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(11) | EP 0 036 002 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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VORRICHTUNG ZUR STEUERUNG DER DREHZAHL DER SPINDELN EINER VORSPINNMASCHINE CONTROL DEVICE FOR THE ROTATION SPEED OF THE SPINDLES OF A ROVING FRAME DISPOSITIF DE COMMANDE DE LA VITESSE DE ROTATION DES BROCHES D'UN BANC A BROCHES |
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[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Drehzahl der Spindeln einer mit Spindeln und zugehörigen Flügeln ausgerüsteten Vorspinnmaschine in Funktion des wachsenden Spulendurchmessers mit einem mittels einer schrittweise weitergedrehten Schaltwelle stufenlos verstellbaren Variator für den Antrieb der Spindeln.
[0002] Bei einer solchen Vorspinnmaschine, welche auch Flyer genannt wird, wird eine Faserlunte hergestellt und mit Parallelwindungen auf die Spule jeder Spinnstelle mit einem Flügel aufgewunden. Da die Faserlunte für die Speisung der nächsten Verarbeitungsstufe verziehbar sein muß, wird ihr eine sehr mäßige Drehung erteilt, welche gerade noch reicht, um die Faserlunte spannungslos einem Streckwerk der nachfolgenden Verarbeitungsstufe zuzuführen, aber bei der kleinsten Zugbeanspruchung einen unerwünschten Fehlverzug in der Lunte ergibt.
[0003] Es ist deshalb bei solchen Vorspinnmaschinen nötig, sowohl die Spindel als auch den die Faserlunte auf die Spulenoberfläche verteilenden, zur Spindel koaxial laufenden Flügel anzutreiben und die Rotationsgeschwindigkeiten derselben äußerst präzis gegenseitig anzupassen.
[0004] Dabei rotiert normalerweise der Flügel mit einer konstanten Drehzahl, während die Drehzahl der Spindel entsprechend dem wachsenden Durchmesser der Spule angepaßt wird: dazu führt die Spindel den zwischen zwei in Funktion des Spulendurchmessers räumlich wandernden Umkehrpunkten liegenden Spindelbankhub aus, mit welchem dafür gesorgt wird, daß die Faserlunte mit Parallelwindungen auf die Spulenoberfläche aufgewunden wird, und daß die Spulenextremitäten eine konische Form erhalten.
[0005] Diese Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem der Anpassung der Spindeldrehzahl an den wachsenden Spulendurchmesser, während die Verkürzung des Spindelbankhubes in Funktion des Spulendurchmessers nicht durch sie tangiert wird.
[0006] Der Zuwachs des Spulendurchmessers hängt aber in entscheidender Weise von den technologischen Eigenschaften der hergestellten Lunte, wie z. B. Faserqualität, Nummer, Drehung, Volumen, usw., ab. Die Erfahrung hat dabei gezeigt, daß z. B. das Volumen einer solchen Lunte, bzw. deren Querschnitt, klimaabhängig ist, d. h. daß es im Laufe der Zeit schwanken kann, und daß auch solche minimalen Schwankungen bereits einen störenden Faktor im Aufwindeprozeß darstellen, welcher mit passenden Mitteln korrigiert werden muß.
[0007] Der Stand der Technik kennt unzählige Vorschläge für eine Steuerung der Drehzahl der Spindeln einer solchen Vorspinnmaschine, welche, um die nötige Feinheit der Regulierung zu erreichen, meistens mit der Kombination eines Grobregulierorgans und eines Feinregulierorgans arbeiten. Mit dem Grobregulierorgan, von welchem die bekannteste und verbreiteste Form ein Doppelkonus-Riemengetriebe ist, wird die Spindeldrehzahl grob den geometrischen Dimensionen der Spule und insbesondere ihrem Durchmesser angepaßt. Mit dem Feinregulierorgan, welches oft die Form einer mehrteiligen Kompensationsschiene aufweist, wird versucht, auf die genannte Übersetzung durch das Konusgetriebe einzuwirken, um eine feine Korrektur der Luntenspannung bei verschiedenem Durchmesser der Spule zu ermöglichen.
[0008] Eine solche Lösung ist z. B. in der CH-A-569 806 gezeigt. Als Korrekturschiene wird hier eine Steuerfläche verwendet, welche über den ganzen Bereich der Riemenverschiebung des Konusgetriebes auf diese einen korrigierenden Einfluß ausübt. Bei einer solchen Lösung mit Doppelkonusgetriebe ist es selbstverständlich auch nötig, die mittlere Geschwindigkeit der Riemenverschiebung dem Luntenvolumen anzupassen, was normalerweise durch die Zwischenschaltung eines Zahnradgetriebes mit auswechselbaren Zahnrädern gelöst wird. Bezeichnend für diese bekannte Lösung ist die Anwendung eines stufenlos verstellbaren Variators, welcher mit einer schrittweise weitergedrehten Schaltwelle verstellt wird. Die Nachteile dieser bekannten Lösung liegen in der schlechten Bedienbarkeit und der Kompliziertheit derselben. Die Einstellung der Organe sowohl für die grobe Regulierung (z. B. das Wechselrad für die Verschiebung des Doppelkonusriemens) als auch für die feine Regulierung muß während des Stillstandes der Maschine erfolgen, da man auf das Getriebe einwirkt. Die ganze Operation des Einregulierens bzw. Einstellens der Steuerorgane, welche sich über mehrere ganze Abzüge erstrecken muß, damit man den Erfolg der durchgeführten Korrekturen beurteilen kann, ist sehr zeitraubend und umständlich, weshalb oft die Vorspinnmaschine nicht optimal, sondern nur annähernd genau eingestellt wird. Die Folge davon sind dann Verzugsfehler in der Lunte und eine erhöhte Anzahl Luntenbrüche mit entsprechenden Betriebsunterbrüchen und Verschlechterung des Wirkungsgrades der Maschine.
[0009] Auch die Anpassung an die schwankenden Klimabedingungen im Spinnsaal gestaltet sich in Anbetracht der genannten bedienungstechnischen Nachteile der bekannten Vorrichtungen als sehr problematisch.
[0010] Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung ist, daß sie einen hohen Aufwand an Unterhalt, insbesondere an Reinigungs- und Schmierarbeit, bedingt. Weiter ist bei einer solchen Vorrichtung auch der Nachteil zu erwähnen, daß die Regulierungsorgane mit speziellen Rückstellungsorganen ausgerüstet sein müssen, mittels weicher z. B. der Riemen des Doppelkonusantriebes bei stillstehender Maschine nach vorheriger Entlastung des Riemens in die Anfangslage zurückgebracht werden muß. Zu diesem Zweck sind z. B. eine Entlastungsvorrichtung für die Konen und ein separater Rückstellmotor, welcher nur während der sehr kurzen Rückstelloperation in Aktion tritt, nötig, womit die Vorrichtung noch komplizierter und teurer wird.
[0011] Ähnliche Lösungen wie die hier besprochene werden z. B. durch die FR-A-1 566 512 und die DE-B-1 291 664 beschrieben. Es gelten für diese die im Zusammenhang mit obigem Stand der Technik erwähnten Nachteile.
[0012] Nach weiteren bekannten Vorrichtungen für eine Vorspinnmaschine geschieht die Steuerung der Spindeldrehzahl so, daß die Luntenspannung konstant bleibt (z. B. nach FR-A-815 560), was voraussetzt, daß man die Luntenspannung mißt.
[0013] Diese Steuerungsart, welche sich nur auf die Aufwindeverhältnisse an einzelnen Spinnstellen abstützt, erfordert einen relativ hohen Aufwand an Meßinstrumenten und gibt noch keine Garantie dafür, daß die Luntenspannung an den übrigen Spinnstellen richtig ist. Wenn unglücklicherweise gerade die einzige Spinnstelle, bei welcher die Luntenspannung gemessen wird, extrem straff oder locker läuft, dann werden sämtliche anderen, eventuell korrekt laufenden Spinnstellen korrigiert, so daß an diesen, trotz des hohen Aufwandes, keine optimalen Spinnverhältnisse erreicht werden.
[0014] Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Nachteile der bekannten Vorrichtungen zu beheben, und eine Vorrichtung des obenerwähnten Typs vorzuschlagen, bei welcher insbesondere
a) die Einstellung der Spindeldrehzahl, bzw. die Regulierung der Luntenspannung, über den ganzen Spulenaufbau exakt und einfach ist;
b) die Einstellung der Spindeldrehzahl bei laufender Maschine möglich ist;
c) die Vorrichtung einfach zu bedienen, arm an Unterhaltsarbeiten ist und keine separaten Rückstellorgane benötigt.
[0015] Diese und weitere Vorteile können durch eine Vorrichtung zur Steuerung der Drehzahl der Spindeln einer mit Spindeln und zugehörigen Flügeln ausgerüsteten Vorspinnmaschine in Funktion des wachsenden Spulendurchmessers mit einem mittels einer schrittweise weitergedrehten Schaltwelle stufenlos verstellbaren Variator für den Antrieb der Spindeln dadurch erreicht werden, daß die Schaltwelle mit einem die Schaltimpulse von einer Motorsteuerung erhaltenden elektrischen Verstellmotor angetrieben wird, wobei die Motorsteuerung einen programmierbaren Sollwertgeber, welcher von außen auf eine bestimmte Anzahl von Schaltimpulsen pro Schaltschritt eingestellt werden kann, und ein einstellbares Korrekturglied, mit welchem die auf den Sollwertgeber bestimmte Impulszahl durch Summieren oder Subtrahieren von Korrekturimpulsen bei jedem Schaltschritt korrigiert werden kann, enthält, und daß der Befehl zur Abfabe von Schaltimpulsen der Motorsteuerung durch einen die Umkehrpunkte des Spindelbankhubes abtastenden Apparat erteilt wird, während der Sollwertgeber und/oder das Korrekturglied mit einem den wachsenden Spulendurchmesser bestimmenden Apparat in Steuerverbindung stehen.
[0016] Der Antrieb der Schaltwelle für die Verstellung des Variators mittels eines Verstellmotors schafft die Voraussetzungen für die Erreichung der obenerwähnten Vorteile, wie es anhand der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert wird.
[0017] Weitere Vorteile werden durch die Ausführungsvarianten der Ansprüche 2 bis 6 geboten, wie es ebenfalls in der nachfolgenden Beschreibung unter Zuhilfenahme der Figuren detailliert erläutert wird. Es zeigt
Fig. 1 eine Gesamtdarstellung einer Vorspinnmaschine mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung,
Fig. 2 ein Blockschema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung einer Vorspinnmaschine, wie in Fig. 1 dargestellt, und
Fig. 3 ein Blockschema einer erfindungsgemäßen Variante der Vorrichtung zur Steuerung einer Vorspinnmaschine, wie in Fig. 1 dargestellt.
[0018] In Fig. 1 ist eine mit Spindeln und zugehörigen Flügeln ausgerüstete Vorspinnmaschine mit ihren für das Verständnis dieser Erfindung nötigen Arbeitsorganen schematisch und vereinfacht dargestellt.
[0019] Eine solche Vorspinnmaschine weist, in einer oder mehreren Reihen auf einer Spindelbank 1 rotierbar gelagerte Spindeln 2 auf, von welchen in der Figur nur eine dargestellt ist. Die Spindelbank 1 führt eine senkrechte Auf- und Abwärtsbewegung aus und ist zu diesem Zweck in nicht gezeigten, vertikalen Führungen geführt und mit einem hier nur schematisch dargestellten Hubmechanismus gekuppelt. Bei einer solchen Lösung des Hubmechanismus, welche allerdings nur eine der vielen möglichen Lösungen im Rahmen dieser Erfindung darstellt, ist die Spindelbank 1 an mindestens zwei Orten (nur ein solcher ist in Fig. 1 dargestellt) mit einem der vertikalen Trüme der zwischen einer oberen Umlenkrolle 4 und einer unteren Umlenkrolle 5 umlaufenden Kette 3 befestigt. Eine der Rollen 4 bzw. 5 wird mit einem hier nicht weiter dargestellten, im übrigen bekannten System alternierend in beiden Drehrichtungen angetrieben, so daß die Spindelbank 1 eine alternierende Auf- und Abbewegung, wie mit dem Pfeil m angedeutet, ausführt.
[0020] Die Wahl des Hubmechanismus für die senkrechte Bewegung der Spindelbank 1, welche für die Verteilung der Faserlunte auf der Spulenoberfläche nötig ist, spielt im Rahmen dieser Erfindung keine Rolle; wesentlich ist nur, daß die Umkehrung der Senkrechtbewegung mittels eines den Spindelbankumlenkhub abtastenden Apparates durchgeführt wird, wie es noch erklärt werden soll. Weiter kann die Maschine mit einem Hubmechanismus für einen konstanten Hub, womit die Spulen mit zylindrischen Enden hergestellt werden, ober für einen in Funktion vom Spulendurchmesser abnehmenden Hub, womit Spulen mit konischen Enden hergestellt werden, ausgerüstet sein. Lediglich beispielsweise wurde hier die Lösung mit dem abnehmenden Hub gewählt, da dieser dem üblichen Fall in der Spinnerei entspricht. Die hier beschriebene Lösung kann aber ohne weiteres, wie es im Laufe der Beschreibung klar werden wird, auch bei einer Vorspinnmaschine mit einem konstanten Hub mit Vorteil verwendet werden.
[0021] Auf der Spindel 2 sitzt eine Spule 6, auf welche die Faserlunte aufgewunden wird. Koaxial mit jeder Spindel 2 ist ein Flügel 7 in einer ortsfesten Flügelbank 8 rotierbar gelagert. Die hier dargestellte Vorspinnmaschine weist also sogenannte »aufgehängte« Flügel 7 auf; auch dies ist aber keine nötige Bedingung im Rahmen der Erfindung: diese wäre bei jeder anderen bekannten Lösung von Vorspinnmaschinen (z. B. mit auf die Spindel »aufgesetztem« Flügel, mit sogenannten »geschlossenen« Flügeln, d. h. solche welche oben nur gelagert, nicht aber angetrieben werden, usw.) ohne weiteres anwendbar.
[0022] Über den Flügeln 7, welche wie die Spindeln 2 in einer oder mehreren Reihen angeordnet sind, ist weiter ein, aus mehreren durchgehenden Zylindern 9 und 10 und entsprechenden Druckwalzen 11 und 12 bestehendes Streckwerk vorgesehen. Das aus einer Kanne 13 kommende Faserband 14 wird im Streckwerk 9 bis 12 bis zu einer gewünschten Feinheit verzogen und dann, in bekannter Weise und mit Erteilung einer Drehung, dem Flügel 7 und schließlich der Spule 6 der Spindel 2 zugeleitet. Dabei spielt in einer solchen Anordnung die Beherrschung der Aufwindeverhältnisse auf der Spule 6, d. h. die exakte Steuerung der Drehzahl der Arbeitsorgane, eine außerordentliche Rolle, da die Aufwindung der praktisch keine Zugspannung vertragenden, aus den Zylindern 9 und 11 herauskommenden Faserlunte 14 über die ganze Spule spannungsfrei, bzw. unter sehr kleiner, kontrollierter Spannung, erfolgen muß.
[0023] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung dieser Aufwindeverhältnisse.
[0024] In der gezeigten Variante der Fig. 1 erfolgt nun der Antrieb der Arbeitsorgane folgendermaßen:
[0025] Ein elektrischer Motor 15 treibt mit konstanter Geschwindigkeit die Hauptwelle 16 an. Auf dieser Hauptwelle 16 sitzt ein konisches Zahnrad 17, welches mit dem konischen Zahnrad 18 einer vertikalen Welle 19 im Eingriff steht. Die Welle 19 trägt drehfest eine Riemenscheibe 20 für einen Riemen 21, welcher mittels einer auf den Flügel 7 aufgesetzten Riemenscheibe 22 den Flügel 7 in Rotation versetzt. Die Welle 19 rotiert dabei ortsfest im Raum, während die Spindelbank 1 die vorher beschriebene Auf- und Abbewegung (gemäß Pfeil m) ausführt; aus diesem Grund weist die Spindelbank 1 eine breite Bohrung 23 für die Welle 19 auf. In Fig. 1 ist gestrichelt die tiefste Lage 1 der Spindelbank 1 eingezeichnet. An ihrem oberen Ende trägt die Welle 19 ein konisches Zahnrad 24, mit welchem ein konisches Zahnrad 25 für den Antrieb des Streckwerkes 9 bis 12 der Vorspinnmaschine im Eingriff steht. Die durchgehenden Zylinder 9 und 10 des Streckwerkes sind in den Supporten 26 und 27, welche mit der Flügelbank 8 fest verbunden sind, gelagert; der Support 27 ist weiter als Getriebe gestaltet, d. h. enthält auch die Zahnräder (nicht gezeigt) für die Übertragung der Drehbewegung des Zahnrades 25 auf beide (bzw. sämtliche) Zylinder 9 und 10 des Streckwerkes, unter Berücksichtigung der zwischen den Zylindern 9 und 10 entsprechend dem Verzug nötigen Geschwindigkeitsdifferenz. Der Flügel 7 und das Streckwerk werden also stets untereinander synchronisch angetrieben, da sie kinematisch starr verbunden sind.
[0026] Die Drehzahl der Spindel 2 muß sich nun dem wachsenden Durchmesser der Spule 6 anpassen, und diese Anpassung muß so genau erfolgen, daß die Luntenspannung zwischen den Lieferwalzen 9, 11 und dem Flügel 7 möglichst konstant bleibt. Die Erfahrung hat gezeigt, daß diese Aufgabe nicht allein durch die Anwendung eines nach der an sich bekannten, mathematischen Formel für den Durchmesserzuwachs arbeitenden Variators gelöst werden kann. Die beim Aufwinden auf die Faserlunte 14 wirkenden äußeren Einflüsse (wie z. B. das Klima) und die ändernden geometrischen Windungsbedingungen genügen bereits, um so auf das Luntenvolumen und die Spulendichte einzuwirken, daß eine Anpassungsmöglichkeit im Sinne einer Feinregulierung über den ganzen Spulenaufbau zusätzlich zum genannten Variator (selbst wenn dieser »theoretisch korrekt« arbeitet) unbedingt nötig ist. Nur falls die Luntenspannung, wie oben erwähnt, direkt als Steuergröße benützt wird, kann ein Variator allein die Steuerungsaufgabe im Prinzip bewältigen, aber diese Methode ist mit den in der Einleitung vorher erwähnten Nachteilen behaftet und ist somit unbefriedigend.
[0027] Diese Erfindung beruht auf der obigen Erkenntnis, daß (ohne direkte Messung der Luntenspannung) eine korrekte Steuerung der Spindeldrehzahl nur als Kombination einer Grundsteuerung, welche den Mittelwerten der technologischen Kennzahlen (Nummer der Lunte, Fasereigenschaften, d. h. Feinheit, Reifegrad, Kräuselung, usw.) Rechnung trägt, und einer über den ganzen Spulenaufbau fein einstellbaren Korrektursteuerung möglich ist.
[0028] Dies wird in der Vorrichtung der Fig. 1 dadurch realisiert, daß die Hauptwelle 16 als Eingangswelle eines stufenlos verstellbaren Variators 28 dient. Die Ausgangswelle 29 des Variators 28 rotiert mit regulierter Drehzahl und treibt, über Winkelgetriebe 30/31, vertikale Welle 32 Riemenscheibe 33, Riemen 34, Wirtel 35, die Spindel 2 an.
[0029] Sowohl der Riemen 21 als auch der Riemen 34 sind vorzugsweise schlupffrei arbeitende Zahnriemen, und in diesem Fall sind die Riemenscheiben 20, 22 und 33 sowie der Wirtel 35 mit einer passenden Verzahnung ausgerüstet.
[0030] Die Drehzahl der Spindel 2 wird durch entsprechende Verstellung des stufenlos verstellbaren Variators 28 in jedem Moment den vorhandenen Spulbedingungen angepaßt, wobei der Variator 28 mit einer schrittweise weitergedrehten Schaltwelle 36 verstellt werden kann, deren Steuerung den eigentlichen Gegenstand der Erfindung betrifft.
[0031] Erfindungsgemäß wird die schrittweise weitergedrehte Schaltwelle 36 mittels eines die Schaltimpulse von einer Motorsteuerung 37 über eine elektrische Leitung 38 erhaltenden Verstellmotors 39 angetrieben. Die schrittweise Drehung der Schaltwelle 36 ist durch die schichtweise Ablage der Luntenwindungen auf der Spulenoberfläche bedingt, welche eine schrittweise Anpassung der Spindeldrehzahl, entsprechend dem sprunghaften Zuwachs des Spulendurchmessers, erfordert.
[0032] Weiter zeigt Fig. 1, daß die Schaltwelle 36 eine Riemenscheibe 40 für einen Zahnriemen 41 trägt, mit welchem die Riemenscheibe 42 eines aus Schneckenrad 43, Zahnrad 44 und Schablone 45 mit Zahnstange 46 bestehenden Apparates 47 für die Bestimmung des Spulendurchmessers angetrieben wird.
[0033] Der Apparat 47 beinhaltet weiter einen Kontaktgeber48, welcher mit einer Mehrzahl von längs der Bewegungsbahn des Kontaktgebers 48 liegenden Kontaktabnehmern 49 in sukzessiven Kontakt gebracht werden kann. Über die Leitung 50 stehen die Kontaktabnehmer 49 mit der Motorsteuerung 37 so in Verbindung, daß die Lage des Kontaktgebers 48 zur Mehrzahl der Kontaktabnehmer 49 der Motorsteuerung 37 übertragen werden kann.
[0034] Die Funktionsweise des beispielsweise hier beschriebenen Apparates 47 für die Bestimmung des Spulendurchmessers ist nun die folgende: Wenn die Spule 6 leer ist, d. h. wenn auf der Spindel 2 eine leere Hülse (nicht gezeigt) vorliegt, ist der Variator 28 in seiner Anfangslage, da bei dieser Lage die Spindel 2 eine ihrer extremen Drehzahlen annehmen muß. In dieser Lage ist die Schablone 45, welche kinematisch mit der Schaltwelle 36 des Variators 28 starr verbunden ist, ebenfalls in ihrer linksseitigen extremen Lage angeordnet, so daß der Kontaktgeber 48 mit dem linksseitigen Kontaktnehmer 49a in Kontakt steht; über die Leitung 50 wird der Motorsteuerung 37 ein Signal abgegeben, welches dieser Anfangslage, bzw. dem kleinsten Spulendurchmesser, entspricht.
[0035] Wenn der Durchmesser der Spule 6 wächst, muß der Variator 28 verstellt werden, was durch eine schrittweise Weiterdrehung der Schaltwelle 36 erfolgt: wegen der gezeigten starren Koppelung zwischen Schaltwelle 36 und Schablone 45, bzw. Kontaktgeber 48, entspricht jede Lage der Schaltwelle 36, bzw. des Variators 28, einer bestimmten Lage der Schablone 45, da jede Lage des Variators 28 einem bestimmten Spulendurchmesser entspricht. Daraus resultiert, daß auch jede Lage der Schablone 45 einem bestimmten Spulendurchmesser entspricht. Der Apparat 47 ist also in der Lage, über die Leitung 50 der Motorsteuerung 37 ein Signal abzugeben, weiches dem momentanen Spulendurchmesser, bzw. dem momentanen Bereich des Spulendurchmessers entsprechend der Einteilung der Kontaktnehmer 49 über den Weg des Kontaktgebers 48 entspricht.
[0036] Es sei schon hier bemerkt, daß der hier beschriebene Apparat 47 für die Bestimmung des Spulendurchmessers nicht der einzige ist, welcher im Rahmen dieser Erfindung in Frage kommen kann. Im Prinzip ist jeder Apparat, welcher den Durchmesser bzw. die Durchmesserbereiche bestimmen kann, im Rahmen dieser Erfindung brauchbar. So kann z. B. auch eine direkte Abtastung der Spulen, z. B. mechanisch mit direkter Berührung derselben oder z. B. optisch berührungslos ohne weiteres verwendet werden, da die einzige Bedingung darin besteht, daß über die elektrische Leitung 50 der Motorsteuerung 37 ein Signal abgegeben werden soll, welches die Information über den momentanen Durchmesser der Spule 6, gegebenenfalls geteilt in eine bestimmte Anzahl von Schichten, enthält.
[0037] Die gezeigte Lösung des Apparates 47 hat allerdings den besonderen Vorteil, daß sie, neben der Bestimmung des momentanen Spulendurchmessers, auch die Steuerung des Spindelbankhubes während des Spulenaufbaus, zwecks Erlangung des gewünschten Kontours der Spule 6, bewirken kann, wie es nun gezeigt wird. Zu diesem Zweck dient die Schablone 45, welche einer Kurve 51, gleich dem gewünschten Profil der Spule 6 im Querschnitt (z. B. mit zwei konischen Endpartien), entspricht. An der Spindelbank 1 ist ein Kippschalter 52 angebracht, welcher bei der Hubbewegung der Spindelbank 1 oben und unten an der Kurve 51 umgeschaltet wird. Der Kippschalter 52 gibt somit der Motorsteuerung 37, über die elektrische Leitung 53, bei jedem Umkehrpunkt des Spindelbankhubes ein Signal ab, welches für die erfindungsgemäße Steuerung benötigt wird, wie es später erklärt wird. Gleichzeitig kann die Umkippung des Schalters 52, über nicht gezeigte Übertragungselemente, die Umsteuerung der Hubbewegung, d. h. die Umkehr der Kette 3, bewirken; dies ist jedoch keine Bedingung im Rahmen dieser Erfindung.
[0038] Gestrichelt ist in Fig. 1 eine andere Ausführung eines ebenfalls brauchbaren Apparates für die Bestimmung des Spulendurchmessers angegeben, welcher aber nicht mehr mit dem Apparat für die Abtastung der Umkehrpunkte verbunden ist. Rein schematisch wird gezeigt, wie die Welle der Riemenscheibe 42 (bzw. die Schaltwelle 36 direkt) mit einem Potentiometer 54 gekuppelt ist; durch Rotation der Schaltwelle 36 wird somit auch der Potentiometer 54 immer weiter gedreht, wobei jede seiner Lagen einem bestimmten Spulendurchmesser entspricht. Durch eine elektrische Leitung 55 ist der Potentiometer 54 auch hier mit der Motorsteuerung 37 verbunden und gibt dieser ein Signal, welches dem momentanen Spulendurchmesser entspricht.
[0039] Der erfindungsgemäße Aufbau der Motorsteuerung 37 ist im Blockschema der Fig. 2 enthalten, wobei die gleichen Elemente der Fig. 1 mit den gleichen Bezugszahlen versehen wurden.
[0040] Die Motorsteuerung 37 enthält erfindungsgemäß einen programmierbaren Sollwertgeber 56, welcher von außen auf eine bestimte Anzahl von Schaltimpulsen pro Schaltschritt eingestellt werden kann. In der breitesten Auslegung der Fig. 2 ist der Sollwertgeber auf eine bestimmte Beziehung zwischen der Spindeldrehzahl V und dem Spulendurchmesser D (V=f(D)) für den ganzen Durchmesserbereich programmierbar. Diese Beziehung, welche z. B. die bekannte mathematische, durch die geometrischen Abmessungen der Spule gegebene Beziehung sein kann, muß als eine erste Annäherung der Steuerfunktion angesehen werden, welche einer über den Spulenaufbau in Funktion vom Durchmesser ändernden Korrektur überlagert werden muß. Diese muß den äußeren Einflüssen auf die Spulenbildung, wie in der Einleitung erwähnt, Rechnung tragen.
[0041] Erfindungsgemäß wichtig ist nur, daß der Sollwertgeber von außen durch das Bedienungspersonal eingestellt werden kann. Die Einstellung kann z. B. darin bestehen, daß man dem Sollwertgeber 56 eine bestimmte Funktion V≈f(D) eingibt, was heutzutage mit verschiedenen Mitteln (z. B. über einen programmierbaren Rechner oder durch Abtastung einer Schablone, z. B. mechanisch oder optisch usw.) gelöst werden kann.
[0042] Falls z. B. der Sollwertgeber 56 mit der Abtastung einer Schablone arbeitet, muß der Sollwertgeber 56 so angeordnet sein, daß die Auswechslung der Schablone oder ihre Anpassung durch das Bedienungspersonal, ohne Werkzeuge und ohne die Vorspinnmaschine abstellen zu müssen, vorgenommen werden kann. Der Sollwertgeber 56 ist mit einer elektrischen Abzweigleitung 57 mit der Leitung 50 verbunden: über diese Leitung 57 bekommt er vom Apparat 47 für die Bestimmung des Spulendurchmessers Signale, welche dem Spulendurchmesser entsprechen. Der Sollwertgeber 56 gibt über die elektrische Leitung 58, einer nachgeschalteten Logik 59 eine bestimmte Anzahl Schaltimpulse ab. Weiter enthält die Motorsteuerung 37 erfindungsgemäß ein einstellbares Korrekturglied 60, mit welchem die auf den Sollwertgeber 56 bestimmte, der Beziehung V=f(D) entsprechende Impulszahl durch Summieren oder Subtrahieren von Korrekturimpulsen bei jedem Schaltschritt korrigiert werden kann. Auch das Korrekturglied 60 ist mit der elektrischen Leitung 50 verbunden und wird von dieser mit einem dem Spulendurchmesser entsprechenden Signal gespeist. Es liefert seine Korrekturimpulse der Logik 59 mittels der elektrischen Leitung 61. Die Steuervorrichtung der Fig. 1 und 2 funktioniert nun folgendermaßen:
Immer wenn eine Anpassung der Spindeldrehzahlen vorgenommen werden muß, da eine neue Schicht von Vorgarn auf die Spule 6 aufgewunden wird, so daß der Aufwindedurchmesser der Spule 6 sich ändert, ist die Spindelbank 1 an einem der Umkehrpunkte angelangt und betätigt somit den Kippschalter 52. Dieser liefert (neben dem Signal für die Umkehrung des Hubes am Hubmechanismus - Signal, welches hier keine Rolle spielt) der Motorsteuerung 37, bzw. ihrer Logik 59, ein Signal mittels der Leitung 53. Die Logik 59 holt sich aus dem Sollwertgeber 56 die entsprechend dem Spulendurchmesser auf ihn eingestellte Anzahl Steuerungsimpulse ab, welche die angenäherte Beziehung V=f(D) angeben. Aus dem Korrekturglied 60 holt sich die Logik 59 gleichzeitig die für den betreffenden Spulendurchmesser auf ihn eingestellte Korrektur ab, welche in einer bestimmten Anzahl von negativen oder positiven Impulsen besteht. Die Logik 59 summiert die Impulse aus dem Sollwertgeber 56 und dem Korrekturglied 60 und gibt dem Verstellmotor 39, über die Leitung 38, ein Verstellsignal ab, welches den momentanen Aufwindebedingungen entspricht. Die Verstellung des Verstellmotors 39 wird mit einer Rückkopplung (enthaltend einen Signalgeber 62 und eine elektrische Leitung 63, beide gestrichelt dargestellt), welche die Verbindung zwischen dem Motor 39 und der Steuerung 37 herstellt, kontrolliert.
Die hier beschriebene Steuerungsvorrichtung für eine Vorspinnmaschine bietet den großen Vorteil, daß sie, dank der Trennung in eine Grobsteuerung mit dem Sollwertgeber 56 und einer Feinsteuerung mit dem Korrekturglied 60, eine bequeme und äußerst präzise Steuerung der Spindeldrehzahl über den ganzen Spulenaufbau gestattet. Weiter gestattet sie die Verwendung jedes beliebigen Variators 28, da sie keine Übersetzungscharakteristik für den Variator 28 vorschreibt. Dies ist eine Folge der Programmierbarkeit des Sollwertgebers 56, welche ohne weiteres so gewählt werden kann, daß sie auch einer beliebigen Übersetzungscharakteristik des Variators 28 Rechnung tragen kann.
Weitere Vorteile werden durch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung geboten, falls sowohl der Sollwertgeber 56 als auch das Korrekturglied 60 dem Bedienungspersonal frei zugänglich sind, d. h. ohne Öffnung von Verdekken, z. B. am Antriebskopf der Maschine und bei laufender Vorspinnmaschine eingestellt werden können. Dies erlaubt dem Bedienungspersonal, die nötige Einstellung der Spindeldrehzahl durchzuführen, ohne die Spannungsverhältnisse in der Lunte 14, welche korrigiert werden sollen, durch eine Abstellung der Maschine zuerst zu stören. Man weiß nämlich, daß eine Abstell- und Anlaufoperation immer einen Einfluß auf die Luntenspannung, bzw. auf die Aufwindespannung, ausüben, da diese stark von der Fliehkraft und vom Luftwiderstand abhängig ist. Wenn nun z. B. eine zu lockere Luntenspannung in einer bestimmten Phase des Aufwindens durch das Bedienungspersonal wahrgenommen wird, kann dieses bei laufender Maschine eine entsprechende Korrektur auf dem Korrekturglied 60 vornehmen und sofort den Erfolg seiner Korrektur kontrollieren. Wenn man hingegen, wie bei den konventionellen Maschinen, zuerst die Maschine abstellen muß, in diesem Zustand die Korrektur durchführen und dann die Maschine wieder in Betrieb setzen muß, besteht die Gefahr, daß der Einfluß des Abstellens und des Anlaufens auf die Luntenspannung größer ist als die vorzunehmende Korrektur, womit die Korrekturoperation eine äußerst schwierige, wenn nicht unmögliche, Sache wird, da sie schrittweise in einer langen Serie von Operationen durchgeführt werden muß.
Eine sehr interessante Vereinfachung der erfindungsgemäßen Steuerung läßt sich noch mit einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung realisieren, welche vorsieht, daß der verwendete Variator 28 über seinen Regelbereich ein Übersetzungsverhältnis aufweist, welches bei einer linearen Verstellung eine erste Annäherung der an sich bekannten Beziehung zwischen Spindeldrehzahl und Spulendurchmesser realisiert. Der Variator 28 kann, anders gesagt, so gebaut sein, daß wenn die Schaltwelle 36 immer um den gleichen Betrag weitergedreht, d. h. linear verstellt wird, das Verhältnis zwischen der Drehzahl der Hauptwelle 16 und derjenigen der Ausgangswelle 29 in erster Annäherung gleich der nicht linearen bekannten Beziehung zwischen der Spindeldrehzahl und dem Spulendurchmesser wird. In diesem Fall genügt es, den Sollwertgeber 56 (Fig. 7) auf eine über den ganzen Spulenaufbau konstante Anzahl von Schaltirnpulsen pro Schaltschritt einzustellen, was eine sehr wesentliche Vereinfachung sowohl im Hinblick auf den Sollwertgeber 56, welcher dann z. B. nur die Form eines Dekadenschalters 64, wie in Fig. 3 gezeigt, aufweisen kann, als auch auf die Bedienung ist, da nur noch dieser konstante Wert, nicht aber sein Verlauf über den ganzen Spulenaufbau, eingestellt werden muß.
Ebenfalls vorteilhaft ist eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung, bei welcher als Verstellmotor 39 ein sogenannter Schrittmotor gewählt wird, d. h. ein Motor, welcher sich schrittweise immer um einen, den ihm gesandten Schaltimpulsen entsprechenden Winkel, bzw. Betrag, weiterdreht. Bei einem solchen Motor erübrigt sich dann die Anwendung einer aus Signalgeber 62 und elektrischen Leitung 63 (Fig. 2) bestehenden Rückkopplung, da der Motor immer um den richtigen Winkel verstellt wird.
Fig. 3 zeigt eine besonders günstige Ausführungsvariante der Erfindung, bei welcher das Korrekturglied aus einem an sich bekannten Kreuzschienenverteiler 65 besteht, auf welchem eine der Koordinaten, z. B., wie in Fig. 3, die Abszisse a den Spulendurchmesser D und die andere, die Ordinate b, die positive oder negative Impulszahlkorrektur b darstellt. Wie Fig. 3 zeigt, werden die Kontaktstellen der Kontaktabnehmer 49, welche genau gleich wie diejenigen der Fig. 1 ausgebildet sind, mit den senkrechten Schienen des Kreuzschienenverteilers 65 verbunden. Jede vertikale Schiene entspricht somit einem genau bestimmten Durchmesserbereich, bzw. einer Schicht, der Spule 6. In Fig. 3 sind beispielsweise 6 Schienen vorgesehen, d. h. die Spule wird in 6 zylindrische Schichten geteilt. Die waagrechten Schienen des Kreuzschienenverteilers 65 sind einzeln mit der Logik 59 verbunden. Dabei ist hier die Skala b in positive und negative Werte unterteilt: über der 0-Linie entsprechen die Schienen zuwachsenden positiven Korrekturen (z. B. positiven Impulszahlen, welche, summiert in der Logik 59 mit denjenigen des Dekadenschalters 64, eine Erhöhung der Spindeldrehzahl gegenüber derjenigen, welche dem Sollwert entsprechen würde, bewirken), während unter der 0-Linie negative Korrekturen eingestellt werden können. Die Einstellung der Korrektur wird bei einem solchen Kreuzschienenverteiler 65 in bekannter Weise durch Kontaktherstellung zwischen den senkrechten und den waagrechten Schienen, mittels z. B. Kontaktstiften 66, vorgenommen. Im in Fig. 3 dargestellten Beispiel wird z. B. in der ersten Schicht der Spule 6 eine positive Korrektur von +2 Impulsen vorgenommen, in der zweiten Schicht eine von 0 Impulsen, in der dritten Schicht eine von +1 Impulsen usw. vorgenommen. Die Verwendung eines Kreuzschienenverteilers 65 als Korrekturglied welcher natürlich auch wesentlich mehr Schienen haben kann, ist sehr bequem und übersichtlich für das Bedienungspersonal und geeignet, um graphisch oder z. B. durch Steckkarten (Karten, auf welche die in einem bestimmten Fall verwendete Korrektur durch Durchlochen der Kreuzpunkte fixiert wird) die in einem bestimmten Fall adoptierte Korrektur für eine spätere Verwendung aufzubewahren.
Die für die Realisierung der erfindungsgemäßen, hier beschriebenen Blockschemen nötigen elektrischen Anschlüsse sind jedem Fachmann bekannt und müssen hier nicht im Detail beschrieben werden.