Vorrichtung zur Konstanthaltung der Zugspannung des Wickelgutes bei veränderlicher
Abzugsgeschwindigkeit für Wickel- und Spulmaschinen
Bei Wickel- und Spulmaschinen wird oft verlangt, dass die Zugspannung des Wickelgutes auch dann mindestens angenähert konstant bleiben soll, wenn sich die Abzugsgeschwindigkeit des Wickelgutes infolge zunehmenden Durchmessers der Aufwickelspule oder -rolle, beim Bewickeln von unrunden, z. B. rechteckigen Querschnitt aufweisenden Spulen- oder Rollenkernen, oder aus anderen Gründen ändert. Dieser Forderung konnte bis anhin nicht oder nur sehr ungenügend nachgekommen werden. Die Erfindung ermöglicht es, die Zugspannung des Wickelgutes bei Wickel- oder Spulmaschinen aller Art auf einfache und sichere Weise mindestens praktisch konstant zu halten.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Konstanthaltung der Zugspannung des Wickelgutes bei veränderlicher Abzugsgeschwindigkeit für Wickel- und Spulmaschinen, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass das Wickelgut eine Laufrolle mindestens zum Teil umschlingt, welche an einem unter der Wirkung einer Kraft, z. B. der Schwerkraft, einer Federkraft oder dergleichen in eine Ruhelage strebenden und unter der Wirkung der auf das Wickelgut wirkenden Abzugskraft aus dieser Ruhelage sich herausbewegenden beweglichen Teil gelagert ist, welcher bewegliche Teil eine Bremse für das Wickelgut derart steuert, dass deren Bremswirkung bei Bewegung des genannten beweglichen Teiles von seiner Ruhelage weg abnimmt und bei Bewegung gegen diese Lage hin zunimmt.
Diese Vorrichtung eignet sich für faden- oder bandförmiges Wickelgut aller Art, wie z. B. Textilfäden und -garne, Drähte, mit welchen Spulen für elektrische Instrumente und Geräte bewickelt werden, Film- und andere Folienstreifen, usw., und es spielt dabei keine Rolle, ob die Änderung der Abzugsgeschwindigkeit kontinuierlich oder periodisch erfolgt.
Unter Umständen ist es zweckmässig, den beweglichen Teil, an welchem die Laufrolle für das Wickelgut gelagert ist, mit einer Dämpfungseinrichtung zu versehen, um, insbesondere z. B. beim Bewickeln von unrunden Spulen- oder Rollenkernen, infolge der hierbei periodisch zum und abnehmenden Abzugsgeschwindigkeiten mögliche Schwingungen dieses beweglichen Teiles zu verhüten.
In der Zeichnung sind das Prinzip der Vorrichtung zur Konstanthaltung der Zugspannung des Wickelgutes bei veränderlicher Abzugsgeschwindigkeit für Wickel- und Spulmaschinen gemäss der Erfindung und drei beispielsweise Ausführungsformen dieser Vorrichtung schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipskizze,
Fig. 2 eine Vorderansicht der ersten Ausführungsform der genannten Vorrichtung,
Fig. 3 einen Schnitt nach der gebrochenen Linie 111-111 in Fig. 2,
Fig. 4 eine Ansicht dieser Vorrichtung von der Rückseite her gesehen,
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4,
Fig. 6 eine Vorderansicht der zweiten Ausführungsform der genannten Vorrichtung,
Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 6,
Fig. 8 eine Vorderansicht der dritten Ausführungsform der genannten Vorrichtung,
Fig.
9 eine Ansicht der Vorrichtung in Richtung des Pfeiles A in Fig. 8 gesehen,
Fig. 10 eine Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 8 und 9 von der Rückseite her gesehen,
Fig. 11 eine Draufsicht zu Fig. 10, und
Fig. 12 eine Ansicht der Vorrichtung in Richtung des Pfeiles B in Fig. 10 gesehen.
In Fig. 1 ist mit A eine Achse bezeichnet, welche in zwei Lagern L1 und L2 gelagert ist, die an einem unter der Wirkung einer Kraft S in eine Ruhelage strebenden Träger, z. B. einem Pendel P, angeordnet sind. Die Lager L1 und L2 mit der Achse A können sich also gemeinsam in Richtung der an den Enden der Achse A angesetzten Pfeile bewegen. Auf der Achse A sitzt eine Rolle R, über welche das Wickelgut W von einer nicht dargestellten Vorratsspule oder -rolle derVerwendungsstelle zugeleitet wird und welche vom Wickelgut W angetrieben wird. Auf der Achse A sitzt ferner eine Bremstrommel T, welche von einem Bremsseil bzw.
-faden B umschlungen ist, dessen einer Endteil B1 an einem an dem die Lager L1 und L2 tragenden Träger P angeordneten Befestigungsorgan 0 und dessen anderer Endteil Bo an einem von der Lage des genannten Trägers P unabhängigen Fixpunkt F befestigt ist.
Zwischen der Vorratsspule oder -rolle und der Rolle R kann eine Bremse V für das Wickelgut W vorgesehen sein. Diese Bremse V hat den Zweck, dem Wickelgut W auf alle Fälle eine solche Spannung zu geben, dass es nicht über die Rolle R gleiten kann.
Im Betrieb ist der genannte Träger P unter der Wirkung der auf das Wickelgut W wirkenden, vom Abzugswiderstand und von der Abzugsgeschwindigkeit abhängigen Zugkraft Z aus seiner Ruhelage in Richtung gegen den Fixpunkt F zu ausgelenkt und bei einer gegebenen Abzugsgeschwindigkeit des Wickelgutes
W besteht dabei Kräftegleichgewicht zwischen der Summe der Abzugskraft Z und dem Seilzug des Endteiles B2 des Bremsseiles oder -fadens einerseits und der diesen Kräften entgegengesetzt gerichteten Kraft S.
Wird nun bei zunehmender Abzugsgeschwindigkeit des Wickelgutes W und/oder bei verstärkter Vorbremsung des Wickelgutes W in der Bremse V die Zugspannung des Wickelgutes W und damit die Zugspannung Z grösser, so ist dieses Kräftegleichgewicht gestört und der Träger P wird weiter in der Richtung auf den Fixpunkt Fzu aus seiner Ruhelage ausgelenkt.
Dies hat aber die unmittelbare Folge, dass der Seilzug am Endteil B2 des Bremsseiles oder -fadens abnimmt und die Bremsung der Bremstrommel T und damit der mit dieser sich drehenden Achse A mit der Rolle R vermindert wird. Der Widerstand, den die Rolle R dem Wickelgut W bietet, wird somit bei Zunahme der Abzugsgeschwindigkeit des Wickelgutes W und/oder der Vorbremsung desselben spontan entsprechend vermindert, so dass die Zugspannung Z des Wickelgutes zumindest praktisch konstant bleibt und von der Zunahme der Abzugsgeschwindigkeit nicht beeinflusst wird.
Bei einer Abnahme der Abzugsgeschwindigkeit des Wickelgutes W und damit verbundener Abnahme der Abzugskraft Z wirkt die Vorrichtung in umgekehrtem Sinn, d. h. der Träger P nähert sich seiner Ruhelage, wodurch der Seil zug am Endteil B2 des Bremsseiles oder -fadens zunimmt und die Bremstrommel T und damit die Achse A mit der Rolle R stärker gebremst wird.
Um zu vermeiden, dass eine Komponente der durch den Abzugswiderstand und gegebenenfalls der Vorbremsung bedingten Zugspannung des Wickelgutes störend auf den Träger P wirke, und um eine möglichst linear verlaufende Bremswirkungsänderung zu erzielen, ist das Wickelgut W so zu führen, dass es in zur Hebelarmrichtung des Pendels P wenigstens annähernd senkrechter Richtung auf die Rolle R aufläuft und in zur Hebelarmrichtung des Pendels P wenigstens annähernd paralleler Richtung von dieser Rolle R abläuft oder umgekehrt.
Das Wickelgut W kann in umgekehrter Richtung laufen, wenn die Vorbremse V auf die Einlaufseite verlegt wird. Dabei erfolgt die Auslenkung des Trägers P aus der Ruhelage unter der Wirkung des Abzugswiderstandes des Wickelgutes W von der Vorratsrolle oder -spule und der Vorbremsung.
Die Ausführungsform der Vorrichtung zur Kon .stanthaltung der Zugspannung des Wickelgutes bei veränderlicher Abzugsgeschwindigkeit für Wickel- und Spulmaschinen gemäss den Fig. 2 bis 5 besitzt einen ortsfest am Ständer der nicht dargestellten Wickel- oder Spulmaschine befestigten Support, welcher aus zwei vertikalen, zueinander parallelen Platten la und lb, die durch Bolzen 2 miteinander verbunden sind, gebildet ist. Auf einer im oberen Teil des Supportes la, lb gelagerten, waagrechten Achse 3 ist ein zwischen den Platten la und lb befindliches Pendel 4 gelagert, welches an seinem unteren Ende ein Lagerstück 4a besitzt, in welchem in Kugellagern 5a und 5b eine zur Achse 3 parallele Welle 6 gelagert ist, deren Endteile sich in von ihnen durchsetzten Ausschnitten 7a bzw.
7b der Platten la bzw. lb bewegen können. Auf dem über die vordere Platte la vorstehenden Ende der Welle 6 sitzt eine Rolle 8. Das Wickelgut 9 wird von einer nicht dargestellten Vorratsspule oder -rolle durch eine unten an der Vorderseite der Platte 1 a angeordnete Bremsvorrichtung 10, deren Bremswirkung mittels einer Schraube lOa einstellbar ist, auf die Rolle 8 geführt, umschlingt diese zu dreiviertel und läuft dann über eine Führungsrolle 11, welche auf einer in Kugellagern 12a und 12b am Support la, lh gelagerten Welle
13 sitzt, der nicht dargestellten Aufwickelstelle der Wickel- oder Spulmaschine zu.
Auf dem hinten über die Platte lb vorstehenden Ende der Welle 6 sitzt eine Bremstrommel 14, welche von einem Bremsseil oder -faden 15 umschlungen ist, dessen eines Ende an einem am Pendel 4 sitzenden Bolzen 16, für welchen in der Platte lb ein Ausschnitt vorgesehen ist, befestigt, und dessen anderes Ende in einer an der Platte lb in Richtung auf die Welle 13 zu angeordneten Klemme 17 festgeklemmt ist. Das Pendel 4 besitzt oben einen rechtwinklig abstehenden, zwischen den Platten la und lb liegenden Arm 18, auf welchem ein Laufgewicht 19 mittels einer Klemmschraube 20 einstellbar festgeklemmt ist.
Am Ende dieses Armes 18 ist das eine Ende einer Kolbenstange 21 angelenkt, an deren anderem Ende ein Dämpfungskolben 22 sitzt, welcher in einem zwischen den Platten la und 1b angeordneten, zweckmässig mit Öl gefüllten Dämpfungszylinder 23 hängt.
Das von der Vorratsspule oder -rolle kommende Wickelgut 9 wird mittels der Bremsvorrichtung 10, l0a in gewünschtem Ausmass vorgebremst. Da die Welle 6 und mit ihr die Rolle 8 durch die Bremstrommel 14 und das Bremsseil bzw. den Bremsfaden 15 gebremst wird, erfährt das Wickelgut 9 eine weitere, seine Zugspannung erhöhende Bremsung. Infolge der auf das Wickelgut 9 wirkenden Abzugskraft wird das Pendel 4 mit allen an ihm angeordneten Teilen in Abzugsrichtung des Wickelgutes 9 von der Rolle 8 aus seiner Ruhelage ausgelenkt. Die Bremswirkung der Bremstrommel 14 und des Bremsseiles oder -fadens 15 kann durch Veränderung der Einstellung des Laufgewichtes 19 am Arm 18 verändert und somit die Zugspannung des Wickelgutes 9 auf die gewollte Grösse einreguliert werden.
Nimmt nun infolge Zunahme der Abzugsgeschwindigkeit des Wickelgutes 9 und/oder der Vorspannung dessen Zugspannung zu, so bewirkt dies ein sofortiges weiteres Auslenken des Pendels 4 in der genannten Richtung. Dadurch wird aber das Bremsseil bzw. der Bremsfaden 15 sofort gelockert und die Bremstrommel 14 und die mit dieser in Drehverbindung stehende Rolle 8 werden entsprechend weniger stark gebremst. Nimmt dagegen infolge Verminderung der Abzugsgeschwindigkeit des Wickelgutes 9 dessen Zugspannung ab, so hat dies zur Folge, dass das Pendel 4 sich seiner Ruhelage nähert und dabei das Bremsseil bzw. den Bremsfaden 15 stärker spannt und dass also die Bremstrommel 14 und die mit dieser in Drehverbindung stehende Rolle stärker gebremst werden. Das Kräftegleichgewicht und damit die verlangte Zugspannung des Wickelgutes 9 bleiben somit immer erhalten.
Die aus dem Dämpfungskolben 22 und dem Dämpfungszylinder 23 bestehende Dämpfungseinrichtung hat den Zweck, schädliche Schwingungserscheinungen des Pendels 4 mit den an ihm angeordneten Teilen, wie solche bei periodisch zum und abnehmender Abzugsgeschwindigkeit des Wickelgutes 9, beispielsweise beim Bewickeln von unrunden Spulen- oder Rollenkernen mit Wickelgut, auftreten könnten, zu verhüten.
Bei der in Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung zur Konstanthaltung der Zugspannung des Wickelgutes bei veränderlicher Abzugsgeschwindigkeit für Wickel- und Spulmaschinen ist in eine ortsfeste, am Ständer der nicht dargestelltenWickeloder Spulmaschine angeordnete, vertikale Platte 31 eine horizontale Achse 32 fest eingesetzt, auf welcher das eine Ende eines Schwenkstückes 33 mit zur Platte 31 senkrechter Lauffläche schwenkbar gelagert ist, dessen freies Ende auf dem Ende einer an der Platte 31 angeordneten Einstellschraube 34 aufliegt. Auf der Lauffläche des Schwenkstückes 33 läuft ein Wagen 35 auf zwei Rollenpaaren 36a und 36b, an welchem in Kugellagern 37a und 37b eine zur Platte 31 senkrechte Welle 38 gelagert ist. Auf dieser Welle 38 sitzen eine Rolle 39 für das Wickelgut 40 und eine Bremstrommel 41.
Das Wickelgut 40 wird von einer nicht dargestellten Vorratsspule oder -rolle abgezogen und über die Rolle 39 geführt, welche es zu dreiviertel umschlingt, um dann über eine frei drehbar auf der Achse 32 gelagerte Führungsrolle 42 zur nicht dargestellten Aufwickelstelle der Wickel- oder Spulmaschine zu laufen. Die Bremstrommel 41 ist von einem Bremsseil oder -faden 43 umschlungen, dessen eines Ende an einem am Wagen 35 vorgesehenen Bolzen 44 befestigt ist, während sein anderer, zu dem von der Rolle 39 zur Führungsrolle 42 verlaufenden Wickelgut 40 paralleler Endteil an einem Bolzen 45, welcher an einem Support 46 des auf der Achse 32 gelagerten Teiles des Schwenkstückes angeordnet ist, festgemacht ist.
Der Wagen 35 wird infolge der Bremsung der Rolle 39 durch die Bremstrommel 41 und das diese umschlingende Bremsseil bzw. den Bremsfaden 43, unter der Wirkung der auf das Wickelgut 40 wirkenden Abzugskraft, etwas aus seiner untersten Stellung hochgezogen. Je nach der Neigung der Lauffläche des Schwenkstückes 33 ist die auf das zur Aufwickelstelle laufende Wickelgut 40 wirkende Gewichtskomponente des Wagens 35 mit allen an ihm angeordneten Teilen verschieden und durch Einstellung der Neigung des Schwenkstückes 33 mittels der Einstellschraube 34 kann somit die Zugspannung des Wickelgutes 40 auf die verlangte Grösse einreguliert werden. Der am Bolzen 45 festgemachte Endteil des Bremsseiles oder -fadens 43 verläuft in jeder Stellung des Schwenkstückes 33 parallel zum Wickelgut 40 zwischen der Rolle 39 und der Führungsrolle 42.
Die Wirkung dieser Vorrichtung entspricht sinngemäss gleich derjenigen der vorbeschriebenen Ausführungsform der Vorrichtung nach den Fig. 2 bis 5. Der Vorrichtung nach Fig. 6 und 7 kann, wie bei der vorbeschriebenen Ausführungsform, eine Vorbremse für das Wickelgut 40 vorgeschaltet sein und der Wagen 35 kann gegebenenfalls auch mit einer Dämpfungseinrichtung ausgerüstet sein.
Die in Fig. 8 bis 12 dargestellte Ausführungsfonn der Vorrichtung zur Konstanthaltung der Zugspannung des Wickelgutes bei veränderlicher Abzugsgeschwindigkeit für Wickel- und Spulmaschinen besitzt eine Grundplatte 51, welche ortsfest am Ständer der nicht dargestellten Wickel- oder Spulmaschine befestigt ist. An dieser Grundplatte 51 sind zwei parallele, vertikale Seitenwände 52a und 52b fest angeordnet. Oben ist zwischen den Seitenwänden 52a und 52b eine Pendelachse 53 zwischen Spitzen gelagert, an welcher ein Pendel 54 sitzt. Am freien Ende des Pendels 54 ist eine Achse 55 gelagert, welche Ausnehmungen in der vorderen bzw. der hinteren Seitenwand 52a bzw. 52b, in welchen sie schwingen kann, durchsetzt. Auf dem über die vordere Seitenwand 52a vorstehenden Ende dieser Achse 55 ist eine Laufrolle 56 für das Wickelgut 57 frei drehbar gelagert.
Am Pendel 54 sitzen oben zwei parallele, kreissektorförmige Platten 58a und 58b, zwischen welchen auf einer in sie eingesetzten Achse 59 das eine Ende eines Hebels 60 gelagert ist.
Dieser Hebel 60 liegt lose auf einer Achse 61 auf, welche in waagrechten Schlitzführungen 62a bzw. 62b in den Seitenwänden 52a bzw. 52b verschiebbar ist.
Das von vorn in der Schlitzführung 62a der Seiten wand 52a sichtbare Ende der Achse 61 weist eine Ein stellmarke auf bzw. bildet eine solche Marke, und an der Vorderseite der Seitenwand 52a ist an der Schlitz führung 62a eine Skala angebracht. I : Das hinten über die hintere Seitenwand 52b vorstehende Ende der Achse 61 ist mit einem Griff 64 versehen. Am freien Ende des Hebels 60 greift das eine Ende einer Zugfeder 65 an, deren anderes Ende an einem an der Grundplatte 51 angeordneten Halter 66 befestigt ist. Im mittleren Teil ist zwischen den Seitenwänden 52a und 52b eine Welle 67 in Kugellagern gelagert, auf deren vorne über die vordere Seitenwand 52a vorstehendem Ende eine Rolle 68 für das Wickelgut 57 und auf deren hinten über die hintere Seitenwand 52b vorstehendem Ende eine Bremstrommel 69 sitzt.
Diese Bremstrommel 69 ist von mindestens einem Bremsseil oder -faden 70 umschlungen, dessen eines Ende in einer hinten an der hinteren Seitenwand 52b angeordneten Klemme 71 festgehalten ist, während sein anderes Ende an dem hinten über die hintere Seitenwand 52b vorstehenden Ende der Achse 55 befestigt ist. Um zu verhindern, dass bei Bruch des Bremsseiles oder -fadens 70 die Bremsung der Bremstrommel 69 und damit der Welle 67 mit der Rolle 68 ausfällt, sind im dargestellten Fall zwei parallel laufende Bremsseile cder -fäden 70 vorgesehen.
Bei Bruch des einen Bremsseiles oder -fadens 70 wird dabei das andere Bremsseil bzw. der andere Bremsfaden doppelt belastet, und die Bremswirkung bleibt somit erhalten. An der Vorderseite der vorderen Seitenwand 52a ist auf der der Laufrolle 56 gegenüberliegenden Seite eine Vorbremse 72 für das Wickelgut 57 angeordnet, deren Bremswirkung mittels einer Schraube 72a regulierbar ist.
Das Wickelgut 57 wird von einer nicht dargestellten Vorratsrolle oder -spule durch die Vorbremse 72 gezogen und oben auf die am Pendel 54 gelagerte Laufrolle 56 geführt, um dann von dieser unten auf die gebremste Rolle 68 zu laufen, welche es zu dreiviertel umschlingt und dann der Aufwickelstelle der Wickeloder Spulmaschine zuläuft. Das durch die Vorbremse 72 vorgebremste Wickelgut 57, welches die Rolle 68 antreiben muss, erfährt infolge der Bremsung dieser Rolle 68 durch die Bremstrommel 69 und die Bremsseile bzw. -fäden 70 eine weitere Erhöhung seiner Zugspannung. Diese Zugspannung ist anderseits von der Abzugsgeschwindigkeit des Wickelgutes 57 abhängig.
Bei einer bestimmten Abzugsgeschwindigkeit des Wickelgutes 57 wird das Pendel 54, an welchem die Laufrolle 56 gelagert ist, infolge der Zugspannung des von der Laufrolle 56 ablaufenden Wickelgutes entgegen der Wirkung der an dem an ihm angelenkten Hebel 60 angreifenden Zugfeder 65 aus seiner Ruhelage gegen die Rolle 68 zu ausgelenkt, bis Kräftegleichgewicht zwischen der Zugspannung des von der gebremsten Rolle 58 zur Aufwickelstelle abgezogenen Wickelgutes 57 einerseits und der Bremswirkung der Rolle 68 auf das Wickelgut 57, vermehrt um die durch die Kraft der Zugfeder 65 über den Hebel 60, die Achse 59, die Platten 58a und 58b, das Pendel 54 und die an diesem letzteren gelagerte Laufrolle 56 auf das Wickelgut 57 ausgeübten Zugspannung, besteht.
Die Bremswirkung der Rolle 68 hängt von der Spannung der Bremsseile oder -fäden 70 ab und diese ist ihrerseits abhängig von der Lage des Pendels 54 bzw. der in diesem gelagerten Achse 55. Nimmt nun die Abzugsgeschwindigkeit und damit die Zugspannung des von der Laufrolle 56 ablaufenden Wickelgutes 57 zu, so wird das Pendel 54 entgegen der Wirkung der Zugfeder 65 weiter gegen die Rolle 68 zu aus ihrer Ruhelage ausgelenkt. Dies bewirkt aber eine Lockerung der Bremsseile oder -fäden 70, was zur Folge hat, dass die Bremsung der Rolle 68 entsprechend vermindert wird.
Umgekehrt nähert sich bei einer Verkleinerung der Abzugsgeschwindigkeit und damit der Zugspannung des von der Laufrolle 56 ablaufenden Wickelgutes 57 das Pendel 54 unter der Wirkung der Zugfeder 65 seiner Ruhelage und dies hat zur Folge, dass die Bremsseile oder -fäden 70 stärker gespannt, die Bremsung der Rolle 68 also entsprechend verstärkt wird. Die ursprünglich einregulierte Zugspannung des von der Rolle 68 zur Aufwickelstelle ablaufenden Wickelgutes 57 bleibt somit auch bei beliebigen Änderungen der Abzugsgeschwindigkeit des Wickelgutes 57 erhalten.
Da der Hebel 60 auf der Achse 61 balanciert, kann durch Verschieben dieser Achse 61 in den Schlitzführungen 62a und 62b der Seitenwände 52a bzw. 52b und damit verbundener Veränderung des Hebelarmverhältnisses die Wirkung der Zugfeder 65 verändert werden. Die geeichte Skala 63 an der Schlitzführung 62a ermöglicht dabei eine sehr genaue Einstellung der Zugspannung des ablaufenden Wickelgutes 57. Die Skala 63 zeigt in Verbindung mit der Einstellmarke des in der Schlitzführung 62a sichtbaren Endes derAchse 61 die eingestellte Zugspannung des Wickelgutes an. Am Hebel 60 oder am Pendel 54 kann erforderlichenfalls ebenfalls eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen sein.
Anstelle der beschriebenen und in der Fig. 3 dargestellten Dämpfungseinrich'ung kann auch eine pneumatisch, magnetisch oder elektromagnetisch wirkende Dämpfungseinrichtung vorgesehen sein.