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.
Device for regulating the winding tension of goods guided in web form
The invention relates to a device for regulating the winding tension of web-shaped goods, which is guided in front of a winding beam over a take-off roller device, whose roller closest to the winding beam is pivotably mounted around the adjacent roller as a function of the winding tension, with a deviation in its actual position is used from a desired position to control the winding speed. Known regulating devices of this type have the disadvantage that an additional deflecting roller must be arranged between the pivotable roller and the winding beam, which compensates as much as possible for the angle of wrap of this roller, which varies greatly with increasing winding diameter.
Such an additional deflecting roller, however, has the disadvantage that the spatial dimensions of the winding device have to be increased and, as a result, the accessibility of the entire device becomes more difficult and becomes practically impossible with large tree diameters.
The purpose of the invention is to create a device of the type mentioned, in which the accessibility to the winding material is maintained even with extremely large tree diameters, without the control accuracy suffering.
This is achieved according to the invention in that the desired position of the pivotable roller is automatically adjustable depending on the winding state of the winding beam in such a way that the angle of wrap of the roller remains constant during the winding process.
This has the advantage that an additional, special space-consuming deflection roller is no longer required and the absolute size of the resultant of the force components exerted on the roller by the tension of the goods remains constant over the entire winding range from the smallest to the largest winding diameter.
One embodiment of the device according to the invention is characterized in that the number of revolutions of the adjusting spindle of the winding gear which determines the speed of the winding beam is used as a measure for the winding state of the winding beam. According to another embodiment, the angular position of the material F running onto the winding beam can be used as a measure of the winding state of the winding beam. The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment of a winding device for a sizing machine shown in the figure.
One can see in the figure a warp thread sheet 1S which is to be wound onto the tree 1. In front of the winding beam 1, a take-off roller device is arranged, which consists of rollers 2, 3 and 4.
The axis of rotation 4a of the roller 4 is mounted pivotably about the axis 3a of the take-off roller 3 by means of an arm 4c. In the exemplary embodiment shown, this arm 4c is connected via a chain 6 to a chain wheel 8 arranged on a torsionally rigid shaft 7. The chain wheel 8 is provided with a toothed ring 9 which engages in a toothed rack 10 which is connected to a piston 11. The piston 11 is mounted in a hydraulic cylinder 12, the pressure of which can be read on a measuring device 13 and adjusted by means of an overflow valve 14 via the adjusting screw 14a and forms a measure for the winding tension of the goods.
In addition, the torsionally rigid shaft 7 is connected via a chain drive 15 to a control valve 16, which is connected to an oil pressure line 1 6a and whose output line 1 6b serves to feed the adjustment drive 27 for the winding gear 28 of the tree 1, so that the control valve 16 an adjustment of the winding speed of the winding beam 1 is achieved. From the adjustment drive 27, the oil is returned to the oil container through the line 1 6c.
During the winding process, with the thread tension remaining the same, there is a gradual shortening of the length of the chain F between the take-off roller 4 and the tree as a result of the increasing tree diameter with unchanged winding speed. As a result, the roller 4 pivots clockwise around the roller 3 from its desired position. This pivoting of the roller 4 is transmitted via the arm 4c and the chain 6 to the shaft 7, the rotary movement of which via the chain drive 15 adjusts the control valve 16 and thus the Winding speed of the tree 1 results. The speed of rotation of the tree 1 is changed in a manner known per se in such a way that the tree rotates more slowly, so that less warp length is wound up from the tree than is conveyed by the take-off roller device. The result is that the roller 4 swivels counterclockwise back into its desired position.
In order to avoid that the masses of the roller 4 and its mounting must be taken into account when setting the overflow valve 14, the roller 4 is mounted free of mass. For this purpose, a lever arm in the form of a cam disk 20 is attached to the torsionally rigid shaft 7, to which a weight 23 is attached via a chain 22. The cam disk 20 is shaped in such a way that the different inertia forces associated with the pivoting movement of the roller 4 are compensated for.
In order to ensure that the absolute magnitude of the resultant of the force components exerted on the roller 4 by the tension of the material F remains constant during the winding process, i.e. over the entire diameter range, according to the invention the desired position of the pivotable roller 4 is dependent on the state of winding of the tree adjustable. In the figure, the two extreme desired positions of the roller 4 are indicated by dashed lines, the position 4 'being assumed for the smallest winding diameter and position 4 "being assumed for the largest diameter. This adjustment of the desired position of the roller 4 takes place depending on the winding state of the tree.
The control valve 16 is set up in such a way that not only the inner part connected to the chain drive 15 can be adjusted, but also the corresponding outer counterpart, for the adjustment of which a servomotor 17 is used, which is influenced via the lines a depending on the winding state of the tree, that the servomotor 17 changes the control valve 16 in the sense of a change in the desired position of the roller 4.
The winding status of the tree can be determined by simply scanning the winding diameter. However, since this scanning is often associated with considerable difficulties, a differential photocell 24 can be used to determine the winding state of the tree, which monitors the position of the thread sheet F running up from the roller 4 onto the tree 1.
This differential photocell 24 is mounted on an adjusting spindle 26 which can be set in rotation by a motor 25, the photocell 24 automatically controlling the adjusting motor 25 in a manner known per se so that the differential photocell 24 is always covered by the yarn sheet F in equal parts, i.e. the Thread group F runs through the center of the photocell 24.
As soon as the tree diameter has increased, the inclination of the thread array F changes, as can be clearly seen from the figure. However, this means that the photocell 24 is no longer evenly covered by the thread sheet, so that, on the one hand, a command is given to the motor 25, which causes the height position of the photocell 24 to be readjusted; on the other hand, this also causes the encoder 18 and the Lines a are given a command to the adjusting motor 17, which influences the valve 16 in the sense of changing the desired position of the roller 4.
The result is that the nominal position of the roller 4 shifts more and more counterclockwise around the roller 3 with increasing winding diameter, so that the wrap angle of the roller 4 and thus the absolute magnitude of the resultant of the tension of the good F exerted on this roller 4 Force components remains constant.
The above-described possibility of determining the winding state of the tree with the help of the position of the thread sheet running up on the tree can, however, under certain circumstances also be associated with difficulties, for example if the thread sheet vibrates at extremely low winding tension.
It is therefore particularly advantageous if the number of revolutions of the adjusting spindle of the winding gear which determines the number of revolutions of the tree is used as a measure of the state of winding of the tree.
As already stated, the winding gear 28 can be adjusted by the adjusting drive 27 via the adjusting spindle 29. If a slip clutch 30 is arranged between the adjusting drive 27 and the adjusting spindle 29 of the winding gear 28, the number of revolutions of the adjusting spindle 29 forms a reliable measure of the winding state of the tree. To determine the number of revolutions of this adjusting spindle 29, a gear 31 is arranged on the spindle 29, which is connected via a chain drive 32 to a gear 33 which is attached to the shaft of an encoder 34. This encoder 34 corresponds to the encoder 18 described above, i.e. the control lines a of this encoder 34 are connected to the control lines a of the adjusting motor 17 in this case.
In this way, a particularly reliable adjustment of the control valve 16 takes place depending on the winding state of the tree 1. With the help of the invention, it is therefore possible in a relatively simple manner to maintain a constant winding tension over the entire winding area even with the largest winding diameters, without the need for an additional deflection roller is arranged between the take-off roller 4 and the winding beam 1.
Already in the description of the exemplary embodiment shown, it was pointed out that details of the control and regulation process can be changed in various ways. For example, it is possible to adjust the winding gear not with the aid of a hydraulic motor but, for example, with the aid of an electric motor.
In this case, the control valve 16 would be replaced by a control potentiometer or the like, it being possible for example to adjust the tap of the potentiometer by the chain 15 and the potentiometer body by the motor 17. Likewise, such a potentiometer control or a different type of electrical control device with the same effect can also be used if the winding beam 1 does not have a variable transmission. but is driven directly by a control motor.