DE1599039C - Wickelmaschine fur bahn oder faden förmiges Gut - Google Patents

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 1 264 912 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 Regelglied zur Beeinflussung der Förderleistungen der Pumpen in Verbindung stehen. Das Rcgelglied weist dabei beispielsweise eine Zugspannungsmeßvorrichtung auf, die als Flaschenzug-Übertragung ausgeführt ist, wobei die Spannungsschwankungen des Wickelgutes in eine lineare Verschiebung eim-s Schlittens der Meßvorrichtung umgewandelt werden und diese lineare Verschiebung dazu benutzt wirrl, 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 Aufwickclvorganges 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 erfindüngsgemäße Wickelmaschine hat den Vorteil, daß ihre Leistungsfähigkeit verbessert wird 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 F i g. I 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 Fig. 3,

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

F i g. 6 ein Leistungsdiagramm gemäß F i g. 5,
F i g. 7 die Darstellung der Leistung einer hydraulischen Maschine,

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 F i g. 2 und 5,

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

Fig. 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 Wickelproblem wird durch eine in F i g. 3 dargestellte bekannte Wickelmaschine gelöst, wobei die Aufwickelspule 11 unter Zwischenschaltung eines Planetengetriebes D mit einem Antriebsmotor M, verbunden ist. Das Planetengetriebe D weist dabei einen drehbaren. Käfig 14 auf, dessen treibendes Planetenrad 15 die Aufwickelspule 11 antreibt, während das getriebene Planetenrad eine als hydraulische Bremse wirkende Pumpe PC antreibt. Der Antriebsmotor M₁ treibt dabei den Käfig 14 mit kon-

stanter Drehzahl an. An der Pumpseite der Pumpe PC ist ein Regelglied RC zur Konstanthaltung des Druckes angeordnet. Das Konstanthalten der Spannung des Gutes erfolgt durch eine Relativbewegung zwischen dem Käfig 14 und der Aufwickelspule 11, wodurch die Pumpe PC in Tätigkeit tritt und die Aufwickelspule 11 bis zum Erreichen der gewünschten, am Regelglied RC einstellbaren Zugspannung abbremst. Die Zugspannung kann dabei an dem Manometer m direkt abgelesen werden. Das entsprechende Leistungsdiagramm zeigt F i g. 4, wobei die Leistung w über dem Durchmesser R aufgetragen ist. Mit wu ist die an der Welle der Aufwickelspule 11 vorhandene Leistung bezeichnet, die sich aus .dem Produkt der Spannung T mit der Gesch windigkeit ν ergibt und die während des gesamten Wickelvorganges konstant ist. Mit wm wird die gesamte Leistung der Maschine bezeichnet, die sich aus der Nutzleistung wu und der durch die Drehung der Pumpe verlorenen Leistung zusammensetzt. Die gesamte Leistung wm muß dabei vom Antriebsmotor M₁ aufgebracht werden. Dabei stellt die in dem schraffierten Feld α dargestellte Arbeit die in der Pumpe PC in Wärme umgesetzte Arbeit dar, wobei die Pumpe infolge des ansteigenden Durchmessers von A₁ auf R., der Aufwickelspule 11 eine höhere Drehzahl annimmt.

F i g. 2 zeigt ein weiteres Aufwickelproblem, bei dem das Gut von der Abwickelspule 13 direkt auf die Aufwickelspule 11 übergeben wird und die Spannung T konstant ist. Die Geschwindigkeit ν ergibt sich aus der konstanten Drehgeschwindigkeit der Aufwickelspule 11.

Das Auf- oder Abwickelprobletn gemäß F i g. 2 ist in F i g. 5 in an sich bekannter Weise gelöst, wobei das Gut von einer Abwickelspule A₃ auf eine Aufwickelspule Zi₁ übertragen wird. Die entsprechende Spannung des Gutes zwischen den Spulen A₁ und Λ., wird durch das Planetengetriebe D bzw. die Pumpe PC erzeugt, wobei die SpUIe^l₁ von einem Antriebsmotor M₁ direkt angetrieben wird. Gleichzeitig treibt der Antriebsmotor M₁ über einen Keilriemen T₁ das treibende Planctenrad 15 an, das über Ritzel 17 mit dem getriebenen Planetenrad 16 verbunden ist, das über einen weiteren Keilriemen T₂ mit der Abwickelspule A.₂ zusammenwirkt. Der drehbare Käfig 14 des Planetengetriebes D ist über einen dritten Keilriemen T, mit der Pumpe PC verbunden. Bei einer unterschiedlichen Geschwindigkeit der beiden Spulen A₁ und Α_Λ wird der Käfig 14 in Drehung versetzt, so daß die Abwickelspule A₂ bis zum Erreichen der gewünschten und eingestellten. Spannung abgebremst wird. Das entsprechende Leistungsdiagramm ist in Fig. 6 dargestellt. Dabei ist die Leistung w über der Zeit T aufgetragen. Die in der Maschine umgesetzte Leistung wird dabei zwischen den beiden Zeitpunkten T₁ und T₂ betrachtet, wobei mit v., die Geschwindigkeit der Aufwickelspule A₁ und mit »', die Geschwindigkeit" der Abwickclspule bezeichnet sind. Das Feld c stellt dabei die sich aus Spannung und Geschwindigkeit ergebende Nutzleistung dar, die'an der Welle der Aufwickelspule A₁ aufgebracht werden mußi während die im schraffierten Feld d, dargestellte Arbeit die in ■ der Pumpe PC in Wärme umgesetzte Arbeit konnzeichnet, die infolge der Geschwindigkeitsdifferenz V₂-V₁ die entsprechende Drehzahl der Pumpe PC hervorruft. ■ ,··*.·

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Übersetzungen der Keilriemen T₁, T_s sowie des Planetengetriebes D derart gewählt sind, daß bei feststehendem Käfig 14 die Spule A., langsamer angetrieben wird als die Aufwickelspule A,. Die sich ergebende Differenzgeschwindigkeit treibt den Käfig 14 und damit die Pumpe PC an.

Es wurde nun gefunden, daß man die Leistungsfähigkeit derartiger Maschinen erheblich dadurch verbessern kann, wenn man in einem ersten Bereich des Wickelvorganges die Pumpe PC als Motor arbeiten läßt, während sie in einem zweiten Bereich mit entgegengesetzter Drehrichtung als Pumpe wirken soll. Das entsprechende Leistungsdiagramm ist in F i g. 7 dargestellt, wobei in diesem Diagramm die Leistungsänderung w der Pumpe PC in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit i»., gezeigt ist. Der Bereich von —v₂ bis Null, entsprechend dem schraffierten Feld /, soll dabei die Motorarbeit der Pumpe PC darstellen, während der Bereich von Null bis + v.„ gemäß dem schraffierten Feld e, die Bremsarbeit der Pumpe PC zeigt. Daraus ergibt sich, daß, wenn man die Pumpe PC in einem bestimmten Bereich des Aufwickelvorganges als Motor antreibt, diese Arbeit gewonnen werden kann, so daß die Leistung der Maschine verbessert werden kann.

Eine derartige Maschine ist in F i g. 8 dargestellt, wobei das Aufwickelproblem der Fig. 1,3 und 4 behandelt ist. Dabei ist zusätzlich zu den Teilen der Maschine gemäß F i g. 3 an der Pumpseite der Pumpe PC eine durch einen zweiten Antriebsmotor M₂ antreibbare zweite hydraulische Pumpe Pa angeschlossen, wobei das Regelglied RC dazwischen angeordnet ist und in der Verbindungsleitung zur ersten Pumpe PC ein Rückschlagventil Ar angeordnet ist. .Die zweite Pumpe Pa wird durch einen zweiten Antriebsmotor M., angetrieben. Die Funktionsweise dieser Maschine ergibt sich aus dem Leistungsdiagramm der F i g. 9, wo die Leistung w über dem Wickeldurchmesser R der Aufwickelspule 11 aufgetragen ist. Das Feld / zeigt entsprechend dem Feld b in F i g. 4 die Nutzarbeit, die an der Aufwickelspule 11 aufgebracht werden muß. Am Beginn des Aufwickclvorganges besitzt die Aufwickelspule 11 einen Durchmesser gemäß /?,, wobei die erste Pumpe PC bis zum Durchmesser R^ im Motorbetrieb gefahren wird, d. h. durch die Tätigkeit der zweiten Pumpe Pa angetrieben wird. Man befindet sich dabei im Bereich des Feldes / in F i g. 7 (Motorarbeit). Dabei vermindert sich infolge des ansteigenden Durchmessers der Aufwickelspule die Drehzahl der Pumpe PC, so daß entsprechend die Leistung wi der zweiten Pumpe Pa bis zum Durchmesser R_n ansteigt. In diesem Augenblick besitzt die Pumpe PC die Geschwindigkeit Null und beginnt sich nunmehr mit steigendem Durchmesser bis Λ., in entgegengesetzter Richtung zu drehen. Es ergibt sich damit die ansteigende Gerade Jv₁, die mit der Leistungsgeraden wm in F i g. 4 übereinstimmt. Die schraffierte Fläche e stellt dabei die in der Maschine bzw. den beiden Pumpen PC und Pa in Wärme umgewandelte Arbeit dar. Es zeigt sich dabei, daß bei diesem Aufwickelvorgang die durch das Parallelogramm dargestellte Fläche k gewonnen werden konnte.

Eine Ausführ.ungsform. der Maschine, das Problem gemäß Fig. 2 betreffend, ist in Fig. 10 dargestellt, wo die zweite Pumpe Pa entsprechend wie in Fig, 8 angeordnet ist. Das entsprechende Leistungs-

diagramm zeigt die Fig. 11, wo die Leistung w über d.cr Zeit T aufgetragen ist. Dabei ergibt sich die Führungsgeschwindigkeit der Spule A₁ entsprechend der Linie, die die beiden Flächen / und Ii teilt. Wenn die Übersetzung bestrebt ist, eine zu geringe Geschwindigkcit abzugeben, beispielsweise V₁, dann versucht das Gut, die Abwickclspule 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 // ausgedrückt wird. Im Gegensatz dazu kann der Antrieb T₁-D-T., 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 /'. Das Feld g entspricht dabei dem direkt durch Spannung und Geschwindigkeit des Gutes umgesetzten Leistungsanteil. Sowohl in dem Wickelproblcm gemäß F i g. 1 als auch dem gemäß F i g. 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 aus, die auf den Kontakt 10 wirkt, der den zweiten Antriebsmotor M₂ zum Halten bringt. Die Kontakte 7 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 wechselwciscs Bewegen und Halten in sehr kurzen Abständen vermieden wird.

Claims (2)

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 Wirkverbinriung stellen oder bei dem das treibende Planetenrad mit der von dem Antriebsmotor angetriebenen Hauptwelle, das getriebene Planetcnrad 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 (W₂) 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 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 Einschalterkontakt (7) vorgesehen ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen