DE1900373A1 - Hydraulische Regelvorrichtung fuer eine Maschine zum Aufwickeln von faden- oder bahnfoermigem Gut mit konstanter oder sich aendernden Spannungen - Google Patents

Hydraulische Regelvorrichtung fuer eine Maschine zum Aufwickeln von faden- oder bahnfoermigem Gut mit konstanter oder sich aendernden Spannungen

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DE1900373A1 DE19691900373 DE1900373A DE1900373A1 DE 1900373 A1 DE1900373 A1 DE 1900373A1 DE 19691900373 DE19691900373 DE 19691900373 DE 1900373 A DE1900373 A DE 1900373A DE 1900373 A1 DE1900373 A1 DE 1900373A1
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Description

  • Hydraulische Regelvorrichtung für eins Maschine zum Aufwickeln von faden- oder bahnförmigem Gut mit konstanter oder sich ändernden Spannungen Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Regelvorrichtung für eine Maschine zum Aufwickeln von faden-oder bahnförmigem Gut mit konstanter oder sich ändernden Spannungen, wobei eine von einem Motor angetriebene Flüssigkeitspumpe mit veränderbarer, von der Drehzahl unabhängig mittels eines Steuerkolbens regelbarer Leistung vorgesehen ist, die einen Flüssigkeitsmotor für die Aufwickelspule antreibt und die Flüssigkeit wird mittels einer Hilfspumpe aus einem Flüssigkeitsbehälter in den Hauptkreislauf gepumpt.
  • Es ist eine Ausführungsform bekannt, bei der eine Flüssigkeitspumpe mit veränderlichen Zylinderinhalt vorgesehen ist, die von einem Elektromotor angetrieben wird wobei ihr Hubraum und damit ihre Leistung mit Hilfe eines hydraulischen Steuerkolbens verändert werden kann. Dabei befindet sich die eine Kolbenfläche des Steuerkolbens in ständiger Relation zu dem Druck in einem Teil des Hauptkreislaufes, der sich zwischen dem Flüssigkeitsmotor und der Saugseite der Flüssigkeitspumpe befindet. Es hat sich gezeigt, daß diese bekannte Ausführungsform verschiedenen Anforderungen, die beim Aufwickeln von faden- oder bahnförmigem Gut auftreten können, nicht gerecht werden kann.
  • Es wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß ein mit Flüssigkeit teilweise gefüllter Druckbehälter vorgesehen ist, dessen Öffnung mittels einer Membrane verschlossen ist, an der ein Kolben eines Kolbenschieberventils befestigt ist, wobei das Ventil mehrere Ringräume aufweist und am oberen Ende des Kolbens an einem Anschluß eine Leitung zum Hauptkreislauf geführt ist und die Ringräume an den Steuerkolben, den Flüssigkeitsbehälter und ein Korrekturventil mit einem Umsteuerungskolben, Steuerkolben, einem doppelt wirkenden Kolben und einem Dosierkolben angeschlossen sind.
  • Nach einem -erfindungsgemäßen Vorschlag geht man so vor, daß sich der Umsteuerungskolben außerhalb des Gehäuses in einem Schaft fortsetzt, der im oberen Bereich ein Gewinde aufweist, auf dem ein verstellbarer Anschlag angeordnet ist, während in einem Abstand dazu,unterhalb auf dem Schaft ein weiterer fester Anschlag angebracht ist und zwischen den Anschlägen ein an dem doppelt wirkenden Kolben befestigter Arm geführt ist, wobei dem Kolben der erste Steuerkolben gegenüberliegt, der einerseits mit dem Kolbenschieberventil und andererseits mit dem mit einer Feder beaufschlagten Dosierkolben und dem zweiten Steuerkolben in Wirkverbindung steht, und daß der zweite Steuerkolben an dem Umsteuerungskolben angeschlossen ist.
  • Eine erfindungsgemäße Bauform besteht darin, daß im Boden des Druckbehälters Anschlüsse vorgesehen sind, wobei von dem einen Anschluß eine Leitung zu dem ersten Steuerkolben und von dem zweiten Anschluß eine Leitung Zum einen Teil des HauptkreisLaufes geführt ist.
  • Man kann erfindungsgemäß auch so verfahren, daß auf der Welle der Aufwickelspule eine Pumpe angeordnet ist, die Flüssigkeit aus dem Behälter über ein Ventil zu einem Anschluß eines Ringraumes des Umsteuerungskqlbens führt.
  • Mit Hilfe der erfindungsgemäßen hydraulischen Regelvorrichtung lassen sich die verschiedensten Regelprobleme sicher und einfach lösen, wobei eine hohe Nutzung erreicht wird.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibwig eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen und den Ansprüchen.
  • Es zeigen, in schematischen Skizzen, Figur 1 eineAufwickelvorrichtung, Figur 2 eine Darstellung des Wickelmoments Cm als Funktion des Radius r bei konstanter Spannung T, Figur 3 eine Veränderung des Wickelmoments Cm nach einem bestimmten Gesetz zum Erlangen einer abnehmenden Spannung T und Figur 4 die erfindungsgemäße Regelvorrichtung für den Antrieb der Aufwickelspule.
  • In Figur 1 ist schematisch das zu lösende Problem einer derartigen Aufwickelvorrichtung dargestellt, wobei das Material von Walzen D mit konstanter Geschwindigkeit geliefert wird, das auf einer Aufwickelspule 3, die einen gesonderten Antrieb aufweist, aufgewickelt wird.
  • Dabei soll eine konstante oder vorherbestimmten Änderungen unterworfene Spannung T erreicht werden. Der Verlauf der Spannung T bzw. des Wickelmoments Cm ist in;den Figuren 2 und 3 dargestellt. Zur Lösung dieser Aufgabe dient die in Figur 4 gezeigte hydraulische Regelvorrichtung, wobei die Aufwickelspule B von einem Flüssigkeitsmotor C angetrieben wird, der von einer Flüssigkeits pumpe A gespeist wird. Die Flüssigkeitspumpe A wird von einem Elektromotor M oder dergleichen angetrieben und ist mit einem Steuerkolben V versehen, mit dessen Hilfe der Hubraum und damit die Leistung der Pumpe A veränderbar ist. Dabei steht die eine Fläche Fp des Kolbens Vp in Relation zu dem Druck in dem einen Teil BP des Hauptkreislaufes, während die andere Fläche'Fg des Kolbens Vp ebenfalls in Beziehung zu dem Druck in der Leitung BP gebracht werden kann oder aber über ein zwischenzuschaltendes Organ gegen den Flüssigkeitsbehält er E. Der Hauptkreislauf besteht aus den beiden Teilleitungen HP bzw. BP, wobei der Teil HP zwischen der Druckseite der Pumpe A und dem Motor C und der.
  • Teil BP zwischen der Saugseite der Pumpe A und dem Motor C angeordnet sind. Eine von dem Elektromotor M angetriebene Hilfspumpe D fördert Flüssigkeit -aus dem Behälter E in den Teil BP, so daß die Pumpe A ständig mit Flüssigkeit eines bestimmten Druckes, der mit Hilfe des Ventils F geregelt werden kann, beschickt wird.
  • Der Teil HP des Hauptkreislaufes ist an ein Kolbenschieberventil G mit mehreren Ringräumen an der einen Stirnseite des Kolbens an einem Anschluß 4 angeschlossen, wahrend das andere Ende des Kolbens an einer Membrane K eines Druckbehälters J befestigt ist. Der Druckbehälter J enthält Flüssigkeit und Luft, wobei ein Flüssigkeitsstandanzeiger L sowie ein Manometer N mit einem Überdruckventil O vorgesehen sind. Im Boden des Druckbehälters J sind Anschlüsse 1 und 2 vorgesehen, wobei von dem Anschluß 1 eine Leitung zu einem später noch zu beschreibenden Korrekturventil U geführt ist, während von dem Anschluß 2 ein.e Leitung zu einem Überdruckventil P sowie zwei Ventilen Q wld R führt, wobei die Ventile P und R ferner an den Flüssigkeitsbehälter E angeschlossen sind.
  • Als weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das Korrekturventil U vorgesehen, das mit einer Pumpe S mit konstantem Hubraum versehen ist, die von der Aufwickeispule B angetrieben wird und Flüssigkeit aus dem Behälter E ansaugt und über ein Ventil T zu dem Anschluß 3 eines Ringraumes des Ventils U fördert.
  • Der zylindrische Block des Korrekturventile U enthält einen gleitenden und drehbaren Umsteuerungskolben Ab, der sich außerhalb des Gehäuses in einem Schaft fortsetzt, an dem ein fester Anschlag Ac sowie ein regulierbarer Anschlag Ad vorgesehen sind, wobei der Anschlag Ad in einer Nute Ae eines Rahmens arretiert ist. In dem Gehäuse des Ventils U ist ferner ein verschiebbarer Steuerkolben Af angeordnet sowie ein doppelt wirkender Kolben Ag, an dem ein Arm Ah befestigt ist, der auf dem Schaft des Umsteuerungskolbens Ab geführt ist, wobei die Bewegung des Kolbens Ag durch die Anschläge Ac und Ad begrenzt ist. Dem doppelt wirkenden Kolben Ag liegt ein weiterer Steuerkolben Aj gegenüber, der von dem Kolben Ag mechanisch nach unten bewegt werden kann und die Feder Ak nach oben bewegt wird. Außerdem ist ein Dosierkolben Am vorgesehen, der durch hydraulischen Druck nach oben gegen ein Federblatt An gedrückt wird.
  • Die in Figur 4 dargestellten Verbindungsleitungen der ez.nzçlnen Ventile, Pumpen, Motoren und dergleichen ermoglichen,die Punktionsweise der Vorrichtung zu verstehen.
  • Durch das Einschalten des Elektromotors M wird zunächst Flüssigkeit aus dem Behälter E über die Pumpe D in den Teil SP des Hauptkreislaufes gepumpt, wobei in der Leitung BP ein konstanter Druck erzeugt wirt. Gleichzeitig fördert die Flüssigkeitspumpe A über die Leitung HP Blüssigkeit unter einem kontrollierten Druck und entsprechender Menge in Richtung f zu dem Flüssigkeitsmotor C, wobei sich dieser zu drehen beginnt und damit die Aufwickeispule B antreibt.
  • Es soll nunmehr eine Selbstregelung. der Momente unabhängig von der Wickelgeschwindigkeit der Maschine erreicht werden, wobei eine automatische Veränderung der Momente einem vorherbestimmten Gesetz folgt.
  • Die Spindelsder Spule B ist zunächst-mit dem sich nicht bewegenden Material verbunden, wobei keinerlei Druck in dem Druckbehälter J vorhanden ist, so daß bei einem Betrieb des Motors M in beiden Leitungen BP: und HP der gleiche Druck herrscht, so daß der Flüssigkeitsmotor C kein Moment erzeugt und das Material nicht gespannt ist.
  • Dabei kann die Pumpe A bis zur Leistungsabgabe Null herangeführt werden, wobei der Druck in der Leitung HP an dem Anschluß 4 des Kolbenschieberventils G ein Verschieben des Kolbens H nach unten bewirkt, da in dem Druckbehälter J kein Druck herrscht. Damit verschiebt sich der Kolben Vp des Steuerkolbens V in seine oberste Position, so daß die Ausströmmenge der Pumpe A Null wird.
  • Wenn durch die Einwirkung auf das Ventil Q nunmehr Flüssigkeit von der Leitung BP über den Anschluß 2 in den Druckbehälter J gebracht wird, wird die darin befindliche Luft komprimiert, wobei die Membrane K den Kolben H nach oben verschiebt, sobald dieser Druck größer ist, als der Druck bei dem Anschluß 4 durchdie Leitung HP. Diese Verschiebung des Kolbens H verursacht eine Abwärtsbewegung des Kolbens Vp, da seine Kolbenfläche Fg über die Leitung BP mit Druck beaufschlagt ist, wobei die Pumpe A eine Leistung abgibt und der Druck in der Leitung HP denjenigen in der Leitung BP überschreitet, so daß der Flüssigkeitsmotor C ein Moment erzeugt und das Material;sich spannt. Dabei stabilisiert sich der Kolben Htautomatisch, wobei der Kolben Vp in der Position festgelegt bleibt, die der Leistung. der Pumpe A entspricht, die für ein Aufrechterhalten der. gewünschten Materialspannung ausreicht. Ein ständiger Flüssigkeitsstrom zwischen der Leitung HP und dem Anschluß 5 einerseits und der Leitung BP und dem Anschluß 6 andererseits wird durch den Kolben H des Kolbenschieberventils G kontrolliert und führt zu einem Stabilisieren des Systems.
  • Das Volumen der komprimierten Luft in dem Druck behälter J gewährleistet die Fortdauer eines Druckes, der in der Leitung HP einen anderen Druck bestimmt, dessen Wert direkt mit der Oberfläche der Membranen und derjenigen des Kolbens K in Beziehung zu setzen. ist.
  • Dabei wird der Druck in dem Druckbehälter J, der an dem ManometeR N abzulesen ist, Bezugsdruck genannt, der implizit den Wert des Moments an dem Flüssigkeitsmotor C angibt, also der Wicklungsspannung bei einem bestimmten Spulendurchmesser. Dieser Bezugsdruck kann verringert oder auf Null reduziert worden mit Hilfe des Ventils R. Darüber hinaus ermöglicht das Ventil O ein rasches Ablassen des Druckes in dem Druckbehälter J.
  • Der Flüssigkeitsstandanzeiger L, der bei offenem Ventil auf den atmosphärischen Druck gewicht ist, ermöglicht zu prüfen, ob sich der Anfangs zustand nicht geändert hat, dh. ob das Luftvolumen in dem Behälter J unverandert ist.
  • Wenn sich das Material mit irgendeiner Geschwindigkeit bewegt, danne beginnt sich die Spule B zu drehen, wobei es sich ergeben kann, daß die Ausströmmenge der Pumpe A unzureichend ist, so daß sich.der Druck in der Leitung RP verringert, wodurch sich der Kolben H nach oben verschiebt und damit auf den Steuerkolben V einwirkt, was ein Ansteigen der Leistung der Pumpe A zur folge hat.
  • Während der Beschleunigungsperiode der Aufwickelspule B wird sich die Ausströmmenge der Pumpe A ständig erhöhen und erst danF stabilisieren, sobald die Geschwindigkeit der Spule B sich ebenfalls stabilisiert hat. Wenn im Gegensatz dazu die Geschwindigkeit verringert wird, so setzt der umgekehrte Vorgang ein, so daß es.pu einer Verminderung der Leistung der Pumpe A kommt. Insbesondere erzeugt die Wicklung mit konstanter linearer Geschwindigkeit eine kontinuierliche Verminderung der Winkelgeschwindigkeit der Aufwickeispule B infolge der Vergrößerung des Durchmessers d, wobei sich dle Leistung der Pumpe in gleicher Art und Weise verringerte Wenn in dem Dsuckbehälter J ein gleichbleibender Druck mit festein Bezug herrscht, dann erfolgt die Wicklung mit einem Anfangsmoment, das eine Spannung bei dem aufzuwickelnden Material in Beziehung zu einem bestimmten Durchmesser d der Spule B erzeugt.
  • Bei gleichem Anfangsmoment würde sich die Wicklungsspannung im selben Verhältnis verringern, wie sich der Durchmesser d erhöhte Daher muß dieses Moment entsprechend der Dicke des Materials verandert werden, in Abhängigkeit von der Anzahl der zur Aufwicklung notwendigen Umläufe und der entsprechenden Spannung T, die abnehmen muß, damit eine konstante Spannung erreicht wird nach der Formel: das Moment Cm = nTe wobei e die Dicke des Materials darstellt.
  • Das Korrekturventil U hat die Aufgabe, in den Druckgehälter J ständig derartige Mengen an Flüssigkeit einzuführen, daß sich der Druck erhöht und damit dem oben angeführten Gesetz folgt. Dabei wird die Luft in dem Behälter J komprimiert, wobei sich die Flüssigkeitsmengen im Verhältnis zum Druckanstieg verringern, entsprechend dem Mariott'schen Gesetz.
  • Die Pumpe S mit konstantem Hubraum, die von der Aufwickelspule B positiv mitgezogen wird, wandelt die Anzahl der Umdrehungen n um in ein Volumen an Flüssigkeit, die ständig dem Korrekturventil U am Anschluß 3 zugeführt wird, wo die Flüssigkeit über den Umsteuerungskolben Ab und den Steuerkolben Af zu dem doppelt wirkenden Kolben Ag gelangt, wie dies in Figur 4 dargestellt ist. Das Korrekturventil umfaßt den Umsteuerungskolben Ab, den Steuerkolben Af und den doppelt wirkenden Kolben Ag mit dem Arm Ah und den Anschlägen Ac und Ad, die ein System bilden, das eine Umkehrbewegung des Kolbens Ag erzeugt.
  • Das Ende des Abwärtshubes des Kolbens Ag erfolgt immer an der gleichen Stelle, da diese Bewegung durch den festen Anschlag Ac festgelegt ist, während im Gegensatz dazu der Aufwärtshub durch den verstellbaren Anschlag Ad verändert werden kann. An dem Kolben Ab kann eine geeignete Skalenscheibe angebracht werden, aufder das Produkt Te eingestellt werden kann.
  • Es ist in der Beschreibung erwähnt worden, daß der Dosierkolben Am durch den Druck aus der Leitung BP nach oben bewegt worden ist,wobei das Federblatt An durchgebogen ist Wenn sich der Kolben Ag in der unteren Stellung befindet, drückt er den Steuerkolben Aj, der das Schließen von BP bestima;t, wobei der Steuerkolben Aä nunmehr über den Anschluß 1 den Druckbehälter J mit dem Korrekturventil U yerbindet.
  • Dabei entspannt sich das Federblatt An und drückt mit Hilfe des Dosierkolbens Am die Flüssigkeit in den Druckbehälter J, bis ein Gleichgewicht zwischen der Federkraft und dem Druck in dem Behälter J"herrscht.
  • Dabei ist eane bestimmte Flüssigkeftsmengein den Druckbehälter J eingespritzt worden. Sobald; der Kolben Ag sich wieder nach oben bewegt, bewegt sich der Steuerkolben Aj ebenfalls nach oben, so daß der Dosierkolben Am auch nach oben gedrückt wird und in seine Ausgangsstellung zurückkehrt. Es muß noch erwähnt werden, daß der Druck in der Leitung BP, der das Federblatt An durchbiegt, höher ist als dergrößte Druck, der in dem Druckbehälter J existieren kann, so daß eine Entspannung des Federblattes möglich ist. Andererseits ist der Druck aus der Leitung BP auf das Federblatt An einem Gesetz unterworfen, das der folgenden Gleichung genügt: 1 (1 + p)² @ Folglich werden die eingespritzten Flüssigkeitsmengen eine Erhöhungdes Moments bestimmen, derart, daß die Wickelspannung konstant ist, wobei durch eine geeignete Regulierung des Korrekturventils die Möglichkeit besteht, die Spannung gemäß der Funktion in Figur 3 abnehmen zu lassen.
  • Das Ventil T" das zwischen der Hilfspumpe S und dem Korrekturventil U eingeschaltet ist, ermöglicht eine Regulierung des Korrekturventils bei Beginn des Wickelvorganges, wenn die Aufwickelspule B stillsteht.
  • Eine Verminderung des Abstandes von dem Anschlag Ad zu dem Arm Ah hat eine Verminderung des Hubes des doppelt wirkenden Kolbens Ag zur Folge, wobei die Flüssigkeit weder durch de Pumpe S noch durch das Ventil 2 abgezogen werden kann. Die durch den Anschlag Anlauf den Arm Ah ausgeübte Kraft hat zur Folge, daß sich der Umsteuerungskplben Ab nach oben bewegt, so daß sich der Kolben Ag und sein Arm Ah nunmehr verschieben können, wobei die Flüssigkeit unter dem Kolben Ag zu dem Behälter E abfließen kann und der obere Zylinderinhalt durch Ansaugen der Flüssigkeit über das Ventil T aus dem Behälter E gespeist wird, In dem Falle, wo sich der Umsteuerungskolben Ab in der oberen Stellung im Augenblick der Regulierung befindet, wandert die Flüssigkeit wie zuvor beschrieben.

Claims (4)

  1. Patentansprüche 1) Hydraulische Regelvorrichtung für eine Maschine zum Aufwickeln von faden- oder bahnförmigem Gutmit konstanter oder sich ändernden Spannungen, wobei eine von einem Motor angetriebene Flüssigkeitspumpe mit veränderbarer, von der Drehzahl unabhängig mittels eines Steuerkolbens regelbarer Leistung vorgesehen ist, die einen Flüssigkeitsmotor für die Aufwickelspule antreibt und die Flüssigkeit wird mittels einer Hilfspumpe aus einem Flüssigkeitsbehälter in den Hauptkreislauf gepumpt, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Flüssigkeit teilweise gefüllter Druckbehälter (J) vorgesehen ist, dessen Öffnung mittels einer Membrane (K) verschlossen ist, an der ein Kolben (H) eines Kolbenschieberventils (G) befestigt ist, wobei das Ventil (G) mehrere Ringräume aufweist pmd am oberen Ende des Kolbens (ii) an einem Anschluß g4) eine Leitung;zum Hauptkreislauf (Hp, BP) geführt ist und die Ringräume an den Steuerkolben (V), den Flüssigkeit sbehält er (-E) und ein Korrekturventil (U) mit einem Umsteuerungskolben (Ab), Steuerkolben (Af, Aj), einem doppelt wirkenden Kolben (Ag) und einem Dosaerkolben (Am) angeschlossen sind.
  2. 2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Umsteuerungskolben (Ab) außerhalb des Gehäuses in einem Schaft fortsetzt, der im oberen Bereich ein Gewinde aufweist, auf dem eiF verstellbarer Anschlag (Ad) angeordnet ist, während in einem Abstand dazu, unterhalb auf dem Schaft ein weiterer fester Anschlag (Ac) angebracht ist und zwischen den Anschlägen (Ac, Ad) ein an dem doppelt wirkenden Kolben (Ag) befestigter Arm (Ah) geführt ist, wobei dem Kolben (Ag) der erste Steuerkolben (Aj) gegenüberliegt, der einerseits mit dem Kolbenschieberventil (G) und andererseits mit dem mit einer Feder (An) beaufschlagten Dosierkolben (Am) und dem zweiten Steuerkolben (Af) in Wirkverbindung steht, und daß der zweite Steuerkolben (Af) an dem Umsteuerungskolben (Ab) angeschlossen ist.
  3. 3) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet3 daß im Boden des Druckbehälters (J) Anschlüsse (1,2) vorgesehen sind, wobei, von dem einen Anschluß (1) eine Leitung zu dem ersten Steuerkolben (Aj) und von dem zweiten Anschluß (2) eine Leitung zum einen Tell P) des Hauptkreislaufes geführt ist.
  4. 4) Vorricht;ung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle der Aufwickelspule (B) eine Pumpe (S) angeordnet ist, die Flüssigkeit aus dem Behälter (E) über ein Ventil (T) zu einem Anschluß (3) eines Ringraumes des IJmsteuerun.gskolbens (Ab) führt.
DE19691900373 1968-01-12 1969-01-04 Hydraulische Regelvorrichtung fuer eine Maschine zum Aufwickeln von faden- oder bahnfoermigem Gut mit konstanter oder sich aendernden Spannungen Pending DE1900373A1 (de)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2146586A1 (de) * 1971-09-17 1973-03-22 Rexroth Gmbh G L Mit einer konstantzug-regelung versehener hydrostatischer antrieb

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