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VORRICHTUNG ZUM AUF- UND ABWICKELN
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TEXTILER BEHANDLUNGSGOTER MIT KON-STANTER WICKELSPANNUNG
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auf- und Abwickeln textiler Behandlungsgüter
mit konstanter Wickelspannung.
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Bei einer Vielzahl von Arbeitsgängen in der Herstellung und/oder Vered
-lung textiler Behandlungsgüter sind Wickelvorgänge erforderlich, bei deeine eine
exakt definierte Wickelspannung des Behandlungsguts erforderlich die tiber den gesamten
Durchmesserbereich des Wickels konstant blei -@@@ :. Als Beispiele hierfür seien
angeführt Kettbäume zur Vorlage auf <ine, Schlichtmaschine, Wirkmaschine usw.
oder aus der Textilver -eglang Färbebäume für Baumfärbeapparate oder auch Färbemaschinen
selbst.
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I Stand der Technik für das Wickeln derartiger Behandlungsgüter kann
reute der sog. tänzerwalzengesteuerte Antrieb der Wickelvorrichtung gel -ten, bei
dem eine, vorzugsweise vertikal bewegliche Walze vom Behandlungs uni umbis zu 1800
umschlungen wird und über herkömmliche Obertragungsmit tel mit einer Stellvorrichtung
verbunden ist, die den Antrieb der Aufwikbelstelle im Sinne einer gleichbleibenden
Geschwindigkeit des Behand -l,.gsguts beeinflußt. Die eigentliche Wickelspannung
wird hierbei durch entsprechende Be- oder Entlastung der Tänzelwalze vorgegeben.
Sie kann auch nur hierüber verändert werden.
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.lenn auch derartige Vorrichtungen in der Praxis bei Auf- oder Abwickeln
wenig empfindlicher Behandlungsgüter bei niedrigen bis mittleren Wickel -geschwindigkeiten
recht zufriedenstellend arbeiten, zeigt sich ihre Grenze eindeutig da, wo Behandlungsgüter
gewickelt werden sollen, die nur mit ,ringer oder sehr hoher Wickelspannung und
gleichzeitig niedriger oder tr hoher Wickelgeschwindigkeit verarbeitet werden. Durch
die träge Wirk n(Jsweise des spannungssteuernden Organs und den jeweiligen mechanischen
Estand der Vorrichtung zusätzlich bedingt, sind Wickel spannungen von 2 @@@ 10 N/m
Breite bzw. im Extremfall bis 150 kN/m Breite nicht erreichbar.
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@@@ höheren Wickelgeschwindigkeiten kommt hinzu, daß kurzzeitige
Schwank -deßen der Wickelspannung und/oder extrem langsam ansteigende Wickelspan
-natigen von dieser Art der Wickelvorrichtung in der Regel nicht erfasst werden.
Gerade diese Abweichungen können aber bei empfindlichen synthetischen Fasermaterialien
bereits zu partiellen Verstreckungen der Makrostruk tur führen, was ihren Gebrauchswert
herabsetzt.
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Darüber hinaus sind sog. Hyperbelwickler bekannt, bei denen ein Gleichstrom
motor mit besonderer Wickel charakteristik analog zur Wickelhyperbel auf kon stante
Leistung regelbar ist, wobei die entstehende Drehmomentkurve mittels dilfsschaltungen
der eigentlichen Wickelhyperbel angepasst wird. Es sind auch Vorrichtungen bekannt,
bei den ein Hydraulikmotor auf konstante Leistung geregelt wird. Diese Hyperbelwickler
haben ihr bevorzugtes Einsatzge -!)iet beim Wickeln unempfindlicher Behandlungsgüter
mit mittleren Wickelspan nungen, bei denen keine allzu hohen Ansprüche an die Konstanz
der tatsäch -lichen Wickelspannung gestellt werden. Es kommt hinzu, daß der Wickelbe
-reich, d.h. das Verhältnis zwischen dem größten und dem kleinsten Wickel -durchmesser
auf max. 4 : 1 begrenzt ist.
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/erwähnt :;ihr der guten Ordnung halber seien noch bekannte indirekte
Umfangswickler, ei denen der Aufwickler durch an dem Behandlungsgut anliegende und
dieses ,1urte) Reibschluß antreibende Kontaktwalzen angetrieben wird. Darüber hinaus
ind noch die verschiedensten Stelleinrichtungen bekannt, die mechanisch, nyraulisch,
pneumatisch, elektro-magnetisch oder induktiv arbeiten. Sie ind in der Regel mit
den bereits erwähnten Fehlern behaftet und weisen da rüber hinaus noch zusätzliche,
systembedingte Fehler auf.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Auf- und Abwickeln textiler Behand
-lungsgüter macht sich hingegen zur Aufgabe, das Behandlungsgut mit gleichleibender,
beliebiger Wickelspannung zu verarbeiten, wobei diese unter al len Betriebszuständen
exakt eingehalten wird und gleichzeitig keine Ein -cchränkung hinsichtlich des Wickelverhältnisses
und/oder der Wickelgeschwin diykeit gegeben ist.
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i,-findungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß dem Antrieb
der Wickel vorrichtung eine praktisch weglose Meßeinrichtung mit extrem kleiner
Zeit -konstanten zugeordnet wird, die den tatsächlichen Wert der Wickelspannung
erfasst und durch Vergleich mit der vorgegebenen Soll-Wickelspannung eine Regel
größe ausgibt, durch die, die Wickelspannung erzeugenden Mittel im Sinne einer gleichbleibenden
Wickelspannung unter exakter Einhaltung der vorgegebenen Wickelspannung beeinflußt
werden.
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winter den, die Wickelspannung erzeugenden Mittel können im einfachsten
Fall eine, die Bahnspannung erzeugende Bremswalze und der Antrieb der Wickelwelle
selbst verstanden werden.
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Tn der Zeichnung sind drei Ausführungsmoglichkeiten der erfindungsgemäßen
vorrichtung dargestellt.
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Tn der Abbildung 1 ist das Blockschema einer Ausführungsform der erfin
-,unfJsgemåßeñ Vorrichtung dargestellt. Das Behandlungsgut 1 wird über die angetriebene
Walze 3 zugeführt, wobei die Leitwalzen 2 und 4 der Vergrbs serung des Umschlingungswinkels
des Behandlungsguts 1 um die Walze 3 die nen. Es passiert anschliessend das Meßorgan
5, das in diesem Fall als, durch Reibschluß vom Behandlungsgut angetriebene Walze
ausgebildet ist, urid die Anlegewalze 6, die gleichfalls durch Reibschluß vom Behandlungsgut
angetrieben wird, in weiteren Ausführungsformen jedoch auch einen eigenen Antrieb
haben kann. Von der läuft das Behandlungsgut 1 auf den Wickler 7 auf, wo es aufgewunden
wird.
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In Ausführungsbeispiel wird der Aufwickler 7 mittels eines Gleichstrom
-rotors 11 angetrieben. Die zuführende Walze 3 wird gleichfalls über einen Gleichstrommotor
8 angetrieben. Die Wickel geschwindigkeit des Behandlungs uts 1 wird an dem Sollwert-Geber
14 eingestellt und über den Drehzahl rel 1er 13 der Motor 11 entsprechend gesteuert,
wobei der tatsächliche Wert uber den Wandler 12 erfasst und an den Drehzahl regler
13 rückgemeldet wird. In einer ansich bekannten Rechenschaltung wird über die vom
Behand-1ljr-squt 1 angetriebene Walze 6 und den Wandler 15 die tatsächliche, sich
über die Drehzahl des Wicklers 7 einstellende Geschwindigkeit des Behandur,gsguts
gemessen und mit der Drehzahl des Wicklers 7 bzw. des diesen an treibenden Motors
11 in dem Vergleicher 17 verglichen und gegebenenfalls in rorrektursignal erzeugt,
durch das der Drehzahlregler 13 über den gesamten, beliebigen Wickel bereich die
Geschwindigkeit des Behandlungsguts 1 konstant hält.
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iach Freigabe des Wickelvorgangs, bevor der eigentliche Wickler 7
anläuft wird zunächst automatisch die tatsächliche Wickelspannung mit der vorgeebenen
verglichen. Da das Behandlungsgut 1 zu Beginn des Wickelvorgangs nur lose auf der
Meßvorrichtung 5 aufliegt, diese also nur mit dem Eigen-Gewicht belastet, wird zunächst
automatisch der Drehzahl regler 10 so enge steuert, daß er über die Walte 3 und
den Motor 8 das Behandlungsgut 1 solange strafft, bis die vorgegebene Wickelspannung
erreicht ist. Mit Er -reichung dieser wird der Wickel vorgang automatisch freigegeben
und der
Wickler 7 läuft an, wodurch sich das Behandlungsgut 1 stärker
an die Meßvorrichtung 5 anlegt, die dadurch belastet wird. Die Belastung der Meßvor
richtung durch die Wickelspannung wird mittels des Umformers 18 in eine analogie
Meßgröße gewandelt und im Vergleicher 20 mit der vorgegebenen '711-Wickelspannung
verglichen, durch durch den Sollwert-Geber 21 vorgege ben wird. Je nachdem, ob die
tatsächliche Wickelspannung von der vorgegebenen abweicht, wird im Vergleicher 20
ein Korrektur-Signal er2eugt, durch ti.s der Drehzahl regler 10, der die Walze 3
antreibt bzw. abbremst, so aus j.,eí,elt wird, daß die tatsächliche Wickel spannung
des Behandlungsguts 1 mit der vorgegebenen übereinstimmt. Bevorzugt wird der Drehzahl
regler 10 als kreisstrombehafteter Vier-Quadranten-Antrieb ausgeführt, der keinerlei
drehmomentenlose Pause aufweist. In weiteren Ausführungsformen ist auch der Einsatz
kreisstromfreier Drehzahlregler möglich, wenn deren Zeitkon -stante klein genug
ist.
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Liegt die vorgegebene Wickelspannung des Behandlungsguts 1 unter der,sich
über die Lagerreibung und das Gewicht des Behandlungsguts einstellenden Leerlaufspannung
der Walze 3, so wird über das sich einstellende Korrektur signal des Vergleichers
20 der Drehzahl regler 10 so angesteuert, daß dieser durch positiven Antrieb der
Walze 3 den Vortrieb des Behandlungsguts 1 noch unterstützt, so daß die tatsächlich
erreichbare Mindestgröße der Wikkelspannung nur durch das Eigengewicht des, zwischen
den Walzen 4 und 6 be findlichen Teils des Behandlungsguts 1 bestimmt ist.
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Bei der Herstellung von Wickelkörpern, die z.B. eine abfallende oder
eine ansteigende Wickelspannung vom Wickelkern bis zum fertigen Wickeldurchmessür
haben sollen, kann der Sollwert-Geber 21 mit einem nicht näher darge -stellten Programmgeber
ausgerüstet werden, der die Soll-Wickelspannung in einem vorgegebenen automatischen
Ablauf verändert.
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In weiteren Ausführungsformen können in an sich bekannter Weise die
Lager unqen der Walzen 2, 4, 6 und 5 angetrieben werden zur Herabsetzung der Leerlaufspannung
des Behandlungsguts 1.
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In der Zeichnung ist die an sich bekannte Vorrichtung nicht dargestellt,
die automatisch den Abstand zwischen der Anlegewalze 6 und dem durch fortlaufende
bewicklung wachsenden Durchmesser des Wickelkörpers auf dem Wickler 7 kon -stant
gehalten wird, was im einfachsten Fall durch Verschiebung erfolgt.
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In der Zeichnung 2 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung dargestellt. In diesem Beispiel ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
einer in Durchlaufrichtung des Behandlungsguts 1 davor angeordne ter Maschine 23
zugeordnet, die über den Sollwert-Geber 22 dem Drehzahl -regler 13 den unterlagerten
Geschwindigkeits-Sollwert vorgibt, der - wie bereits beim Ausführungsbeispiel 2
beschrieben - über die Korrekturein -richtung 12, 15, 17 entsprechend der wachsenden
Bewicklung des Wicklers 7 korrigiert wird.
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s Behandlungsgut 1 berührt die Meßvorrichtung 5, die als durch Reib
-schlul3 angetriebene Walze ausgebildet ist, deren Belastung über den Wand-!>r
1:3 in ein proportionales Meßsignal umgewandelt wird, das in Verglei -liter 20 iit
dem Sollwert der Wickelspannung, der über den Sollwert-Geber 21 vorgegeben wird,
verglichen wird, wobei die sich einstellende Regel -grüne den Drehzahl regler 13
im Sinne einer gleichbleibenden, vorgegebe -nen Wickelspannung ansteuert.
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Zeichnung 3 zeigt ei Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorricht
unq als Umwickler. Hierbei entspricht der Abwickler 24 prinzipiell der Walze 3 in
der Abbildung 1. Die vom Vergleicher 20 ausgegebene Regelgrös L steuert auch hier
den Drehzahlregler 10 so aus, daß sich eine kon -stdnte, vorgegebene Wickelspannung
einstellt.
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Bevorzugt wird für den Vergleicher 20 in allen Ausführungsbeispielen
ein an sich bekannter Analog- oder Digital-Regler eingesetzt, dessen Regel -rößen
dem Wickel prozess exakt angepasst werden können. In weiteren Ausführungsformen
kann dies entweder durch einfache Rechenschaltungen oder auch durch entsprechend
programmierte Rechner erfolgen.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die in der Zeichnung 3
dargestellte Ausführungsform so modifiziert werden, daß sie als Umwickler für fortlaufendes
Hin- und Herwickeln des Behandlungsguts zwischen den Wik -kelstellen 7 und 24 arbeitet.
Hierbei wird die Regelgröße des Verglei -chers 20 je nach Wickelrichtung dem Drehzahl
regler 10 bzw. 13 aufgeschal tet.
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In diesen Ausführungsbeispielen sind nur beispielhafte Ausführungsformen
,
ntfinciungsgemäBen Vorrichtung zum Auf- und Abwickeln textiler Behand -I'iii'dter
mit konstanter, einstellbarer Wickel spannung beschrieben. Sie sitzt im Rahmen des
fachlichen Wissens in verschiedener Hinsicht abwandel -bar, ohne den Rahmen der
Erfindung zu verlassen. Alle aus der Beschreibung und/oder Zeichnung für den Fachmann
erkennbaren Merkmale und/oder Einzel -heiten sowie alle Kombinationen aus solchen
gelten als erfindungswesent -sich.
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Abschliessend seien die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Wik tpln textiler Behandlungsgüter nochmals zusammengefasst.
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Sie bietet die Möglichkeit, die Wickelspannung exakt zu messen und
unter Verwendung der gemessen Ist-Wickel spannung einen geschlossenen Regelkreis
aufzubauen.
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Auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung können textile Behandlungsgüter
mit praktisch beliebiger Spannung gewickelt, abgewickelt oder umgewickelt wer den.
Hierbei ist die Mindestspannung in der Praxis durch das Eigengewicht des Behandlungsguts
gegeben. Die exakte Einhaltung der vorgegebenen Wik -kelspannung über den gesamten
Bewicklungsbereich erlaubt die Vorgabe der jeweils optimalen Wickelspannung.
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Besonders vorteilhaft zeigt sich in der Praxis die Eignung für einen
ex -trem grossen Bereich der einstellbaren Wickelspannung, durch die ein sehr flexibler
Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung im textilen Herstel -lungsprozess gegeben
ist. Seine Eignung für praktisch unbegrenzte Wickelverhältnisse macht ihn ohne Umrüstung
für beliebige Wickelvorgänge gleich gut geeignet.
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Die sich über die Meßvorrichtung einstellende automatische Kompensation
der Lagerreibung der mechanischen Teile bietet den Vorteil, daß die sonst unvermeidbaren
änderungen der tatsächlichen Wickelspannung vermieden und die Wartungsintervalle
der mechanischen Teile verlängert werden.
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Eine besonders vorteilhafte Anwendung ist beim Wickeln empfindlicher
Be -handlungsgüter gegeben, wie z.B. hochelastische Fäden, längselastische Ge webe,
querelastische Maschenstoffe oder auch inelastische Gewebe aus synthetischen Faserstoffen
mit kristalliner Makrstruktur. All diese empfindlichen
Behandlungsgüter
können unter vollem Erhalt ihrer Struktur optimal bewickelt werden.
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nie Aufwicklung synthetischer Fäden oder textiler Flächengebilde aus
solcElen oder mit solchen, die aufgrund ihrer molekularen Grundeigenschaften odel
aufgrund der Vorverstreckung praktisch inelastisch sind, ist ohne schädliche Spannungsspitzen
möglich, da die Meßvorrichtung auch im Milli J nden-Bereich liegende Abweichungen
der Wickelspannung ausregelt.
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Als vorteilhaft zeigt sich in der Praxis, daß beim Stillsetzen und/oder
Auslaufen, im Stillstand und während jedes Beschleunigungsvorgangs die vorgegebene
Wickelspannung exakt eingehalten wird.
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Die reproduzierfähige Wicklung textiler Behandlungsgüter beliebigen
Charakters mit beliebig einstellbarer, während des ganzen Bewicklungsvor -gangs
gleichbleibender Wickelspannung schafft die Voraussetzungen für die Reproduzierbarkeit
und Optimierung der, dem Bewicklungsvorgang folgenden weiteren Arbeitsgänge.
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Die nach einem vorgegebenen Verfahrensablauf während des Wickelvorgangs
beliebig änderbare Wickelspannung bietet die Möglichkeit, Wickelkörper mit beliebiger
Wickelcharakteristik herzustellen.
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Die fortlaufende Erfassung der tatsächlichen Wickelspannung macht
den Einsatz angelernten Bedienpersonals möglich, da auch extrem empfindliche Behandlungsgüter
unter allen Wickel bedingungen automatisch gewickelt wer den, ohne dem Bediener
besondere Kenntnisse abzuverlangen.
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Die extrem kurzen Wege des Behandlungsguts innerhalb der erfindungsgemäßen
Vorrichtung bieten eine problemlose Verarbeitung all der Behandlungsgüter, die aufgrund
ihrer Herstellung und/oder Verarbeitung rollende Kanten o.ä.
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haben.