in folgender Hinsicht: Bei der bekannten Einrichtung befindet sich zwischen dem Fühler und der Verschiebeeinrichtung für den Changiermechanismus ein pneumatischer Verstärker. Der Verstärker spricht bei einem bestimmten ersten Druck der aufgefangenen zurückprallenden Luft an und liefert darauf Druckluft an das Verschiebeorgan, um den Abstand zwischen dem Changiermechanismus und dem Garnwickel zu vergrößern. Bei einem bestimmten zweiten Druck, der kleiner ist als der erste, schließt der Verstärker die Zuführung für die Druckluft zu dem Verschiebeorgan, wodurch die Verschiebung des Changiermechanismus angehalten wird.

[0012] Der Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Druck - verursacht durch die Hysterese des pneumatischen Verstärkers - ist so groß, daß die Korrekturbewegung zu lange anhält, wodurch der Changiermechanismus weiter als notwendig vom Garnwickel entfernt zum Stillstand kommt. Um dieser Schwierigkeit zu begegnen, wurden spezielle Vorkehrungen getroffen, die in einem zwischen dem Fühler und dem Verstärker angebrachten Relaisventil und einem Luftpolster zwischen dem Ausgang des Verstärkers und dem Relaisventil bestanden. Wenn das Drucksignal des Fühlers den Ansprechwert ("erster Druck") des Verstärkers überschreitet, wodurch dieser letztere die Druckluftzufuhr zum Verschiebeorgan öffnet, dann wird auch Druckluft zu dem Luftpolster geführt. Dieses letztere ist nach ungefähr 1 Sekunde gefüllt und schließt dann das Relaisventil, wodurch das Fühlersignal zum pneumatischen Verstärker unterbrochen wird und ebenso die Zufuhr von Druckluft zum Luftpolster und zum Verschiebeorgan. Die Verschiebung des Changiermechnismus wird darauf gestoppt und der Druck im Luftpolster wird wieder abfallen. Endlich öffnet das Relaisventil wieder, so daß das Drucksignal des Fühlers wieder Zugang zum Verstärker bekommt. Falls der Changiermechanismus sich während dieses 1 Sekunde dauernden Zeitraums nicht genügend weit vom Garnwickel entfernt hat, wird sich der oben beschriebene Vorgang wiederholen. Der Changiermechanismus wird darauf während einer zweiten Periode von einer Sekunde weiter vom Garnwickel entfernt. Dieses wiederholt sich so lange, bis der Changiermechnismus einen ausreichenden Abstand zum Garnwickel hat. Die Dauer der Periode (in diesem Fall 1 Sekunde).während welcher die Verstellung stattfindet, ist natürlich so gewählt worden, daß die in dieser Periode auftretende Verschiebung kleiner ist als in dem Zustand ohne die besagten speziellen Vorkehrungen. Auf diese Weise wird verhindert, daß die Hystere des pneumatischen Verstärkers die Verstellung des Changiermechanismus beeinflußt. Jedesmal, wenn das Drucksignal des Fühlers den Ansprechwert des Verstärkers überschreitet, führt der Changiermechanismus einen Korrekturschritt von bestimmter Größe aus, der kleiner ist als die Verschiebung, die ohne die beschriebenen speziellen Vorkehrungen auftreten. Ein Nachteil dieser bekannten Ausführung besteht darin, daß das Fühlersignal während der Korrekturschritte keinen Einfluß auf die Verschiebung hat. Es kann nicht die Rede sein von einer Steuerschaltung, durch welche der Abstand zwischen dem Changiermechanismus und dem Garnwickel während der Korrekturbewegung kontinuierlich mit dem gewünschten Abstand verglichen wird. Die bekannte Einrichtung führt Korrekturschritte von festgelegter Größe aus und entscheidet nach jeder Korrektur, ob ein nächster Korrekturschritt gemacht werden soll. Dagegen kann bei der zuletzt beschriebenen Ausführung der Einrichtung nach der Erfindung das Fühlersignal während der Verschiebung der Changiereinrichtung fortdauernd Einfluß darauf nehmen; sobald der Druck des Fühlersignals unter den zweiten Schwellwertdruck abfällt, wird die Verschiebung der Changiereinrichtung in Bezug zum Garnwickel angehalten. Von weiterem Vorteil ist, daß sowohl der Ansprechwert (= erster Schwellwertdruck) als auch der zweite Schwellwertdruck einstellbar sind, so daß beide Werte auf einen optimalen Wert zum Korrigieren der Spaltbreite eingestellt werden können.

[0013] Wenn der Druck in der Fangdüse unter den zweiten Schwellwertdruck abfällt, kann die Verschieberichtung der Changiereinrichtung umgekehrt werden. Einfacher ist jedoch eine Ausführung der Vorrichtung nach der Erfindung, bei der die logische Steuereinrichtung,beim Abfallen des Drucks in der Fangdüse unter den zweiten Schwellwertdruck, die Verschiebung der Changiereinrichtung in Bezug auf den Garnwickel beendet. Es sei darauf aufmerksam gemacht, daß, wenn hier von "Entfernen" bzw. "Verschieben" der Changiereinrichtung die Rede ist, hiermit stets eine Relativbewegung der Changiereinrichtung in Bezug auf den Garnwickel gemeint ist. Diese Relativbewegung kann eine translatorische Bewegung allein der Changiereinrichtung oder auch allein des Garnwickels sein. Im ersten Fall ist die Changiereinrichtung mit der Verschiebeeinrichtung verbunden, im zweiten Fall der Garnwickel.

[0014] Da die Erfindung bezweckt, daß der Garnwickel während des Aufwickelns nicht von der Changiereinrichtung berührt wird, kann es zweckmäßig sein, anstelle des allgemein gebräuchlichen Antriebs des Garnwickels an seinem Umfang, den Garnwickel über seine Welle anzutreiben und die Drehzahl der Antriebswelle so zu steuern, daß die Umfangsgeschwindigkeit des Garnwickels während seines Anwachsens dieselbe bleibt. Für den Fall, daß das Garn vor seinem Aufwickeln über ein eine Geschwindigkeit erteilendes Organ läuft - wie z. B. eine Galette -,kann die Drehzahlregelung irgendwie auf einer Spannungsmessung beruhen. Die Drehzahl wird so gesteuert, daß die Garnspannung zwischen dem geschwindigkeiterteilenden Organ und dem Garnwickel konstant bleibt. Wenn jedoch die Anwendung eines geschwindigkeiterteilenden Organs vor dem Aufwickeln nicht erwünscht ist, so daß die Garngeschwindigkeit einzig durch die Aufwickelgeschwindigkeit des Garnwickels bestimmt ist, und es weiterhin erwünscht ist, daß die Geschwindigkeit gesteuert wird,ohne daß der Faden berührt wird, dann kann die Geschwindigkeitssteuerung auf einer Geschwindigkeitsmessung des Garnes anstelle einer Spannungsmessung des Garnes basieren. Dieses bringt jedoch einige Probleme mit sich, wenn es notwendig ist, daß das Garn frei - d.h. unberührt - von der Geschwindigkeitsmeßeinrichtung laufen soll. Eine derartige Situation tritt beim Schnellspinnen von synthetischen Garnen auf. Bei Geschwindigkeiten von einigen tausend Metern pro Minute ist es erwünscht, daß das Garn soviel wie möglich geschont wird, indem man es vor dem Aufwickeln mit so wenigen Organen wie möglich in Berührung bringt.

[0015] Um ein Garn mit konstanter Geschwindigkeit aufwickeln zu können, ohne daß es vor dem Garnwickel mit einem geschwindigkeiterteilenden oder einem geschwindigkeitmessenden Organ in Berührung kommt, kann die Aufwickelvorrichtung nach der Erfindung eine Antriebseinrichtung aufweisen, die einen Antriebsmotor mit regelbarer Drehzahl umfaßt. Die Antriebseinrichtung kann deshalb weiterhin ausgestattet werden mit

a) zwei Detektoren, die mit einem gegebenen Abstand L zueinander nahe dem Garnweg angeordnet sind und in Abhängigkeit von der Bewegung des Garnes elektronische Signale x (t) bzw. y (t) abgeben;

b) einem Correlator, der ein elektrisches Signal liefert, das mit der gegenseitigen Wechselbeziehung der von den Detektoren abgegebenen Signalen für einen festgesetzten eingestellten Wert für die Verzögerungszeit, die definiert ist durch

übereinstimmt, wobei V die gewünschte Garngeschwindigkeit bedeutet; c) Mitteln zur Feststellung, ob die Wechselbeziehung (crosscorrelation) ihr Maximum erreicht hat und d) Korrekturmitteln, die mit den obengenannten Mitteln gekuppelt sind und dazu dienen, die Drehzahl des Antriebmotors zu korrigieren bis die Wechselbeziehung (crosscorrelation) ihr Maximum erreicht hat.

[0016] Unter "Wechselbeziehung" (crosscorrelation) ist hier im allgemeinen Sinn jede geeignete Funktion zu verstehen, welche die Beziehung zwischen den Signalen x (t) und y (t), bzw. zwischen den davon abgeleiteten Signalen in Abhängigkeit von der Verzögerungszeit wiedergibt. Als Detektoren können z. B. optischelektronische Abtaster verwendet werden, die das vom Garn zurückgestrahlte Licht in ein elektronisches Signal umwandeln. Vorzugsweise werden jedoch Detektoren zum Messen elektrostatischer Ladungen (im folgenden auch kurz Detektoren genannt) angewendet, welche elektrische Signale x (t) bzw. y (t) abgeben, die durch die auf dem Garn vorhandene elektrische Ladung hervorgerufen werden.

[0017] Drückt man die Wechselbezeihung durch die Funktion aus:

worin x (t) und y (t) die mittleren Werte von x (t) bzw. y (t) darstellen, dann ist zur Bestimmung des Maximums von ^y xy diese Funktion für unterschiedliche Werte von Z zu berechnen. Dies ist jedoch in Fällen wie im vorliegenden zu zeitaufwendig, da es notwendig ist, die Aufwickeldrehzahl bei Abweichungen der Garngeschwindigkeit vom gewünschten Wert augenblicklich zu korrigieren.

[0018] In diesem Zusammenhang wird vorzugsweise eine Ausführung der Vorrichtung verwendet, bei der die Mittel zur Bestimmung, ob die Wechselbeziehung ihr Maximum erreicht, einen Differentiator zur Differenzierung zweier Detektorsignale über die Zeit umfassen, so daß ein differenziertes Detektorsignal y' (t) ersalten wird,und wobei die Signale x (t) und y (t) dem Korrelator zugeführt werden. Die Wechselbeziehung nimmt dann die folgende Form an:

Die Funktion φ_xy, (τ) ist 0 für f _xy (τ) = max., so daß das Problem der Bestimmung des max. Wertes von φ_xy (τ) reduziert ist auf die einfachere Bestimmung des Nulldurchgangs der Funktion φ_xy, (τ).

[0019] Eine weitere Vereinfachung der Geschwindigkeitssteuerung kann durch eine Einrichtung erreicht werden, bestehend aus a) Polaritätsdetektoren, denen die Signale x (t) und y'(t) zugeführt werden und welche die Ausgangssignale sign. x(t) bzw. sign. y'(t) liefern, welche die Polarität der Signale x(t) und y'(t) in Bezug auf einen Vergleichswert wiedergeben.; b) ein Schieberegister, dessen Eingang das Signal sign x(t) zugeführt wird; c) einen Schiebeimpuls-Generator, der mit dem Schieberegister verbunden ist, welches Schiebeimpulse von einstellbarer Frequenz f_s dem Schieberegister zuführt, so daß das Schieberegister an seinem n-ten Element ein Ausgangssignal sign x (t -

) liefert; d) einen Multiplizierer zum logischen Multiplizieren des Ausgangssignals sign x (t -

) mit dem Signal sign y'(t); und e) einen Integrator, der mit dem Ausgang des Multiplizierers verbunden ist und einen Teil des Korrekturmittels zum Einstellen der Motordrehzahl bildet.

[0020] Hier wird das bei der Messung der Geschwindigkeit von Gasen und Flüssigkeiten bekannte Prinzip der Polaritätscorrelation angewandt. Dies besagt, daß die Wechselbeziehung der Signale x(t) und y(t) mit nach der Gauß'schen Kurve verteilten Amplituden für denselben Wert von f Nulldurchgänge und Extremwerte zeigt wie die Wechselbeziehungen von sign x(t) und sign y(t). Die Beziehung kann mit einfachen digitalen Mitteln verwirklicht werden, wobei ein Schieberegister für die Zeitverzögerung sorgt (s. Meßtechnik 7, 1971, Seiten 152 bis 157). Bei einer ersten Ausführungsform der letztgenannten Vorrichtung kann ein automatischer Regler zum Regeln der Drehzahl des Antriebsmotors vorgesehen sein, welcher Regler einen Eingang für die gemessenen Werte der Garngeschwindigkeit und einen Eingang zum Einstellen des gewünschten Wertes der Garngeschwindigkeit aufweist und bei welcher der Schiebeimpuls-Generator von einem Impulsgenerator mit einer von einer Steuerspannung abhängigen Pulswiederholungsfrequenz gebildet ist. Dabei ist der mit dem Ausgang des Multiplizierers verbundene Integrator mit seinem Ausgang an einen Steuereingang des Impulsgenerators zum Liefern einer Steuerspannung und weiterhin am Eingang (für die gemessenen Werte) des Reglers angeschlossen.

[0021] Eine andere Ausführungsform der Vorrichtung weist einen Regler zum Regeln der Drehzahl des Antriebsmotors auf, bei welcher der mit dem Ausgang des Multiplizierers verbundene Integrator einen Teil des Reglers ausmacht und bei welcher der Schiebeimpuls-Generator von einem Impulsgenerator gebildet ist, der dem Schieberegister Schiebeimpulse mit einer Frequenz

zuführt.

[0022] Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung - die eine Differenzierung des analogen Detektorsignals überflüssig macht - umfaßt der Korrelator: a) Polaritätsdetektoren, denen die Signale x (t) und y(t) zugeführt werden und die Ausgangssignale sign x(t) bzw. sign y(t) liefern, welche die Polarität der Signale x(t) und y(t) in Bezug auf einen Vergleichswert angeben; b) ein N-bits-Schieberegister, dessen Eingang das Signal x(t) zugeführt wird; c) einen mit dem Schieberegister verbundenen Schiebeimpuls-Generator, der dem Schieberegister Schiebeimpulse von einstellbarer Frequenz f_s zuführt, so daß das Schieberegister in seinem i-ten Element ein Ausgangssignal sign. x(t -

) liefert; d) einen ersten Multiplizierer, der mit dem Ausgang des (n-2)-ten Elementes des Schieberegisters und mit dem Ausgang des Polaritätsdetektors für das Signal y (t) zum logi- schen Multiplizieren der Signale sign x(t -

) und sign y(t) verbunden ist, wobei n = N ist; e) einen zweiten Multiplizierer, der mit dem Ausgang des n-ten Elementes des Schieberegisters und mit dem Ausgang des Polaritätdetektors für das Signal y(t) zum logischen Multiplizieren der Signale sign x(t -

) und sign y (t) verbunden ist; f) einen Taktimpulsgenerator; g) einen an dem Taktimpulsgenerator angeschlossenen elektronischen Differentialzähler, dessen Subtraktionseingang durch Ansteuerung des ersten Multiplizierers, und dessen Additionseingang durch Ansteuerung des zweiten Multiplizierers geöffnet wird zum Rückwärtszählen bzw. Vorwärtszählen der angelieferten Taktimpulse; und h) eine an den Zähler angeschlossenen Digital-Analog-Wandler zum Wandeln des Zählerstandes in ein Analogsignal, welches dem Schiebeimpuls-Generator zugeführt wird. Als Polaritätsdetektoren wird vorzugsweise ein Vergleicher verwendet, der Ausgangsspannungen auf einem von zwei logischen Niveaus "1" bzw. "0" liefert, und zwar auf dem einen Niveau, wenn die Eingangsspannung des Vergleichers über dem Vergleichswert und auf dem anderen Niveau, wenn die Eingangsspannung unter dem Vergleichswert liegt. Als Multiplizierer kann eine logische Schaltung verwendet werden, welche die Funktion X.Y + X.Y hat, worin X und Y Signale am Eingang des Multiplizierers sind.

[0023] Bei einer alternativen Ausführungsform ist der Multiplizierer als logische Schaltung mit der Funktion X.Y + X.Y ausgebildet, wobei X und Y Signale am Ausgang des Multiplizierers sind.

[0024] Die Erfindung wird anhand von in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.

[0025] Es zeigen:

Fig. 1 Eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Spulvorrichtung;

Fig. 2 in perspektifischer Darstellung einen Teil der Spulvorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Prinzipskizze der pneumatischen Steuerung für die erfindungsgemäße Spulvorrichtung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Geschwindigkeitssteuerung für die erfindungsgemäße Spulvorrichtung;

Fig. 5 eine abgewandelte Ausführungsform der Geschwindigkeitssteuerung gemäß Fig. 4;

Fig. 6 die Geschwindigkeitssteuerung gemäß Fig. 4 und 5, und 7 jedoch für digitale Arbeitsweise bzw.

Fig. 8 eine abweichende Ausführungsform der Konstruktionen gemäß Fig. 6 und 7;

Fig. 9 die Impulssignale,die mit der Ausführungsform gemäß Fig. 8 abgegeben werden.

[0026] Anhand der Fig. 1 wird vor allem die Lage der Changiereinrichtung relativ zum Garnwickel erklärt. Aus der schematisch angedeuteten Schmelzspinneinrichtung 1 tritt eine große Anzahl von gesponnenen Fasern aus, die anschließend zu einem Bündel 2 zusammengefaßt sind. Es soll darauf hingewiesen sein, daß die Erfindung nicht nur für das Aufwickeln von multifilem Garn, sondern auch zum Aufwickeln von Einzelfäden geeignet ist. Das Bündel 2 - im folgenden als Garn bezeichnet - wird zu einer Changiereinrichtung geführt. Unter einer "Changiereinrichtung" ist eine Einrichtung zu verstehen, die dem Garn eine zu seiner Laufrichtung quergerichtete Changierbewegung erteilt, um das Aufwickeln des Garns auf eine Spule zu ermöglichen. Es können zu diesem Zweck unterschiedliche Konstruktionen für die Changiereinrichtung verwendet werden. Z. B. kann sie als ein von einer Stange hin-und hergeführter Fadenführer ausgebildet sein. Oder die Changiereinrichtung kann einen Fadenführer aufweisen, der teilweise in eine schraubenlinienförmige Nut eingreift, die in den Mantel einer Walze eingelassen ist. Durch Drehung der Walze wird dem Fadenführer eine hin- und hergehende Bewegung erteilt. Desgleichen ist denkbar, daß die Changiereinrichtung außer der oben erwähnten Kombination von Fadenführer und zugehörigem Antrieb (Changierwalze) zusätzlich eine angetriebene Nutwalze umfaßt. Diese Nutwalze kann dem Garn unmittelbar bevor es auf die Hülse aufgewickelt wird, eine hin- und hergehende Bewegung erteilen. Im Falle einer derartigen Anordnung läuft das Garn zunächst durch den hin- und hergehenden Fadenführer und anschließend durch die Nut der angetriebenen Nutwalze. Durch geeignete Abstimmung der hin- und hergehenden Bewegung des Fadenführers mit der Drehung der Nutwalze kann gewährleistet werden, daß die Länge des jeweils an der Changierbewegung teilnehmenden Fadenabschnitts während eines Hin- und Herganges soweit wie möglich konstant gehalten wird. Dadurch wird erreicht, daß kein plötzlicher Spannungswechsel während des Changierens auftritt. Spulvorrichtungen mit Changiereinrichtungen der oben beschriebenen Konstruktion sind bekannt, z.B. nach den niederländischen Patentanmeldungen Nr. 6 917 046; 7 110 991 und ? 115 530.

[0027] Für die Konstruktion gemäß Fig. 1 wird angenommen, daß die Changiereinrichtung einen hin- und hergehenden Fadenführer 3 umfaßt, der von einer Changierwalze 4 mit gewindeartiger Nut angetrieben wird, und eine Nutwalze 5, die von einem in Fig. 1 nicht dargestellten Motor angetrieben wird. In einiger Entfernung von der Nutwalze ist ein Garnwickel 6, welcher auf einer Hülse 7 aufgewickelt ist, auf einer Antriebswelle 8 angeordnet. Die Antriebswelle 8 wird vom Motor 9 drehend angetrieben. Der Garnwickel 6 bildet zusammen mit der Changiereinrichtung - in diesem Falle mit der Nutwalze 5 - die Begrenzung eines schmalen Luftspaltes 10, der sich in axialer Richtung des Garnwickels erstreckt. Nahe der Umfangsoberfläche des Garnwickels ist ein pneumatischer Fühler angeordnet, der aus einem Luftkanal 11 besteht, dessen linkes Ende 12 nahe dem Luftspalt 10 liegt. Am anderen Ende 13 des Luftkanals 11 sind beidseitig zwei Luftleitungen angeschlossen, von denen die eine in Fig. 1 mit der Bezugsziffer 14 bezeichnet ist. Beide Luftanschlüsse sind jeweils über eine Leitung mit einer pneumatischen Steuereinrichtung 15 verbunden, so der Anschluß 14 über die Leitung 16.

[0028] Wie aus Fig. 2 zu ersehen, wird ein Hauptluftstrom durch eine der Leitungen dem Kanal 11 zugeführt, durch welchen er quer zur Längsrichtung des besagten Kanales hindurchgeht, über eine andere Luftleitung wird er danach zu der Steuereinrichtung 15 zurückgeführt. Die Drehung des Garnwickels in der vom Pfeil 17 in Fig. 1 angegebenen Richtung bewirkt einen tangentialen Luftstrom, der mit 18 bezeichnet ist. Die Stärke des tangentialen Luftstromes 18, der im Luftkanal 11 strömt, verändert sich mit der Weite des Luftspaltes 10.

[0029] Daraus ergibt sich eine Unterbrechung des Hauptluftstromes in größerem oder kleinerem Maße, und der Druck der zu der Steuereinrichtung zurückgeführten Luft wird sich entsprechend verändern. Dieser Druck ist daher ein Maß für die Weite des Luftspaltes 10, so daß er als Grundlage zum Steuern der Weite des Luftspaltes 10 dienen kann. Zu diesem Zweck ist die pneumatische Steuereinrichtung 15 mit einer Verschiebeeinrichtung 19 verbunden, welche die Nutwalze 5 vom Garnwickel fortbewegt, wenn letzterer im Durchmesser wächst. Die dazu erforderliche Verbindung zwischen der Verschiebeeinrichtung 19 und der Nutwalze 5 ist in Fig. 1 durch eine gestrichelte Linie 20 schematisch angedeutet. Auch der pneumatische Fühler 11 und die Changierwalze 4 mit dem Fadenführer 3 sind mit der Verschiebeeinrichtung 19 verbunden, wie entsprechend durch die gestrichelten Linien 21 und 22 gezeigt ist. Wenn die Verschiebeeinrichtung 19 in Tätigkeit ist, werden die Nutwalze 5, der pneumatische Fühler 11 und die Changierwalze 4 mit dem Fadenführer 3 als Ganzes weiter bewegt. Die Steuerung der Verschiebeeinrichtung 19 durch die Steuereinrichtung 15 erfolgt über die Leitung 23. Diese Steuerung kann pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch ausgeführt werden.

[0030] Anhand der Fig. 2 und 3 wird die Lage der Changiereinrichtung 3, 4 und 5 und des Pneumatikfühlers 11, der schematisch in Fig. 1 dargestellt ist, weiter beschrieben. Gleiche Teile sind mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet. Auf seinem Weg zum Garnwickel 6 läuft das Garn 2 über den Fadenführer 3 (in Fig. 2 nicht dargestellt) und danach durch die schraubenförmige Nut 24 in der Mantelfläche der Nutwalze 5. Der Weg der zuletzt auf den Garnwickel gelegten Garnwindung ist in Fig. 2 mit der Bezugsziffer 25 bezeichnet. Nutwalze 5 ist mit ihren Wellenenden in Tragplatten 26 und 27 einer Tragbrücke 28 gelagert. Das linke, sichtbare Wellenende ist mit der Bezugsziffer 29 bezeichnet. Die Nutwalze ist durch einen Elektromotor 30 angetrieben, dessen Stator 31 an der Tragbrücke 28 befestigt ist. Die Tragbrücke 28 trägt die Changierwalze 4 mit dem Fadenführer 3 (in Fig. 2 nicht sichtbar).

[0031] Die Tragbrücke 28 kann sich unter der Wirkung des Pneumatikzylinders (Verschiebeeinrichtung) 19 aufwärts bewegen. Der Kolben des Pneumatikzylinders 19 ist mittels einer Kolbenstange 20 mit der Tragbrücke 28 verbunden. Die Tragbrücke 28 ist durch Führungsstäbe 32 und 33 geführt. In der Nähe des Luftspaltes 10 zwischen dem Garnwickel 6 und der Nutwalze 5 mündet das linke Ende 12 des Luftkanals 11, welches als pneumatischer Fühler wirkt. Besagtes Ende 12 erstreckt sich über einen beträchtlichen Teil der Länge des Garnwickels 6, um den Einfluß örtlicher Schwankungen auf der Länge des Luftspaltes soweit wie möglich auszugleichen. Am rechten Ende 13 des Luftkanals 11 ist eine Strahldüse 14 und eine Fangdüse 34 befestigt. Diese beiden Düsen sind über flexible Rohre (Schläuche) 16 und 35 entsprechend mit der pneumatischen Steuereinrichtung 15 verbunden, die einen Satz von auf einem Gestell 42 angeordneten Einheiten 36 bis 41 umfaßt. Die Steuereinrichtung ist über Druckl uftleitungen 43 und 44 an eine Druckluftquelle (nicht dargestellt) angeschlossen, die durch die Einheit 41 und die Luftleitung 23 mit dem Pneumatikzylinder (Verschiebeeinrichtung) 19 verbunden sein kann.

[0032] Eine andere Druckluftleitung 45 fördert Druckluft zu der Einheit 36. Der im Luftkanal 11 gesammelte tangentiale Luftstrom 18 trifft dann am Kanalende 13 auf den Hauptluftstrom 46 zwischen der Strahldüse 14 und der Fangdüse 34. Aus dem Schaubild gemäß Fig. 3 geht hervor, in welcher Weise der tangentiale Luftstrom 18 die Lage der Tragbrücke 28 steuert, an welcher die Changiereinrichtung befestigt ist. Durch die Luftleitung 45 fließt Druckluft über die Drossel 36 und eine Leitung 16 zu der Strahldüse 14 an dem pneumatischen Fühler 11. Die aus der Strahldüse 14 austretende Luft fließt in Richtung auf die Fangdüse 34, die am Fühler 11 gegenüber der Fangdüse angeordnet ist. Der Eintritt der Strahldüse steht über die Leitung 47, eine Drossel 37, die Leitungen 48 und 35 mit dem Auslaß der Fangdüse 34 in Verbindung. Die Leitung 35 ist außerdem mit einem ersten Schwellwertschalter 38 und durch eine Leitung 49 mit einem zweiten pneumatischen Schwellwertschalter 39 verbunden. Der Schwellwertschalter 38 stellt über eine Leitung 50, ein NICHT-Element 40 und eine Leitung 51 eine Verbindung zum Steuerventil 41 her. Der Schwellwertschalter 39 stellt über die Leitung 52 eine Verbindung zum Ventil 41 her. Die Schwellwertschalter 38 und 39 und das NICHT-Element 40 sind mit einer Druckluftquelle verbunden, die in Fig. 3 nicht im einzelnen gezeigt ist.

[0033] Es sei angenommen, der Garnwickel 6 sei derart angewachsen, daß der Luftspalt 10 einen Mindestwert von z. B. 1 mm angenommen hat. Dementsprechend hat der tangentiale Luftstrom 18 seine Mindeststärke. Der Hauptluftstrom 46 zwischen der Strahldüse 14 und der Fangdüse 34 wird somit sehr wenig gestört werden, so daß der Luftdruck in der Fangdüse seinen höchsten Wert hat. Es sei angenommen, der max. Druck P₁ sei "1". Dann wird am Ausgang des Schwellwertschalters 38 in der Leitung 50 ein Mindestdruck vorherrschen, der durch "0" dargestellt sei. Das NICHT-Element 40 bewirkt, daß der Druck in der Leitung 51 auf den max. Wert, der "1" entspricht, zurückgebracht wird. Dadurch wird das Steuerventil 41 veranlaßt, die in Fig. 3.gezeigte Stellung einzunehmen, in welcher die Druckluftleitung 44 mit der Leitung 23 verbunden ist. Durch die zuletzt erwähnte Leitung fließt nun Druckluft zum Pneumatikzylinder (Verschiebeeinrichtung) 19, der darauf mittels seines Kolbens 20 die Tragbrücke mit der Changiereinrichtung aufwärts bewegt, so daß die Breite des Luftspaltes 10 größer wird. Während der Luftdruck in der Leitung 35 und somit auch in der Leitung 49 den Wert "1" hat, entspricht der Luftdruck in der Leitung 52 hinter dem zweiten Schwellwertschalter 39 dem Wert "0".

[0034] Die Verstellung der Changiereinrichtung bewirkt, daß die Breite des Luftspaltes 10 größer wird, wodurch die Stärke des tangentialen Luftstromes 18 wächst. Hierdurch nimmt der Luftdruck in der Fangdüse 34 und infolgedessen auch der Druck in den Leitungen 35 und 49 ab und erreicht gegebenenfalls einen Schwellwert ^P₂ (P₂ < ^P₁), der "0" entspricht.

[0035] Der zweite Schwellwertschalter 39 bringt nun den Druck in der Leitung 52 auf den Wert "1". Da auch der Druck in der Leitung 51 inzwischen auf den Wert "0" zurückgefallen ist, wird das Steuerventil 41 unter dem Einfluß des Druckes in der Leitung 52 eine Position einnehmen, in welcher die Verbindung der Druckluftleitung 44 mit der Leitung 23 unterbrochen ist.

[0036] Die Bewegung der Changiereinrichtung von dem Garnwickel fort wird nun angehalten. Es ist auch möglich, die Breite des Luftspaltes 10 dadurch zu steuern, daß neben der Korrekturbewegung der Changiereinrichtung in Richtung von dem Spulenwickel fort, eine Korrekturbewegung auf den Garnwickel zu ausgeführt wird.

[0037] Wie bereits vorher erwähnt, geben die Schwellwertschalter 38 und 39 eine logische Umkehrung ihrer Eingangssignale. So liefern sie im Falle des Eingangssignales "1" das Ausgangssignal "0" - und umgekehrt. Im Grunde könnte deshalb die Kombination des Schwellwertschalters 38 und des NICHT-Elementes 40 ersetzt werden durch einen Schwellwertschalter, der keine Umkehrung bewirkt. Es wurde jedoch gefunden, daß mit der besagten Kombination von Bauelementen eine stabilere Positionierung erreicht wird. Als Elemente 38 und 39 werden pneumatische Schwellwertschalter eingesetzt, die unter dem Handelsnamen DRELOBA erhältlich sind. Dann ist der Schwellwert (P₁ bzw. P₂) einstellbar.

[0038] Dadurch, daß man den Hauptluftstrom in einigem Abstand von der Einlaßöffnung 12 durch den Luftkanal 11 fließen läßt, werden Schwankungen im tangentialen Luftstrom durch die Pufferwirkung des Luftkanales gemittelt.

[0039] Es sei hinzugefügt, daß die vorbeschriebene Anwendung von Strahl- und Fangdüse im Rahmen der vorliegenden Vorrichtung nicht als Einschränkung betrachtet werden soll. Als derartige Vorrichtungen sind solche zu verstehen, die es ermöglichen, einen Hauptluftstrom zu erhalten, der quer zu einem Tangentialluftstrom fließ^* und den letzteren wirksam beeinflußt. Was den Tangentialluftstrom anbetrifft, so besteht keine absolute Notwendigkeit, ihn dadurch hervorzurufen, daß man Luft verwendet, die durch die Drehbewegung des Garnwickels mitgerissen wird. Es können andere Mittel zur Erzeugung eines im Luftspalt tangential gerichteten Luftstromes verwendet werden. Es ist z. B. möglich, einen künstlich erzeugten Luftstrom mit Hilfe eines Lüfters in dem Luftspalt zu erhalten. Mit Hilfe des oben besprochenen Steuersystems kann eine Breite des Luftspaltes von nur wenigen Millimetern - bei Garngeschwindigkeiten von 3.000 bis 5.000 m/min - eingehalten werden.

[0040] Anhand der Fig. 4 bis 7 wird ein System der Geschwindigkeitssteuerung des Antriebsmotors 9 erläutert.

[0041] In Fig. 4 bezeichnet 1 eine Spinnvorrichtung, durch welche eine Anzahl von Fasern zu einem Garn 2 gesponnen wird. Ohne eine geschwindigkeiterteilende Vorrichtung - wie z.B. eine Galette - zu überlaufen, wird das Garn zu einem Wickel 6 aufgespult, der von einem Motor 9 drehend angetrieben wird.

[0042] Nahe dem Laufweg des Garnes 2 sind zwei Detektoren 53 und 54 zum Messen statischer Elektrizität in einem Abstand L zueinander angeordnet. Die beiden Detektoren bestehen aus Elektroden 55 und 56 und entsprechend aus Signalverstärkern 57 und 58. Die Detektoren berühren das Garn nicht.

[0043] Eine auf dem Garn vorhandene elektrostatische Ladung induziert in den Elektroden 55 und 56 Wechselspannungen, die von den Verstärkern 57 und 58 verstärkt werden. Diese verstärkten Spannungen x (t) bzw. y (t) werden über die Anschlüsse 59 und 60 zu einer Korrelationseinrichtung 61 geführt. Die Korrelationseinrichtung 61 leitet hiervon ein Signal ab, das wenigstens annähernd die Korrelationsfunktion

Dieses Signal wird über den Anschluß 62 zu der extremwertsuchenden Schaltung 63 geleitet, die dazu dient, den Wert τ zu finden, für den die Funktion φ_xy (τ) ein Maximum hat.

[0044] Systeme zum Feststellen des max. Wertes einer Funktion sind an sich bekannt. Im vorliegenden Falle verstellt die Schaltung 63 über eine Korrektureinrichtung 64 und die Leitungen 65 und 66 die Einstellung der Verzögerungszeit im Korrelator 61. Das die Verzögerungszeit τ darstellende Signal wird außerdem über einen Anschluß 67 an den Rechner 68 geleitet. Der letztere gibt ein Signal an den Anschluß 69 ab, welches dem

entspricht, wobei L der Abstand zwischen den Fühlern 53 und 54, die eingestellte Verzögerungszeit und V die zu berechnende Garngeschwindigkeit ist.

[0045] Das Signal des Rechners 68 wird an eine automatisch arbeitende Steuereinheit 70 geleitet, die dazu dient, die Drehzahl des Motors 9 so zu regulieren, daß die Aufwickelgeschwindigkeit V des Garns auf einem gewünschten Wert V gehalten wird. Dieser Wert ist an der Steuereinheit eingestellt, wie durch die Leitung 71 schematisch angedeutet. Die Verbindung des Reglers 70 mit dem Aufwickelmotor 9 ist durch die Bezugsziffer 72 und die Antriebswelle für den Garnwickel durch die gestrichelte Linie 8 angezeigt.

[0046] Ein anderes Ausführungsbeispiel des Steuersystems ist in Fig. 5 gezeigt. In dem Korrelator 61 dieser Einrichtung ist ein fester Wert für die Verzögerungszeit τ eingegeben, welcher der gewünschten Garngeschwindigkeit V entspricht und die Gleichung

erfüllt, wie durch den Pfeil 73 angedeutet. Bei dieser Ausführungsform ist die extremwertsuchende Einrichtung 63 über einen Anschluß 74 mit einer automatischen Steuereinrichtung 70 verbunden. Die Steuereinrichtung 70 dient dazu, den Antriebsmotor 9 auf solch eine Geschwindigkeit einzustellen, daß die Korrelationsfunktion f _xy (τ) ihr Maximum erreicht. Von der Feststellung der tatsächlichen Garngeschwindigkeit V_g und ihrem Vergleich mit dem gewünschten Wert V - wie in dem System nach Fig. 4 - ist hier nicht die Rede. Die Ausführungsform nach Fig. 5 in ihrer Gesamtheit stellt sich dar wie eine extrenwertsuchende Einrichtung, die auf das Maximieren der Korrelationsfunktion φ_xy ( T ) durch Variieren der Drehzahl des Motors 9 gerichtet ist.

[0047] Eine mögliche Konstruktion, der das Prinzip der Geschwindigkeitssteuerung gemäß Fig. 4 zugrunde liegt, soll nun anhand der Fig. 6 näher erläutert werden.

[0048] Die Signale der Detektoren 53 und 54 zur Feststellung elektrostatischer Ladungen werden wieder an den Korrelator 61 geleitet. Jedoch wird das Signal y (t) des Detektors 54 zuerst durch das RC-Glied 75-76 zu y'(t) differenziert. Der Korrelator 61 hat zwei Polaritätsdetektoren in Form von Vergleichern 77 und 78, denen die Signale x (t) und y' (t) zugeleitet werden. Die Vergleicher sind auf eine Bezugsspannung "0" eingestellt, bei denen sie eine Rechteckspannung liefern, die positiv ("1") ist, wenn das Eingangssignal positiv ist und welche Null ("0") ist, wenn das Eingangssignal negativ ist. Auf diese Weise zeigen also die Ausgangssignale der Vergleicher die Polarität der entsprechenden Eingangssignale an. Sie sollen mit sign x (t) und sign y' (t) bezeichnet werden.

[0049] Es sei darauf hingewiesen, daß das Ausgangssignal der Vergleicher nicht notwendigerweise zwischen einem positiven Wert und "0" geändert, daß der Wert von

dem Wert von

näher kommt. Schließlich stellt sich ein Zustand ein, bei dem der Integrator 89 eine Spannung U an den Schiebeimpuls-Generator mit

liefert. Da die Spannung U proportional zu f ist, ist U auch ein Maß für die Garngeschwindigkeit V . Aus U = c.f folgt, daß

ist. Um die Drehzahl des Antriebsmotors 9 auf einen Wert zu bringen, der der gewünschten Garngeschwindigkeit V entspricht, wird die Ausgangsspannung U über die Anschlüsse 87 und 69 an Regler 70 weitergegeben. An diesem Regler wurde der Sollwert für die gewünschte Garngeschwindigkeit eingestellt. Diese Einstellmöglichkeit ist in Fig. 6 durch den Pfeil 71 schematisch angedeutet. Der Regler 70 - vom PI-Typ - ist über den Anschluß 72 mit einem Inverter 90 für die Speisung des Antriebsmotors 9 verbunden. Der Drehstrommotor 9 ist ein Drehstrom-Synchronmotor. Er wird über ein Kabel 91 vom Inverter 90 gespeist. Der Inverter 90 gibt einen Dreiphasenstrom ab, dessen Frequenz von der Höhe der von der Steuereinrichtung 70 abgegebenen Gleichspannung abhängt. Die Drehzahl des Antriebsmotors 9 ist folglich mit der über den Anschluß 72 kommenden Eingangsspannung zu steuern.

[0050] Der Inverter ist von an sich bekanntem Typ und besteht aus einem Wandler, der Gleichspannung in ein Dreiphasensignal von bestimmter Frequenz umwandelt, und aus einem Leistungsverstärker. So lang nun die Garngeschwindigkeit V , ausgedrückt durch die vom Integrator 89 abgegebene Spannung U, gleich dem gewünschten Wert V ist, bleiben die Eingangsspannung des Inverters 90 und damit die Frequenz des Dreiphasenstromes und die Drehzahl des Antriebsmotors 9 konstant. In dem Moment jedoch, wenn V_g von V abweicht, ändert der PI-Regler 70 die Eingangsspannung des Inverters so, daß die Garngeschwindigkeit V_g auf den gewünschten Wert V zurückgeführt wird. Auf diese Weise kann die Garngeschwindigkeit in der Spinnzone auf einen gewünschten Wert V gehalten wurden, ohne daß das Garn, bevor es den Garnwickel erreicht, über eine Galette laufen muß, die ihm die Geschwindigkeit V erteilen würde.

[0051] Um die Spannung des auf den Wickel 6 aufgespulten Garnes zu reduzieren, kann die Nutwalze 5 als sogenannte Voreilwalze fungieren. Das bedeutet, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Nutwalze 5 größer ist als die Garngeschwindigkeit, wodurch die Garnspannung, nachdem das Garn die Nutwalze passiert hat, kleiner ist als davor. Eine derartige Spannungsreduzierung kann natürlich nur dann erreicht werden, wenn die Nutwalze sich frei - d.h. ohne Berührung mit dem Garnwickel - drehen kann. Mit anderen Worten: Eine Spannungsverminderung kann nicht mit einer Walze erreicht werden, die in Berührung mit dem Garnwickel steht.

[0052] Dasselbe gilt - mit der nötigen Abänderung - für den Fall, daß die Aufwickelspannung zu niedrig ist, und deshalb erhöht werden muß. Dieses kann durch eine Spannungserhöhungswalze erreicht werden, z.B. mit einer Nacheilwalze, deren Umfangsgeschwindigkeit kleiner ist als die Geschwindigkeit des zugeführten Garns. In beiden Fällen, also sowohl bei Anwendung einer Voreilwalze als auch einer Nacheilwalze ist ein Umschlingungswinkel von 240⁰ oder größer zu empfehlen.

[0053] Ein anderes abgewandeltes Ausführungsbeispiel, das auf dem Prinzip der Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung gemäß Fig. 5 basiert, ist in Fig. 7 dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der gemäß Fig. 6 darin, daß der Schiebeimpuls-Generator 84 das Schieberegister 71 mit Schiebeimpulsen von festgelegter Frequenz speist. Diese Frequenz gehorcht der Gleichung:

in der n wieder die Anzahl der Elemente des Schieberegisters 81, L der Abstand zwischen den Detektoren 53 und 54 zum Messen der statischen Elektrizität und V die gewünschte Garngeschwindigkeit sind. Die Zeit, die das Garn benötigt, um den Abstand zwischen den beiden Detektoren 53 und 54 zu durchqueren, ist

.Die Zeit, die das Signal sign x (t) benötigt, um die n Elemente des Schieberegisters zu durchlaufen, ist

. variieren muß, wie es der Fall ist, wenn das angewendete Logiksystem vom Typ TTL ist. Es ist auch möglich, die Schaltung so auszubilden, daß dieses Signal zwischen einem positiven und einem negativen Wert variiert. Zum Beispiel kann das Ausgangs- signal des Vergleichers positiv sein, wenn das Eingangssignal positiv ist und negativ sein, wenn das Eingangssignal negativ ist. Es ist weiterhin denkbar, an den Vergleichern eine Bezugsspannung einzustellen, die einen von "0" abweichenden Wert hat. Hierbei wird davon ausgegangen, daß abgesehen von der Verzögerungszeit, die durch den Abstand der beiden Detektoren 53 und 54 bedingt ist, die Eingangssignale der beiden Vergleicher sowohl in der Form als auch in der Amplitude große Ähnlichkeit zeigen. Im Korrelator werden die Ausgangssignale der Vergleicher 77 und 78 über die Leitungen 79 bzw. 80 zu einem Schieberegister 81 und einem Multiplizierer 82 geführt. Das Schieberegister 81 dient dazu, den Durchgang des mit x (t) bezeichneten Signals zum Multiplizierer 82 für eine Zeit r zu verzögern. Zu diesem Zweck sind die Elemente des Schieberegisters durch eine schematisch angedeutete Linie 83 mit einem Impulsgenerator 84 verbunden. Der letztere ist von der Art, der eine Spannung in eine Impulsfolge umwandelt, deren Impulswiederholungsfrequenz proportional der Höhe der Eingangsspannung ist.

[0054] Angenommen, daß das Schieberegister 81 aus n Elementen besteht und die Wiederholungsfrequenz der vom Generator 84 gelieferten Schiebeimpulse f ist, so wird das Ausgangssignal des Vergleichers 77 nach einer Verzögerungszeit τ =

am Auslaß des Schieberegisters'81 erscheinen. Dieses Auslaßsignal sign x (t -

) wird über die Leitung 85 zum Multiplizierer 82 geschickt. Der Multiplizierer 82 ist eine Logikschaltung, die ein über die Leitung 86 weiterzugebendes Ausgangssignal Z liefert. Dieses Ausgangssignal ist abhängig von den Eingangssignalen x, y gemäß der folgenden Tabelle:

[0055] Der Multiplizierer 82 gibt nur dann ein Ausgangssignal "1" ab, wenn die Polarität der beiden Eingangssignale über die Anschlüsse 85 und 80 gleich ist. Die Logikschaltung sollte darum die Funktion haben:

wobei X und Y die Signale an den Eingängen des Multiplizierers darstellen. Es wird nunmehr klar sein, daß, je näher die Zeitverzögerung

des Schieberegisters am Wert

liegt, der Ausgang des Multiplizierers 82 umso länger den Wert "1" haben wird.

[0056] Damit der Wert 7 dem Wert

so nahe wie möglich kommt, sollte der Schiebeimpulsgenerator^g 84 Impulse liefern, deren Frequenz dem Wert

entspricht.

[0057] Zu diesem Zweck ist der Eingang des Schiebeimpulsgenerators 84 über Leitungen 88 und 87, Integrator 89 und Leitung 86 mit dem Ausgang des Multiplizierers 82 verbunden. Solange die Impulse am Eingang des Multiplizierers 82 nicht gleichzeitig erscheinen, wird der Multiplizierer 82 ein Ausgangssignal "0" liefern. Dieses wird durch den Integrator 89 als Abweichung festgestellt, welche am Ausgang 87 integriert erscheint. Die Frequenz des Schiebeimpulsgenerators 84 wird dadurch in einem derartigen Sinne So lang diese beiden Zeiten von einander differieren, erkennt der Multiplizierer, wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6, daß die Signale sign y (t -

) und sign y (t) nicht übereinstimmen. In Abweichung von der Anordnung gemäß Fig. 6 wird nun das resultierende "Fehlsignal" von Multiplizierer 82 direkt über den Anschluß 86 an den PI-Regler 70 geleitet. Regler 70 ändert die Frequenz des vom Inverter 90 gelieferten Dreiphasenstromes, bis das Fehlsignal vom Multiplizierer 82 eliminiert ist. In dem Augenblick, in dem die Zeiten

und

gleich sind, und da

= L V, ist auch die Garngeschwindigkeit V wieder auf ihrem gewünschten Wert V.

[0058] In der Ausführung gemäß Fig. 7 gilt als gewünschter Wert die Zeit, die dem Garn zur Verfügung steht, um den Abstand L zwischen den beiden Fühlern 53 und 54 zu durchlaufen. Dieser gewünschte Wert wird fixiert durch Einstellung der Frequenz

des Schiebeimpuls-Generators 84. Für den Multiplizierer 82 kann - sowohl in der Anordnung gemäß Fig. 6 als auch in der gemäß Fig. 7 - eine Logikschaltung angewendet werden, die anstelle der Funktion

deren Umkehrfunktion

darstellt, die als "EXCLUSIV ODER"-Funktion bekannt ist:

[0059] Eine Drehzahlregelung mit einem als "EXCLUSIV ODER" arbeitenden Multiplizierer unterscheidet sich insofern von den anhand der Fig. 6 und 7 beschriebenen Systemen als nun Z = "1" anstelle von Z = "0" als "Fehlsignal" dient.

[0060] Eine andere Variante des Drehzahlsteuersystems zeigt Fig. 8. Dieses System unterscheidet sich von den vorbeschriebenen darin, daß das Signal y (t) des Detektors 54 nicht differenziert wird. Hier ist der Eingang des vorletzten Elementes 92 des n-bits Schieberregisters 81 über den Anschluß 83 mit einem ersten Multiplizierer 94 verbunden. Der andere Eingang des Multiplizierers 94 ist mittels der Anschlüsse 95 und 80 am Ausgang des Vergleichers 78 angeschlossen. Ebenso wie in den Ausführungen nach den Fig. 6 und 7 sind das letzte Schieberregisterelement 96 und der Vergleicher 78 an einen Multiplizierer 82 angeschlossen. Die Ausgänge der Multiplizierer 82 und 94 sind über Anschlüsse 86 bzw. 97 mit einem elektronischen Zähler 98 verbunden, dem über eine Leitung 99 Impulse mit sehr konstanter Frequenz von einem Taktimpulagenerator 100 zugeführt werden. Der Zähler 98 gibt sein Signal über eine Leitung 101 an einen Digital-Analog-Wandler 102, der seinerseits sein analoges Ausgangs-Signal über Anschlüsse 103 und 104 an einen Verstärker 105 abgibt. Der Verstärker 105 liefert das verstärkte Analog-Signal über einen Anschluß 106 an den Schiebeimpuls-Generator 84. Dieser ImpulsGenerator sendet Schiebeimpulse über die Leitung 83 an das Schieberegister 81.

[0061] Der Digital-Anaiog-Wandler 102 ist über einen Anschluß 107 mit dem Regler 70 verbunden.

[0062] Die Einrichtungen gemäß Fig. 8 arbeiten wie folgt:

Es sei angenommen,daß der Korrelator 61 auf eine Garngeschwindigkeit V eingestellt ist. Dann liefert der Digital-Analog-Wandler 102 ein der Garngeschwindigkeit V_g entsprechendes Signal an die automatische Steuereinrichtung 70. Falls der Wert dieses Signals dem am Anschluß 71 eingestellten gewünschten Wert V gleich ist, wird die Drehzahl des Antriebsmotors 9 auf dem vorgewählten Wert gehalten. Die Zeit, die das Garn zum Durchlaufen des Abstandes L zwischen den Fühlern 53 und 54 benötigt, beträgt dann, wie sich hiernach ergibt,

. Die von den ersten n-1 Elementen des Schieberegisters verursachte Verzögerung ist mithin gleich

Die Zeitverzögerung der ersten n-2 Elemente des Schiebregisters beträgt

und für alle n Elemente

Das Signal am Anschluß 93 ist somit sign

das Signal am Anschluß 85 ist sign

Zwischen den Elementen 92 und 96 ist das Signal sign

Das letztgenannte Signal stimmt überein mit dem Signal sign y (t -

), da angenommen ist, daß

und y (t) = x(t -

). Das Signal am Anschluß 93 liegt somit gera- de soviel vor dem Signal sign

wie das Signal am Ans schluß 85 hinter diesem liegt (siehe Fig. 9). Die Multiplizierer 94 und 82, die beide durch ein "EXCLUSIV-ODER"-Glied gebildet sind, liefern Signale Z und Z₂, wie in Fig. 9 angedeutet. Der Zähler 98 arbeitet derart, daß die Impulse Z₂ am Anschluß 86 den Zählerstand erhöhen, die Impulse Z₁ am Anschluß 97 dagegen den Zählerstand vermindern. Bei dem in Fig. 9 dargestellten Zustand, bei dem jedem Impuls Z ein Impuls Z₂ von gleicher Dauer folgt, bleibt der Zählerstand des Zählers vom Inhalt her unverändert. Die Anzahl der vom Taktimpulsgenerator 100 kommenden Taktimpulse, die während der Dauer eines Impulses Z den Zählerstand erhöht, ist immer gleich der Anzahl von Taktimpulsen, mit denen der Zählerstand während eines darauffolgenden Impulses Z₂ wieder vermindert wird. Der Digital-Analog-Wandler 102 wandelt den Zählerstand des Zählers 98 in ein proportionales analoges Signal, welches nach Verstärkung im Verstärker 105'die Frequenz f_s des Schiebeimpuls- Generators 84 auf einen dem Zählerstand entsprechenden Wert einstellt. Entsprechend dem Maße, um das der Garnwickel wächst, steigt auch die Umfangsgeschwindigkeit des Wickels und damit die Garngeschwindigkeit allmählich an. Die Zeitverschiebung zwischen den am Multiplizierer 94 ankommenden Signalen

und y (t) nimmt nunmehr ab, während die Verschiebungszeiten zwischen den Eingangssignalen x (t -

) und y (t) am Multiplizierer 82 zunehmen. Demzufolge wird die Breite der Impulse Z₁ kleiner, während die der Impulse Z₂ dagegen größer wird. Dem Zähler 98 werden dann pro Zeiteinheit mehr Taktimpulse zugeführt, die den Zählerstand erhöhen als solche, die ihn vermindern. Der Zählerstand wird daher vom Inhalt her höher, so daß auch das Geschwindigkeitssignal am Anschluß 107 zunimmt. Der Regler 70 reagiert auf diese Abweichung durch Verminderung der Frequenz des Inverters 90, wodurch die Garngeschwindigkeit auf ihren gewünschten Wert zurückgebracht wird. Die Anordnung gemäß Fig. 8 hat den Vorteil, daß dort kein Analogdifferentiator gebraucht wird; und mittels des Taktimpulsgenerators 100 mit genau bestimmter Frequenz kann eine hohe Maß- und Steuergenauigkeit erreicht werden. Ein dritter Multiplizierer, dessen Eingänge mit dem Auslaß des (n-1)ten Element des Schieberegisters verbunden sind und der Leitung 80,ermöglicht optisch und/oder akustisch zu signalisieren, wenn die Gleichheit

=

erreicht ist. In diesem Fall wird das Ausgangssignal des dritten Multiplizierers praktisch dauernd die Höhe "0" oder "1" haben, abhängig davon, ob die logische Funktion X.Y oder X.Y oder X.Y + X.Y dargestellt wird.

[0063] Obwohl sich die vorbeschriebene Erfindung lediglich mit dem Aufwickeln einer Garnspule befaßt, ist die Anmeldung der gegenwärtigen Erfindung nicht hierauf begrenzt. Die Erfindung kann sich auch auf eine Vorrichtung zum Aufwickeln einer Mehrzahl von Garnspulen beziehen. In einem derartigen Fall kann für eine Vielzahl von Aufwickelstellen ein gemeinsamer Korrelator verwendet werden, der nacheinander an die Garngeschwindigkeitsfühler aller Spulstellen angeschlossen wird.

Bezugszeichenaufstellung

[0064] 

1 Schmelzspinneinrichtung

2 Garn (-bündel)

3 Fadenführer, hin- und hergehender

4 Changierwalze

5 Nutwalze

6 Garnwickel

7 (Spulen) Hülse

8 Antriebswelle

9 Antriebsmotor

10 Luftspalt

11 Luftkanal (des pneumatischen Fühlers)

12 linkes Ende von 11

13 rechtes Ende von 11

14 Luftanschluß an 11 bzw. Strahldüse

15 Steuereinrichtung

16 Leitung

17 Pfeil (Drehrichtung des Garnwickels)

18 tangentialer Luftstrom

19 Verschiebeeinrichtung zw. Pneumatikzylinder

20 Linie (schematisch die Verbindung von 5 und 19) bzw.Kolben-

21 Linie (schematisch die Verbindung von ₁₁ und 19)^stange

22 Linie (schematisch die Verbindung von 3 und 19)

23 Leitung

24 schraubenförmige Nut

25 Garnwindung

₂6)

₂₇) Tragplatten

28 Tragbrücke

29 Wellenende der Antriebswelle von 5

30 Elektromotor

31 Stator

³²) Führungsstäbe

33)

34 Fangdüse

35 Leitung

40 NICHT-Element

41 Steuerventil

42 Gestell

43)

44) Leitungen

45)

46 Hauptluftstrom

47) Leitung 48)

49)

50) Leitungen

51)

52)

55)

56) Elektroden

61 Korrelationseinrichtung

62 Anschluß

63 extremwertsuchende Schaltung

64 Korrektureinrichtung

65)

66) Anschlüsse

67)

68 Rechner

69 Anschluß

70 Regler

71 Einstellung des Wertes V

72 Anschluß

73 Pfeil

74 Anschluß

77 Vergleicher

78 Vergleicher

81 Schieberegister

82 Multiplizierer

83 Linie

84 Impulsgenerator

89 Integrator

90 Inverter

91 Kabel

92 vorletztes Element des Schieberegisters 81

93 Anschluß

94 Multiplizierer

95 Anschluß

96 letztes Element des Schieberegisters 81

97 Anschluß

98 elektronischer Zähler (Addierer)

99 Anschluß

100 Taktimpulsgenerator

101 Leitung

102 Digital-Analog-Wandler

105 Verstärker

106) Leitung

107)

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Aufspulen von Garn, bestehend aus einer frei antreibbaren und von einer Verschiebeeinrichtung verschiebbaren Changiereinrichtung und einem pneumatischen Fühler zum Abtasten des Abstandes zwischen dem Umfang des Wickels und der Changiereinrichtung, welcher Fühler eine Strahl- und Fangdüse aufweist, wobei die Strahldüse an eine Druckluftquelle angeschlossen ist und einen Hauptluftstrom führt, welcher zumindest teilweise von der Fangdüse eingefangen wird, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Umfang des Garnwickels ein im wesentlichen radial angeordneter Luftspalt gebildet wird, durch den ein an den Garnwickel im wesentlichen tangentialer Luftstrom gerichtet ist, welcher zumindest teilweise in einen Luftkanal gelangt, an dem die Strahl- und Fangdüse derart angeordnet sind, daß der Hauptluftstrom von dem im Luftkanal gefangenen tangentialen Luftstrom geschnitten wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Rotation des Garnwickels an dessen Hantelfläche erzeugte tangentiale Luftstrom zur Beeinflussung des Hauptluftstromes genutzt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt zwischen dem Umfang des Garnwiekels und der Changiereinrichtung gebildet wird.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Einlaßöffnung des Luftkanals der Länge des Garnwickels angepaßt ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftkanal von einem langgestreckten Rohr gebildet wird, dessen Einlaßöffnung nahe dem Luftspalt angeordnet ist und dessen Auslaßöffnung in die Umgebung mündet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Strahl- und Fangdüse und der Einlaßöffnung des Luftkanals ein Abstand vorgesehen ist, der als Luftpuffer dient.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptluftstrom senkrecht zur Längsrichtung des Luftkanals ausgerichtet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler über eine Regeleinrichtung mit der Verschiebeeinrichtung verbunden ist, welche Regeleinrichtung aus der Strahl- und Fangdüse, die über eine Drossel miteinander verbunden sind und aus einem gemeinsamen Druckluftnetz versorgt werden, und aus Schwellwertschaltern für einen oberen und unteren Druckwert bestehen, welche Schalter am Ausgang der Fangdüse angeordnet sind, und ein 3/2-Wegeventil für die Verschiebeeinrichtung steuern, wobei in einer Leitung von den Schwellwertschaltern zu dem Wegeventil ein NICHT-Glied angeordnet ist.

Zeichnung