DE2741083C2

DE2741083C2 - Friktionswickelwellenantrieb

Info

Publication number: DE2741083C2
Application number: DE19772741083
Authority: DE
Inventors: Reinhard Ing.(grad.) 3251 Aerzen Liedtke
Original assignee: MASCHINENFABRIK STAHLKONTOR WESER LENZE KG 3251 AERZEN DE
Current assignee: MASCHINENFABRIK STAHLKONTOR WESER LENZE KG 3251 AERZEN DE
Priority date: 1977-09-13
Filing date: 1977-09-13
Publication date: 1983-03-03
Also published as: DE2741083A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Friktionswickelwellenantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim Aufwickeln von in Streifen geschnittenen Bahnen mittels Friktionswickelwellen macht es Schwierigkeiten, die über die einzelnen Friktionskupplungen angetriebenen Wickel bei wachsendem WL-keldurchmesser mit dem für den richtigen Aufbau des Wickels geeigneten Drehmoment und der sich daraus ergebenden Zugkraft im Wickelgut anzutreiben. Wird im ersten Teil des Wickelaufbaus zu hart gegenüber dem Wickelaufbau gegen Ende gewickelt, beginnen die oberen Lagen auf den unteren zu schwimmen; im umgekehrten Fall, wenn also die äußeren Lagen gegenüber den inneren Lagen zu hart gewickelt werden, teleskopiert der Wickelballen. Je nach Art des zu wickelnden Materials kann es erforderlich sein, die Größe des Drehmoments bzw. des Wickelzuges über den Wickeldurchmesser nach einer bestimmten Chrakteristik zu ändern, um optimal gewickelte Ballen zu erhalten.

Besondere Schwierigkeiten bereitet das Aufwickeln von in Streifen geschnittenen Kunststoff-Bahnen. Die Anisotropie dieses Materials wirkt sich hierbei erschwerend für die Geradführung beim Aufwickeln aus, so daß eine genaue Zugspannungskontrolle und eine materialgerechtc Wickelcharakteristik eingehalten und vorgegeben werden muß.

Wesentlich ist allgemein, daß Ungleichheiten der verschiedenen Friktionswellen, Verschmutzungen und Verschlcißerscheinungen eliminiert werden, so daß reproduzierbare Werte eingestellt werden können.

Diese Bedingungen werden bei den bekannten Friktionswickclwellenantrieben nicht erfüllt. Bekannt sind Umrollmaschinen, bei denen die Streifen mittels einer Friktionswellc aufgewickelt werden und der Anpreßdruck, mit dem die einzelnen Friktionskupplungen ancinandcrgcprcßt, werden, über ein Steuerorgan eingestellt wird, das durch ein den Durchmesser der Wickelrolle abtastendes Organ beeinflußt wird. Hiermit 'äßt sieh jedoch nur eine annähernde Konstanthaltung des Wickelzuges erreichen, nicht aber eine genaue Zugspannungskontrolle und mntcrialgcrcchte Wickclcharakteristik. Es ist ferner eine Steueranordnung für eine einfache Spulmaschine bekannt (DE-PS 8 67 794). bei der zwischen Motor- und Spulenwellc eine Reibungskupplung angeordnet ist und zwei durch Abtastung des Spulendurchmcsscrs einstellbare Slcucrorgane vorgesehen sind, von denen das eine die Spulenwelle auf eine elu.is höhere ;ils die gewünschte Geschwindigkeit einstellen und das andere durch Steuerung des Anprcßdrucks der Reibungskupplung da/.u dient, die Geschwindigkeit /11 korrigieren. Bei Anwendung dieser Steueranordnung auf einen l-'riklionswellenanlrieb läßt sich, da es sich hierbei nur um eine Steuerung ohne Vergleich und Einstimmen von Ist-

und Sollwerten handeii, ebenfalls nur eine annähernde Konstanthaltung des Wickelzuges erreichen, nicht aber eine genaue Zugspannungskontrolle und materialgerechte Wickelcharakteristik.

Bei der bekannten Verwendung von auf die Wickel einwirkenden Andrück- oder angetriebenen Kontaktwalzen kann man nicht mit einer gemeinsamen Andrück- oder Kontaktwalze für alle ni:f der Friktionswelle gelagerten Wickel auskommen, .veil diese sich infolge der nicht absolut gleichen Stärke des Wickelgutes mit unterschiedlichem Durchmesser aufbauen; man muß daher für jeden Wickel eine eigene Andruck- oder Kontaktwalze vorsehen. Abgesehen davon, daß dies einen großen Aufwand erfordert, läßt sich auch hiermit eine genaue Zugkraftkontrolle und eine materialgerechte Wickelcharakteristik nicht erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugi-unde, ein Regelsystem für Friktionswellenantriebe zu schaffen, das ermöglicht, das Drehmoment und damit den Wickelzug genau konstant zu halten oder über den Wickeldurchmesser nach einer bestimmten Charakteristik zu ändern, eine genaue Zugspannungskontrolle zu erreichen und Ungleichheiten der verschiedenen Friktionswellen, Verschmutzungen und Verschleißerscheinungen auszugleichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß mittels eines ersten Regelkreises die Drehzahl des Friktionswickelwellenamriebsmotors in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser auf einen solchen Wert eingeregelt wird, daß der Friktionswickelwelle ständig ein Vorlauf gegenüber der dem jeweiligen Wickeldurchmesser entsprechenden Geschwindigkeit erteilt wird und daß mittels eines zweiten Regelkreises das Drehmoment der Friktionswickelwelle und damit der Wickelzug auf einen gewünschten konstanten oder sich über den Durchmesser des Wickelballens ändernden Wert eingeregelt wird.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Drehzahl des Friktionswickelwellcnantriebs und das Drehmoment der Friktionswelle wegen der zwischengeschalteten ^rriktionskupplungen unabhängig voneinander mittels je eines besonderen Regelkreises geregelt werden können, wobei nur zu beachten ist, daß der Antriebsmotor leistungsmäßig so ausgelegt sein muß. daß auch bei der maximal vorkommenden Drchmoment-Belastung die erforderliche Drehzahl gehalten wird.

Der durch die Erfindung erzielte technische Fortschritt besteht darin, daß ohne großen technischen Aufwand eine materialgerechtc Wiekclcharakteristik eingehalten und die hierfür erforderliche genaue Einregclung und Konirolle des jeweiligen Drehmomentes der Friktionswelle und des Wickelzuges erzielt werden kann, wobei als weiterer Vorteil noch hinzukommt, daß sowohl der Einfluß von Unglcichhciten der verschiedensn Friktionswcllcn, Verschmutzungen und Vcrschlcißerscheinungen als auch der Einfluß aller zwischen dem Antriebsmotor und der Wickelwcllc auftretenden Reibungen, einschließlich der der Pinolenlagerung der Wickclwellc eliminiert w.vdcn; daher können mit dem Regelsystem nach der Erfindung auch sehr kleine Zugkräfte eingestellt und aufrechtcrhnltcn werden, die. falls für die tragenden Elemente der Wickclwellc Wälzlager mit geringer Reibung \ cm wendet werden, auf sehr kleine Werte bis /ti einer Grenze heruritcrgercgclt werden können, unterhalb der die Zugkraft nur noch dur-h die Wiilzhigerreibimg entstellt.

Die Erfindung ermöglicht es. auch weichgeslellte Kunststoff-Bahnen nach ihrer Aufteilung in Streifen unmittelbar in der Produktionslinie ohne Zwischenschaltung eines Umrollers auf Einzelrollen aufzuwikkeln, so daß, insbesondere bei Verwendung eines automatischen Rollenwechselsystems für das Austauschen einer vollgewickelten Friktionswickelwellc gegen eine leere, ein kontinuierlicher Herstellungsprozeß mit hoher Produktionsgeschwindigkeit durchführbar ist.
Das Abtasten des Wickelballens zur Einstellung der

lu Sollwerte in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser erfolgt zweckmäßig berührungslos, indem nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Sollwerte für die Drehzahlreglung und die Drehmomentenreglung an Potentiometern eingestellt werden, die mit einem Schlitten gekuppelt sind, der freilaufende Umlenkwalzen für das in Streifen aufgeteilte Wickelgut trägt und mittels einer spaltabhängigen Fotozellensteuerung so verfahren wird, daß die Umlenkwalzen in geringem Abstand von den Wickelballen gehalten werden.

Das den Sollwert für die Drehmomentenreglung darstellende Potentiometer wird zweckmäßig über eine den gewünschten Verlauf des Wick-.uiges über den Wickeldurchmesser darstellende Steuerkurve mit dem in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser verfahrenen

Schlitten gekuppelt und die Spannung an diesem Potentiometer, die den Anpreßdruck der Friktionskupplungen bestimmt, wird mit einer den Istwert der Zugspannung im Wickelgut darstellenden und von einer Zugspannungsmeßvorrichtung gelieferten Spannung

j» verglichen; bei Abweichung des Istwertes vom Sollwert wird der Anpreßdruck der Friktionskupplungen entsprechend geregelt.

Durch Zusatzpotentiometer können Leitspannungswerte in den Regelkreis für die Drehmomentenreglung

r, eingegeben werden, die die den Sollwert des Drehmomentes darstellende Spannung entsprechend den jeweils vorliegenden Betriebsbedingungen, wie Art des zu wickelnden Materials. Durchmesser der leeren Wickelhülsen, maximale Zugkraft an der Wickelhülse.

■to Korrektur des Zugkraftverlaufs über den Wickeldurchmesser. zusätzlich einstellen.

An Hand der Zeichnung, die ein Schaltschema für ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung darstellt, wird im folgenden die Erfindung näher beschrieben.

4-, Mit 1 ist der Antriebsmotor für die scnnmatisch dargestellte Friktionswickelwelle 2 mit den Frikiionskupplungen 3 bezeichnet, die in bekannter Weise mehrere Wickelhülsen trägt. Einer der auf den Wickelhülscn gewickelten Wickelballen ist mit 4

3d bezeichnet. Das Wickelgut 5 wird von einer Produktionsmaschine kommend über ein Abzugswalzcnpaar 6. die das Wickelgut in mehrere Streifen aufteilende Längsschneidvorrichtung 7 und die Zugspannungsmeßvorrichtung 8 geführt, von der die einzelnen Streifen

v> ü'orr f.eiiaufcnde Umlenkwalzcr, 9 den Wickelhülsen zugeführt werden. Die Umlenkwalze!! sind auf einem Schlitten 10 gelagen. der durch einen Gleichstrommotor 11 oder einen Hydraulikantrieb verfalirbar ist. Von einem durch den Spalt zwischen einer der Umlcnkwal-

Wi zcn 9 und dem zugehörigen Wickelballen 4 fallenden Lichtstrahl wird eine Fotozelle 12 beaufschlagt, die in Abhängigkeit von der Größe dieses Spaltes den Motor 11 über den Drehzahlregler 13 so steuert. &A\ die Umlenk walzen immer in geringem Abstand von ihren

'■ im Durchmesser anwachsenden Wickelballcn bleiben.

Der Rp'-Hkrcis Für die Drehzahlreglung besteht mis dcr.i den Sollwert der Drehzahl des Antriebsnuitui s I darstellenden Potentiometer 15. das mit dem Schlitten

10 gekuppelt im. dem mit dem Alvugsw alzenpaar h ,!'■kuppelten I .eitspiinniingsceneraior lh. dem den Islw en i\cr Drehzahl darstel nden. mil dem Antnebsmotor I gekuppelten lachogenerator 17 und dem Drehzahlrcgelgeriit 18 Für den Motor I.

Der Regelkreis li'ir die Drehinoinenti eglung uinf.inl das den Sollwert darstellende Potentiometer 14. d.ts nber die den gewünschten Verlauf des Drehmomentes und damit des Wickel/uges über den Wickeldurchmes-"•er darstellende .Steuerkurve 20 mil dem Schlitten 10 gekuppelt ist. Durch mehrere Zusatzpotentiometer können I eilspannungswerte in den Regelkreis eingegeben werden, die die den Sollwert des Drehmomentes darstellende Spannung entsprechend neu jeweils vorliegenden Betriebsbedingungen zusätzlich verandern. Das Potentiometer 21 ist entsprechend dem jeweiligen Durchmesser der leeren Wickelhülsen einstellbar und seine Spannung wird über das Additionsglied (Operationsverstärker) 22 eingegeben. Die Span- meters 24 werden über das Addilionsglied 25 in einen Operationsverstärker 2h eingegeben, wo d>-r Vergleich der durch die Zusatzpotentiomeler zusätzlich eingestellten Sollwertspannuni· mit tier den Istwert der Zugspannung darstellenden Spanning erfolgt, die von der Ztigspiinnuni;sniel!\ οι iichiiiiig liner den Wandler 27 geliefert wird. Die Diii-TenzspannuiiL' wird über ilen Verstarker 28 auf ilen eiektro pneumatischen Wandler 2S gegeben, der ilen den AnpreBdrui k für die Iriktionskupplungen I lielernden \< ''eitw linder 10 beaufschlagt.

Die Wirkungsweise des RegeK\Mcinⁱ nach der Krl'indung dürfli line nähere Krliiulerung verstandlich sein. Bei Abwcicr.ijng ties Istwertes tier Drrh/ahl von tieren Sollwert wird über das Kegel: r.il IStIe; \lo|or I ents|)rechend nachgeregelt, bis lsi und SoIIw en übereinstimmen, i'.benso wird bei Abweichung des Istwertes tier Zugspannung im Wickelgut von dem Sollwert lies Drehmomentes der vom Arbeitszylinder

10 ,τ/.·.,,.t.» Anr.r..|t,l L ,!..>■ I /, , I I i. w, . L· ,.., ,, ,

vorgegebenen Wickelzugsverlaufs dienenden Potentiometers 23 und die Spannung des zur Fiinstellung tier :ia\imalen Zugkraflbegrenzung dienenden Potentioenlsprecheiul eingeregelt, bis l.i- untl Sollwert uberei

K¹Il.

Hierzu 1 lilatt Zeiehnuniien

Claims

Patentansprüche:

1. Friktionswickelwellenantrieb, bei dem der Anpreßdruck der einzelnen Friktionskupplungen zwecks Erzielung eines gewünschten Wickelzuges in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines ersten Regelkreises die Drehzahl des Friktionswickelwellen-Antriebsmotors (1) in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser auf einen solchen to Wert eingeregelt wird, daß der Friktionswickelwelle (2) ständig ein Vorlauf gegenüber der dem jeweiligen Wickeldurchmesser entsprechenden Geschwindigkeit erteilt wird und daß mittels eines zweiten Regelkreises das Drehmoment der Friktionswelle und damit der Wickelzug auf einen gewünschten konstanten oder sich über den Durchmesser des Wickelballens ändernden Wert eingeregelt wird.

2. Friktionswickelwellenantrieb nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerte für die Drehzahlrüglung und die Drehmotnentenreglung an Potentiometern (15, 19) eingestellt werden, die mit einem Schlitten (10) gekuppelt sind, der freilaufende Umlenkwalzen (9) für das Wickelgut trägt und .'5 mittels einer spaltabhängigen Fotozellensteuerung (12) so verfahren wird, daß die Umlenkwalze immer in geringem Abstand vom Wickelbal'en (4) gehalten wird.

3. Friktionswickelwellenantrieb nach den Ansprü- J» chen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bei Gcschwinc'VKeitsänderungen der Produkiionsanlage durch einen an einem Potentiometer (15, 16) (largcstelh.cn Leitwert aufgestockte bzw. reduzierte Sollwert für die Drehzahl·, eglung mit dem von einem Jj Tachogenerator (17) od. dgl. g.lieferten Istwert der Drehzahl des Friktionswickelwellen-Antriebsmotors (I) verglichen wird und daß bei Abweichungen des Istwerts vom Sollwert ein Drehzahl-Regelgerät (18) für den Antriebsmotor entsprechend verstellt wird.

4. Friktionswickelwellenantrieb nach den Ansprüchen I und 2. dadurch gekennzeichnet, daß das den Sollwert für die Drehmomcntenreglung darstellende Potentiometer (19) über eine den gewünschten <"> Verlauf des Wickelzuges über den Wirkcldurchmcsser darstellende Steuerkurve (20) mit dem in Abhängigkeit vom Wickeklurchmcsscr verfahrenen Schlitten (10) gekuppelt ist und daß die Spannung an dem Potentiometer (19) über ein Steuerorgan (29) >o den Anpreßdruck der Friktionskuppliingcn bestimmt und mit einer den Istwert der Zugspannung im Wickclgiit (ϊ) darstellenden Spannung, die von einer die Zugspannung im Wickclgiii messenden Ziigspannungsmcllvornchtung (8, 27) geliefert wird. ">' verglichen wird und dall bei Abweichungen des Istwertes vom Sollwert der Anpreßdruck der Friktionskuppliingcn entsprechend nachgercgelt wird.

■j. !'riktionswickelwcllcnantricb nach Anspruch 4. f>o dadurch gekennzeichnet, dall über ZusatzpotentioiiifUT (21, 23, 24) l.eitspannungswcrte in den Kegelkreis eingegeben werden, die die den Sollwert des Drehmoments darstellende Spannung entsprechend den jeweils vorliegenden lletricbsbedingun- ^h'> gen. wie Art des /11 wickelnden Materials. Durchmesser der leeren Wickelhülse, maximale Zugkraft üii der Wickelhülse. Korrektur des Zugkr.iftvcrlaufs über den Wickeldurchmesser, zusätzlich einstellen.

6. Friktionswickelwellenantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Sollwert des Drehmomentes darstellende Spannung in einem elektro-pneumatischen oder elektrohydraulischen Wandler (29) in einen entsprechenden Druck zur Betätigung eines den Anpreßdruck für die Friktionskupplungen liefernden pneumatischen oder hydraulischen Arbeitszylinder (30) umgewandelt wird.