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Zentralbandwickler
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Die Erfindung betrifft einen Zentralbandwickler zum Bewickeln eines
strangförmigen Gutes, mit einem das Wickelgut tragenden Scheibenteller und einer
die Bandsteigung erzeugenden Flyerscheibe, relativ zu der der Scheibenteller drehbar
angeordnet ist, wobei zur Erfassung der Wickelgutspannung eine mit der Flyerscheibe
umlaufende, ausgewuchtete und relativ zu dieser drehbare Tänzereinrichtung vorgesehen
ist, die zur Veränderung des Bremsmomentes des Scheibentellers in Abhängigkeit der
Wickelgutspannung mit einer Bremseinrichtung verbunden ist.
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Zentralbandwickler der genannten Art sind allgemein bekannt.
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Bei ihnen wird die Bandzugspannung dadurch aufgebaut, daß zwischen
der Flyerscheibe, die die Bandsteigung erzeugt, und dem Scheibenteller ein veränderbarer
Reibschluß, z.B. mittels einer Scheibenteller-Umschlingungsbremse (Bremseinrichtung),
erzeugt wird. Die Reibschluß-Änderung bzw. ein geeignetes Bremsmoment des Scheibentellers
wird dabei durch eine in der Bandablaufbahn bewegliche Tänzereinrichtung eingestellt.
Eine gleichmäßige Bandzugspannung ergäbe sich bei dieser Einrichtung aber nur dann,
wenn sich eine gleichförmige Wickeldrehzahl und ein gleichbleibender Wickeldurchmesser
des auf dem Scheibenteller aufgewickelten Gutes einstellen ließen.
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Beides ist jedoch nicht realisierbar. Beim Anfahren und Bremsen des
Zentralbandwicklers ist z.B. die Massenträgheit der Tänzereinrichtung eine Störquelle,
die das Bremsmoment des Scheibentellers plötzlich verändert und dadurch
unerwünschte
Änderungen der Bandzugspannung hervorruft.
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Außerdem vergrößert sich die Bandzugspannung mit stetig abnehmendem
Wickeldurchmesser des Wickelgutes auf dem Scheibenteller.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Zentralbandwickler zu schaffen,
der das Wickelgut in allen Betriebszuständen, insbesondere auch beim Anlaufen und
Abbremsen, mit gleichbleibender Bandzugspannung abgibt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Drehung
des Scheibentellers und der Flyerscheibe jeweils ein separater Antrieb vorgesehen
ist, und daß die Tänzereinrichtung mit dem Scheibentellerantrieb über eine sein
Bremsmoment regelnde Einheit gekoppelt ist.
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Die Tänzereinrichtung erfaßt somit die Bandzugspannung als Istwert,
welcher der das Bremsmoment des Scheibentellerantriebes regelnden Einheit zugeführt
wird, die ihrerseits nach Vergleich mit einem vorgebbaren Sollwert das zur Konstanthaltung
der Bandzugspannung erforderliche-Bremsmoment des Scheibentellerantriebes einstellt.
Durch diese Regelung wird erreicht, daß stetige und auch relativ kurzfristige Schwankungen
der Bandzugspannung schnell und exakt kompensiert werden können.
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Nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist der Scheibentellerantrieb
ein elektrischer Motor, der mit der Tänzereinrichtung über ein ihre Stellung in
elektrische Signale umsetzendes Potentiometer und eine elektronische Regeleinheit
gekoppelt ist, wobei vorzugsweise das Potentiometer seitlich an der Flyerscheibe
angebracht ist und über ein Ritzel mit einem an~der Tänzereinrichtung vorhandenen
Zahnsegment in Eingriff steht.
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Hierdurch wird eine relativ einfache Aufnahme des die Bandzugspannung
darstellenden Istwertes bzw. Regelung des Bremsmomentes des Scheibentellerantriebes
erreicht.
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Dieser kann beispielsweise ein Gleichstrom-Nebenschlußmotor sein,
der mit einer thyristorgesteuerten Regeleinheit verbunden ist.
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Nach einer anderen vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist zwischen
der Flyerscheibe und der Tänzereinrichtung eine mit einstellbarer Vorspannung versehbare
Druckfeder zur Führung der Tänzereinrichtung relativ zur Flyerscheibe angeordnet.
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Wie bereits erwähnt, muß die Tänzereinrichtung relativ zur Flyerscheibe
drehbar angeordnet sein, damit sie infolge auftretender Änderungen der Bandzugspannung
ihre Stellung relativ zur Flyerscheibe verändern kann, wobei durch diese Stellungsänderung
die Kompensation der Bandzugspannungs-Änderung eingeleitet wird. Die Druckfeder
gibt nun die Möglichkeit, je nach eingestellter Federkraft sowohl die Bandzugspannung
zu erhöhen bzw. zu erniedrigen, als auch die Ansprechgeschwindigkeit der Tänzereinrichtung
auf plötzliche Änderungen der Bandzugspannung zu variieren.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Tänzereinrichtung
eine koaxial mit ihr umlaufende, ausgewuchtete Massenbeschleunigungs-Kompensationseinrichtung
zugeordnet, die sich bei Drehung der Tänzereinrichtung relativ zur Flyerscheibe
in einer der Relativbewegung der Tänzereinrichtung entgegengesetzten Richtung dreht.
Die entgegengesetzte Drehung kann z.B. dadurch erreicht werden, daß sowohl die Tänzereinrichtung
als auch die Massenbeschleunigungs-Kompensationseinrichtung koaxial angeordnete
Zahnsegmente besitzen, in die jeweils axial liegende Ritzel eingreifen, die miteinander
verzahnt sind.
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Durch die Zuordnung einer Massenbeschleunigungs-Kompensationseinrichtung
zur Tänzereinrichtung kann die bereits eingangs erwähnte Störquelle bei der Regelung
der Bandzugspannung, nämlich die Massenträgheit der Tänzereinrichtung, praktisch
vollständig beseitigt werden. Die Massenbeschleunigungs-Kompensationseinrichtung
besteht dazu z.B. aus einer der Tänzereinrichtung ähnlichen Einrichtung mit gleicher
Masse, die über ein Verzahnungspaar mit der Tänzereinrichtung form- und kraftschlüssig
verbunden ist.
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Beim Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsvorgang drängen zwar beide
Massen in die gleiche Richtung, die Bewegung wird aber im Treffpunkt des Verzahnungspaares
gegeneinandergerichtet und damit kompensiert. Trotzdem bleibt die Bewegungsfreiheit
der Tänzereinrichtung erhalten, die für die Erfassung der Bandzugspannung (Istwert)
erforderlich ist. Sowohl Tänzereinrichtung als auch Massenbeschleunigungs-Kompensationseinrichtung
bilden in jeder Winkellage ein ausgewuchtetes System.
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Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung das. Es
zeigen: Fig.. 1 den axialen Schnitt eines Zentralbandwicklers mit einer Tänzereinrichtung,
einer Flyerscheibe und einer Massenbeschleunigungs-Kompensationseinrichtung, und
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht dieser drei Elemente.
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Von dem Zentralbandwickler nach der Erfindung ist in Fig. 1 ein axialer
Schnitt dargestellt. Danach besteht der Zentralbandwickler aus einem Ständer 1,
in dem seine rotierenden Teile mit Hilfe der Lager 2a, 2b gelagert sind. Das ist
zunächst die Flyer-Hohlwelle 3, die an ihrem einen Ende die Flyerscheibe 4 trägt.
Innerhalb dieser
Flyerhohlwelle 3 ist mit Hilfe der weiteren Lager
5a, 5b die Wickelband-Hohlwelle 6 gelagert, die an ihrem der Flyerscheibe 4 zugewandten
Ende einen Scheibenteller 7 zur Aufnahme von bandförmigem Wickelgut 8 trägt. Innerhalb
der Wickelband-Hohlwelle 6 befindet sich schließlich ein durch nicht näher dargestellte
Halterungen fest positioniertes Rohr 9, durch das hindurch das mit dem bandförmigen
Gut 8, z.B. Eisenband, zu umwickelnde strangförmige Gut, z.B. ein luftraumisoliertes
Koaxialkabel, hindurchgeführt wird; in der Fig. 1 von rechts nach links. Alle vier
Elemente 1, 3, 6 und 9 sind koaxial zur Zentralachse 10 positioniert.
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Zwischen der die Bandsteigung erzeugenden Flyerscheibe 4, die ohne
Führungsrollen für das Wickelgut 8 dargestellt ist, und dem Scheibenteller 7 ist
die Tänzereinrichtung 11 angeordnet. Sie besteht aus einem Tänzerlagerring 12, der
koaxial zur Flyer-Hohlwelle 3 mit Hilfe eines Tänzerlagers 13 auf dieser angeordnet
ist. Die Tänzereinrichtung 11 besitzt weiterhin zwei radial zur Zentralachse 12
verlaufende Tänzerarme 14 und 15, an deren Enden im Bedarfsfall radial verschiebbare
Ausgleichsgewichte 16, 17 angeordnet sein können, mit denen die Tänzereinrichtung
11 ausgewuchtet werden kann. Beispielsweise können die Tänzerarme 14, 15 Gewindestangen
und die Ausgleichsgewichte mutternförmig ausgebildet sein. Am oberen Ausgleichsgewicht
16 ist ferner eine Führungsrolle 18 zur Umlenkung und Erfassung der Bandzugspannung
des bandförmigen Gutes 8 vorgesehen.
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Zur Führung der Tänzereinrichtung 11 relativ zur Flyerscheibe 4 ist
an dieser und der Tänzereinrichtung zugewandten Seite eine nockenförmige Ausbildung
19 vorgesehen, von der aus eine Druckfeder 20 zum Tänzerarm 14 verläuft.
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Diese Druckfeder 20 besitzt eine einstellbare Vorspannung, so daß
mit ihrer Hilfe die Bandzugspannung beim Bewickeln des strangförmigen Gutes bzw.
die Empfindlichkeit der Tänzereinrichtung 11 auf Änderungen der Bandzugspannung
eingestellt werden kann. Die Tänzereinrichtung 11 bleibt dabei relativ zur Flyerscheibe
4 drehbar.
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Die von der Tänzereinrichtung 11 über die Rolle 18 erfaßte Bandzugspannung
(Istwert) des bandförmigen Wickelgutes 8 äußert sich in einer bestimmten Drehstellung
der Tänzerarme 14, 15 gegenüber der Flyerscheibe 4. Diese Drehstellung wird mit
Hilfe eines am Tänzerlagering 12 angebrachten Zahnsegmentes 21, in das ein Ritzel
22 eingreift, auf ein mit dem Ritzel 22 mechanisch verbundenen Potentiometer 23
übertragen und von ihm in ein elektrisches Signal umgesetzt, das als Istwertsignal
einer elektronischen Regeleinheit 24 zugeführt wird, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt.
Die Übertragung des elektrischen Signals vom Potentiometer 23, das z.B. seitlich
an der Flyerscheibe 4 befestigt ist (nicht dargestellt), zur elektronischen Regeleinheit
24 erfolgt über Schleifringe 25a, b (Fig. 1), die auf der Flyer-Hohlwelle 3 angebracht
sind.
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Das Ausgangssignal der Regeleinheit 24, das durch Vergleich des Istwertsignals
mit einem vorgebbaren Sollwertsignal (vorgebbare Bandzugspannung) zustande kommt,
wird dann auf einen Antriebsmotor 26 (Scheibentellerantrieb), z.B. einen Gleichstrom-Nebenschlußmotor,
zur Einstellung bzw. Regelung seines Bremsmomentes gegeben. Dieser Motor 26 besitzt
auf seiner Motorwelle 26a ein Antriebsrad 27, über das ein Antriebsriemen 28 läuft,
der gleichzeitig die Wickelband-Hohlwelle 6 umschlingt und diese antreibt.
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Es wird somit ein separater Antrieb der Bandscheibe 7 durch den bremsmomentgeregelten
Motor 26 in Abhängigkeit der Bandzugspannung des Wickelgutes 8 erreicht.
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Die Flyer-Hohlwelle 3 und mit ihr die Flyerscheibe 4 werden demgegenüber
durch einen separaten Motor 29 angetrieben, und zwar mittels einer auf der Motorachse
29a sitzenden Antriebsrolle 30, über die ein Antriebsriemen 31 geführt ist, der
gleichzeitig die Flyer-Hohlwelle 3 umschlingt.
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Um zu vermeiden, daß die Bandzugspannung aufgrund der Massenträgheit
der Tänzereinrichtung 11 bei sich einstellenden Änderungen der Bandzugspannung falsch
erfaßt wird, ist zusätzlich auf der Flyer-Hohlwelle 3 ein (Massenbeschleunigungs-)Kompensator
32 vorgesehen, der der Tänzereinrichtung 11 zugeordnet ist. Dieser Kompensator 32
ist beispielsweise auf der der Tänzereinrichtung 11 gegenüberliegenden Seite der
Flyerscheibe 4 angeordnet. Er kann aber auch an geeigneter anderer Stelle vorgesehen
sein.
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Der Kompensator 32 besteht z.B. aus einem Kompensatorlagerring 33,
der koaxial zur Zentralachse 10 auf der Flyer-Hohlwelle 4 über ein Lager 34 gelagert
ist. Er besitzt vorzugsweise die gleiche Gestalt und Masse wie die Tänzereinrichtung
11, d.h. zwei radial zur Zentralachse 10 verlaufende Kompensatorarme 35, 36, die
an ihren Enden radial verstellbare Ausgleichsgewichte 37, 38 zur Auswuchtung des
Kompensators 32 aufweisen. Auch hier können die Kompensatorarme 35, 36 z.B. Gewindestangen
sein, während die Ausgleichsgewichte 37, 38 mutternförmig ausgebildet sind.
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Die Fig. 2 zeigt deutlich das Zusammenwirken von Tänzereinrichtung
11, Flyerscheibe 4 und Kompensator 32.
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Sie stellt eine perspektivische Ansicht der drei Elemente dar, gesehen
in Pfeilrichtung A der Fig. 1. Danach besitzt
sowohl der Tänzerlagerring
12 als auch der Kompensationslagerring 33 auf dem jeweiligen Umfang je ein koaxial
angeordnetes Zahnsegment 39 bzw. 40 (Teilzahnkranz), wobei sich die Zahnsegmente
39, 40 gegenüberliegen. Die mechanische Verbindung für den gegenläufigen Bewegungsablauf
erfolgt mit Hilfe zweier axial liegender Ritzel 41, 42, die ineinandergreifen und
von denen je eines in ein Zahnsegment 39 bzw. 40 des Tänzerlagerringes 12 bzw.
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des Kompensationslagerringes 33 greift. Dabei sind die Ritzel 41,
42 in geeigneter Weise an der Flyerscheibe 4 gelagert.
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Bei der Drehung der Flyerscheibe 4 in Pfeilrichtung B wird somit zunächst
durch den Nocken 19 und die Druckfeder 20 die Tänzereinrichtung 11 ebenfalls in
Pfeilrichtung B gedreht, wobei die Bewegungsfreiheit der Tänzereinrichtung 11 aufgrund
der nachgiebigen Druckfeder 20 erhalten bleibt.. Gleichzeitig dreht sich auch der
Kompensator 32 aufgrund der mechanischen Kopplung mit der Tänzereinrichtung 11 über
die Ritzel 41, 42 in derselben Richtung. Ändert sich nun die Bandzugspannung, und
bewegt sich beispielsweise die Tänzereinrichtung 11 in Pfeilrichtung C relativ zur
Flyerscheibe 4, so wird eine zusätzliche Auslenkung der Tänzereinrichtung 11 in
dieser Richtung aufgrund ihrer Massenträgheit durch den.Kompensator 32 verhindert.
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Dieser bewegt sich nämlich gleichzeitig in einer der Auslenkrichtung
C der Tänzereinrichtung 11 entgegengesetzten Richtung D, was durch die in die Zahnsegmente
39,40 eingreifenden Ritzel 41, 42 verursacht wird.
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Verfälschungen der Bandzugspannung aufgrund der Massenträgheit der
Tänzereinrichtung 11 werden somit vermieden.
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Selbstverständlich eignen sich die Zentralbandwickler nach der Erfindung
nicht nur zum Aufwickeln von bandförmigem
Gut. Ebenso kann auch
wickel fähiges Gut anderer Querschnittsformen mit ihnen verarbeitet werden.
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Leerselte -