Färbevorrichtung mit zwei Wickelwellen für Stoffbahnen, insbesondere für Laboratoriumszwecke
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit zwei Wickelwellen zum Umziehen von Stoffbahnen beim Färben, insbesondere für Laboratoriumszwecke.
Beim Färben von Stoffbahnen ist es erforderlich, diese in der Färbeflotte so umzuziehen, dass die gesamte Länge der Bahnen möglichst gleichmässig mit der Flotte in Berührung kommt. Dies ist besonders wichtig bei Laboratoriumsvorrichtungen, in denen die Färbeeigenschaften bestimmter Farbstoffe oder zu färbender Gewebe usw. untersucht werden sollen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Färbevorrichtung für Stoffbahnen, insbesondere für Laboratoriumszwecke, mit zwei Wickelwellen, welche dazu dienen, die zu färbende Stoffbahn abwechselnd aufund abzuwickeln, welche Vorrichtung gekennzeichnet ist durch eine Antriebsvorrichtung für die Wickelwellen, welche jeweils nur die aufwickelnde Welle antreibt, wobei das Umschalten des Antriebs von der jeweils aufwickelnden Welle auf die andere Welle ausgelöst wird durch den nach vollständigem Aufwickeln der mit ihren Enden an den beiden Wellen befestigten Stoffbahn auftretenden Anstieg des Antriebsdrehmomentes an der bis zu diesem Augenblick aufwickelnden Welle.
Die vorliegende Erfindung soll nun anhand einiger Ausführungsbeispiele besprochen werden.
Fig. 1 und 2 zeigen die grundsätzliche Anordnung in Ansicht und Grundriss.
Fig. 3 bis 5 zeigen Einzelheiten eines ersten Ausführungsbeispieles,
Fig. 6 und 7 eines zweiten Ausführungsbeispieles und
Fig. 8 bis 10 eines dritten Ausführungsbeispieles.
Fig. 1 zeigt die grundsätzliche Anordnung im Aufriss. In dem Färbebecher 10 befindet sich innerhalb der Färbeflüssigkeit 12 die zu färbende Stoffbahn 14.
Die beiden Enden der Bahn sind an den Wellen 16 und 18 befestigt. Der Anrtieb der beiden Wellen erfolgt über einen Getriebskasten 20, welcher den Antriebsmotor 22 trägt.
Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Färbebecher 10 entlang der Linie A-A in Fig. 1. Die zu färbende Bahn 14 ist, beispielsweise mittels geschlitzter, hülsenförmiger Klammern 24 mit je einem Ende auf je einer der beiden Wellen 16 und -18 befestigt.
Die Haltewirkung der beiden -Hülsenfedern muss dabei so gross sein, dass ein Herausziehen der Stoffbahnen bei den auftretenden Antriebsmomenten nicht möglich ist. Darstellungsgemäss ist die Bahn S-förmig aufgewickelt, es läuft also jede Welle beim Aufwickeln im gleichen Drehsinn, darstellungsgemäss im durch die Pfeile 26 und 28 angedeuteten Uhrzeigersinn. Dic Bahn wird also bei Antrieb der Welle 16 in Richtung des Pfeiles 30 von der Welle 18 auf die Welle 16 gewickelt, bei Antrieb der Welle 18 im Sinne des Pfeiles 32 von der Welle 16 auf die Welle 18 zurückgewickelt.
Gemäss der vorliegenden Erfindung verfolgt der Antrieb der beiden Wellen in der Art und Weise, dass jeweils nur die aufwickelnde Welle angetrieben wird, während die andere Welle frei ablaufen kann. Ist der Streifen bis zum Ende abgewickelt, so hält er infolge der Befestigung des Stoffstreifens an der abrollenden Welle die bis jetzt aufwickelnde Welle fest. Das Drehmoment an der Aufwickelwelle steigt sprunghaft an. Diese -sprungartige Erhöhung des Drehmomentes wird erfindungsgemäss dazu benützt, um die Umschaltung des Antrieb es von der bisher aufwickelnden auf die bisher abrollende Welle vorzunehmen. So wird die Stoffbahn dauernd in ihrer vollen Länge zwischen den beiden Wellen hin und her gewickelt, so dass - mit Ausnahme des unter der. Befestigungsfeder eingeklemmten Teils - die gesamte Stoffbahn gleichmässig durch die Färbeflotte gezogen wird.
Der Aufwickelvorgang ist dabei völlig unabhängig von der zufälligen Länge der Stoffbahn, die innerhalb der gegebenen Platzverhältnisse beliebig sein kann. Eine spezielle Einstellung des Gerätes auf die jeweils gerade verwendete Stofflänge ist nicht erforderlich.
Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen Einzelheiten des Antriebs in einem ersten Ausführungsbeispiel. Die beiden Wickelwellen 40 und 42 tragen an ihrem oberen Ende je ein Reibrad 44 und 46. Der Motor treibt die Welle 48 und das daran befestigte Zahnrad 50. Um die Welle 48 drehbar gelagert ist ferner ein Hebel 52, der an seinem anderen Ende ebenfalls drehbar einen zwei ten Hebel 54 trägt. Eine in der Spannung durch die Schraube 55 einstellbare Feder 56 zieht die Enden der Hebel 52 und 54 gegeneinander. Am Ende des Hebels 52 und 54 ist je ein Zahnrad 58 und 60 gelagert, wobei das Zahnrad 58 im Zahnrad 50 und das Zahnrad 60 im Zahnrad 58 kämmt. Mit der Achse des Zahnrades 60 ist festverbunden eine Reibrolle 62.
Die Antriebswelle 48 ist genau in der Mitte zwischen den Antriebswellen 40 und 42 angeordnet, so dass die Reibrolle 62 je nach Lage des Hebelgelenkes entweder auf dem Reibrad 44 oder auf dem Reibrad 46 aufliegen kann. Die Reibräder 44 und 46 sind in Aussparungen einer feststehenden Scheibe 64 derart angeordnet, dass ihr Umfang etwas über den Umfang der Scheibe 64 vorsteht. Seitlich der Reibräder 44 und 46 sind drehbar gelagerte Rollen 66 und 68 angeordnet, so dass sich zwischen Rad 44 und Rolle 66 bzw. Rad 46 und Rolle 68, je eine gegenüber dem Umfang der Scheibe 64 zurückstehende Vertiefung bildet. In der Darstellung der Fig. 5 läuft die Rolle 62 auf 44 und 66 und treibt damit die Achse 40 an. Da Reibrad 44 und Rolle 66 eine Vertiefung bilden, weist die Feder 56, welche die Rolle 62 gegen das Rad 44 drückt, ein Minimum an Dehnung auf.
Ist die Stoffbahn ganz auf der Welle 40 aufgewickelt, so wird dadurch die Welle 40 festgehalten, d. h. das von ihr aufgenommene Drehmoment steigt plötzlich an. Um diesem Drehmoment auszuweichen, rollt die Rolle 62 auf dem so festgehaltenen Rad 44 nach oben hin ab und gelangt auf den oberen Umfangsteil der Scheibe 64. Sie rollt darauf ab, bis sie in die zwischen Rolle 68 und Reibrad 46 gebildete Vertiefung einfällt. In dieser Lage wird nunmehr die Welle 42 angetrieben, während die Welle 40 frei abwickeln kann. Dies dauert so lange, bis der Stoffstreifen auf der Welle 42 vollständig aufgewickelt ist, so dass nunmehr die Welle 42 festgehalten wird. Die Rolle 62 weicht wieder aus, rollt auf dem festgehaltenen Rad 46 ab und gelangt über den unteren Umfang der Scheibe 64 wiederum in die durch die Rolle 46 und Rad 44 gebildete Vertiefung.
Dieses Spiel wiederholt sich jedesmal, sobald der Stoffstreifen vollständig aufgewickelt ist und so die bisher antreibende Welle festhält. Mittels der Justierschraube 55 kann die Zugkraft der Feder 56 so justiert werden, dass bei dem zum Umwickeln des Streifens erforderlichen Drehmoment die treibende Reibrolle 62 jeweils stationär in der durch das antreibende Reibrad und die Nebenrolle gebildeten Vertiefung läuft und das für den Antrieb der Welle notwendige Drehmoment überträgt, während sie beim Ansteigen des Drehmomentes über diesen Wert auf dem bisher angetriebenen Rad abrollt und so über den Umfang der Scheibe 64 auf die gegenüberliegende Rolle gelangt.
Die Fig. 6 und 7 zeigen ein weiteres Beispiel. Die Wellen 70 und 72 tragen an ihrem oberen Ende je ein Zahnrad 74 und 76. Jeweils eines dieser Zahnräder wird über ein Zwischenrad 78 von dem auf der Motorwelle 80 sitzenden Zahnrad 82 angetrieben. Das Zahnrad 78 sitzt auf einer um die Antriebswelle 80 drehbaren Wippe 84. Es kann also je nach der Lage der Wippe entweder das Zahnrad 74 oder das Zahnrad 76 mit dem Rad 82 kuppeln. Der eine Arm der Wippe 84 wird jeweils in einem Stiftrad 86 gegen Drehung festgehalten, wobei das Stiftrad 86 seinerseits durch eine Kugel 88 festgehalten wird, welche durch eine Feder 90 in den Zwischenraum zwischen zwei Stiften des Rades 86 gedrückt wird. In der dargestellten Lage wird die Welle 72 angetrieben. Ist die Stoffbahn auf der Welle 72 vollständig aufgewickelt, so hält sie die Welle fest. Das Zahnrad 78 versucht auf dem Zahnrad 76 abzurollen.
Dadurch steigt die vom Zahnrad 78 auf die Wippe 84 aus geübte Reaktionskraft, bis diese die Hemmung des Stiftrades 86 durch Kugel 88 und Feder 90 überwinden kann und in die Gegenstellung umschlägt. In dieser überträgt das Zahnrad 78 nunmehr das Drehmoment von der Motorwelle auf das Zahnrad 74. Es wird in dieser Stellung gehalten dadurch, dass nunmehr das Ende 94 der Wippe 84 auf einem Stift des Stiftrades 86 aufliegt. Ist der Stoffstreifen der Welle 70 vollständig aufgewickelt, so bewirkt die Reaktionskraft wiederum das Umschlagen der Wippe. Dieses Spiel wiederholt sich jeweils, sobald der Streifen auf einer der beiden Wellen vollständig aufgewickelt ist und dadurch die Aufwickelwelle festhält.
Das zum Umschlagen erforderliche Drehmoment und damit der auf den Stoffstreifen während des Umschlagens ausgeübte Zug lässt sich durch Verstellen der Spannung der Feder 90 regulieren.
Der Vorteil dieser Anordnung gegenüber der Anordnung der Fig. 3 bis 5 liegt in einem erheblich vereinfachten Aufbau, sowie in einer Möglichkeit, die Stoffspannung beim Umschalten auch während des Laufens der Apparatur zu justieren. Dies ist möglich, weil bei der Anordnung der Fig. 6 und 7 die zur Justierung dienende Feder 90 ortsfest ist. Im Gegensatz dazu läuft bei der Anordnung der Fig. 3 bis 5 die zur Justierung dienende Feder 56 mit dem Hebeldreieck 52/54 absatzweise um.
Die Fig. 8 bis 10 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel, bei welchem das Umsteuern durch das abwechselnde Festhalten der Räderkäfige zweier Differentiale erfolgt. Die Wickelachsen 102 und 104 werden über die Differentiale 106 und 108 und die Zahn räder 110 und 112 durch das auf der Motorwelle 114 befindliche Zahnrad 116 angetrieben. Die Räderkäfige 118 und 120 der beiden Differentiale 106 und 108 greifen mit je einem Haltestift 122 und 124 in ein Stiftrad 126 mit drei Stiften 128 ein. Die Lage des Stiftrades ist durch ein weiteres mit dem Rad 126 eine bauliche Einheit bildendes sechsstiftiges Rad 130 und die Kugel 132 mit Feder 134 so fixiert, dass immer entweder der Haltestift 122 oder 124 festgehalten wird, während der andere Haltestift frei ist, so dass der zugehörige Käfig frei umlaufen kann.
Um zu vermeiden, dass beim Umschalten einer der Stifte 128 gegen einen Haltestift ansteht und so das Stiftrad 126 am Drehen verhindert wird, sind die Haltestifte mittels der Federn 129 federnd in den Käfigen 118 und 120 gelagert. In dem dargestellten Zustand wird der Käfig 120 durch Anliegen des Haltestiftes 124 an einen der Stifte 128 des Stiftrades 126 festgehalten. Es wird also die Welle 104 von der Motorwelle 114 über die Zahnräder 116/112 und über das im feststehenden Käfig 120 umlaufende Kegelrad 136 angetrieben und der Stoffstreifen auf der Welle 104 im Sinne des Pfeiles 138 aufgewickelt. Durch den abwickelnden Stoffstreifen wird die Welle 102 im Sinne des Pfeiles 140 mitgenommen.
Die Welle 102 läuft also im gleichen Drehsinn um, wie das ebenfalls von der Welle 114 über das Zahnrad 116 angetriebene Zahnrad 110. Da beide Wellen über das Planetenrad des Differentials 106 fest im Eingriff sind, muss dies ausgeglichen werden durch ein entsprechendes Umlaufen des Käfigs 118 des Differentials 106, was ohne weiteres möglich ist, da der Vorsprung 122 bei der dargestellten Lage des Stiftrades 126 frei ist. Ist der Streifen vollständig auf der Welle 104 aufgewickelt, so hält er die Welle 104 fest. Die über das Kegelrad 136 auf den Käfig 120 des Differentials 108 ausgeübte Reaktionskraft reicht aus, um über den Vorsprung 124 die Hemmkraft der Feder 134 zu überwinden und dadurch das Stiftrad um eine Teilung der Stifte 130 zu verdrehen. In dieser Stellung ist nunmehr der Käfig 120 frei und der Käfig 118 fest.
Das Antriebsmoment wird also jetzt auf die Welle 102 übertragen, welche nunmehr den Streifen von der jetzt frei umlaufenden Welle 104 abwickelt.
Die Vorteile der Anordnung gemäss den Fig. 8 bis 10 liegen darin, dass bei diesen weder Reibrollen verwendet werden, wie bei der Anordnung der Fig. 3 bis 5, noch Zahnräder in oder ausser Eingriff gebracht werden müssen, wie bei der Anordnung der Fig. 6 und 7. Die Anordnung arbeitet also praktisch ohne Verschleiss. Bei der Verwendung von Reibrädern tritt bei höheren an der Wickelwelle erforderlichen Drehmomenten eine gewisse Abnutzung der Reibflächen auf, desgleichen ist die Verwendung von Reibrollen bei den oft in Färbereien bestehenden angreifenden Atmosphären gelegentlich unzweckmässig. Bei der Anordnung der Fig. 6 und 7 lässt sich beim Umschlagen eine gewisse Beanspruchung der Zähne der in und ausser Eingriff kommenden Zahnräder nicht ganz vermeiden.
Es können auch die verschiedenen Ausführungsbeispiele wahlweise mit Zahnrädern oder Reibrädern angewendet werden, wobei Zahnräder im allgemeinen die Übertragung höherer Drehmomente ermöglichen, während Reibräder einerseits billiger sind und ein einfacheres Aus- und Einkuppeln der Räder ermöglichen.