DE2030242B2

DE2030242B2 - Wickeleinrichtung fuer konstante bahnspannung

Info

Publication number: DE2030242B2
Application number: DE19702030242
Authority: DE
Inventors: Hakumi Nagoya Kato (Japan)
Original assignee: Kawamoto Industrial Co Ltd , Nagoya (Japan)
Priority date: 1970-06-19
Filing date: 1970-06-19
Publication date: 1973-09-06
Also published as: DE2030242A1; DE2030242C3

Description

digkeit in an sich bekannter Weise mit einem Pufferglied versehen ist und daß in der Wirkverbindung zwischen Walzenverstärker und Baum verstärker ein Beschleunigungsverstärker vorgesehen ist.

Damit ist es möglich, daß auch Geschwindigkeitsänderungen sofort ausgeglichen werden, die nicht durch die Verstellung des Geschwindigkeitsregelknopfes Zustandekommen. Außerdem ist die Steuerung viel genauer und direkter, da nur die tatsächliche Geschwindigkeitsänderung der Zugwalze auf den Baumantrieb einwirkt.

Insbesondere ist es auch möglich, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ab- und wieder aufzuwikkeln, falls das zu wickelnde Material inzwischen gereckt oder geschrumpft wurde, wobei die Zugspannung beim Ab- und Aufwickeln jeweils konstant gehalten wird.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Darstellungen von Ausführungsbeispielen sowie aus der folgenden Beschreibung. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Wickeleinrichtung.

Fig. 2 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit zwischen der geschwindigkeitssteuernden elektromagnetischen Kupplung und der wicklungssteuernden elektromagnetischen Kupplung und

Fig. 3 eine grafische Darstellung für diese Beziehung, wenn die Bremse benutzt wird und sich die Maschine im Haltezustand befindet.

Die Wickeleinrichtung weist zwei Antriebseinrichtungen zum Wickeln auf, eine mechanische Abwickelantriebseinrichtung in Zusammenarbeit mit der Zugwalze, und eine Aufwickelantriebseinrichtung in Zusammenarbeit mit dem Aufwickelbaum, wobei jede Antriebseinrichtung axial gesondert mechanisch angetrieben und mittels elektrischen Stromes gesteuert wird. Die Antriebseinrichtung gibt die Kette mit konstanter Geschwindigkeit ab oder trägt sie aus; sie ist derart ausgeführt, daß die Geschwindigkeit sich in gewünschter Weise ändern kann, während das Drehmoment konstant gehalten wird. Bei der Aufwickeleinrichtung nimmt der Durchmesser zu, wenn die Ketten aufgewickelt werden, und umgekehrt proportional dazu nimmt die Drehgeschwindigkeit ab; die Wickelspannung sollte hierbei konstant gehalten werden, wie auch der Austrag konstant gehalten wird.

Auf Grund dieser Gegebenheiten hat der Baum der Aufwickelantriebseinrichtung einen größeren Umfang und demgemäß eine größere Trägheit als die Zugwalze der mechanischen Antriebseinrichtung, unterliegt daher eine Verzögerung und kann der leichteren Zugwalze nicht folgen, wenn die Geschwindigkeit dieser Walze beschleunigt wird. Andererseits sollte sich—wegen der typischen Eigenschaften von Wickelgarn - der Baum in einer etwas weiter vorn befindlichen Drehlage als die Zugwalze befinden, mindestens in einem Ausmaß voreilend, daß eine entsprechende Spannung zustande kommt, andernfalls ruft die Verzögerung des Baumes ein Schlaffwerden der Kette sowie Unregelmäßigkeit des Wickelgarns auf dem Baum hervor.

Aus den oben erwähnten Gründen wird zu der Zeit der Beschleunigung der Geschwindigkeit der Zugwalze der elektrische Strom zur wicklungssteuernden elektromagnetischen Kupplung verstärkt, die aus der Antriebsquelle zum Baum Leistung überträgt, um hierdurch die Verzögerung der Drehung des Baumes vorübergehend auszugleichen.

Die Einrichtung liefert einen elektrischen Strom proportional dem Verhältnis der Durchmesser der zwei Kettenlagen (der Kettenlage zu Beginn und am Ende des Aufwickeins) an die wicklungssteuernde elektromagnetische Kupplung während des Zeitintervalls, proportional der erhöhten Geschwindigkeit der Zugwalze, als geschwindigkeitssteigernden Strom.
Der Grund, weshalb die bremssteuernde elektromagnetische Kupplung benutzt wird, ist folgender: Wenn bei kleiner Baumspulenanzahl die Stärke der Wickelgarnspannung kleiner ist als diejenige des mechanischen Drehverlustes, bestehen keine Probleme; wenn aber viele Spulen vorhanden sind, wird die Stärke der Wickelgarnspannung größer als diejenige des mechanischen Drehverlustes, und demgemäß wird die mechanische Antriebseinrichtung von der Wickelgarnspannung getrieben und Steuerung der Spannung wird unmöglich; die geschwindigkeitssteuernde elektromagnetische Kupplung kann wegen der baulichen Gegebenheiten nicht dazu gebracht werden, die Antriebseinrichtung in umgekehrter Richtung zu drehen, was wiederum die umgekehrte Drehkraft erfordert, oder daß die Bremse die Drehung anhält. Die bremssteuernde elektromagnetische Kupplung ist also vorgesehen, damit die Spannung entsprechend der Stärke der Wicklungsgarnspannung, die für die elektromagnetische Kupplung der Wicklungsvorrichtung (dem Baum) vorbestimmt ist, so gestaltet werden kann, daß sie im bremssteuernden Verstärker wirksam wird, damit auf diese Weise verhindert wird, daß die mechanische Antriebseinrichtung durch die Wickelgarnspan-. nung angetrieben wird.

Ein wesentliches Merkmal der Wickeleinrichtung ist, daß durch die geschwindigkeitssteuernde elektromagnetische Kupplung und die wicklungssteuernde elektromagnetische Kupplung an die Zugwalze und den Baum Leistung übertragen wird, wobei ein Tachometergenerator unmittelbar an jedes von ihnen und außerdem an den Differentialverstärker angeschlossen ist. Die Höhe der Differenzspannung wird an den Wicklungssteuerverstärker gelegt, der seinerseits von der Zugspannungsvoreinstelleinrichtung gesteuert wird, und eine Spannung proportional der voreingestellten Zugspannung wird über den Bremssteuerverstärker der bremssteuernden elektromagnetischen Kupplung zugeführt. Außerdem ist an der Welle der Zugwalze eine mechanische Bremseinrichtung angeordnet.

Im einzelnen lassen die Zeichnungen folgendes erkennen:

Nach Fi g. 1 sind mit Ml und Ml elektrische Motore bezeichnet, M- C, W- C und B · C lassen die geschwindigkeitssteuernde elektrische Kupplung bzw. die wicklungssteuernde elektromagnetische Kupplung bzw. die bremssteuernde elektromagnetische Kupplung erkennen. M, W und B sind entsprechend der geschwindigkeitssteuernde Verstärker, der wicklungssteuernde Verstärker und der bremssteuernde Verstärker. Wr² zeigt einen Differentialverstärker, T- Gl und T- GI geben Tachometergeneratoren wieder. Vorgesehen sind weiter eine Zugwalze 1, ein Baum 2, eine Zugspannung vorbestimmende Einrichtung 3, eine geschwindigkeitsvorbestimmende Einrichtung 4, ein Puffersteuerblock 5, ein Beschleunigungsverstärker 6, ein Wechselventil 7, ein Kolben 8, eine luftgetriebene Bremseinrichtung 9, und z. B. textile Ketten 10. Die elektromagnetischen Kupplungen

M- C, W- C und B ■ C sind mit elektrischen Stromverstärkern M, W und B ausgerüstet, damit jeder von ihnen entsprechend gespeist wird. Der Generator T-CI ist an der Ausgangswellenseite der Zug- oder Aufnahmerolle 1 angeordnet, während der Generator T- G2 an der Ausgangswellenseite des Baumes 2 vorgesehen ist, wodurch die Differenz der Spannungen, die proportional zu den entsprechenden Umdrehungszahlen der Ausgangswellen der Generatoren erzeugt werden, an den Differentialverstärker Wr² gelegt wird, während die Höhe der Spannung proportional der vorbestimmten Zugspannung, wie sie durch die am wicklungssteuernden Verstärker angeordnete zugspannungsvorbestimmende Einrichtung verwirklicht ist, an den bremssteuernden Verstärker B gelegt wird. Dadurch wird die Größe des Ausgangs der bremssteuernden elektromagnetischen Kupplung B ■ C zugegeben. Außerdem befindet sich ein Beschleunigungsverstärker 6 zwischen dem Wicklungssteuerverstärker Wund der geschwindigkeitssteuernden elektromagnetischen Kupplung M ■ C; des Weiteren ist an der Welle der Zugwalze 1 eine mit einem Wechselventil ausgerüstete Luftbremseinrichtung 9 vorgesehen.

Die Arbeitsweise der Wickeleinrichtung ist folgende:

Die geschwindigkeitssteuernde elektromagnetische Kupplung M ■ C treibt die Zugwalze 1 und gestattet, daß ein gewisser Betrag von elektrischem Strom entsprechend der mittels der geschwindigkeitsvorbestimmenden Einrichtung vorbestimmten Geschwindigkeit in den Motor fließt. Die Steuerung der Geschwindig-' keit wird mit Hilfe einer Art »Rückkopplung« des Tachometergenerators T-Gl verwirklicht, der mit der Ausgangswelle von M ■ C verbunden ist, wodurch eine stabilisierte Geschwindigkeit gehalten wird. In der bremssteuernden elektromagnetischen Kupplung B ■ C fließt der elektrische Strom in der Richtung entgegengesetzt zum Strom in der geschwindigkeitssteuernden elektromagnetischen Kupplung M ■ C, wodurch die Bremskraft ausgeübt wird, deren Stärke sich mit der Arbeitsgeschwindigkeit von M · C in Übereinstimmung befindet. Arbeitet der Generator T- Gl derart, daß die Geschwindigkeit der Zugwalze 1 höher ansteigt als diejenige, welche von der Zugspannung der wicklungssteuernden elektromagnetischen Kupplung W- C vorbestimmt wird, nimmt die Stärke des elektrischen Stromes in den M- C ab, ebenso auch die Geschwindigkeit; zur selben Zeit steigt die Stärke des in der bremssteuernden elektromagnetischen Kupplung B ■ C fließenden elektrischen Stromes in der entgegengesetzten Richtung, was zu einem Ansteigen des Bremsmomentes und zu einem Absinken der Geschwindigkeit der Zugwalze 1 führt.

Demgemäß steigt, wenn die Zugspannung groß ist, das Bremsmoment, und dieses nimmt ab, wenn die Zugspannung kleiner ist, wodurch Anstieg oder Abfall der Geschwindigkeit ohne Rücksicht auf die Wicklungsgarnspannung verhindert werden. Zur selben Zeit arbeitet die geschwindigkeitssteuernde Kupplung M ■ C, die sich selbst steuert, und sie verhindert bei großer Wicklungsspannung eine von der Zugspannung verursachte Versetzung des Garnes. Die bremssteuernde elektromagnetische Kupplung B ■ C wirkt derart, daß sie den mechanischen Verlust an Drehung der Baumantriebseinrichtung ausgleicht. In der wicklungssteuernden elektromagnetischen Kupplung W- C fließt der elektrische Strom gemäß der vorbestimmten Stärke der Zugspannung, dreht den Baum und hält die Zugspannung zwischen der Zugwalze und dem Baum aufrecht. Beginnt die Zugwalze sich zu drehen, dreht sich auch W · C, bis sich hier eine vorbestimmte Zugspannung zwischen Zugwalze und Baum entwickelt. Die vorbestimmte Stärke wird zwischen beiden konstant gehalten. Werden die auf dem Baum 2 aufgewundenen Ketten 10 dicker und wird der Durchmesser der Garnlage größer, nimmt die ίο Stärke des Drehmoments entsprechend ab. Um jedoch die Zugspannung konstant zu halten, sollte das Drehmoment ebenfalls konstant gehalten werden, wofür die Drehmomentabnahme ausgeglichen werden sollte. Zu diesem Zweck wird die Stärke des in W - C fließenden elektrischen Stromes erhöht, um hierdurch das Drehmoment zu erhöhen und die Zugspannung konstant zu halten, und zwar mit Hilfe des Differentialverstärkers Wr²; es besteht hierbei ein Trennkreis zwischen dem an die geschwindigkeitssteuernde elektromagnetische Kupplung M · C angeschlossenen Generator T ■ Gl und dem an die wicklungssteuernde elektromagnetische Kupplung M ■ C angeschlossenen Generator T ■ GI. In diesem Falle steigt die Stärke des elektrischen Stromes proportional zum Verhältnis der Durchmesser von Garnlagen, und zwar ohne Rücksicht auf die Geschwindigkeit der Zugwalze 1. Steigt die Geschwindigkeit der Ketten 10, braucht der Baum 2 für seine Geschwindigkeitsbeschleunigung einen höheren elektrischen Strom, da dort nur der Strom gemäß der vorbestimmten Wicklungszugspannung fließt.

Zu der Zeit des Anstiegs der Geschwindigkeit des Garnes herrscht in der geschwindigkeitssteuernden elektromagnetischen Kupplung M · C momentan eine große Stromstärke. Nimmt die Drehgeschwindigkeit zu, nimmt der Strom infolge der »Rückkopplung« des Tachometergenerators T ■ Cl ab. Indem somit der Stromanteil zum Beschleunigungskreis 6 und sodann zur wicklungssteuernden elektromagnetisehen Kupplung W · C gegeben wird, steigen sowohl der Antrieb der Zugwalze 1 durch die elektromagnetische Kupplung für die Geschwindigkeitssteuerung M ■ C, als auch der Antrieb des Baumes 2 durch die elektromagnetische Kupplung für die Wicklungssteuerung W ■ C mit derselben kreisförmigen Geschwindigkeit ihres Garnes an.

Nimmt die Geschwindigkeit des Garnes ab, nimmt auch diejenige des Baumes 2 von selbst ab, und zwar durch Zunahme ihres eigenen Gewichts und der mechanischen Verluste. Die für die Erniedrigung der Geschwindigkeit zu dieser Zeit erforderliche Zeitspanne kann (in angemessener Weise) mit Hilfe des Dämpfungssteuerblocks 5 an der Seite von M · C eingestellt werden. Zur Zeit des Anstiegs der Geschwindigkeit ist auch der Dämpfungssteuerblock wirksam, indem er, wie sich versteht, den plötzlichen Schock absorbiert. Hält das Garn an, wird eine mechanische Luftbremse an die Ausgangswelle der geschwindigkeitssteuernden elektromagnetischen Kupplung M ■ C gelegt. Die bremssteuernde elektromagnetische Kupplung B ■ C erzeugt ein Bremsmoment proportional der Anzahl der Umdrehungen; besteht keine Drehung, nimmt die Stärke des Bremsmomentes in einem Ausmaß ab, daß dieses Moment kein Gleichgewicht mit dem Moment der wicklungssteuernden elektromagnetischen Kupplung W ■ C halten kann.

Insbesondere ist, wenn der Wicklungsbaum allein

arbeitet, d. h., wenn die Ruhezugspannung ausgeübt wird, ein vollständiges Anhalten von M · C erforderlich, was die Anwendung der Luftbremse nötig macht. Beginnt der Arbeitsvorgang, stellt die bremssteuernde elektromagnetische Kupplung B ■ C den Austritt der Luft mit Hilfe des Geschwindigkeitssteuerorgans ein, welches die Geschwindigkeit in nur einer Richtung steuert, bis das Moment eine bestimmte Stärke erreicht und genügend groß ist. Demzufolge nimmt, wie es Fig. 3 erkennen läßt, das Moment längs der dort veranschaulichten Kurve ab, wobei es das Bremsmoment der bremssteuernden elektromagnetischen Kupplung B ■ C ausgleicht und anpaßt.

Besonders wird bei niedriger Wicklungsspannung die Wirkung des mechanischen Verlustes größer, was es erschwert, die Zugspannung konstant zu halten. Um die Wicklungsspannung stabil zu halten, ist zwischen der Zugwalze 1 und dem Baum 2 eine Tastrolle 11 angeordnet, die mit einem Zugspannungsfühler 12 ausgestattet ist. Die von diesem Fühler abgeleitete Abweichspannung wird verstärkt, der Strom entsprechend zum wicklungssteuernden Verstärker W geschickt.

Durch Anwendung dieser Einrichtung läßt sich eine Wicklungsvorrichtung größerer Leistungsfähigkeit gewinnen, die bei konstanter Wicklungsgarnspannung betrieben werden kann, abgesehen von einer Wicklungsvorrichtung, die bei einer Wicklungsspannung betrieben wird, die niedriger als die Größe der mechanischen Verluste ist.

Die vorliegende Erfindung verwirklicht daher gemäß den veranschaulichten und geschilderten Ausführungen eine günstige und änderbare Wicklungsgeschwindigkeit unter konstanter Zugspannung zu erlangen. Hält die Zugwalze an, läßt sich das Schlaffwerden oder Durchhängen der Ketten durch eine Art Bauch der Stillstandzugspannung verhindern. Demzufolge besteht keine Notwendigkeit der Anwendung der Tänzerrolle zur Aufnahme des Durchhangs oder einer Fühlrolle zur Feststellung der Stärke der Zugspannung, wodurch die Wickelzugspannungen im Bereich von minimal 10 kg bis zu maximal etwa 300 kg eingestellt und angepaßt werden können. Wird außerdem der Wicklungsbaum in Form des Doppelbaumes benutzt, läßt sich entsprechend eine Wicklungsspannung von etwa 600 kg Höchstwert einstellen und anpassen; die Leistungsfähigkeit ist jedenfalls sehr erheblich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

309536/82

Claims

Patentanspruch:

Wickeleinrichtung für konstante Bahnspannung, mit einem Aufwickelbaum und einer Zugwalze, mit einer elektromagnetischen, steuerbaren Baumantriebskupplung und einem Baumtachogenerator in Wirkverbindung mit dem Aufwickelbaum, mit einer elektromagnetischen, steuerbaren Walzenantriebskupplung, einer elektromagnetischen, steuerbaren Bremskupplung und einem Walzentachogenerator in Wirkverbindung mit der Zugwalze, mit einem Differenzverstärker zur Aufnahme der Tachogeneratorensignale und Abgabe eines Differenzsteuersignals, einem steuerbaren Baumverstärker zur Differenzsignalverstärkung zur Steuerung der Baumantriebskupplung derart, daß eine konstante, einstellbare Bahnspannung gewährleistet wird, mit einem steuerbaren Walzenverstärker zur Aufnahme des Walzentachogeneratorsignals und Abgabe eines Steuersignals an die Walzenantriebs- und Bremskupplung derart, daß eine konstante, einstellbare Bahngeschwindigkeit gewährleistet wird, gekennzeichnet dadurch, daß eine Einstellvorrichtung (4) für die Baumgeschwindigkeit in an sich bekannter Weise mit einem Pufferglied (5) versehen ist, und daß in der Werkverbindung zwischen Walzenverstärker (M) und Baumverstärker ( W) ein Beschleunigungsverstärker (6) vorgesehen ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wickeleinrichtung für konstante Bahnspannung, mit einem Aufwickelbaum und einer Zugwalze, mit einer elektromagnetischen, steuerbaren Baumantriebskupplung und einem Baumtachogenerator in Wirkverbindung mit dem Aufwickelbaum, mit einer elektromagnetischen, steuerbaren Walzenantriebskupplung, einer elektromagnetischen, steuerbaren Bremskupplung und einem Walzentachogenerator in Wirkverbindung mit der Zugwalze, mit einem Differenzverstärker zur Aufnahme der Tachogeneratorensignale und Abgabe eines Differenzsteuersignals, einem steuerbaren Baumverstärker zur Differenzsignalverstärkung zur Steuerung der Baumantriebskupplung derart, daß eine konstante, einstellbare Bahnspannung gewährleistet wird, mit einem steuerbaren Walzenverstärker zur Aufnahme des Walzentachogeneratorsignals und Abgabe eines Steuersignals an die Walzenantriebsund Bremskupplung derart, daß eine konstante, einstellbare Bahngeschwindigkeit gewährleistet wird.

In der einschlägigen Technik war es lange Zeit nicht möglich, die Ketten auf dem Baum mit konstanter Spannung aufzuwickeln, wenn das Verhältnis der Durchmesser der Garnlagen zu Beginn und am Ende des Aufrollens groß wird, insbesondere wenn, wie neuerdings, die Garne zu großen Spulen und entsprechenden Packungen aufgewickelt werden und demzufolge der Durchmesser der Garnlagen größer wird und somit auch das Verhältnis der Durchmesser am Beginn und Ende des Wickeins größer wird; in solchen Fällen war es bisher sehr schwierig, mit konstanter Geschwindigkeit und konstanter Spannung aufzuwik-

Jceln.

Aus der USA.-Patentschrift 2 943 809 ist eine Wikkeleinrichtung mit einer Bahnzugregelung bekannt. Die Einrichtung besitzt eine Zugwalze, die über eine elektromagnetische Antriebskupplung von einem Motor angetrieben und über eine elektromagnetische Bremskupplung abgebremst werden kann. Auch der Aufwickelbaum wird über eine elektromagnetische Antriebskupplung von einem Motor angetrieben. Mit Zugwalze und Baum ist jeweils ein Tachogenerator verbunden, die Wechselspannungen mit der Drehzahl entsprechender Amplitude und Frequenz erzeugen. Gleichgerichtete Generatorspannungen von Walze und Baum werden gegeneinander geschaltet, die Differenzspannung wird zur Steuerung von Thyratrons verwendet, die die Baumkupplungsspeisespannung liefern.

An der Zugwalze ist ein zweiter Tachogenerator angeordnet, dessen gleichgerichtete Spannung zur ao Steuerung der Antriebs- und Bremskupplungen der Zugwalze dient.

Eine schnelle Veränderung der Geschwindigkeitseinstellung verursacht einen positiven oder negativen Stromstoß, der der Baumsteuerung ebenfalls zugeführt wird.

Nachteilig ist bei der Anordnung, daß eine Beschleunigung oder Verzögerung des Baumantriebs nur auf Grund von einer Änderung in der Stellung des Potentiometers erfolgt, das zur Einstellung der Zugwalzengeschwindigkeit dient. Das ist nachteilig, da auch auf andere Weise kurzfristig Änderungen in der Zugwalzengeschwindigkeit auftreten können, z. B. durch Belastungsänderung oder Netzspannungsänderungen beim Antrieb des Motors Ml. Die träge Regelung des Aufwickelbaumantriebs könnte diese Geschwindigkeitsänderung der Zugwalze nicht sofort durch entsprechende Drehgeschwindigkeitsänderung ausgleichen und das aufzuwickelnde Gut könnte zu stark gedehnt werden oder zu schlaff werden, so daß die Wicklung ungleichmäßig wird.

Die deutsche Offenlegungsschrift 1462752 zeigt eine elektromagnetisch wirkende Bremseinrichtung, die von der Bahnspannung mittels einer Fühlrolle gesteuert wird. Es können mit der beschriebenen Einrichtung jedoch Spannungen nur in einem engen Bereich eingestellt werden.

Die USA.-Patentschrift 3 506 863 lehrt die Verwendung einer Fühlrolle zur Steuerung einer elektromagnetischen Antriebskupplung. Auch hier ist der Einstellbereich sehr eng.

Die Zeitschrift APR 42/1969, Seite 1492 offenbart verschiedene Bremsvorrichtungen, u.a. auch eine mechanische Friktionsbremse, die durch Federdruck oder pneumatisch zusammengedrückt wird. Aus der deutschen Auslegeschrift 1252 448 ist es bekannt, eine Einstellvorrichtung für eine Drehgeschwindigkeit mit einem Pufferglied derart zu versehen, daß die Einstellsignale eine Verzögerung erhalten. Dadurch wird eine genaue Steuerung geliefert, weil schnelle Veränderungen der Geschwindigkeitseinstellung nur gedämpft weitergegeben werden.

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Wickelvorrichtung zu schaffen, die eine genauere Wickelgutsteuerung liefert, ohne daß die Möglichkeit der Einstellung sehr unterschiedlicher Wickelspannungen und -geschwindigkeiten verlorenginge.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Einstellvorrichtung für die Baumgeschwin-