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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern und Regeln
der Aufwickelspannung bahnförmig geführten Gutes, welches vor dem Wikkelbaum od.
dgl. über Umlenkwalzen geführt ist, deren dem Wickelbaum am nächsten liegende, schwenkbar
gelagerte Walze mit konstanter Kraft entgegen der Wickelspannung in die Bahnschlaufe
gedrückt wird, wobei eine Abweichung der Iststellung dieser Walze von einer Sollstellung
zur Änderung der Wickelgeschwindigkeit dient und wobei eine den Bewicklungszustand
des Baumes ermittelnde Meßeinrichtung eine zusätzliche Änderung der Wickelgeschwindigkeit
steuert.
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Zur selbsttätigen Steuerung der Drehzahl des Wikkelbaumes bei Wickelmaschinen,
z. B. bei einer Schlichtmaschine, auf gleichbleibenden Fadenzug ist es bekannt,
eine Fühlrollensteuerung mit einer Tänzerwalzensteuerung derart zu vereinigen, daß
die am Umfang des Wickelbaumes anliegende Fühlwalze die Grobregelung und die Tänzerwalze
die Feinregelung durchführt. Damit ist es bekannt, zum Steuern und Regeln der Aufwickelspannung
bahnförmig geführten Gutes, welches vor dem Wickelbaum über Umlenkwalzen geführt
ist, die dem Wickelbaum am nächsten liegende, schwenkbar gelagerte Walze mit konstanter
Kraft entgegen der Wickelspannung in eine Bahnschlaufe zu drücken, wobei eine Abweichung
der Iststellung dieser Walze von einer Sollstellung zur Anderung der Wickelgeschwindigkeit
dient und zur Steuerung einer zusätzlichen Änderung der Wickelgeschwindigkeit eine
den Bewicklungszustand des Baumes ermittelnde Meßeinrichtung vorzusehen. Ein Nachteil
dieser und ähnlicher Vorrichtungen besteht darin, daß der Umschlingungswinkel der
mit konstanter Kraft entgegen der Wickelspannung in die Bahnschlaufe gedrückten,
dem Wickelbaum am nächsten liegenden Walze mit wachsendem Durchmesser starke Unterschiede
aufweist. Hiermit ist aber eine erhebliche Regelungsgenauigkeit verbunden.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es zwar bereiits bekannt, zwischen
der schwenkbaren Walze und dem Wickelbaum eine zusätzliche Umlenkwalze anzuordnen,
welche den mit wachsendem Wickeldurchmesser stark unterschiedlichen Umschlingungswinkel
möglichst weitgehend ausgleicht, jedoch hat eine derartige zusätzliche Umlenkwalze
den Nachteil, daß die räumlichen Abmessungen der Wickelvorrichtung vergrößert werden
müssen und dadurch die Zugänglichkeit der gesamten Vorrichtung erschwert und bei
großen Baumdurchmessern praktisch unmöglich gemacht wird. Es ist weiterhin eine
Vorrichtung bekanntgeworden, bei der ohne die Anordnung einer zusätzlichen Umlenkwalze
der Versuch gemacht wird, den durch den unterschiedlichen Umschlingungswinkel hervorgerufenen
Fehler des Meßergebnisses möglichst klein zu halten, indem die Walze derart eingestellt
wird, daß der Umschlingungswinkel sich während des Wickelvorganges nur geringfügig
ändert. Die bekannte Vorrichtung bringt jedoch lediglich eine gewisse Verbesserung,
ohne den schädlichen Einfluß des sich ändernden Umschlingungswinkels vollkommen
ausschließen zu können.
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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, bei der vorbeschriebenen
Vorrichtung zum Steuern und Regeln der Aufwickelspannung bahnförmig geführten Gutes
den schädlichen Einfluß des unterschiedlichen Umschlingungswinkels vollständig zu
beseitigen. Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung
darin, daß die
den Bewicklungszustand des Baumes ermittelnde Meßeinrichtung die Wickelbaumgeschwindigkeit
derart steuert, daß der Umschlingungswinkel der schwenkbaren Walze konstant bleibt.
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Auf diese Weise bleibt auch die Absolutgröße der Resultierenden der
auf die Walze von der Spannung des Gutes ausgeübten Kraftkomponenten über den gesamten
Wickelbereich vom kleinsten bis zum größten Durchmesser konstant, so daß eine sehr
exakte Regelung erreicht werden kann.
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Als Maß für den Bewicklungszustand des Baumes kann die Zahl der Umdrehungen
der Verstellspindel des die Baumdrehzahl bestimmenden Wickelgetriebes dienen. Unter
Umständen kann es aber auch besonders vorteilhaft sein, wenn als Maß für den Bewicklungszustand
des Baumes die Winkellage der auf den Baum auflaufenden Fadenschar dient.
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An Hand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles einer
Wickelvorrichtung für eine Schlichtmaschine sei die Erfindung näher erläutert.
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Man erkennt in der Figur eine KettfadenscharF, welche auf den Baum
1 aufgewickelt werden soll. Vor dem Wickelbaum 1 ist eine Abzugswalzenvorrichtung
angeordnet, welche aus den Walzen 2, 3 und 4 besteht. Dabei ist die Drehachse 4
a der Walze 4 mittels eines Armes 4 c um die Achse 3a der Abzugswalze 3 schwenkbar
gelagert. Dieser-Arm 4 c ist im dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Kette
6 mit einem auf einer drehsteifen Welle 7 angeordneten Kettenrad 8 verbunden. Das
Kettenrad 8 ist mit einem Zahnkranz 9 versehen, welcher in eine Zahnstange 10 eingreift,
die mit einem Kolben 11 verbunden ist. Der Kolben 11 ist in einem hydraulischen
Zylinder 12 gelagert, dessen an einem Meßgerät 13 ablesbarer und mittels eines Überströmventils
14 über die Einstellschraubel4a einstellbarer Druck ein Maß für die Wickeispannung
des Gutes bildet. Außerdem ist die drehsteife Welle 7 über einen Kettentrieb 15
mit einem Regelventil 16 verbunden, welche an eine öldruckleitung 16 a angeschlossen
ist und deren Ausgangsleitung 16 b zur Speisung des Verstellantriebes 27 für das
Wickelgetriebe 28 des Baumes 1 dient, so daß durch das Regelventill6 eine Verstellung
der Wickelgeschwindigkeit des - Aufwickelbaumes 1 erreicht wird. Aus dem Verstellantrieb
27 wird das öl durch die Leitung 16 c zu dem ölbehälter zurückgeführt.
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Beim Wickelvorgang ergibt sich bei gleichbleibender Fadenspannung
eine allmähliche Verkürzung der Länge der Kette F zwischen der Abzugswalze 4 und
dem Baum infolge des zunehmenden Baumdurchmessers bei unveränderter Wickeldrehzahl.
Infolgedessen schwenkt die Walze 4 aus ihrer Sollstellung heraus im Uhrzeigersinn
um die Walze 3. Diese Schwenkung der Walze 4 wird über den Arm 4 c und die Kette
6 auf die Welle 7 übertragen, deren Drehbewegung über den Kettentrieb 15 eine Verstellung
des Regelventils 16 und damit der Aufwickeldrehzahl des Baumes 1 zur Folge hat.
Die Drehzahl des Baumes 1 wird in an sich bekannter Weise derart verändert, daß
sich der Baum langsamer dreht, so daß von dem Baum weniger Kettlänge aufgewickelt
wird, als die Abzugswalzenvorrichtung fördert. Die Folge ist, daß die Walze 4 entgegen
dem Uhrzeigersinn in ihre Sollstellung zurückschwenkt.
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Um zu vermeiden, daß die Massen der Walze 4 sowie ihrer Lagerung
bei der Einstellung des Überströmventils 14 berücksichtigt werden müssen, ist die
Walze
4 massefrei gelagert. Zu diesem Zweck ist auf der drehsteifen Welle 7 ein Hebelarm
in Gestalt einer Kurvenscheibe 20 befestigt, an welcher über eine Kette 22 ein Gewicht23
befestigt ist. Dabei ist die Kurvenscheibe20 derart geformt, daß die mit der Schwenkbewegung
der Walze 4 verbundenen unterschiedlichen Massenkräfte ausgeglichen werden.
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Um zu erreichen, daß die Absolutgröße der Resultierenden der auf
die Walze 4 von der Spannung des Gutes F ausgeübten Kraftkomponenten während des
Wickelvorganges, also über den gesamten Durchmesserbereich konstant bleibt, soll
die Sollstellung der schwenkbaren Walze 4 in Abhängigkeit vom Bewicklungszustand
des Baumes verstellbar sein. In der Figur sind die beiden extremen Sollstellungen
der Walze 4 gestrichelt angedeutet, wobei die Stellung 4' bei kleinstem Wickeldurchmesser
und die Stellung 4" bei größtem Durchmesser eingenommen wird. Diese Verstellung
der Sollstellung der Walze 4 soll in Abhängigkeit vom Bewicklungszustand des Baumes
erfolgen.
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Das Regelventil 16 ist so eingerichtet, daß nicht nur der mit dem
Kettentrieb 15 verbundene Innenteil verstellbar ist, sondern auch das entsprechende
äußere Gegenstück, zu dessen Verstellung ein Servomotor 17 dient, der über die Leitungen
a in Abhängigkeit vom Bewicklungszustand des Baumes derart beeinflußt wird, daß
der Servomotor 17 das Regelventil 16 im Sinne einer Veränderung der Sollstellung
der Walze 4 verändert.
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Der Bewicklungszustand des Baumes kann durch einfache Abtastung des
Wickeldurchmessers ermittelt werden. Da diese Abtastung jedoch vielfach mit erheblichen
Schwierigkeiten verbunden ist, kann zur Ermittlung des Bewicklungszustandes des
Baumes eine Differentialphotozelle 24 dienen, welche die Lage der von der Walze
4 auf den Baum 1 auflanfenden Fadenschar F überwacht. Diese Differentialphotozelle
24 ist auf einer von einem Motor 25 in Drehung versetzbaren Verstellspindel 26 gelagert,
wobei die Photozelle24 den Verstellmotor25 in an sich bekannter Weise selbsttätig
so steuert, daß die Differentialphotozelle24 von der Fadenschar F stets zu gleichen
Teilen abgedeckt wird, also die FadenscharF durch die Mitte der Photozelle 24 verläuft.
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Sobald der Baumdurchmesser angewachsen ist, verändert sich die Neigung
der Fadenschar F, wie aus der Figur deutlich zu erkennen ist. Damit ist aber die
Photozelle 24 nicht mehr gleichmäßig von der Fadenschar abgedeckt, so daß einerseits
ein Kommando an den Motor 25 gegeben wird, welcher bewirkt, daß die Höhenlage der
Photozelle24 nachgestellt wird, andererseits wird hierdurch aber auch über den Geber
18 und die Leitungen a ein Kommando an den Verstellmotor 17 gegeben, welcher das
Ventil 16 im Sinne einer Veränderung der Sollstellung der Walze 4 beeinflußt. Die
Folge ist, daß die Sollstellung der Walze 4 sich mit zunehmendem Wickeldurchmesser
immer mehr entgegen dem Uhrzeigersinn um die Walze 3 verlagert, so daß der Umschlingungswinkel
der Walze 4 und damit die Absolutgröße der Resultierenden der auf diese Walze 4
von der Spannung des Gutes F ausgeübten Kraftkomponenten konstant bleibt.
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Die vorbeschriebene Möglichkeit zur Ermittlung des Bewicklungszustandes
des Baumes mit Hilfe der Lage der auf den Baum auflaufenden Faden schar kann jedoch
unter Umständen ebenfalls mit Schwie-
rigkeiten verbunden sein, beispielsweise dann,
wenn bei äußerst niedriger Wickelspannung die Fadenschar in Schwingungen gerät.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es deshalb besonders vorteilhaft,
wenn als Maß für den Bewicklungszustand des Baumes die Zahl der Umdrehungen der
Verstellspindel des die Baumdrehzahl bestimmenden Wickelgetriebes dient.
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Wie bereits ausgeführt, kann das Wickelgetriebe 28 von dem Verstellantrieb
27 über die Verstellspindel 29 verstellt werden. Wird zwischen dem Verstellantrieb
27 und der Verstellspindel 29 des Wickelgetriebes 28 eine Rutschkupplung 30 angeordnet,
so bildet die Zahl der Umdrehungen der Verstellspindel 29 ein sicheres Maß für den
Bewicklungszustand des Baumes. Zur Ermittlung der Zahl der Umdrehungen dieser Verstellspindel
29 ist auf der Spindel 29 ein Zahnrad 31 angeordnet, welches über einen Kettentrieb
32 mit einem Zahnrad 33 verbunden ist, das auf der Welle eines Gebers 34 befestigt
ist. Dieser Geber 34 entspricht dem vorbeschriebenen Geber 18, d. h., die Steuerleitungen
a dieses Gebers 34 sind in diesem Fall mit den Steuerleitungen a des Verstellmotors
17 verbunden. Auf diese Weise erfolgt eine besonders sichere Verstellung des Regelventils
16 in Abhängigkeit vom Bewicklungszustand des Baumes 1. Es ist also mit Hilfe der
Erfindung auf verhältnismäßig einfache Weise möglich, über den gesamten Wickelbereich
auch bei größten Wickeldurchmessern eine konstante Wickelspannung aufrechtzuerhalten,
ohne daß eine zusätzliche Umlenkwalze zwischen der Abzugswalze 4 und dem Wickelbaum
1 angeordnet wird.
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Bereits in der Beschreibung des dargestellten Ausführungsbeispieles
ist darauf hingewiesen worden, daß Einzelheiten des Steuer- und Regelvorganges auf
verschiedene Weise verändert werden können, ohne daß dadurch der Grundgedanke vorliegender
Erfindung berührt wird. So ist es beispielsweise möglich, die Verstellung des Wickelgetriebes
nicht mit Hilfe eines Hydraulikmotors, sondern beispielsweise mit Hilfe eines Elektromotors
vorzunehmen. In diesem Fall würde an die Stelle des Steuerventils 16 ein Steuerpotentiometer
od. dgl. treten, wobei beispielsweise der Abgriff des Potentiometers durch die Kette
15 und der Potentiometerkörper von dem Motorl7 verstellt werden kann. Ebenso kann
eine derartige Potentiometersteuerung bzw. eine wirkungsgleiche, anders geartete
elektrische Steuereinrichtung auch verwendet werden, wenn der Wickelbaum 1 nicht
über ein veränderbares Getriebe, sondern unmittelbar von einem Regelmotor angetrieben
wird.