NO142434B - Oppviklingsapparat. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører generelt oppviklings- eller opprul-lingsapparater med regulering av stramraingsspenningen under opp-. viklingen. Mer spesielt vedrører den regulering av strekkspen-ningen ved apparater som tar opp en -bane eller liknende under anvendelse av et drivsystem som driver kjernen av opprullings-valsen eller under anvendelse av både kjernedrift og friksjonsdrift på overflaten.

Ved oppvikling av en bane av papir, plastfilm, tøy eller liknende på en oppviklingskjerne med et senterdrivsystem slik at det fremstilles et produkt i form av en rull, blir det an-vendt en fremgangsmåte som vanligvis består i at det for oppviklingsoperasjonen brukes en differansialmekanisme bestående av f.eks. en hydraulisk krets eller en tannhjulsutveksling for driftsforholdet mellom en berøringsvalse og en oppviklingsrull.

På grunn av prinsippet bak en slik differensialmekanisme blir det i dette tilfelle frembrakt en utilstrekkelig oppvik-lingskraft på grunn av en omvendt proporsjonal minsking i en avviklingskraft beroende på en økning i oppviklingsrullene radius dvs. en økning i oppviklingslasten. Dette er ugunstig ved prak-tiske anvendelser. Derfor er det koplet bremseanordninger til berøringsvalsen og avviklingskraften på berøringsvalsesiden blir regulert fra tid til annen.På denne måten kan oppviklingsoperasjonen utføres bare med temmelig mye besvær.

Mer spesielt er det fra britisk patent nr. 940,661 kjent

en reguleringsmekanisme for bevegelsen av en oppviklingsarm,

som arbeider med sikte på hele tiden å oppvikle med et forutbestemt gap eller mellomrom en berøringsvalse (som danner rullen) og oppviklingsrullen. I motsetning til dette går foreliggende oppfinnelse ut på styring av det dreiemoment som utøves under oppviklingsoperasjonen. Det i patentskriftet beskrevne potensio-meter for deteksjonen av dreievinkelen av oppviklingsarmen eller svingarmen og anordningen for generering av et oppviklingsdia-metersignal har riktignok en viss interesse i denne forbindelse, men det i det britiske patentskrift anvendte signal er fullsten-dig forskjellig fra det som foreliggende oppfinnelse benytter, når det gjelder formål og utnyttelse av reguleringen. Endelig fremgår det av det britiske patentskrift at den anvendte servo-motor i den viste transmisjon styres av oppviklingsdiameter-signalet (via potensiometeret) for derved å styre omdreinings-tallet av oppviklingsakselen. Reguleringen gjelder således der

oppviklingshastigheten, hvilket innebærer en fundamental for-skjell fra foreliggende oppfinnelse, hvor det vesentlige poeng er reguleringen av dreiemomentet, slik det vil fremgå av det følgende.

Det er et formål med denne oppfinnelse å tilveiebringe

et oppviklingsapparat der en spenning blir gradvis minsket på grunnlag av et forutbestemt forhold, avhengig av øking i radien av oppviklingsrullen, slik at det frembringes en oppviklet rull » som har en god oppbygning med jevn stivhet mellom indre og ytre rullelag og passende regulert stramming mellom hvert lag. Dette innebærer således at det tas sikte på automatisk å regulere opp-viklingskraften på grunnlag av deteksjon av r.adien til oppviklingsrullen, og å vikle en bane opp ved å holde strammingsspen-ningen på en passende verdi selv om spenningen ikke kan detekteres direkte like foran oppviklingsrullen.

På bakgrunn av ovenstående er således denneoppf innelse nærmere bestemt rettet mot et oppviklingsapparat' av den art som omfatter en oppviklingsaksel og en momentdrivmekanisme for over-føring av drivkraft til oppviklingsakselen, hvilken oppviklingsaksel er anordnet på forkanten avien svingarm montert på en fast konsoll, hvor en leveringsvalse samvirker med oppviklingsakselen idet en gruppe valser er innrettet til å føre en bane til leveringsvalsen, og en skjæreanordning er anordnet i den nevnte gruppe valser, samt overføringsanordninger mellom momentdrivmekanismen og oppviklingsakselen, og hvor det er anordnet en elektrisk signalomformer for deteksjon av oppviklingsradien.

Det nye og særegne ved oppviklingsapparatet ifølge oppfinnelsen består i første rekke i at den elektriske signalomformer er anbrakt på den faste konsoll og er innrettet til å detektere vinkelforskyvningen av svingarmen, at det således detekterte signal blir ført til en sammenligningsenhet i en reguleringskrets, og at et utgangssighal fra reguleringskretsen blir påtrykket momentdrivmekanismen for regulering av det dreiemoment som utøves av oppviklingsakselen.

Som det fremgår mer utførlig av den følgende beskrivelse, blir de respektive oppviklingsenheter regulert i og med det dreiemoment som overføres gjennom remmer og tannhjul fra momentdrivmekanismen til vedkommende oppviklingsaksel. Denne momentdrivmekanisme drives gjennom overføringsanordnigen av en driv-motor og er i praksis gjerne basert på en momentslurekopling.

Det viktigste trekk ved oppfinnelsen ligger i at den elektriske signalomformer detekterer vinkelforskyvningen av svingarmen og derved avgir et signal for oppviklingsdiaméteren, hvilket signal blir omdannet til signaler som angir forutbe-stemte stramnings- og dreiemomentmønstre eller -forløp, hvilke signaler føres til momentdrivnekanismen for derved å styre denne.

Når således banen oppvikles med økende diameter på oppviklingsakselen, blir svingarmen hevet og økningen i diameter av den oppviklede bane på oppviklingsakselen måles ved hjelp av signal-omf ormeren slik at det nevnte elektriske signal fremkommer.

Denne konfigurasjon utgjør således et system for uavhengig regulering av respektive oppviklingsruller slik at det alltid foreligger en ideell, programmert styring av oppviklingsbetingelsene for banen i avhengighet av bredde,flathet etc. for banen og over dennes bredde.

Som det ytterligere vil bli forklart i det følgende blir oppviklingsreguleringen foretatt ved å innføre utgangssignalet fra reguleringskretsen for å tjene som reguleringsprogram for stramningsforløpet, i avhengighet av diameterøkningen, for på-virkning av momentdrivmekanismen under den kontinuerlige opp-vikUng av banen. Stramningsmønsteret eller -forløpet er innstilt slik og reguleres automatisk, for kontroll av oppviklingstetthet og -kvalitet på oppviklingsakselen fra start til stopp under oppviklingsoperasjonen.

Regulerings- eller sammenligningsenheten i apparatet arbeider hensiktsmessig i et første trinn slik at den generer det ønskede oppviklings-stramningsforløp for det detekterte diametersignal, og i annet trinn omdannes dette til et dreie-momentforløp ved å multiplisere stramningsnivået med oppviklingsdiaméteren, og gjennom en forsterker drives momentdrivmekanismen slik at oppviklingsstramningen styres i avhengighet av banematerialet og oppviklingsbetingelsene.

Som det også fremgår av beskrivelsen nedenfor sørges det i praksis videre for en justering av slipp- eller sluredreie-momentet basert på rotasjonsdrivkraften fra den eksterne driv-motor som alltid befinner seg i en overdrivtilstand med hensyn til oppviklingshastigheten, for å overføre oppviklingsmomentet fra utgangssiden regulert av momentdrivmekanismen som påvirkes av det nevnte elektriske signal, for drift av oppviklingsakselen.

I det tilfelle hvor det skjæres ut et antall smalere

baner med forskjellige brecfler fra en tilført bane med større bredde og hvor de smalere baner tas opp på individuelle oppviklingsruller kan den automatiske reguleringen foretas slik at innstillingen for de individuelle oppviklingsrullene blir separat og uavhengig regulert til ønskede, passende verdier, slik at reguleringene av spenningene i tilfelle av en slik operasjon lett kan utføres• ,

Andre trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse i forbindelse med de vedføyde tegninger hvor : Fig. 1 er et grunnleggende flytdiagram over et reguleringssystem for et oppviklingsapparat.

Fig. 2 er et sideriss av et oppviklingsapparat.

Fig. 3 og 4 er et sideriss og et grunnriss av et oppviklingsapparat som blir drevet for oppvikling ved hjelp av en felles aksel.

Fig. 5 er et forstørret tverrsnitt tatt langs linjene

X-X på fig. 3.-

Fig. 6 er et sideriss av et apparat med et seksjonsdrivsystem. Fig. 1 er et flytdiagram over et reguleringssystem for opp-viklingsspenning. Ifølge fig. 1 blir en ønsket spenningsverdi FO og en ønsket spenningsgradient 'B gitt til en innstillingsenhet 10. Spenningsverdien blir sammenliknet med et detekteringssignal

for oppviklingsradien ved hjelp av en sammenlikningsenhet 11 som frembringer et momentregulerende signal på sin utgang. Utgangssignalet blir matet via en forsterkerenhet 12 og en momentdrivmekanisme 13 til en oppviklingsaksel 14. En oppviklingsradius ved oppviklingsakselen 14 blir detektert av en deteksjonsenhet 15 og blir matet tilbake til sammenlikningsenheten 11. Signalet

som utledes fra sammenlikningsenheten 11 indikerer en spenningsverdi (F) ved enhver viklingsradius (R), mens et signal utledet fra forsterkerenheten 12 betegner et oppviklende moment (T) under den samme tilstand.

Den blokk som er vist med strekede linjer på fig. 1 er en automatisk spenningsinnstillingsenhet utformet som en automatisk styreanordning for mekanisk justering som ledsager en endring i oppviklingsbredden av materialbahen. Vanligvis er oppviklings-stramningsnivået gitt som en betingelse proporsjonal med oppviklingsbredden. Følgelig er innstillingen av stramningsnivået ikke en manuell operasjon som utføres av betjeningen, men ved hjelp av et automatisk styresignal, hvilket er meget fordelaktig for reduksjon av arbeidsstyrken og befordring av automasjonsgraden.

Fig. 2 viser siden av et oppviklingsapparat som anvender både senterdrift og friksjonsdrift. En fast konsoll 18 er for-synt med en aksel 20 som understøtter en ende av en svingarm 19. En elektrisk signalomformer 21 til å detektere dreievinkelen til armen 19 er montert ved siden av akselen 20. På baksiden av armen 19 er en pneumatisk sylindermekanisme 22 for demping anbrakt mellom armen 19 og konsollen 18. En oppviklingsaksel 23 er anbrakt ved forenden av armen mens en drivmekanisme 24 er anbrakt omtrent ved den sentrale del av armen. En overføringsanordning 25 strekker seg mellom oppviklingsakselen 23 og drivverket 24,

en annen overføringsanordning 26 mellom drivverket 24 og akselen 20 og en ytterligere overføringsanordning 27, f.eks. et kjede, mellom akselen 20 og detektoren 21.

På fig. 2 er det vist et apparat hvor en bane 3 0 blir

viklet opp på en spole 29 festet til oppviklingsakselen 23, slik at det dannes en rull 31 ved hjelp av en berøringsvalse 28.

Banen 30 blir viklet opp i rullform under virkning av frikons-driften som skyldes berøringsvalsen 28 og drivkraften som utøves på oppviklingsakselen 23 under den momentregulering som skyldes drivmekanismen 24. Armen 19 svinger omkring en dreietapp 20, mens den samtidig som den følger den økende radius av oppviklingsrullen holder kontakttrykket mellom berøringsvalsen 28 og oppviklingsrullen 31 i en konstant lett trykktilstand ved hjelp av den pneumatiske sylindermekanismen 22 (som også kan være en hydraulisk innretning eller liknende).

Følgelig utgjør berøringsvalsen 28 et viktig element som styrer banen 30 til en posisjon like foran oppviklingsrullen 31 idet den fjerner innføringen av luft.

Dreietappen 20 er en drevet aksel og overfører en drivkraft gjennom overføringsanordningen 26 til inngangssiden av drivverket 24. Økningen av viklingsradien gir en vinkelmessig forskyvning av svingarmen 19. Et signal for en deteksjonsverdi som svarer til økningen av viklingsradien kan derfor tilveiebringes på en. slik måte at svingarmen 19 er forbundet med den elektriske sig-nalomf ormeren eller detektoren 21. f.eks. et meget nøyaktig po-tensiometer, for avledning av meget små signaler ved hjelp av overføringsanordningen 27 som har et nøyaktig overføringsforhold.

Drivmekanismen 24 er fortrinnsvis av en type hvor for-holdet mellom styresignaler og utgående moment eller kraft helt eller tilnærmet står i direkte forhold til hverandre.

I teknikkens nåværende stand er pulverkopling, som er

en slags magnetisk kopling, en anordning som i det vesent-

lige oppfyller kravene. Foruten koplinger av denne type kan momentmotorer eller likestrømsmotorer (ikke vist) styres direkte. >

Som før nevnt er fig. 1 et skjema for et reguleringssystem basert på den detekterte verdi av viklingsradien.

I samsvar med reguleringssystemet idet det brukes bare vik-lingsradiussignalet (R) for den detekterte verdien av opp-viklingsrullens radius blir differansen mellom verdien for viklingsspenningen som beregnes fra en teoretisk likning og den passende spenningsverdien som er gitt på forhånd og lagret i styresammenlikringskretsen frembrakt som et ordresignal eller reguleringssignal. Ordresignalet blir ved hjelp av forsterkerenheten forsterket til et kraftsignal som er nødvendig for å drive drivmekanismen 24. Momentsreguleringen av drivmekanismen 24 blir utført med det elektriske kraftsignalet for å drive oppviklingsakselen 23. Fig. 3 til 5 viser en skjæreoppvikler hvor viklingsmo-mentet blir detektert ved hjelp av en felles aksel. Fig. 3 er et sideriss mens fig. 4 er et grunnriss. En bane 30 som tilføres fra en avviklingsdel blir via en ledevalse 43 matet til en fjærvalse 44 og eventuelle skrukker på banen blir glattet ut under virkning av fjærvalsen 44. Den blir videre matet via en leveringsvalse 45 til en slisset skjæretrommel 46 og en skjærer-innretning 47, og blir kontinuerlig skåret i for-utbestemte smalere baner 41, 42 etc. Ved hjelp av skjærevirk-ningen til elementene 46 og 47. De skårne banene blir viklet opp på ruller 51, 52, 53 og 54 og holdes i kontakt med berørings-vasler 48, 49. Oppviklingsrullene 51, 52, 53, 54 blir viklet opp på oppviklingsaksler 59, 60, 61, 62 som er anordnet på tvers ved forkantene av svingarmer 57a, 57b og 58a, 58b som virker slik at de dreier omkring dreietapper 55, 56 og følger økningen i oppviklingsradiene. Det vil si at i denne utførelsesformen blir oppviklingsrullen understøttet på viklingsakselen 59 ved hjelp av armene 57a, 57b på begge sider. De andre oppviklingsrullene blir understøttet på liknende måte. I det tilfelle hvor den smaleste banen på oppviklingsrullen har forholdsvis liten bredde, kan arbeidsforholdene ved bytte av rull lettes ved å an-vende en oppbygning der oppviklingsakselen 61 blir understøttet av bare en ensidig arm 60, hvilket er tilfelle med oppviklingsrull 52.

Berøringsvalsene 48, 49 og de respektive oppviklingsrullene 51 etc, kan normalt holdes under et passende kontakttrykk ved justering av drivkreftene til reguleringsinnretninger slik som luftsylindre 62 som er uavhengig anordnet for de respektive svingarmer 57a, etc. De tilhørende konstruksjoner mellom svingarmene 57a etc. og oppviklingsakslene 59 etc. er som vist ved eksemplet på fig. 10.

Det vises nå til fig. 5 hvor oppviklingsakselen 59 som

tar opp oppviklingsrullen 51, har begge sine ender understøttet av.svingarmene 57a og 57b. På den siden hvor arm 57a er, er der anbrakt midler for momentregulering og midler for radiusdetekt-sjon. Svingtappen 55 til svingarmene 57a, 57b tjener også som drivaksel for tilførsel av moment eller kraft. En mellomliggende overføringsring 64 blir drevet av en sleidestanganordning 63.

Over en ende av ringen 64 strekker det seg en overføringsanordning 66 som overfører momentet til inngangssiden av drivmekanismen 65. Videre blir svingarmen 57a som fritt kan dreie gjennom lagrene 67 ved den ytre periferi av den mellomliggende overføringen 64, båret av en fast opplagring 68. Svingarmen 57a kan følge økningen i oppviklingsradien. Størrelsen av det moment som reguleres av drivmekanismen 65, blir tilført oppviklingsakselen 59 via overføringsanordninger, slik som en rem 69. Detekteringsinnret-ningen for oppviklingsradien er konstruert slik at den vinkel-messige forskyvning av svingarmen 57a blir koplet gjennom kop-lingsanordninger, såsom et kjede med et meget nøyaktig overførings-forhold 70 til en elektrisk signalomformer, f.eks. et potensio-meter 71. Derimot har siden av svingarmen 57b en konstruksjon i likhet med siden av svingarmen 57a og understøtter den andre en-den av oppviklingsakselen 59 slik at den fritt roterer akselen, men den omfatter hverken midler for regulering eller deteksjon.

Et fast moment blir først overført fra svingtappen 55 som er en drivaksel, til den mellomliggende overføringsringen 64 og blir kontinuerlig tilført via overføringsanordningen 66 til inngangssiden av momentdrivmekanismen 65. Følgelig blir et signal for viklingsradien detektert av den elektriske signalomformeren 71 idet den forutgående spenningssammenlLkning på grunnlag av signalet blir utført for å utlede et signal for regulering av drivmekanismen og drivmekanismen blir regulert. Så blir et passende drivmoment' frembrakt på utgangssiden av drivmekanismen og levert til oppviklingsakselen 59 over overføringsanordningen 69. Som resultat av dette tar oppviklingsrullen 51 opp den smaleste banen 41 med den passende viklingsmoment, dvs. med passende stramme-spenning.

På fig. 4 betegner henvisningstallen 74 <q>g 74 armer som

understøtter en aksel 75 for oppvikling av den bredeste banen.

Som bes<revet ovenfor blir spenningen styrt elektronisk i

form av de to faktorer spenningsverdi og spenningsgradient.

Dessuten er det mulig direkte å indikere spenningen og momentet eller kraften, og å utføre reguleringen av strammings-spenningen som en enkel skalainnstilling. Derfor er arbeidsegen-skapene meget gode, og spenningen under drift er standardisert og blir ytterst nøyaktig og enkel. Fig. 4 viser et tilfelle^ hvor en bred materialbane blir oppsplittet til flere smale strimler. Under disse betingelser er det ifølge oppfinnelsen mulig å tilveiebringe uavhengige spenningsreguleringssystemer for de respektive ruller. Dette fører imidlertid til mer utstyr og omkostninger med økning av antallet av oppviklingsruller, og likeledes blir vedlikeholdet mer komplisert. I dette tilfelle er det fordelaktig å bruke et multippelreguleringssystem som vanligvis brukes for de individuelle ruller. Et slikt multippel-system kan på sammenlignbar måte lett konstrueres ved å inkorporere kommersielt tilgjenge-lige og velkjente elektroniske kretser, så som multippel-be-handlingsenheter og sample/holdeinnretninger. Selvsagt kan dette multippel-system være basert enten på analog eller på digital teknikk. Fig. 6 er et sideriss som illustrerer et tilfelle hvor foreliggende oppfinnelse er brukt i forbindelse med en oppvik-lingsskjærer med et seksjonsdrivsystem.

Som vist på figuren har en fast konsoll 78 en aksel 80

som understøtter en ende av en svingarm 79. Ved siden av akselen

80 er der montert en elektrisk signalomformer 81 for deteksjon

. av dreievinkelen til svingarmen 79. Foran konsollet er det anbrakt en momentdrivmekanisme 84. En tannhjuls-overføring er anordnet mellom oppviklingsakselen 83 og en mellomliggende aksel 85

mens overføringsanordninger 87 strekker seg mellom den mellomliggende aksel 85 og akselen 80. En annen overføringsanordning 89 strekker seg mellom en aksel 88 på drivmekanismen 84 og akselen 80 en tredje overføringsanordning 92 mellom akselen 88 på drivmekanismen 84 og akselen 91 på en motor 90, og videre er det anordnet et overføringselement slik som et kjede 93 mellom akslene 80 og detektoren eller signalomformeren 81.

På fig. 6 er det illustrert at etter oppskjæring av banen

30 blir hver oppskåret bane viklet opp på oppviklingsakselen 83

i form av en rull ved hjelp av en berøringsvalse 95. Apparatet er som vist, konstruert symmetrisk omkring berøringsvalsen 95.

De heltrukne linjer til venstre i apparatet indikerer posisjonen ved oppviklingens begynnelse, mens de prikkete linjer represen-terer posisjonen ved oppviklingens avslutning. Den kontinuerlig tilførte banen 30 passerer en ledevalse 96. Etter at eventuelle skrukker er glattet ut under virkning av en fjærvalse 97, blir den kuttet i brede baner av forutbestemt bredde på en skjæretrommel 98 ved hjelp av en banekutter 99. De oppskårne banene-blir brakt i kontakt med berøringsvalsen 95 via en leveringsvalse 100 og blir fordelt til og tatt opp på spolekjerner på oppviklingsakslene i kontakt med forsiden og baksiden av berøringsvalsen.

Fjærvalseri 97, skjæretrommelen 98, le/eringsvalsen 100 og berøringsvalsen 95 står i inngrep med hverandre, og blir drevet av en motor med variabel hastighet (ikke vist).

Hver oppviklingsaksel 83 blir drevet i et seksjonsdrivsystem via motoren 90 og overføringsanordningene 92, 89, 87, 86.

Da banen 30 som mates ut fra rullene foran fjærvalsen 97 blir ledet i en S-formet bane, blir det frembrakt friksjons-krefter som skyldes lagoverlappingsvirkninger. En ikke-uniform forsyningstilstand på lederullens 96 side blir således regulert ved gruppen av valser for å gjøre oppviklingsoperasjonen myk når det anvendes spenningsregulering.

For å utøve et passende og konstant lett trykk mellom be-røringsvalsen 9 5 og hver oppviklingsrull, er den pneumatiske (eller hydrauliske) sylindermekanismen 82 tilveiebrakt. Som et resultat blir innvirkningen av overflatedriften på grunn av kon-takten mellom berøringsvalsen 95 og rullen 94 minsket for å gjøre senterdriften av oppviklingsakselen 83 mer effektiv.

Deteksjonen av oppviklingsradien blir utført på en slik måte at en vinkelmessig forskyvning av svingarmen 7 9 på grunn av en dreining blir overført til den elektriske signalomformeren 81, som kan være et'potensiometer ved hjelp av kjedeoverførings-anordningen 93. Et signal som dannes i omformeren 81 mates til-

bake til sammenlikningsenheten 11 i kretsen som vist på fig. 1.

Et reguleringssignal frembrakt av enheten 11 blir ført til momentdrivmekanismen 84 på fig. 6. »

I apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse er det nødvendig

å ta i betrakning kompensasjon for mekaniske tap og tregheter

som bestemmes av forhold ved apparatets konstruksjon. Konvensjo-nelle korrigeringsanordninger kan selvsagt anvendes i avhengig-

het av disse forhold.

Claims (3)

1. Oppviklingsapparat omfattende en oppviklingsaksel og en momentdrivmekanisme for overføring av drivkraft til oppviklingsakselen, hvilken oppviklingsaksel (83) er anordnet på forkanten av en svingarm (79) montert på en fast konsoll (78), hvor en leveringsvalse(95)samvirker med oppviklingsakselen (83) idet en gruppe valser (96, 97, 98, 100) er innrettet til å føre en bane (30) til leveringsvalsen (95), og en skjæreanordning (99) er anordnet i den nevnte gruppe valser (96, 97, 98, 100), samt overføringsanordninger (87, 89, 92) mellom momentdrivmekanismen (84, 88) og oppviklingsakselen (83), og hvor det er anordnet en

.elektrisk signalomformer (81) for deteksjon av oppviklingsradien, karakterisert ved at den elektriske signalomformer (81) er anbragt på den faste konsoll (78) og er innrettet til å detektere vinkelforskyvningen av svingarmen (79), at det således detekterte signal blir ført til en sammenligningsenhet (11) i en reguleringskrets, og at et utgangssignal fra reguleringskretsen blir påtrykket momentdrivmekanismen (84) for regulering av det dreiemoment som utøves av oppviklingsakselen (83).

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at drivmekanismen er anordnet på en mellomliggende del av svingarmen (figurene 3-5 ).

3. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at drivmekanismen er anordnet på en frontvegg av konsollen.