-
Umrolleinrichtung für Stoffbahnen
Es sind Umroller für Stoffbahnen,
insbesondere für Papierbahnen, bekannt, die in Abhängigkeit von der Zugbeanspruchung
der Stoffbahnen arbeiten. In solchen Umrollern wird die ablaufende Stoffrolle elektrisch
durch einen Bremsgenerator oder auch mechanisch gebremst. Die Stoffbahn ist oft
so stark, daß sie die ablaufende Rolle mitnimmt und deren Drehzahl bestimmt. Für
schwache Stoffbahnen werden Tänzerwalzen verwendet, die die Drehzahl des Bremsgenerators
mittels einer Steuereinrichtung so nachstellen, daß die Stoffbahn nicht abreißt.
Die Tänzerwalze regelt das Drehmoment des Bremsgenerators oder einer mechanischen
Bremse. Die Drehzahl des Bremsgenerators der ablaufenden Rolle wird durch die Stoffbahngeschwindigkeit
und den Rollendurchmesser bestimmt.
-
Die Drehzahl des Antriebsmotors der auflaufenden Rolle wird bei den
bekannten Umrollern mit einer Durchmesser-Tastrolle in Abhängigkeit vom Durchmesser
der auflaufenden Rolle so geregelt, daß außer dem Stoffzug auch die Papierbahngeschwindigkeit
konstant bleibt. Der gleiche Zweck läßt sich auch erreichen, wenn die Drehzahl des
Motors in Abhängigkeit von der Drehzahl der Tänzerwalze geregelt wird. In einem
solchen Fall speist ein von der Tänzerwalze angetriebener Tachometergenerator einen
Drehzahlregler des Aufrollmotors mit konstanter Spannung oder Frequenz bei konstanter
Papierhahngeschwindigkeit.
-
Eine Durchmesser-Tastrolle hat im Betrieb den Nachteil, daß sie das
Arbeitsgut, wie z. B. bei Stoff-Färbemaschinen (Jigger), örtlich verändert oder
daß sie unregelmäßig läuft, wenn die Stoffrolle nicht ganz rund ist. Zudem behindert
die Durchmesser-Tastrolle meistens die Bedienung der Arbeitsmaschine. Die Verwendung
eines Tachometergenerators hat aber den Nachteil, daß die Einrichtung teuer wird
und, wenn die Tänzerwalze unter Wasser liegt, der Antrieb umständlich wird.
-
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die geschilderten Nachteile
zu vermeiden. Es wird daher vorgeschlagen, eine Umrolleinrichtung für Stoffbahnen,
die mit konstanter Geschwindigkeit von einer Rolle auf eine andere Rolle umgewickelt
werden, wobei ein mit konstanter Drehzahl laufender Antriebsmotor Verwendung findet,
erfindungsgemäß derart auszubilden, daß dieser Motor über je eine als Variator wirkende
selbstspannende Anpaßscheibe die beiden Stoffrollen antreibt und daß durch stoffzugabhängiges
Schwenken des Antriebsblocks um ein Pendelgelenk die Anpaßscheiben in entgegengesetztem
Sinn bei konstanter Riemenlänge verstellt werden, wobei die Riemenanordnung, das
Pendelgelenkzentrum und der Gelenkabstand so gewählt sind, daß die Stoffbahn im
ganzen Regelbereich mit angenähert konstanter Geschwindigkeit umgerollt wird.
-
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
vereinfacht dargestellt.
-
Fig. I zeigt das Schema einer erfindungsgemäßen Umrolleinrichtungmit
konzentrischenTreibscheiben, Fig. 2 eine Variante mit nebeneinander angeordneten
Treibscheiben und Fig. 3 bis 8 verschiedene konstruktive Ausbildungen des Antriebsblockes
und der Stoffzugwaage.
-
Nach Fig. I und 2 besteht die Umrolleinrichtung aus einer auflaufenden
Stoffrolle I, einer ablaufenden Stoffrolle 2, von der die Stoffbahn 3 abgewickelt
wird, zwei Tänzerwalzen 4, 5, zwei Anpaß-Keilriemenscheiben 7, 8, einem Pendelgelenk
9, einem Antriebsblock I0, zwei Treibscheiben II, I2, die durch Keilriemen 6, 6'
mit den Anpaß-Keilriemenscheiben 7, 8 verbunden sind und über ein Getriebe mit der
Getriebewelle I3 bzw. den Getriebewellen 13', I4 nach Fig. 2 angetrieben werden.
-
Die Umrolleinrichtung arbeitet in Abhängigkeit von der Zugkraft einer
Stoffspannfeder 15, deren Zugkraft durch eine Zugeinstellschraube I6 eingestellt
wird, um je nach dem Druck der Tänzerwalze 4 auf die Stoffbahn 3 den erforderlichen
Stoffzug einzustellen.
-
Die Stoffzugregulierung verstellt den im Pendelgelenk g beweglich
gelagerten Antriebsblock I0, der mittels der mit konstanter Drehzahl rotierenden
und gleichbleibenden Durchmesser aufweisenden Treibscheiben II und 12 die fest gelagerten
Stoffrollen I und 2 antreibt. Die Länge der durch die Anpaßscheiben 7 und 8 gespannten
Riemen 6, 6' ist konstant. Der Arbeitsdurchmesser der Anpaßscheiben 7, 8 ändert
sich automatisch in Abhängigkeit von der Antriebsblockstellung so lange, bis der
Stoffzug dem eingestellten Wert entspricht.
-
Bei richtiger Lage des Pendelgelenkes g, bezogen auf die Treibscheiben
II und I2 sowie auf die Anpaßscheiben 7 und 8, bleibt die Stoffgeschwindigkeit bei
konstanter Motordrehzahl praktisch während des ganzen Wickelvorgangs konstant.
-
Pendelgelenk und Treibscheibenlage sind geometrisch durch die Bedingung,
daß am Anfang, in der Mitte und am Ende des Rollvorgangs die Stoffgeschwindigkeit
genau gleich sein soll, bestimmt.
-
Die Endstellungen und die mittlere Stellung des Antriebsblockes I0,
für welche Stellungen die Stoffgeschwindigkeiten bei konstanter Motordrehzahl genau
miteinander übereinstimmen, sind für den Wickelbereich 1 :3 der Stoffrollen strichpunktiert
angedeutet.
-
Bei den in Fig. 3 bis 8 gezeigten Ausführungen erfolgt die Stoffzugregelung
anstatt mit der Tänzerwalze 4 mit einer Stoffzugwaage im bzw. am Antriebsblock I0,
was insbesondere dort zu empfehlen ist, wo nicht zu hohe Ansprüche an die Stoffzuggenauigkeit
gestellt werden: Die Stoffzugwaage mißt die Differenz der von den Treibscheiben
II, I2 übertragenen Drehmomente sowie bei konstanter Drehzahl und Stoffgeschwindigkeit
den Stoffzug.
-
Die Drehmomentdifferenz der Treibscheiben 11 und I2 wird dabei mechanisch
auf eine vorgespannte Stoffzugfeder 15 übertragen, die mittels der Zugeinstellmutter
I6 je nach dem verlangten Stoffzug verschieden vorgespannt wird. Die Vorspannung
wird bei zu hohem Stoffzug überwunden und die Antriebsblock-Verstelleinrichtung
so lange betätigt, bis der Stoffzug auf den gewünschten Wert gesunken ist. Die Regulierung
braucht dabei nicht für zwei Wickelrichtungen konstruiert zu sein, da sie ohnehin
mit der Motordrehrichtung ihren Sinn ändert, wobei der Antriebsmotor 30 oder die
Treibscheiben II und I2 als Verstellantrieb benutzt werden können.
-
Die Antriebsblock-Verstelleinrichtung wird nach Fig. 3 bis 8 mechanisch
über eine Kupplung I8, 19 betätigt. An Stelle der mechanischen Kupplung könnte aber
auch ein von der Stoffzugwaage gesteuerter Verstellmotor verwendet werden, der die
Zugregulierspindel 35 oder die Mutter 36 antreiben würde. Die Steuerung eines solchen
Verstellmotors könnte vom bewegten Glieds8 der Stoffzugwaage aus erfolgen, und zwar
auf bekannte Art mit Tastkontakt, Tastkondensator und Tastdrosselspule wie bei einer
fühlergesteuerten Kopierdrehbank. Die Empfindlichkeit der Zugregulierung verbessert
sich dann, da die unregelmäßige Kupplungsreaktion wegfällt. Es werden Stoffzugregele
5 toffzugregeleinrichtungen, bei denen die Stoffrollenreibung zu sehr die Reguliergenauigkeit
beeinträchtigt, mit einer Kompensationseinrichtung 37, 38 (Fig. 8) ausgerüstet,
die mittels einer Kulisse 37 und einer Laufrolle 38 die Stoffzugfedervorspannung
in Abhängigkeit des Wickelvorgangs so verändert, daß der von der Stoffrollenreibung
herrührende Fehler kompensiert wird. Die Kulisse muß beim Drehrichtungswechsel
durch
ein Organ umgestellt werden, da die kleinere Stoffrolle am Anfang und am Ende des
Rollvorgangs eine andere Korrektur bedingt. Am Anfang des Rollvorgangs ist das Differenzdrehmoment
zu groß, weil der Treibradius der Aufwickelrolle klein und der Abwickelrolle groß
ist. Am Ende des Rollvorgangs ist aber das Differenzdrehmoment zu klein gegenüber
dem wahren Stoffzug. Als drehrichtungsabhängiges Organ wird in den Antrieb 20 der
Regulierspindel 35 für die Verstellung des Antriebsblockes 10 ein Differentialgetriebe
eingeschaltet, dessen Triebrad mit der Schnecke 20 gekuppelt wird und dessen Abtriebsrad
die Regulierspindel treibt. Die Differentialwelle des Differentialgetriebes stellt
am Anfang des Wickelvorgangs bei steigendem Stoffzug die Korrekturkulisse automatisch
an den richtigen Anschlag, worauf die Stoffzugregelung beginnt. Die Differentialwelle
betätigt die Kulisse je nach Kraftbedarf am Anfang des Rollvorgangs direkt oder
indirekt durch mechanische oder elektromagnetische Auslösung eines Kraftspeichers,
der von der Regulierspindel 35 geladen wird.
-
Nach Fig. 3 und 4 sind Treibscheiben II, 12 konzentriert drehbar
auf der Getriebewelle I3 angeordnet und werden durch im Zentrum gelagerte sternförmige
Differentialhebel 34 von dieser mitgenommen, während die beiden anderen Sternarme
das Kupplungsglied I8 wechselweise je nach Drehrichtung gegen die vorgespannte Stoffzugfeder
15 drücken und beim Überschreiten der Solldrehmomentdifferenz das Kupplungsglied
der Stoffzugwaage gegen die Stoffzugfeder bewegen. Wenn sich der sternförmige Differentialhebel
34 dreht und die Feder 15 zusammendrückt, wird das Krupp lungsglied mitgenommen
und berührt den Kupplungsteller 19 auf der Seite der Verstelleinrichtung, die den
Antriebsblock 10 um die Pendelachse dreht und damit den Stoffzug nachregelt. Das
Motorgetriebe ist zwischen dem Antriebsmotor und der Getriebewelle 13 mit der Stoffzugwaage
angeordnet, damit die Getriebereibung die Stoffzugmessung nicht beeinflußt. Das
Kupplungsglied I8 wird vom Differentialhebel 34 und von der Getriebewelle 13 mitgenommen,
so daß das Drehmoment, welches während der Verstellung auf den Kupplungsteller 19
übertragen wird, die Stoffzugwaage nicht belastet. Der Kupplungsteller 19 wird durch
eine Radschulter am Regulierantrieb an einer axialen Verschiebung in Richtung der
Feder gehindert und überträgt über ein Stirnradgetriehe die Drehbewegung auf den
Regulierantrieb 20. Die Zugeinstellmutter I6 dreht sich während des Umrollens und
kann daher nur im Stillstand verstellt werden.
-
Durch die Anwendung eines separaten Steuermotors mit einer Taststeuereinrichtung,
welche die Regulierspindel 35 in Abhängigkeit von der axialen Lage des Kupplungsgliedes
I8 steuert, wird der Regulierantrieb mechanisch vereinfacht.
-
Fig. 5 zeigt einen Antriebsblock 10 mit Pendelgelenk g und Anbaumotor
30, der zwei Treibscheiben 1 1 und I2 (Fig. 2) antreibt. Die Stoffzugwaage ist als
Differentialgetriebe ausgebildet. dessen Differentialrad 25 vom Antriebsmotor 30
mittels der axial verschiebbaren Schnecke 26 über das Kupplungsglied 18 angetrieben
wird. Die Schnecke 26 und das auf derselben Welle mit dem Schneckenrad montierte
Differentialrad 25 sind in einem Trapezgelenksystem 33 gemeinsam so gelagert, daß
sie in Axialrichtung der Schnecke eine begrenzte Strecke frei spielen können. Der
Schneckenantrieb ist im Lagersystem kraftgeschlossen und erzeugt keine Kraftkomponente
in Achsrichtung der Schnecke. Das Differentialrad 25 greift seitlich in die Getrieberäder
2I und 22 ein und treibt das die Aufwickelrolle antreibende Getrieberad nach oben,
das die Abwickelrolle antreibende dagegen nach unten. Der größere Aufwickelzahndruck
wirkt auf das Differentialrad 25 nach unten, während der kleinere Abwickelzahndruck
nach oben wirkt, so daß entsprechend dem Stoffzug eine Differenz nach unten resultiert,
die von der Stoffzugfeder 15 ausgeglichen wird.
-
Ist der tatsächliche Stoffzug kleiner als der mit der Zugeinstellmutter
eingestellte Wert, so wird das Trapezgelenksystem 33 von der Stoffzugfeder 15 an
den oberen Anschlag gezogen und bleibt dort so lange, bis der Stoffzug den eingestellten
Wert überschritten hat. Mit zunehmendem Stoffzug bewegt sich dann das Trapezgelenksystem
mit der Schnecke nach unten, bis das Kupplungsglied 18 den Kupplungsteller 19 mitdreht
und mittels des Regulierantriebes 20 und der Regulierspindel 35 den Antriebsblock
10 im Sinne der Stoffzugverminderung verstellt. Die Rotationszentren der vom Differentialrad
25 angetriebenen benachbarten Getrieberäder 2I und 22 liegen in einer Geraden mit
dem Differentialrad, und die Schneckenachse 26 steht senkrecht zu dieser Geraden,
so daß die kleinen Steuerbewegungen den Zahneingriff praktisch nicht ändern. Die
Tasteinrichtung 41 muß bei dieser Ausführung die Trapezgelenkstellung ahtasten,
wenn an Stelle des Regulierantriebes 20 ein separater Verstellmotor verwendet wird.
-
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 wird der Antriebsblock 10 durch
eine Zugregulierspindel 35 mit Laufmutter 36 und Verbindungslasche 39 gegenüber
dem Fixpunkt 40 um das Pendelgelenk 9 automatisch durch die Stoffzugregulierung
oder willkürlich mit dem Handrad 37 gedreht. Die Drehung kann auch durch andere
bekannte Mittel, wie Schneckentrieb, Kettentrieb oder Seiltrieb, vorgenommen werden.
-
Nach Fig. 6 und 7 ist die Stoffzugwaage als ein Differentialschneckengetriebe
mit Doppelschnecke ausgebildet. Die zwei parallel nebeneinander angeordneten gleichgängigen,
umgekehrt rotierenden Schnecken 23 und 24 sind axial mittels der Radschulter 28
verbunden und können sich nur gemeinsam axial verschieben. Die eine Schnecke 23
wird vom Antriebsmotor 30 über das Stirnradgetriebe 27 axial verschiebbar angetrieben
und treibt ihrerseits über das Stirnradgetriebe 29 die andere Schnecke 24 an. Die
Schnecke 23 treibt das die Aufwickelrolle antreibende Schneckenrad 21 nach oben
und wird dabei selbst nach unten ge-
drückt. Die andere Schnecke
24 treibt das die Abwickelrolle antreibende Schneckenrad 22 nach unten und wird
dabei selbst nach oben gedrückt. Der Stoffzug bewirkt bei beiden Schnecken einen
Druck nach unten, der dem Stoffzug proportional ist. Der resultierende Druck der
beiden Schnecken nach unten mißt den Stoffzug und wird von der Spannrolle 3I am
Spannhebel 32 aufgenommen. Der Spannhebel wird mittels der Stoffzugfeder 15 nach
oben gezogen und drückt die Schnecke 23 gegen die obere Lagerschulter, solange der
Stoffzug kleiner ist als der mit der Zugeinstellmutter I6 eingestellte Zug. Steigt
der Stoffzug über den Einstellwert, wie das während des Rollvorgangs laufend der
Fall ist, weil die Aufwickelrolle größer und die Abwickelrolle kleiner wird, so
verschieben sich die beiden Schnecken nach unten, kuppeln das auf der Welle der
Schnecke 24 sitzende Kupplungsglied I8 mit dem über ein Stirnradgetriebe den Regulierantrieb
20 antreibenden Kupplungsteller I9, bis der Stoffzug den Sollwert erreicht hat und
die Schnecken durch die Stoffzugfeder zurückgezogen werden.
-
Die axiale Verschiebung der Schnecken wird durch die ständige Rotation
erleichtert und dadurch eine empfindliche Regelung erreicht. Die Tasteinrichtung
41 muß bei dieser Ausführung die Stellung der Schneckenwelle 24 abtasten, wenn an
Stelle des Regulierantriebes 20 ein separater Verstellmotor verwendet wird.
-
Gemäß Fig. 8 besteht die Doppdscbnecke des Differentialschneckengetriebes
aus zwei ungleichgängigen Schnecken 23 und 24 auf der gleichen Schneckenwelle, so
daß sich auch hier die Schnecken nur gemeinsam axial verschieben können. Die Schneckenwelle
wird vom Antriebsmotor 30 über die Scheibers mittels eines Keilriemenantriebes angetrieben,
der kleine axiale Verschiebungen der Schneckenwelle erlaubt. Wenn beide Stoffrollen
gleich viel Reibungsleistung benötigen, ist die Schneckenwelle axial im Gleichgewicht.
-
Steigt der Stoffzug über den mittels der Zugeinstellmutter I6 eingestellten
Stoffzugwert, so verschiebt sich die Schneckenwelle mit den beiden Schnecken 23
und 24 axial nach unten und kuppelt das auf der Schneckenwelle sitzende Kupplungsglied
I8 mit dem Kupplungsteller I9, der über ein Stirnradgetriebe den Regulierantrieb
20 antreibt, bis der Stoffzug den Sollwert erreicht hat und die Schneckenwelle durch
die Stoffzugfeder zurückgezogen wird. Die axiale Verschiebung der Schneckenwelle
wird auch hier durch die ständige Rotation erleichtert. Wenn an Stelle des Regulierantriebes
20 ein separater Verstellmotor verwendet wird, so wird die hier nicht gezeigte Tasteinrichtung
bei dieser Ausführung die Stellung des oberen Schneckenwellenendes abtasten. Diese
Ausführung hat den Vorteil, daß die beiden Stirnradgetriebe zwischen den Schnecken
sowie zwischen Motor und Schnecke wegfallen.
-
Alle konstruktiven Einzelheiten, die nicht der Beschreibung und den
Ansprüchen, sondern nur den Zeichnungen der Fig. 3 bis 8 zu entnehmen sind, gehören
nicht zur Erfindung.