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Verfahren und Vorrichtung zur Regelung
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der Spannkraft eines bahnförmig zugeführten Gutes Die Brfindeng hetrifft
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Spannkraft eines einem Aufwickelrotor
bahnformig zugeführten Gutes.
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Es gibt, inshesondere in der Textilindustrie, Anwendungsfalle, bei
denen die Konstanthaltung der Spannkraft eines einem Aufwickelrotor bahnförmig zugeführten
Gutes besonders wichtig ist. Das ist zum Beispiel auch bei Zettel- oder Schärmaschinen
der Fall, bei denen Fadenscharen gleicher Länge aufgewickelt werden müssen. Bekannte
Vorrichtungen zur Regelung der Spannkraft sind aufwendig, weil die Messung und die
Regelung an weit voneinander entfernten Stellen des Gutes und außerdem weit von
dem Aufwickelrotor entfernt vorgenommen wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Regelung der Spannkraft
eines einem Aufwickelrotor balinförmig zugeführten
Gutes präzise
und mit geringem Aufwand durchzufGhren.
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Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß das Gut über ein
die Spannkraft regelndes und messendes Umlentwalzenpaar dem Aufwickelrotor zugeführt
wird. Dabei kann z. B. die eine Tjrnlenkwalze des Umlenkwalzenpaares der Messung
und Regelung der Spannkraft und die andere lediglich der Richtungsumlenkung des
Gutes dienen. Alternativ hierzu kann die eine Umlenkwalze der Regelung und die andere
der Messung der Spannl-waft dienen. Vorteilhaft wird die Grö.Be der Spannkraft laufend
gemessen und in Abhangigkeit vom gemessenen Wert der Spannkraft eine Bremskraft
auf zumindest eine der beiden Umlenkwalzen ausgeübt.
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In weiterer, vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen,
daß zumindest eine der beiden Umlenkwalzen beweglich gelagert und durch eine verEnderlichet
der Spannkraft des Gutes entgegengesetzt gerichtete Gegenkraft belastet wird, wobei
die Große der Gegenkraft laufend gemessen und die Bremskraft in AbhJngigkeit von
den gemessenen Werten der Gegenkraft ausgeübt wird. Vorteilhaft wird dabei durch
Mittel der Schaltung undfoder Anordnung
bei der Messung und/oder
Auswertung der Gegenkraft eine Proportionalität zwischen der Spannkraft und der
Gegenkraft erreicht.
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Zur DurchfEhrung des vorgeschlagenen Verfahrens wird nach einem weiteren
Merkmal der Erfindung dem Aufwickeirotor ein der Regelung und Messung der Spannkraft
des bahnfbrmig gefhrten Gutes dienendes Umlenkwalzenpaar zugeordnet. Dabei ist entweder
die eine Umlenkwalze für die Messung Fall Regelung der Spannkraft und die andere
lediglich für die Richtungsumlenkung des Gutes eingerichtet, oder es ist die eine
Umlenkwalze für die Regelung und die andere für die Messung der Spannkraft :ustiidig.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besitzt zumindest eine der
beiden Umlenkwalzen eine Vorrichtung zur AusUbung einer steuerbaren Bremskraft.
Diese Vorrichtung hat nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung einen steuerbaren
Bremsmotor, einen steuerbaren Bremsmagneten oder eine steuerbare Wirbelstrombremse.
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In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist zumindest eine
der beiden Umlenkwalzen beweglich gelagert und
durch eine verAnderliche,
der Spannkraft des Gutes entgegengesetzt gerichtete Gegenkraft belastet, deren Große
mittels einer zugeordneten Meßvorrichtunq laufend meßbar ist.
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Vorteilhaft ist die Meßvorrichtung mit der Bremsvorrichtung durch
Regelelemente zum Zweck der Regelung der Bremskraft nach den aus der Spannkraft
bzw. Gegenkraft gewonnenen, der Spannkraft proportionalen Werten verbunden.
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Die erwünschte Proportionalität zwischen Spannkraft und Gegenkraft
ist in Sonderfällen bereits dann erreichbar, wenn zumindest die der Messung der
Spannkraft bzw. Gegen kraft dienende Umlenkwalze in Schwingen gelagert ist. In jedem
Fall ist die ProportionalitSt vorhanden, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung
die Drehachsen der Schwingen in die Auf laufebene des auflaufenden Trums des bahnf<3rmig
geführten Gutes gelegt sind. In der praktischen Ausführung ist zumindest an einer
Schwinge ein Element befestigt, das eine der Spannkraft des dem Aufwickelrotor bahnförmig
zugefthtten Gutes entgegengesetzt gerichtete Gegenkraft ausübt. Dabei ist zumindest
einer Schwinge eine Meßvorrichtung zur Messung der Gegenkraft rugeordnetX
Die
Erfindung wird in den folgenden Abschnitten unter Zuhilienahme der Zeichnungen noch
weiter erläutert.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in
dem geringen technischen Aufwand, der weitgehen verzbgerungsfreien und unaestörten
B.egelunq der Spannkraft und der Möglichkeit, mit einfachen Mitteln der Spannkraft
proportionale Meßwerte zu gewinnen.
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In den Zeichnungen sind in den Fig. 1, 2 und 3 schematisch drei unterschiedliche
Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Fig. 4 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel
der in Fig. 3 dargestellten Erfindungsvariante.
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In Fig. 1 erkennt man ein Umlenkwalzenpaar 1t, das aus den Umlenkwalzen
12 und 13 besteht. Die Umlenkwalze 12 ist an einer stationär befestigten Konsole
14 drehbar auf gehängt.
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Eine zweite Konsole befindet sich am anderen Ende der Umlenkwalze
12 und ist daher in der Zeichnung nicht sichtbar.
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Die Umlenkwalze 13 ist in einer Schwinge 15 drehbar gelagert. Eine
zweite Schwinge ist am anderen Ende der Umlenkwalze 13 angeordnet und daher ebenfalls
in der Zeichnung nicht sichtbar. Das zahnförmig geführte Gut 16 wird in Richtung
des
Pfeils 17 der Umlenkwalze 12 zugeführt, umschlingt diese Umlenkwalze halb und gelanat
gegen die Richtung des Pfeils 17 als auflaufendes Trum 18 zur Umlenkwalze 13, umschlingt
auch diese Umlenkwalze halb und wird als ablauf endes Trum 19 in Richtung des Pfeils
20 einem nicht dargestellten Aufwickelrotor zugef t.
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Die Drehachse 21 der Schwinge 15 liegt in der Auf auf ebene des auf
die Umlenkwalze 13 auflaufenden Trums 18.
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Der Umlenkwalze 13 ist eine Vorrichtung 22 zur Ausübung einer steuerbaren
Bremskraft zugeordnet. Die Vorrichtung 22 besitzt eilen steuerbaren Bremsmagneten
23, der einem Ausleger 24 der Schwinge 15 befestigt ist. Am gleichen Ausleger ist
mittels eines Drehgelenks 25 ein zweiarmiger Hebel 26 so gelagert, daß er mit dem
Ausleger 24 eine Schere bildet. Sin Bremsband 27 ist um eine mit der Umlenkwalze
13 verbundene Bremstrommel 28 geschlungen.
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Ein Ende des Bremsbandes 27 ist am Drehgelenk 25, das andere Ende
am HEkeS 26 befestigt. Wenn der Bremsmagnet 23 durch einen von der Leitung 29 über
die Wicklung 30 zur Erdungsstelle 31 fließenden Strom erregt ist, wirkt die Betätigungsstange
32 in Richtung des Pfeils 33 mit einer
der Stromstärke entsprechenden
Kraft auf den Hebel 26 ein, so daß das Bremsband 27 entsprechend gespannt wird und
eine Bremswirkung eintritt. Wenn in der Leitung 29 kein Strom fließt, wird die Betätigungsstange
32 gegen die Richtung des Pfeils 33 selbsttatig zurückgestellt.
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Die Umlenkwalze 13 ist über die Schwinge 15 mit einer Gegelkraft belastet,
die der in Richtung des Pfeils 20 wirkenden Spannkraft des Gutes 16 entgegengesetzt
gerichtet ist, Diese Gegenkraft wird durch eine stationär aufgehängte Zugfeder 34
hervorgerufen, die tiber eine Verbindungsstange 35 an eine Gelenkpunkt 36 der Schwinge
15 angreift.
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An der hinteren, in der Zeichnung nicht sichtbaren Schwinge der Umlenkwalze
13 befindet sich eine gleichartige Zugfeder gleicher Stärke und Charakteristik.
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Der Schiringe 15 ist eine Meßvorrichtung 37 zur Messung der Gegenkraft
zugeordnet. Sie Besteht aus einem veränderlichen elektrischen Widerstand 38, dessen
Schleifer 3 tiber eine biegsane Leitung 40 mit der Leitung 29 verbunden ist.
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Am Eingang des Widerstands 38 liegt eine Spannungsquelle 41.
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Sobald sich die Spannkraft ii ablaufenden Trum 19 des bahaförnig geführten
Gutes erhöht, wird der Schleifer 39 gegen die Kraft der Zugfeder 34 nach links ausgelenkt,
wodurch die durch den Schleifer 39 an Widerstand 38 abgegriffene elektrische Spannung
geringer wird. Das hat eine geringere Erregung des Bremsmagneten 23 zur Folge, so
daß die Wirkung der Bandbremse nachläßt. Die nachlassende Breimrirkung führt zu
einer Verminderung der Spannkraft.
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Wenn sich in umgekehrten Fall die Spannkraft im ablaufenden trum 19
vermindert, wird der Schleifer 39 unter der Wirkung der Zugfeder 34 nach rechts
ausgelenkt, wodurch die abgegriffene Spannung größer wird. Die dadurch bedingte
Verstärkung der Kraft des Bremsmagneten 23 führt zu einer stärkeren Wirkung der
Bandbremse, wodurch sich die Spannkraft des Trums 19 erhöht.
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Beim Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 2 erkennt nan ein
Umlenkwalzenpaar 51, das aus den Unlenkvalzen 52 und 53 besteht. Die Umlenkwalze
52 ist auf einer stationär befestigte Achse 54 drehbar gelagert. Die Umlenkwalze
53 ist in eieer Schwinge 55 drehbar gelagert. Eine zweite
Schwinge
ist am anderen Ende der Umlenkwalze 53 angeordnet und daher in der Zeichnung nicht
sichtbar, Das bahnförmig geführte Gut 56 wird in Richtung des Pfeils 57 der Umlenkwalze
52 zugeführt, umschlingt diese Umlenkwalze halb und gelangt gegen die Richtung des
Pfeils 57 zur Umlenkwalze 53, umschlingt auch diese Umlenkwalze halb und wird in
Richtung des Pfeils 58 einem nicht dargestellten Aufwickelrotor zugeführt.
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Die Drehachse 59 der Schwinge 55 liegt bei diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung nicht in der Auf lau fnbene des bahnfdrmig geführten Gutes. Der Umlenkwalze
52 ist eine Vorrichtung 62 zur Aushebung einer steuerbaren Bremskraft zugeordnet.
Die Vorrichtung 62 besitzt einen steuerbaren Bremsmagneten 63, der stationär angeordnet
ist. An einem stationären Drehgelenk 64 ist ein zweiarmiger Kabel 65 schwenkbar
gelagert. Ein Bremsband 66 ist um eine mit der Umlenkwalze 52 verbundene Bremstrommel
67 geschlungen.
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Ein Ende des Bremsbandes 66 ist am Drehgelenk 64, das andere Ende
am Hebel 65 befestigt. Wenn der Bremsmaçnet 63 durch einen von der zeitung 63 über
die Wicklung 69 zur Erdungsstelle 70 fließenden Strom erregt ist, wirkt die Betätigungsstange
71 in Richtung des Pfeils 72 sit einer
der Stromstarke entsprechenden
Rraft auf den Hebel 65 ein, so daß das Bremsrand gespannt wird und eine Bremswirkung
eintritt. Wenn in der Leitung 68 kein Strom fließt, wird die Betätigungsstange 71
gegen die Richtung des Pfeils 72 selbsttätig zurückgestellt.
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Die Umlenkwalze 53 ist Aber die Schwinge 55 mit einer Gegenkraft belastet,
die der in Richtung des Pfeils 58 wirkenden Spannkraft des ablaufenden Trums 73
des Gutes 56 entgegengesetzt gerichtet ist. Diese Gegenkraft wird durch eine stationär
aufgehängte Zugfeder 74 hervorgerufen, die über eine Verbindungsstange 75 an einem
Gelenkpunkt 76 der Schwinge 55 angreift. An der hinteren, in der Zeichnung nicht
sichtbaren Schwinge der Umlenkwalze 53 greift eine gleichartige Zugfeder gleicher
Stärke und Charakteristik an.
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Der Schwinge 55 ist eine MeRvorrlchtung 77 zur Messung der Gegenkraft
zugeordnet. Sie besteht aus einem veränderlichen elektrtschen Widerstand 78, dessen
Schleifer 79 über eine biegs Leitung 80 mit der Leitung 68 verbunden ist.
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Am Eingang des Widerstandes 78 liegt eine Spannungsquelle 81.
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Sobald sich die Spannkraft im ablaufenden Trum 73 erhöht, wird der
Schleifer 79 gegen die Kraft der Zugfeder 74 nach links ausgelenkt, wodurch die
durch den Schleifer 79 am Widerstand 38 abgegriffene elektrtsebe Spannung geringer
wird. Das hat eine geringere Erregung des Bremsmagneten 23 zur Folge, so daß die
Wirkung der Bandbremse nach läßt. Die nachlassende Bremswirkung führt gemäß der
erwünschten Regelung zu einer Verminderung der Spannkraft.
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Wenn sich im umgelcehrten Fall die Spannkraft ii ablaufenden Trum
73 vermindert, wird der Schleifer 79 unter der Wirkkung der Zugfeder 74 nach rechts
ausgelenkt, wodurch die abgegriffene Spannung größer wird. Die dadurch bedingte
Verst.kung der Kraft des Bremsmagneten 63 führt zu einer sttrkeren Wirkung der Bandbremse,
wodurch sich die Spannkraft des Trums 73 erhöht, ebentslln wieder gemäß der erwünschten
Regelung.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 erkennt ian ein Umlenkwalzenpaar
82, das aus den Umlenkwalzen 83 und 84 besteht.
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Beide Umlenkwalzen sind fn alnsr Schwinge a5 drehbar gelagert. Eine
zweite Schwinge ist an anderen Ende der Umlenkwalzen angeordnet und daher in der
Zeichnung nicht sichtbar.
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Das hahnfErmig geführte Gut 86 wird in Richtung des Pfeils 87 der
Umlenkivalze 83 zugeführt, umschlingt diese Umlenkwal:e teilweise, gelangt zur Umlenkwalze
84, umschlingt auch diese Umlenkwalze teilweise und wird in Richtung des Pfeils
88 über eine Umlenkstelle 89 einem Au£wickelroto hzugefUhrt, der um die Achse 91
in Richtung des Pfeils 92 rotiert.
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Die Drehachse 93 der an einer Konsole 94 aufgehängten Schwinge 85
liegt in der Auflaufebene des auf die Umlenkwalze 83 auf laufenden Trums 95 des
Gutes 86. Der Ulenkwalze 83 ist als Vorrichtung zur Ausübung einer steuerbaren Bremskraft
eine Wirbelstrombremse 96 zugeordnet.
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Die Umlenkwalzen sind über die Schwinge 85 mit einer Gegenkraft belastet,
die der in Richtung des Pfeils 88 wirkenden Spannkraft des ablaufenden Trums 103
des Gutes 86 entgegengesetzt gerichtet ist. Diese Gegenkraft wird durch eine stationär
aufqehängte Zugfeder 97 hervorgerufen, die über eine Verbindungsst;ange 98 an eineir
Gelenkpunkt 99 der Schwinge 85 angreift. An der hinteren, in der Zeichnung nicht
sichtbaren Schwinge greift eine gleichartige Zugfeder gleicher Stärke und Charakteristik
an.
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Der Schwinge 85 ist eine Meßvorrichtung 100 zur Messung der Gegenkraft
zugeordnet. Sie besteht aus einem veränderlichen Widerstand 101, dessen Schleifer
102 über eine biegsame Leitung 103 mit einer Leitung 104 verbunden ist. Am Eingang
des Widerstandes 101 liegt eine Spannungsquelle 103 Sobald sich die Spannkraft im
ablaufenden Trum 96 erhdht, wird der Schleifer 102 gegen die Kraft der Zugfeder
97 nach links ausgelenkt, wodurch die abgegriffene Spannung geringer wird, so daß
die Wirbelstroinbremse 96 über die Leitung 104 eine geringere Spannung zur Verfügung
hat. Die Wirkung der Wirbelstrombremse 96 leBt dadurch nach, so daß sich eine Verminderung
der Spannkraft des ablaufenden Trums 103 ergibt. im umgekehrten Fall, wenn der Schleifer
102 nach rechts ausgelenkt wird, greift er am Widerstand 101 eine größere Spannung
ab mit der Folge, daß die Wirkung der Wirbelstrombremse 96 größer wird.
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Ein vorteilhaftes, praktisches Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt
Fig. 4. Man erkennt ein Umlenkwalzenpaar 105, das aus den Umlenkwalzen 106 und 107
besteht. Beide Umlenkwalzen sind in einer ersten Schwinge 108 und einer zweiten
Schwinge 109 drehbar gelagert. Die Schwingen hängen mit ihren
Drehachsen
mittels Konsolen 124, 125 an einem Bügel 110, der mit einer RUcTwand 111 fest verbunden
ist. In der Zeichnung ist von beiden Drehachsen nur die Drehachse 112 der ersten
Schwinge 108 sichtbar. Das bahnförmig geführte Gut 113 wird in Richtung des Pfeils
114 mit teilweiser Umschlingung um beide Umlenkwalzen geführt und dann über eine
Wickelwalze 115 dem in Richtung des Pfeils 116 rotierenden Aufwickelrotor 117 zugeleitet.
Die hinteren Wellenstummel der Wickelwalze 115 und des Aufwickelrotors 117 sind
in der Rückwand 111 gelagert, Die vorderen Wellenstummel 118 und 119 lagern leicht
drehbar in einer Vorderwand, die der Deutlichkeit wegen in der Zeichnung fortgelassen
wurde.
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Die Drehachsen der Schwingen 108, 109 liegen in der Auf auf ebene
des auf die Umlenkwalze 106 auflaufenden Trums 120 des Gutes 113. Der Umlenkwalze
106 ist als Vorrichtung zur Ausübung einer steuerbaren Bremskraft ein Bremsmotor
121 zugeordnet. Die Schwingen 108, 109 sind durch starre Verbindungsstangen 122,
123 stabilisiert im Hinblick auf einen verwindungifreien Gleichlauf der Schwingen.
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Das tJmlen1zenpaar 105 ist über die Schwinge 109 mit einer Gegenkraft
belastet, die der in Richtung des Pfeils 126 wir;
kenden Spannkraft
des ablaufenden Trums 127 des Gutes 113 entgegengesetzt gerichtet ist. Diese Gegenkraft
wird durch eine Zugfeder 128 hervorgerufen. Die Zugfeder 128 ist in einen an der
Rückwand 111 befestigten, gelochten Ilaltestift 129 eingehängt. Das andere Ende
der Zugfeder 128 ist mit einer Stange 130 verbunden, die an einem Ausleger 131 der
Schwinge 109 gelenkig befestigt und durch eine Führungskonsole 132 geführt ist.
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Der Umlenkwale 107 beziehungsweise der Schwinge 109 ist eine Meßvorrichtung
133 zur Messung der Große der Gegenkraft zugeordnet. Sie besteht aus einem veränderlichen
Widerstand 134, dessen Schleifer 135 über eine biegsame Leitung 136 an Masse gelegt
ist. Vom Widerstand 134 führen zwei Leitungen 137, 138 zu einer Kombination von
Regeleledienten. Man erkennt einen Vergleicher 139, einen Sollwertgeber 140 und
einen Regler 141, die durch elektrische Leitungen miteinander verbunden sind. Vom
Regler 141 führt eine Leitung 142 zum Bremsmotor 121.
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Sobald sich die Spannkraft ii ablaufenden Trum 127 des Gutes 113 erhöht,
werden die Schwingen 108, 109 im Uhrzeigersinn gedreht und der Ausleger 131 gegen
die fraft der Zugfeder
128 nach links bewegt. Dadurch wird auch
der Schleifer 135 nach links ausgelenkt mit der Folge, daß zwischen der Leitung
137 und Masse ein etwas geringerer, zwischen der Leitung 138 und Masse dagegen ein
etwas größerer Widerstand eingestellt ist. Die der Auslenkung und damit der Gegenkraft
proportionalen Widerstandswerte werden im Vergleicher 139 mit Sollwerten verglichen.
Das Ergebnis des Vergleichs wird im Regler 141 zu einer Stellgröße in Form einer
elektrischen Spannung für den Bremsmotor 121 verarbeitet. Im vorliegenden Fall gibt
der Regler 141 eine niedrigere Spannung aus, so daß die Wirkung des Bremsmotors
121 nachläßt, was ein Absenken der Spannkraft im ablaufenden Trum 127 zur Folge
hat.
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Im umgekehrten Fall, wenn der Schleifer 135 infolge nachlassender
Spannkraft nach rechts ausgelenkt wird, gibt der Regler 141 eine höhere Spannung
aus, so daß die Wirkung des Bres>otors 121 größer wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausffflirungsbeispiele
beschränkt. Einige Ausführungsvarianten seien beispielhaft erwähnt: Die Zugfeder
kann einstellbar sein. Der veränderliche Widerstand kann eine Sollwerteinstellung
erhalten,
die Schwingen können stehend statt hängend gelagert sein, beide Umlenkwalzen des
Walzenpaares können Bremsvorrichtungen besitzen, die Umwandlung der MeBwerte in
elektrische Signale kann kapazitiv, piezoelektrisch, fotoelektrisch oder auf sonstige
Weise elektronisch erfolgen. Die Bauart der Bremsvorrichtungen ist nur beispielhaft
ausgewählt. Das der Regelung und Messung der Spannkraft dienende Unlenktwalzennar
kann ganz dicht vor dem Aufwickeirotor angeordnet sein, entsprechend den Erfordernissen
einer ungestörten und unverzögerten Regelung der Spannkraft des Gutes im Aufwickelbereich.
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L e e r s e i t e