CH666919A5 - Umwickeleinrichtung an einem faerbejigger. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine Umwickeleinrichtung an einem Färbejigger mit mindestens zwei motorisch angetriebenen Wickelwalzen und mit vollständig ausserhalb der Jiggerkammer angeordneten Führungseinrichtungen zur Konstanthaltung der Bahngeschwindigkeit und der Bahnspannung, wobei die Bahnspannung abhängig vom Drehmoment am Wickelwalzenantrieb geregelt wird.

Bei der Behandlung vonTextilbahnen in Färbejiggern wird zur Erzielung einer gleichmässigen Behandlungsintensität eine möglichst konstante Bahngeschwindigkeit angestrebt. Darüber hinaus soll auch die Spannung der Bahn auf einem konstanten Wertgehalten werden, um einerseits eine ausreichende Führung der Bahn zu gewährleisten und andererseits eine Überlastung der Bahn sicher zu vermeiden.

Durch die DE-PS 1 635 116 ist eine Umwickeleinrichtung für Färbejigger bekannt, bei der die Führungseinrichtungen zur Konstanthaltung der Bahngeschwindigkeit und der Bahnspannung vollständig ausserhalb der Jiggerkammer angeordnet sind. Die dort beschriebene Einrichtung hat den grossen Vorteil, dass an der Warenbahn selbst keine Messfühler, z.B. Tänzerwalzen, angeordnet sind, die das Behandlungsergebnis beeinträchtigen könnten. Da dort die Führungseinrichtungen vollständig ausserhalb der Jiggerkammer liegen, besteht auch nicht die Gefahr einer langfristigen Funktionsbeeinträchtigung durch aggressive Flüssigkeiten, Dämpfe oder dgl. Zur Konstanthaltung der Bahngeschwindigkeit ist jedoch die Einrichtung nach der DE-PS mit einem sehr aufwendigen Reibrad-Getriebe ausgestattet, welches für beide Wickelwalzen ein bestimmtes Drehzahlverhältnis nach der sogenannten Wickelformel vorgibt. Trotz komplizierter Ausgleichsmechanismen muss im übrigen damit gerechnet werden, dass sich die Bahngeschwindigkeit während der Behandlung verändert, da sie nicht unmittelbar gemessen wird. Die dortige Bahnspannung wird zwar abhängig vom Drehmoment am Wickelwalzenantrieb ermittelt, doch ist die damit verbundene Regeleinrichtung für den Antrieb der beiden Walzen dort sehr aufwendig und kompliziert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungs-gemässe Umwickeleinrichtung zu schaffen, die einen einfachen Aufbau besitzt und bei der neben der Bahnspannung auch ständig die Bahngeschwindigkeit kontrolliert wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Führungseinrichtungen vollständig als Regeleinrichtungen ausgebildet sind, dass jeweils nur der Aufwickel walze ein antreibender Motor zugeordnet ist, der für sich regelbar ist, dass der Abwickelwalze ein gleicher, jedoch jeweils als Bremse umgeschalteter Motor zugeordnet ist, dessen Bremsmoment regelbar ist, dass die Ist-Bahngeschwindigkeit über die Ist-Drehzahlen der beiden Wickelwalzen mittels Drehzahlgeber und die Ist-Bahnspannung über das Ist-Bremsmoment des der abwickelnden Walze zugeordneten Motors in Verbindung mit der Ist-Geschwindigkeit erfasst werden und dass der die aufwickelnde Walze antreibende Motor abhängig von einer Regelabweichung bei der Bahngeschwindigkeit und der der abwickelnden Walze zugeordnete Motor abhängig von einer Regelabweichung bei der Bahnspannung verstellt werden. Da bei dieser Anordnung nur die Aufwik-kelwalze angetrieben wird, dagegen die Abwickelwalze gebremst wird, kann die Bahngeschwindigkeit allein durch die Drehzahl des antreibenden Motors und die Bahnspannung allein durch das Moment des abbremsenden Motors geregelt werden; d.h. es ergeben sich sehr einfache Zusammenhänge zwischen Regeigrössen und Stellgrössen. Auch die Aufnahme der Ist-Grössen, d.h. die Drehzahlen der beiden Wickelwellen sowie das Moment des abbremsenden Motors, ist mit einem sehr geringen Aufwand verbunden; die entsprechenden Drehzahlgeber und Drehmomenten-Erfasser sind ohne weiteres ausserhalb der Jiggerkammer anzuordnen.

Dabei kann jeder Motor über ein Kraftmessglied an seinem Widerlager abgestützt sein. Die dabei gemessene Kraft ist ein Mass für das jeweilige, am bremsenden Motor angreifende Drehmoment, wobei während eines Arbeitsganges jeweils nur der Messwert am abbremsenden Motor ausgewertet zu werden braucht. Bei einer Umschaltung des Jiggers auf die entgegengesetzte Wickelrichtung, z.B. bei einem mehrfachen Durchlaufen des Bades, braucht dann die Regeleinrichtung jeweils nur auf das zweite Kraftmessglied am anderen Motor umgeschaltet zu werden.

In Ausgestaltung der Erfindung können Drehzahlgeber und Kraftmessglieder mit elektrischen Ausgangsgrössen verwendet werden, welche in einem Rechner-Vergleicher, der

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die Stellbefehle für die beiden Motore liefert, miteinander und mit Soll-Grossen verknüpft werden. Bei der Umwickeleinrichtung nach der Erfindung ist zwar grundsätzlich eine mechanische, pneumatische oder hydraulische Regelung denkbar, doch bietet sich bei dem heutigen Stand der Technik insbesondere eine elektronische Regelung über einen Rechner-Vergleicher an, welcher z.B. als integrierter Schaltkreis ausgeführt sein kann. Auf diese Weise können die verschiedenen nichtlinearen Zusammenhänge zwischen den Ist- und Soll-Grössen am bequemsten realisiert werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann zu Beginn des Umwickeins aus dem Kernradius der aufwickelnden Walze und den Anfangsdrehzahlen beider Walzen ein für den jeweiligen Arbeitsvorgang charakteristischer analoger Radius Y ermittelt und im Rechner-Vergleicher gespeichert werden und die Geschwindigkeit v während des Arbeitsvorganges dann anhand der beiden Walzendrehzahlen ni, m berechnet werden. Durch die Ermittlung des analogen Radiux Y anhand der Anfangsdrehzahlen beider Walzen genügt es, zu Beginn eines Arbeitsganges lediglich die Soll-Bahngeschwindigkeit und die Soll-Bahnspannung vorzugeben. Der Wickeldurchmesser braucht dagegen nicht besonders eingestellt zu werden.

Die Motoren können Hydraulikmotoren oder Elektromotoren sein. Der Vorteil von Hydraulikmotoren besteht darin, dass bei ihnen eine besonders feine Regelung von Drehmoment und Drehzahl möglich ist. Elektromotoren lassen sich demgegenüber in besonders einfacher Weise mit einem elektronischen Rechner-Vergleicher verknüpfen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben; dabei zeigen:

Fig. 1 eine Umwickeleinrichtung in Draufsicht,

Fig. 2 die Umwickeleinrichtung gemäss einem Schnitt

II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 die Umwickeleinrichtung gemäss einem Schnitt

III-III in Fig. 1.

Die in den Fig. 1 bis 3 gezeigte' Umwickeleinrichtung für Färbejigger dient zur Regelung von Drehzahl und Moment der Aufwickel walze 1 sowie der Abwickel walze 2. Von der Abwickelwalze 2 zur Aufwickelwalze 1 wird eine Warenbahn 3 über Umlenkwalzen 4 durch das eigentliche, nicht näher gezeigte Färbebad geführt. Die Wickelwalzen 1,2, die Umlenkwalzen 4 sowie das Färbebad sind vollständig von einer Jiggerkammer 5 umschlossen, so dass keine aggressiven Medien in die Umwelt gelangen können. Auf den beiden Wellen 6, 7 der beiden Wickelwalzen 1,2 befinden sich jeweils Drehzahlgeber 8,9, deren elektrische Ausgangsgrössen einem Rechner-Vergleicher 10 zugeführt werden. Auf den Wellen 6,7 sind ausserdem jeweils Motoren 11,12 angeordnet, wobei der Motor 11 die Aufwickelwalze 1 antreibt, während der Motor 12 als Bremse umgeschaltet ist und somit die Abwickelwalze 2 abbremst.

Die Motoren 11,12 stützen sich über Hebelarme 13,14 auf festen Widerlagern 15,16 ab, wobei zwischen Hebelarme und Widerlager jeweils Kraftmessglieder 17,18 geschaltet sind. Bei den gezeigten Drehrichtungen 19,20 der Walzen 1,2 nehmen die Motoren 11,12 bei einer Schaltung als Antrieb bzw. Bremse Drehmomente in den Richtungen 21, 22 auf. Die Richtungen 21,22 der Drehmomente bleiben dabei auch nach dem Wechsel der Wickelrichtung erhalten, so dass eine Abstützung der Motoren 11, 12 in einer Richtung grundsätzlich genügt und ein zweites Gegenlager allenfalls aus Sicherheitsgründen erforderlich ist. Bei der gezeigten Wik-kelrichtung wird nur die Ausgangsgrösse des Kraftmessgliedes 18, welches dem abbremsenden Motor 12 zugeordnet ist, dem Rechner-Vergleicher 10 zugeleitet. Das Kraftmessglied 17 kann dagegen bei der gezeigten Wickelrichtung vollständig festgesetzt werden.

Die Auswertung der drei Ausgangsgrössen erfolgt nach den bekannten Gleichungen für Umwickeleinrichtungen. Unter der Voraussetzung, dass die Abwickel- und die Aufwik-kelgeschwindigkeit v der Warenbahn 3 gleich sind, gelten folgende Grundbeziehungen, die z.B. in der DE-PS 1 635 116 angegeben sind:

n2 + r22 = Rmax2 + Ro = Y2 (1)

2%mri = v = 2%mn (2)

In diesen Formeln entsprechen die Radien ri, n den momentanen Wickelradien der Aufwickelwalze 1 bzw. der Abwickelwalze 2. Mit Ro ist der Radius der Wickelkerne 23, 24 der beiden Walzen 1,2 bezeichnet. Rmax bezeichnet den maximalen Wickelradius, also den Radius der Abwickelwalze 2 zu Beginn eines Arbeitsvorganges. Die Grössen Ro und Rmax können der Übersichtlichkeit halber in dem sogenannten analogen Radius Y zusammengefasst werden. Die Zeichen m, n2 stehen für die momentanen Drehzahlen der Walzen 1 und 2.

Aus den Gleichungen (1) und (2) ergibt sich für die Geschwindigkeit v der Warenbahn:

v = 2iiY (3)

Vni2 + n:2

Wie aus Gleichung (3) ersichtlich, werden zur Bestimmung der Geschwindigkeit v der Warenbahn lediglich die beiden Drehzahlen m, m sowie der analoge Radius Y benötigt.

Der analoge Radius Y kann in einfacher Weise bestimmt werden, da zu Beginn eines Arbeitsganges der Radius der Aufwickelwalze 1 gleich Ro ist und von daher die Geschwindigkeit vo der Warenbahn unmittelbar bestimmt werden kann. Aus der Anfangsdrehzahl der Abwickelwalze 2 kann dann auf den maximalen Wickelradius Rmax ohne weiteres zurückgeschlossen werden.

Das Ziel der Regelung, nämlich die Bahngeschwindigkeit v konstant zu halten, ist gemäss den obigen Gleichungen dann erfüllt, wenn sich während eines Arbeitsvorganges die Drehzahlen ni, m entsprechend der sogenannten Wickelformel verhalten (vgl. z.B. DE-OS 2 856 104):

Mit den Drehzahlen ni, m und der Bahngeschwindigkeit v lassen sich nach Gleichung (2) auch die momentanen Radien ri, n bestimmen. Ist zusätzlich auch das Bremsmoment Mb2 an der Aufwickelwalze 2 bekannt, lässt sich die Bahnspannung Fs nach der Beziehung unmittelbar herleiten. Hierbei ist vorausgesetzt, dass die Reibmomente an den Umlenkwalzen 4 im Vergleich zum Bremsmoment Mb2 vernachlässigbar sind. Diese Voraussetzung kann aber als erfüllt angesehen werden, wenn nur die Aufwickelwalze angetrieben wird, während die Abwickelwalze gegen einen Bremswiderstand mitgeschleppt wird.

Die oben aufgestellten Beziehungen für die Bahngeschwindigkeit v und die Bahnspannung Fs sind zwar nichtlinear; doch sind sie aufgrund der wenigen Eingangsgrössen noch

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ohne weiteres in einem Rechner-Vergleicher 10, der als integrierter Schaltkreis aufgebaut ist, zu verarbeiten. Der Benutzer braucht dabei lediglich über die Sollwertgeber 25, 26 die gewünschten Grössen für Bahnspannung Fs und Bahngeschwindigkeit v vorzugeben. Aufgrund der entsprechend nach den Gleichungen (4) und (5) berechneten Sollwert-Funktionen für die Drehzahlen ni und m bzw. das Bremsmoment Mb gibt der Rechner-Vergleicher 10 dann entsprechende Stellbefehle an die Stellbefehlwandler 27, 28, die beispielsweise im Falle von Hydraulikmotoren elektrische

Signale in analoge Druck-und Volumenänderungen umformen. Im Falle von Elektromotoren können dort Schwachstrom-Signale in Starkstrom-Spannungen und -ströme umgewandelt werden. Über die Stellbefehlwandler s 27,28 werden dann die Momente bzw. die Drehzahlen der Motoren 11,12 geregelt.

Nach dem vollständigen Abwickeln der Walze 2 kann der gesamte Arbeitsvorgang in analoger Weise in Gegenrichtung durchgeführt werden ; d.h. die Walze 2 wird zur Aufwickel-10 walze, die Walze 1 zur Abwickelwalze.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

666 919 PATENTANSPRÜCHE

1. Umwickeleinrichtung an einem Färbejigger, mit mindestens zwei motorisch angetriebenen Wickelwalzen und mit vollständig ausserhalb der Jiggerkammer angeordneten Führungseinrichtungen zur Konstanthaltung der Bahngeschwindigkeit und der Bahnspannung, wobei die Bahnspannung abhängig vom Drehmoment am Wickel walzenantrieb geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtungen (6 bis 18,27,28) vollständig als Regeleinrichtungen ausgebildet sind, dass jeweils nur der Aufwickelwalze ( 1 ) ein antreibender Motor ( 11) zugeordnet ist, der für sich regelbar ist. dass der Abwickelwalze (2) ein gleicher, jedoch jeweils als Bremse umgeschalteter Motor (12) zugeordnet ist, dessen Bremsmoment regelbar ist, dass die Ist-Bahnge-schwindigkeit (v) über die Ist-Drehzahlen (ni, m) der beiden Wickelwalzen (1,2) mittels Drehzahlgeber (8, 9) und die Ist-Bahnspannung (Fs) über das Ist-Bremsmoment (Mb) des der abwickelnden Walze (2) zugeordneten Motors (12) in Verbindung mit der Ist-Geschwindigkeit (v) erfasst werden und dass der die aufwickelnde Walze (1) antreibende Motor (11) abhängig von einer Regelabweichung bei der Bahngeschwindigkeit (v) und der der abwickelnden Walze (2) zugeordnete Motor (12) abhängig von einer Regelabweichung bei der Bahnspannung (Fs) verstellt werden.

2. Umwickeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Motor (11, 12) über ein Kraftmessglied (17, 18) an seinem Widerlager (15, 16) abgestützt ist.

3. Umwickeleinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Drehzahlgeber (8, 9) und Kraftmessglieder (17,18) mit elektrischen Ausgangsgrössen verwendet sind, welche in einem Rechner-Vergleicher (10), der die Stellbefehle für die beiden Motoren (11,12) liefert, miteinander und mit Soll-Grössen verknüpft werden.

4. Umwickeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn des Umwickeins aus dem Kernradius (Ro) der aufwickelnden Walze (2) und den Anfangsdrehzahlen (ni, m) beider Walzen (1,2) ein für den jeweiligen Arbeitsvorgang charakteristischer analoger Radius (Y) ermittelt und im Rechner-Vergleicher (10) gespeichert wird und die Geschwindigkeit (v) während des Arbeitsvorganges dann anhand der beiden Walzendrehzahlen (ni, n:) berechnet wird.

5. Umwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren (11,12) Hydraulikmotoren sind.

6. Umwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren (11, 12) Elektromotoren sind.