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Vorrichtung zur Steuerung der Spannung von bandförmigem Material Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Spannung in Abhängigkeit vom
Durchmesser der Aufwickelrolle beim Aufwickeln, von über ein Rollensystem mit annähernd
konstanter Geschwindigkeit zugeführtem, bandförmigem Material, mittels einem mit
einer Tänzerwalze verbundenen Zusatzgewicht, das als Flüssigkeitsbehälter ausgebildet
ist, und unabhängig von der Lage der Tänzerwalze eine veränderbare Menge flüssiges
Medium enthält.
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Beim Aufwickeln von Materialbahnen, insbesondere Papier, wobei ein
bestimmtes Aufwickelverhältnis, d. h. Verhältnis des maximalen Durchmesser zum minimalen
Durchmesser der Aufwickelrolle, z. B. 1 : 4 und größer gefordert wird ist es, um
eine klangharte, einwandfrei gewickelte Rolle zu erhalten notwendig, die Bahnspannung
zu verändern, d. h. mit zunehmendem Aufwickelverhältnis die Bahnspannung zu verringern.
Es muß also garantiert sein, daß die Spannung mit wachsendem Durchmesser nicht zunimmt,
weil sonst die bereits gewickelten Teile der Bahn auf Grund des höheren Drehmoments
gleiten oder rutschen. Die Veränderung der Bahnspannung ist dabei von der Anfangsspannung
beim Aufwickeln und von der Reibung zwischen den einzelnen Wicklungen abhängig.
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In der Praxis hat sich herausgestellt, daß für jedes Wickelmateflal
eine andere Spannungskennlinie notwendig ist. Um eine solche Spannungskennlinie
zu erhalten, wird, wie bereits allgemein bekannt ist, eine Tänzerwalze verwendet,
deren die Bahnspannung bestimmende Wirkmasse durch ein einstellbares Gegengewicht
ausgeglichen wird.
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Es ist durch die deutsche Patentschrift 1 143 072, eine Vorrichtung
bekanntgeworden, bei der die Tänzerwalze über ein Ausgleichshebelsystem mit einem
lageveränderlichen schwerkraftgesteuertem Organ verbunden ist, das aus einem teilweise
mit flüssigem Medium gefüllten länglichen Behälter besteht. Mit zunehmendem Durchmesser
der Aufwickelrolle verändert sich die Lage der Tänzerwalze und damit zusammen mit
dem Ausgleichshebelsystem die Winkellage des teilweise mit flüssigem Medium gefüllten
Behälters. Gleichzeitig wird ein Drehzahlregler betätigt, der die Drehzahl des Motors
der Aufwickelrolle herabsetzt. Durch die Veränderung der Winkellage des Behälters
wird die Masse des flüssigen Mediums von der Masse der Tänzerwalze subtrahiert,
was zu einer Verringerung der Bahnspannung führt.
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Bei dieser bekannten Vorrichtung dient die Lage der Tänzerwalze als
Maß für den Durchmesser der Aufwickelrolle. Das stimmt nur sehr ungenau, da Geschwindigkeitsdifferenzen
die Lage der Tänzerwalze verändern und damit gleichzeitig zu einer Erhöhung bzw.
Verminderung der Bahnspannung führen. Außerdem verursachen Geschwindigkeitsdifferenzen
bei mit hoher Geschwindigkeit laufender Bahn Schwingungen der Tänzerwalze. Schwingungen
des Mediums und eine nicht gewünschte unterschiedliche Bahnspannung sind die Folge.
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Da die Lage der Tänzerwalze als Maß für den Durchmesser der Aufwickelrolle
dient, ist außerdem das Aufwickelverhältnis begrenzt.
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Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtung ist, daß die Tänzerwalze
mit einem Hebel verbunden ist, das dazu führt, daß bei Veränderung der Lage der
Tänzerwalze die Papierbahnschleife nicht lotrecht steht, sondern schräg gezogen
wird. Das hat eine Veränderung der Kraftwirkung der die Bahnspannung bestimmenden
Masse zur Folge und führt ebenfalls zu nicht erwünschten Spannungsdifferenzen.
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Diese Vorrichtung ist demnach nur für mit geringer Geschwindigkeit
laufender Bahn sowie für niedrige Aufwickelverhältnisse geeignet.
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Weiterhin ist durch die deutsche Auslegeschrift 1 143 370 eine Vorrichtung
zum Ändern der Spannung in bewegten Materialbahnen mit Hilfe eines Flüssigkeitsbehälters,
der mit einer Tänzerwalze verbunden ist, bekannt. Der Füllungsgrad des Behälters
kann dabei unabhängig von der Lage der Tänzerwalze nach Bedarf verändert werden.
Diese Vorrichtung sieht eine Steuerung der Spannung der laufenden Materialbahn beim
Aufwickeln in Abhängigkeit von dem sich verändernden Durchmesser der Aufwickelrolle
nicht vor, so daß sie für das Aufwickeln von Materialbahnen unter Beachtung, der
für die jeweilige Materialart typischen Spannungskennlinie, nicht einsetzbar ist.
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Bekannt ist außerdem durch die schweizerische Patentschrift 351 203
eine Vorrichtung zum Steuern
der Spannung eines Fadens abhängig
vom Durchmesser der Aufwickelspule.
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Zweck der Erfindung ist es, die genannten Nachteile des Standes der
Technik zu vermeiden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Steuern der Spannung
beim Aufwickeln von Materialbahnen bei Verwendung einer Tänzerwalze zu schaffen,
die besonders für große Aufwickelverhältnisse, sowie für mit hoher, annähernd konstanter
Geschwindigkeit laufender Bahn geeignet ist. Dabei kommt es insbesondere darauf
an, daß die Bahnspannung entsprechend dem sich verändernden Durchmesser der Aufwickelrolle,
unabhängig von der Lage und Bewegung der Tänzerwalze, veränderlich ist.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß auf dem Umfang der
Aufwickelrolle in an sich bekannter Weise ein einseitig gelagerter Hebel aufliegt,
daß zwischen der Aufliegestelle des Hebels und der Hebellagerung ein Verbindungsglied
angelenkt ist, mit dem die Bewegungen des Hebels auf einen volumenveränderlichen
Zylinder übertragbar sind, wobei durchmesserabhängig die effektive Länge des Verbindungsgliedes
durch ein auf das Verbindungsglied einwirkendes, ebenfalls am Hebel gelagertes Korrekturglied
veränderbar ist und daß der volumenveränderliche Zylinder mit dem Flüssigkeitsbehälter
über einen flexiblen Schlauch verbunden ist. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung
liegt der Hebel in an sich bekannter Weise über eine Abtastwalze an der Aufwickelrolle
auf.
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Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung in der Seitenansicht zu Beginn des Aufwickelvorganges, Fig. 2 die erfindungsgemäße
Vorrichtung nach F i g. 1, wobei der Aufwickelvorgang nahe dem Ende dargestellt
ist.
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Im einzelnen ist eine Aufwickelrolle 15 oder auch Vorratsrolle genannt
ersichtlich, die eine von einer nicht dargestellten Maschine kommende Bahn 1 aufnimmt.
Die Bahn 1, über die beiden Umlenkwalzen 16; 17 geleitet, bildet eine Schleife,
in der sich an einem Verbindungssteg 3 eine vollkommen frei hängende Tänzerwalze
2 befindet. Mit der Tänzerwalze 2 ist ein ebenfalls frei hängender, teilweise mit
flüssigem Medium 5 gefüllter Behälter 4 verbunden. Ein flexibler Schlauch 6 stellt
die Verbindung zu einem ortsfesten volumenveränderlichen Zylinder 7, der beispielsweise
als einfache Kolbenpumpe oder als Faltenbalg ausgebildet sein kann, her. Im Gegensatz
zum Behälter 4, der nach oben offen sein kann, ist der volumenveränderliche Zylinder
7 vollkommen luftdicht abgeschlossen. Die Lage des Behälters 4 ist damit von der
Anordnung des volumenveränderlichen Zylinders 7 unabhängig. Oberhalb des volumenveränderlichen
Zylinders 7 ist ein Gewichts angeordnet. Ein Verbindungsglied9 über eine am Maschinengestell
befestigte LaufrollelO geleitet, verbindet den volumenveränderlichen Zylinder 7
mit dem He-
bel 13. Das Korrekturglied 11, das beispielsweise durch eine Kurve ersetzt
werden kann, ist ein- und feststellbar an dem Hebel 13 befestigt. Auf eine Darstellung
der Ausführung der Befestigung des Korrekturgliedes 11 wurde in der Zeichnung verzichtet.
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Der Hebel 13 trägt die Abtastwalze 14 und wird im Lager 12 angelenkt.
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Bei Beginn des Aufwickelvorganges befindet sich, wie aus der Fig.1
ersichtlich ist, eine vorher bestimmte Menge des flüssigen Mediums 5 im Behälteer
4 und bestimmt zusammen mit der Masse der Tänzerwalze 2 die Anfangsbandspannung.
Mit größer werdendem Durchmesser der Aufwickelrolle 15 gemäß F i g. 2 wird der volumenveränderliche
Zylinder 7 durch die Veränderung der Lage der Abtastwalze 14, des Hebels 13 und
des Korrekturgliedes 11 so betätigt, daß fortschreitend ein Teil des flüssigen Mediums
5 aus dem Behälter 4 abgezogen wird. Damit sinkt die Bahnspannung.
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Das Korrekturglied 11 ermöglicht es, daß das flüssige Medium 5 nicht
gleichmäßig, sondern in einem vorher ermittelten Verhältnis zum Durchmesser der
Aufwickelrolle 15 aus dem Behälter 4 abgezogen wird. Das ist notwendig, um die für
das jeweils bestimmte aufzuwickelnde Material erforderliche Spannungskennlinie zu
erhalten.