DE566218C - Device for winding up thread-like material - Google Patents

Description

Vorrichtung zum Aufwickeln von fadenförmigem Gut Die Erfindung betrifft eine Änderung an Aufwickelvorrichtungen für Maschinen der Draht-, Seil- und Kabelfabrikation, bei welchen das hergestellte Gut der Aufwickeltrommel über eine Abzugsscheibe oder eine ähnliche Vorrichtung zugeführt wird, die mit dem Antrieb der Aufwickeltrornmel zwangsläufig gekuppelt ist. Hierbei ist es wesentlich, daß die Spannung des aufzuwickelnden Gutes ständig die gleiche Größe besitzt, unabhängig von dein jeweiligen Wickeldurchmesser und der jeweiligen Drehzahl und Drehzahländerung der Aufwickeltrommel. Für den Antrieb der Aufwickeltrommel werden gewöhnlich Rutschkupplungen oder Differentialgetriebe mit Bremse verwendet. Mit diesen bekannten Mitteln läßt sich zwar bei konstanter Drehzahl der Maschine ein Aufwickeln unter gleichbleibender Spannung erzielen; dagegen versagten diese Vorrichtungen bisher bei Drehzahländerungen, insbesondere bei raschen Drehzahländerungen, wie sie beim Anfahren und beim Stillsetzen der Maschine auftreten. Die Ursache für dieses Versagen liegt darin, daß die Massenträgheit der Aufwickeltrommel und der übrigen bewegten Teile der Vorrichtung bei Drehzahländerungen zusätzliche Drehmomente liefern, die sich dem Antriebs-oder Bremsmoment überlagern. Die Folge davon ist, daß sich beim Anfahren der Maschine die Spannung im aufzuwickelnden Gut vermindert, was häufig zu Störungen in der Maschine führt, daß dagegen beim Stillsetzen der Maschine die Spannung im aufzuwickelnden Gut stark ansteigt, wodurch insbesondere bei schweren Trommeln und kurzer Auslaufzeit das Gut leicht beschädigt wird. Diese Gefahr besteht naturgemäß in besonderem Maße beim Aufwickeln von empfindlichem Gut, beispielsweise von Fernsprechadern.Device for winding up thread-like material The invention relates to a change to winding devices for machines for wire, rope and cable production, in which the manufactured goods of the winding drum via a take-off disk or a similar device is supplied, which drives the winding drum is inevitably coupled. It is essential that the tension of the to be wound Good always has the same size, regardless of your respective winding diameter and the respective speed and speed change of the winding drum. For the drive the take-up drum are usually slipping clutches or differential gears used with brake. With these known means, it is true that at constant Speed of the machine to achieve winding under constant tension; against it Until now, these devices have failed in the event of changes in speed, especially in the case of rapid Changes in speed as they occur when starting and stopping the machine. The cause of this failure is that the inertia of the take-up drum and the other moving parts of the device additional when the speed changes Deliver torques that are superimposed on the drive or braking torque. The consequence it is that when the machine starts up, the tension in the goods to be wound up reduced, which often leads to malfunctions in the machine, on the other hand, when it comes to a standstill the machine, the tension in the material to be wound increases sharply, which in particular with heavy drums and a short run-out time, the goods are easily damaged. These Naturally, there is a particular risk when winding sensitive goods, for example from telephone wires.

Die Erfindung bezieht sich auf solche Aufwickelvorrichtungen, bei welchen der Antrieb der Aufwickeltrommel durch ein Differentialgetriebe mit Bremse erfolgt. Das -Neue besteht darin, daß das Schwungmoment der Bremsscheibe, gegebenenfalls unter Verwendung von zusätzlichen Massen, derart abgeglichen wird, daß für alle betriebsmäßig vorkommenden Werte des Wickeldurchmessers annähernd Drallgleichgewicht (Drehimpulsgleichgewicht) zwischen Aufwickeltrommel und Bremsscheibe besteht. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Aufwickelspannung auch bei Drehzahländerungen ständig die gleiche Größe behält.The invention relates to such winding devices at which the drive of the winding drum through a differential gear with brake he follows. The -new is that the moment of inertia of the brake disc, if necessary using additional masses, is balanced in such a way that for all the values of the winding diameter occurring during operation are approximately equal to the twist (Angular momentum equilibrium) exists between the winding drum and the brake disc. By this measure is achieved that the winding tension even with speed changes remains the same size all the time.

Das Wesen der Erfindung sei an Hand des in der Zeichnung dargestellten Beispiels näher erläutert. Es bezeichnet a einen Faden (Draht, Seil oder Kabel), der über die Abzugsscheibe b der Trommel c zugeführt wird. Der Antrieb der Abzugsscheibe b und der Aufwickeltrommel c erfolgt von einer gemeinsamen Welle d aus. Die Abzugsscheibe b ist mit der Antriebswelle d über ein Schnecken-oder Rädergetriebe e unmittelbar gekuppelt. Der Antrieb der Aufwickeltrommel e erfolgt von der Welle d aus über das Differentialgetriebe f. Mit diesem Differentialgetriebe ist auf der einen Seite über die Gehäusewelle g des Differentialgetriebes und die Zahnräder h und i die Welle k der Aufwickeltrommel c verbunden. Die Gehäusewelle L auf der gegenüberliegenden Seite des Differentialgetriebes trägt eine Bremsscheibe ?st, an der durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Bremse ein Bremsmoment erzeugt wird. Dieses Bremsmoment hat der Natur des Differentialgetriebes entsprechend ein gleich großes Drehmoment in der gegenüberliegenden Gehäusewelle g zur Folge, das durch die Zahnräder lz und i auf die Aufwickeltrommel c übertragen wird und eine Zugspannung im Faden a hervorruft. Durch entsprechende, an sich bekannte Bremsung der Bremsscheibe nt kann man erreichen, daß die Spannung des Fadens a bei gleichbleibender Drehzahl der Maschine unabhängig vom Aufwickeldurchmesser konstant bleibt. Dieser Gleichgewichtszustand wird jedoch bei Drehzahländerungen durch die hierbei auftretenden Massenkräfte der Aufwickeltrommel und der Bremsscheibe gestört. Die Möglichkeit, diese Masseneinflüsse auszugleichen, ergibt sich auf Grund folgender Überlegung: Es seien bezeichnet mit It das Schwungmoment und mit itt die Drehzahl der Aufwickeltrommel c (beide auf die Gehäusewelle g des Differentialgetriebes bezogen) und mit Ip und zt" die gleichen Größen für die Bremsscheibe in (auf die Gehäusewelle Z des Differentialgetriebes bezogen). Für das Gleichgewicht der Bewegungsgrößen der Drehung bei Beschleunigung und Verzögerung gilt folgende Beziehung It . zzt = Ip . zzp . (I) Ferner gilt für die Drehzahlen i1 = Ytt + u' r, (2) wenn it die doppelte Drehzahl des Gehäuses f des Differentialgetriebes bedeutet. Dieser Drehzahl zt ist die Drehzahl der Abzugsscheibe b und damit die Zuführungsgeschwindigkeit des Fadens a proportional.The essence of the invention will be explained in more detail using the example shown in the drawing. It denotes a thread (wire, rope or cable) which is fed to the drum c via the take-off disk b. The take-off disk b and the take-up drum c are driven by a common shaft d. The take-off disk b is directly coupled to the drive shaft d via a worm gear or gear train e. The winding drum e is driven from the shaft d via the differential gear f. The shaft k of the winding drum c is connected to this differential gear on one side via the housing shaft g of the differential gear and the gears h and i. The housing shaft L on the opposite side of the differential gear carries a brake disk on which a braking torque is generated by a brake not shown in the drawing. Due to the nature of the differential gear, this braking torque results in an equally large torque in the opposite housing shaft g, which is transmitted to the take-up drum c by the gears lz and i and causes tensile stress in the thread a. By appropriate braking of the brake disk nt, known per se, it can be achieved that the tension of the thread a remains constant regardless of the winding diameter while the speed of the machine remains constant. However, this state of equilibrium is disturbed by the inertia forces of the take-up drum and the brake disc that occur when the speed changes. The possibility of compensating for these mass influences arises on the basis of the following consideration: Let It denote the moment of inertia and itt denote the speed of the winding drum c (both related to the housing shaft g of the differential gear) and Ip and zt "the same values for the Brake disk in (related to the housing shaft Z of the differential gear). For the equilibrium of the motion quantities of the rotation during acceleration and deceleration, the following relationship applies: It. Zzt = Ip . Zzp. (I) Furthermore, for the speeds i1 = Ytt + u ' r, (2) if it means twice the speed of the housing f of the differential gear. This speed zt is proportional to the speed of the take-off disk b and thus the feed speed of the thread a.

Bei einer Änderung der Drehzahl der Antriebswelle und damit der Zuführungsgeschwindigkeit des Fadens a ist die dieser Änderung entsprechende Drehzahländerung der Aufwickeltrommel nur dann gewährleistet, wenn Aufwickeltrommel und Bremsscheibe ständig auf gleichen Drall abgeglichen sind. Diese Abgleichung ist erschwert dadurch, daß sich -während des Aufwickelvorganges das Schwungmoment It der Auf-Wickeltrommel ständig vergrößert und infolge der Änderung des Wickeldurchmessers bei gleichbleibender Fadenzuführunäsgeschwindigkeit die Drehzahl zzt der Aufwickeltrommel abnimmt, was bei konstanter Drehzahl it ein Ansteigen der Drehzahl n, der Bremsscheibe um den gleichen Betrag zur Folge hat. Nimmt man nun bei konstanter Drehzahl n und infolgedessen konstanter Fadengeschwindigkeit zwei verschiedene Werte des Wickeldurchmessers der Trommel c an, so ergeben sich aus den Grundgleichungen (r) und (2) für die den angenommenen Werten des Wickeldurchmessers entsprechenden Trommeldrehzahlen ztt, und nt= sowie die zugehörigen Schwungmomente 1t1 und It: folgende Gleichungen.When the speed of the drive shaft changes and thus the feed speed of thread a is the change in speed of the take-up drum corresponding to this change only guaranteed if the winding drum and brake disc are always on the same level Twist are adjusted. This adjustment is made more difficult by the fact that -during of the winding process, the moment of inertia It of the winding drum is constantly increased and as a result of the change in the winding diameter with the thread feed speed remaining the same the speed of the winding drum decreases, which is a constant speed The result is an increase in the speed n of the brake disc by the same amount. If one takes now at constant speed n and consequently constant thread speed two different values of the winding diameter of the drum c result from the basic equations (r) and (2) for the assumed values of the winding diameter corresponding drum speeds ztt, and nt = as well as the associated moment of inertia 1t1 and It: the following equations.

Ia, # nt, = Ip # (st-"t,) , . (3) 1t=, ntz = Ip (3z-nt=) (4) Aus diesen Gleichungen folgt Ip # = Ik' nt, -4 zat, . (5) Die Gleichung (5) enthält nur eine Unbekannte Ip, die sich berechnet zu Zu dem aus dieser Gleichung gefundenen Wert I, gehört bei gegebener Fadenzuführungsgeschwindigkeit ein ganz bestimmter Wert n, wenn die Gleichung (2) erfüllt sein soll. Dieser Wert it ist bis jetzt noch nicht festgelegt. Die Bestimmung dieses Wertes ist noch erforderlich, da durch ihn bei bekannter Drehzahl ztt gemäß Gleichung (2) die Drehzahl np der Ausgleichsmasse bestimmt ist. Die Drehzahl n ergibt sich aus den Gleichungen (z) und (2) auf Grund einer einfachen Umrechnung zu In diese Gleichung kann man für lt und ttt, zur Berechnung von it nach Belieben rt, und zzt oder It_, und ut, einsetzen.Ia, # nt, = Ip # (st- "t,) ,. (3) 1t =, ntz = Ip (3z-nt =) (4) From these equations it follows Ip # = Ik 'nt, -4 zat, (5) Equation (5) contains only one unknown Ip, which is calculated to be For the value I found from this equation, for a given thread feed speed, a very specific value n belongs, if equation (2) is to be fulfilled. This value it has not yet been set. The determination of this value is still necessary, since it determines the speed np of the balancing mass if the speed ztt is known according to equation (2). The speed n results from equations (z) and (2) on the basis of a simple conversion to In this equation one can substitute rt and zzt or It_ and ut for lt and ttt to calculate it.

Für den oben berechneten Wert Ip herrscht nach den getroffenen Voraussetzungen Drallgleichgewicht zwischen der Aufwickeltrommel c und der Bremsscheibe in. für die beiden angenommenen Werte des Wickeldurchmessers. Für die übrigen Werte des Wickeldurchmessers der Trommel c ist die Gleichgewichtsbedingung nur annähernd erfüllt, doch hat man es in der Hand, durch zweckmäßige Annahme der der Rechnung zugrunde gelegten Werte des Wickeldurchmessers das Maß der Annäherung für die praktischen Bedürfnisse hinreichend weit zu treiben. Zweckmäßig wählt man je einen Wert des Wickeldurchmessers der Trommel c für den Zustand kurz nach Beginn und kurz vor Beendigung der Trommelfüllung.For the value Ip calculated above, the preconditions made apply Twist equilibrium between the winding drum c and the brake disc in. For the two assumed values of the winding diameter. For the other values of the Winding diameter of the drum c, the equilibrium condition is only approximately fulfilled, but you have it in your hand by appropriately accepting the basis of the calculation laid values of the winding diameter the degree of approximation for the practical To push needs far enough. It is advisable to choose one each value the winding diameter of the drum c for the state shortly after the start and shortly before Completion of the drum filling.

Die vorstehende Ableitung für die Bedingung des Drallgleichgewichtes gilt nicht nur für konstante Drehzahl ii, sondern auch dann, wenn sich diese Drehzahl und damit die Zuführungsgeschwindigkeit des Fadens ändert. In diesem Falle nämlich ändern sich die Drehzahlen der Aufwickeltrommel c und der Bremsscheibe in infolge der Gleichheit ihrer Bewegungsgrößen im gleichen Verhältnis. Da aber die Bewegungsgrößen wiederum den betreffenden Drehzahlen proportional sind, so bleibt bei jeder Änderung der Drehzahl it. und damit der Fadenzuführungsgeschwindigkeit das einmal vorhandene Drallgleichgewicht bestehen. Die Massenkräfte der Aufwickeltrominel c und der Bremsscheibe na haben somit bei Abgleichung der Bewegungsgrößen gemäß der Erfindung auf die Spannung des aufzuwickelnden Fadens a keinen Einfluß.The above derivation for the condition of the twist equilibrium applies not only to constant speed ii, but also when this speed and thus the feed speed of the thread changes. In this case, namely, the speeds of the take-up drum c and the brake disc change in due to the equality of their movement quantities in the same ratio. However, since the movement variables are in turn proportional to the relevant speeds, it remains with every change in the speed. and thus the thread feed speed exist the existing twist equilibrium. The inertia forces of the winding drum c and the brake disk na therefore have no influence on the tension of the thread a to be wound when the movement parameters are compared according to the invention.

Das für die Herstellung des Drallgleichgewichtes nach der Erfindung erforderliche Abgleichen des Schwungmomentes In der Bremsscheibe itt. kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. In der Zeichnung ist zu diesem Zwecke eine aus einzelnen Scheiben aufgebaute Zusatzmasse p angegeben, deren Welle o mit der Bremsscheibe in, über das vergrößernde Übersetzungsgetriebe r, s gekuppelt ist. Da hierbei die Ausgleichsschwungmasse p mit höherer Drehzahl läuft als die Bremsscheibe ni, kommt man mit einer verhältnismäßig kleinen Zusatzmasse aus. Durch Wechseln der Räder r und s und durch Abnehmen oder Hinzufügen von Scheiben p läßt sich das Schwungmoment der Ausgleichsmasse entsprechend regeln. Das Schwungmoment der Ausgleichsmassen kann auch durch radiale Verstellung der Ausgleichsinassen geändert werden. In Abänderung der in der Zeichnung dargestellten Ausführung kann auch die Bremsscheibe selbst zum Teil oder ganz als Ausgleichsmasse benutzt und gegebenenfalls mit Übersetzung angetrieben werden. Zur Erleichterung der Abgleichung, insbesondere zur Anpassung an verschiedene Trommeldurchmesser und verschiedene Gewichte des Wickelgutes, können außer dem Übersetzungsverhältnis zwischen der Gehäusewelle l und der Ausgleichsmasse p auch die übrigen Übersetzungsverhältnisse der Vorrichtung gegebenenfalls unter Verwendung von Wechselrädern oder stufenlos regelbaren Getrieben einstellbar gemacht werden. The balancing of the moment of inertia in the brake disk which is necessary for the production of the swirl equilibrium according to the invention. can be done in a number of ways. For this purpose, the drawing shows an additional mass p made up of individual disks, the shaft o of which is coupled to the brake disk in, via the enlarging transmission gear r, s. Since the compensating flywheel p runs at a higher speed than the brake disk ni, a relatively small additional mass is sufficient. By changing the wheels r and s and by removing or adding disks p, the moment of inertia of the balancing mass can be regulated accordingly. The moment of inertia of the balancing masses can also be changed by radial adjustment of the balancing masses. In a modification of the embodiment shown in the drawing, the brake disc itself can also be partially or completely used as a balancing mass and, if necessary, driven with a translation. To facilitate the adjustment, in particular to adapt to different drum diameters and different weights of the winding material, the other transmission ratios of the device can be made adjustable using change gears or continuously variable gears in addition to the transmission ratio between the housing shaft l and the balancing mass p.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zum Aufwickeln von fadenförmigem Gut (Drähten, Seilen, Kabeln u. dgl.) auf Trommeln, wobei das fadenförmige Gut über eine Abzugsscheibe oder eine ähnliche mit dein Antrieb der Aufwickeltrommel zwangsläufig gekuppelte Vorrichtung der Aufwickeltrommel zugeführt wird und die Regelung der Fadenspannung durch ein in den Antrieb der Aufwickeltrommel eingebautes Differentialgetriebe mit Bremse in der Weise erfolgt, daß die eine Seite des Differentialgetriebes mittelbar oder unmittelbar die Aufwickeltrominel antreibt und die andere Seite des Differentialgetriebes mit einer Bremsscheibe gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß mittels auf der Bremsseite des Differentialgetriebes angeordneter Schwungmassen (p) der Drall (Drehimpuls) der Aufwickeltroininel (c) und der Drall der Bremsscheibe (tii) ganz oder nahezu abgeglichen sind. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsschwungmasse (p) zwecks Gewichtsersparnis mit höherer Drehzahl als die Bremsscheibe (tii) läuft. 3. Vorrichtung nach Anspruch i oder a, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwunginoinent der Ausgleichsmasse (p) regelbar ist. 4.. Vorrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Differentialgehäuses (f), der Aufwickeltrommel (c) und der Bremsscheibe (in) bzw. Ausgleichsmasse (p) durchweg oder teilweise über Wechselräder oder stufenlos regelbare Getriebe erfolgt.PATENT CLAIMS: i. Device for winding up thread-like material (Wires, ropes, cables, etc.) on drums, with the thread-like material over a take-off disk or a similar one with your drive of the winding drum inevitably coupled device is fed to the take-up drum and the regulation of the Thread tension through a differential gear built into the drive of the take-up drum with brake takes place in such a way that one side of the differential gear indirectly or directly drives the take-up drum and the other side of the differential is coupled to a brake disc, characterized in that means on the Centrifugal masses arranged on the brake side of the differential gear (p) the twist (angular momentum) the winding routine (c) and the twist of the brake disc (tii) completely or almost completely are matched. Device according to claim i, characterized in that the balance mass (p) in order to save weight at a higher speed than the brake disc (tii) runs. 3. Apparatus according to claim i or a, characterized in that the Schwunginoinent the balancing mass (p) is adjustable. 4 .. Device according to claim i to 3, characterized characterized in that the drive of the differential housing (f), the winding drum (c) and the brake disc (in) or balancing mass (p) completely or partially over Change gears or continuously variable transmission takes place.