DE2741083C2 - Friction winding shaft drive - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Friktionswickelwellenantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a friction winding shaft drive according to the preamble of claim 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.When winding webs cut into strips using friction winding shafts, it is difficult to the winding driven by the individual friction clutches as the WL taper diameter increases with the torque suitable for the correct build-up of the roll and the resulting torque To drive tensile force in the winding material. Becomes too hard compared to the first part of the winding build-up When the winding structure is wound towards the end, the top layers begin to float on top of the bottom; in the reverse case, i.e. if the outer layers are wound too hard compared to the inner layers, the bale telescopes. Depending on the type of material to be wrapped, it may be necessary to use the Size of the torque or the winding tension over the winding diameter after a certain Change characteristics in order to get optimally wrapped bales.
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.The winding of plastic webs cut into strips presents particular difficulties. the The anisotropy of this material makes it more difficult for the straight guidance during winding, so that a precise tension control and a material-appropriatec The winding characteristics must be adhered to and specified.
Wesentlich ist allgemein, daß Ungleichheiten der verschiedenen Friktionswellen, Verschmutzungen und Verschlcißerscheinungen eliminiert werden, so daß reproduzierbare Werte eingestellt werden können.In general, it is essential that inequalities of the various friction waves, contamination and Wear phenomena are eliminated so that reproducible values can be set.
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-These conditions are not met with the known friction winding shaft drives. Known are rewinding machines in which the strips are wound up using a friction shaft and the Contact pressure with which the individual friction clutches are pressed against each other, via a control element is set, which is influenced by an organ scanning the diameter of the winding roll. Herewith However, it can only be kept approximately constant of the winding tension, but not precise tension control and mntcrialgcrccchte winding characteristics. There is also a control arrangement for a simple winding machine known (DE-PS 8 67 794). in which a friction clutch is arranged between the motor and Spulenwellc and two through Scanning of the coil diameter adjustable Slcucrorgane are provided, one of which the Bobbin shaft on an elu.is higher; ils the desired Adjust the speed and the other by controlling the contact pressure of the friction clutch since / .u serves to correct the speed / 11. at Application of this control arrangement to an electric shaft drive can, since this is only a control without comparison and agreement of actual
und Sollwerten handeii, ebenfalls nur eine annähernde Konstanthaltung des Wickelzuges erreichen, nicht aber eine genaue Zugspannungskontrolle und materialgerechte Wickelcharakteristik.and setpoints handleeii, also only an approximate one Keeping the winding tension constant, but not a precise tension control and material-appropriate Winding characteristics.
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.With the known use of pressure or driven contact rollers acting on the winding it is not possible to get by with a common pressure or contact roller for all reels not supported by the friction shaft, because these wind up build up due to the not absolutely the same thickness of the winding material with different diameters; man must therefore provide a separate pressure or contact roller for each roll. Besides that this requires a great deal of effort, a precise control of the tensile force and a material-appropriate Do not achieve winding characteristics.
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.The invention is based on the object To create a control system for friction shaft drives that enables the torque and thus the To keep the winding tension exactly constant or over the winding diameter according to a certain characteristic to change, to achieve precise tension control and inequalities of the various friction shafts, Compensate for dirt and wear and tear.
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.This object is achieved according to the invention in that by means of a first control loop the Speed of the friction winding shaft drive motor depending on the winding diameter on such Value is regulated that the friction winding shaft is always a lead over the respective Winding diameter corresponding speed is given and that by means of a second control circuit the torque of the friction winding shaft and thus the winding tension to a desired constant or is regulated via the diameter of the winding bale changing value.
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.The invention is based on the insight that the speed of Friktionswickelwellcnantriebs and the torque of the friction shaft because of the intermediary r riktionskupplungen independently of one another each by means of a special control loop can be controlled, with only be noted that the drive motor must be in terms of performance so construed. that the required speed is maintained even with the maximum torque load.
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.The technical progress achieved by the invention is that without great technical Effort a material-appropriate rocking characteristic adhered to and the precise regulation and control of the respective torque required for this the friction shaft and the winding train can be achieved, with a further advantage Added to this is the fact that both the influence of inconsistencies in the various frictional walls and soiling and deterioration as well as the influence of all between the drive motor and the winding drum occurring friction, including that of the sleeve bearing of the Wickclwellc eliminated w.vdcn; therefore With the control system according to the invention, even very small tensile forces can be set and maintained will the. if for the load-bearing elements of the Wickclwellc rolling bearings with low friction \ cm turns to very small values up to / ti a limit can be heruritcrgercgclt below which the Tensile force only distorted by the Wiilzhigerreibimg.
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 derThe invention makes it possible. even soft-rolled plastic webs, after being divided into strips, can be wound up on individual rolls directly in the production line without the interposition of a rewinder, so that, especially when using an automatic roll changing system for exchanging a fully wound friction winding shaft for an empty one, a continuous production process can be carried out at high production speed.
Scanning the bale to adjust the
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.lu setpoints depending on the winding diameter expediently takes place in a contactless manner in that, according to an exemplary embodiment of the invention, the setpoint values for the Speed control and torque control can be set on potentiometers, which are connected to a Carriages are coupled, which carries free-running deflection rollers for the winding material divided into strips and by means of a gap-dependent photocell control is moved so that the deflection rollers in a little Distance from the wrapping bales.
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 verfahrenenThe potentiometer representing the target value for the torque control is expediently via a the desired course of the winding over the winding diameter with the control curve proceed depending on the winding diameter
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 SpannungCoupled slide and the voltage on this potentiometer, the contact pressure of the friction clutches is determined with a representing the actual value of the tensile stress in the winding material and by a Tensile stress measuring device supplied tension
j» verglichen; bei Abweichung des Istwertes vom Sollwert wird der Anpreßdruck der Friktionskupplungen entsprechend geregelt.j »compared; if the actual value deviates from the setpoint the contact pressure of the friction clutches is regulated accordingly.
Durch Zusatzpotentiometer können Leitspannungswerte in den Regelkreis für die DrehmomentenreglungWith an additional potentiometer, control voltage values can be added to the control loop for the torque control
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.r, the voltage representing the nominal value of the torque according to the prevailing operating conditions, such as the type of material to be wound. Diameter of the blank Winding tubes, maximum tensile force on the winding tube.
■to Korrektur des Zugkraftverlaufs über den Wickeldurchmesser. zusätzlich einstellen. ■ to correction of the tensile force curve over the winding diameter. set additionally.
An Hand der Zeichnung, die ein Schaltschema für ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung darstellt, wird im folgenden die Erfindung näher beschrieben.With reference to the drawing, which represents a circuit diagram for an exemplary embodiment of the invention, is in following the invention described in more detail.
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 44-, With 1 is the drive motor for the scnnmatisch illustrated friction winding shaft 2 with the Frikiionskupplungen 3 denotes, which carries several winding tubes in a known manner. One of the on the Wrap bale is wrapped with 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 Streifen3d labeled. The winding material 5 is from a production machine coming over a take-off roller pair 6. which divides the winding material into several strips Slitting device 7 and the tensile stress measuring device 8 out of which the individual strips
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-v> ü'orr f.eiiaaufcende deflecting rollers, 9 the winding tubes are fed. The deflection roller !! are on a slide 10. that by a DC motor 11 or a hydraulic drive can be used. From one through the gap between one of the
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 ihrenWi zcn 9 and the associated bale 4 falling light beam is applied to a photocell 12, which controls the motor 11 via the speed controller 13 as a function of the size of this gap. & A \ the deflection rollers always at a short distance from theirs
'■ im Durchmesser anwachsenden Wickelballcn bleiben.Rolling balls that grow in diameter remain.
Der Rp'-Hkrcis Für die Drehzahlreglung besteht mis dcr.i den Sollwert der Drehzahl des Antriebsnuitui s I darstellenden Potentiometer 15. das mit dem SchlittenThe Rp'-Hkrcis for the speed control consists of mis dcr.i the setpoint of the speed of the drive nuitui s I representing potentiometer 15. the one with the slide
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.10 coupled in. that with the Alvugsw roller pair h,! '■ coupled I .eitspiinniingsceneraior lh. which represent the Islw en i \ cr speed. with the drive motor I coupled lachogenerator 17 and the speed controller 18 for the 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.The control loop for the rotary control and the potentiometer 14, which represents the setpoint value, is coupled to the slide 10 via the control curve 20, which represents the desired course of the torque and thus the winding / eye over the winding diameter Several additional potentiometers can be used to enter rapid voltage values into the control circuit, which additionally change the voltage representing the nominal value of the torque in accordance with the new operating conditions. Operational amplifier) 22. The span meters 24 are fed into an operational amplifier 2h via the addition element 25, where a comparison of the setpoint voltage additionally set by the additional potentiometer with the span representing the actual value of the tensile stress takes place, which is determined by the actual value of the tensile stress; sniel! \ οι iichiiiiig liner the converter 27 is supplied. The Diii-TenzspannuiiL 'is passed through amplifier 28 to ilen ilen eiektro pneumatic converter 2S, the ilen the AnpreBdrui k lielernden for Iriktionskupplungen I \ <' 'EITW relieving applied 10th
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 ArbeitszylinderThe operation of the RegeK \ i Mcin after Krl'indung dürfli line more Krliiulerung be understandable. With Abwcicr.ijng ties actual values tier Drrh / ahl von tieren target value is via the cone: r.il IStIe; \ lo | or I ents |) readjusted computationally until lsi and SoIIw en match, i'.If the actual value of the tensile stress in the winding material deviates from the nominal value read the torque of the working cylinder
10 ,τ/.·.,,.t.» Anr.r..|t,l L ,!..>■ I /, , I I i. w, . L· ,.., ,, ,10, τ /. ·. ,,. T. » Anr.r .. | t, l L,! ..> ■ I /,, II 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 ubereipredetermined winding tension course serving potentiometer 23 and the voltage of the animal for Fiinstellung : Generally speaking, the potential for limiting the tension adjusted until left to right setpoint
K1Il.K 1 Il.
Hierzu 1 lilatt ZeiehnuniienFor this 1 lilatt drawing uni
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Date | Code | Title | Description |
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OD | Request for examination | ||
8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: LIEDTKE, REINHARD, ING.(GRAD.), 3251 AERZEN, DE |
|
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8330 | Complete disclaimer |