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Maschine zum Herstellen gedrehter oder gezwirnter Fäden
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum Herstellen gedrehter
oder gezwirnter Fäden, mit einer Anzahl gleichartiger Arbeitsaggregate, die gruppenweise
durch jeweils einen von zwei oder mehreren endlosen Tangentialriemen über mindestens
einen Motor antreibbar sind, wobei einander benachbarte Tangentialriemen jeweils
mindestens ein gemeinsames Umlenkrollenelement mit zwei Umlenkrollen umschlingen
Unter Arbeitsaggregaten sind im folgenden Maschinenelemente mit hoher Drehzahl zu
verstehen, zum Beispiel Spindeln an Spinn-oder Zwirnmaschinen oder Rotoren und Auflösewalzen
an OE-Spinnmaschinen.
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Bei derartigen Maschinen ist bereits vorgeschlagen worden, die Umlenkrollen
einander benachbarter Tangentialriemen drehfest miteinander zu verbinden, um einen
quasi-synchronen Lauf der Tangentialriemen zu unterstützen. Infolge der unterschiedlichen
Längung unterschiedlich zugbelasteter Riementrumme ergeben sich jedoch auch bei
quasi-synchronem Lauf der Tangentialriemen Geschwindigkeitsunterschiede zwischen
den unterschiedlich belasteten Riementrummen. Auch wenn diese Geschwindigkeitsunterschiede
nur in
der Größenordnung der betriebsbedingten Riemendehnung liegen,
führen sie an den starr gekoppelten Umlenkrollen doch zu Reibungen zwischen den
Riementrummen und den Umlenkrollen, die Energie verzehren und Verschleiß verursachen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die Konstruktion
der vorgenannten Art so weiterzugestalten, daß diese nachteiligen Folgen der unvermeidlichen
Riemenlöngungs Unterschiede weitestgehend ausgeschaltet, die Vorteile der Möglichkeit
von Energieverschiebungen zwischen den Tangentialriemen über gekoppelte Umlenkrollen
jedoch aufrechterhalten bleiben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden
Umlenkrollen jedes Umlenkrollenelementes nicht ständig starr miteinander verbunden
sind, sondern daß zwischen den Umlenkrollen wenigstens eines Umlenkelementes eine
bei bestimmten Betriebsbedingungen schließende und diese Umlenkrollen dadurch drehfest
miteinander verbindende Kupplung vorgesehen ist, die auf Wunsch bzw. bei Bedarf
die Umlenkrollen eines Umlenkrollenelementes drehfest miteinander verbindet. Man
kann so entweder die beiden Umlenkrollen jedes Umlenkrollenpaares getrennt voneinander
laufen lassen oder die beiden Umlenkrollen im Bedarfsfall miteinander koppeln. Im
Getrenntlauf, der üblicherweise im normalen Betrieb der Maschine gegeben sein wird,
werden die unerwünschten Auswirkungen von Geschwindigkeitsunterschieden im Bereich
der beiden Umlenkrollenelemente einwandfrei vermieden, da jede Umlenkrolle sich
mit ihrer Drehzahl der Geschwindigkeit des über sie geleiteten Tangentialriemens
anpassen kann. In besonderen Betriebszuständen, beispielsweise beim Anlauf oder
beim Auslauf der Maschine ist es jedoch möglich, durch Kupplung der Umlenkrollen
der kuppelbaren Umlenkrollenelemente zeitweise Kraft- oder Formschluß zwischen den
einzelnen Feldern der Antriebsaggregate herzustellen und damit im An- und Auslauf
der Maschine durch Energieverschiebung zwischen den einzelnen Tangentialriemen und
den ihnen zugeordneten Gruppen von Arbeitselementen
und gegebenenfalls
anderen Gruppen von Arbeitselementen, beispielsweise Streckwerken, mindestens annähernden
Synchronlauf sicherzustellen. Auch beispielsweise bei einem Teilbetrieb der Maschine,
wenn nur weniger als alle jeweils von einem Tangentialriemen angetriebenen Gruppen
von Arbeitselementen betrieben werden sollen, können einzelne Gruppen von Arbeitselementen
durch Ausschalten des diesen Gruppen von Arbeitselementen zugeordneten Antriebsmotors
und Lösen der Kupplung zwischen den zugeordneten Umlenkrollen außer Betrieb gesetzt
werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, in jedem
Umlenkbereich mindestens ein Umlenkrollenelement kuppelbar auszubilden und das nicht
kuppelbare Umlenkrollenelement oder die nicht kuppelbaren Umlenkrollenelemente mit
unabhängig voneinander drehbar gelagerten Umlenkrollen auszustatten. Da in vielen
Fällen der mit nur einem kuppelbaren Umlenkrollenelement erzielbare Kraft- oder
Formschluß ausreicht, kann der Aufwand für weitere kuppelbare Umlenkrollenelemente
vermieden werden.
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Um auch in diesem Falle die erfindungsgemäße Aufgabe zu lösen, wird
das nicht kuppelbare Umlenkrollenelement bzw. die nicht kuppelbaren Umlenkrollenelemente
mit frei drehbaren Umlenkrollen ausgestattet.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist eine mit einer Steuervorrichtung
der Maschine in Wirkverbindung stehende Betätigungsvorrichtung vorgesehen, die die
Kupplungen in bestimmten, wählbaren Betriebszuständen der Maschine automatisch betätigt.
Solche Betriebszustände können der Anlauf und/oder der Auslauf oder Betriebsunterbrechungen
der Maschine sein. Das automatische Betätigen der Kupplung entlastet die Bedienperson
von
Überwachung und Tätigwerden und sichert das Betätigen unabhängig von der Aufmerksamkeit
der Bedienperson auch bei unvorhergesehenem Auftreten der besonderen Betriebszustände.
Da die besonderen Betriebszustände im Verhältnis zum normalen Betrieb selten auftreten,
ist es vorteilhaft, wenn die Kupplungen durch die Betätigungs vorrichtung nur während
dieser besonderen Betriebszustände betätigt, also bspw. mit elektrischer Energie
beaufschlagt werden. Hierbei können dann allerdings die Kupplungen bei einem Ausfall
des Stromversorgungsnetzes, der einen derartigen besonderen Betriebszustand darstellen
kann, nicht betätigt werden. Wenn daher mit häufigen derartigen Ausfällen gerechnet
werden muß, ist es vorteilhaft, wenn nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung
die Kupplungen durch eine vom Stromversorgungsnetz unabhängige Kraftquelle, bspw.
durch Federkraft schließbar und mittels elektrischer Energie aus dem Stromversorgungsnetz
lösbar sind bzw. gelöst gehalten werden. Für den besonderen, eine Koppelung der
Umlenkrollen erfordernden Betriebszustand "Auslauf bei Netzausfall" ist dann sogar
keine besondere Betätigungsvorrichtung notwendig.
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Dem Zweck, das Betätigen der Kupplungen unabhängig von der Bedienperson
zu bewirken, dient auch die Maßnahme, die Kupplungen an allen kuppelbaren Umlenkrollenelementen
einer Maschine nur gemeinsam betätigbar auszubilden. In manchen Fällen ist es jedoch
vorteilhaft, wenn die Kupplung an mindestens einem kuppelbaren Umlenkrollenelement
unabhängig von den Kupplungen an anderen kuppelbaren Umlenkrollenelementen der Maschine
betätigbar ist.
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Hierdurch ist es möglich, bei Teilbetrieb der Maschine Gruppen von
Arbeitselementen stillzusetzen und damit Energie zu sparen und Verschleiß zu verhüten.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann der die Energieübertragung
bewirkende Kraft- oder Formschluß zwischen den Umlenkrollen der einzelnen Umlenkrollenelemente
durch eine in Richtung einer beabsichtigten Kraftübertragung Mitnahme bewirkende
Uberlauf-Kupplung erfolgen. Eine derartige Uberlauf-Kupplung erfordert im Gegensatz
zu den vorstehend beschriebenen Kupplungen keine besondere Steuerung und Betätigungsvorrichtung.
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Sie wirkt so, daß sie nur eine langsamer laufende Umlenkrolle mit
einer in gleicher Drehrichtung schneller laufenden Umlenkrolle kuppelt, in entgegengesetzter
Drehrichtung oder bei Umkehr der Drehgeschwindigkeit die Kupplungswirkung jedoch
löst.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
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Fig. 1 stellt das Prinzip der Energieübertragung zwischen verschiedenen
Gruppen von Arbeitselementen dar; Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf
zwei einander benachbarte Tangentialriemen im Bereich ihrer gemeinsamen Umlenkrollenelemente;
Fig. 3 zeigt die Seitenansicht eines kuppelbaren Umlenkrollenelementes.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, laufen Tangentialriemen 1, 2 und 3 in
Umlenkbereichen über Umlenkrollenelemente 4, 5 von der einen Maschinenseite zur
anderen, wobei außerdem Antriebsscheiben 6 von Motoren 7 teilweise mit umschlungen
werden. Die Umlenkrollenelemente
4 und 5 bestehen aus übereinander
angeordneten Umlenkrollen 8 und 9, über die jeweils einer der höhenversetzt laufenden
Tangentialriemen 1, 2 bzw. 3 geführt ist. So läuft der Tangentialriemen 1 in seinem
mit dem Tangentialriemen 2 gemeinsamen Umlenkbereich über die untere Umlenkrolle
9 des Umlenkrollenelementes 4 zur unteren Umlenkrolle 9 des Umlenkrollenelementes
5. Die Umlenkrollen 8 und 9 sind frei drehbar auf Achsen 10 gelagert.
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Zwischen den Umlenkrollen 8 und 9 jedes Umlenkrollenelementes 4 und
5 ist jeweils eine betätigbare Kupplung 11 vorgesehen, durch die die jeweiligen
Umlenkrollen drehfest miteinander gekuppelt werden können. Diese Kupplungen 11 können
als erfindung gemäß mechanisch, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigbare,
kraft- oder formschlüssige Kupplung ausgeführt sein.
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Jede Kupplung weist ein Steuerteil 12 auf, die über elektrische, pneumatische
oder hydraulische Steuerleitungen 13 und 14 ansteuerbar sind und mit denen die Kupplungen
11 betätigbar sind.
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Bei rein mechanischer Betätigung der Kupplungen 11 wären die Steuerleitungen
13, 14 durch betätigbare Gestänge, Kabelzüge oder dergleichen zu ersetzen. Es versteht
sich, daß die Kupplungen abweichend von der rein schematischen Darstellung der Figur
3 innerhalb der Umlenkrollen 8 bzw. 9 untergebracht werden können, so daß die beiden
Umlenkrollen jedes Umlenkrollenelementes 4 und 5 unmittelbar übereinander angeordnet
werden können.
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Es genügt in manchen Fällen, in jedem Umlenkbereich nur eines der
Umlenkrollenelemente 4 oder 5 koppelbar auszuführen und die Umlenkrollen des jeweils
anderen Umlenkrollenelementes jeweils frei drehbar zu belassen. Wenn beide Umlenkrollenelemente
4 und 5 eines Umlenkbereiches kuppel bar ausgeführt sind, sind ihre Steuerteile
12 zum Zwecke des gemeinsamen Betätigens der Kupplungen an
eine
gemeinsame Steuer-Stichleitung 13 angeschlossen.
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Wenn alle Umlenkrollenelemente einer Maschine für nur gemeinsames
Betätigen vorgesehen sind, können alle Steuerteile 12 der Maschine an eine gemeinsame,
mittels einer von einer Betätigungs vorrichtung 15 beaufschlagbaren Schalters 16
- bei pneumatischer oder hydraulischer Ausführung der Steuerleitungen 13, 14 mittels
eines Ventils - beaufschlagbare Steuerleitung 14 angeschlossen sein. Wenn dagegen
Umlenkrollenelemente 4, 5 einer Maschine beispielsweise für Teilbetrieb der Maschine
fUr getrenntes Betätigen vorgesehen sind, müssen in die Steuer-Stichleitungen 13
der für sich kuppelbaren Umlenkrollenelemente in nicht näher dargestellter Weise
den Schaltern 16 entsprechende Schalter eingefügt werden.
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In Figur 1 ist das Prinzip der Koppelung von vier Gruppen von Arbeitselementen
dargestellt: die Tangentialriemen 1, 2 und 3 treiben jeweils eine Gruppe von beispielsweise
je 200 hier nicht gezeigter Spindeln einer Ringspinnmaschine, der Motor 17 treibt
über ein Getriebe 18 die Walzen 19, 20 und 21 der Streckwerke.
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Zwischen der am weitesten links liegenden Antriebsscheibe 6 und dem
Motor 17 ist ein mechanisches Kraftübertragungsmittel 22 beispielsweise in Form
einer Welle, eines Riemens oder dergleichen vorgesehen.
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Infolge ihrer geringeren Masse und ihres höheren Drehwiderstandes
erreichen die Streckwerke bei Anlauf der Maschine ihre Betriebsdrehzahl rascher
als die mit mehr Masse und geringerem Drehwiderstand behafteten Spindeln - beim
Abstellen der Maschine kehren sich die Verhältnisse um. Bei gesteuertem An- und
Auslauf der Maschine können gleiche Drehzahlverhältnisse in aller Regel durch
entsprechende
Speisung der die Streckwerke und der die Spindeln antreibenden Motoren erreicht
werden. In besonderen Fällen, beispielsweise bei ungesteuertem Auslauf der Maschine
- z.B. bei Stromausfall - sollen die länger auslaufenden Spindeln Energie auf die
Streckwerke übertragen und damit auch in diesem Betriebszustand einen annähernd
synchronen Auslauf aller Arbeitsorgane einer Maschine gewährleisten.
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Bezüglich des am weitesten links liegenden Tangentialriemens 1 erfolgt
dies über die Antriebsscheibe 6 und das Kraftubertragungs mittel 22 auf den Motor
17 und über das Getriebe 18 auf die Streckwerke. Durch diese Energieabgabe vermindert
sich die Geschwindigkeit dieses Tangentialriemens 1 rascher als die der Tangentialriemen
2 und 3, die infolgedessen bestrebt sind, den Tangentialriemen 1 zu überholen. Dies
wird durch die in die Umlenkrollenelemente 4, 5 eingebauten, in diesem Betriebszustand
geschlossenen Kupplungen 11 verhindert, die eine entsprechende, kaskadenartige Energieübertragung
über alle Tangentialriemen 1, 2, 3 auf die Walzen der Streckwerke bewirken. Die
Betätigungsvorrichtung 15 wird zu diesem Zweck von der Steuereinrichtung der Ringspinnmaschine
zum Schließen des Schalters 16 erregt.
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An dem in Figur 1 mit a gekennzeichneten Umlenkrollenelement 4 steht
bei Lauf der Tangentialriemen in Richtung der Pfeile A der von der Antriebsscheibe
6 ablaufende Tangentialriemen 2 im normalen Betrieb der Maschine unter geringerer
Zugspannung und damit Dehnung und läuft demgemäß geringfügig langsamer als der Tangentialriemen
1. Beim Auslauf der Maschine wird der Tangentialriemen 1 durch Abgabe von Bewegungsenergie
an die weniger Schwungmoment aufweisenden und rascher zum Stillstand strebenden
Walzen der Streckwerke stärker verzögert als der
Tangentialriemen
2. Der Tangentialriemen 2 läuft dann etwas rascher als der Tangentialriemen 1. Wenn
daher zwischen den von den Tangentialriemen 1 und 2 umschlungenen Umlenkrollen 8
und 9 des Umlenkrollenelementes 4 eine Überlauf-Kupplung derart angeordnet wird,
daß die vom Tangentialriemen 2 umschlungene, schneller rotierende Umlenkrolle 8
die vom Tangentialriemen 1 umschlungene, langsamer rotierende Umlenkrolle 9 in ihrer
Drehbewegung in dieser Drehrichtung mitnimmt, kann der Tangentialriemen 2 Bewegungsenergie
auf den Tangentialriemen 1 und damit auf die Streckwerke übertragen. Im normalen
Betrieb der Maschine wird diese Uberlauf-Kupplung dann infolge der oben geschilderten
Geschwindigkeitsverhältnisse der Tangentialriemen bzw. der Umlenkrollen überholt.
Die geschilderten Verhältnisse sind an allen anderen, von je zwei Tangentialriemen
umschlungenen Umlenkrollenelementen 4 und 5 gleich, so daß alle die Umlenkrollenelemente
in gleichem Sinne mit Überlouf-Kupplungen auszustatten sind.
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Es kann gezeigt werden, daß diese Uberlauf-Kupplung bei Lauf der Tangentialriemen
entgegen der Richtung der Pfeile A wirkungslos bleibt, weil in diesem Falle der
Tangentialriemen 2 sowohl im normalen Betrieb als auch im Auslauf der Maschine rascher
läuft als der Tangentialriemen 1 - da die Laufrichtung der Riemen jedoch umgekehrt
ist wie in der zuerst geschilderten Betriebsweise "überholt" die Umlenkrolle 8 des
Tangentialriemens 2 die Umlenkrolle 9 des Tangentialriemens 1.
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Um auch in dieser Betriebsweise der Maschine eine Koppelung der Tangentialriemen
im Auslauf der Maschine zu erreichen, ist in den Umlenkrollen 5 je eine Uberlauf-Kupplung
vorgesehen, die in dem Sinne eingebaut ist, daß die im Anlauf der Maschine durch
den - in Bezug auf das mit b gekennzeichnete Umlenkrollenelement
5
- dann schneller laufenden Tangentialriemen 2 mit höherer Drehzahl angetriebene
Umlenkrolle 8 die vom langsamer laufenden Tangentialriemen 1 mit geringerer Drehzahl
angetriebene Umlenkrolle 9 in ihrer Drehbewegung mitnimmt.
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Auch hier läßt sich zeigen, daß diese Uberlauf-Kupplung im Umlenkrollenelement
5 im normalen Lauf der Maschine bei Bewegung der Tangentialriemen entgegen der Richtung
der Pfeile A und in allen Betriebszuständen bei Bewegung der Tangentialriemen in
Richtung der Pfeile A keine Mitnahme bewirkt.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Uberlauf-Kupplung in den
Umlenkrollenelementen 4 und 5 kann also erreicht werden, daß je nach Laufrichtung
der Tangentialriemen beim Auslaufen der Maschine entweder die Uberlauf-Kupplungen
in den Umlenkrollenelementen 4 oder die Uberlauf-Kupplungen in den Umlenkrollenelementen
5 Mitnahme der Umlenkrollen und damit Energieübertragung von den mehr Bewegungsenergie
aufweisenden Spindeln auf das rascher auslaufende Streckwerk bewirken.
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Vorteilhafterweise werden als Uberlauf-Kupplungen sogenannte Klemmrollenfreiläufe
verwendet, es sind jedoch auch Überlauf-Kupplungen anderer bekannter Bauart verwendbar.