DE1599039B1

DE1599039B1 - Wickelmaschine fuer bahn oder fadenfoermiges gut

Info

Publication number: DE1599039B1
Application number: DE19681599039
Authority: DE
Inventors: Paul Defontenay
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-03-15
Filing date: 1968-03-13
Publication date: 1971-04-22
Also published as: GB1221956A; FR1525158A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wickelmaschine für bahn- oder fadenförmiges Gut mit einer zur Konstanthaltung der Zugspannung des aufzuwickelnden Gutes auf die die Wickelspule tragende Hauptwelle arbeitenden, steuerbaren, als hydraulische Bremse wirkenden Pumpe, deren Druckseite mit einem Regelglied zur Konstanthaltung des Druckes in Verbindung steht, mit einem einen drehbaren Käfig aufweisenden Planetengetriebe, bei dem das treibende Planetenrad mit der Hauptwelle, das getriebene Planetenrad mit der Pumpe und der Käfig mit dem Antriebsmotor in Wirkverbindung steht oder bei dem das treibende Planetenrad mit der von dem Antriebsmotor angetriebenen Hauptwelle, das getriebene Planetenrad mit einer Abwickelspule und der Käfig mit der Pumpe in Wirkverbindung steht.

Durch die deutsche Patentschrift 1264 912 ist bereits eine Maschine der eingangs genannten Art bekannt, bei der zwei auf die die Wickelspule tragende Hauptwelle arbeitende, steuerbare Bremsen vorgesehen sind, wobei die Bremsen Pumpen mit Drosseln sind, die mit dem Regeiglied zur Beeinflussung der Förderleistungen der Pumpen in Verbindung stehen. Das Regelglied weist dabei beispielsweise eine Zugspannungsmeßvorrichtung auf, die als Flaschenzug-Übertragung ausgeführt ist, wobei die Spannungsschwankungen des Wickelgutes in eine lineare Verschiebung eines Schlittens der Meß vorrichtung umgewandelt werden und diese lineare Verschiebung dazu benutzt wird, das Betätigungsorgan der Drosselorgane der Pumpen mittelbar oder unmittelbar zu betätigen.

Bei dieser bekannten Vorrichtung arbeitet die Pumpe während des gesamten Wickelvorganges. Die einzelnen mechanischen Übersetzungen dieser Vorrichtung sind so ausgelegt, daß am Anfang des Wickelvorganges eine geringe Drehgeschwindigkeit der Pumpen vorhanden ist, die sich mit Fortgang des Aufwickelvorganges infolge der Änderungen der Wickeldurchmesser erhöht. Die dabei in den Pumpen umgesetzte Leistung, die in Wärme umgesetzt wird, steigt dabei an, so daß sich auch der Wirkungsgrad entsprechend verschlechtert.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine derartige bekannte Wickelmaschine dahingehend zu verbessern, daß die in der hydraulischen Pumpe zum Konstanthalten der Spannung bzw. zum Ausgleich der Geschwindigkeitsdifferenzen während des Wickelvorganges in Wärme umgesetzte Energie erheblich vermindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der Druckseite der Pumpe eine durch einen zweiten Antriebsmotor antreibbare, durch ein Rückschlagventil von der Pumpe getrennte zweite hydraulische Pumpe angeschlossen ist und daß die erste Pumpe in einem ersten Bereich des Wickelvorganges, von der zweiten Pumpe angetrieben, als Motor arbeitet, während sie in einem zweiten Bereich mit entgegengesetzter Drehrichtung als Pumpe wirkt, wobei bei Erreichen eines bestimmten Fördervolumens der zweite Antriebsmotor abgeschaltet wird.

Eine vorteilhafte Ausführungsform einer derartigen Wickelmaschine mit einer Zahnradpumpe als erste Pumpe und einem in dem Druckstutzen des schwenkbaren Pumpengehäuses angeordneten, die Förderleistung der Pumpe und somit das Bremsmoment regelnden, einen Kolben als Verschlußstück enthaltenden Ventil, wobei der Kolben des Ventils mittels einer Lasche am feststehenden Maschinengestell angelenkt ist und mit dem Ventilgehäuse zwei Kammern begrenzt, von denen die eine Kammer von einem regelbaren Flüssigkeitsdruck beaufschlagt ist, der der Zugspannung proportional ist, und die andere Kammer mit dem Flüssigkeitsvorratsbehälter verbunden ist, besteht dabei darin, daß die zweite Pumpe mit ihrer Druckseite mit dem Druckstutzen der ersten Pumpe verbunden ist, wobei außen an dem Ventilgehäuse eine Leitung mit einer Düse angebracht ist, die durch die Relativstellung des Kolbens zum Ventilgehäuse mit Flüssigkeit beaufschlagt ist, und daß die Düse einer auf einem schwenkbaren Hebel befestigten Schale gegenüberliegt, wobei der Hebel mit der Schale einen Ausschalter für den zweiten Antriebsmotor betätigt, und daß zum Einschalten des zweiten Antriebsmotors ein durch Verschwenken des Ventilgehäuses betätigbarer Einschalter vorgesehen ist.

Die erfindungsgemäße Wickelmaschine hat den Vorteil, daß ihre Leistungsfähigkeit verbessert wird M und der Wickelvorgang beschleunigt wird. Dies ist ™ bei derartigen Maschinen von großer Bedeutung, da Winkelgeschwindigkeit, Durchmesser, Gewicht sowie die Drehgeschwindigkeit der Spulen hohe Werte annehmen und folglich erhebliche Bewegungsenergien umgesetzt werden.

Die Erfindung wird an Hand von den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Art der Aufwicklung,
F i g. 2 eine andere Möglichkeit eines derartigen Wickelvorganges,

F i g. 3 eine bekannte Vorrichtung zum Konstanthalten der Spannung gemäß F i g. 1,

F i g. 4 ein Leistungsdiagramm gemäß der Vorrichtung in F i g. 3,

F i g. 5 eine Vorrichtung zur Lösung des Wickelproblems gemäß Fig. 2,

F i g. 6 ein Leistungsdiagramm gemäß F i g. 5,
Fig. 7 die Darstellung der Leistung einer hydraulischen Maschine, j F i g. 8 eine Vorrichtung entsprechend den F i g. 1 % und 3,~.

F i g. 9 das umgeformte Leistungsdiagramm von Fig. 4 entsprechend der Vorrichtung in Fig. 8,

F i g. 10 eine Vorrichtung, ausgehend von den Fig. 2 und 5,

Fig. 11 das umgeformte Diagramm von Fig. 6, ausgehend von Fig. 10, und

F i g. 12 ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung -der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In F i g. 1 wird eine Aufwickelspule 11 angetrieben und das Gut von einer nicht dargestellten Spule abgenommen. Zwischen zwei Führungsrollen 12 und der Aufwickelspule 11 sollen dabei die Spannung T und die Geschwindigkeit ν des Gutes konstant sein. Dieses Wickelprpblem wird durch eine in F i g. 3 dargestellte bekannte Wickelmaschine gelöst, wobei die Aufwickelspule 11 unter Zwischenschaltung eines > Planetengetriebes D mit einem Antriebsmotor M₁ verbunden ist. Das Planetengetriebe D weist dabei einen drehbaren Käfig 14 auf, dessen treibendes Planetenrad 15 die Aufwickelspule 11 antreibt, wäh- ' ' rend das getriebene Planetenrad eine als hydrau- '■■■ lische Bremse wirkende Pumpe PC antreibt. Der An- ^; triebsmotor M₁ treibt dabei den Käfig 14 mit kon- , ■.

INSPECTED

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stanter Drehzahl an. An der Pumpseite der Pumpe Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Über- PC ist ein Regelglied RC zur Konstanthaltung Setzungen der Keilriemen T₁, T₂ sowie des Planetendes Druckes angeordnet. Das Konstanthalten der getriebesD derart gewählt sind, daß bei feststehen-Spannung des Gutes erfolgt durch eine Relativ- dem Käfig 14 die Spule A₂ langsamer angetrieben bewegung zwischen dem Käfig 14 und der Auf- 5 wird als die Aufwickelspule A₁. Die sich ergebende wickelspule 11, wodurch die Pumpe PC in Tätigkeit Differenzgeschwindigkeit treibt den Käfig 14 und datritt und die Aufwickelspule 11 bis zum Erreichen mit die Pumpe PC an.

der gewünschten, am Regelglied RC einstellbaren Es wurde nun gefunden, daß man die Leistungs-Zugspannung abbremst. Die Zugspannung kann da- fähigkeit derartiger Maschinen erheblich dadurch bei an dem Manometer m direkt abgelesen werden. io verbessern kann, wenn man in einem ersten Bereich Das entsprechende Leistungsdiagramm zeigt F i g. 4, des Wickelvorganges die Pumpe PC als Motor wobei die Leistung w über dem Durchmesser R auf- arbeiten läßt, während sie in einem zweiten Bereich getragen ist. Mit wu ist die an der Welle der Auf- mit entgegengesetzter Drehrichtung als Pumpe wickelspule 11 vorhandene Leistung bezeichnet, die wirken soll. Das entsprechende Leistungsdiagramm sich aus dem Produkt der Spannung T mit der Ge- 15 ist in Fig. 7 dargestellt, wobei in diesem Diagramm schwindigkeit ν ergibt und die während des gesamten die Leistungsänderung w der Pumpe PC in Ab-Wickelvorganges konstant ist. Mit wm wird die ge- hängigkeit von der Geschwindigkeit V₂ gezeigt ist. samte Leistung der Maschine bezeichnet, die sich Der Bereich von — v₂ bis Null, entsprechend dem aus der Nutzleistung wu und der durch die Drehung schraffierten Feld /, soll dabei die Motorarbeit der der Pumpe verlorenen Leistung zusammensetzt. Die 20 Pumpe PC darstellen, während der Bereich von Null gesamte Leistung wm muß dabei vom Antriebs- bis + v₂, gemäß dem schraffierten Feld e, die Bremsmotor M₁ aufgebracht werden. Dabei stellt die in arbeit der Pumpe PC zeigt. Daraus ergibt sich, daß, dem schraffierten Feld« dargestellte Arbeit die in wenn man die Pumpe PC in einem bestimmten Beder Pumpe PC in Wärme umgesetzte Arbeit dar, wo- reich des Aufwickelvorganges als Motor antreibt, bei die Pumpe infolge des ansteigenden Durch- 25 diese Arbeit gewonnen werden kann, so daß die messers von R₁ auf R₂ der Aufwickelspule 11 eine Leistung der Maschine verbessert werden kann,
höhere Drehzahl annimmt. Eine derartige Maschine ist in F i g. 8 dargestellt,

F i g. 2 zeigt ein weiteres Aufwickelproblem, bei wobei das Aufwickelproblem der F i g. 1, 3 und 4

dem das Gut von der Abwickelspule 13 direkt auf behandelt ist. Dabei ist zusätzlich zu den Teilen der

die Aufwickelspule 11 übergeben wird und die 30 Maschine gemäß F i g. 3 an der Pumpseite der

Spannung T konstant ist. Die Geschwindigkeit ν er- Pumpe PC eine durch einen zweiten Antriebs-

gibt sich aus der konstanten Drehgeschwindigkeit der motor M₂ antreibbare zweite hydraulische Pumpe Pa

Aufwickelspule 11. angeschlossen, wobei das Regelglied RC dazwischen

Das Auf- oder Abwickelproblem gemäß F i g. 2 angeordnet ist und in der Verbindungsleitung zur ist in F i g. 5 in an sich bekannter Weise gelöst, 35 ersten Pumpe PC ein Rückschlagventil Ar anwobei das Gut von einer Abwickelspule A₂ auf geordnet ist. Die zweite Pumpe Pa wird durch eine Aufwickelspule A₁ übertragen wird. Die ent- einen zweiten Antriebsmotor M₂ angetrieben. Die sprechende Spannung des Gutes zwischen den Funktionsweise dieser Maschine ergibt sich aus dem SpulenA₁ und A„ wird durch das PlanetengetriebeD Leistungsdiagramm der Fig. 9, wo die Leistung w bzw. die Pumpe PC erzeugt, wobei die Spule A₁ von 40 über dem Wickeldurchmesser R der Aufwickelspule einem Antriebsmotor M₁ direkt angetrieben wird. 11 aufgetragen ist. Das Feld / zeigt entsprechend Gleichzeitig treibt der Antriebsmotor M₁ über einen dem Feld b in F i g. 4 die Nutzarbeit, die an der Keilriemen T₁ das treibende Planetenrad 15 an, das Aufwickelspule 11 aufgebracht werden muß. Am Beüber Ritzel 17 mit dem getriebenen Planetenrad 16 ginn des Aufwickelvorganges besitzt die Aufwickelverbunden ist, das über einen weiteren Keilriemen T₂ 45 spule 11 einen Durchmesser gemäß R₁, wobei die mit der Abwickelspule A₂ zusammenwirkt. Der dreh- erste Pumpe PC bis zum Durchmesser i?_s im Motorbare Käfig 14 des Planetengetriebes D ist über einen betrieb gefahren wird, d. h. durch die Tätigkeit der dritten Keilriemen T₃ mit der Pumpe PC verbunden. zweiten Pumpe Pa angetrieben wird. Man befindet Bei einer unterschiedlichen Geschwindigkeit der sich dabei im Bereich des Feldes / in F i g. 7 (Motorbeiden Spulen A₁ und A₂ wird der Käfig 14 in 50 arbeit). Dabei vermindert sich infolge des ansteigen-Drehung versetzt, so daß die Abwickelspule A₂ bis den Durchmessers der Aufwickelspule die Drehzahl zum Erreichen der gewünschten und eingestellten der Pumpe PC, so daß entsprechend die Leistung wi Spannung abgebremst wird. Das entsprechende der zweiten Pumpe Pa bis zum Durchmesser R₃ an-Leistungsdiagramm ist in F i g. 6 dargestellt. Dabei steigt. In diesem Augenblick besitzt die Pumpe PC ist die Leistung w über der Zeit T aufgetragen. Die 55 die Geschwindigkeit Null und beginnt sich nunmehr in der Maschine umgesetzte Leistung wird dabei zwi- mit steigendem Durchmesser bis R₂ in entgegensehen den beiden Zeitpunkten T₁ und T₂ betrachtet, gesetzter Richtung zu drehen. Es ergibt sich damit wobei mit V₂ die Geschwindigkeit der Aufwickel- die ansteigende Gerade W₁, die mit der Leistungsspule A₁ und mit V₁ die Geschwindigkeit der Ab- geraden wm in F i g. 4 übereinstimmt. Die schraffierte wickelspule bezeichnet sind. Das Felde stellt dabei 60 Flächee stellt dabei die in der Maschine bzw. den die sich aus Spannung und Geschwindigkeit er- beiden Pumpen PC und Pa in Wärme umgewandelte gebende Nutzleistung dar, die an der Welle der Auf- Arbeit dar. Es zeigt sich dabei, daß bei diesem Aufwickelspule A₁ aufgebracht werden muß, während wickelvorgang die durch das Parallelogramm dardie im schraffierten Feld d dargestellte Arbeit die in gestellte Fläche k gewonnen werden konnte,
der Pumpe PC in Wärme umgesetzte Arbeit kenn- 65 Eine Ausführungsform der Maschine, das Problem zeichnet, die infolge der Geschwindigkeitsdifferenz gemäß Fig. 2 betreffend, ist in Fig. 10 dargestellt, V₂-V₁ die entsprechende Drehzahl der Pumpe PC wo die zweite Pumpe Pa entsprechend wie in hervorruft. Fig. 8 angeordnet ist. Das entsprechende Leistungs-

diagramm zeigt die Fig. 11, wo die Leistung w über der Zeit T aufgetragen ist. Dabei ergibt sich die Führungsgeschwindigkeit der Spule A₁ entsprechend der Linie, die die beiden Flächen i und h teÜt. Wenn die Übersetzung bestrebt ist, eine zu geringe Geschwindigkeit abzugeben, beispielsweise V₁, dann versucht das Gut, die Abwickelspule A₂ mit der notwendigen Geschwindigkeit anzutreiben, so daß die Pumpe PC als Motor arbeitet und dabei von der zweiten Pumpe Pa angetrieben wird und diese Leistung in dem Feld h ausgedrückt wird. Im Gegensatz dazu kann der Antrieb T₁-D-T₂ eine zu große Geschwindigkeit übertragen, beispielsweise v₂, wobei die Drehrichtung der Pumpe PC umgekehrt wird und diese als Pumpe angetrieben wird. Es ergibt sich dann beispielsweise die Leistung in dem schraffierten Feld i. Das Feld g entspricht dabei dem direkt durch Spannung und Geschwindigkeit des Gutes umgesetzten Leistungsanteil. Sowohl in dem Wickelproblem gemäß Fig. 1 als auch dem gemäß Fig. 2 muß die zweite Pumpe Pa vorzugsweise automatisch in Tätigkeit gesetzt werden und ebenso automatisch wieder stehenbleiben.

Eine derartige Vorrichtung ist in Fig. 12 beispielshalber dargestellt, wobei die erste Pumpe PC als Zahnradpumpe ausgeführt ist und auf der Welle 2 frei beweglich angeordnet ist. Dabei ist die zweite Pumpe Pa an die Druckseite der ersten Pumpe PC angeschlossen, wobei die Zuleitung in eine Kammer 6 der ersten Pumpe PC mündet. In dem Druckstutzen des um die Welle 2 schwenkbaren Pumpengehäuses ist ein die Förderleistung der Pumpen PC und Pa und somit das Bremsmoment regelndes, einen Kolben 3 als Verschlußstück enthaltendes Ventil angeordnet, wobei der Kolben 3 des Ventils mittels einer Lasche 5 an dem feststehenden Maschinengestell 1 angelenkt ist. Der Kolben 3 befindet sich durch den Druck der ersten Pumpe PC und den der Zugspannung des aufzuwickelnden Gutes entsprechenden einstellbaren Gegendruck 4 in einer Gleichgewichtslage, wobei außen an dem Druckstutzen des Ventils eine Leitung mit einer Düse angebracht ist, die einer auf einem schwenkbaren Hebel befestigten Schale 9 gegenüberliegt. Als Ein- und Ausschalter der zweiten Pumpe Pa über den zweiten Antriebsmotor M₂ dienen Kontakte 7 und 10, wobei der Kontakt 7 zum Einschalten der zweiten Pumpe Pa dient. Der Kontakt 7 wird durch einen am oberen Teil des Pumpengehäuses der ersten Pumpe PC angelenkten Hebel betätigt. Der Kontakt 10 dient als Ausschalter für den zweiten Antriebsmotor M₂ und damit der zweiten Pumpe Pa, was durch den Strahl 8 und die damit erfolgende Bewegung des Hebels mit der Schale 9 geschieht.

Wenn der Kolben 3 sich in der Stellung befindet, wo das Ventil fast vollständig geschlossen ist, d. h., wenn nicht mehr genug Übergeschwindigkeit der Antriebsräder der ersten Pumpe PC vorhanden ist, dann wird die zweite Pumpe Pa automatisch in Bewegung gesetzt, um die Zusatzausströmungsmenge zu liefern, damit die erste Pumpe PC sich als Motor drehen kann. Wenn die umgekehrte Wirkung gegeben ist,. d. h., daß die ausströmende Flüssigkeitsmenge den gewählten Wert überschreitet, dann übt der Flüssigkeitsstrahl 8 einen Druck auf die entlastete Schale 65-aus, die auf den Kontakt 10 wirkt, der den zweiten Antriebsmotor M₂ zum Halten bringt. Die Kontakte? und 10 müssen so ausgebildet sein, daß sie einer Differenz in der Ausströmungsmenge, die über derjenigen der zweiten Pumpe Pa liegt, derart entsprechen, daß ein wechselweises Bewegen und Halten in sehr kurzen Abständen vermieden wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Wickelmaschine für bahn- oder fadenförmiges Gut mit einer zur Konstanthaltung der Zugspannung des aufzuwickelnden Gutes auf die die Wickelspule tragende Hauptwelle arbeitenden, steuerbaren, als hydraulische Bremse wirkenden Pumpe, deren Druckseite mit einem Regelglied zur Konstanthaltung des Druckes in Verbindung steht, mit einem einen drehbaren Käfig aufweisenden Planetengetriebe, bei dem das treibende Planetenrad mit der Hauptwelle, das getriebene Planetenrad mit der Pumpe und der Käfig mit dem Antriebsmotor in Wirkverbindung stehen oder bei dem das treibende Planetenrad mit der von dem Antriebsmotor angetriebenen M Hauptwelle, das getriebene Planetenrad mit ™ einer Abwickelspule und der Käfig mit der Pumpe in Wirkverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß an der Druckseite

der Pumpe (PC) eine durch einen zweiten Antriebsmotor (M₂) antreibbare, durch ein Rückschlagventil (Ar) von der Pumpe (PC) getrennte zweite hydraulische Pumpe (Pa) angeschlossen ist und daß die erste Pumpe (PC) in einem ersten Bereich des Wickelvorganges, von der zweiten Pumpe (Pa) angetrieben, als Motor arbeitet, während sie in einem zweiten Bereich mit entgegengesetzter Drehrichtung als Pumpe wirkt, wobei bei Erreichen eines bestimmten Fördervolumens der zweite Antriebsmotor (M₂) abgeschaltet wird.

2. Wickelmaschine nach Anspruch 1 mit einer Zahnradpumpe als erste Pumpe und einem in dem Druckstutzen des schwenkbaren Pumpengehäuses angeordneten, die Förderleistung der Pumpe und somit das Bremsmoment regelnden, einen Kolben als Verschlußstück enthaltenden λ Ventil, wobei der Kolben des Ventils mittels \ einer Lasche am feststehenden Maschinengestell angelenkt ist und mit dem Ventilgehäuse zwei Kammern begrenzt, von denen die eine Kammer von einem regelbaren Flüssigkeitsdruck beaufschlagt ist, der der Zugspannung proportional

ist, und die andere Kammer mit dem Flüssigkeitsvorratsbehälter verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Pumpe (Pa) mit ihrer Druckseite mit dem Druckstutzen bei Kammer (6) der ersten Pumpe (PC) verbunden ist, wobei außen an dem Ventilgehäuse eine Leitung mit einer Düse angebracht ist, die durch die Relativstellung des Kolbens zum Ventilgehäuse mit Flüssigkeit beaufschlagt ist, und daß

- die Düse einer auf einem schwenkbaren Hebel befestigten Schale (9) gegenüberliegt, wobei der Hebel mit der Schale (9) einen Ausschalterkontakt (10) für den zweiten Antriebsmotor (M₂)

' betätigt, und daß zum Einschalten des zweiten Antriebsmotors (M₂) ein durch Verschwenken

- des Ventilgehäuses betätigbarer Einschalter- : kontakt (7) vorgesehen ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen