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Vorrichtung zum tangentialen Abzug von zugsensiblem Langgut - Dokument DE10315347B4
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10315347B4 06.10.2005
Titel Vorrichtung zum tangentialen Abzug von zugsensiblem Langgut
Anmelder Honigmann Industrielle Elektronik GmbH, 42289 Wuppertal, DE
Erfinder Herhaus, Jürgen, 42477 Radevormwald, DE
Vertreter Patentanwälte Dr. Sturies Eichler Füssel, 42289 Wuppertal
DE-Anmeldedatum 03.04.2003
DE-Aktenzeichen 10315347
Offenlegungstag 28.10.2004
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 06.10.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.10.2005
IPC-Hauptklasse B65H 51/20

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum tangentialen Abzug von zugsensiblem Langgut nach Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Derartige Vorrichtungen sind bekannt aus DE 199 25 108 A1.

Eine weitere Vorrichtung ist bekannt aus DE 101 14 368 A1. Diese Vorrichtung dient allerdings der sogenannten Fadenverschleppung, um das lokale Einlaufen der benachbarten Fadenumlenkwalze zu vermeiden. Die Fadenverschleppung verlangt aber keine hohe Dynamik, sondern kann sehr langsam erfolgen.

Wesentlich ist der tangentiale Abzug des Langguts von der Vorratsspule.

Da häufige Spulenwechsel vermieden werden sollen, sind derartige Vorratsspulen groß und schwer und besitzen ein hohes Trägheitsmoment.

Insbesondere im diskontinuierlichen Entnahmebetrieb ist zugsensibles Langgut nicht in der Lage, derartige Vorratsspulen allein durch Längszugkräfte in Bewegung zu setzen.

Zu diesem Zweck sind geregelte motorische Antriebe vorgesehen, die innerhalb vorbestimmter zulässiger Abzugskräfte, die auf das Langgut wirken dürfen, ausgeregelt werden.

Ein Anwendungsbeispiel für derartige Vorrichtungen betrifft zum Beispiel die diskontinuierliche Entnahme von sogenannten Membranfasern, die durch Rascheln oder Weben weiterverarbeitet werden. Derartige Membranfasern dienen zum Beispiel zur Herstellung von Filtergeweben wie sie zum Beispiel bei künstlichen Nieren benötigt werden.

Bei zu hoher Zugkraft im Langgut wird die Membranfunktion der Membranfaser unbemerkbar zerstört.

Dies kann fatale Auswirkungen haben.

Andere zugsensible Materialien ohne Vermögen zur elastischen Verformung sind beispielsweise Feindraht, Golddraht für Halbleiter. Aber auch textile Fäden wie Elastan oder dergleichen müssen gelegentlich auch bei kleinsten Abzugskräften mit hoher Dynamik diskontinuierlich verarbeitet werden.

Die diskontinuierliche Entnahme des Langguts von der Vorratsspule erfolgt dabei abhängig von der jeweiligen Anforderung aus der Produktlinie in Form einer Rampe, wobei die notwendige Beschleunigung der Vorratsspule durch den motorischen Antrieb der Vorratsspule in Verbindung mit der Funktion des Langgutspeichers im Sinne einer verringerten Zugkraft unterstützt werden muß.

Es stellt sich daher die Aufgabe, den Langgutspeicher so weiterzubilden, daß die vom Lieferwerk vorbestimmte Dynamik, die auch die minimal mögliche Zugkraft bestimmt, durch die Dynamik des Langgutspeichers praktisch nur noch gering beeinflußt wird.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs.

Aus der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß durch eine laufende Differenzdruckbeaufschlagung der Kolben-Zylindereinheit ein im Prinzip lageunabhängiges System entsteht, welches auch bei geringsten Abweichungen der jeweiligen Stellung der Umlenkvorrichtung über die elektronische Erfassung von deren Position sofort ein Regelsignal an den motorischen Antrieb der Vorratsspule ausgibt und auf diese Weise lediglich noch die Trägheit der Kolben-Zylindereinheit zu einer Erhöhung der Zugkraft im Langgut beitragen kann.

Dabei sind pneumatische Kolben-Zylindereinheiten mit geringen bewegten Massen ausgesprochen reaktionsschnell und lassen – abhängig von der jeweiligen Druckdifferenz – auch bei geringen Kräften hohe Beschleunigungen zu.

Diese Beschleunigungen wirken sich jedoch wegen der geringen Kräfte praktisch nicht mehr auf das Verformungsvermögen des Langguts aus.

Zumindest konnte eine derart ausgestaltete Vorrichtung Abzugskräfte an höchst zugempfindlichen Membranfasern erzielen, die in der Produktlinie in der Größenordnung von etwa 10 bis 40 cN liegen, obwohl die Abzugsgeschwindigkeiten etwa 40 m/min betragen.

Dabei wirkt der Langgutspeicher als Akkumulator, wobei der "Ladezustand" des Langgutspeichers, also die jeweilige Stellung der Umlenkvorrichtung, erfaßt und in ein Regelsignal zum Antrieb der Vorratsspule umgewandelt wird.

Hierzu ist die jeweilige Stellung der Umlenkvorrichtung vorzugsweise berührungslos zu erfassen und auf elektronischem Wege ohne Zeitverzögerung in ein elektronisches Stellsignal für den motorischen Antrieb der Vorratsspule umzuwandeln.

Insbesondere die berührungslose elektronische Erfassung verschafft kurzfristig verfügbare Regelsignale und läßt somit eine feinfühlige Regelung bei kompakter Bauweise des Langgutspeichers zu.

Die Erfassung der Positionen der Umlenkvorrichtung kann zum Beispiel kapazitiv, optisch, über Ultraschall oder eine Lasermessung erfolgen. Im letzteren Fall würde bevorzugterweise der Abstand zwischen der Laserquelle und der Umlenkvorrichtung als Maß für die jeweilige Position heranzuziehen sein.

Bevorzugt, weil kostengünstig, wird die jeweilige Stellung der Umlenkvorrichtung durch Lichtschranken festgestellt, die quer zur Bewegungsrichtung der Umlenkvorrichtung verlaufen. Da die Umlenkvorrichtung insoweit undurchlässig für die Wellenlänge des verwendeten Lichts ist, läßt sich anhand der jeweils unterbrochenen Lichtschranke, welche bezüglich der Umlenkvorrichtung in einer vorbestimmten Richtung liegt, die Position letzterer zuverlässig genau bestimmen und auch daraus resultierende Positionsänderungen.

Zu diesem Zweck wird vorgeschlagen, die Lichtschranke aus einer Fotodiode mit zugehörigem Fototransistor als Empfänger auszubilden. Der Fototransistor schaltet bei Lichteinfall durch, wobei allerdings die Unterbrechung des Lichtstrahls durch die Umlenkvorrichtung zu einem entsprechenden Positionssignal verarbeitet werden kann.

Will man den Tageslichteinfluß eliminieren, empfiehlt sich eine Paarung aus Sender und Empfänger zu verwenden, die im Infrarotbereich aktiv ist.

Zu diesem Zweck muß allerdings die Umlenkvorrichtung, soweit sie für die Unterbrechung des Lichtstrahls verwendet wird, undurchlässig für den verwendeten Wellenlängenbereich sein.

Um eine Umlenkvorrichtung mit geringstmöglichen Massen und damit auch geringen Massenträgheitsmomenten zu realisieren, wird zusätzlich vorgeschlagen, als Umlenkvorrichtung eine kreisförmige Scheibe zu verwenden, die an ihrem Außenumfang eine Führungsrille für das Langgut aufweist und die in einem Zylinder von im wesentlichen rechteckigem Querschnitt geführt ist. Bei dieser Weiterbildung wirkt die Kreisscheibe dann als Kolben, der seinerseits eine durch den Lauf des Langguts verursachte Rotationsbewegung ausübt und andererseits innerhalb des rechteckigen Querschnitts des Zylinders trotzdem dichtend geführt ist. Da eine derartige Kreisscheibe ständig eine Relativbewegung an der Wand des Zylindergehäuses ausführt, gibt es keine Einlaufstellung, so daß die Dichtigkeit über einen langen Betriebszeitraum aufrecht erhalten werden kann.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, die Kreisscheibe zur Verringerung der Reibungskoeffizienten mit einer Gleitbeschichtung zu versehen. Infolge des Druckunterschieds an den sich gegenüberliegenden Halbumfängen der Kreisscheibe kommt es auch zu einem Staubsaugeffekt mit der Wirkung, daß auf der Seite des geringeren Drucks ein Selbstreinigungseffekt entsteht, der gegebenenfalls durch einen gegenüberliegend angebrachten und zur Umgebung weisenden Filter noch verstärkt werden kann.

In jedem Falle läßt sich auf diese Weise ein abriebfreier Betrieb erzielen, so daß das gesamte System auch reinraumtauglich ist.

Zusätzlich wirkt die Kreisscheibe, die naturgemäß Oberflächenrauhigkeiten besitzt, innerhalb des Zylinders auch als hydropneumatisches Lager, so daß Ansaugeffekte trotz der unterschiedlichen Druckverhältnisse an der Kreisscheibe im Zylindergehäuse vermieden werden.

Um eine gute Dichtwirkung zu erzielen, sollte die Führungsrille der Kreisscheibe den Querschnittsabmessungen des Langguts angepaßt sein. Zwar läßt sich eine Kreisscheibe niemals vollständig innerhalb eines rechteckigen Zylindergehäuses abdichten, da die Führungsrille naturgemäß eine kommunizierende Verbindung zwischen den Zylinderenden unterschiedlicher Druckbeaufschlagung ist, gleichwohl kann die Pumpenleistung bei kleinen Spaltabmessungen, das heißt Spaltabmessungen in der Größenordnung von etwa 1/100 mm geringgehalten werden. Zusätzlich wird durch geringe Pumpenleistung die Geräuschkulisse reduziert. Für den Fall einer pneumatischen Beaufschlagung dieses Langgutspeichers tritt zudem eine Filterfunktion ein, da mit Vergrößerung der Saugseite der Kolben-Zylindereinheit auch eine Verstärkung des Vakuumeffekts hervorgerufen wird. Physikalisch gesprochen entsteht daher auf diese Weise eine progressiv wirkende Zugfeder.

Bei Bewegung der Kreisscheibe unter Verkleinerung der Vakuumseite des Zylinders wird der Vakuumeffekt abgeschwächt. Dies erfolgt im physikalischen Sinne einer progressiven Druckfeder.

Zur Erzielung geringer Spaltabmessungen der kolbenartig geführten Scheibe im rechteckigen Zylinder sollte die Kontur der Führungsrille unmittelbar der Produktkontur entsprechen, so daß das eingelegte Langgut die Führungsrille nicht mehr verlassen kann.

Sofern die Führungsrille tiefer ist als die Querschnittsabmessungen des Langguts betragen, sollte der Zylinder an den sich gegenüberliegenden Diametralseiten der Kreisscheibe mit jeweils einem Labyrinthsteg von außen in die Führungsrille hineinragen. Hierdurch wird eine zusätzliche Dichtungsfunktion hervorgerufen, während durch die erheblich tiefere Führungsrille in jedem Fall ein Herausspringen des Langguts vermieden wird.

Der Dichtungseffekt kann zusätzlich verstärkt. werden durch weitere Labyrinthdichtungsstege, die außerhalb der Führungsrille am Außenumfang der Kreisscheibe angebracht sind.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß eine ringförmig durchbrochene Kreisscheibe keine Tendenz zur Verkantung zeigt und trotzdem bei deutlich verminderter Wandreibung stets allseitig dicht im Zylindergehäuse geführt werden kann.

Da ferner die Kreisscheibe von dem Langgut um 180° umschlungen wird, entsteht ein kompakter Langgutspeicher hohen Speichervolumens. Da infolge der als Umlenkrolle wirkenden Kreisscheibe lediglich ein dem tatsächlichen Speicherinhalt nur mit einem halben Spannungswert entsprechendes elektrisches Signal erzeugt wird, werden auch die Spannungsspitzen halbiert.

Um weiterhin nur geringe Massenträgheitsmomente zu erhalten, wird zusätzlich vorgeschlagen, die Kreisscheibe aus Kunststoffmaterial herzustellen.

Ein besonders einfacher konstruktiver Aufbau ergibt sich, wenn die Umlenkvorrichtung auf ihrer in Richtung zur resultierenden Zugkraft zeigenden Seite von Atmosphärendruck beaufschlagt wird und auf der gegenüberliegenden Seite mit geringerem Druck, wobei die gegenüberliegende Seite des Zylinders über eine Saugleitung mit einer Saugpumpe kommuniziert.

Zwar läßt sich die Druckdifferenz auch über Druckluft erzeugen, wenn diejenige Seite der Umlenkvorrichtung, die auf der zur resultierenden Kraft gegenüberliegenden Seite liegt, von Atmosphärendruck beaufschlagt wird, der einfachste Aufbau des Langgutspeichers ergibt sich jedoch für den Fall einer athmosphärischen Beaufschlagung der Umlenkvorrichtung auf der Seite, wo die aus der Umschlingung des Langguts resultierende Kraft angreift in Verbindung mit einer Saugpumpe auf der gegenüberliegenden Seite.

Will man eine pneumatische Pumpe mit saugseitig pulsierendem Druck verwenden können, sollte zwischen dieser pneumatischen Pumpe und der von dieser Pumpe beaufschlagten Seite des Zylinders ein pneumatischer Speichertank vorgesehen sein, um die Pulsationen zu verringern.

Zusätzlich kann die Vakuumpumpe auch regelbar sein. Zweckmäßigerweise sollte eine Kaskadenregelung angewandt werden, um zum Beispiel die Spannungsspitzen beim abrupten Maschinenstillstand zu verhindern.

Über die Regelkennlinie oder ein Funktionsnetzwerk läßt sich die jeweils wirksame Zugkraft auf das Langgut in gewissem Umfang modellieren. Zusätzliche Verringerungen der Pulsationen und unerwünschte Nebeneffekte können durch eine Drossel erfolgen, die zwischen der pneumatischen Pumpe und dem Speichertank sitzt.

Der Auswertung der jeweils möglichen Positionen der Umlenkvorrichtung kommt besondere Bedeutung zu.

Hierzu wird vorgeschlagen, daß die Stellungen der Umlenkvorrichtung in vorbestimmten Stufen erfaßt werden, daß die Stufen in einem A/D-Wandler in einen Binärcode umgesetzt werden, daß der Binärcode im Hinblick auf die Grenzen des Regelbereichs digital ausgewertet wird und daß anschließend über einen D/A-Wandler ein analoges Ausgangssignal zur Ansteuerung des Antriebs der Vorratsspule erzeugt wird.

In einem Ausführungsbeispiel sind insgesamt 24 Lichtschranken vorgesehen, so daß der Informationsgehalt über die jeweils zutreffende Position der Umlenkvorrichtung im Zylinder 16 bit beträgt. Hierzu sind Ausführungsbeispiele gegeben.

Um bei einer derartigen elektronischen Schaltung die aufgrund der Flankensteilheit unvermeidbaren hohen Frequenzen herauszufiltern, wird die nachgeschaltete Anordnung eines Tiefpaßfilters vorgeschlagen. Das analoge Ausgangssignal wird dem Tiefpaßfilter aufgegeben, um eine hohe Dynamik mit einem durch Glättung bereinigten Signal zu erhalten, so daß dem Tiefpaßfilter ein PID-Regler nachgeordnet werden kann. Wegen der Glättung des dynamischen Anteils am Ausgangssignal des D/A-Wandlers kann somit der D-Anteil des PID-Reglers effektiv zur Regelung des Antriebsmotors für die Vorratsspule genutzt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

2 ein Ausführungsbeispiel für eine Kolben-Zylindereinheit in Form einer Kreisscheibe,

3 ein Ausführungsbeispiel für eine Kolben-Zylindereinheit in Form einer Ringscheibe,

4 ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß 3, und

5 ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß 3 mit zusätzliche Labyrinthstegen.

Sofern im folgenden nichts weiter gesagt ist, gilt die folgende Beschreibung für alle Figuren.

Die Figuren zeigen eine Vorrichtung 1 zum Abzug von Langgut 34. Das Langgut 34 wird tangential von einer Vorratsspule 3 abgezogen, um in eine Produktlinie 2 eingespeist zu werden. Das Langgut 34 ist aus zugsensiblem Material. Die Produktlinie 2 fordert das Langgut 34 diskontinuierlich an. Zwischen den Anforderungsperioden wird kein Langgut 34 benötigt. Da das Langgut 34 nicht im Stande ist, die Vorratsspule 3 in Drehbewegung zu versetzen, ist ein Antrieb 8, zum Beispiel ein Servomotor, vorgesehen, um die Vorratsspule 3 im Bedarfsfall in Abwickelrichtung anzutreiben.

Der Antrieb 8 wird über einen Regler 9 angesteuert, gegebenenfalls ist noch ein Funktionsnetzwerk vorgesehen. Hinter der Vorratsspule 3 ist ein Langgutspeicher 6 vorgesehen, der eine bewegliche Umlenkvorrichtung 7 umfaßt.

Da sich der Abwickelradius des Langguts 34 auf der Vorratsspule 3 ständig ändert, die Ein- und Auslaufverhältnisse am Langgutspeicher 6 jedoch konstant bleiben sollen, ist eine ortsfeste Einlaufrolle 4 und eine ebenso ortsfeste Auslaufrolle 5 vorgesehen, von wo aus das Langgut 34 zunächst in den Langgutspeicher 6 einläuft und anschließend in die Produktlinie 2 entlassen wird.

Der Langgutspeicher 6 umfaßt eine Umlenkvorrichtung 7, die – hier – vertikal beweglich ist und vom Langgut 34 umschlungen wird. Abhängig von der jeweiligen Stellung der Umlenkvorrichtung 7 enthält der Langgutspeicher 6 mal mehr und mal weniger Langgut 34, so daß stets eine Entkoppelung zwischen der Produktlinie 2 und der jeweiligen Dynamik der Vorratsspule 3 über den Langgutspeicher 6 möglich ist.

Hierzu wird die Stellung der Umlenkvorrichtung 7 über eine Positionserfassung 10 festgestellt und in ein Signal 35 zur Regelung des Antriebs 8 der Vorratsspule 3 umgewandelt.

Wesentlich ist, daß der Langgutspeicher 6 als pneumatische Kolben-Zylindereinheit 12-13 ausgeführt ist. Hierzu sitzt die Umlenkvorrichtung 7 nach Art eines Kolbens 12 dicht in dem Gehäuse des Zylinders 13 und ist in diesem Gehäuse beweglich geführt.

Infolge der Umschlingung der Umlenkvorrichtung 7 durch das Langgut 34 entsteht an der Umlenkvorrichtung 7 eine resultierende Kraft 11 Flies, wobei die Umlenkvorrichtung 7 auf ihrer in Richtung zur resultierenden Zugkraft 11 zeigenden Seite von einem höheren Druck 14 (=p1) beaufschlagt wird, während sie auf der gegenüberliegenden Seite von einem geringeren Druck 15 (=p2) beaufschlagt ist.

Es entsteht daher an der Umlenkvorrichtung 7, die entlang des Speicherwegs im Langgutspeicher 6 beweglich geführt ist, stets eine Druckdifferenz, die eine geringe Vorspannkraft auf das Langgut 34 ausübt. Gleichwohl ist das dynamische System des Langgutspeichers 6 hochdynamisch und kann infolge der geringen bewegten Massen von nur einigen wenigen Gramm hochdynamisch reagieren.

Zu diesem Zweck wird auch die jeweilige Stellung der Umlenkvorrichtung 7 berührungslos erfaßt, wobei im Zuge einer hohen Auflösung mehrere Stellungen auf dem gesamten Bewegungsbereich der Umlenkvorrichtung 7 erfaßt werden.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel werden insgesamt die 16.1 ... 16.16 Erfassungsstellen die Positionen der Umlenkvorrichtung 7 erfassen.

Es entstehen somit insgesamt 24 Erfassungsstufen, die sich auf einfache Weise als 16 bit-Muster weiterverarbeiten lassen.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die jeweilige Stellung durch quer zur Bewegungsrichtung der Umlenkvorrichtung 7 liegende Lichtschranken realisiert, wobei die Umlenkvorrichtung 7 selbstverständlich für das Licht der entsprechenden Wellenlänge undurchlässig sein muß.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Umlenkvorrichtung 7 als Kreisscheibe ausgebildet, die an ihrem Außenumfang eine Führungsrille 17 für das Langgut 34 aufweist, während der Zylinder 13 einen im wesentlichen rechteckigen Innenquerschnitt hat. Dies wird deutlich anhand der 2 bis 5.

Es handelt sich um die axiale Aufsicht auf den Langgutspeicher 6, die Kreisscheibe wirkt als innerhalb des Zylinders 13 bewegbarer Kolben 12 und bietet eine bei den hier geringen Druckunterschieden hinreichende Dichtungswirkung zu den Wandungen des Zylinders 13.

Die Führungsrille 17 entspricht den Querschnittsabmessungen 19 des Langguts 34, so daß keine Beeinträchtigung der Dichtungswirkung zu erwarten ist.

Ergänzend hierzu zeigen die 4 und 5, daß die Tiefe 18 der Führungsrille 17 größer als die Querschnittsabmessungen 19 des Langguts 34 sind, wobei in den Wandungen des Zylinders 13, die der Führungsrille 17 zugewandt sind, Labyrinthstege 20 vorgesehen sind. Die Labyrinthstege 20 haben eine Tiefe 21, die zusammen mit den Querschnittsabmessungen 19 des Langguts 34 die gesamte Tiefe der Führungsrille 17 ausmachen.

Zusätzlich zeigt 5, daß weitere Labyrinthdichtungsstege 22 in den Zylinderwandungen vorgesehen sein können, die je nach Bedarf Anwendung finden.

Während es sich im Falle der 2 um eine Kreisscheibe handelt, die im Axialschnitt eine rechteckförmige Kontur hat, weist die Kreisscheibe im Ausführungsbeispiel der 3 bis 5 einen ringförmigen Durchbruch 23 auf. Auf diese Weise kann es zu einem Druckausgleich zwischen den beiderseitigen Stirnflächen der Kreisscheibe kommen, so daß ein Verkanten in jedem Fall vermieden wird.

Zusätzlich ist in den Ausführungsbeispielen der 3 bis 5 die Kreisscheibe an ihren Stirnflächen ausgespart und weist lediglich noch im Bereich ihres Außenumfangs einen ringförmigen Bord auf jeder Seite auf. Diese Maßnahme dient der Verminderung von Wandreibung an den Zylinderwandungen und erhöht die Dynamik des Systems.

Zweckmäßigerweise ist die Kreisscheibe aus Kunststoffmaterial, da dieses von geringem spezifischen Gewicht ist und auch gute Gleiteigenschaften aufweist.

Zusätzlich kann die Kreisscheibe reibungsvermindernd beschichtet sein.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform.

Hier ist die Umlenkvorrichtung 7 auf ihrer zur resultierenden Zugkraft 11 zeigenden Seite von Atmosphärendruck p1 beaufschlagt, die gegenüberliegenden Seite des Zylinders 13 ist über eine Saugleitung 24 mit der Saugseite einer Pumpe 25 verbunden und steht daher unter dem geringeren Druck p2.

Bei der Pumpe 25 handelt es sich um eine pneumatische Pumpe mit einer pulsierenden Kennlinie.

Um den Pulsationseffekt weitestgehend auszuschalten, zumindest soweit, daß er die Regelung des als Antrieb 8 dienenden Servomotors nicht überlagert, ist zwischen dieser Pumpe 25 und dem von dieser Pumpe 25 beaufschlagten Ende des Zylinders 13 ein pneumatischer Speichertank 26 vorgesehen, und zusätzlich wird zwischen der Pumpe 25 und dem Speichertank 26 die Drossel 27 angeordnet.

Der elektronischen Erfassung und Auswertung der jeweiligen Position der Umlenkvorrichtung 7 an den Erfassungsstellen 16.1 bis 16.16 kommt besondere Bedeutung zu.

Es handelt sich hier um insgesamt 24 = 16 Erfassungsstufen, so daß insgesamt eine 16 bit-Information genügt, um die Position der Umlenkvorrichtung 7 zu beschreiben.

Hierzu erfolgt die Positionserfassung 10 durch einzelne Lichtschranken, die außermittig bezüglich der Kreisscheibe angeordnet sind.

Nimmt man jeweils die oberste durchbrochene Lichtschranke als zählende Position, ergibt sich auch eine Richtungserkennung. Das jeweilige Lichtschrankensignal wird einem A/D-Wandler aufgegeben und infolge der 2n Erfassungsstellen in ein Binärsignal umgesetzt.

Der oberste und der unterste Grenzwert legt den jeweiligen Regelbereich fest. Hierzu dient der Grenzwertgeber 29.

Anschließend wird über einen D/A-Wandler 30 ein analoges Ausgangssignal 31 erstellt, welches letztlich zur Erzeugung des Stellsignals 35 umgewandelt wird, um den Antrieb 8 der Vorratsspule 3 entsprechend anzusteuern.

Zusätzlich ist hier hinter dem analogen Ausgang der elektrischen Auswerteschaltung dort, wo das analoge Ausgangssignal 31 ansteht, ein Tiefpaßfilter 32 vorgesehen, so daß der nachgeordnet vorgesehene PID-Regler 33 ein geglättetes Signal erhält, aus welchem das geregelte Stellsignal 35 für den Antrieb 8 erzeugt wird.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung (1) zum tangentialen Abzug von zugsensiblem Langgut (34) von einer im Falle der Anforderung von Langgut (34) aus der Produktlinie (2) in Abzugsrichtung von einem Regler (9) geregelt über einen Antrieb (8) angetriebenen Vorratsspule (3) mit einem Langgutspeicher (6) veränderlichen Speicherinhalts mit beweglicher Umlenkvorrichtung (7) für das Langgut (34), die vom Langgut (34) umschlungen wird und dessen Speicherinhalt abhängig von der jeweiligen Stellung der Umlenkvorrichtung (7) ist, wobei die Stellung über eine Positionserfassung (10) erfaßt und in ein Signal (35) zur Regelung des Antriebs (8) der Vorratsspule (3) umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

    1.0 der Langgutspeicher (6) als pneumatische Kolben-Zylindereinheit (12-13) ausgeführt ist, wobei

    1.1 die Umlenkvorrichtung (7) nach Art eines Kolbens (12) dicht in dem Zylinder (13) geführt ist und

    1.2 auf ihrer der resultierenden Zugkraft (11) gegenüberliegenden Seite von einem geringerem Druck (15) beaufschlagt ist als auf ihrer in Richtung zur resultierenden Zugkraft (11) zeigenden Seite.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung von der Positionserfassung (10) berührungslos erfaßt wird und daß vorzugsweise mehrere Stellungen (16.1,16.2,16.3,16.4,16.5,16.6,16.7,16.8,16.9, 16.10,16.11,16.12,16.13,16.14,16.15,16.16) auf dem gesamten Bewegungsbereich der Umlenkvorrichtung (7) erfaßt werden.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung jeweils durch quer zur Bewegungsrichtung der Umlenkvorrichtung (7) liegende Lichtschranken erfaßt wird und daß die Umlenkvorrichtung (7) undurchlässig für die Wellenlänge des verwendeten Lichts ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkvorrichtung (7) eine Kreisscheibe ist, die an ihrem Außenumfang eine Führungsrille (17) für das Langgut (34) aufweist und die in einem Zylinder (13) von im wesentlichen rechteckigem Querschnitt geführt ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrille (17) den Querschnittsabmessungen (19) des Langguts (34) angepaßt ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe (18) der Führungsrille (17) größer ist als die Querschnittsabmessungen (19) des Langguts (34) betragen und daß der Zylinder (13) mit Labyrinthstegen (20) von außen in die Führungsrille (17) hineinragt.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Außenumfang der Kreisscheibe und dem Zylinder (13) Labyrinthdichtungsstege (22) vorgesehen sind.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisscheibe ringförmig von einem Durchbruch (23) durchbrochen ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisscheibe aus Kunststoffmaterial besteht.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkvorrichtung (7) auf ihrer in Richtung zur resultierenden Zugkraft (11) zeigenden Seite von Atmosphärendruck (p1) beaufschlagt wird und auf der gegenüberliegenden Seite mit geringerem Druck (p2), wobei die gegenüberliegende Seite des Zylinders (13) mit der Saugseite einer Pumpe (25) in Verbindung steht.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß die Druckdifferenz von einer pneumatischen Pumpe (25) erzeugt wird.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der pneumatischen Pumpe (25) und dem von dieser Pumpe (25) beaufschlagten Ende des Zylinders (13) ein pneumatischer Speichertank (26) vorgesehen ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der pneumatischen Pumpe (25) und dem pneumatischen Speichertank (26) eine Drossel (27) sitzt.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellungen der Umlenkvorrichtung (7) in vorbestimmten Stufen (16.1,16.2,16.3,16.4, 16.5,16.6,16.7,16.8,16.9,16.10,16.11,16.12,16.13,16.14, 16.15,16.16) erfaßt werden, daß die Stufen in einem A/D-Wandler (28) als Binärcode umgesetzt werden, daß der Binärcode im Hinblick auf die Grenzen des Regelbereichs (29) digital ausgewertet wird und daß anschließend über einen D/A-Wandler (30) ein analoges Ausgangssignal (31) zur Ansteuerung des Antriebs (8) der Vorratsspule (3) erzeugt wird.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß 2n Erfassungsstufen vorgesehen sind, wobei gilt: n ∈ "natürliche Zahlen".
  16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal (31) einem Tiefpaßfilter (32) aufgegeben wird.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Tiefpaßfilter (32) ein PID-Regler (33) sitzt.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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