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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde,
bei einer Wickelvorrichtung der eingangs erwähnten Art einen im wesentlichen konstanten
Bandgeschwindigkeitsverlauf und einen einstellbaren, stetig fallenden Zugspannungsverlauf
zu erreichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Wickelvorrichtung der
eingangs erwähnten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Aufwickel
spule durch zwei Ausgänge des Ausgleichsgetriebes angetrieben ist, von denen der
eine an die Mittelachse der Aufwickelspule und der andere an einen mit der Oberfläche
der Aufwickelspule zusammenwirkende Antrieb angeschlossen ist, wobei die Einstellung
des stetig fallenden Zugspannungsverlaufs bei im wesentlichen konstantem Bandgeschwindigkeitsverlauf
durch entsprechende Einstellung der Ubersetzungseinrichtung erfolgt.
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Bei der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung ist also zum Antrieb
der Aufwickelspule ein kombinierter, jeweils mit einem Ausgang des Ausgleichsgetriebes
verbundener Mittelachsen-und Oberflächenantrieb vorgesehen, und daher ist es möglich,
einen erwünschten Verlauf sowohl der Zugspannung als auch der Bandgeschwindigkeit
durch geeignete Einstellung der Ubersetzungseinrichtung zu erhalten, ohne daß während
des Wickelvorganges in das Regelverhalten der Wickelvorrichtung - etwa mit Hilfe
eines eigenen Regelkreises - eingegriffen werden muß.
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Zur leichten Einstellung des Absolutwertes der Zugspannung sind der
Zufuhrrollenanordnung für das aufzuwickelnde Material zweckmäßigerweise Bremseinrichtungen
zugeordnet.
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Im Hinblick auf ein ruckfreies Betriebsverhalten und einen einfachen
Aufbau des mit mindestens drei Ausgängen versehenen Ausgleichsgetriebes enthält
das Ausgleichsgetriebe zweckmäßigerweise eine hydraulische Antriebsquelle und Hydraulikmotoren.
In diesem Fall ergibt sich eine besonders günstige Weiterbildung der Erfindung dadurch,
daß die einstellbare Ubersetzungseinrichtung durch einen bezüglich der Fördermenge
pro Umdrehung verstellbaren Hydraulikmotor gebildet ist.
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Wahlweise oder zusätzlich kann mindestens ein Wechselgetriebe vorgesehen
sein, durch das das Ubersetzungsverhältnis zwischen der Zufuhrrollenanordnung, der
Antriebswelle der Aufwickelspule oder dem Oberflächenantrieb und dem jeweils zugehörigen
Ausgang des Ausgleichsgetriebes unabhängig verstellbar ist. Die Einstellung der
Ubersetzungseinrichtung kann also durch entsprechende Einstellung des Ubersetzungsverhältnisses
des Wechselgetriebes und/oder im Falle eines hydraulischen Ausgleichsgetriebes mit
verstellbaren Hydraulikmotoren durch entsprechende Einstellung der Fördermenge des
oder der verstellbaren Hydraulikmotoren erfolgen.
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In besonders bevorzugter Weise wird zur Vermeidung einer Anderung
des Geschwindigkeitsverlaufs bei der Einstellung des Spannungsverlaufs die Summe
der Wertet, e dz und Q3 g T13 konstant gehalten, worin Q1 die Fördermenge pro Umdrehung
des der Zufuhrrolleneinrichtung zugeordneten Hydraulikmotors, Q3 die Fördermenge
pro Umdrehung des dem Oberflächenantrieb zugeordneten Hydraulikmotors, 1 le das
Ubersetzungsverhältnis zwischen Ausgleichsgetriebe und Zufuhrrolleneinrichtung,
I/g das Ubersetzungsverhältnis zwischen Ausgleichsgetriebe und Oberflächenantrieb,
d1 der Rollendurchmesser der Zufuhrrolleneinrichtung und d3 der Rollendurch-
messer
des Oberflächenantriebs ist. Wenn also für sämtliche Einstellungen der Ubersetzungseinrichtungen
die Summe der oben angegebenen, ihnen jeweils zugeordneten Werte oder Betriebsparameter
konstant gehalten wird, führt eine Verstellung der Ubersetzungseinrichtungen lediglich
zu einer Änderung des Zugspannungsverlaufs, während der Bandgeschwindigkeitsverlauf
während des nachfolgenden Wickelvorgangs unverändert bleibt. Hierdurch ist es möglich,
den Zugspannungsverlauf unter Beibehaltung eines einmal gewählten Bandgeschwindigkeitsverlaufs
in einem weiten Bereich zu verändern, und zwar von einem vollkommen konstanten Zugspannungsverlauf
bis zu einer stetig fallenden Zugspannungskennlinie, wobei sich darüber hinaus auch
noch die Neigung einer gewählten, stetig fallenden Zugspannungskennline verändern
läßt.
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Eine besonders günstige Möglichkeit, die Eigencharakteristik der
Wickelvorrichtung und damit den sich während des Wickelvorganges einstellenden Zugspannungs-
und Bandgeschwindigkeitsverlauf einzuregulieren, besteht darin, daß das durch Einstellen
der Ubersetzungseinrichtung festgelegte Verhältnis der an die Zufuhrrollenanordnung
und den Oberflächenantrieb abgegebenen Leistungen in Abhängigkeit vom mittleren
Durchmesser der Aufwickelspule eingestellt wird. Insgesamt ist es daher mit der
erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung möglich, durch geeignete Einstellung der Ubersetzungseinrichtungen
und somit der der Zufuhrrollenanordnung, dem Oberflächenantrieb und der Mittelachse
der Aufwickelspule jeweils zugeordneten, oben definierten Betriebsparameter einen
erwünschten Geschwindigkeitsverlauf und unabhängig davon einen erwünschten Zugspannungsverlauf
aus einem weiten Bereich auszuwählen, ohne daß das selbsttätige Regelverhalten der
Wickelvorrichtung während des Wickelvorganges verändert werden muß.
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Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Figuren näher erläutert.
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Es zeigen F i g. 1 bis 9 schematische Darstellungen von Wikkelvorrichtungen
und deren zugehörigen Betriebskennlinien zur Erläuterung des Grundprinzips der Erfindung,
und zwar Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Wickelvorrichtung mit einem hydraulischen
Ausgleichsgetriebe, F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Wickelvorrichtung
mit einem mechanischen Ausgleichsgetriebe, Fig. 3 und 4 Diagramme, in denen die
verschiedenen Betriebskennlinien der Wickelvorrichtungen gemäß den F i g. 1 und
2 dargestellt sind, F i g. 5 und 6 Diagramme zur Darstellung der verschiedenen Betriebskennlinien
von Wickelvorrichtungen, bei denen die Aufwickelspule lediglich über ihre Mittelwelle
angetrieben wird, F i g. 7 eine schematische Darstellung einer weiteren Wickelvorrichtung
mit einer Bremse für die mittlere Antriebswelle der Abwickelspule, F i g. 8 und
9 Diagramme zur Darstellung des Zugspannungsverlaufs bei der Wickelvorrichtung gemäß
Fig.7, F i g. 10 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Wickelvorrichtung und Fig. 11 bis 17 Diagramme zur Darstellung der verschiedenen
Betriebskennlinien der Wickelvorrichtung gemäß Fig. 10.
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In den F i g. 1 und 2 sind zum besseren Verständnis des Grundprinzips
der Erfindung zwei Ausführungsbeispiele eines Ausgleichsgetriebes für Wickelvorrichtungen
mit zwei Zufuhrrollen und einer über eine Mittelwelle angetriebenen Aufwickelspule
dargestellt, wobei F i g. 1 ein hydraulisches Ausgleichsgetriebe und F i g. 2 ein
mechanisches Ausgleichsgetriebe zeigt.
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Gemäß F i g. 1 enthält das Ausgleichsgetriebe einen Antrieb M, eine
vom Antrieb M angetriebene Pumpe P, zur Hydraulikpumpe P parallelgeschaltete Hydraulikmotoren
Ml, MII, MIII, die ihrerseits wieder jeweils über ein Wechselgetriebe Gl, GII und
GIII und eine mittlere Antriebswelle eine Zufuhrrolle Rl, eine Aufwickel spule R2
und eine weitere Zufuhrrolle R3 antreiben. Das aufzuwickelnde Material F, beispielsweise
Garn, Stoff, Papier oder Filmfolie, wird von einer Abwickelspule S über die Zufuhrrolle
R1 und die Zufuhrrolle R3 auf die Aufwickelspule R2 gewickelt.
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Eine Bremse B wirkt auf die Mittelwelle der Zufuhrrolle R1.
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Von dem hydraulischen Ausgleichsgetriebe gemäß F i g. 1 unterscheidet
sich das mechanischeAusgleichsgetriebe gemäß Fig. 2 insoweit, daß an Stelle der
Hydraulikpumpe P und der Hydraulikmotoren MI, MII und MIII ein Differential DG verwendet
wird.
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Die Drehzahl des Motors M sei N, das Übersetzungsverhältnis der Wechselgetriebe
G1, G11 und GIII sei 1 bzw. 1/@ bzw. 1 der Durchmesser der Rollen oder e Spulen
R1, R2 und R3 sei d1, D und d3 (in Metern), die Drehzahl der Rollen oder Spulen
R1, R2 und R3 sei n1, n2 bzw. n3 (in Upm), die Drehmomente der Rollen oder Spulen
R1, R2 und R3 seien ml, m2 bzw. m3 (in mkp), das Bremsmoment der BremseB sei ebenfalls
B (in mkp), die auf das die Abwickelspule S verlassende Material einwirkende Zugkraft
sei T5, die infolge der übertragenen Drehmomente m1 und m3 an den Oberflächen der
Rollen und R3 angreifenden Zugkräfte seien T1 bzw. T3, die Zugspannung in dem Material
nach Verlassen der Zufuhrrolle R1 sei T4, und die Zugspannung an der Aufwickelspule
R2 sei T2 (jewels in kp).
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Weiterhin ist im Falle des hydraulischen Ausgleichsgetriebes die
Fördermenge der Hydraulikpumpe mit Q (1/ U), die Fördermenge der Hydraulikmotoren
Ml, M11 und MllX mit Q1, Q2 bzw. Q3 (in l/U), die Drehzahl der Hydraulikmotoren
MI, MII und MIII mit N1, N2 bzw. N3 (in Upm) und die von den ZHydraulikmotoren erzeugten
Drehmomente mit Ml, M2 bzw. M3 (mkp) bezeichnet.
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Im Falle des mechanischen Ausgleichsgetriebes geben Q1, Q2 und Q3
die Drehmomentanteile oder Ubersetzungsverhältnisse der Ausgänge des Ausgleichsgetriebes
an, während N1, N2, N3 und M,, M2 und M3 die Drehzahlen bzw. Drehmomente an den
jeweiligen Ausgängen des Ausgleichsgetriebes darstellen.
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Wenn das Material F mit einer Geschwindigkeit V (m/min) aufgewickelt
wird, gilt im Falle des hydraulischen Ausgleichsgetriebes, da die Durchflußmenge
konstant ist: QN = Q1N1 + Q2N2 + Q3N3. (1) Andererseits folgt im Falle des mechanischen
Ausgleichsgetriebes aus dessen Betriebskennlinien (Q1 + Qz + Q3)N = Q1N1 + Q2N2
+ Q3N3, wobei auch hier, falls Q1 + Q2 + Q3 = Q die Gleichung (1) ebenso wie im
Fall des hydraulischen Ausgleichsgetriebes gilt.
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Für die Wechselgetriebe gilt Z1 e 1 1/e N1 N1=en1 (2) m1 = eMl M1
= e ?.
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Für die Indizes 2 oder 3 gilt die Gleichung (2) entsprechend.
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Da die Umfangsgeschwindigkeit der Rollen und Spulen gleich groß ist,
gilt V = #d1n1 = #Dn2 = ad3n3, demgemäß ist dlnl = Dn2 = d2n3. (3) Diese Gleichungen
betreffen den Fall, daß die Antriebsleistung an drei Ausgänge aufgeteilt wird; entsprechende
Gleichungen gelten jedoch auch dann, wenn die Antriebsleistung in mehr als drei
Teile zerlegt wird.
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Das Grundprinzip von Ausgleichsgetrieben besteht darin, daß das Drehmomentverhältnis
konstant ist, also Q1:Q2:Q3 = M1:M2:M3 = konstant. (4) Ferner ist m1:m2:m3 = M1e:M2f:M3g
= Q1e:Q2f:Q3g = konstant.
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In diesem Falle wird natürlich, selbst wenn die drei Größen als eine
einzige Gesamtgröße betrachtet werden, ein zwangsweise Antrieb beibehalten. Somit
hängen die Zugspannungen und Drehmomente einzig von den äußeren Belastungen ab.
Die äußeren Belastungen sind in diesem Falle die Abwickelspannung T5 und die Bremse
B.
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Da die äußeren Belastungen konstant sind, gilt T1+T2+T3=T5+ 2B konstant.
(5) d1 Falls die beschriebene Wickelvorrichtung mit sich änderndem D ein stetiges
Regelverhalten aufweist, ergibt die Auflösung der obenerwähnten Gleichungen (1)
bis (5) nach der Drehzahl, der Bandgeschwindigkeit, der Zugkraft und dem Drehmoment
der jeweiligen Teile
| Qle QieT2 ON |
| Q 1 + Q 1 + Q 1 Q1e (6) |
| 1 |
| Qle d + Q2f D + QQ2)f (7) |
| (wenn D =0, n2 = Q2Q) |
Falls D als einzige Veränderliche und d1 und d3 als konstant betrachtet werden,
lassen sich fl1, n3, V, T1, T3, m1 , m2 und m3, obwohl sie sich voneinander nach
Absolutwert und Dimension unterscheiden, graphisch durch die gleiche Kennlinie darstellen,
die mit wachsendem D zunächst sehr steil und dann flacher ansteigt (s. F i g. 3).
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Die anderen Werte n2 und T2 liegen ebenfalls auf einander entsprechenden
Kurven (F i g. 4), die die umgekehrte Form der in F i g. 3 gezeigten Kurve haben.
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Wenn die oben angegebenen Beziehungen auf eine herkömmliche Wickelvorrichtung
mit einer allein über die Mittelachse angetriebenen Aufwickelspule und ohne die
Zufuhrrolle R3 angewendet werden, d. h. also bei den Vorrichtungen gemäß den F i
g. 1 und 2 die Rollen, entfernt wird und das aufzuwickelnde Material von der Zufuhrrolle
R1 unmittelbar auf die Aufwickelspule R2 aufgewickelt wird, gelten ebenfalls die
Gleichungen (6) bis (15), ausgenommen, daß die Glieder mit Q3 entfernt werden müssen.
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Alle Nenner dieser Gleichungen enthalten Q1e@/d1 und Q2f@/D. Man
erkennt, daß diese Größen oder Betriebsparameter den Zugkräften T1 und T2 sowie
den Leistungsanteilen W proportional sind: Q2f1/D T2V n2m2 Q2N2 = T2/T1 = = = W2/W1
= = Y.
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Q1e1/d1 T1V n1m1 Q1N1
QlNl und Q2N2 im letzten Term sind die Durchflußmenge
der entsprechenden Hydraulikmotoren.
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Das heißt, daß die Größe Y auch zum Durchsatzverhältnis proportional
ist.
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Für diese Größe Y gilt Y = # bei D = 0 und Y = 0 bei D = #, so daß
jeweils kein bestimmter Wert vorliegt. Somit wird festgelegt, daß der Wert von Y
= Ym ist, wenn D etwa beim halben maximalen Wickeldurchmesser, Dm, liegt (d. h.
beim durchschnittlichen Wickeldurchmesser). Dm ist eine nützliche Betriebskenngröße
der Wickelvorrichtung, selbst wenn der Wickelvorgang mit einem Wickeldurchmesser
beginnt, der größer als Dm ist.
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Somit ist Q2f1/Dm Q2fd1 Ym = = .
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Q1e1/d1 Q1eDm Wir bezeichnen Ym als Spannungsverhältnis der Wickelvorrichtung.
Wie aus den Gleichungen für n2, V, T2 und fl22 hervorgeht, entsprechen diese, wenn
Ytn sehr groß ist, den in F i g. 5 gezeigten Kurven und nähern sich damit dem Geschwindigkeitsverlauf
und dem konstanten Zugspannungsverlauf eines direkt gekoppelten, zwangsweisen Mittelachsenantriebs.
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Wenn umgekehrt Ym sehr klein ist, entsprechenden diese Gleichungen
den in F i g. 6 gezeigten Kurven und nähern sich damit dem konstanten Geschwindigkeitsverlauf
und konstanten Drehmomentenverlauf eines Reibungsantriebs, wobei die Zugspannung
beinahe auf einen dem Wickeldurchmesser umgekehrt proportionalen Wert absinkt.
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Durch geeignete WahI von Ym ist es somit möglich, zwischen einem
konstanten Drehmomentverlauf und einer konstanten Zugspannung eine irgend gewünschte
Kennlinie zu erhalten.
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T2 entspricht natürlich der Zugspannung des aufzuwickelnden Materials
an der Aufwickelspule R2, also der Aufwickelspannung, während die Funktion von T1
im folgenden näher untersucht wird.
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Gemäß F i g. 7 wird die Abwickelspannung T5 durch die Bremse B5 aufgebracht.
Weiterhin liegt bei der dort gezeigten Wickelvorrichtung die BremseB im Antriebszug
zur Zufuhrrolle Kl (die den Durchmesser d1 hat). Es gilt T2 + T1 = T5 + 2B/d1 =
konstant, daher ist T2=(T5+ dt) I 7 d h., die Aufwickelspannung ergibt sich, indem
Tt von einem Konstantwert subtrahiert wird. T1 ist der Geschwindigkeit proportional
und hat den gleichen Kurvenverlauf.
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In den F i g. 8 und 9 ist der Verlauf der Zugspannungen graphisch
dargestellt, wobei Fig.8 fur den Fall, daß Ym: groß ist, und F i g. 9 fur den Fall,
daß Ym klein ist, gift Wenn somit Ym groß ist, wird T1 durch einen Teil des Bremsmoments
B verbraucht, und der Rest dieses Bremsmoments wirkt sich auf T2 aus Somit ist die
Aufwickelspannung T2 größer als die Abwickelspannung T5, wie dies in F i g. 8 gezeigt
ist, woraus folgt, daß die Zufuhrrolle R1 durch das aufzuwickelnde Material
angetrieben
wird. Wenn andererseits Ym kleiner ist (F i g. 9) und D einen bestimmten Wert überschreitet,
kann T1 nicht vollständig durch B verbraucht werden, so daß T1 zusätzlich die Bremswirkung
der Abwickelbremse Bs verringert, und aus diesem Grund sinkt T2 um den durch T,
aufgenommenen Teil des Bremsmoments Bs unter T5.
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Wie groß auch immer die von B und Bs aufgebrachten Bremskräfte sind,
T1 nimmt einen Teil davon auf und verringert allmählich die Aufwickelspannung T2,
so daß sich ein stetig fallender Zugspannungsverlauf ergibt, jedoch bildet ein Teil
der von T1 aufgenommenen äußeren Belastungen eine Verlustleistung, die für den Wickelvorgang
nicht wirksam genutzt wird. Die Erscheinung ist einem Reibungsantrieb sehr ähnlich.
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Die in den F i g. 8 und 9 diagonal schraffierten Flächen entsprechen
der Verlustleistung, und es ist ersichtlich, daß die Verlustleistung sehr hoch ist,
wenn Ym klein ist.
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Das Vorstehende läßt sich wie folgt zusammenfassen: Wenn Ymklein
ist, ergibt sich ein besserer Geschwindigkeitsverlauf, jedoch eine übermäßige Verringerung
der Zugspannung unter Inkaufnahme eines hohen Leistungsverlusts. Tatsächlich sind
die Kennlinien, bei denen die Zugspannung bei maximalem Wickeldurchmesser um etwa
1/3 bis 1/2 des Anfangswertes abgesunken ist, d. h. die in Fig. 5 und nicht die
in F i g. 6 gezeigten Kennlinien, wahrscheinlich die bestmöglichen, jedoch ist die
Geschwindigkeit in nachteiliger Weise nicht konstant.
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Falls sich andererseits der Wickelvorgang unter Zugrundelegung der
optimalen Kennlinien durchführen läßt, um durch den Wickelvorgang ein ideal gewickeltes
Produkt mit einer genauen und starken, sich während des Wickelvorganges selbsttätig
verringernden Zugspannung zu erhalten, muß lediglich die Abwickelspannung auf einen
bestimmten niedrigen Wert grob eingestellt und das Bremsmoment der Bremse B auf
einem konstanten Wert gehalten werden.
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Diese optimalen Kennlinien lassen sich jedoch weder mit einem reinen
Oberflächenantrieb noch mit dem Mittelachsenantrieb allein erzielen. Wie bereits
erwähnt, läßt sich mit dem Mittelachsenantrieb zwar ein optimaler Zugspannungsverlauf
erhalten, jedoch stellt sich ein unerwünschter Geschwindigkeitsverlauf ein, während
sich andererseits ein optimaler Geschwindigkeitsverlauf lediglich unter Inkaufnahme
eines unerwünschten Zugspannungsverlaufs erzielen läßt.
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Zur Lösung dieser Schwierigkeit ist eine Wickelvorrichtung mit einem
Ausgleichsgetriebe für einen kombinierten Oberflächen- und Mittelachsenantrieb vorgesehen.
Die Wickelvorrichtung enthält eine Abwickelspule, eine Aufwickelspule, eine zwischen
Ab-und Aufwickelspule angeordnete Zufuhrrollenanordnung für das auf die Aufwickelspule
aufzuwickelnde Material und ein Ausgleichsgetriebe, das die Leistung einer einzigenAntriebsquelle
in einen der Zufuhrrollenanordnung zugeführten Leistungsanteil, einen dem Mittelachsenantrieb
der Aufwickelspule zugeführten Leistungsanteil und einem dem Oberflächenantrieb
der Aufwickelspule zugeführten Leistungsanteil zerlegt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in F i g. 10
gezeigt. Die Wickelvorrichtung gemäß Fig. 10 ist ähnlich wie die in den F i g. 1
und 2 gezeigten Wickelvorrichtungen, und einander entsprechende Teile sind mit dem
gleichen Bezugszeichen versehen.
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Bei der Wickelvorrichtung gemäß Fig. 10 befindet
sich jedoch die Aufwickelspule
R2 in leichtem Kontakt mit der darüberliegenden Rolle R3 des Oberflächenantriebs,
wobei die Zugkraft T2 des Mittelachsenantriebs und die Zugkraft T3 des Oberflächenantriebs
miteinander zusammenwirken und die effektive Aufwickelspannung T4 = T2 + T3 ergeben.
Die Aufwickelspule R2 und die Rolle R3 des Oberflächenantriebs werden gemeinsam
über das Ausgleichsgetriebe derart angetrieben, daß die jeweils davon auf das aufzuwickelnde
Material ausgeübte Zugkräfte T2 und T3 unabhängig von Anderungen des Wickeldurchmessers
der Aufwickelspule R2. aufrechterhalten bleiben, ohne daß irgendein Schlupf auftritt.
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In diesem Fall ergibt sich die dem obenerwähnten Spannungsverhältnis
Ym entsprechende Kenngröße der Wickelvorrichtung mit 1 1 1 Q D:Q3g:Sie = T2 : T3
: T, = Q2N2 : Q3N3 : QlNt, d3 und d1 sind Konstanten, während sich D während des
Wickelvorganges ständig ändert.
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Daher läßt sich die auf die Geschwindigkeit und die Drehzahl bezogene
Kenngröße Ymv wie folgt ausdrücken: Ymv = 1 1 Q3g d + Qle d Die die Zugspannung
beeinflussenden Größen sind T2 und T3, während die Verlustleistung sich allein nach
T1 bestimmt.
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Die auf die Zugspannung und das Drehmoment bezogene Kenngröße Ymt
läßt sich daher wie folgt festlegen: 1 d3 1 Ymt = Q3+Qf Dm Q1e1/d1 Wenn somit Q3g1/d3
erhöht und die beiden anderen Werte oder Betriebsparameter verringert werden, kann
Ymv in Verbindung mit v und n2 kleingehalten werden, so daß der Geschwindigkeitsverlauf
einer annähernd konstanten Kurvenform entspricht, und Ymt in Verbindung mit T4 (=
T3 + T2) erhöht sich, so daß sich ein optimaler, allmählich fallender Zugspannungsverlauf,
bei dem die Zugspannung nicht übermäßig abfällt, erzielen läßt und infolgedessen
die Verlustleistung herabgesetzt wird. In F i g. 11 ist ein Beispiel für den jeweiligen
Verlauf von v und n2 gezeigt, während der Verlauf der Aufwickelspannung T4 und der
übrigen Zugspannungen in F i g. 12 dargestellt ist.
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Es gibt jedoch verschiedene Arten von aufzuwickelnden Materialien,
wobei einige in hohem Maße dehnbar sind, beispielsweise elastische Materialien,
die wieder in ihre ursprüngliche Länge zurückzukehren vermögen, während andere im
Gegenteil kaum dehnbar sind, so daß es nicht immer möglich ist, mit einem bestimmten,
stetig fallenden Zugspannungsverlauf bei sämtlichen Materialien optimal gewickelte
Produkte zu erhalten.
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Ein irgend gewünschter, stetig fallender Zugspannungsverlauf kann
dadurch erreicht werden, daß die obenerwähnte Kenngröße der Wickelvorrichtung, also
die
der Aufwickelspule und den Rollen R1 , R2 und R3 zugeordneten Betriebsparameter
geändert werden.
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Das heißt, in der Formel Q2f Dm Q3gd3 Q2e können die Größen Q1, Q2,
Q3 oder e, f, g geändert werden. Falls Hydraulikmotoren verwendet werden, so gestattet
die Verwendung eines Hydraulikmotors mit verstellbarer Fördermenge je Umdrehung
eine kontinuierliche Änderung von Q1, Q2 und Q3. Bei einem mechanischen Ausgleichsgetriebe
lassen sich durch ein stufenlos verstellbares Wechselgetriebe die Ubersetzungsverhältnisse
e, f und g ändern. Falls das Regelverhalten verändert werden soll, ist es nicht
immer erforderlich, alle drei Betriebsparameter zu ändern, sondern es reicht aus,
lediglich eine oder zwei Betriebsparameter zu verstellen, so daß sich deren Verhältnis
ändert. Falls jedoch die Summe der drei Betriebsparameter geändert wird, ändert
sich auch der Absolutwert der Geschwindigkeit [s. Gleichung (9)].
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Das Vorstehende wird nun im einzelnen erläutert.
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Wenn nur der Betriebsparameter Q2f - D1ni geändert wird, so ist, je
größer Q2f dem ist, die mittlere Bandgeschwindigkeit v und die mittlere Drehzahl
n2 um so geringer (wobei für den Fall, daß lediglich die Mittelachse der Aufwickelspule
allein zwangsweise angetrieben wird, die Kennlinien beinahe konstant verlaufen,
wobei 112 konstant ist und v sich linear erhöht) und die Kennlinie für dieAufwickelspannung
T4 verläuft derart, daß die mittlere Zugspannung hoch ist und die Zugspannung in
ihrem Verlauf allmählich linear abnimmt. Je geringer andererseits der Betriebsparameter
Q2f1/Dm ist, desto größer sind v und n2 und desto geringer ist T4, so daß die Kennlinien
für v und T4 schwach gebogen und beinahe konstant verlaufen und n2 rasch abnimmt
und sich der Form einer Inversionskurve für eine umgekehrte Proportionalität nähert.
Wenn im Extremfall der Betriebsparameter Q2f 1/Dm auf Null abnimmt, wird auch T2
Null und somit T4 = T3 (da T4 = T2 + T3), was einen reinen Oberflächenantrieb ergibt.
Somit werden v und T4 konstant, d. h., es ergibt sich ein konstanter Zugspannungs-
und konstanter Bandgeschwindigkeitsverlauf.
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In den Fig. 13 und 14 sind die Kennlinien der jeweiligen Werte für
den Fall dargestellt, daß Q2f1/Dm:Q3g1/d3:Q1e1/d1=0-6:4:4.
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Falls andererseits der Betriebsparameter Qte d allein verändert wird,
so nimmt, je größer dieser Betriebsparameter ist, die Zugspannung um so rascher
zu, und die Kurven für den Zugspannungsverlauf sind um so stärker gebogen. Die Bandgeschwindigkeit
v wird kleiner und im wesentlichen konstant, während sich n2 merklich verringert.
Je kleiner andererseits der Wert von Q1e d ist, desto größer sind die Zugkraft T
und die Geschwindigkeit v. Bei Qoe e = O läßt sich ein konstanter Zugspannungsverlauf
erhalten.
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In F i g. 15 sind die Kennlinien der entsprechenden Werte für den
Fall gezeigt, daß 1 1 1 1:1:0-3.
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Q2f@/Dm:Q3g@/d3:Q1e@/d1=1:1:0-@ Falls andererseits Q3g d allein verändert
wird, so erhält man bei einer Erhöhung dieses Betriebsparameters das gleiche Ergebnis,
wie wenn die anderen beiden Betriebsparameter verringert werden, und umgekehrt.
Wird der Betriebsparameter Q3g d im Extremfall auf Null verringert, so erhält man
das gleiche Ergebnis, wie wenn nur der Mittelachsenantrieb verwendet wird, wie dies
oben im einzelnen beschrieben wurde.
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Falls zwei dieser drei Betriebsparameter verändert werden, ist das
Ergebnis eine Kombination der oben beschriebenen verschiedenen Kennlinien, und auf
diese Weise lassen sich irgend gewünschte Kennlinien erhalten.
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Eine besonders bevorzugte Reguliermöglichkeit, durch die sich ganz
ausgezeichnete Kennlinien erhalten lassen, wird nunmehr beschrieben. Falls von den
drei Betriebsparametern der Parameter Q3g d des Oberflächenantriebs für die Aufwickelspule
und der Betriebsparameter Q1e d1 für die Zufuhrrollenanordnung jeweils in entgegengesetzter
Richtung verstellt werden, so daß ihre Summe immer konstant gehalten wird, dann
bleiben, wie aus den Gleichungen (6) bis (15) hervorgeht, die Kennlinien für ní,
n2, n3, V, T2 und 11, unverändert, und nur Tt, m1 und T2, m2 ändern sich entsprechend
der Anderung dieser beiden Betriebsparameter in wechselseitig entgegengesetzter
Richtung.
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Die Aufwickelspannung ist T4 = T2 + T3 oder, anders ausgedrückt, die
konstante Gesamtbelastung (T5 + 2dBl) minus T1. Weiterhin besitzen die Kennlinien
für T1 und T3 die gleiche Form wie die Kurve für v und ändern sich entsprechend
dem Gesamtverhältnis, behalten jedoch die gleiche Kurvenform.
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Das heißt, wenn der Betriebsparameter für die Zufuhrrollenanordnung
von Null auf den Maximalwert und der Betriebsparameter für den Oberflächenantrieb
vom Maximalwert auf Null derart verstellt wird, daß die Summe der beiden immer konstant
bleibt, ist es ohne Beeinflussung der Drehzahl und der Geschwindigkeit sämtlicher
Bauteile möglich, lediglich die Aufwickel spannung in einem weiten Bereich zwischen
einem genau konstanten Zugspannungsverlauf und einem stetig fallenden Zugspannungsverlauf
zu verändern, und darüber hinaus läßt sich die Steilheit der stetig fallenden Zugspannungskennlinie
entsprechend dem eingestellten Verhältnis dieser Betriebsparameter festlegen.
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Falls 1 1 Q2J@/Dm:Q3g@/d3:Q1e@/d1=1:2 bis 0:0 bis 2 und Q2f@/Dm f
Dm 1 = ...konstant, Q3g1/d3 + Q1e1/d1 2 ergeben sich die in Fig.16 gezeigten Kennlinien
für
die Bandgeschwindigkeit und die Drehzahl und die in Fig. 17
gezeigten Zugspannungskennlinien. Die obenstehende Gleichung zeigt, daß zwecks Anderung
des Zugspannungsverlaufs ohne Änderung der Geschwindigkeit sämtlicher Bauteile der
Betriebsparameter Q1e d1 für die Zufuhrrollenanordnung und der Betriebsparameter
Q3g d für den Oberflächenantrieb in gegenseitiger Abhängigkeit voneinander derart
ausgewählt werden sollte, daß das Verhältnis des an die Mittelachse übertragenen
Leistungsanteils zu dem gemeinsam an die Zufuhrrollenanordnung und den Oberflächenantrieb
abgegebenen Leistungsanteil einen vorgegebenen Wert für einen bestimmten, gewählten
Durchmesser der Aufwickelspule hat. Das durch die obige Gleichung ausgedrückte Verhältnis
gibt die Regelcharakteristik der Wickelvorrichtung an, und dieses Verhältnis wird
für einen bestimmten, gewählten Durchmesser der Aufwickelspule angegeben, beispielsweise
für einen gemittelten Durchmesser der Aufwickelspule, der für verschiedene Wickelvorrichtungen
mit unterschiedlichen Kennlinien auf einen vorgegebenen Wert festgelegt wird.
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Falls die beschriebene Wickelvorrichtung bei einer Längsschneidemaschine
verwendet wird, bei der das Aufwickeln im Anschluß an einen kontinuierlichen Längsschneidevorgang
erfolgt, kann bei Verwendung eines hydraulischen Ausgleichsgetriebes jede Anzahl
von Motoren geringer Leistung zum Antrieb der einzelnen Aufwickelspulen eingebaut
werden, und durch einen derartigen unabhängigen Antrieb der Aufwickeldorne für die
entsprechenden längsgeschnittenen Bänder läßt sich das gleiche Ergebnis erreichen,
wie mit einem vollständig vereinzelten, unabhängigen Reibungsantrieb, und es läßt
sich eine vollständig unabhängige Regulierung des Anlagedrucks zwischen jeder Aufwickelspule
und der zugeordneten Rolle des Oberflächenantriebs erzielen, wodurch es in Verbindung
mit dem Oberflächenantrieb möglich ist, jegliche Materialien, wie sehr dünne Filme,
stark schlupfende Materialien, Schichtpapier, verarbeitetes Papier und Folien in
hervorragender Weise längs zu schneiden und aufzuwickeln. Da es nicht erforderlich
ist, eine einzige, durchgehende, lange Aufwickelwelle zu verwenden, kann eine großformatige
Längsschneideanlage mit einer sehr großen Maschinenbreite angeboten werden, die
dennoch äußerst einfach zu handhaben ist.