Einrichtung zur automatischen Steuerung der Drehzahl einer Vorratsspule in Abhängigkeit von der Spannung des Wickelgutes
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen Steuerung der Drehzahl einer Vorratsspule in Abhängigkeit von der Spannung des Wickelgutes und ist gekennzeichnet durch eine Tastvorrichtung, die auf die am Wickelgut auftretende Spannung anspricht; durch eine erste Scheibe, die um eine auf ihr senkrecht stehende Achse drehbar ist; durch Antriebsmittel zur Drehung dieser ersten Scheibe mit einer ersten Drehzahl; durch eine zweite Scheibe, die in einer Ebene drehbar ist, welche parallel zur ersten Scheibe und mit Abstand von dieser verläuft, wobei die Drehachsen der beiden Scheiben einen Abstand voneinander aufweisen;
durch ein zwischen der ersten und der zweiten Scheibe wirkendes Übertragungselement, welches die Drehbewegung der ersten Scheibe auf die zweite Scheibe überträgt; durch eine an die Tastvorrichtung angeschlossene Betätigungsvorrichtung zur Verstellung der Lage des Übertragungselementes in einer rechtwinklig zu den Drehachsen der Scheiben verlaufenden Richtung, um dadurch die zweite Scheibe mit einer zweiten Drehzahl anzutreiben, die von der Spannung des Wickelgutes abhängt; und durch ein Getriebe zum Antrieb der Vorratsspule von der zweiten Scheibe aus, das Ganze derart, dass die Drehzahl der Vorratsspule während eines Auf- oder Abwickelvorganges im Sinne einer Konstanthaltung der auf das Wickelgut einwirkenden Zugkraft selbsttätig nachgestellt wird.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung unter Weglassung der für das Verhältnis der Wirkungsweise nicht unbedingt erforderlichen Einzelheiten schematisch dargestellt, und zwar zeigt
Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau der erfindungsgemässen Einrichtung unter Verwendung einer ersten Ausführungsform eines stufenlos regelbaren Getriebesatzes, und
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform des zur Anwendung kommenden stufenlos regelbaren Getriebesatzes, bei welchem die Mittel zur Einstellung der Drehzahlübersetzung ausführlicher als in Fig. 1 veranschaulicht sind.
Auf einer Vorratsspule 11 ist ein an sich beliebig beschaffenes Wickelgut 10, beispielsweise in der Form eines Stranges oder Gewebes, satt aufgewickelt. Das nicht aufgewickelte Wickelgut 10 durchläuft eine Tastvorrich- tung 16 sowie eine Fördereinrichtung 12, die aus einer etwa von einem Motor 15 angetriebenen Förderwalze 14 sowie einer federnd angedrückten Gegenwalze 13 bestehen kann. Je nach der gewählten Drehzahl der Förderwalze 14 wird somit das Wickelgut 10 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit bewegt. Bei sinngemässer Drehrichtung der Förderwalze 14 sowie der Vorratsspule 11 kann sowohl ein Aufwickeln des Wickelgutes 10 auf der Vorratsspule 11 als auch ein Abwickeln des Wickelgutes von der Vorratsspule 11 bewerkstelligt werden.
Soll nun in dem jeweils zwischen der Förderwalze 14 und der Vorratsspule 11 befindlichen Teil des Wickelgutes 10 eine gegebene Spannung herrschen, so müssen offenbar an der Peripherie der Vorratsspule 11 in ihrer Umfangsrichtung wirkende Antriebs- bzw. Bremskräfte vorhanden sein, deren Betrag im wesentlichen proportional ist dem jeweils vorhandenen Wickelradius, den der äusserste Umgang des Wickelgutes 10 auf der Vorratsspule 11 aufweist. Zu diesem Zweck ist die Vorratsspule 11 vom Motor 15 aus über ein Getriebeaggregat 17 bis 28 zu drehen, welch letzteres eine stufenlos regelbare Drehzahlübersetzung gestattet.
Um nun zunächst die im Wickelgut 10 jeweils auftretende Spannung zu erfassen, weist die Tastvorrichtung 16 eine Spannrolle auf, über welche das Wickelgut 10 läuft.
Die Drehachse dieser Spannrolle ist ihrerseits in einer zur Förderwalze 14 hinweisenden Richtung verschiebbar gelagert, wie dies die Zeichnung andeutet Zu diesem Zweck kann ein nicht näher veranschaulichter Lagerbügel vorgesehen sein, der in der erwähnten Richtung verschiebbar ist und über einen Seil- oder Kettenzug unter dem Einfluss eines Gewichtes 36 steht. Bei einer derartigen Ausführung dient die Tastvorrichtung 16 gleichzeitig zur Erzeugung der Spannkraft, mit welcher das Wickelgut 10 gespannt werden soll und diese Spannkraft ist dann durch das Gewicht 36 festgelegt. Bei sinngemässer Ausbildung des vorerwähnten Seil- oder Kettenzuges könnte die Drehachse der Spannrolle auch in einer zur Vorratsspule 11 hinweisenden Richtung verschiebbar gelagert sein. Ist ferner das Wickelgut 10 ein Gewebe gegebener Breite, so wird die Spannrolle dementsprechend walzenförmig ausgebildet.
Zum Ausgleich von über die Gewebebreite unterschiedlich auftretenden Zugkräften kann der oben genannte Lagerbügel als Pendelrahmen mit selbsttätiger Ausrichtung der räumlichen Lage der Drehachse der walzenförmigen Spannrolle ausgebildet sein.
Das bereits erwähnte Getriebeaggregat 17 bis 28 weist ein zwischen dem Motor 15 und der Welle 19 wirkendes Eingangsgetriebe 22 bis 24 auf, vermittels welchem die Welle 19 mit einer passend vorgegebenen konstanten Drehzahl rotiert wird, die nachfolgend als erste Drehzahl bezeichnet sei. Dieses Eingangsgetriebe kann aus einem Riemen- oder Kettenantrieb 22 mit nachfolgendem Schneckenradantrieb 23, 24 bestehen. Die Welle 19 ist nun die Eingangswelle eines hinsichtlich seiner Drehzahl übersetzung stufenlos regelbaren Getriebesatzes 17, 18, 25, dessen Ausgangswelle durch die Welle 20 gegeben ist.
Auf der Welle 19 ist hierzu eine Scheibe 17 befestigt, die sich in einer Ebene senkrecht zur Achsrichtung der Welle 19 erstreckt. In gleicher Weise ist auch die Welle 20 mit einer Scheibe 18 versehen, welche parallel und mit Abstand von der ersten Scheibe 17 verläuft, wobei die Drehachse der Wellen 19 und 20 und damit auch die Drehachsen der zueinander parallelen Scheiben 17 und 18 einen Abstand voneinander aufweisen, der zweckmässig gleich dem Scheibenradius gewählt sein kann. Zwischen den beiden Scheiben 17 und 18 wirkt ein rotierbares Kraftübertragungselement 25, welches vorzugsweise aus einer Kugel besteht.
Damit zwischen der Kugel 25 einerseits und jeder der beiden Scheiben 17 und 18 anderseits stets ein hinreichender Anpressdruck vorhanden ist, kann die in axialer Richtung verschiebbar gelagerte Ausgangswelle 20 unter dem Einfluss einer in axialer Richtung auf sie einwirkenden Druckfeder 26 stehen, wie dies die Fig. 1 zeigt. In der Fig. 1 sind die Wellenlager 21 nur schematisch angedeutet. Vermittels einer in der Fig. 1 mit 29 bezeichneten Führung - die weiter unten anhand der Fig. 2 noch näher erläutert wird - ist die Kugel 25 längs einer durch die Drehachsen der Wellen 19 und 20 gezogenen Verbindungsgeraden in einer zu den Achsrichtungen der Wellen 19 und 20 senkrechten Richtung verstellbar gehalten.
Je nach der vorgenommenen Verstellung der Kugel 25 wird sich demnach für die Ausgangswelle 20 eine nachfolgend als zweite Drehzahl bezeichnete Drehzahl ergeben, die somit gegenüber der ersten Drehzahl der Eingangswelle 19 stufenlos regelbar ist. Schliesslich ist noch ein Ausgangsgetriebe 27, 28 vorgesehen, über welches die Vorratsspule 11 von der Ausgangswelle 20 aus rotiert wird. Das Ausgangsgetriebe 27, 28 ist indessen zweckmässig so bemessen, dass die Drehzahl der Vorratsspule 11 ganz erheblich kleiner ist als die Drehzahl der Welle 20.
Zur Drehzahlregelung der Ausgangswelle 20 und damit auch derjenigen der Vorratsspule 11 ist nun eine an die Tastvorrichtung 16 angeschlossene Betätigungsvorrichtung 30 bis 35 vorgesehen, über welche die Kugelführung 29 im erforderlichen Ausmass verstellt wird. Vorzugsweise kommt hierbei eine hydraulisch wirkende Betätigungsvorrichtung zur Anwendung, wie dies in der Zeichnung angedeutet ist Hierzu ist in dem das Gewicht 36 aufweisenden Seil- oder Kettenzug das Gestänge eines beidseitig beaufschlagten Kolbens eines Steuerzylinders 35 eingefügt. Ferner wird gemäss Fig. 1 die Kugelführung 29 vermittels eines ebenfalls beidseitig beaufschlagten Kolbens eines Arbeitszylinders 30 verstellt. Der Steuerzylinder 35 und der Arbeitszylinder 30 sind über Flüssigkeitsventile 31 bis 33 aufweisende Leitungen miteinander verbunden.
Die in der Zeichnung gezeigte Führung der Flüssigkeitsleitungen 34 gilt für den Fall, dass das Wickelgut 10 von der Vorratsspule 11 abzuwickeln ist, in welchem Fall eine Abwärtsbewegung des Gewichtes 36 und damit auch des Kolbens des Steuerzylinders 35 ein Anheben des Kolbens des Arbeitszylinders 30 in der Darstellung der Fig. 1 verursachen soll. Ist umgekehrt bei der Einrichtung nach Fig. 1 das Wickelgut 10 auf der Vorratsspule 11 aufzuwickeln, so müssen sich die beiden Kolben von Steuerzylinder 35 und Arbeitszylinder 30 je in gleicher Richtung bewegen, was beispielsweise durch einen kreuzweise vertauschten Anschluss der Flüssigkeitsleitungen 34 am Arbeitszylinder 30 geschehen kann.
Betrachtet man die Ausführung der Einrichtung nach Fig. 1 und setzt man voraus, dass das Wickelgut 10 von der Vorratsspule 11 abgewickelt werden soll, so ergibt sich die folgende Wirkungsweise. Ist aus irgendwelchen Ursachen heraus die Drehzahl der Vorratsspule 11 zu gering geworden, so verhindert die Spannrolle der Tastvorrichtung 16 eine Zunahme der am Wickelgut 10 wirkenden Spannung dadurch, dass sie sich in einer zur Förderwalze 14 hinweisenden Richtung bewegt. Dadurch wird der Kolben des Steuerzylinders 35 angehoben und - bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 33 und geöffneten Flüssigkeitsventilen 31 und 32 - der Kolben des Arbeitszylinders 30 nach unten verschoben. Die Kugel 25 wird vermittels der Führung 29 ebenfalls nach unten verstellt und dies hat ersichtlich eine gegenüber vorher erhöhte Drehzahl der Scheibe 18 und damit auch der Vorratsspule 11 zur Folge.
Läuft umgekehrt die Vorratsspule 11 zu rasch, dann verhindert die Spannrolle der Tastvorrichtung 16 ein Absinken des am Wickelgut 10 wirkenden Zuges, indem sie sich in einer von der Förderwalze 14 wegweisenden Richtung bewegt. Das damit begleitete Absinken des Kolbens des Steuerzylinders 35 verursacht ein dementsprechendes Anheben des Kolbens des Arbeitszylinders 30 sowie der Kugelführung 29. Die Kugel 25 wird in einer zur Peripherie der Scheibe 18 hinweisenden Richtung verstellt und dies hat eine Verminderung der Drehzahl der Vorratsspule 11 zur Folge. Es wird somit die Drehzahl der Vorratsspule 11 während des Abwickelvorganges stets im Sinne einer Konstanthaltung der auf das Wickelgut 10 einwirkenden Zugkraft selbsttätig nachgestellt.
Beim praktischen Betrieb der Einrichtung kann sich die Forderung ergeben, eine begrenzte Länge des Wickelgutes 10 von Hand nachziehen zu können. Um ein solches Nachziehen zu erleichtern, kann die Förderwalze 14 vermittels einer lösbaren Kupplung 37 vom Motor 15 abgeschaltet werden. Diese durch den Handhebel 38 einund ausrückbare Kupplung 37 ist nur schematisch angedeutet. Die losgekuppelte Förderwalze 14 kann dann zur Durchführung des gewünschten Nachziehens etwa mittels einer Handkurbel gedreht werden. Bei einem derartigen Nachziehen würde jedoch zwangsläufig die Spannrolle der Tastvorrichtung 16 und dadurch auch über die Betätigungsvorrichtung 30 bis 35 die Kugelführung 29 erheblich verstellt. Eine derartige Verstellung der Einrichtung wäre indessen unerwünscht und zur Vermeidung derselben werden zunächst die Flüssigkeitsventile 31 und 32 geschlossen.
Dadurch wird erreicht, dass die vor dem Nachziehen des Wickelgutes 10 vorhandene Einstellung der Drehzahlübersetzung im Getriebesatz 17, 18, 25 erhalten bleibt. Um dabei ferner eine innerhalb gewisser Grenzen freie Bewegbarkeit der Tastvorrichtung 16 als Ganzes zu ermöglichen, kann noch das Flüssigkeitsventil 33 geöffnet werden. Ist das Nachziehen des Wickelgutes 10 beendet und die Einrichtung durch entsprechende Rückverstellung der Flüssigkeitsventile 31 bis 33 sowie der Tastvorrichtung 16 neuerdings in den normalen Betriebszustand übergeführt worden, so wird sich ohne weiteres an der Vorratsspule 11 die vor dem Nachziehen vorhandene Drehzahl wieder ergeben, sobald die Einrichtung anläuft.
Um den jeweiligen Betriebszustand der Einrichtung bequem überwachen zu können, kann noch eine Anzeigevorrichtung 39, 40 vorgesehen sein, welche die momentane Drehzahlübersetzung des Getriebesatzes 17, 18, 25 kenntlich macht. Zu diesem Zweck kann am Kolbengestänge des Arbeitszylinders 30, vermittels welchem die Kugelführung 29 der Fig. 1 verstellt wird, ein Zeiger 39 befestigt sein, der sich längs einer geeignet geeichten Skala 40 verschieben kann.
In der Seitenansicht der Fig. 2 ist eine Variante des in Fig. 1 gezeigten Getriebesatzes 17, 18, 25 veranschaulicht, bei welcher sich die mit dem Eingangsgetriebe versehene erste Scheibe 17 unten und die auf das Ausgangsgetriebe arbeitende zweite Scheibe 18 oben befindet. Das Eingangsgetriebe 22 bis 24, das Ausgangsgetriebe 27 bis 28, die Fördereinrichtung 12 und der Motor 15 gemäss Fig. 1 sind in der Fig. 2 aus Gründen der übersichtlich keit nicht mehr gezeigt. Die zwischen den beiden Schei ben 17 und 18 wirkende Kugel kann aus jedem geeigneten Werkstoff und insbesondere aus hartvulkani siertem Gummi bestehen. Die in der Fig. 1 mit 29 bezeichnete und nur angedeutete Kugelführung weist bei der Ausführung nach Fig. 2 einen Führungsblock 42 auf, der an einer Säule 43 in einer Richtung verschiebbar gelagert ist, die senkrecht zur Achsrichtung der Wellen
19 und 20 verläuft.
Im Führungsblock 42 sind in der aus
Fig. 2 ersichtlichen Weise drei Walzen 41 drehbar gela gert, welche die Kugel 25 umfassen, so dass die letztere eine Rotation in jeder Drehrichtung ausführen kann. Die
Durchmesser der Walzen 41 müssen hierbei genügend kleiner sein als der Durchmesser der Kugel 25. Die
Verstellung des Führungsblockes 42 längs der Säule 43 erfolgt mit einer Kette 44, deren beide Enden im
Führungsblock 42 befestigt sein können. Im übrigen ist die Kette 44 nach Art eines Kettenantriebes über Ketten räder 45 und 46 geführt und vermittels der letzteren gespannt gehalten. Die Kette wird mit Hilfe eines in ihr eingreifenden Zahnrades 47 bewegt, das längs einer feststehend angebrachten Zahnstange 49 abrollen kann.
An der Kette 44 kann noch ein Versteifungsstück 48 befestigt sein, welches den Zweck verfolgt, den erforderli chen Zahneingriff zwischen Kette 44 und Zahnrad 47 zu gewährleisten. Die Welle des Zahnrades 47 ist dabei im
Kolbengestänge des Arbeitszylinders 30 drehbar gelagert und erstreckt sich in einer auf der Kolbenbewegung senkrecht stehenden Richtung. Eine Verschiebung des
Kolbens des Arbeitszylinders verursacht demnach ein
Abrollen des Zahnrades 47 an der Zahnstange 49, eine gleichgerichtete und übersetzte Bewegung der Kette 44 und damit auch eine entsprechende Verstellung des
Führungsblockes 42 sowie der in ihm geführten Kugel
25.
Die anhand der Fig. 1 und 2 erläuterte Einrichtung wird mit Vorteil in einem Webstuhl angewendet, um die
Spannung des Kettenfadens konstant zu halten. Bei einer solchen Anwendung ist das Wickelgut 10 durch den Kettenfaden, die Vorratsspule 11 durch den Webbaum und die Tastvorrichtung 16 durch einen Streichbaum des Webstuhles gegeben. Der Streichbaum 16 ist dann in der üblichen Weise längs des Gestelles des Webstuhls verrollbar gelagert, so dass er sich nach Massgabe der an der Webkette jeweils auftretenden Spannungsänderungen in geradliniger Richtung vorwärts und rückwärts bewegen kann. Zur Spannung des Kettenfadens kann in Anbetracht der gegebenenfalls grösseren axialen Abmessungen des Streichbaumes an jedem seiner beiden Stirnenden ein mit einem Gewicht 36 versehener Seilzug einwirken.
Nur einer dieser beiden Seilzüge braucht hierbei den Kolben eines Steuerzylinders 35 zu verstellen. Schliesslich kann das Eingangsgetriebe 22 bis 24 von irgend einer mit konstanter Drehzahl laufenden Welle des Webstuhles aus angetrieben werden.