DE102005028333B4 - Dancer roller system - Google Patents
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Abstract
Tänzerwalzensystem zur Bereitstellung einer konstanten Bahnzugkraft insbesondere in bahnverarbeitenden Anlagen, umfassend a. eine Tänzerwalze (02); b. einen Führungsrahmen, welcher zwei parallel verlaufende Hebel (01) und eine Traverse umfasst, wobei die Tänzerwalze (02) zwischen den Hebeln (01) des Führungsrahmens an den freien Hebelenden drehbar um ihre Längsachse (03) gelagert ist und die gegenüberliegenden Hebelenden gelenkig an einer ortsfesten Achse (06) gelagert sind; c. eine Vorrichtung (07) zur Einprägung einer Kraft auf die Hebel (01); wobei das Tänzerwalzensystem derart dimensioniert ist, dass die Summe alter die Bahnzugkraft (F2) beeinflussenden Massenträgheitsmomente des Tänzerwalzensystems gleich Null ist, wobei das Massenträgheitsmoment JP des Führungsrahmens, das Massenträgheitsmoment JW der Tänzerwalze (02), die Tänzerwalzenmasse mW, der Tänzerwalzenradius rW, der Abstand lW von Schwenkachse (06) und Längsachse (03) der Tänzerwalze (02), die Beziehungaufweisen.Dancer roller system for providing a constant web tension, in particular in web-processing plants, comprising a. a dancer roller (02); b. a guide frame, which comprises two parallel levers (01) and a traverse, wherein the dancer roller (02) between the levers (01) of the guide frame at the free ends of the lever is rotatably mounted about its longitudinal axis (03) and the opposite ends of the lever articulated to a fixed axis (06) are stored; c. a device (07) for impressing a force on the levers (01); wherein the dancer roller system is dimensioned such that the sum of the mass moment of inertia of the dancer roll system influencing the web tensile force (F2) is zero, wherein the mass moment of inertia JP of the guide frame, the mass moment of inertia JW of the dancer roll (02), the dancer roll mass mW, the dancer roll radius rW, the distance lW of pivot axis (06) and longitudinal axis (03) of the dancer roller (02), the relationship.
Description
Die Erfindung betrifft ein Tänzerwalzensystem gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.The invention relates to a dancer roller system according to the features of
Tänzerwalzensysteme werden zur Regulierung von Bahnspannungsschwankungen eingesetzt. Eine Tänzerwalze ist dazu drehbar an einem Hebelende gelagert, wobei das zweite Hebelende schwenkbar gelagert ist. Der Hebel ist durch Aufbringen einer Kraft um das zweite Hebelende schwenkbar. Eine Materialbahn ist um die Tänzerwalze herumgeführt und wird durch eine bahnverarbeitende Anlage durch das System hindurchgezogen, wodurch die Tänzerwalze in eine Drehbewegung versetzt wird.Dancer roller systems are used to regulate web tension fluctuations. A dancer roller is rotatably mounted on a lever end, wherein the second end of the lever is pivotally mounted. The lever is pivotable by applying a force about the second lever end. A web of material is passed around the dancer roller and is pulled through the system by a web-processing unit, whereby the dancer roller is set in a rotational movement.
Durch die
Die
Ein gleichartiges Tänzerwalzensystem ist in der
Allen vorbekannten Tänzerwalzensystemen ist gemeinsam, dass die nicht zu vernachlässigenden Massenträgheitsmomente der Tänzerwalzen immer wieder zu Schwierigkeiten bei der Dimensionierung solcher Tänzersysteme und der zugehörigen Regelkreise führen. Eine besondere Schwierigkeit besteht darin, dass das Trägheitsmoment der Tänzerwalze zu langen Regelzeiten führt, dass immer wieder nachgeregelt werden muss, oder dass es zum Aufschwingen der Regelkreise kommt.All previously known dancer roller systems have in common that the non-negligible moments of inertia of the dancer rollers repeatedly lead to difficulties in the dimensioning of such dancer systems and the associated control loops. A particular difficulty is that the moment of inertia of the dancer roller leads to long control times, that must be readjusted again, or that it comes to the swinging of the control loops.
Durch die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein reaktionsschnelles Tänzerwalzensystem zu schaffen.The invention has for its object to provide a responsive dancer roller system.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by the features of
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass es möglich ist, einfache Regeleinrichtungen zu verwenden, da die Bahnzugkraft am Auslauf der Anlage, insbesondere Druckmaschine nicht mehr grollen Schwankungen aufgrund der wirkenden Massenträgheitsmomente des Tänzerwalzensystems unterlegen ist. Vorteilhafterweise ist die Bahnzugkraft und damit die Bahnspannung in Bezug auf das Tänzerwalzensystem einzig von dessen Geometrie und von den auf die Hebe! wirkenden Kräften abhängig.The achievable with the present invention consist in particular that it is possible to use simple control devices, since the web tension at the outlet of the system, in particular printing machine no longer rumble fluctuations due to the acting inertia of the dancer roller system is inferior. Advantageously, the web tension and thus the web tension in relation to the dancer roll system is unique to its geometry and to the lift! dependent forces.
Erfindungsgemäß wird ein Tänzerwalzensystem, welches in bekannter Weise aus einer Tänzerwalze und einem die Tänzerwalze tragenden Rahmen besteht, so dimensioniert, dass sich die Massenträgheitsmomente von Tänzerwalze und Rahmen gegenseitig aufheben.According to the invention, a dancer roller system, which in a known manner consists of a dancer roller and a frame carrying the dancer roller, is dimensioned such that the mass moments of inertia of dancer roller and frame cancel each other out.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is illustrated in the drawings and will be described in more detail below.
Es zeigen:Show it:
In
Ein Stellglied
In Abhängigkeit von der tatsächlichen Bahnspannung kann sich die Tänzerwalze
Es ist ebenso möglich, durch eine ständige Positionsüberwachung der Tänzerwalze
Bei diesen Stellmechanismen wirken auch immer Massenträgheitsmomente sowohl der Tänzerwalze
Erfindungsgemäß wird dazu vorgeschlagen, die Dimensionierung von Führungsrahmen und Tänzerwalze
Die Trägheitsmomente kann der Fachmann ausrechnen oder anhand der konkreten Konstruktion von einem CAD-Programm berechnen lassen.The moments of inertia can be calculated by the person skilled in the art or can be calculated on the basis of the concrete construction by a CAD program.
Zunächst muss also das Massenträgheitsmoment JP des Führungsrahmens bestimmt werden. Dieses ist in jedem Fall abhängig von lW 2, was der Fachmann erkennt, wenn er zunächst näherungsweise für JP das Massenträgheitsmoment eines dünnen Stabes, der um sein Ende senkrecht zu seiner Körperachse rotiert, annimmt. Dieses wäre nämlich
Nun kann entsprechend der oben angegebenen Formel die Tänzerwalze
Es ist auch möglich, dass eine solche Dimensionierung in mehreren Annäherungsschritten ausgeführt wird, bei denen unter Umständen auch die Hebellänge variiert werden muss.It is also possible that such a dimensioning is carried out in several approximation steps, in which under certain circumstances, the lever length must be varied.
Es besteht weiterhin die Möglichkeit einer Dimensionierung durch spezielle Software, beispielsweise CAD-Programme.There is still the possibility of dimensioning by special software, such as CAD programs.
Anhand der
Abbildung a) zeigt die veränderte Stellung des Führungsrahmens. Der Hebel
Nach dem Energieerhaltungssatz gilt:
Die Achskraft Fachs kann aus der Abbildung b) wie folgt hergeleitet werden: Wenn sich die Tänzerwalze
Wird die Papierbahn
Die Rollenumfangskraft FU an der Tänzerwalze
Daraus ergibt sich die Achskraft Fachs an der Tänzerwalze
Nun wird der Energieerhaltungssatz des Systems aufgestellt und die Bahnzugkraft F2 berechnet: Now the energy conservation law of the system is set up and the web tension F 2 is calculated:
Eine ähnliche Berechnung ergibt sich für die Bahnzugkraft F2 bei der Betrachtung der Situation „Bahnspannung zu fest”, die in
Abbildung a) zeigt die veränderte Situation am Führungsrahmen. Bei dieser Situation wird die Tänzerwalze
In Abbildung b) der
Für die Achskraft Fachs an der Tänzerwalze
Wird nun der Term in der Klammer zu Null, so gilt für beide Bewegungsrichtungen (
Das heißt, die Bahnzugkraft F2 ist nur abhängig von den geometrischen Gegebenheiten und der Zylinderkraft, nicht aber von wirkenden Trägheitskräften, wenn folgende Bedingung gilt: That is, the web tensile force F 2 depends only on the geometric conditions and the cylinder force, but not on acting inertial forces, if the following condition applies:
Wenn diese Bedingung erfüllt ist, dann heben sich die Trägheitskräfte von Tänzerwalze
Wie der Fachmann erkennt, kann eine solche Dimensionierung durch geeignete Wahl der Massen und des Tänzerwalzendurchmessers erfolgen.As those skilled in the art will recognize, such dimensioning may be accomplished by appropriate choice of masses and dancer roll diameter.
Das Verfahren kann z. B. iterativ mit Hilfe eines Computerprogramms ausgeführt sein. Die lineare Beschleunigung des Walzenmittelpunktes ergibt sich (a = Papierbahnbeschleunigung):
Die Winkelbeschleunigung der Tänzerwalze
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 0101
- Hebellever
- 0202
- Tänzerwalzedancer roll
- 0303
-
Achse, Längsachse (
02 )Axis, longitudinal axis (02 ) - 0404
- Gestellframe
- 0505
- 0606
- Achse, SchwenkachseAxle, swivel axle
- 0707
- Stellglied, Pneumatikzylinder, HydraulikzylinderActuator, pneumatic cylinder, hydraulic cylinder
- 0808
- Kolbenpiston
- 0909
- Materialbahn, PapierbahnMaterial web, paper web
- 1010
- 1111
-
Drehrichtung der Tänzerwalzen (
02 ) und Laufrichtung der Materialbahn (09 )Direction of rotation of the dancer rolls (02 ) and running direction of the material web (09 ) - 1212
-
Bewegungsrichtung (
01 )Direction of movement (01 ) - 1313
- Pfeil, Wirkrichtung des Massenträgheitsmomentes des FührungsrahmensArrow, effective direction of the mass moment of inertia of the guide frame
- lZ l Z
-
Abstand des Angriffspunktes der Zylinderkraft (FZ) von der Schwenkachse (
06 )Distance of the point of application of the cylinder force (F Z ) from the pivot axis (06 ) - lW l W
-
Abstand der Achsen (
03 und06 )Distance of the axes (03 and06 ) - rW r W
-
Radius (
02 )Radius (02 ) - F1 F 1
- Gegenkraft der sich abwickelnden MaterialrolleCounterforce of the unwinding roll of material
- F2 F 2
- Bahnzugkraftweb tension
- Fachs F ax
- Achskraftaxis force
- FU F U
- RollenumfangskraftRoll peripheral force
- FZ F Z
-
Zylinderkraft auf den Hebel (
01 )Cylinder power on the lever (01 ) - αW α W
-
Winkelbeschleunigung der Tänzerwalze (
02 )Angular acceleration of the dancer roll (02 ) - aW a w
- lineare Beschleunigung des Walzendrehpunkteslinear acceleration of the roller turning point
- αP α P
-
Winkelbeschleunigung des Pendelwalzenrahmens um Schwenkachse (
06 )Angular acceleration of the pendulum roller frame about pivot axis (06 )
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Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: KOENIG & BAUER AKTIENGESELLSCHAFT, 97080 WUERZB, DE |
|
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20130803 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20140101 |