Umroller zum Hin-und Herwickeln von bandförmigem Material
Die Erfindung betrifft einen Umroller mit zwei
Wickelwalzen zum Hin-und Herwickeln von bandför- migem Material von einer Rolle auf einer Wickelwalze zu einer Rolle auf der zweiten Wickelwalze mit kon stanter Wickelgeschwindigkeit, bei welchem die beiden
Wickelwalzen mit dem Abtriebsglied je eines stufenlos regelbaren Getriebes gekuppelt und die Verstellmecha nismen der Getriebe untereinander durch ein einstellbares Leitgetriebe verbunden sind, welches so ausgelegt ist, dass die Drehzahlen n, und n2 der Abtriebs- glieder bei jeder Stellung des Leitgetriebes der Bedingung
1 1 + = const.
N12 n12 gen gen, und bei welchem das Leitgetriebe von der 1 1 Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten der Material- rollen steuerbar ist. Solche Umroller sind an sich bekannt, beispielsweise durch die deutschen Patentschriften 962 424 und 1104 918. Die Erfindung strebt an, die dort beschriebenen Umroller zu verbessern.
Bei diesen bekannten Umrollern sind die stufenlos regelbaren Getriebe als Reibgetriebe mit einem Eintriebsglied und einem Abtriebsgl2d ausgebildet, wobei Eintriebs-und Abtriebsglied an einem Laufkreis des Abtriebsgliedes unmittelbar aneinander anliegen.
Durch gegenseitige Verschiebung von Eintriebs-und d Abtriebsglied kann der Laufkreis und damit das aber- setzungsverhältnis verändert werden. Es ändert sich dann der Laufkreisdurchmesser und damit die Ab triebsgeschwindigkeit im wesentlichen linear mit dem Stellweg des Verstellmechanismus. Um unter diesen Voraussetzungen der Wickelbedingung + = const. N12 n22 Rechnung zu tragen, ist das Leitgetriebe als Doppelkurbelgetriebe ausgebildet, welches Stellwege r cos ç und r sin ç liefert, wenn r der Kurbelradius und w ein Verstellwin, kel des Leitgetriebes ist.
Aws < nm 2 ? + cos zip = 1 folgt, dass mit den angegebenen Stellwegen die Wickelbedingung für alle p erfüllt ist.
In der Textilindustrie fallen in zunehmendem Masse feine und spannungsempfindliche Gewebe und Gewirke an, beispielsweise elastische Gewebe und Gewirke. Bei solchen Materialien kommt es in besonderem Masse darauf an, ungleichmässigen Zug zu vermeiden. Das gilt dann nicht nur für das Hin-und Herrollen etwa in einem Jigger, sondern auch bereits für das Beladen und später für das Entladen des Jiggers : Die Ware muss von einer Rolle auf einem Wickelbaum in den Jigger eingerollt werden und nach dem Bearbei tungsvorgang muss die Ware beim Entladen des Jiggers wieder zu einer Rolle auf den Wickelbaum ausgerollt werden.
Bei empfindlichen Materialien, wie sie gerade in der letzten Zeit zunehmend auf den Markt kommen, ist es unbedingt notwendig, dass auch beim Einund Ausrollen der Ware die Wickelspannung ebenso klein ist wie beim Umrollen im Jigger und mit grosser Genauigkeit konstant gehalten wird. Diese Konstanthaltung kann vorteilhafterweise mit dem gleichen Regelmechanismus erfolgen, der für den Umrollvorgang im Jigger selbst vorgesehen ist, indem die Wickelbäume über Kettentriebe an das Umrolllgetriebe angekuppelt werden.
Problematisch wird diese einfache Massnahme durch den Umstand, dass die in den Ausrüstbetrieben in grossen Stückzahlen vorhandenen Wickelbäume gegenüber den maximalen Rollendurchmessern sehr kleine Durchmesser haben, üblicherweise nur 120 mm.
Damit wird bei Jiggern für 1000 mm Rollendurchmes- ser der beim Aus-und Einrollen zu überstreichenden Regelbereich ungefähr doppelt so gross wie er für das Hin-und Herrollen im Jigger selbst sein müsste. Der Regelbereich der stufenlos regelbaren Getriebe müsste mindestens in der Grössenordnung von 1 : 10 liegen.
Das ist mit den geschilderten bekannten Konstruk- tionen nicht zu erreichen. Bei den bekannten Konstruktionen ist ein Eintriebsglied vorgesehen, das mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit läuft, und der Laufkreis auf dem Abtriebsglied wird verändert. Beispielsweise ist das Eintriebsglied ein Reibrad, welches längs einer Erzeugenden eines kegelförmigen Abtriebsgliedes verschiebbar ist. Die Abtriebsdrehzahl ist dann umgekehrt proportional dem Laufkreis-Durchmesser auf dem Abtriebskegel. Nun ist der praktisch ausnutzbare Bereich von Laufkreis-Durchmesser nach unten hin aus mechanischen Gründen begrenzt. Das Eintriebsglied deformiert sich beispielsweise beim Andrük- ken an das Abtriebsglied etwas, was sich bei kleinen Laufkreis-Durchmessern bemerkbar macht.
Das Eintriebsglied liegt ferner auf einer endlichen Breite an dem Abtriebsglied an. Infolgedessen sind die Umfangsgeschwindigkeiten auf der einen und der anderen Seite der Anlagefläche verschieden und zwar um so stärker, je kleiner die Laufkreis-Durchmesser sind. Auch sind die übertragbaren Drehmomente bei kleinen Laufkreis Durchmessern entsprechend klein. Auch kann man aus diesem Grunde den Regelbereich derartiger Reibgetriebe, wie sie bei den bekannten Konstruktionen Verwendung finden, nur durch entsprechende Vergrösse- rung des Abtriebgliedes erweitern. Das führt wieder zu anderen Schwierigkeiten : Mit einer Vergrösserung des Abtriebgliedes wächst auch das Trägheitsmoment an.
Das hat zur Folge, dass bei Drehzahländerungen im Rahmen des Regelvorganges, insbesondere im höheren Drehzahlbereich, erhebliche Trägheitskräfte auftreten, die dann gerade über die kleinen Laufkreis-Durchmesser überwunden werden müssen. Es hat sich gezeigt, dass man bei den für die bekannten Anordnungen ver wandten Getrieben nicht über einen Regelbereich von 1 : 4 bis 1 : 4, 5 hinauskommen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Umroller der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei welchem der Regelbereich vergrössert wird.
Erfindungsgemäss wird das erreicht durch folgende Merkmale : (a) die stufenlos regelbaren Getriebe weisen ein Eintriebs-, ein Abtriebs-und ein dazwischen liegendes tSbertragungsglied auf und mittels des jeweiligen Verstellmechanismus ist die LagedesÜbertragungsgLiades gleichzeitig gegenüber dem Eintriebs-und gegenüber dem Abtriebsglied veränderbar, derart, dass sich damit die Drehzahlübersetzungen einmal zwischen Eintriebsund tbertragungsglied und zum anderen zwischen t : lbertragungs-und Abtriebsglied gleichsinnig ändern ; (b) das Leitgetriebe ist als Kurvengetriebe oder eine Kombination von Kurvengetrieben ausgebildet.
Durch die Verwendung von Getrieben mit einem tlbertragungsglied wird ein grösserer Regelbereich möglich. Es wird nämlich einmal die relative Lage von Obertragungs-und Abtriebsglied und damit die Dreh zahlübersetzung zwischen diesen verändert. Zugleich wird aber auch die Geschwindigkeit des an dem Abtriebsglied anliegenden Übertragungsgliedes verändert.
Es hängt somit die Abtriebsdrehzahl nicht nur von dem Laufkreis-Durchmesser auf dem Abtriebsglied ab.
Vielmehr tritt noch ein zweiter Faktor in Gestalt der Abtriebs-Geschwindigkeit des Ubertragungsgliedes hinzu, wodurch eine wesentliche Erweiterung des Regelbereiches möglich wird, ohne dass wie bei Reibgetrieben die Laufkreis-Durchmesser unzulässig klein oder das Trägheitsmoment des Abtriebsgliedes unzuläs- sig gross zu werden brauchten.
Durch die hierbei erhaltene Multiplikation der aber- setzungsverhältnisse erhält man aber hier einen nicht linearen Zusammenhang zwischen Stellweg und Drehzahlwert. Aus diesem Grunde wird das Leitgetriebe gemäss dem zweiten Merkmal der Erfindung nicht mehr als Sinus-Hebelgetriebe ausgebildet, sondern als Kurvengetriebe oder eine Kombination von Kurvenge- trieben. Damit kann man auf jeden Fall den gewünsch- ten Zusammenhang der Stellwege erzielen, so dass die Wickelbedingung stets erfüllt ist.
Die Erfindung kann in verschiedener Weise realisiert werden. Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Abbildungen der Zeichnung dargestellt, und im folgenden beschnieben :
Fig. 1 und 2 zeigen schematisch je eine Ausfüh- rungsform der Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine Einzelheit der Ausführung von Fig. 2.
Mit 1 und 2 sind in Fig. 1 die beiden Wickelwalzen bezeichnet. Sie sind schematisch in Fig. 1 einmal in Seiten-und einmal in Oberansicht zu sehen. Auf den Walzen 1 und 2 sitzen die Wickelrollen 3 und 4 eines bandförmigen Materials. Das Band 5 ist von der Rolle 3 über Umlenkrollen 6 und 7 sowie eine Tänzerwalze 8 zur Rolle 4 geführt. Die Tänzerwalze 8 sitzt an einem Schieber 9, der in einem Gehäuse 10 gleitet und unter dem Einfluss einer Feder 11 steht. Die Feder 11 bestimmt die Zugspannung, unter welcher das Material 5 steht.
Das Gehäuse 10 besitzt einen Druckmittelein- lass 12, sowie zwei Auslässe 13 und 14. Zwei Steuerleitungen 15 und 16, die in das Gehäuse 10 münden, sind in der Mittelstellung des Schiebers 9 verschlossen.
Wenn die Umfangsgeschwindigkeit an der Rolle 3 grösser wird, als die an der Rolle 4, wird die Materialschleife verkürzt und der Schieber 9 über die Tänzer- walze 8 nach links bewegt. Wenn die Umfangsge- schwindigkeit an der Rolle 4 die grössere ist, bewegt sich der Schieber 9 nach rechts. Im ersteren Fall wird die Leitung 16 mit dem Auslass 14 und die Leitung 15 mit dem Druckmitteleinlass 12 verbunden. Es strömt also Druckmittel in die Leitung 15 hinein und aus der Leitung 16 ab. Im letzteren Falle strömt dagegen Druckmittel von 12 in 16 hinein und aus 15 über 13 ab.
Die Leitungen 15 und 16 f hren zu zwei gegeneinanderwirkenden hydraulischen Stellgliedern 17 und 18, durch welche eine Kurvenscheibe 19 verdrehbar ist, deren Funkbion noch erläutert werden wird.
Die Walzen 1. und 2 werden über Untersetzungszahnräder 20, 21 bzw. 22, 23 und je ein stufenlos regelbares Getriebe 24 bzw. 25 von einem Motor 26 angetrieben. Der Motor 26 treibt eine Schwungscheibe 27 und eine Riemenscheibe 28, welche ber einen Riemen 29 die Riemenscheiben 30, 31 auf den Eingangs- wellen 32 bzw. 33 der stufenlos regelbaren Getriebe 24 bzw. 25 antreibt. Die Getriebe 24 und 25 sind gleich aufgebaut und es wird nur das Getriebe 24 näher beschrieben. Entsprechende Teile des Getriebes 25 sind mit den gleichen Bezugszeichen, aber einem Strich (') gekennzeichnet. Auf der Eingangswelle 32 sitzt ein Eintriebsglied in Gestalt einer Scheibe 34.
Auf der Abtriebswelle 35 sitzt ein Abtriebsglied in Gestalt einer Scheibe 36, welche der Scheibe 34 parallel gegenüber- liegt und den gleichen Durchmesser besitzt wie diese.
Ein Übertragungsglied hat die Form einer Kugel 37, welche um eine Achse 38 drehbar ist und an den beiden Scheiben 34 und 36 anliegt. Man erkennt, dass die Laufkreis-Durchmesser, die bei 39 und 40 eingezeich- net sind, sich bei einer Verschwenkung der Kugel Drehachse gegensinnig ändern. Der Laufkreis 39 wird grösser, der Laufkreis 40 wird kleiner, wenn die Drehachse 38 im Uhrzeigersinn verschwenkt wird. Die Verschwenkung der Drehachse 38 erfolgt mittels eines Stelligliedes 41, das mit einem Kugelkopf 42 in eine Ausnehmung eines axial verschiebbar geführten Taststiftes 43 eingreift. tuber die Scheibe 34 wird die Kugel 37 von der Welle 32 auf dem Laufkreis 40 angetrieben.
Je kleiner bei gegebener Eingangsdrehzahl der Laufkreis-Durchmesser 40 ist, desto höher wird die Drehzahl der Kugel 37 um die Achse 38. Von der Kugel 37 wird aber auf dem Laufkreis 39 die Scheibe 36 und damit die Abtriebswelle 35 angetrieben, und zwar ist bei gegebener Kugeldrehzahl die Ausgangsdrehzahl um so höher, je grösser der Durchmesser des Laufkreises 39 ist. Da sich bei einer Verschwenkung der Drehachse 38 die Laufkreis-Durchmesser gegensinnig ändern, kann man einen relativ grossen Drehzahlbereich erfassen, ohne dass man zu unerwünscht kleinen Laufkreis-Durchmessern gelangt.
Die Taststifte 43, 43'liegen an der Kurvenscheibe 19 an. Bei einer Verdrehung der Scheibe 19 mittels der Stellglieder 17 und 18 werden also die Übersetzungsverhältnisse der Getriebe 24 und 25 verändert.
Die Kurvenscheibe 19 ist so ausgebildet, dass die Ab triebsdreihzaMenni,n stets die Wickelbedingung 2 12 const. erfüllen. Die Kurvenscheibe 19 mit den Taststiften 43, 43'stellt also das Leitgetriebe im Sinne der vorliegenden Erfindung dar. Bei einer Veränderung der Materialspannung infolge unterschiedlicher Umfangsge- schwindigkeiten der Wickelrollen 3 und 4 erfolgt eine -integrierende-Verstellung des Schiebers 9 und damit der Kurvenscheibe 19, bis durch Verstellung der Getriebe 24 und 25 wieder gleiche Umfangsgeschwin- digkeiten an beiden Wickelrollen 3, 4 erreicht ist.
Mit der Wickelwalze 2 kann über Kettenräder 44 und 45 und eine Kette 46 ein Wickelbaum 47 angetrie- ben werden. Dieser hat einen kleineren Durchmesser als die Walze 2 und trägt eine Materialrolle 48, welche auf die Walze 1 aufgewickelt werden soll. Das muss ebenfalls mit konstantem Zug geschehen, um das Material nicht zu verziehen. Das Material wird dann, wie durch die gestrichelte Linie 49 angedeutet ist, ebenfalls um die Rolle 7, Tänzerwalze 8 und Rolle 6 herumgeführt und in der beschriebenen Weise umgerollt. Infolge des grossen Regelbereiches der Getriebe 24 und 25 ist dies trotz des relativ geringen Durchmessers des Wickelbaumes 47 möglich.
Getriebe nach Art von 24 und 25 sind handelsüblich erhältlich, beispielsweise unter der Bezeichnung Kopp-Tourator der Firma Eisenwerk Wulfen. Es können zur Erhöhung des übertragbaren Drehmomen- tes mehrere Kugeln 37 um den Umfang der Scheiben 34, 36 herum angeordnet werden und ihre Drehachsen 38 durch eine gemeinsame Kulissensteuerung verschwenkbar sein. Die Form der Kurvenscheibe 19 kann man entweder berechnen oder empimsch bestim- men.
Fig. 2 und 3 zeigen eine andere Ausführungsform der Erfindung, welche mit einer anderen Art von stufenlos regelbarem Getriebe und einer anderen Art von Leitgetriebe arbeitet als die Ausführung von Fig. 1. Im übrigen sind gleiche Teile in Fig. 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1.
Die beiden stufenlos regelbaren Getriebe sind in Fig. 2 mit 50 und 51 bezeichnet. Sie sind gleich aufgebaut, und deshalb wird nur das Getriebe 50 näher be schrieben. Das Getriebe enthält zwei Paare von Kegelscheiben 52, 53, 54 und 55, die mit ihren konischen Flächen einander zugekehrt sind und von denen die Scheiben 54, 55 des einen Paares einzeln axial verschiebbar auf der Eintriebswelle 32 sitzen, während die Scheiben 52 und 53 in entsprechender Weise einzeln verschiebbar auf der Abtriebswelle 35 sitzen.
Die Scheiben 52, 53, 54 und 55 sind mit der jeweiligen Welle 35 bzw. 32 verke, ilt, so dass sie diese mitnehmen bzw. von dieser mitgenommen werden. Um die Scheiben 52 und 53 auf der einen Seite und 54 und 55 auf der anderen Seite läuft ein Keilriemen 56. Der Laufkreis, auf welchem der Keilriemen 56 an den Scheiben 52 und 53 bzw. 54 und 55 anliegt, und damit das tJbersetzungsverhältnis zwischen Eintriebs-und Abtriebswelle 32 bzw. 35 hängt von dem Abstand der Scheiben ab. Dieser Abstand wird von dem Leitgetriebe gesteuert.
Dieses Leitgetriebe enthält zwei Hebel 57 und 58, die bei 59 und 60 zwischen den Wellen 32 und 35 schwenkbar gelagert sind. Die Hebel 57 und 58 greifen mit Zapfen 61, 62 bzw. 63, 64 in Nuten ein, die an den Naben 65, 66, 67, 68 der Scheiben 52, 54, 53 und 55 vorgesehen sind. Durch Verschwenken der Hebel können also die Scheiben 52 bis 55 axial auf den jeweiligen Wellen verschoben werden. Bei einer Verschwenkung des Hebels 57 wird beispielsweise die Kegelscheibe 52 nach oben und gleichzeitig die Kegelscheibe 54 nach unten bewegt oder umgekehrt. Es wird also der Laufkreis an der Abtriebsseite verkleinert und gleichzeitig der Laufkreis an der Antriebsseite vergrös- sert oder umgekehrt. Entsprechend steuert der Hebel 58 die Kegelscheiben 53 und 55.
Die Hebel 57 und 58 werden von einer Nutenwalze 69 gesteuert. Diese enthält in geeigneter Weise ge krümmte Nuten 70, 71 auf ihrem Umfang (vgl. auch Fig. 3) und in diese Nuten greifen die Enden der Hebel 57 und 58 ein. Die Nutenwalze 69 wird durch einen hydraulischen Stellmotor 72 verdreht, der über die Leitungen 15 und 16 vom Schieber 9 gesteuert wird.
Die Hebel 57 md 58 und die Nutenwalze 69 stellen das Leitgetriebe im Sinne der vorliegenden Erfindung dar. Die Scheiben 54 und 55 sind das Eintriebsglied, die Scheiben 52 und 53 das Abtriebsglied und der Keilriemen 56 ist das Übertragungsglied.
Man erkennt aus dieser Darstellung, dass die Erfindung auf konstruktiv sehr verschiedene Weise realisiert werden kann.