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Vorrichtung zum Aufwickeln von Materialbahnen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung zum Aufwickeln von Materialbahnen. Bei solchen Vorrichtungen
ist es erwiinscht, daß am Umfang der Wickelrolle ein während des Wickelvorgangs
etwa gleichbleibender Anlagedruck aufgebracht wird, um eine etwa gleichbleibende
Wickelhärte zu erhalten.
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In manchen Fällen ist es auch wünschenswert, anfangs einen stärkeren
Anlagedruck zu haben, damit ein fester Wickelkern erhalten wird. Diese Forderung
nach gleichbleibendem oder anfangs erhöhtem Anlagedruck widerspricht den normalerweise
gegebenen Verhältnissen, da mit zunehmendem Wickelrollendurchmesser bzw. Wickelrollengewicht
entsprechend stärkere Abstütz- bzw. Anlagekräfte am Wickelrollenumfang auftreten.
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Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, die den Anlagedruck am Umfang
der Wickelrolle in der gewünschten Weise regeln. Bei einer dieser bekannten Vorrichtungen
ist die Wickelrolle von zwei parallel im Abstand angeordneten Tragrollen unterstützt
und auf der den Tragrollen gegenüberliegenden Seite der Wickelrolle eine Druckwalze
vorgesehen, welche über eine hydraulische Einrichtung an den Umfang der Wickelrolle
angedrückt wird. Die Druckwalze wird ebenso wie die Wickelrolle mit zunehmendem
Durchmesser angehoben, und durch diese Bewegung wird ein an den Druckkreislauf der
hydraulischen Einrichtung angeschlossenes Regelventil so betätigt, daß mit wachsendem
Wickelrollendurchmesser der wirksame hydraulische Druck sinkt und die Druckwalze
mit geringerer Kraft angedrückt wird, so daß ein Ausgleich für das zusätzlich auf
den Tragrollen lastende Gewicht der Wickelrolle gegeben ist.
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Bei einer anderen bekannten ähnlichen Ausführungsform sind die beiden
Tragwalzen über eine hydraulische Einrichtung vertikal verschiebbar, wobei die Wickelrolle
mit ihrer Oberseite an eine ortsfeste Zuführungswalze andrückbar ist. Auch hier
wird der Druck des Druckmittels über ein Ventil in Abhängigkeit von dem Wickelrollendurchmesser
derart geregelt, daß der von der hydraulischen Einrichtung ausgeübte und über die
Tragwalzen auf die Wickelrolle aufgebrachte Anlagedruck mit fortschreitendem Wickelrollendurchmesser
absinkt.
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Mit diesen bekannten Vorrichtungen läßt sich zwar ein mehr oder weniger
gleichbleibender Druck am Umfang der Wickelrolle erzielen, eine Anpassung der Druckhöhe
und damit eine Einstellung der günstigsten Wickelhärte ist jedoch nicht oder nur
begrenzt zu erreichen. Es ist nämlich stets zumindest ein Anlagedruck vorhanden,
der dem Gewicht der fertigen Rolle entspricht. Ein weiterer Nachteil der
bekannten
Vorrichtungen liegt darin, daß die Steuerung des hydraulischen Drucks und damit
der zusätzlich zum Rollengewicht aufgebrachten Kraft vom Wickelrollendurchmesser
bzw. der Bewegung der Rollen oder Walzen abhängig ist, die Zunahme des Wickelrollendurchmessers
der maßgeblichen Gewichtszunahme jedoch nur dann entspricht, wenn ein Material von
bestimmtem spezifischen Gewicht mit einer ganz bestimmten Härte bzw. Zulaufspannung
aufgewickelt wird. Der angestrebte Gewichtsausgleich wird daher nicht oder zumindest
nicht bei wechselnden Betriebsverhältnissen in optimaler Weise erreicht.
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Es ist eine andere Vorrichtung zum Aufwickeln von Materialbahnen
bekanntgeworden, bei der eine hydraulische Einrichtung zum Unterstützen der Wikkelrolle
vorgesehen ist, durch welche diese an eine Gegenwalze andrückbar ist, die ihrerseits
über eine zweite hydraulische Einrichtung an die Wickelrolle angedrückt ist. Hierbei
ist auch die Gegenwalze bewegbar, und um eine Gleichgewichtsstellung für die aneinander
anliegende Wickelrolle und die Gegenwalze zu erreichen, wirkt die Bewegung der Gegenwalze
über einen Doppelhebel auf ein Ventil, welches beim Überschreiten einer bestimmten
Stellung der Gegenwalze bzw. des Doppelhebels Druckmittel aus der ersten, an der
Wickelrolle angreifenden hydraulischen
Einrichtung abläßt, so daß
ein Gleichgewicht in bestimmter Stellung der Gegenwalze erreicht wird.
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Zwar läßt sich hier ein bestimmter Anlagedruck zviischen Wickelrolle
und Gegenwalze mit Hilfe der zweiten hydraulischen Einrichtung einstellen, welcher
auch unabhängig vom Gewicht der Wickelrolle beibehalten werden kann, jedoch wird
bei dieser bekannten Vorrichtung die Wickelrollenwelle angetrieben, wodurch ein
regelbarer Antrieb erforderlich ist, der sich zudem der Bewegung der Wickelrolle
anpassen muß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses bekannte Prinzip
bei Tragwalzenrollen anzuwenden, wobei ohne zusätzlichen Aufwand an Bauelementen
ein bestimmter Anlagedruck zwischen Wickelrolle und den Tragwalzen unabhängig vom
Gewicht der Wickelrolle erzielt werden kann.
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Die Erfindung geht von der zuletzt beschriebenen Vorrichtung zum
Aufwickeln von Materialbahnen aus und umfaßt in gleicher Weise eine erste druckmittelbetätigte
Einrichtung zum Unterstützen an einer Gegenwalze anliegenden bzw. angedrückten Wickelrolle
und eine zweite druckmittelbetätigte Einrichtung mit einstellbarem Druck, durch
welche die Gegenwalze auslenkbar in ihrer Stellung gehalten ist, wobei der Druck
in der ersten druckmittelbetätigten Einrichtung in Abhängigkeit von der bei zunehmendem
Wickelrollendurchmesser erfolgenden Auslenkung der Gegenwalze geregelt ist, um der
Änderung des Anlagedrucks zwischen. Wickelrolle und Gegenwalze auf Grund des sich
ändernden Wickelrollengewichts entgegenzuwirken; diese Vorrichtung ist gemäß der
Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß bei bekannter Anordnung der Wickelrolle auf
zwei Tragwalzen für deren Unterstützung das Dnickmittel der zweiten druckmittelbetätigten
Einrichtung, welche die von der einen Tragwalze gebildete Gegenwalze an die Wickelrolle
andrückt, zur Aufnahme der Druckkräfte der Gegenwalze äucfr auf der dieser Gegenwalze
gegenüberliegenden Seite an der Wickelrolle angreift.
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Bei dieser Ausbildung wird der durch die zweite hydraulische Einrichtung
einstellbare Anlagedruck der Gegenwalze bzw, Tragwalze mit Hilfe des Druckmittels
der zweiten-dnuckmittelbetätigten Einrichtung aufgenommen, so daß hier eine Änderung
des Druckniveaus nur zu einer entsprechenden Änderung des Anlagedrucks führt, ohne
daß die übrigen Verhäitnisse, insbesondere der ersten druckmittelbetätigten Einrichtung,
beeinflußt werden. Der Anlagedruck kann daher jederzeit ohne nachteilige Auswirkung
beliebig eingestellt und auch während des Wickelvorgangs geändert- werden. Dabei
dient die erste druckmittelbetätigte Einrichtung lediglich der Aufnahme des Gewfchtszuwachses
der Wickelrolle. Dadurch, daß eine Tragwalze funktionsmäßig gleichzeitig auch als
Gegenwalze wirkt, ergibt sich eine bauelementesparende und somit vorteilhafte Aufwickelvorrichtung.
Außerdem kann der Antrieb der Wickelrolle in an sich bekannter und vorteilhafter
Weise über eine ortsfeste Tragwalze erfolgen.
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Bein einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein doppelseitig
beaufschlagbarer und mit der Wickelrollenwelle verbundener Kolben vorgesehen, dessen
eine Seite im Sinne eines Anhebens der Wickelrolle von dem Druckmittel der ersten
druckmittelbetätigten Einrichtung beaufschlagt und dessen andere Seite von dem Druckmittel
der zweiten druckmittelbetätigten Einrichtung beaufschlagt ist,
welches außerdem
auf die auf der Unterseite der Wickelrolle angeordnete Gegenwalze wirkt. Durch diese
Ausbildung wird die Erfindung in einfacher Weise verwirklicht.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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F i g. 1 ist eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit einer Steuer-bzw. Regeleinrichtung; F i g. 2 zeigt jeweils im Schnitt
Einzelheiten der verschiedenen, bei der Regeleinrichtung verwendeten Ventile.
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Gemäß Fig. 1 umfaßt die Vorrichtung eine Spule 1, die von zwei Stützrollen
2 und 3 getragen wird; die Stützrolle2 ist um eine ortsfeste Achse 4 drehbar gelagert,
während die Stützrolle 3 in Lagern 5 läuft, die in ein Ende eines Doppelhebels6
eingebaut sind, welcher bei 7 schwenkbar gelagert und mit seinem anderen Ende bei
8 an einer Verbindungsstange9 angelenkt ist, bei der es sich um die Kolbenstange
eines Kolbens 10 einer insgesamt mit 11 bezeichneten hydraulischen Einrichtung handelt,
deren Zylinder mit einem ortsfesten Bauteil 12 verbunden ist und eine Arbeitsdruckkammer
13 umschließt.
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Die Spule 1 besitzt eine Achsel4, deren Enden in Lagern 15 laufen,
die in die unteren Enden von zwei Kolbenstangen 16 eingebaut sind; die Kolbenstangen
16 sind mit Kolben 17 verbunden, die in hydraulischen Zylindern 18 arbeiten, deren
obere Enden 19 und untere Enden 20 Arbeitsdruckkammern bilden. Die Kammern 19 und
13 sind mit einer gemeinsamen Druckquelle verbunden, deren Druck einstellbar ist,
jedoch während des Betriebs konstant bleibt; - die Querschnittsfläche der Kammern
19 und 13 sowie das Hebelarmverhältnis des Doppelhebels 6 sind so gewählt, daß dann,
wenn auf den Stützrollen 2 und 3 ein leerer Spulenkörper ruht und in den Kammern
13 und 19 der gleiche Druck herrscht, auf den Doppelhebel 6 solche Kräfte aufgebracht
werden, daß sich diese Kräfte genau ausgleichen. Durch das Einstellen des Drucks
in den Kammern 13 und 19 wird somit der »Walzdruck« zwischen der Spule 1 und der
Stützrolle 3 eingestellt, ohne daß das Gleichgewicht des Doppelhebels 6 gestört
wird; dieser Druck kann daher auf den erforderlichen Wert eingestellt werden, bevor
der Aufwickelvorgang eingeleitet wird, ohne die Arbeitsweise der übrigen Teile der
Vorrichtung zu beeinflussen.
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Die Mittel zum Aufrechterhalten und Einstellen dieses Drucks umfassen
eine durch einen Motor angetriebene Pumpe 21, die eine Flüssigkeit aus einem Behälter
22 ansaugt und sie zu einer gemeinsamen Leitung 23 fördert, die mit den Kammern
13 und 19 sowie mit dem Einlaß eines einstellbaren tJberdruckventils 24 verbunden
ist, dessen Auslaß über eine Druckentlastungsleitung 25 an den Behälter 22 angeschlossen
ist. Der Druck in der Leitung 23 wird durch einen Druckmesser 26 angezeigt.
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Das Überdruckventil 24 ist von bekannter Konstruktion und umfaßt
gemäß Fig.2 ein Gehäuse mit einer Einlaßkammer 27 und einer Auslaßkammer 28; zwischen
diesen Kammern liegt ein Kanal, der sich durch einen Kolbenschieber 29 gesteuert
wird, dessen oberes Ende direkt dem Druck in der Einlaßkammer27 ausgesetzt ist,
während sein unteres Ende mit dem Druck in einer Druckkammer30
beaufschlagt
wird, die mit der Einlaßkammer 27 über einen Drosselkanal 31 in Verbindung steht;
die Kammehr 30 ist ferner mit der Auslaßkammer28 durch einen Kanal 32 verbunden,
der durch ein unter Federspannung stehendes Vorsteuerventilorgan 33 gesteuert wird;
der auf das Ventilorgan 33 wirkende Druck der Feder 34 kann mit der Hand mit Hilfe
eines verstellbaren Anschlags 35 eingestellt werden.
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Der Kolbenschieber 29 wird in Richtung auf seine geschlossene Stellung
durch eine schwache Feder 36 vorgespannt und öffnet sich automatisch, wenn der Druck
in der Einlaßkammer und daher auch in der Druckkammer 30 ausreicht, um das Vorsteuerventil
33 zu öffnen, so daß der Druck in der Kammer 27 etwas den Druck überschreitet, der
in der Kammer 30 über die Drosselöffnung 31 aufrechterhalten werden kann. Somit
erhält das Ventil 24 in der Leitung 23 einen Druck aufrecht, der sich nach der Stellung
des verstellbaren Anschlags 35 richtet, und durch den der Druck an der Durchlaufstelle
für das aufzuwikkelnde Material geregelt wird.
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Die Mittel zum Variieren des Drucks in der Druckkammer20 sind so
ausgebildet, daß sie automatisch auf kleine Änderungen der Winkel stellung des Hebels
6 ansprechen, dessen Bewegungen durch verstellbare Anschläge6a auf einen sehr engen
Bereich begrenzt werden und durch Änderungen des Gewichts der Spule 1 herbeigeführt
werden. Zu diesem Zweck wirkt der Hebel 6 auf das bewgliche Organ 38 einer empfindlichen
Regeleinrichtung 39, mittels deren der Druck in einem die Druckkammer 20 umfassenden
hydraulischen System geregelt wird; dieses System wird nachstehend an Hand von F
i g. 2 näher erläutert.
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Die Regeleinrichtung 39 umfaßt ein Gehäuse 40, das eine flexible
Membran 41 enthält, an deren Ob erseite sich ein bewegliches Organ 38 abstützt,
während auf die Unterseite der Membran das obere Ende eines Ventilorgans 42 wirkt,
das unter dem Einfluß einer Druckfeder 43 steht. Die Unterseite der Membran 41 wird
außerdem durch den Druck in einer Kammer 44 in dem Gehäuse 40 beaufschlagt, so daß
das bewegliche Organ 38 stets in Anlage an dem Hebel 6 gehalten wird, dessen Stellung
daher die Stellung des Ventilorgans 42 bestimmt.
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Ferner sind Mittel vorgesehen, um in der Kammer 44 einen vorbestimmten
Druck aufrechtzuerhalten, während das Ventilorgan 42 auf eine noch zu erläuternde
Weise den Druck in einer Leitung 45 regelt, die zu einer Druckkammer 46 einer auf
Druckänderungen ansprechenden Einrichtung 47 führt, damit auf eine noch zu erläuternde
Weise ein bestimmter Druck in einer Leitung 48 aufrechterhalten wird, die mit der
Kammer 20 jedes Zylinders 18 in Verbindung steht, um so die auf die Kolben 17 aufgebrachte
Kraft zu bestimmen. Das Druckmittel wird der Leitung 48 über eine von dem Hauptmotor
angebriebene Pumpe 50 zugeführt, die das Strömungsmittel aus dem Behälter 22 ansaugt.
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Der Druck in der Leitung 48 wird durch ein insgesamt mit 51 bezeichnetes
Ventil geregelt; der in jedem Augenblick in der Kammer 44 aufrechterhaltene Druck
wird durch ein insgesamt mit 52 bezeichnetes Ventil geregelt, während ein Ventil
53, das als Überdruckventil wirkt, so angeordnet ist, daß es einen vorbestimmten
konstanten Druck in einem Steuerkanal bzw. einer Leitung 54 aufrechterhält, der
das hydraulische Medium ständig durch eine durch
einen Motor angetriebene Hilfspumpe
55 zugeführt wird; das Ventil 53 hat die Aufgabe, einen konstanten Strömungsmitteldruck
in der Steuerleitung 54 aufrechtzuerhalten, der höher ist als der in der Kammer
44 benötigte Druck.
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Das Ventil 53 ist ebenso aufgebaut wie das Ventil 24, und daher sind
einander entsprechende Teile der beiden Ventile jeweils mit gleichen Bezugszahlen
bezeichnet. Da auch die Wirkungsweise des Ventils 53 die gleiche ist wie diejenige
des Ventils 24, dürfte sich eine nähere Erläuterung an dieser Stelle erübrigen.
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Das Ventil 51 ähnelt dem Ventil 24, abgesehen davon, daß das mit
der Hand verstellbare Anschlagorgan 35 durch eine auf Druckänderungen ansprechende
Einrichtung 47 ersetzt ist, die schon erwähnt wurde; die Kammer 46 dieser Einrichtung
steht mit der empfindlichen Regeleinrichtung 39 in Verbindung. Die Einrichtung 47
umfaßt ein Anschlagorgan 35 a, dessen Stellung die wirksame Kraft der Feder 34 und
daher auch den Öffnungsdruck des Vorsteuerventils bzw. des Ventilorgans 33 des Ventils
51 bestimmt. Das Anschlagorgan 35 a wird durch den Druck gesteuert, der in der Kammer
46 auf eine Membran 56 entgegen der Kraft einer Feder 57 wirkt. Die Einlaßkammer
27 des Ventils 51 ist mit der Hauptförderleitung48 verbunden, und die Auslaßkammer
28 ist an eine Druckentlastungsleitung 58 angeschlossen. Das Ventil 52 ist von bekannter
Konstruktion; es handelt sich hierbei um ein Überdruckventil mit einem Einlaß 60,
der durch ein unter Federspannung stehendes konisches Ventilorgan 61 gesteuert wird;
der Auslaß des Ventils 52 ist in F i g. 2 mit 62 bezeichnet. Die das Ventilorgan
61 steuernde Feder 63 ist so gewählt, daß- in einer Leitung 64 zwischen dem Einlaß
60 und der Kammer 44 ein vorbestimmter Druck aufrechterhalten wird, der niedriger
ist als der durch das Ventil 53 in der Leitung 54 aufrechterhaltene Druck. Der Einlaß
60 des Ventils 52 ist mit dem Auslaß 28 des Ventils 53 verbunden, während der Auslaß
62 an die Druckentlastungsleitung 58 angeschlossen ist. Somit bewirkt dieses Ventil
auf bekannte Weise, daß in der Kammer 44 der vorbestimmte Druck aufrechterhalten
wird.
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Nachstehend ist die Wirkungsweise der Einrichtung zum Regeln des
Drucks in den Kammern 20 beschrieben.
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Wenn sich die Pumpen 50 und 55 in Betrieb befinden, wird das Ventil
53 mit Hilfe des verstellbaren Anschlags 35 so eingestellt, daß in der Leitung 54
ein vorbestimmter Druck aufrechterhalten wird; hierbei arbeitet das Ventil 53 in
der gleichen Weise wie das Ventil 24, so daß keine weitere Erläuterung erforderlich
ist. Das Anschlagorgan 35 des Ventils 53 wird so eingestellt, daß in der Leitung
54 ein Druck aufrechterhalten wird, der höher ist als der in der Kammer 46 benötigte
Druck, das als Überdruckventil wirkende Ventil 52 dient dazu, in der beschriebenen
Weise in der Kammer 44 einen vorbestimmten Druck aufrechtzuerhalten.
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Das Ventil 42 hat die Aufgabe, den Druck in der Leitung 48 zu regeln;
dies geschieht wie folgt: bei dem Ventilorgan 42 handelt es sich um eine Ventilnadel,
die so angeordnet ist, daß sie einen Einlaßkanal 65 steuert, der mit der Leitung
54 verbunden ist und in einer Kammer 66 mündet, von der aus ein als Drossel wirkender
Auslaßkanal 67 zu dem Druckentlastungskanal bzw. der Leitung 58 führt.
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Jede Aufwärtsbewegung der Ventilnadel 42, durch welche die Beziehung
zwischen den Querschnittsflächen des Einlaßkanals 65 und des Auslaßkanals 67 geändert
wird, führt zu einer Erhöhung des Drucks in der Kammer 66, wenn sich die Ventilnadel
42 in Richtung auf seine Öffnungsstellung bewegt; wenn sich die Ventilnadel 42 dagegen
in Richtung auf ihre geschlossene Stellung bewegt, verringert sich der Druck in
der Kammer 66. Somit dient das Ventilorgan 42 dazu, den Druck in der Kammer 46 und
damit auch den Druck zu regeln, der durch das Ventil 51 in der Leitung 48 aufrechterhalten
wird, und zwar entsprechend der Beziehung zwischen der nach unten wirkenden Kraft,
die durch den Hebel 6 aufgebracht wird, und der nach oben wirkenden Kraft, die auf
den Hebel 6 durch die Membran 41 infolge des in der Kammer 44 herrschenden Drucks
aufgebracht wird.
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Wenn das aufzuspulende Material auf die Spule 1 gewickelt wird, wird
somit die Gewichtszunahme der sich füllenden Spule durch eine Erhöhung des Drucks
in der Kammer 20 ausgeglichen, so daß der Druck an den Durchlaufstellen zwischen
der Spule und den Stützrollen konstantgehalten wird.