DE1264912B

DE1264912B - Auf- oder Abwickelmaschine fuer Draehte, Faeden, Kabel, Bahnen od. dgl.

Info

Publication number: DE1264912B
Application number: DE1958D0027304
Authority: DE
Inventors: Paul Defontenay
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-11-18
Filing date: 1958-01-29
Publication date: 1968-03-28
Also published as: GB901595A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B 65 h

Deutsche Kl.: 47 k-3/04

Nummer: 1264 912

Aktenzeichen: D 27304IX c/47 k

Anmeldetag: 29. Januar 1958

Auslegetag: 28. März 1968

Die Erfindung betrifft eine Auf- oder Abwickelmaschine für Drähte, Fäden, Kabel, Bahnen od. dgl., mit einer Vorrichtung zur Messung der Zugspannung und zwei, zur Konstanthaltung der Zugspannung des aufzuwickelnden Gutes auf die die Wickelspule tragende Hauptwelle arbeitenden, steuerbaren Bremsen, wobei die eine Bremse unter Zwischenschaltung eines Planetengetriebes mit dem Antriebsmotor verbunden ist und beide Bremsen durch ein mit der Vorrichtung zur Messung der Zugspannung gekuppeltes Regelglied im Sinne einer gegenläufigen Verstellung miteinander verbunden sind.

Bekanntlich muß eine Spule, auf welche sich ein Gut, beispielsweise ein Faden, Kabel oder eine Bahn aufwickelt, oder von welcher es sich abwickelt, eine Drehgeschwindigkeit haben, die entweder an den Ablauf des vom Ausgangsapparat gelieferten Gutes (Aufwickelvorgang) oder an den Bedarf des aufnehmenden oder verarbeitenden Apparates (Abwickelvorgang) gebunden ist.

Es ist deshalb erforderlich, die lineare Wickelgeschwindigkeit mit der das Gut übernehmenden oder abgebenden Maschine zu synchronisieren, um die Entstehung von Unfällen oder Produktionsfehlern zu vermeiden, wobei gleichzeitig zu berücksichtigen ist, daß Winkelgeschwindigkeit, Durchmesser, Gewicht sowie die Drehgeschwindigkeiten der Spulen hohe Werte annehmen und folglich erhebliche Bewegungsenergien gesteuert werden müssen.

Bei einer solchen Vorrichtung soll nun erreicht werden, daß die Verstellung der Bremskraft sowohl abhängig von der Lage als auch abhängig von der Geschwindigkeit der Lageänderung des Spannungsmeßgliedes eingestellt werden soll.

Erreicht wird dies erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale:

die Bremsen sind hydraulische Pumpen mit Drosseln, die mit dem Regelglied zur Beeinflußung der Förderleistung der Pumpen in Verbindung stehen,

zwischen die Zugspannungsmeßvorrichtung und das Regelglied ist ein Dämpfungsregler aus einem in einem Zylinder gleitenden ersten Kolben zwischengeschaltet, der einerseits mit einem von der Zugspannungsmeßvorrichtung gesteuerten Bewegungselement und andererseits über einen in seinem als Zylinder ausgebildeten Inneren frei gleitenden zweiten Kolben mit dem Regelglied verbunden ist, wobei der zweite Kolben gegenüber dem ersten Kolben entgegen der Wirkung mindestens einer Feder verschiebbar und mit seinen Stirnseiten über Kanäle von dem an den Stirnseiten des ihn enthaltenden Kolbens herrschenden Druck beaufschlagt wird.

Auf- oder Abwickelmaschine für Drähte, Fäden, Kabel, Bahnen od. dgl.

Anmelder:

Paul Defontenay, Bourg-la-Reine, Seine

(Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Ing. A. H. Fischer, Patentanwalt,
6700 Ludwigshafen, Richard-Wagner-Str. 22

Als Erfinder benannt:

Paul Defontenay, Bourg-la-Reine, Seine

(Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 18. November 1957 (751 801) - -

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist in die Wandung des ersten Kolbens eine Zahnstange eingearbeitet, mit der ein Zahnritzel des Bewegungselementes kämmt.

Vorteilhaft ist der den ersten Kolben aufnehmende Zylinder beiderseits des Kolbens mit einem eine Druckflüssigkeit enthaltenden Behälter verbunden.

Die Aufgabe, die Verstellung der Bremskraft sowohl abhängig von der Lage als auch abhängig von der Geschwindigkeit der Lageänderung des Spannungsmeßgliedes einzustellen, ist zwar prinzipiell bereits verwirklicht worden (vgl. deutsche Patentschrift 838 736). Der dort beschriebene Dämpfungsregler, der für eine Vorrichtung für eine Drahtziehmaschine gedacht ist, ist aber für die vorliegenden Zwecke unbrauchbar, vor allem auf Grund seiner viel zu großen Masse, und der Trägheit seiner Reaktion. Bei plötzlichen Änderungen des Betriebszustandes, die zu einer plötzlichen Änderung der Zugspannung innerhalb des über die Rollen geleiteten Drahtes führen würden, müßte der Antriebsmotor, in dessen Stromkreis der Widerstand liegt, unverzögert folgen. Dies ist ihm mit Rücksicht auf die erhebliche kinetische Energie, die plötzlich vernichtet werden müßte, bzw. von ihm aufgebracht werden müßte, aber darüber hinaus offensichtlich nicht möglich.

Bei einer weiter bekannt gewordenen Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Einstellung der Span-

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nung eines kinematographischen Filmes auf beiden Seiten der Projektionsführung, mittels eines Ausgleichsgetriebes, fehlt jegliche Dämpfungseinrichtung. Im übrigen arbeitet diese bekannte Vorrichtung nach einem anderen Prinzip und mit anderen Mitteln. So sind die Bremsen dort als Bandbremsen ausgebildet. Um eine Rückwirkung von der Bremse auf das Meßglied zu vermeiden, sind solche Bandbremsen für die Zwecke der Erfindung völlig unbrauchbar.

Die Verwendung hydraulischer Pumpen als Bremsen in Zugspannungsregelvorrichtungen ist zwar ebenfalls an sich bekannt, allerdings einmal (französische Patentschrift 1118 137) bei einer Drehzahlregelung für einen Haspelantrieb, dessen Abtriebsdrehzahl durch Bremsung der Sekundärwelle in Abhängigkeit von der Zugspannung im Wickelgut regelbar ist, wobei ein grundsätzlich anders wirkendes Planetengetriebe zur Anwendung kommt. Zum anderen ist diese Verwendung bei einem Konstantspannungsantrieb für Bahnwickelvorrichtungen (USA.-Patentschrift 2 563 660) bekannt geworden, bei der über ein Differential, einen Fühler und einen Kompensator eine Zahnradpumpe verstellt wird, eben₇ falls eine Maßnahme, die keinen direkten Hinweis auf die erfindungsgemäße Kombination geben kann.

Für die erfindungsgemäße Maßnahme wird offensichtlich eine Auf- oder Abwickelmaschine geschaffen, die auf sich ändernden Betriebsbedingungen besonders schnell und sicher reagiert, was vor allem im Hinblick auf die großen auftretenden Beschleunigungen und Verzögerungen von Bedeutung ist. Rasche Gleichgewichtsänderungen führen zu einer verstärkten Verstellung des im ersten Kolben verschiebbar gelagerten zweiten Kolbens und damit zu einer beschleunigten Verstellung des die Vorderleistung der Pumpen beeinflussenden Regelgliedes. Dabei erfolgt die sich an ändernde Betriebszustände anpassende Arbeitsweise in besonders geschmeidiger Art.

Die Verstellung der Bremskraft sowohl abhängig von der Lage als auch abhängig von der Geschwindigkeit der Lageänderung des Spannungsmeßgliedes ist ganz offensichtlich leicht durchführbar.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

Fig. 1 einen waagerecht gelegten Schnitt durch eine erfindungsgemäße Maschine zeigt,

F i g. 2 ist ein Profilschnitt längs der Linie ΠΙ-ΙΙΙ in F i g. 1,

F i g. 3 zeigt eine Einzelheit des Antriebs für die Beschleunigungsvorrichtung.

Die Aufwickelmaschine (bzw. Abwickelmaschine) mit gesteuerter Wirkung besitzt ein Gestell 1, dessen unterer Teil la als Vorratsbehälter für die Schaltflüssigkeit dient.

Eine Hauptwelle 2 läuft in Lagern, die an zwei gegenüberliegenden Wänden des Maschinengestells angeordnet sind. Die Welle 2 trägt außerhalb des Gestells 1 den Mitnehmer 3 für die Spule 4 und innerhalb des Gestells zwei Ritzel 5 und 6.

Parallel zur Hauptwelle 2 laufen zwei weitere Wellen? und 8. Die Welle 8 durchsetzt die Wand des Gestells 1 in noch zu beschreibender Weise. Auf der Welle 7 sitzen ein mit dem Ritzel 5 kämmendes Ritzel 9 sowie das Ritzel 10 der Flüssigkeitspumpe der Bremse 11, deren Gehäuse am Gestell 1 befestigt ist.

Das Gehäuse dieser Bremse 11 ist am Gestell 1 befestigt. Auf der das Kupplungsgehäuse durchsetzenden Welle 7 ist ein Ritzel 10 aufgekeilt, das innerhalb eines weiteren Gehäuses mit einem in diesem gelagerten Ritzel kämmt. Beide bilden eine an sich bekannte Zahnradpumpe. Das Innengehäuse ist auf der Welle 7 und wird von dem Außengehäuse konzentrisch umschlossen. Der Raum zwischen beiden ist von dem hydraulischen Druckmittel angefüllt.

ίο Dieser Raum steht einerseits mit der Saugseite, andererseits mit der Druckseite der Pumpe in Verbindung, wobei in die druckseitige Verbindung ein Drosselorgan 26 eingesetzt ist. Das Drosselorgan 26 gestattet eine Regelung bis zum völligen Abschluß der Druckseite der Pumpe und damit bis zu deren Blockierung, da bei der Betätigung des Drosselorgans 26 die auf der Zahnradpumpe geförderte Druckmittelmenge nicht mehr ungehindert abströmen kann, sondern der Pumpe einen wachsenden Widerstand entgegensetzt. Eine Drosselung der Fördermenge kommt einer Abbremsung der Ritzel der Pumpe gleich.

Die Bremse 13 ist in gleicher Weise ausgebildet wie die Bremse 11.

Beide bilden zusammen einen hydraulischen Drehzahlwandler mit negativer Wirkung.

Außerhalb des Gestells 1 ist auf die Welle 8 das treibende Planetenrad 14 einer Untersetzungsscheibe 15 aufgekeilt, während das getriebene Planetenrad 16 mit einer das Lager 18 durchsetzenden Hülse 17 drehfest verbunden ist. Auf diese Hülse ist das Zahnrad 19 aufgekeilt, das mit dem Ritzel 6 kämmt. Die Untersetzungsscheibe 15 erhält ihren Antrieb von einem Motor 20 über Treibriemen 21 und Riemenscheibe 22.

Die Bremsen 11 und 13 stehen mit dem Flüssigkeitsbehälter 23 la in Verbindung; ein Kühler und das vom Motor 20 angetriebene Gebläse 24 kühlen die Bremsflüssigkeit. Die als Hahnküken ausgebildeten Drosselorgane 25 und 26 der Bremsen 11 und 13 sind miteinander durch ein Regelglied 27 verbunden, dessen Antrieb noch beschrieben wird.

Die Maschine ist mit einer Zugspannungsmeßvorrichtung versehen, deren Aufbau von der Beschaffenheit des auf- bzw. abzuwickelnden Gutes abhängt.

Diese Meßvorrichtung ist zwischen der Spule 4 und dem nicht weiter dargestellten Ab- bzw. Aufhaspier angeordnet.

Die Zugspannungsmeßvorrichtung ist vorteilhaft in einer Flaschenzugübertragung verwirklicht, wie er in F i g. 1 und 2 dargestellt ist. Diese Vorrichtung besitzt eine mehrfache Umlenkrolle 30, deren Achse eine feste Stellung einnimmt, sowie eine Mehrfachrolle 31, deren Achse 32 an einem auf einer Schiene 34 gleitenden Schlitten 33 befestigt ist und die sich auf diese Weise der Rolle 30 nähern bzw. von dieser abrücken kann. Am Ende der Galischen Kette 36 hängt ein Gewicht 35, und die Kette führt über ein geeignetes Kettenrad, das der Umlenkung dient. Das andere Ende der Kette ist am Ende des Schlittens 33 eingehängt. Das Gewicht 35 hat das Bestreben, den Schlitten in eine Stellung zu bringen, die von der Rolle 30 am weitesten entfernt liegt. Das Gut läuft bei F¹ tangential zur Rolle 30 ein, macht eine Schleife um die Rolle 31, alsdann um die Rolle 30 und wieder um die Rolle 31, um die Flasche in der Richtung F² des Fadenverteilers oder einer sonstigen Vorrichtung zum Aneinanderreihen der Windungen

auf der Spule 4. Die Spannungsschwankungen des Wickelgutes werden so unter dem Einfluß des Gewichtes 35 in eine lineare Verschiebung des Schlittens 33 umgewandelt.

Diese lineare Verschiebung wird dazu benutzt, das Regelglied 27 der Drosselorgane der Bremsen 11 und und 13 mittelbar oder unmittelbar zu betätigen.

Um die Gefahren des Zerreißens zu vermeiden, ist zwischen diesen Elementen eine prompt ansprechende Vorrichtung angeordnet.

Hierzu ist der Schlitten 33 auf der einen seiner Längsseiten als Zahnstange 37 ausgebildet, die mit dem auf eine Welle 39 aufgekeilten Ritzel 38 kämmt. Mit dieser Welle 39 ist ein Zahnritzel 40 fest verbunden, das seinerseits wieder mit einer Zahnstange 41 kämmt. Diese Zahnstange 41 ist in der Umfangsfläche eines ersten Kolbens 42 ausgeschnitten, der in einem am Gestell 1 fest angeordneten Zylinder 43 spielt.

Der Zylinder 43 steht auf der einen Seite mit dem Flüssigkeitsbehälter 1 α in Verbindung.

Wenn die Kolbenstange 44 auf das Regelglied 27 einwirkt, wird den Verstellungen des Kolbens eine Änderung der Einstellung der Drosselorgane 25 und 26 der Bremsen 11 und 13 entsprechen.

Wird dafür gesorgt, daß diese Drosselorgane zu Beginn derart eingestellt sind, daß bei gleichem Sinn ihrer Winkelverstellung das eine den entsprechenden Flüssigkeitskreis schließt, während das andere seinen eigenen Flüssigkeitskreis öffnet, dann wird die in Abhängigkeit von der Zugspannung des Gutes abhängige Verstellung des Schlittens 33 die Drehung der Ritzel 38, 40 die Verstellung der Zahnstange 41 und damit des ersten Kolbens 42 und des Regelgliedes 27, das Öffnen des einen Drosselorgans und das Schließen des anderen zur Folge haben, was eine Steigerung der Drehzahl der Spule (weil das Drosselorgan der Bremse 13 in seine Schließstellung das Drosselorgan der Bremse 11 wiederum in seine Offenstellung überzugehen versucht) oder eine Abnahme dieser Drehzahl entsprechen wird, je nachdem, ob sich der Ausgleichsschlitten 33 von der Rolle 30 entfernt oder an diese heranrückt.

Wie jedes hydraulische System ist auch die obige Vorrichtung mit einer gewissen Trägheit behaftet und erzeugt eine Verzögerung, wenn der Kolben plötzlich seine Verstellrichtung ändert.

Zur Beseitigung dieses Nachteils ist die Stange 44 nicht mit dem ersten Kolben 42, sondern mit einem in diesem Kolben gleitenden zweiten Kolben 45 verbunden, dessen beide Stirnseiten mit den entgegengesetzten Stirnseiten des ersten Kolbens 42 über Kanäle 46 und 47 in Verbindung stehen. Ferner wird der zweite Kolben 45 im ersten Kolben 42 durch zwei geeichte Federn 48 und 49 in der Gleichgewichtsstellung gehalten.

Da der auf einen raschen Impuls reagierende erste Kolben 42 sich nicht so rasch verstellen kann, wie erwünscht wäre, nimmt der Druck wegen der Durchsatzleistung der Kanäle sofort in dem in Frage kommenden Raum des Zylinders 43 zu und bewirkt eine Störung des Gleichgewichtes zwischen den Gegendrücken der Federn 48 und 49 und somit eine verstärkte Verstellung des zweiten Kolbens 45. Diese Verstellung hat auch eine Verstellung des Regelgliedes 27 und der Drosselorgane 25 und 26 zur Folge, so daß die Bremsen 11 und 13 unverzüglich beeinflußt werden.

Der Zylinder 43 steht vorteilhaft über die beiden Kanäle 50 und 51 mit dem Behälter 1 a in Verbindung. Der eine Kanal ist dabei durch ein Ventil 52, der andere durch ein einstellbares Nadelventil 53, das die Leckflüssigkeit zu regeln gestattet, beherrscht.

Diese Beschleunigungsvorrichtung gestattet es, der Aufwickel- bzw. Abwickelspule ein Dreh- oder Widerstandsmoment zu erteilen, das der Verstellgeschwindigkeit der Meßvorrichtung und nicht der

ίο Länge der Verstellung verhältnisgleich ist. Sie bestimmt somit den Gleichlauf zwischen zwei Elementen, gewährleistet die Stabilität dieser Geschwindigkeit (Fortfall der Pumpwirkung) und gestattet es, durch eine auf experimentellem Weg angepaßte Winkeleinstellung die beiden Drosselorgane den benötigten Kraftaufwand auf eine Mindestgröße herabzusetzen.

Eine derart ausgebildete Maschine zum Aufwickeln beispielsweise mit großer Geschwindigkeit laufender feiner Fäden arbeitet nach folgendem Prinzip:

Bei einer Zugspannung des Fadens, das dem günstigsten Wert für einen guten Wickelvorgang entspricht, wird diese Zugspannung durch die Wirkung des Gewichtes 35 entlastet, der Ausgleichsschlitten 33 steht still und ist wirkungslos. Nimmt die Zugspannung plötzlich zu, so rückt der Schlitten 33 in der bereits beschriebenen Weise an die Rolle 30 heran, und die durch diese Bewegung in Betrieb gesetzte Beschleunigungsvorrichtung betätigt sofort die Stellhähne der Drosselorgane, die den Auslaß der Bremsen 11 und 13 regeln. Das Drosselorgan 26 der Bremse 11 ist bestrebt, in die Schließstellung zu gelangen, die Bremswirkung der Flüssigkeit hat die Verlangsamung der entsprechenden Pumpe zur Folge, auf deren Welle 7 das Ritzel 9 aufgekeilt ist, welches mit dem Ritzel 5 der Hauptwelle 2 in direktem Eingriff steht. Es ergibt sich somit eine sofortige Verlangsamung der Drehgeschwindigkeit der Spule.

Über das Regelglied 27 hat die Beschleunigungsvorrichtung jedoch das Drosselorgan 25 geöffnet, das die Förderleistung der Pumpe der Bremse 13 regelt. Auf diese Weise wird die Welle 8 freigegeben. Da das getriebene Planetenrad 16 dieser Rolle auf der Hülse 17 befestigt ist, diese wiederum mit dem Zahnrad 19 drehfest ist, das mit dem Ritzel 6 der Hauptwelle 2 kämmt, so führt die Verlangsamung dieser Welle 2 auch eine Verlangsamung des betreffenden Planetenrades herbei, wodurch die Rolle wie ein Ausgleichsgetriebe wirken kann, da sie über ihren Umfang vom Motor aus eine Drehbewegung mit konstanter Drehzahl erhält.

Ein Abfall der Zugspannung des Fadens würde selbstverständlich umgekehrte Vorgänge auslösen.

Claims

Patentansprüche:

1. Auf- oder Abwickelmaschine für Drähte, Fäden, Kabel, Bahnen od. dgl., mit einer Vorrichtung zur Messung der Zugspannung und zwei, zur Konstanhaltung der Zugspannung des aufzuwickelnden Gutes auf die die Wickelspule tragende Hauptwelle arbeitenden, steuerbaren Bremsen, wobei die eine Bremse unter Zwischenschaltung eines Planetengetri&bes mit dem Antriebsmotor verbunden ist und beide Bremsen durch ein mit der Vorrichtung zur Messung der Zugspannung gekuppeltes Regelglied im Sinne

einer gegenläufigen Verstellung miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch Kombination folgender Merkmale: die Bremsen (11, 13) sind hydraulische Pumpen mit Drosseln (25, 26), die mit dem Regelglied (27) zur Beeinflussung der Förderleistung der Pumpen in Verbindung stehen, zwischen die Zugspannungs-Meßvorrichtung (31 bis 37) und das Regelglied (27) ist ein Dämpfungsregler aus einem in einem Zylinder (43) gleitenden ersten Kolben (42) zwischengeschaltet, der einerseits mit einem von der Zugspannungsmeßvorrichtung (31 bis 37) gesteuerten Bewegungselement (38 bis 40) und andererseits über einen in seinem als Zylinder ausgebildeten Inneren frei gleitenden zweiten Kolben (45) mit dem Regelglied (27) verbunden ist, wobei der zweite Kolben (45) gegenüber dem ersten Kolben (42) entgegen der Wirkung mindestens einer Feder (48 bzw. 49) verschiebbar und mit

seinen Stirnseiten über Kanäle (46 bzw. 47) von dem an den Stirnseiten des ihn enthaltenden Kolbens (42) herrschenden Druck beaufschlagt ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Wandung des ersten Kolbens (42) eine Zahnstange (41) eingearbeitet ist, mit der ein Zahnritzel (40) des Bewegungselementes (38 bis 40) kämmt.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den ersten Kolben (42) aufnehmende Zylinder (43) beiderseits des Kolbens (42) mit einem eine Druckflüssigkeit enthaltenden Behälter (la) verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 448 117, 503 453,
492, 838 736, 867 513, 909 191, 950 987;
französische Patentschrift Nr. 1118 137;
USA.-Patentschrift Nr. 2 563 660.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen