Vorrichtung zur Regelung der Aufwickelspannung bahnförmig geführten Gutes
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung der Aufwickelspannung bahnförmig geführten Gutes, welches vor einem Wickelbaum über eine Abzugswalzenvorrichtung geführt ist, deren dem Wickelbaum am nächsten liegende Walze in Abhängigkeit von der Wickelspannung um die benachbarte Walze schwenkbar gelagert ist, wobei eine Abweichung ihrer Iststellung von einer Sollstellung zur Steuerung der Wickelgeschwindigkeit dient. Bekannte Regelvorrichtungen dieser Art weisen den Nachteil auf, dass zwischen der schwenkbaren Walze und dem Wickelbaum eine zusätzliche Umlenkwalze angeordnet werden muss, welche den mit wachsendem Wickeldurchmesser stark unterschiedlichen Umschlingungswinkel dieser Walze möglichst weitgehend ausgleicht.
Eine derartige zusätzliche Umlenkwalze hat aber den Nachteil, dass die räumlichen Abmessungen der Wickelvorrichtung vergrössert werden müssen und dadurch die Zugänglichkeit der gesamten Vorrichtung erschwert und bei grossem Baumdurchmessern praktisch unmöglich wird.
Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung der genannten Art, bei welcher auch bei extrem grossen Baumdurchmessern die Zugänglichkeit zum Wikkelgut erhalten bleibt, ohne dass die Regelgenauigkeit darunter leidet.
Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die Sollstellung der schwenkbaren Walze in Abhängigkeit vom Bewicklungszustand des Wickelbaumes derart selbsttätig verstellbar ist, dass der Umschlingungswinkel der Walze während des Wickelvorganges konstant bleibt.
Dies hat den Vorteil, dass eine zusätzliche, besonderen Raum beanspruchende Umlenkwalze nicht mehr erforderlich ist und dennoch die Absolutgrösse der Resultierenden der auf die Walze von der Spannung des Gutes ausgeübten Kraftkomponenten über den gesamten Wikkelbereich vom kleinsten bis zum grössten Wickeldurchmesser konstant bleibt.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass als Mass für den Bewicklungszustand des Wickelbaumes die Umdrehungszahl der Verstellspindel des die Drehzahl des Wickelbaumes bestimmenden Wickelgetriebes verwendet wird. Gemäss einer anderen Ausführungsform kann als Mass für den Bewicklungszustand des Wickelbaumes die Winkellage des auf den Wickelbaum auflaufenden Gutes F verwendet werden. Anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles einer Wickelvorrichtung für eine Schlichtmaschine sei die Erfindung näher erläutert.
Man erkennt in der Figur eine Kettfadenschar 1S, welche auf den Baum 1 aufgewickelt werden soll. Vor dem Wickelbaum 1 ist eine Abzugswalzenvorrichtung angeordnet, welche aus den Walzen 2, 3 und 4 besteht.
Dabei ist die Drehachse 4a der Walze 4 mittels eines Armes 4c um die Achse 3a der Abzugswalze 3 schwenkbar gelagert. Dieser Arm 4c ist im dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Kette 6 mit einem auf einer drehsteifen Welle 7 angeordneten Kettenrad 8 verbunden. Das Kettenrad 8 ist mit einem Zahnkranz 9 versehen, welcher in eine Zahnstange 10 eingreift, die mit einem Kolben 11 verbunden ist. Der Kolben 11 ist in einem hydraulischen Zylinder 12 gelagert, dessen an einem Messgerät 13 ablesbarer und mittels eines Überströmventiles 14 über die Einstellschraube 14a einstellbarer Druck ein Mass für die Wickelspannung des Gutes bildet.
Ausserdem ist die drehsteife Welle 7 über einen Kettentrieb 15 mit einem Regelventil 16 verbunden, welche an eine Öldrucklei- tung 1 6a angeschlossen ist und deren Ausgangsleitung 1 6b zur Speisung des Verstellantriebes 27 für das Wickelgetriebe 28 des Baumes 1 dient, so dass durch das Regelventil 16 eine Verstellung der Wickelgeschwindigkeit des Aufwickelbaumes 1 erreicht wird. Aus dem Verstellantrieb 27 wird das öl durch die Leitung 1 6c zu dem ölbehälter zurückgeführt.
Beim Wickelvorgang ergibt sich bei gleichbleibender Fadenspannung eine allmähliche Verkürzung der Länge der Kette F zwischen der Abzugswalze 4 und dem Baum infolge des zunehmenden Baumdurchmessers bei unver änderter Wickeldrehzahl. Infolgedessen schwenkt die Walze 4 aus ihrer Sollstellung heraus im Uhrzeigersinn um die Walze 3. Diese Schwenkung der Walze 4 wird über den Arm 4c und die Kette 6 auf die Welle 7 übertragen, deren Drehbewegung über den Kettentrieb 15 eine Verstellung des Regelventils 16 und damit der Aufwickeldrehzahl des Baumes 1 zur Folge hat. Die Drehzahl des Baumes 1 wird in an sich bekannter Weise derart verändert, dass sich der Baum langsamer dreht, so dass von dem Baum weniger Kettlänge aufgewickelt wird, als die Abzugswalzenvorrichtung fördert. Die Folge ist, dass die Walze 4 entgegen dem Uhrzeigersinn in ihre Sollstellung zurückschwenkt.
Um zu vermeiden, dass die Massen der Walze 4 sowie ihrer Lagerung bei der Einstellung des Überströmventiles 14 berücksichtigt werden müssen, ist die Walze 4 massefrei gelagert. Zu diesem Zweck ist auf der drehsteifen Welle 7 ein Hebelarm in Gestalt einer Kurvenscheibe 20 befestigt, an welcher über eine Kette 22 ein Gewicht 23 befestigt ist. Dabei ist die Kurvenscheibe 20 derart geformt, dass die mit der Schwenkbewegung der Walze 4 verbundenen unterschiedlichen Massenkräfte ausgeglichen werden.
Um zu erreichen, dass die Absolutgrösse der Resultierenden der auf die Walze 4 von der Spannung des Gutes F ausgeübten Kraftkomponenten während des Wickelvorganges, also über den gesamten Durchmesserbereich konstant bleibt, ist gemäss der Erfindung die Sollstellung der schwenkbaren Walze 4 in Abhängigkeit vom Bewicklungszustand des Baumes verstellbar. In der Figur sind die beiden extremen Sollstellungen der Walze 4 gestrichelt angedeutet, wobei die Stellung 4' bei kleinstem Wickeldurchmesser und die Stellung 4" bei grösstem Durchmesser eingenommen wird. Diese Verstellung der Sollstellung der Walze 4 erfolgt in Abhängigkeit vom Bewicklungszustand des Baumes.
Das Regelventil 16 ist so eingerichtet, dass nicht nur der mit dem Kettentrieb 15 verbundene Innenteil verstellbar ist, sondern auch das entsprechende äussere Gegenstück, zu dessen Verstellung ein Servomotor 17 dient, der über die Leitungen a in Abhängigkeit vom Bewicklungszustand des Baumes derart beeinflusst wird, dass der Servomotor 17 das Regelventil 16 im Sinne einer Ver änderung der Sollstellung der Walze 4 verändert.
Der Bewicklungszustand des Baumes kann durch einfache Abtastung des Wickeldurchmessers ermittelt werden. Da diese Abtastung jedoch vielfach mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden ist, kann zur Ermittlung des Bewicklungszustandes des Baumes eine Differentialphotozelle 24 dienen, welche die Lage der von der Walze 4 auf den Baum 1 auflaufenden Fadenschar F überwacht.
Diese Differentialphotozelle 24 ist auf einer von einem Motor 25 in Drehung versetzbaren Verstellspindel 26 gelagert, wobei die Photozelle 24 den Verstellmotor 25 in an sich bekannter Weise selbsttätig so steuert, dass die Differentialphotozelle 24 von der Fadenschar F stets zu gleichen Teilen abgedeckt wird, also die Fadenschar F durch die Mitte der Photozelle 24 verläuft.
Sobald der Baumdurchmesser angewachsen ist, ver ändert sich die Neigung der Fadenschar F, wie aus der Figur deutlich zu erkennen ist. Damit ist aber die Photozelle 24 nicht mehr gleichmässig von der Fadenschar abgedeckt, so dass einerseits ein Kommando an den Motor 25 gegeben wird, welcher bewirkt, dass die Höhen lage der Photozelle 24 nachgestellt wird, andererseits wird hierdurch aber auch über den Geber 18 und die Leitungen a ein Kommando an den Verstellmotor 17 gegeben, welcher das Ventil 16 im Sinne einer Veränderung der Sollstellung der Walze 4 beeinflusst.
Die Folge ist, dass die Sollstellung der Walze 4 sich mit zunehmendem Wickeldurchmesser immer mehr entgegen dem Uhrzeigersinn um die Walze 3 verlagert, so dass der Umschlingungswinkel der Walze 4 und damit die Absolutgrösse der Resultierenden der auf diese Walze 4 von der Spannung des Gutes F ausgeübten Kraftkomponenten konstant bleibt.
Die vorbeschriebene Möglichkeit zur Ermittlung des Bewicklungszustandes des Baumes mit Hilfe der Lage der auf den Baum auflaufenden Fadenschar kann jedoch unter Umständen ebenfalls mit Schwierigkeiten verbunden sein, beispielsweise dann, wenn bei äusserst niedriger Wickelspannung die Fadenschar in Schwingungen gerät.
Es ist deshalb besonders vorteilhaft, wenn als Mass für den Bewicklungszustand des Baumes die Umdrehungszahl der Verstellspindel des die Baumdrehzahl bestimmenden Wickelgetriebes dient.
Wie bereits ausgeführt kann das Wickelgetriebe 28 von dem Verstellantrieb 27 über die Verstellspindel 29 verstellt werden. Wird zwischen dem Verstellantrieb 27 und der Verstellspindel 29 des Wickelgetriebes 28 eine Rutschkupplung 30 angeordnet, so bildet die Umdrehungszahl der Verstellspindel 29 ein sicheres Mass für den Bewicklungszustand des Baumes. Zur Ermittlung der Umdrehungszahl dieser Verstellspinel 29 ist auf der Spindel 29 ein Zahnrad 31 angeordnet, welches über einen Kettentrieb 32 mit einem Zahnrad 33 verbunden ist, das auf der Welle eines Gebers 34 befestigt ist. Dieser Geber 34 entspricht dem vorbeschriebenen Geber 18, d.h. die Steuerleitungen a dieses Gebers 34 sind in diesem Fall mit den Steuerleitungen a des Verstellmotors 17 verbunden.
Auf diese Weise erfolgt eine besonders sichere Verstellung des Regelventiles 16 in Abhängigkeit vom Bewicklungszustand des Baumes 1. Es ist also mit Hilfe der Erfindung auf verhältnismässig einfache Weise möglich, über den gesamten Wickelbereich auch bei grössten Wickeldurchmessern eine konstante Wickelspannung aufrechtzuerhalten, ohne dass eine zusätzliche Umlenkwalze zwischen der Abzugswalze 4 und dem Wickelbaum 1 angeordnet wird.
Bereits in der Beschreibung des dargestellten Aus führungsbeispieles ist darauf hingewiesen worden, dass Einzelheiten des Steuer- und Regelvorganges auf verschiedene Weise verändert werden können. So ist es beispielsweise möglich, die Verstellung des Wickelgetriebes nicht mit Hilfe eines Hydraulikmotors, sondern beispielsweise mit Hilfe eines Elektromotors vorzunehmen.
In diesem Fall würde an die Stelle des Steuerventils 16 ein Steuerpotentiometer oder dergleichen treten, wobei beispielsweise der Abgriff des Potentiometers durch die Kette 15 und der Potentiometerkörper von dem Motor 17 verstellt werden kann. Ebenso kann eine derartige Potentiometersteuerung bzw. eine wirkungsgleiche anders geartete elektrische Steuereinrichtung auch verwendet werden, wenn der Wickelbaum 1 nicht über ein veränderbares Getriebe. sondern unmittelbar von einem Regelmotor angetrieben wird.