CH666919A5 - WINDING DEVICE ON A FAERBEJIGGER. - Google Patents
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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. DESCRIPTION The invention relates to a winding device on a dyeing jigger with at least two motor-driven winding rollers and with guide devices arranged completely outside the jigger chamber for keeping the web speed and web tension constant, the web tension being regulated depending on the torque on the winding roller drive.
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. When treating textile webs in dyeing jiggers, the aim is to achieve a web speed that is as constant as possible in order to achieve a uniform treatment intensity. In addition, the tension of the web should also be kept at a constant value, on the one hand to ensure adequate guidance of the web and on the other hand to reliably avoid overloading the web.
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. From DE-PS 1 635 116 a wrapping device for dyeing jiggers is known, in which the guiding devices for keeping the web speed and web tension constant are arranged completely outside the jigger chamber. The device described there has the great advantage that there are no sensors, e.g. Dancer rollers are arranged, which could affect the treatment result. Since the guiding devices are located completely outside the jigger chamber, there is also no risk of long-term functional impairment due to aggressive liquids, vapors or the like. However, to keep the web speed constant, the device according to DE-PS is equipped with a very complex friction wheel gearbox, which is suitable for both winding rollers specifies a certain speed ratio according to the so-called winding formula. Despite complicated compensation mechanisms, the web speed must be expected to change during the treatment, since it is not measured directly. The web tension there is determined as a function of the torque on the winding roller drive, but the associated control device for driving the two rollers is very complex and complicated there.
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. The invention has for its object to provide a generic rewinder, which has a simple structure and in which in addition to the web tension and the web speed is constantly checked.
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. This object is achieved according to the invention in that the guide devices are designed completely as control devices, that in each case only the winding roller is assigned a driving motor, which is controllable in itself, that the unwinding roller is assigned a motor which is the same but is switched as a brake Braking torque can be regulated so that the actual web speed is recorded via the actual speed of the two winding rollers by means of a speed sensor and the actual web tension is recorded via the actual braking torque of the motor assigned to the unwinding roller in connection with the actual speed and that the reeling roller driving motor can be adjusted depending on a control deviation in the web speed and the motor assigned to the unwinding roller depending on a control deviation in the web tension. In this arrangement, since only the winding roller is driven, whereas the unwinding roller is braked, the web speed can be regulated solely by the speed of the driving motor and the web tension solely by the moment of the braking motor; i.e. there are very simple relationships between control variables and manipulated variables. The inclusion of the actual sizes, i.e. the speeds of the two winding shafts and the moment of the decelerating motor are associated with very little effort; the corresponding speed sensors and torque detectors can be easily arranged outside the jigger chamber.
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. Each motor can be supported on its abutment via a force measuring element. The force measured here is a measure of the respective torque acting on the braking motor, only the measured value on the braking motor needing to be evaluated during an operation. When the jigger is switched to the opposite winding direction, e.g. if the bath is run through several times, the control device then only needs to be switched over to the second force measuring element on the other motor.
In Ausgestaltung der Erfindung können Drehzahlgeber und Kraftmessglieder mit elektrischen Ausgangsgrössen verwendet werden, welche in einem Rechner-Vergleicher, der In one embodiment of the invention, speed sensors and force measuring elements with electrical output variables can be used, which are used in a computer comparator
2 2nd
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
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65 65
3 3rd
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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. provides the positioning commands for the two motors, can be linked with each other and with target values. In the wrapping device according to the invention, mechanical, pneumatic or hydraulic control is conceivable in principle, but in the current state of the art, electronic control via a computer comparator, which e.g. can be implemented as an integrated circuit. In this way, the various non-linear relationships between the actual and target values can be realized most conveniently.
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. According to a preferred embodiment of the invention, at the beginning of wrapping around the core radius of the winding roll and the initial speeds of both rolls, an analog radius Y characteristic of the respective work process can be determined and stored in the computer comparator and the speed v during the work process can then be based on the two Roll speeds ni, m can be calculated. By determining the analog Radiux Y on the basis of the initial speeds of both rollers, it is sufficient to specify only the nominal web speed and the nominal web tension at the beginning of a work cycle. On the other hand, the winding diameter does not need to be specially adjusted.
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. The motors can be hydraulic motors or electric motors. The advantage of hydraulic motors is that they allow particularly fine control of torque and speed. In contrast, electric motors can be linked to an electronic computer comparator in a particularly simple manner.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben; dabei zeigen: An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below; show:
Fig. 1 eine Umwickeleinrichtung in Draufsicht, 1 is a wrapping device in plan view,
Fig. 2 die Umwickeleinrichtung gemäss einem Schnitt Fig. 2 shows the winder according to a section
II-II in Fig. 1 und II-II in Fig. 1 and
Fig. 3 die Umwickeleinrichtung gemäss einem Schnitt Fig. 3 shows the winder according to a section
III-III in Fig. 1. 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. The 'shown in Figs. 1 to 3' rewinder for dyeing jig is used to control the speed and torque of the winding roller 1 and the unwinding roller 2. From the unwinding roller 2 to the winding roller 1, a web 3 over deflection rollers 4 through the actual, not closer shown dyebath led. The winding rollers 1, 2, the deflection rollers 4 and the dye bath are completely enclosed by a jigger chamber 5, so that no aggressive media can get into the environment. On the two shafts 6, 7 of the two winding rollers 1, 2 there are speed transmitters 8, 9 whose electrical output variables are fed to a computer comparator 10. Motors 11, 12 are also arranged on the shafts 6, 7, the motor 11 driving the winding roller 1, while the motor 12 is switched over as a brake and thus brakes the winding roller 2.
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. The motors 11, 12 are supported by lever arms 13, 14 on fixed abutments 15, 16, force measuring elements 17, 18 being connected between lever arms and abutments. In the directions of rotation 19, 20 of the rollers 1, 2 shown, the motors 11, 12 absorb torques in the directions 21, 22 when switched as a drive or brake. The directions 21, 22 of the torques are retained even after the change of the winding direction, so that supporting the motors 11, 12 in one direction is basically sufficient and a second counter bearing is necessary for safety reasons. In the winding direction shown, only the output variable of the force measuring element 18, which is assigned to the braking motor 12, is fed to the computer comparator 10. In contrast, the force measuring element 17 can be completely fixed in the winding direction shown.
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: The evaluation of the three output variables takes place according to the known equations for wrapping devices. Provided that the unwinding and winding speed v of the web 3 are the same, the following basic relationships apply, e.g. in DE-PS 1 635 116 are given:
n2 + r22 = Rmax2 + Ro = Y2 (1) n2 + r22 = Rmax2 + Ro = Y2 (1)
2%mri = v = 2%mn (2) 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. In these formulas, the radii ri, n correspond to the current winding radii of the winding roller 1 or the unwinding roller 2. Ro is the radius of the winding cores 23, 24 of the two rollers 1, 2. Rmax denotes the maximum winding radius, that is the radius of the unwinding roller 2 at the beginning of a work process. The sizes Ro and Rmax can be summarized in the so-called analog radius Y for the sake of clarity. The characters m, n2 stand for the current speeds of the rollers 1 and 2.
Aus den Gleichungen (1) und (2) ergibt sich für die Geschwindigkeit v der Warenbahn: From equations (1) and (2), the speed v of the web results from:
v = 2iiY (3) v = 2iiY (3)
Vni2 + n:2 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. As can be seen from equation (3), only the two speeds m, m and the analog radius Y are required to determine the speed v of the web.
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. The analog radius Y can be determined in a simple manner, since at the beginning of an operation the radius of the winding roller 1 is equal to Ro and therefore the speed of the web can be determined directly. From the initial speed of the unwinding roller 2, the maximum winding radius Rmax can then easily be deduced.
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): The aim of the regulation, namely to keep the web speed v constant, is fulfilled according to the above equations if the speeds ni, m behave according to the so-called winding formula during a work process (see e.g. 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. The instantaneous radii ri, n can also be determined using the speeds ni, m and the path speed v according to equation (2). If the braking torque Mb2 on the winding roller 2 is also known, the web tension Fs can be derived directly from the relationship. It is assumed here that the frictional moments at the deflection rollers 4 are negligible in comparison to the braking moment Mb2. However, this requirement can be regarded as fulfilled if only the winding roller is driven while the winding roller is being dragged against a braking resistor.
Die oben aufgestellten Beziehungen für die Bahngeschwindigkeit v und die Bahnspannung Fs sind zwar nichtlinear; doch sind sie aufgrund der wenigen Eingangsgrössen noch The relationships established above for the web speed v and the web tension Fs are non-linear; but they are still due to the few input sizes
5 5
10 10th
IS IS
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
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55 55
60 60
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666919 666919
4 4th
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 easily processed in a computer comparator 10, which is constructed as an integrated circuit. The user only needs to specify the desired values for web tension Fs and web speed v via the setpoint transmitters 25, 26. On the basis of the setpoint functions for the rotational speeds ni and m or the braking torque Mb calculated in accordance with equations (4) and (5), the computer comparator 10 then issues corresponding actuating commands to the actuating command converters 27, 28, for example in the case of hydraulic motors electrical
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. Convert signals into analog pressure and volume changes. In the case of electric motors, low-current signals can be converted into high-voltage voltages and currents. The torques or the speeds of the motors 11, 12 are then regulated via the control command converters s 27, 28.
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. After the roll 2 has been completely unwound, the entire work process can be carried out in an analogous manner in the opposite direction; i.e. the roller 2 becomes the winding roller 10, the roller 1 becomes the unwinding roller.
B B
1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings
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