DE4019108C2 - Vorrichtung zur Regelung bzw. Konstanthaltung der frei wählbaren und geschwindigkeitsunabhängigen Zugkraft von bahn- oder fadenartigem Wickelgut aus Kunststoff, Papier, Textil, Metallen oder dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung und Konstanthaltung der frei wählbaren und geschwindigkeitsunabhängigen Zugkraft von bahn- oder fadenartigem Wickelgut aus Kunststoff, Papier, Textil, Metallen oder dergleichen, vor einer Aufwickel­ stelle oder hinter einer Abwickelstelle mittels einer in einem Lagergehäuse gelagerten Auslenkvorrichtung mit Zugelement und einem Schwenkarm mit an seinen Enden ange­ brachten Umlenkrollen zum Herumführen des Wickelgutes sowie mit einem auf der Achse des Schwenkarms gelagerten, als Drehgeber ausgebildeten Meßwinkelsensor.

Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art gemäß der britischen Patentschrift 1,222,499 ist auf einer im Gehäuse gelagerten Achse ein Schwenkarm gelagert, der an seinen Enden Umlenkrollen zum Herumführen der Materialbahn aufweist. Dem Schwenkarm ist ein weiterer Schwenkarm zugeordnet, der an seinem anderen Ende über einen Schlitz mit einer Fotozellensteuerung zusammenwirkt, um jeweils in Abhängig­ keit von der gemessenen Bahnspannung den Antrieb des Wickels entsprechend zu steuern. Die bekannte Vorrichtung ist recht aufwendig und aufgrund ihres Zusammenwirkens mit der an einer bestimmten Stelle der Maschine anzubringenden Fotozellensteuerung kann die Auslenkvorrichtung nur an einer bestimmten Stelle der Einrichtung angeordnet sein, zumal zum Dämpfen besonders starker Stöße oder dergleichen noch eine Dämpfungseinrichtung notwendig ist. Außerdem wird der Schwenkbereich durch feste Anschläge begrenzt.

Die deutsche Offenlegungsschrift 22 30 680 zeigt eine Vorrichtung zum Erzielen einer konstanten Bandspannung an Papierbandwicklern oder ähnlichen Einrichtungen, wobei einer Bremssteuerrolle ein erster Hebelarm und einer Ausgleichsrolle ein zweiter Hebelarm zugeordnet ist. Die beiden Hebelarme besitzen eine gemeinsame Drehachse und auf gegenüberliegenden Seiten der Hebelarme ist jeweils eine Feder angeordnet. Da der eine Hebelarm auf der einlaufenden Seite an einem zu einer Bremsscheibe führenden Bremsband befestigt ist, kann auch in diesem Fall die Ausgleichsvorrichtung nur in einer ganz be­ stimmten Einbaulage angeordnet sein. Außerdem werden bei dieser Vorrichtung die Drehwinkel nicht von einem Meßwinkelsensor im Bereich der zentralen Drehachse abge­ nommen.

Aus der deutschen Patentschrift 7 03 893 ist eine selbsttätige Steuerung der Drehzahl des Wickelbaumes bei Wickelmaschinen bekanntgeworden, bei der eine mit Umlenkrollen an einem Schwenkarm versehene Auslenkvorrichtung vorgesehen ist, deren Drehachse offensichtlich einen als Drehgeber ausgebildeten Meßwinkelsensor aufweist. Die Bewegun­ gen des Schwenkarms werden auf einen Antriebsmotor des Wickelbaums geleitet. Als Zugelement dient dort ein an einem Hebel verschiebbares Belastungsgewicht.

Schließlich ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 19 59 065 eine Belastungsein­ richtung für eine zwischen zwei Bearbeitungswalzenpaaren geführte Bahn bekanntgewor­ den. Auch diese Vorrichtung ist wiederum recht aufwendig gebaut.

Letztendlich ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 22 32 496 ein Umrolltisch bekannt­ geworden, bei dem zwischen dem Abwickelteller und einem Aufwickelteller eine Film­ waage zur Steuerung einer Bremsvorrichtung hervorgeht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zur Regelung und Konstanthaltung der frei wählbaren und geschwindigkeitsunabhängigen Zugkraft von bahn- oder fadenartigem Wickelgut aus Kunststoff, Papier, Textil, Metallen oder dergleichen geeignete Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit geringem Aufwand und unabhängig von ihrer Einbaulage einstellbar ist, inbesondere auch eine einfache Veränderung des jeweiligen, nicht durch Anschläge begrenzten Meßbereichs ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Zugelement aus zwei im wesentlichen parallel zueinander liegenden Federn gebildet ist, die jeweils mit ihrem einen Ende über Einstellelemente am Lagergehäuse befestigt sind und jeweils mit ihrem anderen Ende mittels eines Seils miteinander verbunden sind, das über eine auf der Achse des Schwenkarms konzentrisch zum Meßwinkelsensor angeordnete Seilrolle geführt und an dieser befestigt ist.

Durch die unmittelbare Befestigung der Federn an der Seilrolle bzw. des damit verbunden­ den Meßwinkelsensors kann durch entsprechende Einstellung und Verstellung der mit ihrem anderen Ende am Lagergehäuse befestigten Federn auf sehr einfache Weise eine Veränderung des Meßbereichs erreicht werden. Dabei ist wichtig, daß dieser Meßbereich nicht durch Anschläge begrenzt werden muß und dies kann auch unabhängig von der Einbaulage geschehen, da außer dem Schwenkarm und darauf sitzenden Umlenkrollen sowie dem Meßwinkelsensor und seine Lagerung im Lagergehäuse und den darin aufge­ hängten Federn keine weiteren Elemente notwendig sind. Man kommt daher zu einer kom­ pakten und relativ einfachen Bauweise, die es ermöglicht, ohne großen Platzaufwand die Auslenkvorrichtung vor einer Aufwickelstelle oder hinter einer Abwickelstelle anzuordnen.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Federkonstanten der Federn unterschied­ lich, beispielsweise im Verhältnis 10 : 1 bis 20 : 1 ausgelegt sind.

Die Zugkraft ergibt sich im Seil nach der Formel:

FSeil = ΔL (C1 + C2)

dabei ist
C1 = Konstante der Feder 1
C2 = Konstante der Feder 2
ΔL = Drehwinkel der Seilrolle × Radius der Seilrolle.

Da die erfindungsgemäß ausgebildete Auslenkvorrichtung unabhängig von ihrer Einbaulage wirkt, ist es zu einer guten Integration in eine Wickelvorrichtung zweckmäßig, daß die Achse des Meßwinkelsensors und der Seilrolle im wesentlichen horizontal und die Federn im wesentlichen vertikal angeordnet sind.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Auslenkvorrichtung kann mit geringem Aufwand massearm und unabhängig von ihrer Lage bei jeder Bahngeschwindigkeit eingesetzt werden. Sie kann in Produktionseinrichtungen von Feinstfäden bis zu großen Bahnbreiten in der Kunststoff-, Papier- und Textilproduktion verwendet werden, wobei lediglich anstelle von Umlenkrollen an der Auslenkvorrichtung breite Umlenkwalzen mit entsprechender Gegenlagerung parallel schwenkbar auszubilden sind.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgebildete Auslenkvorrichtung mit zwei Zugelementen und

Fig. 2 ein Schaubild mit linearem Zugspannungsverlauf, erzielt aufgrund der Ausfüh­ rungsform nach Fig. 1.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist die Auslenkvorrichtung 1 ein Lagergehäuse 2 und einen darin gelagerten ausgewogenen Schwenkarm 3 auf. Auf der im wesentlichen horizontal verlaufenden Achse des Schwenkarms 3 sind ein als Drehgeber ausgebildeter Meßwin­ kelsensor 5 und eine Seilrolle 6 angeordnet. An den Enden des Schwenkarms 3 befinden sich zwei Umlenkrollen 7, 8 oder Umlenkwalzen. Am Lagergehäuse 2 befinden sich ferner veränderliche Einstellelemente 9, 10, an denen als Gegenkraftelement Federn 11, 12 aufgehangen sind. Beide Federn 11, 12, die eine unterschiedliche Federkonstante aufweisen, sind mit einem Seil 13 über die Seilrolle 6 verbunden. Das Seil 13 ist an der Seilrolle 6 mittels einer Klemme 14 festgeklemmt. Über die Umlenkrollen 7, 8 ist die Warenbahn 15 geführt, die, aus einer nicht dargestellten Produktionsmaschine kommend, einer Wickelstelle 16 mit Wickelantrieb 17 zugeführt wird.

Mittels der einstellbaren Federn 11, 12 kann die Nullpunktlage des Schwenkarms 3 eingestellt werden. Der Bahnzug wird elektronisch einem nicht dargestellten PID- Regler vorgegeben. Bei Zugspannungsunregelmäßigkeiten oder Zugspannungsstößen der Warenbahn 15 verändert sich der Schwenkweg des Schwenkarms 3 mit dem auf seiner Achse 4 befindlichen Meßwinkelsensor 5 und der Seilrolle 6. Der Meßwinkelsensor 5 erteilt je nach Größe des Drehwinkels elektrische Stellsignale zur Nachregelung des Wickel­ antriebs 17, damit die Ausgangslage des Schwenkarms 3 gemäß des eingestellten Bahnzuges sofort wieder erreicht wird.

Durch andere, nicht dargestellte Sensoren auf der Achse des Schwenkarms 3 können diese Signale auch einem Anzeigegerät zugeführt werden, so daß in diesem Fall die Auslenkvorrichtung auch als Meßeinrichtung benutzt werden kann.

Ein durch die Auslenkvorrichtung nach Fig. 1 erzielbarer linearer Zugspannungsverlauf ist in Fig. 2 dargestellt.

Die erfindungsgemäße Auslenkvorrichtung ist ohne weiteres auch bei Umwickel- und Spulmaschinen einsetzbar.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Regelung und Konstanthaltung der frei wählbaren und geschwindig­ keitsunabhängigen Zugkraft von bahn- oder fadenartigem Wickelgut aus Kunststoff, Papier, Textil, Metallen oder dgl. vor einer Aufwickelstelle oder hinter einer Abwickelstelle mittels einer in einem Lagergehäuse gelagerten Auslenkvorrichtung mit Zugelement und einem Schwenkarm mit an seinen Enden angebrachten Umlenkrollen zum Herumführen des Wickelgutes sowie mit einem auf der Achse des Schwenkarms gelagerten, als Drehgeber ausgebildeten Meßwinkelsensor, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugelement aus zwei im wesentlichen parallel zueinander liegenden Federn (11, 12) gebildet ist, die jeweils mit ihrem einen Ende über Einstellelemente (9, 10) am Lagergehäu­ se (2) befestigt sind und jeweils mit ihrem anderen Ende mittels eines Seils (13) mitein­ ander verbunden sind, das über eine auf der Achse des Schwenkarmes (3) konzentrisch zum Meßwinkelsensor (5) angeordnete Seilrolle (6) geführt und an dieser befestigt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder­ konstanten der Federn (11, 12) unterschiedlich, vorzugsweise im Verhältnis 10 : 1 bis 20 : 1 ausgelegt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (4) des Meßwinkelsensors (5) und der Seilrolle (6) im wesentlichen horizontal und die Federn (11, 12) im wesentlichen vertikal angeordnet sind.