DE949103C

DE949103C - Umwickwlmaschine

Info

Publication number: DE949103C
Application number: DES28062A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Giselher Kadegge
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1952-04-10
Filing date: 1952-04-10
Publication date: 1956-09-13

Description

Umwickelmaschine In der Textil- und Papierindustrie werden vielfach Umwickelmaschinen (Jigger , Umroller) verwendet, bei denen das Arbeitsgut von einer Walze auf eine oder mehrere andere Walzen umgewickelt werden muß. Hierbei ist es wichtig, den Umwickelvorgang mit möglichst -großer Geschwindigkeit durchzuführen, andererseits dürfen aber keine unzulässigen Belastungen ider Ware, die oft nur eine sehr geringe Zugfestigkeit aufweist, eintreten.
Nach der Erfindung kann für eine Umwickelmaschine mit wenigstens zwei angetriebenen Walzen, :bei der sowohl die ablaufende als auch die auflaufende Wälze angetrieben wird, mit Differentialen und einer Einrichtung zur Regelung der Arbeitsgeschwindigkeit dadurch eine wesentliche Verbesserung erreicht werden, daßbeide Walzen während des Umwickelns über das Differential mit einem gemeinsamen Antrieb verbunden sind, wobei die Geschwindigkeit des Antriebsmotors so geregelt wird, -daß unabhängig von der Stärke (Dicke) des aufzuwickelnden Materials und dem jeweiligen Wickeldurchmesser die Geschwindigkeit des umlaufenden Materials annähernd konstant gehalten wird.
Es ist schon eine Reihe von Anordnungen für derartige Umwickler bekanntgeworden, von denen behauptet wurde, daß diese mit einer konstanten Warengeschwindigkeit -arbeiten, jedoch sind diese Behauptungen, wie eine einfache Nachprüfung beweist, keineswegs richtig. Außerdem ist bei den meisten .dieser Anordnungen versucht, die Regelung auf angeblich konstante Warengeschwindigkeit mit Hilfe ,des von der Ware selbst ausgeübten Zuges herbeizuführen, was aber unzulässige Beanspruchungen zur Folge .hat, die durch die angegebene neue Lösung vermieden werden.
So ist beispielsweise eine Umwickelmaschine mit zwei Walzen @beschrieben worden, bei der jede der beiden Walzen angetrieben werden kann, wobei zwischen den beiden Walzen ein Differential angeordnet ist. Die Antriebsmaschine läuft hierbei mit gleichbleibender Geschwindigkeit und kann wahlweise immer nur auf eine der beiden Walzen geschaltet werden. Das Differential wirkt mit einem zusätzlichen, ähnlich einem Drehmagneten ausgebildeten Motor zusammen, wodurch auf die nicht angetriebene Walze ein Gegenmoment ausgeübt wird,durch das dem Material eine annähernd gleichbleibende Zugspannung aufgedrückt wird.
Weiter ist eine Anordnung ohne Differential beschrieben worden, bei der zur Regelung der Geschwindigkeit eine vom Motor selbst über eine Schnecke verstellte Steuerscheibe vorgesehen ist. Die Lage der Steuerscheibe ist hierbei lediglich von der Zahl der vom Motor durchgeführten Umdrehungen ohne Berücksichtigung des tatsächlichen Walzendurchmessers abhängig.
Weiter sind auch schon Anordnungen beschrieben worden, bei denen zur Erfassung der Bewegungsgeschwindigkeit der Warenbiahn eine von dieser angetriebene Umlenkrolle vorgesehen ist, deren Drehzahl eine Meßgröße für die- Bahngeschwindigkeit darstellt.
Mit all ,diesen Einrichtungen konnte jedoch eine Regelung in :dem Sinne, daß unabhängig von der Stärke des aufzuwickelnden Materials und Odem jeweiligen Winkeldurchmesser die Geschwindigkeit des umlaufenden Materials annähernd konstant gehalten wird, nicht erreicht werden.
Eine besondere Erkenntnis, die sich bei der Erfindung mit Vorteil anwenden läßt, besteht darin, .daß eine konstante Warengeschwindigkeit eine bestimmte mathematische Beziehung zwischen der Antriebsdrehzahl des Differentialgetriebes und den jeweiligen Dockendurchmessern zur Voraussetzung hat. Nach der weiteren Erfindung wird,auf Grund dieser Erkenntnis die oben vorgeschlagene Einrichtung zur Beeinflussung der Antriebsdrehzahl so ausgebildet, daß die Drehzahl dem Quotienten aus der Summe und dem Produkt der jeweiligen Docken.durchmesser .annähernd proportional ist.
Die Erfindung läßt sich in mannigfachen Ausführungsformen verwirklichen, für die nachstehend einige Beispiele angegeben sind.
Fig. i zeigt zunächst das Warenlaufbild eines Jiggers. W1 ist die volle und W2 die zu bewickelnde Wadendocke. Die beiden Docken laufen in Pfeilrichtung mit den Drehzahlen n1 bzw. 112 um. T ist der Farbtrog, durch den die Warenbahn B über Rollen in bekannter Weise geführt ist. Fig. 2 zeigt ein mechanisches Differentialgetriebe. Mit n sei .die Antriebsdrehzahl bezeichnet, sie ist gleich der halben Summe der beiden Antriebsdrehzahlen n1 und n2.
Eine genauere Untersuchung, die zu der Erfindung geführt hat, zeigte, daß bei konstanter Antriebsdrehzahl die Warengeschwindigkeit eines Jiggers mit Differentialantrieb nicht konstant ist, sondern nach einer Kurve verläuft, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist; die Kurven zeigen den Verlauf der Warengeschwindigkeit, für verschiedene max. Durchmesserverhältnisse k des Wickels, in Abhängigkeit vom Durchmesser des einen Wickels.
In Fi.g.4 ist für dieselben Durchmesserverhältnisse k gezeigt, wie die Antriebsdrehzahl in Abhängigkeit vom jeweiligen Durchmesser des einen Wickels verlaufen muß, wenn eine konstante Warengeschwindigkeit erzielt werden soll.
Die mit der Erfindung vorgeschlagene Einrichtung zur Beeinflussung der Antriebsdrehzahl muß also so arbeiten, daß die letztgenannte Gesetzmäßigkeit vollkommen oder wenigstens annähernd erfüllt wind.
Hierzu kann man beispielsweise, wie in Fig. 5 dargestellt, mit einer von der Warenbahn mitgenommenen Umlenk- oder FührungsrolleF ein drehzahlabhängiges Schaltgerät io kuppeln, das bei Abweichungen von einer bestimmten Sollgeschwindigkeit nach oben oder nach unten jeweils einen Kontakt i i oder 12 schließt und damit über Verstellschütze 13 bzw. 14 einen Verstellmotor 15 steuert, der das Verstellorgan des Hauptantriebsmotors M, beispielsweise einen Feldregler 16, bewegt.
Eine weitere Ausführungsform besteht, wie Fig. 6 zeugt, darin, @daß mit der Umlenk- oder Führungsrolle F eine Tachometerdynamo 20 gekuppelt ist, deren Spannung ein polarisiertes Relais 21 steuert, das die gleiche Funktion übernimmt wie bei der vorherigen Ausführungsform das drehzahlabhängige Schaltgerät io. Als Sollwerteinsteller kann ein Potentiometer 22 vorgesehen sein. Mit ihm läßt sich die Grundgeschwindigkeit für den jeweiligen Prozeß willkürlich festlegen.
Die willkürliche Festlegung :der Grundgeschwindigkeit läßt sich, auch bei .der Ausführungsform nach Fig. 5, statt dessen .auch durch Verändern der Ankerspannung des Hauptmotors M erreichen.
An Stelle eines polarisierten Relais 21, -wie in Fig. 6 vorgesehen, kann man auch einen andersartigen Verstärker beliebiger Ausführung anordnen. Zum Beispiel wird es in diesem Falle vorteilhaft sein, einen sogenannten Magnetverstärker zu verwenden. Hierdurch läßt sich igewünschtenfalls eine stufenlose Steuerung erreichen.
Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, beider zwei Fühlorgane 31, 32 die beiden Warendocken W1 und W2 abtasten und über Exzenter 33, 34 und abermalige Fühlorgane, vorzugsweise Rollen 35, 36, eine mechanische Einrichtung 37 zur Zusammenfassung der jeweiligen Dockendrehzahlen steuern, welche ihrerseits die Drehzahlverstellvorrich-.tung 38 des Hauptantriebes M .beeinflußt. Die Form :der .Kurvenscheiben 33, 34 ist dabei so gewählt, daß die eingangs erläuterten Gesetzmäßigkeiten berücksichtigt werden.
Vielfach wind es erwünscht sein, Fühlorgane, welche die Wickeldocken .selbst abtasten, zu vermeiden.
Man kann dann an Stelle einer Fühlhebelanordnung auch den Verstellwinkel der Führungsrollenschwenkachse S (Fig. i) für die Drehzahlsteuerung ausnutzen. Dies hat zur Voraussetzung, daß der Verstellwinkel ein Maß für den Grad des Umwickelprozesses darstellt, was bei den neueren Maschinen meistens der Fall ist.
Man kann dann statt dessen eine besondere Einrichtung vorsehen, wie sie in Fig. 8 dargestellt ist. Sie besteht aus zwei Kurvenscheiben, von dienen .die eine gegenüber der anderen verstellbar ist. Beide Kurvenscheiben sind entsprechend dem Drehzahlverlauf -der einen bzw. der anderen Docken, bzw. n2 in Abhängigkeit vom jeweiligen Durchmesser einer Docke, z. B. vom Durchmes--ser d1 der Docke W1, geformt. Durch eine Verschiebung der einen Kurvenscheibe gegenüber der anderen lassen sich die verschiedenen Durchmesserverhältnisse k berücksichtigen. Die Wirkungsweise läßt sich veranschaulichen, indem man sich vorstellt, daß sich die Einrichtung zur Zusammenfassung (in diesem Falle Sumwierung) oder jeweiligen Drehzahlen n1, n2 zusammen mit den Fühlrollen 35, 36 und der Drehzahlverstellvorrichtung 38 von links nach rechts :an den beiden Kurven vorbeibewegt, wobei .die beiden Fühlrollen 35, 36 an den beiden Kurven entlanglaufen und so den Steuervorgang bewirken.
Dieses Prinzip läßt sich konstruktiv sehr verschiedenartig ausführen. An Stelle einer mechanischen Summierung von mechanischen Größen können auch elektrische Größen verwendet werden, wie z. B. Regler oder Potentiometer, die sich auf verschieden hohe Summenspannungen bzw. Summenwiderstände einstellen und von deren Verlauf dann in an sich bekannter Weise über elektrische Stellglieder eine Drehzahländerung des Hauptantriebsmotors vorgenommen werden kann. Dabei. sind die Stufungen der Potentiometer bzw. Regler nach -einer Gesetzmäßigkeit gewählt, die der Kurvenform der Exzenterscheiben entspricht.
Bei der Formgebung für die Exzenter bzw. der Widerstandsauslegung der Potentiometer oder Regler wird also von den in Fig.8 dargestellten Kurven für verschiedene Durchmesserverhältnisse ausgegangen. Durch eine Verschiebung zweier Exzenterstücke in der beschriebenen Weise oder durch Verdrehung,des einen Potentiometers gegenüber dem anderen erreicht man einen Steslwerksablauf, der den jeweiligen Durchmesserverhältnissen angepaßt ist. Die Verstellung der Exzenter bzw. die Verdrehung der Potentiometer kann an einem Zeigerknopf vorgenommen werden.
An Stelle eines mechanischen Differentials, wie in Fig.2 dargestellt, kann auch eine andere Anordnung mit ähnlicher Wirkung, z. B. ein elektrisches Differential, verwendet werden. Die Vorschläge der Erfindung sind überall @da von Vorteil, wo es sich darum handelt, ein bahn-, streifen- oder strangförmiges Gut umzuwickeln.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Umwickelmaschine, bei .der sowohl die ablaufende als auch die auflaufende Walze angetrieben werden kann, mit Differential und einer Einrichtung zur Regelung der iAntriebsge schwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, .daß beide Walzen während des Umwickelns über das Differential mit einem gemeinsamen Antrieb verbunden sind, wobei die Geschwindigkeit des Antriebsmotors so geregelt wird, daß unabhängig von der Stärke des aufzuwickelnden Materials und idem jeweiligen Wickeldurchmesser die Geschwindigkeit des umlaufenden Materials annähernd konstant gehalten wird.
2. Umwickelmaschine nach Anspruch i, da-,durch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Antriebsmotors auf einen dem Quotienten aus der Summe und dem Produkt ,des jeweiligen Dockendurchmessers annähernd proportionalen Wert regelbar ist.
3. Umwickelmaschine nach Anspruch i und 2, mit einer von der Warenbahn mitgenommenen Umlenk- oder Führungsrolle, dadurch gekennzeichnet, daß :die Führungsrolle (F) mit einem drehzahlabhängigen Schaltgerät (io) gekuppelt ist, das bei Abweichungen von einer bestimmten, voreinst-ellbaren Sollgeschwindigkeit jeweils einen Kontakt (i i bzw. 12) schließt und damit über Verstellschütze (13 bzw. aq.) einen Verstell.motor (15) steuert, .der, das Verstellorgan (16) des Haupfiantriebsmotors (M) :bewegt. q..
Umwickelmaschine nach Anspruch r und 2, mit einer von einer Warenbahn mitgenommenen Umlenk- oder Führungsrolle, die eine Tachometerdynamo antreibt, gekennzeich-, net durch ein polarisiertes Relais (21), .das von der -Spannung der Tachometerdynamo (2o) gesteuert wird und bei Abweichungen von einer bestimmten voreinstellbaren Sollwertgeschwindigkeit in der einen oder anderen Richtung je einen Kontakt schließt.
5. Umwickelmaschine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sollwerteainsteller ein an einer festen Gleichspannung liegendes Potentiometer (22) vorgesehen ist.
6. Umwickelmaschine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Veränderung der Grunddrehzahl des Hauptantriebsrnotors (M) ein zusätzlicher So,llwerteinsteller vorgesehen ist.
7. Umwickelmaschine nach Anspruch i und 2, mit einer von einer Warenbahn rnitgenommenen Urnlenk- oder Führungsrolle, die eine Tachometerdynamo antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß an die Tachometerdynamo eine Verstärkereinrichtung, insbesondere ein Magnetverstärker, angeschlossen ist, über die eine stufenlose Drehzahlverstellung des Hauptantrieb:smotors bewirkt wird. B.
Umwickelmaschine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei die beiden Warendocken (W1, W2) - abtastende Fühlorgane (3 i, 32) vorgesehen sind, die, beispielsweise über Exzenter (33, 34) und abermalige Fühlorgane (35, 36), eine Einrichtung (37) zur Zusammenfassung der jeweiligen Meßwerte für die Dockendrehzahlen steuern, welche ihrerseits die Drehzahlverstellvorrichtung (38) des Hauptantriebes (M) beeinflußt.
9. Umwickelmaschine nach Anspruch i und 2 und einem der folgenden., dadurch gekennzeichnet, daß der ein Maß für den Gral des Umwickelprozesses darstellende Verstellwinkel der Führungsrollenschwenkachse als Steuerorgan für die Drehzahlsteuerung verwendet ist. io. Umwickelmaschine mach Anspruch i, 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Drehzahl zwei mnit der Führungsrollenschwenkachse verbundene. Kurvenscheiben vorgesehen sind, von denen die eine gegenüber -der anderen zwecks Anpassung an die max. Dockendurchmesserverhältnisse verstellbar ist und die entsprechend dem bei konstanter Warengeschwindigkeit erforderlichen Verlauf der Drehzahlen der beiden Docken (n1, n2) in Abhängigkeit vom juweiligen Durchmesser einer Docke geformt sind, wobei an diesen bei-.den Kurvenscheiben Fühlrollen (35, 36) geführt sind, welche eine - Einrichtung (37) zur Zusammenfassung der Dockendrehzahlen steuern, ,die ihrerseits die Drehzahlverstellvorrichtung (38) des Hauptantriebes beeinflußt (Fig. 5). i i. Umwickelmaschine nach Anspruch z, 2 und g,. dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Drehzahl zwei mit der Führungsrollenschwenkachse verbundene Regulierwiderstände vorgesehen sind, deren Widerstandsbeläge entsprechend dem bei konstanter Warengeschwindigkeit erforderlichen Verlauf ,der Drehzahlen der beiden Docken in Abhängigkeit vom jeweiligen Durchmesser einer Docke längs ihres Regulierweges in ihrem Wilderstandswert veränderlich sind, wobei die gegenseitige Lage dieser beiden Regulierwider--stände zwecks Anpassung an die max. Dockendurchmesserverhältnisse verstellbar ist, und daß die beiden Regulierwilderstände so geschaltet sind, daß die an ihnen abgegriffene Summenspannung eine Drehzahländerung des Hauptantriebes entsprechend konstanter Warengeschwindigkeitbewirkt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 725 igo, 699 j8o, 554 304, 502 392; USA.-Patentschrift Nr. 2 389 o47.