DE1267049B - Geschwindigkeitsregler fuer Drahtaufwickelmaschinen - Google Patents

Description

• Geschwindigkeitsregler für Drahtaufwickelmaschinen Die Erfindung betrifft Drahtaufwickelmaschinen und bezieht sich bei diesen besonders auf die Geschwindigkeitsregelung solcher Maschinen, wie sie zum Abwickeln, Umwickeln oder Aufwickeln von Drähten, Kabeln, Strängen od. dgl. verwendet werden.
• Die Drahtaufwickelmaschinen werden in der Kabelindustrie verwendet, um Drähte u. dgl. auf Spulen oder Trommeln aufzuwickeln. Diese Maschinen sind im allgemeinen mit selbsttätigen Einrichtungen ausgerüstet, um die im aufzuwickelnden Draht bestehende Wickelspannung innerhalb bestimmter Grenzen zu halten. Diese Einrichtungen enthalten Geschwindigkeitsregler, die zur jeweilig notwendigen Vergrößerung oder Verkleinerung der Abzugsgeschwindigkeit auf den Motorantrieb oder die Bremsung oder auch auf beide zugleich einwirken. Wenn die Aufwicklung solcher Drähte bei hohen Geschwindigkeiten erfolgt oder wenn die trägen Massen der bewegten Teile einschließlich der mit Draht beladenen Spulen oder Trommeln groß sind, können jedoch die bekannten Geschwindigkeitsregler nicht mit der notwendigen Schnelligkeit reagieren, und es entsteht dann die bei solchen Maschinen als »Flattern« bekannte ungleichmäßige Kompensation der Schwankungen der Wickelgeschwindigkeit des Drahtes. Diese unstetigen Regelvorgänge treten auch bei Drahtaufwickelmaschinen auf, die mit einem Servomechanismus gesteuert werden.
• Durch die österreichische Patentschrift 194 762 ist bereits eine Wirbelstromkupplung bekanntgeworden, durch die die Kraftübertragung zur Aufspulachse in Abhängigkeit von einem die Fadenspannung abfühlenden Steuerorgan, einer beweglichen Rolle, dosiert wird. Diese Wirbelstromkupplung wird über einen Riemen von einem Motor angetrieben. Solche Wirbelstromkupplungen eignen sich jedoch nur für hohe Tourenzahlen gut und erforderten für verhältnismäßig niedere Tourenzahlen, wie sie bei der Fabrikation von Leitungen und Kabeln gebraucht werden, einen außerordentlich großen Aufwand für den Wirbelstromleiter und das magnetische Feld, das ihn durchsetzt. Ferner werden Stöße nicht elastisch und plastisch nachgiebig gedämpft, sondern die Einrichtung spricht unmittelbar ungedämpft an und es wird dadurch das »Flattern« von Kabeltrommeln und der darauf aufzuwickelnden Kabel nicht verhindert.
• Die deutsche Patentschrift 1 062 325 gibt einen kombinierten Proportional-Differential-Regler an, bei dem das Problem, die Stöße bei schweren relativ frei ablaufenden Trommeln zu verhindern, gar nicht besteht.
• Die deutsche Patentschrift 838 736 und die britische gleichlautende Patentschrift 603 563 zeigen Einrichtungen zur Geschwindigkeitsregelung solcher Maschinen, bei denen eine Tänzerrolle einen elektrischen Widerstand verändert, durch den der im Statorstromkreis fließende Strom des zu steuernden Motors beeinflußt wird. Eine elastisch und plastisch nachgiebige Dämpfung wird nur prinzipiell, aber nicht als eine einfache brauchbare Konstruktion angegeben.
• Außerdem wird die Stromregelung durch einen Kohlewiderstand vorgenommen, der gleichzeitig Bestandteil der mechanischen Gesamtregeleinrichtung ist. Eine Lehre, wie auch moderne apparativ einheitliche elektrische Regler zweckmäßig betätigt werden können, ist diesen Patentschriften nicht zu entnehmen.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen ausschließlich aus einfachen Maschinenelementen aufgebauten Geschwindigkeitsregler zu beschreiben, der geeignet ist, als konstruktive Einheit ausgebildet zu werden, die elektrische Funktionen nicht erfüllt und elektrische Bestandteile nicht enthält.
• Die Erfindung betrifft daher einen selbsttätigen Geschwindigkeitsregler für Maschinen zum Ab-, Um-und/oder Aufwickeln von Drähten od. dgl., deren Wickelspannung durch ein Steuerorgan, wie z. B. eine Tänzerrolle, abgegriffen wird, das die Wirksamkeit des Antriebs durch Anderung der mittels eines verzugslos elastisch überkompensierend auf den An- trieb und/oder auf die Bremsung wirkenden Verstellgliedes, wie z. B. einer Stahlfederung, und gleichzeitig mittels eines dämpfenden Verstellgliedes, wie z. B. eines ölgefüllten hydraulischen Drackzylinders, einwirkenden Übersetzungsverhältnisse ändert, der dadurch besonders ausgezeichnet ist, daß das Steuerorgan aus zwei parallelen, beiderseitig in eines von zwei auf einer Welle fest angebrachten Zahnrädern eingreifenden Zahnstangen besteht, von denen in die eine der Verstellwert des die Drahtspannung abfühlenden Steuerorgans eingegeben wird und von denen die andere über ein Zahnradritzel die Regelorgane betätigt, daß zur Beeinflussung der wirksamen Übersetzung zwischen den beiden Zahnstangen die Zahnräderwelle durch eine axial geführte und bewegliche Kolbenstange eines ölgefüllten hydraulischen Preßzylinders, dem dämpfenden Verstellglied, rechtwinklig auf einer durch die beiden Zahnstangen bestimmten Ebene gehalten und parallel zu ihnen geführt ist und daß das zweite Zahnrad mit einer in Längsrichtung federnd, z. B. mittels Druck- und/oder Zugfedern, aufgehängten und parallel zu den ersten beiden Zahnstangen geführten Zahnstange, dem elastischen Verstellglied, im Eingriff steht.
• Das Prinzip dieses Geschwindigkeitsreglers soll nun an Hand der F i g. 1 und 2 beschrieben werden.
• F i g. 1 zeigt das Schema einer Drahtumwickelvorrichtung; F i g. 2 zeigt eine vorteilhafte Ausführung des Geschwindigkeitsreglers.
• Fig. 1 zeigt bei 1 eine Drahtspule auf der Haspel 2 liegend. Der Draht 3 wird über die Rollen 4, 5 und 6 zu der Aufwickeltrommel 7 geführt, die durch den Motor 8 angetrieben wird. Die Rollen 4 und 6 sind mit ihrer Achse 9 fest angeordnet, während die Achse 10, die die Rolle 5 trägt, frei beweglich gehalten ist, damit sie entsprechend der Wickelspannung im Draht unter Mitwirkung ihrer eigenen Schwere oder durch Gewichtsbelastung od. dgl. auf-und absteigen kann. Diese Rolleneinrichtung ist auch unter der Bezeichnung mechanischer Akkumulator, die Rolle 5 auch als »Tänzerrolle« bekannt.
• Die Erfindung sieht vor, daß der Motor 8 und, wenn erforderlich, auch ein zusätzlicher Motor, der auf die Haspel 2 wirkt, und die an diesen Motoren angebrachten Bremseinrichtungen durch die Lage der Rolle 5 und auch durch die Schnelligkeit der Lageänderung der Rolle 5 gesteuert werden. Den Aufbau und die Arbeitsweise des Geschwindigkeitsreglers zeigt Fig. 2.
• Um außer der proportionalen Regelung die weitere Beeinflussungsmöglichkeit durch die Geschwindigkeit, mit der die Wickelspannung im Draht bzw. die Lage der Rolle 5 sich ändert, für die Regelvorgänge zu verwerten, sind das Zahnrad 15 und die Welle 19 noch durch das Lager (Kolbenstange) 20 gehalten, das mit dem Kolben 18 starr verbunden ist und sich in einem Dämpfungszylinder 17 bewegen kann. In einem solchen Dämpfungszylinder, der mit plastischem, flüssigem oder gasförmigem Material gefüllt sein kann, widersteht der Kolben einer auf ihn in seiner vorgesehenen Bewegungsrichtung ausgeübten Kraft um so mehr, je schneller diese Kraftwirkung ausgeübt wird. Die Eigenschaft des Dämpfungszylinders wirkt sich auf die Bewegung der Achse 19 nun derart aus, daß bei schnellen Steuerbewegungen der Rolle 5 Zahnrad 15 sich um die verhältnismäßig festliegende Achse 19 dreht, da deren Lager 20 ja durch die Wirkung des Dämpfungszylinders bei schnell wirkenden Steuerbewegungen eine feste Stellung einnimmt. Hierbei wird aber über Zahnrad 14 die Zahnstange 11 gegen die Kraft der Federn 21 und 22 verschoben. Durch diese Federn wird aber die Achse 19 wieder in ihre mittlere Lage geschoben, wobei die Kraftwirkung des Kolbens 18 nach einem gewissen Zeitablauf erlischt. Ein durch die schnelle Bewegung der Rolle 5 auf das Zahnrad 15 über Zahnstange 12 ausgeübter Druck dreht dieses Zahnrad 15 also ohne nennenswerte Verschiebung der Achse 19, wodurch das Übersetzungsverhältnis des Zahnrades 15 zum Zahnrad 16 zur Wirkung kommt und die Verstellung an den Regelorganen überproportional groß ist. Es tritt also durch die Anordnung des Dämpfungszylinders eine kurzzeitige Oberkompensation der Bewegung der Rolle 5 ein. Kurz nach einem solchen schnell ablaufenden Steuervorgang rücken die Federn 21 und 22 in bekannter Abhängigkeit von der viskosen Reibung im Dämpfungszylinder die Achse 19 wieder in eine mittlere Lage.
• Der Vorteil dieses Geschwindigkeitsreglers liegt nicht nur darin, daß er gestattet, eine verhältnismäßig große Verstellung für den zum Motor oder zur Bremsung gehörenden Regler herzustellen, als es der Steuerbewegung entspricht. Diese Regelung erfolgt auch praktisch verzugslos. Die Verstellung am Regler über Zahnrad 16 bewirkt dann, daß der Antriebsmotor seine Geschwindigkeit durch Verringerung seines Drehmoments oder Vergrößerung der Bremskraft verkleinert und die Wickelgeschwindigkeit sich am Draht unter Nachlassen der Zugspannung ebenfalls verkleinert. Der Geschwindigkeitsregler hat zwischen den auf die Rolle 5 einwirkenden Kräften ein Gleichgewicht hergestellt, wenn die Rolle 5 eine Auf-oder Abwärtsbewegung nicht mehr vornimmt.
• Die F i g. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Geschwindigkeitsreglers, die mit einfachen Maschinenteilen als Einheit aufgebaut werden kann und elektrische Teile, die in modernen Anlagen gern als Einheiten für sich verwendet werden, nicht enthält.
• Die zwei Zahnräder 14 und 15 sind durch die Achse 19 starr miteinander verbunden und zwischen den Zahn stangen 11, 12 und 13, wie gezeigt, angeordnet.
• An der Zahnstange 12 wird oben die in F i g. 1 gezeigte Rolle 5 gelenkig angeordnet, so daß diese Rolle die Zahnstange 12 auf- und abwärts bewegen kann.
• Die Zahnstange 12 steht mit dem Zahnrad 15 im Eingriff. Die Zahnstange 11 kann Auf- und Abwärtsbewegungen ausführen, wird jedoch durch die Federn 21 und 22 in Richtung einer zentralen Lage dirigiert.
• Die Zahnstange 13 steht mit den Zahnrädern 15 und 16 im Eingriff und betätigt über das Zahnrad 16 die in der Zeichnung nicht gezeigten an sich bekannten Regelorgane für Elektromotore. Die Achse 19 ist in der Kolbenstange 20, die den Kolben 18 im Dämpfungszylinder 17 bewegen kann, drehbar gelagert.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Selbsttätiger Geschwindigkeitsregler für Maschinen zum Ab-, Um- und/oder Aufwickeln von Drähten od. dgl., deren Wickelspannung durch ein Steuerorgan, wie z. B. eine Tänzerrolle, abgegriffen wird, das die Wirksamkeit des Antriebs durch Änderung der mittels eines verzugslos elastisch überkompensierend auf den Antrieb und/ oder auf die Bremsung wirkenden Verstellgliedes, wie z. B. einer Stahlfederung, und gleichzeitig mittels eines dämpfenden Verstellgliedes, wie z. B. eines ölgefüllten hydraulischen Druckzylinders, einwirkenden Übersetzungsverhältnisse ändert, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan aus zwei parallelen, beiderseitig in eines (15) von zwei auf einer Welle (19) fest angebrachten Zahnrädern (14 und 15) eingreifenden Zahnstangen (12 und 13) besteht, von denen in die eine (12) der Verstellwert des die Drahtspannung abfühlenden Steuerorgans eingegeben wird und von denen die andere über ein Zahnradritzel (16) die Regelorgane betätigt, daß zur Beeinflussung der wirksamen Übersetzung zwischen den beiden Zahnstangen (12 und 13) die Zahnräderwelle (19) durch eine axial geführte und bewegliche Kolbenstange (20) eines ölgefüllten hydraulischen Preßzylinders (17, 18), dem dämp- fenden Verstellglied, rechtwinklig auf einer durch die beiden Zahnstangen (12 und 13) bestimmten Ebene gehalten und parallel zu ihnen geführt ist und daß das zweite Zahnrad (14) mit einer in Längsrichtung federnd, z. B. mittels Druck- und/ oder Zugfedern (21 und 22), aufgehängten und parallel zu den ersten beiden Zahnstangen(12 und 13) geführten Zahnstange (11), dem elastischen Verstellglied, im Eingriff steht.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 838 736; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 062 325; österreichische Patentschrift Nr. 194 762.

   In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1 129 096.