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Dokumentenidentifikation DE69315982T2 28.05.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0622323
Titel Speichervorrichtung für Wickelgut
Anmelder Windings, Inc., Patterson, N.Y., US
Erfinder Kotzur, Frank W., Carmel, N.Y. 10512, US;
Swanson, Mark, Mahopec, N.Y. 10541, US;
Sutton, Kevin, Peekskill, N.Y. 10566, US;
Hopko, Donald J., Carmel, N.Y. 10512, US;
Rosenkranz, Thomas, Dover Plains, N.Y. 12522, US;
Franklin, David, Carmel, N.Y. 10512, US
Vertreter Witte, Weller, Gahlert, Otten & Steil, 70178 Stuttgart
DE-Aktenzeichen 69315982
Vertragsstaaten BE, CH, DE, FR, GB, IT, LI
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 28.04.1993
EP-Aktenzeichen 933033482
EP-Offenlegungsdatum 02.11.1994
EP date of grant 29.12.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.05.1998
IPC-Hauptklasse B65H 51/20

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für Speichersysteme zum Aufrechterhalten einer geeigneten Linienspannung während des Aufwickelns von fadenförmigem Material, wie Draht oder Kabel, das von einer Primärquelle fadenförmigen Materials, wie der Vorrichtung zur Herstellung des fadenförmigen Materials, oder von einer Sekundärquelle, wie einer Spule fadenförmigen Materials, kommt, und sie betrifft insbesondere eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren, bei denen eine Mehrzahl von seriell miteinander verbundenen aktiven Speicherelementen verwendet wird, die von einer programmierten Steuervorrichtung unabhängig voneinander gesteuert werden.

Stand der Technik

FR-A-1 052 863 offenbart ein Wicklungsspeichersystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Das am 1. November 1966 Bauer et al. erteilte US-Patent Nr. 3,282,488 offenbart eine Bahnwaren-Fördervorrichtung, in der eine Freilaufkupplungsanordnung verwendet wird, die an eine Tänzerrolle in Gang setzt, um die vertikale Abwärtsbewegung der Tänzerrolle anzutreiben und deren Abwärtsbewegungsgeschwindigkeit in einem System zu begrenzen, bei dem eine Mehrzahl von umlaufenden Transportrollen, die mit einer zu transportierenden Bahnware in Eingriff bringbar sind, eingesetzt werden.

Das am 17. November 1970 Besnyo erteilte US-Patent Nr. 3,540,641 betrifft einen Bahnwaren-Speicher zur Aufrechterhaltung einer im wesentlichen gleichförmigen Bahnwaren-Spannung, bei der ein Paar entgegengesetzter Arme an gegenüberliegenden Enden eines Rahmens schwingend beweglich angebracht sind. Eine Mehrzahl von Rollen sind entlang der Arme in beabstandeten Intervallen angeordnet, und die Bahnware wird abwechselnd über eine Rolle an dem äußeren Ende des einen Armes und eine Rolle an dem inneren Ende des anderen Armes und progressiv vor und zurück über die Rollen beider Arme und dann am gegenüberliegenden Ende von dem Rahmen weg geführt. Die Arme schwingen in einer koordinierten Beziehung, um eine breite Abstandsvariation zu schaffen, und die Arme werden in Schwingung versetzt, wenn sich die Spannung in der Bahnware ändert.

Das am 19. September 1972 Melead erteilte US-Patent Nr. 3,692,251 offenbart eine Spannvorrichtung, die mit einer Aufwickel- und Abwickelvorrichtung für zwirnartiges fadenförmiges Material verwendet wird, bei der eine Rolle zum Umlaufen in Elementen angebracht ist, die an den Enden der Rolle angeordnet sind und von Schwenkarmen getragen werden, wodurch eine horizontale Bewegung der Rolle ermöglicht wird. Das sich bewegende fadenförmige Material steht mit der Rolle in Eingriff, um eine horizontale Kraft entgegengesetzt zu einer vorbestimmten gewünschten horizontalen Kraft auszuüben. Änderungen in der Spannung des fadenförmigen Materials bewirken eine horizontale Bewegung der Rolle, wobei diese Bewegung Spannungen durch Änderung der Geschwindigkeit des fadenförmigen Materials regelt.

Das am 18. März 1975 Fenton erteilte US-Patent Nr. 3,871,205 betrifft eine Vorrichtung zur Längenstabilisierung von gepanzertem Bohrprofilmeßkabel, wobei das Kabel von einer Ablaufhaspel über Rücklauf-Seilscheiben, eine Reihe von feststehenden Seilscheiben, eine bewegliche Seilscheibe und Abzug- Seilscheiben zu einer Aufwickelspule läuft. Ein hydraulisches System steuert die bewegliche Seilscheibe, um das Kabel unter Spannung zu halten. Ein zweites hydraulisches System variiert zyklisch die Wirkung der Rücklauf-Seilscheiben, um die Kabelspannung zu variieren.

Das am 13. Mai 1980 Martin erteilte US-Patent Nr. 4,202,476 offenbart eine Bahnwaren-Spannvorrichtung, bei der feststehende Bahnwaren-Antriebsrollen und -Leitrollen von der Bahnware abgehängt sind. Ein erster Antrieb setzt die Oberflächengeschwindigkeit einer Bahnwaren-Antriebsrolle und ein zweiter Antrieb setzt die Oberflächengeschwindigkeiten der weiteren Bahnwaren-Antriebsrollen im Ansprechen auf die Positionen der Leitrollen, um eine im wesentlichen gleichförmige Bahnwaren- Spannung aufrechtzuerhalten.

Derzeit werden im wesentlichen fünf verschiedene Arten von Speichern mit großer Kapazität zum Aufwickeln von fadenförmigem Material verwendet, und alle weisen ähnliche Nachteile auf, nämlich eine unzureichende Regulierung der Spannung während der Beschleunigung und Verzögerung des sich bewegenden fadenförmigen Materials. Dies wird durch die große sich bewegende Masse des Speichers, nicht ansprechende Luftregulatoren, die Zeit, die das Luftvolumen benötigt, um in die hydraulischen Zylinder zu strömen, und die Trägheit der Seil-Blöcke bzw. Seilscheiben verursacht.

Der in Fig. 1A, 1B und 1C schematisch dargestellte horizontal öffnende Speicher wird normalerweise über Kopf montiert, und wenn sich das fadenförmige Material lockert, besteht eine Sicherheitsgefahr für die Bediener des Speichers.

Der sich nach unten öffnende vertikale Speicher, der schematisch in den Fig. 2A, 2B und 2C dargestellt ist, weist eine minimale Spannung während statischer Bedingungen auf, d.h. wenn der bewegliche Block ortsfest ist oder die Abfuhrgeschwindigkeit des fadenförmigen Materials gleich der Zufuhrgeschwindigkeit ist. Die minimale Spannung basiert auf der Schwerkraft, die auf den beweglichen Block eine Kraft ausübt. Während dies ein Vorteil sein kann, wenn sich der Speicher mit fadenförmigem Material füllt, weil die Schwerkraft den Block nach unten beschleunigt, ist dies auch ein Nachteil, wenn fadenförmiges Material schneller herausgezogen als zugeführt wird. Die Linienspannung nimmt während dieser dynamischen Änderung zu, weil das fadenförmige Material den beweglichen Block in der zur Gravitationskraft entgegengesetzten Richtung beschleunigen muß. Unter statischen Bedingungen ist die minimale Spannung des fadenförmigen Materials gleich dem Gewicht des beweglichen Blockes geteilt durch die Windungszahl. Der in Fig. 3A und 3B schematisch dargestellte nach oben öffnende vertikale Speicher weist einen Vorteil dadurch auf, daß der Bediener den Speicher mit dem fadenförmigen Material leicht bespannen kann. Jedoch muß das Spannsystem ebenso gegen die Schwerkraft arbeiten, und wenn niedrige Spannungen gewünscht sind, ist nicht genügend Kraft vorhanden, um den Speicher während des Auffüllens des fadenförmigen Materials zu öffnen. Dies bedeutet eine vollständige Störung des Speichers. Um den Speicher zu schließen, muß die Linienspannung zunehmen, um den Block zu bewegen.

Bei der schematisch in Fig. 4A und 4B dargestellten umlaufenden Art eines Speichers ist die Trägheit des Speichers der größte Nachteil. Während jeder Geschwindigkeitsänderung des fadenförmigen Materials wird das Material entweder lose oder es erfährt hohe Linienspannungen.

Der sich aufweitende runde Speicher, der schematisch in den Fig. 5A und 5B dargestellt ist, weist eine so große Masse auf, daß beim Steuern der Linienspannung dieselben Schwierigkeiten wie bei den anderen zuvor erwähnten Arten von Speichern bestehen.

In Übereinstimmung mit der Erfindung weist das Speichersystem eine Mehrzahl von seriell miteinander verbunden Speichereinheiten und eine programmierte Steuervorrichtung auf. Die Speicherkapazität an fadenförmigem Material jeder nachfolgenden Speichereinheit ist doppelt so groß wie diejenige einer vorhergehenden Speichereinheit. Somit weist in einem Speichersystem, bei dem drei Speichereinheiten verwendet werden, die erste Speichereinheit einen Puffer/Tänzer, einen Speicher und einen motorgetriebenen Capstan mit einer Gesamtkapazität von bspw. 40 Fuß (12 m) auf. Die zweite Speichereinheit weist einen Speicher, einen motorgetriebenen Capstan sowie eine Torsionsgestänge- und Potentiometersteuerung mit einer Gesamtkapazität von 80 Fuß (24 m) auf. Die dritte Speichereinheit ist im wesentlichen die gleiche wie die zweite Speichereinheit, jedoch ohne motorgetriebenen Capstan und mit einer Gesamtkapazität von 160 Fuß (48 m).

Die hauptsächliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Speichersystem bereitzustellen, das geeignete Linienspannungen aufrechterhält und durch ein träges Ansprechen auf plötzliche Starts, Stops, Beschleunigungen und Verzögerungen während der Bewegung des fadenförmigen Materials und insbesondere während des Aufwickelns solchen Materials induzierte Probleme vermeidet. Mit Speichern großer Speicherkapazität, bspw. von 300 Fuß (90 m) fadenförmigem Material, können plötzliche Änderungen in der Liniengeschwindigkeit eine übermäßige Spannung verursachen oder bewirken, daß das fadenförmige Material von den Speicherseilscheiben springt und sich verheddert.

Die zuvor genannten Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im wesentlichen durch das sequentielle Wirken einer Anzahl von seriell miteinander verbundenen Speichereinheiten erreicht. Dadurch kann die Masse der Seilscheiben und Blöcke über die Anzahl der Speichereinheiten verteilt werden, anstatt in einer Speichereinheit konzentriert zu werden, wodurch die Ansprechzeit dieser beweglichen Seilscheiben und Blöcke zunimmt. Ein zwischen den jeweils seriell miteinander verbundenen Speichereinheiten angeordneter motorgetriebener Capstan steuert die Menge an fadenförmigem Material in einem bestimmten Speicher, dem er zugeordnet ist, und ist wiederum durch eine programmierte Steuervorrichtung gesteuert. Die einzelnen motorgetriebenen Capstans werden so gesteuert, daß die Beschleunigungen der beweglichen Blöcke, die mit der Spannung in dem fadenförmigen Material in Beziehung stehen, minimiert sind. Es wurde der sich nach unten öffnende vertikale Speichertyp ausgewählt, weil dieser das beste Ansprechen auf Änderungen der Bewegung des fadenförmigen Materials gewährt, nachdem alles mögliche Gewicht in dem sich bewegenden Block und dem Antriebssystem eliminiert worden ist.

Die zuvor genannten Vorteile, Ziele und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines veranschaulichenden Ausführungsbeispiels der besten Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung vollständig hervor, worin:

Fig. 1A, 1B und 1C einen Speicher der horizontalen Art aus dem Stand der Technik veranschaulichen;

Fig. 2A, 2B und 2C einen Speicher der sich nach unten öffnenden vertikalen Art aus dem Stand der Technik veranschaulichen;

Fig. 3A und 3B einen Speicher der sich nach oben öffnenden vertikalen Art aus dem Stand der Technik darstellen;

Fig. 4A und 4B einen Speicher der umlaufenden Art aus dem Stand der Technik darstellen;

Fig. 5A und 5B einen Speicher der sich aufweitenden runden Art aus dem Stand der Technik veranschaulichen;

Fig. 6 eine Seitenansicht des Grundrisses eines Wicklungsspeichersteuersystems mit drei Speichereinheiten in Übereinstimmung mit der Erfindung ist;

Fig. 7 und 8 Graphen der Position der Speicher in Fig. 6 bezüglich der Zeit zeigen, um die Arbeitsweise des Wicklungssteuersystems der Erfindung zu veranschaulichen;

Fig. 9A und 9B die Seilscheiben einer typischen Speichereinheit darstellen, um die Wirkungen der Trägheit auf die Bewegung der Seilscheiben innerhalb einer Speichereinheit zu demonstieren;

Fig. 10A und 10B eine kombinierte schematische Darstellung und ein Blockdiagramm sind, die die gegenseitige Verbindung der Speichereinheiten eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung und des Steuerkreises darstellen;

Fig. 10C eine schematische Darstellung des Druckluftkreises zum Steuern der Position der Kabelzylinder und Seilscheiben jeder Speichereinheit ist; und

Fig. 11 eine kombinierte Block- und schematische Darstellung des Capstan-Steuerkreises darstellt.

Das Hauptprinzip der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß bspw. ein Speicher zum Speichern von 300 Fuß (90 m) fadenförmigem Material, wie Kabel oder Draht, in eine Anzahl von gegenseitig verbundenen und voneinander abhängigen Einheiten eingeteilt ist. Dies führt zu einer signifikanten Erniedrigung der Masse jeder einzelnen Speichereinheit, wodurch die Trägheit reduziert und ein schnelleres Ansprechen der sich bewegenden Seilscheiben der einzelnen Speicher ermöglicht wird. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf ein beispielhaftes Speichersteuersystem, bei dem drei Speicher verwendet werden, wobei es sich versteht, daß das Prinzip der Erfindung auf jede Anzahl von in einer Kaskade angeordneten Speichereinheiten anwendbar ist.

Mit Bezug auf Fig. 6 wird die Struktur und Arbeitsweise des Speichers mit drei Einheiten von der Abfuhr ausgehend bis zur Zufuhr beschrieben. Die erste Speichereinheit 18 weist einen (nicht dargestellten) drei Fuß (0,9 m) hohen federbelasteten Puffer/Tänzer mit einer Gesamtzahl von fünf Derlin- Seilscheiben (drei über zwei), eine (nicht dargestellte) Führung für die Abfuhr, zuzüglich eines sechs Fuß (1,8 m) hohen luftbelasteten Speicher 18, der aus einem ortsfesten Block 14 und einem beweglichen Block 16 mit einer Gesamtzahl von neun Neun-Inch (0,22 m)-Aluminium-Seilscheiben (fünf über vier) aufgebaut ist, und einen Neun-Inch (0,22 m)-motorgetriebenen Capstan 20 auf. Das fadenförmige Material 12, wie Draht oder Kabel, wird von einer Quelle fadenförmigen Materials, wie einer Kabel- oder Drahtspule, oder direkt von der Produktionslinie, auf der das fadenförmige Material hergestellt wird, zu dem ortsfesten Block 14 des ersten Speichers 18 zugeführt. Das fadenförmige Material ist um die einzelnen Seilscheiben des ortsfesten Blockes 14 und des beweglichen Blockes 16 gewunden. Unter der Annahme, daß das Speichersystem eine Gesamtspeicherkapazität von 300 Fuß fadenförmigem Material aufweist, beträgt die Speicherkapazität der ersten Speichereinheit 18 vierzig Fuß (12 m).

In der vorhergehenden Beschreibung ist der Puffer/Tänzer nicht wesentlich und kann bspw. in einer Anwendung, in der das erfindungsgemäße Speichersystem in Verbindung mit einer Aufwikkelvorrichtung mit einer hin- und hergehenden Traverse, wie sie in den US-Patenten Nr. 4,406,419 und 4,477,033 offenbart ist, die beide auf denselben Rechtsnachfolger wie die vorliegende Erfindung übertragen sind, eingesetzt werden. Der Puffer/Tänzer sorgt dann für einen geeigneten Puffer für das Einspeisen des fadenförmigen Materials in den Traversenmechanismus der Aufwikkelvorrichtung. Für andere Anwendungen als das Aufwickeln oder Wiederaufwickeln von fadenförmigem Material ist der Puffer/Tänzer nicht notwendig. Die Arbeitsweise eines solchen Puffers/Tänzers ist herkömmlich und den Fachleuten auf dem Gebiet des Aufwickelns von fadenförmigem Material bekannt, so daß keine weitere Beschreibung seiner Struktur für die Zwecke der vorliegenden Erfindung notwendig ist.

Die zweite Speichereinheit 22 weist einen zehn Fuß (3 m) hohen Speicher mit einem Acht-Fuß (2,4 m)-luftbeaufschlagten Kabelzylinder mit einem ortsfesten Block 24 und einem beweglichen Block 26 mit einer Gesamtzahl von vierzehn Neun-Inch (0,22 m)-Aluminium-Seilscheiben (sieben über sieben) und einen Neun-Inch (0,22 m)-motorgetriebenen Capstan 28 auf. Der ortsfeste Block 24 und die Seilscheiben darin sind mit Ausnahme während des Auffädelns, wenn sie zur Vereinfachung dieses Vorganges abgesenkt werden können, durch Luftkolben lagearretiert. Ein Auffädelverfahren, das Teil der vorliegenden Erfindung ist, wird hiernach beschrieben. Der bewegliche Block 26 und die Seilscheiben sind sowohl unter Einsatz der Schwerkraft als auch des Kabelzylinders betätigt. Die Speichereinheit 22 weist eine Gesamtspeicherkapazität von achtzig Fuß (24 m) fadenförmigem Material auf.

Eine dritte Speichereinheit 30, die einen ortsfesten Block 32 und einen beweglichen Block 34 aufweist, ist etwa zehn Fuß (3 m) hoch und die gleiche wie die zweite Speichereinheit 22, mit der Ausnahme, daß siebenundzwanzig Neun-Inch (0,22 m)- Aluminium-Seilscheiben (vierzehn über dreizehn) vorgesehen sind. Die dritte Speichereinheit 30 weist eine Gesamtspeicherkapazität von einhundertsechzig Fuß (48 m) auf. Das fadenförmige Material tritt in den dritten Speicher 30 von einer Quelle fadenförmigen Materials, wie einer Draht- oder Kabelspule, oder von der Produktionslinie, auf der das fadenförmige Material gerade produziert wird, kommend ein.

In der Praxis sind die zweite und dritte Speicherheit 22 und 30 vorzugsweise auf einem zehn Fuß (3 m) langen Stahlkanal montiert. In einigen Anwendungen, bei denen bspw. eine lange Wegstrecke zwischen der Quelle fadenförmigen Materials und der dritten Speichereinheit liegt, können die Speichereinheiten jedoch ausgebreitet und wie in Fig. 6 angedeutet getrennt sein. Die Potentiometersteuerungen für die motorgetriebenen Capstans sind vorzugsweise wandmontiert oder in einer separaten Steuerkabine montiert.

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Speichersystems ist wie folgt. Nachdem die einzelnen Speicher aufgefädelt wurden, ist der erste Speicher 18 in Position A, der zweite Speicher 22 in Position E und der dritte Speicher 30 in Position I. Alle Liniengeschwindigkeiten sind an allen Punkten gleich, nämlich die Abfuhr- und Zufuhrgeschwindigkeit in den und von dem Capstan 20 und in den und von dem Capstan 28. Unter der Annahme, daß die Liniengeschwindigkeit des fadenförmigen Materials eintausend Fuß/min. (300 m/min.) beträgt, arbeiten die Capstans 20 und 28 noch bei eintausend Fuß/min. (300 m/min.), wenn die Abfuhr gegen Null geht. Somit beginnt der erste Speicher 18, sich aufzufüllen, bis er in einer Position B ist, dann verzögert der Capstan 20 und stoppt, wenn der erste Speicher 18 in Position D ist. Wenn der Capstan 20 beginnt zu verzögern, beginnt der zweite Speicher 22, sich aufzufüllen. Wenn der zweite Speicher 22 Position F erreicht, verzögert der Capstan 28 und der zweite Speicher 30 beginnt, sich aufzufüllen. Wenn der zweite Speicher 22 in Position H ist, wird der Capstan 28 gestoppt. Der dritte Speicher 30 nimmt nun das fadenförmige Material mit eintausend Fuß/min. (300 m/min.) auf, was gleich der Zufuhrgeschwindigkeit fadenförmigen Materials in die erste Speichereinheit 18 ist. Die Abfuhr fadenförmigen Materials muß beginnen, bevor die dritte Speichereinheit 30 in Position K ist. Wenn die Abfuhr fadenförmigen Materials auf mehr als eintausend Fuß/min. (300 m/min.) zunimmt, leert sich die erste Speichereinheit 18. Wenn dies geschieht, beschleunigt der erste Capstan 20 auf mehr als eintausend Fuß/min. (300 m/min.). Die Entleerung des ersten Speichers 18 stoppt bei Position C. Die zweite Speichereinheit 22 leert sich, und der zweite Capstan 28 beginnt, Kabel in den zweiten Speicher 22 einzuspeisen. Die dritte Speichereinheit 30 verzögert und stoppt, wenn der Capstan 28 eintausend Fuß/min. (300 m/min.) erreicht. Die zweite Speichereinheit 22 ist in Position G, wenn der Capstan 28 mit eintausend Fuß/min. (300 m/min.) angetrieben wird. Sobald die zweite Speichereinheit 22 über Position G hinausgeht, geht der Capstan 28 auf über eintausend Fuß/min. (300 m/min.), was bewirkt, daß die dritte Speichereinheit 30 zu schließen beginnt. Wenn die dritte Speichereinheit 30 Position J erreicht, wird der Capstan 28 auf eintausend Fuß/min. (300 m/min.) verzögert. Wenn der dritte Speicher 30 zurück auf Position I ist, läuft der Capstan 28 mit eintausend Fuß/min. (300 m/min.), und die zweite Speichereinheit 22 hört auf, sich zu entleeren. Wenn der zweite Speicher 22 in Position E ist, läuft der Capstan 20 mit eintausend Fuß/min. (300 m/min.). Daher hört der erste Speicher 18 auf, sich zu entleeren, bis er Position A erreicht hat, und der Arbeitsablauf des Speichersystems ist wieder am Startpunkt. Es wird angemerkt, daß die das Kabel aufwickelnde Vorrichtung an der Abfuhr des Speichersystems durch die Position des ersten Speichers 18 gesteuert wird, indem diese Speichereinheit die Aufwicklung entleert, um die Liniengeschwindigkeit abzugleichen.

Die signifikanten Vorteile der zuvor beschriebenen Struktur und Arbeitsweise sind wie folgt. Die erste Speichereinheit 18 beschleunigt in etwa einer Sekunde, wie in Fig. 7 dargestellt ist, auf ihre Geschwindigkeit, da sie das geringste Gewicht aufweist. Wie in Fig. 8 dargestellt ist, beschleunigt die zweite Speichereinheit 22 auf eintausend Fuß/min. (300 m/min.) in zwei Sekunden, da sie schwerer ist als die erste Speichereinheit 18. Die dritte Speichereinheit 30 beschleunigt auf die geforderte Geschwindigkeit von eintausend Fuß/min. (300 m/min.) in vier Sekunden. Daher wird die Spannung während der dynamischen Änderungen in dem Speichersystem gesteuert. Es ist anzumerken, daß die Verzögerungen der ersten und zweiten Speichereinheit 22 und 30 exponentiell sind.

Die Trägheit der Seilscheiben ist ein weiterer Aspekt der Speicherarbeitsweise, dem durch die Speichersysteme im Stand der Technik nicht genügend Beachtung geschenkt wurde. Wenn in Fig. 9A und 9B kein Kabel in den Speicher 36 eintritt und die Abfuhr nicht beschleunigt wird, muß die Drehbewegung der Seilscheibe E mit der Abfuhr beschleunigt werden. Die Seilscheibe A dreht sich nicht, so daß keine Beschleunigung erfolgt. Die Seilscheibe B beschleunigt mit 1/4 der Rate der Beschleunigung der Seilscheibe E. Die Seilscheibe C beschleunigt mit 1/2 der Rate der Beschleunigung der Seilscheibe E und die Seilscheibe D beschleunigt mit 3/4 der Rate der Beschleunigung der Seilscheibe E. Die Spannung ist daher für jede Windung des Materials unterschiedlich. Das Kabel von der Seilscheibe A nach B ist verschieden von dem von B nach C, usw. Jede Seilscheibe wird mit einer unterschiedlichen Rate beschleunigt. Wenn die Seilscheiben große Trägheitsmomente aufweisen, können zwei Stränge das Gesamtgewicht der Blöcke für eine kurze Zeitdauer halten. Dies bewirkt einen hohen Spannungsimpuls auf das Kabel, der dieses beschädigen kann. Ein solcher Effekt wird durch die Hinzufügung von mehr Seilscheiben gesteigert. Die zuvor erwähnten Effekte können durch die Verwendung von Seilscheiben mit den niedrigsten erhältlichen Trägheitsmomenten vermindert werden.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind der zweite und der dritte Speicher auf einem Träger, wie in Fig. 10A dargestellt ist, aufgebaut. Wie zuvor erwähnt wurde, ist solch eine Bauweise nützlich, wenn eine relativ kurze Wegstrecke zwischen der Quelle des fadenförmigen Materials und der Zufuhr in das Speichersystem vorhanden ist. Wenn jedoch eine solche Wegstrecke zwischen der Quelle fadenförmigen Materials und der Zufuhr des Speichersystems vorhanden ist, daß das fadenförmige System durchhängt, ist die Konfiguration gemäß Fig. 6 bevorzugt, bei der die zweite und dritte Speichereinheit auf getrennten Trägern montiert sind. Lange Spannweiten des fadenförmigen Materials, die zum Durchhängen führen, neigen dazu, ungewünschte Oszillationen in dem System hervorzurufen.

In dem Speichersystem in Fig. 10A sind der zweite und dritte Speicher 40 auf demselben Balken 42 in einer Seite-an- Seite-Lage montiert, wie klar aus Fig. 10B hervorgeht, die eine Draufsicht auf die einzelnen Speichereinheiten ist, wobei die Speichersteuervorrichtung 44, die Aufwickeleinheit 46 und die Aufwickelsteuervorrichtung 48 ebenso dargestellt sind. Die Aufwickeleinheit 46 und die Aufwickelsteuervorrichtung 48 gehören nicht zur vorliegenden Erfindung, und daher ist keine weitere Beschreibung Ihrer jeweiligen Struktur und Arbeitsweise für die Zwecke der vorliegenden Erfindung erforderlich. Das fadenförmige Material 50 ist auf die einzelnen Seilscheiben 52, 54 der Speichereinheiten 2 und 3 und den motorgetriebenen Capstan 56 und dann zu dem motorgetriebenen Capstan 58, und dann um die einzelnen Seilscheiben 60 der ersten Speichereinheit 62 über ein Längenzählerrad 64, und dann um die Puffer/Tänzereinzeit 66 gefädelt. Der Puffer/Tänzer 66 ermöglicht es, daß sich das Speichersystem an die hin- und hergehende Bewegung einer Traverse auf einer Wiederaufwickelvorrichtung anpaßt, und die Konfiguration des in Fig. 10A dargestellten Speichersystems ist somit für einen Betrieb mit einer Wiederaufwickelvorrichtung geeignet, die in den US-Patenten Nr. 4,406,419 und 4,477,033 offenbart ist, die beide auf denselben Rechtsnachfolger wie die vorliegende Erfindung übertragen wurden.

Die Speichersysteme in Fig. 6 und 10A werden aufgefädelt, indem die unteren Seilscheiben 26 und 34 der Speichereinheiten 22 und 30 (Fig. 6) und der unteren Seilscheiben 43 und 63 in Fig. 10A durch Drücken eines "Auffädel"-Knopfes auf der Steuervorrichtung abgesenkt werden. Dies hebt automatisch die Kabel der Kabelzylinder in die höchste Position an, wodurch ein freies Fallen der oberen Seilscheiben 24 und 32 in Fig. 6 und 45 und 65 in Fig. 10A vermieden wird. Die feststehenden Riegel (nicht dargestellt), die die oberen Seilscheiben in ihrer normalen Betriebsposition halten, werden gelöst. Die oberen Seilscheiben 24 und 32 in Fig. 6 und 45 und 65 in Fig. 10A werden langsam abgesenkt, indem Luft aus dem Luftzylinder (was hiernach genauer beschrieben wird) abgeblasen wird, bis der obere Seilscheibenblock auf dem unteren Seilscheibenblock ruht. Nachdem das fadenförmige Material, wie Kabel oder Draht, aufgefädelt worden ist, werden die oberen Seilscheiben in ihre normale Betriebsposition mittels der Kabelzylinder zurückgebracht, die feststehenden Riegel werden arretiert und die Kabel der Kabelzylinder werden wieder nach unten gebracht, so daß sie eine nach unten gerichtete Kraft auf die unteren Seilscheiben ausüben können. Fig. 10C ist eine Blockdiagramm-Darstellung des Druckluftsystems zur Steuerung der Kabelzylinder 70, 72.

Fig. 11 veranschaulicht in einer kombinierten schematischen und Blockdiagramm-Darstellung den wesentlichen Schaltkreis zur Steuerung der motorgetriebenen Capstane, um das fadenförmige Material durch das erfindungsgemäße Speichersystem zu führen. Das jeweilige Potentiometer für die erste, zweite und dritte Speichereinheit, nämlich ACCUM #1 POT, ACCUM #2 POT und ACCUM #3 POT stellen Informationen bezüglich der aktuellen Position (Höhe) der beweglichen Blöcke 16, 26 und 34 in jeder der entsprechenden SPEICHER 1-, SPEICHER 2- und SPEICHER 3- Einheit (Fig. 6) bereit, wobei diese Information in jeweilige Summier- und Kompensierkreise 86, 88 und 90 eingegeben wird. Jeder der Summier- und Kompensierkreise 86, 88 und 90 erzeugt geeignet kompensierte Fehlersignale für den ersten und zweiten Capstan und die endgültige Aufwicklung, indem die Einstellungen jedes Speicherpotentiometers 80, 82 und 84 und des jeweiligen zugeordneten Höheneinstellpotentiometers 92, 94 und 96 verwendet werden. Die jeweiligen Bezugsblockierschaltungen 98, 100 und 102 regeln die Eingabe von den Summier- und Kompensierschaltungen in die Capstane mit Bezug auf die jeweiligen Signale von ACCUM #1 STOP POSITION-, ACCUM #2 STOP POSITION- und ACCUM #3 STOP POSITION-Potentiometern, wobei die jeweiligen Ausgaben der letzteren Potentiometer jeweils in die Bezugsblokkierschaltungen 98, 100 und 102 eingegeben werden, wenn bestimmte Bedingungen in dem Arbeitsablauf des Speichersystems wie zuvor beschrieben eintreten. Obwohl bspw. das Bezugssignal H von dem Summier- und Kompensierkreis 88 eine Geschwindigkeit von neunhundert Fuß/min. (274 m/min.) verlangt, kann die Bezugsblockierschaltung 98 diese Geschwindigkeit reduzieren, weil die Position des ersten Speichers nicht mehr in der Nähe seiner normalen Laufhöhe ist, weil die Aufwicklung gestoppt ist. Dies würde bewirken, daß der zweite Speicher beginnt zu fallen, weil die Bezugsblockierschaltung 98 den ersten motorgetriebenen Capstan auf einen langsameren Lauf herabsetzt. Und obwohl der dritte Speicher bei seiner normalen Laufhöhe ist, in der ein Bezugssignal I für neunhundert Fuß/min. (274 m/min.) erzeugt wird, beginnt die Bezugsblockierschaltung 100, das Signal I zu vermindern, weil die zweite Speichereinheit nicht mehr an Ort und Stelle ist. Zusätzliche Kaskadeschaltungen können, falls erforderlich, für zusätzliche Speichereinheiten vorgesehen sein, so daß das erfindungsgemäße Speichersteuersystem nicht auf die drei hierin zum Zwecke der Erklärung der Struktur und Arbeitsweise des Speichersteuersystems beschriebenen drei Speichereinheiten beschränkt ist.


Anspruch[de]

1. Wicklungsspeichersystem zum Steuern der Speicherung von fadenförmigem Material zwischen einer Quelle solchen Materials und einer Wicklungsaufnahme, mit:

einer Mehrzahl von seriell miteinander verbundenen Speichereinheiten (18, 22, 30), von denen jede ein Mittel zum Speichern von fadenförmigem Material umfaßt, und wobei jede Speichereinheit einen ortsfesten Block (14, 24, 32) und einen beweglichen Block (16, 26, 34) umfaßt, wodurch eine Bewegung des beweglichen Blockes von dem ortsfesten Block weg oder zu diesem hin die Menge an in der jeweiligen Speichereinheit gespeichertem fadenförmigen Material erhöht bzw. verringert;

einem Mittel zum Variieren der Bewegung des fadenförmigen Materials zwischen benachbarten Speichereinheiten, das einen Capstan-Antrieb (20, 28) zwischen jeder aufeinanderfolgenden Speichereinheit umfaßt; und

einem Mittel zum Steuern des Mittels zum Variieren, um die Änderung der Spannung des fadenförmigen Materials bei Änderungen der Beschleunigung oder Verzögerung des fadenförmigen Materials, die durch eine Änderung der Zufuhr oder Abfuhr von fadenförmigem Material in das bzw. aus dem Speichersystem verursacht werden, zu begrenzen, und das weiterhin ein Mittel (80, 82, 84) zum Bestimmen der Bewegungsrichtung jedes beweglichen Blockes aus der Relativgeschwindigkeit der Bewegung des fadenförmigen Materials in die jeweilige Speichereinheit und aus dieser heraus umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Speichereinheit fadenförmiges Material von der Quelle empfängt und eine vorgegebene Menge an fadenförmigem Material speichert, und daß jede nachfolgende Speichereinheit eine volle zusätzliche Menge an von einer vorhergehenden Speichereinheit gespeicherten fadenförmigem Material speichert, wobei das Wicklungsspeichersystem weiter ein Mittel (82, 82, 84) zum Erfassen der Menge an in jeder Speichereinheit gespeichertem fadenförmigem Material, ein Mittel (92, 94, 96) zum Anzeigen einer gewünschten Bezugsmenge an fadenförmigem Material, das in jeder Speichereinheit gespeichert werden soll, und ein Mittel (86, 88, 90) zum Vergleich der gespeicherten Menge und der Bezugsmenge an fadenförmigem Material in jeder Speichereinheit aufweist, um jeweilige Steuersignale des Capstan-Antriebs zu erzeugen, und das weiter ein Mittel (98, 100, 102) zum Kombinieren der jeweiligen Steuersignale der Capstan-Antriebe aus zwei benachbarten Speichereinheiten umfaßt, um den Capstan-Antrieb unmittelbar stromaufwärts der beiden benachbarten Speichereinheiten zu steuern.

2. Wicklungsspeichersystem nach Anspruch 1, das weiterhin ein Puffer-/Tänzermittel zum Empfangen des von der letzten der Speichereinheiten abgegebenen fadenförmigen Materials aufweist, um eine Anpassung des Speichersystems an Änderungen der Zufuhr von fadenförmigem Material in die Wicklungsaufnahme zu ermöglichen.

3. Wicklungsspeichersystem nach Anspruch 2, wobei das Mittel zum Steuern weiterhin ein jeweiliges Mittel (80, 81, 82) zum Bestimmen der Position des beweglichen Blockes in jeder Speichereinheit, jeweilige auf das jeweilige Positionsbestimmungsmittel ansprechende Summier- und Kompensierschaltungen (86, 88, 90) zum Erzeugen jeweiliger kompensierter Fehlersignale, und jeweilige Bezugsblockierschaltungen (98, 100, 102) zur Anpassung des Ausgangssignals einer jeweiligen Summier- und Kompensierschaltung in Übereinstimmung mit der Position des beweglichen Blockes einer benachbarten stromaufwärts befindlichen Speichereinheit umfaßt.







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