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Wickelvorrichtung zum Auf-und Umdocken von Warenbahnen bzw. für Strang-
und Seilaufwicklungen Die Erfindung betrifft eine Wickelvorrichtung zum Auf- und
Umdocken von Warenbahnen bzw. für Strang- und Seilaufwicklungen, wobei beide Arbeitsstationen
wahlweise Auf- oder Abwickelstationen sind, wie beispielsweise bei einem Jigger.
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Bei dieser Art Maschinen besteht die Forderung, daß neben einer in
einem möglichst großen Bereich stufenlos einzustellenden Geschwindigkeit, die außerdem
während des ganzen Wickelprozesses absolut konstant bleiben muß, die gefahrene Spannung
den Verlauf und die Wirkung des Arbeitsprozesses bestimmt. Die Forderungen bei diesen
Maschinen gehen von einem äußerst spannungsarmen Wickelprozeß bis zu einer gewünschten,
teilweise sehr hohen Spannung des Materials während des Wickelvorganges, also zu
einer stufenlos einstellbaren Spannungsgröße, wobei wiederum nach der Einstellung
auch diese Größe während des Durchlaufes absolut konstant gehalten werden muß.
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Um also einerseits die Geschwindigkeit und andererseits die Spannung
bei derartigen Maschinenkonstant zu halten, sind bereits verschiedene Konstruktionen
bekannt. Man hat z. B. Differentialgetriebe oder Geschwindigkeitsregler verwendet
mit aufgesetzten Bremsen. Eine weitere Möglichkeit besteht durch rein elektrische
Antriebe mit Geschwindigkeits- und Drehmomentwandlern bzw. auch mit elektronisch
gesteuerten Antrieben. Ferner sind Konstruktionen bekannt, die den Antrieb über
Reibradgetriebe gestalten. Bei den bisher bekannten hydraulischen Antrieben werden
zusätzliche Regler und Steuerorgane vom Stoff selbst betätigt. Bei allen diesen
Antrieben können die obengenannten Bedingungen nur teilweise und auch nur annähernd
erreicht werden. Außerdem stehen in den meisten Fällen die aufgewendeten Mittel
in keinem Verhältnis zum Erfolg. Bei Reibradantrieben ist außerdem die Möglichkeit
der Einstellung einer gewünschten Spannung nach oben hin stark begrenzt, wie sich
auch die Abnutzung und damit die Beeinflussung der Regelgrößen unangenehm bemerkbar
machen.
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Diese Übelstände werden durch die Erfindung beseitigt, sie besteht
darin, daß jede der Wickelwalzen mit einer hintereinandergeschalteten an sich bekannten
hydraulischen Axialkolben-Antriebseinheit mit veränderlicher Schluckmenge versehen
ist, wobei beide Einheiten mit einer hydromechanischen Steuerung verbunden sind,
die die Leistung und damit Geschwindigkeit und Spannung konstant hält. Somit ist
die Forderung nach stufenlos einstellbarer und gleichbleibender Geschwindigkeit
als auch nach stufenlos einstellbarer und gleichbleibender Spannung voll erfüllt.
Die vollhydraulisch angetriebene und gesteuerte Vorrichtung hat außerdem den Vorteil,
daß nach Überwindung der Reibungswiderstände sämtliche Energie, die eventuell zum
Fahren mit größerer Spannung erforderlich ist, wieder in das System zurückgeführt
und nicht vernichtet wird. Die aufzuwendende Antriebsleistung ist somit äußerst
gering.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung schematisch
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 das Arbeitsschema der Maschine, Fig.2 eine Axialkolbeneinheit
im schematischen Schnitt, Fig. 3 die hydromechanische Steuerung in der Draufsicht.
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Die Wickelwalzen 7 und 8 sind zunächst jede mit einem konstanten Vorgelege
5 und 6 ausgerüstet und über diese mit je einer an sich bekannten hydraulischen
Axialkolbeneinheit 3 und 4 verbunden. Eine derartige Axialkolbeneinheit ist in der
Fig.2 dargestellt, woraus ersichtlich ist, daß durch Verschwenken des Zylinderblockes
30 die Kolben 31 und 32 ihre Stellung verändern und somit je nach Schrägstellung
die Schluckmenge und damit bei gleichbleibender Ölmenge ihre Drehzahl ändern.
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Die Geschwindigkeit erhalten die Wickelwalzen somit primär von einem
Elektromotor 1 aus, der mit einer Pumpe 2 verbunden ist und den Ölumlauf bewirkt,
wobei die Pumpe 2 ebenfalls eine Axialkolbeneinheit und daher regelbar sein kann.
Die Sekundärsteuerung zum Konstanthalten der einmal eingestellten Geschwindigkeit
und Spannung erfolgt durch die Veränderung der Schluckmenge der Einheiten 3 und
4 während der Passage.
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Die jeweils abwickelnde Einheit - bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
der Fig. 1 ist es die Einheit 3 - erhält zunächst die zugeteilte Ölmenge
von
der Pumpe 2, die dann weiter über die Ablaufleitung die aufwickelnde Einheit 4 antreibt
und dann zur Pumpe 2 zurückläuft. Verluste werden durch Einspeisen in den Spülblock
9, der hinter die Pumpe 2 gelegt ist, gedeckt. Ferner sind die beiden Leitungen
34 und 35 der Pumpe 2 direkt über ein Rückschlagventil 10, 10' und ein Vorspannungsventi111
mit der Verbindungsleitung 12 der Hydraulikeinheiten 3 und 4 verbunden.
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Eine weitere vereinfachte ?Möglichkeit besteht in der in Fig.4 dargestellten
Anordnung, wo die drei Leitungsabschnitte 41, 42, 43 des Kreislaufes immer unter
einem einstellbaren Druck von etwa 5 atü stehen, der durch die Pumpe 17 aufgebracht
wird. Die Begrenzung geschieht durch ein Überdruckventil 44. Der Austritt aus den
Hauptleitungen wird durch Rückschlagventile 45, 46, 47 verhindert. Gleichfalls liegen
die drei Leitungsabschnitte 41 bis 43 an einer gemeinsamen Überdruckleitung 51.
Die Einspeisung in das System wird ebenfalls durch Rückschlagventile 48, 49, 50
verhindert.
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Die Sekundärsteuerung, also die Verstellung der Hy draulikeinheiten
3 und 4 erfolgt über ein Schieber-System, das in den Fig. 1 und 3 gezeigt ist. In
einem Zylinder 13 ist ein Stufenkolben 14 angeordnet, der durch die Federn 36 und
37 in einer Mittelstellung gehalten wird. Der Stufenkolben 14 hat eine Kleinfläche
16 und eine Großfläche 15, wobei die Kleinfläche 16 Oldruck von der Leitung 12 kommend
erhält, während er auf der anderen Seite, also auf der Großfläche 15 ebenfalls durch
Druck beaufschlagt wird, dessen Größe im Druckminderventil24 einstellbar ist. Bleibt
der Kolben somit im Gleichgewicht, so erfolgt keine Verstellung der Einheiten 3
und 4, während aber bei Störung des Gleichgewichtes eine Steuerölmenge über einen
Schubkolben 22 auf ein Hebelsystem übertragen wird, das die Verstellung der Hydraulikeinheiten
3 und 4 vornimmt.
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Die Ausbildung des Hebelsystems ist in Fig. 3 veranschaulicht. Der
Steuerkolben 22 greift gelenkig einen Hebel 18 an und verschwenkt diesen um seinen
Festpunkt 38. Damit wird ein Hebel 39 mit verschwenkt, der rechts und links mit
Bolzen 40 in Kulissenführungen 19 und 20 eingreift. Die Kulissenführungen 19 und
20 sind fest, aber drehbar mit den Zylinderböcken 30 der Axialkolbeneinheiten
verbunden und verschieben diese in ihrer Stellung bei Verschwenkung des Hebels 39
in den Pfeilrichtungen A. Die Fig. 3 zeigt die äußerste Endstellung der Verschwenkung
nach rechts. Somit erfolgt die Sekundärsteuerung vom Steuerkolben 22 aus, der seinerseits
wieder durch den Stufenkolben 14 gesteuert wird. Schon bei der geringsten Veränderung
der Druckverhältnisse beim Stufenkolben 14 im Verhältnis von seiner Kleinfläche
16 zu seiner Großfläche 15 wird eine Verschiebung desselben hervorgerufen, die sich
auf den Steuerkolben 22 auswirkt und somit auch auf die Einheiten 3 und 4.
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Die Verstellung der Hydraulikeinheiten 3 und 4 erfolgt somit über
ein Schiebersystem, wobei im Zylinder 13 durch einen vorgegebenen einstellbaren
Druck der Stufenkolben 14 einseitig auf eine Großfläche 15 beaufschlagt wird, während
die Kleinfläche 16 mit der Verbindungsleitung 12 zwischen den Hydraulikeinheiten
3 und 4 verbunden ist. Die Speisepumpe 17, die den Spülblock 9 speist, liefert außerdem
das 01 zur hydraulischen Verstellung des Hydraulikschiebers 22.
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Funktion: Durch die beiden Forderungen nach konstanter Stoffspannung
einerseits und konstanter Geschwindigkeit andererseits ergibt sich an der Walze
dabei ist
also
Bei Konstanthaltung der Stoffspannung P und der Geschwindigkeit h bleibt also die
Leistung N nach der Einstellung dieser beiden Größen konstant. Der hydraulische
Antrieb wird durch die Funktion
bestimmt. Bleiben also während der Passagen die Ölmenge Q und der Druck y
konstant, so werden die Bedingungen nach konstanter Geschwindigkeit und Stoffspannung,
wenn die Schluckmengen der Hydraulikeinheiten 3 und 4 so verstellt werden, daß die
positive Drehzahländerung der einen Einheit der negativen Drehzahländerung der anderen
Einheit entspricht, wobei die Größe der Verstellung von der Veränderung des Wickeldurchmessers
bei der ab-bzw. aufwickelnden Walze bestimmt wird.
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Die Form der Kulissenführungskurven bei einem Hebel oder bei Verwendung
zweier im beliebigen Verhältnis fest zueinanderstehenden Hebeln hängt von den Kolbenpumpenfabrikaten
und dem gewählten Hebelverhältnis ab. Das dargestellte Ausführungsbeispiel muß somit
nicht Regel sein. Die Kurven lassen sich entweder empirisch ermitteln bzw. können
unter Verwendung der von den Pumpenfirmen herausgegebenen Werte festgelegt werden.
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Nach Einschalten und Einstellen der Pumpe 2 gelangt der Ölstrom zunächst
sowohl in die hydraulische Axialkolbeneinheit 3 als auch über Rückschlagventil 10
und Vorspannventil 11 in die Leitung 12 zur Einheit 4. Die beidseitige Beaufschlagung
der Einheit 3 verhindert ein zu schnelles Abwickeln. Die Einheit 4 zieht an. Das
Vorspannventi111 besitzt eine Vor-Spannung, die dem Verlustdruck der Einheit 3 oder
4 entspricht. Nach Ablauf beider Einheiten schließt das Ventil 11. Der Druck von
der Leitung 12, von dem über Druckminderventi124 ein gewählter Druck, der die Stoffspannung
bestimmt, abgegriffen und auf die Großfläche 15 des Stufenkolbens 14 gebracht wird,
wird auf die Kleinfläche 16 des Kolbens 14 geführt. Die Kolbenflächen
sind im Verhältnis 1 :2 gewählt und stehen beim Druckverhältnis 2:1 im Gleichgewicht.
Bei dem Wickelprozeß wird nun der Durchmesser der aufwickelnden Walze, durch die
Einheit 4 angetrieben, größer, während der Dockendurchmesser, durch die Einheit
3 angetrieben, kleiner wird. Einheit 4 wickelt bei einer Umdrehung mehr Stoff auf
als Einheit 3 abwickelt. Der Stoff treibt die Einheit 3 jetzt an und komprimiert
das Öl in der Leitung 12.
Die Drucksteigerung verstellt den Kolben
14 und über einen Vierwegeschieber 21, dessen Stellung von der Wickelrichtung
abhängig ist, den Steuerkolben 22.
Dieser wirkt auf den Hebel 18, die
Kulissen 19 und 21, wodurch die Schluckmenge der Hydraulikeinheiten 3 und
4 verstellt wird, bis der gewählte Druck wiederhergestellt ist. Die Empfindlichkeit
des Steuersystems bestimmt die Genauigkeit der Einstellgröße.
Durch
Umschalten ändert sich die Flußrichtung des O1es und damit die Wickelrichtung der
Walzen.