Vorrichtung zum Regeln der Wickelspannung beim Aufwickeln einer Bahn
Bekanntlich ist es beim Auf- und Abwickeln von auf Walzen aufgewickelten Textilien, z. B. Gewebebahnen oder Ketten, oft von Bedeutung, dass die Spannung, mit welcher das Textilgut abgewickelt wird, stets möglichst gleich ist.
Die Konstanthaltung der Wickelspannung beim Aufwickeln einer Bahn auf eine angetriebene horizontale Walze lässt sich dadurch erzielen, dass der Antrieb über eine Friktionskupplung erfolgt, deren Kupplungsschluss und damit das von ihr übertragene Drehmoment mindestens teilweise durch das Gewicht der auf der Walze befindlichen Bahn beeinflusst wird, da die Wickelspannung sich bei konstantem Abzugsdrehmoment beim Aufrollen in Abhängigkeit vom Durchmesser des Wickels ändert, der wiederum einen Parameter für das jeweilige Gewicht des Wickels bildet.
Erfindungsgemäss ist eine Vorrichtung der obgenannten Art dadurch gekennzeichnet, dass das vorrichtungsseitige Walzenende über einen frei schwenkbar gelagerten Winkelhebel und den einen Kupplungsteil direkt auf dem anderen, angetriebenen Kupplungsteil abgestützt ist, so dass sich der Kupplungsschluss und mit ihm das von der Kupplung übertragene Drehmoment direkt proportional zum Wickelgewicht einstellt.
In der Zeichnung sind die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Teile einer erfindungsgemä ssen Vorrichtung an einem Ausführungsbeispiel einer solchen dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Umwickler für Ketten oder Gewebebahnen,
Fig. 2 einen senkrechten Axialschnitt durch die Vorrichtung zum Regeln der Wickelspannung an einer Walze, auf welche eine Kette oder Bahn aufgewickelt wird, und
Fig. 3 ein Diagramm der während des Aufwickelns mit dieser Vorrichtung erhaltenen Gewebespannungen.
In Fig. 1 bezeichnet 1 eine Walze, die in einem Gestell 2 drehbar gelagert ist und auf welche eine Gewebebahn oder eine Kette 3 aufgewickelt ist.
Diese Kette oder Bahn 3 wird durch ein angetriebenes Klemmwalzenpaar 4 von der Walze 1 abgezogen und anschliessend auf eine angetriebene Walze 5, die in einem Gestell 6 gelagert ist, wieder aufgewickelt. Die Walze 1 ist in nicht dargestellter Weise in Abhängigkeit vom Gewicht der auf sie aufgewickelten Bahn gebremst. Bekanntlich kann eine gleichmässige Docke auf der Walze 5 nur erzielt werden, wenn die Wickelspannung während des Auf- bzw. Abwickelvorganges möglichst konstant bleibt. Wie dies beim Abwickeln der Bahn von der Walze 1 erzielt wird, bildet nicht Gegenstand dieses Patentes.
Beim Aufwickeln des Wickels auf die Walze 5 wird die Wickelspannung P bestimmt durch das vom Antrieb auf die Walze 5 übertragene Drehmoment und das von der Aufrollseite her gesehen wie eine konstante Bremse wirkende Abzugswalzenpaar 4. Auf eine Formel gebracht, beträgt diese Wickelspannung P = k n, wobei k eine Konstante und n die Drehzahl der Walze 5 ist. Da nun n (Drehzahl) nrit zunehmendem Wickel auf der Walze 5 während des Aufwickelvorganges, d. h. mit zunehmendem Durchmesser desselben immer kleiner wird - die Drehzahl der Abzugswalze 4 ist konstant - nimmt gemäss dieser Formel auch die Wickelspannung P von einem Maximum zu Beginn des Aufwickelvorganges auf einen minimalen Wert am Ende desselben ab.
Diese unerwünschte Abnahme der Wickelspannung kann durch stete Vergrösserung des vom Antrieb auf die Walze 5 übertragenen Drehmomentes in Abhängigkeit von der Drehzahl kompensiert werden.
Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung zum Regeln der Wickelspannung beim Aufwickeln des Wickels macht sich die Tatsache zunutze, dass im Verlaufe des Aufwickelvorganges das Gewicht des Wickels stetig zunimmt. Diese Vorrichtung benützt diese Erscheinung, um das vom Antrieb auf die Walze 5 übertragene Drehmoment und damit die Wickelspannung zu ändern.
Hierzu ist gemäss Fig. 2 das eine Ende der Walze 5 in bekannter Weise lösbar mit dem einen Ende einer Welle 7 drehverbunden, das aus einem Gehäuse 8 vorsteht. Das Gehäuse 8 ist am Gestell 6 für die Walze 5 stationär befestigt. Die Welle 7 ist über zwei Kugellager 11 in einer Lagerhülse 10 drehbar gelagert. Letztere und mit ihr die Welle 7 und die damit verbundene Walze 5 ist in nicht dargestellter Weise im Gehäuse 8 so gelagert, dass sie relativ zu diesem vertikal verschiebbar ist. Die Austrittsöffnung 9 des Gehäuses 8 für die Welle 7 ist entsprechend gross dimensioniert und mit einer elastischen Manschette 14 versehen. An ihrem der Walze 5 entgegengesetzten Ende trägt die Welle 7 eine Kupplungsscheibe 30 mit einem Kupplungsbelag 31.
Die Kupplungsscheibe 30 ist mit entsprechenden Nuten auf Längsrippen 32 der Welle 7 aufgeschoben, derart, dass sie mit der Welle 7 drehverbunden, jedoch auf ihr längsverschiebbar ist. Die Kupplungsscheibe 30 mit ihrem Friktionsbelag 31 bildet mit einer Seitenfläche 33 einer Keilriemenscheibe 34 eine Friktionskupplung.
Die Keilriemenscheibe 34 ist über Kugellager 35 frei drehbar auf dem aus dem Gehäuse vorstehenden Ende 46 der Welle 7 gelagert. Die Keilriemenscheibe 34 wird von einem nicht dargestellten Motor aus angetrieben. Das von ihr auf die Welle 7 und damit auf die Wickelwalze 5 übertragene Drehmoment ist abhängig vom Druck, mit welchem die mit der Welle 7 drehverbundene Kupplungsscheibe 30 mit ihrem Belag 31 gegen die Fläche 33 der Riemenscheibe 34 gepresst wird.
Dieses übertragene Drehmoment soll, wie weiter vorne erläutert wurde, mit zunehmendem Durchmesser der auf die Walze 5 aufgewickelten Bahn oder Kette und entsprechend abnehmender Drehzahl der Walze 5 grösser werden, um damit die Abnahme der Wickelspannung zu kompensieren.
Die dargestellte Vorrichtung macht sich die Tatsache zunutze, dass mit zunehmendem Durchmesser der auf die Walze 5 aufgewickelten Docke auch deren Gewicht proportional zunimmt, um das von der Friktionskupplung 30, 31, 33 übertragene Drehmoment im Sinne einer steten Zunahme entsprechend dem kontinuierlich zunehmenden Dockengewicht zu regeln. Zu diesem Zweck ruht die vertikal verschiebbare Lagerhülse 10, welche über die mit der Walze 5 verbundene Welle 7 das vorrichtungsseitige Ende der Walze 5 trägt, auf einem Zapfen 36, der eine Bohrung im Gehäuse 8 durchsetzt und in dieser vertikal gleitbar geführt ist. Dieser Zapfen überträgt den auf ihn wirkenden Gewichtsanteil der Walze 5 auf das freie Ende des einen Hebels 37 eines Winkelhebels, der auf einem im Gehäuse 8 befestigten Lagerzapfen 38 frei schwenkbar gelagert ist.
Der andere Hebel 39 des Winkelhebels ist gabelförmig ausgebildet, wobei die beiden Gabelarme (in Fig. 2 ist nur einer sichtbar) beidseits der Welle 7 enden. An diesen freien Enden des Hebelarmes 39 ist je das eine Ende eines Lenkers 40 angelenkt, der neben der Lagerhülse 10 vorbeiläuft und andernends an einem Lagerring 41 angelenkt ist, welcher über ein Kugellager 42 auf die mit der Welle 7 drehende Kupplungsscheibe 30 wirkt.
Das vorrichtungsseitige Ende der Walze 5 stützt sich somit über Welle 7, die Hülse 10, den Zapfen 36, den Winkelhebel 37, 39, die Lenker 40, den Lagerring 41, das Kugellager 42, die Kupplungsscheibe 30 und den Kupplungsbelag 31 auf dem durch die Fläche 33 der Riemenscheibe 34 gebildeten anderen Kupplungsteil ab. Das von der Friktionskupplung übertragene Drehmoment, das ja vom Druck abhängt, mit welcher die Kupplungsteile zusammengepresst werden, stellt sich also stets direkt proportional zum jeweiligen Gewicht des auf die Walze 5 aufgewickelten Wickels ein, nimmt also beim Aufwickelvorgang stetig zu.
In eine Gewindebohrung des Deckels des Gehäuses 8 ist eine Gewindespindel 18 eingeschraubt.
Auf dem inneren Ende dieser Spindel 18 sitzt eine Hülse 19 mit einem Flansch 20, gegen den sich das eine Ende einer Druckfeder 21 abstützt, die mit ihrem anderen Ende die Lagerhülse 10 beaufschlagt.
Durch Verdrehen der Spindel 18 mittels einer Kurbel 22, die mit einem Rastknopf 23 versehen ist, kann durch Änderung des Federdruckes auf die Lagerhülse 10 ein bestimmter konstanter Kupplungsschluss voreingestellt werden, dem sich die variable Wirkung durch das Gewicht des Wickels überlagert.
Die günstigsten Werte für diese Voreinstellung der Kupplung lassen sich für die verschiedenen Anwendungen empirisch ermitteln und tabellisieren.
Der annähernd konstante Verlauf der eingestellten Wickelspannung trotz abnehmender Drehzahl der Walze 5 im Verlaufe des Aufrollvorganges, dank der dargestellten Vorrichtung, ist in Fig. 3 in einem Diagramm dargestellt, das die Resultate von verschiedenen Versuchsreihen verwertet. Auf der Abszisse sind die beim Aufrollen sich ergebenden verschiedenen Wickeldurchmesser bzw. die diesen entsprechende abnehmbare Drehzahl der Wickelwalze 5 aufgetragen. Auf der Ordinate sind die Abweichungen der gemessenen Wickelspannung nach der Seite + und - vom eingestellten Wert (0) dargestellt. Die Kurve A gibt die Abweichungen von einer eingestellten Wickelspannung von 600 g/m2 an, die Kurven B und C die entsprechenden Abweichungen für eingestellte Wickelspannungen von 400 bzw. 200 g/m2.
Wie ohne weiteres ersichtlich, beträgt die maximale Abweichung im schlechtesten Fall noch weniger als 2%.