DE2414197C3 - Vorrichtung zum Steuern der Zugspannung in bandförmigem Material - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eitle Vorrichtung zum Steuem der Zugspannung Von bandförmigem Material, das von einer Rolle abgezogen wird, mit einer an der Rolle angreifenden Bremsvorrichtung, deren Bremskraft in Abhängigkeit von der Zugspannung über einen Regler veränderbar ist

*'' Esistbekannt,ejnevonderRolleabgezogeneBahn an drei in Abzugsrichtung hintereinander liegenden

Walzen entlanglaufen zu lassen, die so angeordnet sind, daß die Bahn durch die mittlere Walze aus der Transportrichtung ausgelenkt wird. Die mittlere Walze ist in Richtung auf die gerade Verbindungslinie zwischen den beiden äußeren Walzen so angeordnet,

ίο daß die in der Materialbahn herrschende Zugspannung bestrebt ist, die mittlere Walze in Richtung auf eine gerade Verbindungslinie zwischen den beiden äußeren Walzen zu bewegen. Somit entstellt an der mittleren Walze eine der in der Materialbahn herrsehenden Zugspannung entsprechende resultierende

^: Kraft, die mittels eines Kraft-Meßumformers in eine elektrische Ausgangsgröße umgeformt wird. Diese

Ausgangsgröße wird als Regelgröße auf einen Regler

gegeben, der gleichzeitig mit einem Bahnspannungs-

ao Sollwert beaufschlagt wird. Der Regler gibt eine in Abhängigkeit von der Soll-lstwert-Differenz ermittelte Stellgröße mit dem sich jeweils ergebenden Vorzeichen auf die Bremsvorrichtung. 1st die in der Materialbahn herrschende Zugspannung zu groß, so wird die Bremskraft herabgesetzt; ist die Zugspannung zu gering, wird die Bremskraft erhöht.

Diese Vorrichtung hat zwar den Vorteil, daß der sich beim Abziehen der Materialbahn von der Rolle verkleinernde Rollendurchmesser ohne Einfluß auf die Ermittlung des jeweiligen Zugspannungs-Istwerts ist. Auch erfolgt die Regelung unabhängig von der Bahngeschwindigkeit. Nachteilig ist jedoch die Tatsache, daß bei unrunden Rollen in der Materialbahn ganz erhebliche Zugschwankungen auftreten können,

die sich mit der beschriebenen Vorrichtung nicht in zufriedenstellender Weise ausgleichen lassen. Auch ist durch die zusätzliche Anordnung der drei Walzen ein erheblicher Aufwand bedingt.

Bei einer anderen bekannten Ausführungsform

läuft die von der Rolle abgezogene Materialbahn ebenfalls an drei Walzen entlang, wobei jetzt jedoch die mittlere Walze durch die in der Materialbahn herrschende Zugspannung auslenkbar ist. Die Auslenkung erfolgt um einen Hebelarm mit einem in der Achse der dritten Walze liegenden Drehpunkt. Die mittlere Walze arbeitet also als Pendelwalze, und der Ausschlagwinkel der Pendelwalze ist ein Maß für die Abweichung von einem vorgegebenen Sollwert für die Umfangsgeschwindigkeit der Rolle, die der Arbeitsgeschwindigkeit der Anlage entsprechen muß. Der Ausschlagwinkel wird mittels eines Weg-Meßumformers in eine zur Aufgabe in den Regler geeignete Regelgröße umgewandelt. Durch den Regler wird die jeweils erforderliche Bremskraft in Abhängigkeit von der Differenz der obengenannten Geschwindigkeiten bzw. von der Auslenkung der Pendelwalze vorgegeben.

Wenn eine solche Pendelwalze eine verhältnismäßig kleine Masse aufweist, ist sie zwar in der Lage,

die bei unrunden Rollen in der Materialbahn häufig entstehenden erheblichen Zugspannungsschwankungen auszugleichen und die durch diese Schwänkuhgen entstehenden Schwingungen aufzunehmen. Dies läßt sich jedoch nicht mehr bei verhältnismäßig breiten

Materialbahnen und großen Geschwindigkeiten erreichen. Zusätzlich erfordert auch hier wieder die Anordnung der Walzen einen erheblichen Mehraufwand. Hiervon ausgehend lag der Erfindung die Aufgabe

zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehendzu verbessern, daß sich auch größere Zugspannungsschwankungen, die in der Materialbahn beim Abziehen von der RoBe entstehen, einwandfrei ausgleichen lassen, und zwar auch bei verhältnismäßig breiten Bahnen und großen Abzugsgeschwindigkeiten.

i. Zur lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Bremsvorrichtung sowohl von der Drehbewegung der Rolle als auch von der Wirkung einer Gegenkraft auslenkbar angeordnet ist und daß die Auslenkung der Bremsvorrichtung mittels eines Fühlers erfaßt wird, der eine der Größe der Auslenkung entsprechende Einflußgröße auf den die Bremskraft vorgebenden Regler gibt

Es hat sich herausgestellt, daß mit der vorgeschlagenen Vorrichtung Zugschwankungen wesentlich besser verhindert werden können, und zwar deshalb, weil bei sich ändernder Zugspannung und damit nicht mehr genauem Bremsmoment nur die Bremsvonrichtung selbst ausschwingt, ohne daß an der Materialbahn Elemente wie z.B. die zuvor genannte Pendelwalze angreifen, durch die bei starken Schwankungen Schwingungen in der Materialbahn entstehen können.

Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Vorrichtung ist darin zu sehen, daß der für eine Zugmeßeinrichtung erforderliche Aufwand vollständig entfallen kann. Es brauchen also keine zusätzlichen Walzen mehr angeordnet zu werden, so daß zugleich auch eine Raumersparnis erzielt wird.

Ein nächster Vorteil ist darin zu sehen, daß sich ein besonders einfacher Aufbau des Regelkreises ergibt und dieser auch eine verhältnismäßig geringe Zeitkonstante erreichen kann.

Die Größe der Gegenkraft sollte so vorgegeben werden, daß sie auf die Größe der an der Bremsvorrichtung auftretenden Reaktionskraft entsprechend abgestimmt ist, und zwar derart, daß ein mit der Gegenkraft erzeugtes Gegenmoment dem auf die Bremsvorrichtung bei vorgegebener Zugspannung in der Bahn einwirkenden Reaktionsmoment etwa entspricht, d. h., daß zwischen den Kräften bzw. Momenten ein Gleichgewichtszustand vorhanden ist.

Darüber hinaus ist es zweckmäßig, wenn das Gegenmoment in Abhängigkeit von dem augenblicklichen äußeren Rollendurchmesser veränderbar ist. Mit abnehmendem Rollendurchmesser kann auch die Gegenkraft kleiner sein, wobei sich der augenblickliche Rollendurchmesser durch Fühler erfassen läßt, die die Größe der jeweils vorgegebenen Gegenkraft entsprechend beeinflussen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Bremsvorrichtung an einem drehbeweglichen Hebelarm angeordnet, an dem auch die Gegenkraft angreift. Grundsätzlich kann zwar der die Bremsvorrichtung tragende Hebelarm an geeigneter Stelle neben der Rolle angeordnet sein; es ist aber zweckmäßig, wenn der Hebelarm auf die Achse der Rolle drehbeweglich aufgesetzt ist.

Die Auslenkung des Hebelarms läßt sich zweckmäßig durch die Anordnung einer Kurvenscheibe am Hebelarm und durch einen über die Kurvenscheibe betätigten Fühler erreichen, der die Auslenkung der Bremsvorrichtung erfaßt und eine der Auslenkung entsprechende Regelgröße auf den Regler gibt.

Bei einer günstigen Ausführungsform ist der Hebelarm durch zwei sich jeweils einer Seite der Drehachse erstreckende Armteile gebildet, wobei an einem Armteü die Bremsvorrichtung angeordnet ist, während an dem andern Armtsil die Gegenkraft angreift. i Vorteilhafter ist eine mechanische Bremse vorgesehen, derart, daß die Bremsvorrichtung durch eine mit der Rolle drehfest verbundene Bremsscheibe und einen gegenüber dieser auslenkbaren Brernssattel gebildet ist, der zur Veränderung der Bremskraft durch den Regler verstellbar ist
„ Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand einer Zeichnung näher beschrieben; diese zeigt in schematischer Darstellung eine Rolle, yon der die Materialbahn abgezogen wird, mit der zugehörigen Bremsvorrichtung und den einzelnen Elementen des Regelkreises.

Eine Rolle 10 ist auf einer Achse 11 gelagert; von der Rolle 10 kann eine Materialbahn 10a mit einer bestimmten Geschwindigkeit und unter einer bestimmten Zugspannung abgezogen werden. Die Materialbahn 10a kann z. B. Blech, Papier, Textilgewebe,

Kunststoffolie od. dgl. sein.

Auf die Achse 11 ist drehbeweglich ein Hebelarm 12 mit zwei Armteilen 12a und 12b aufgesetzt. An dem Ende des einen Armteils 12a greift der bewegliche Teil einer Kolben-Zylinder-Anordnung 13 an, die

as in geeigneter Lage an einem festen Drehpunkt gelagert und mit Druckluft beaufschlagbar ist. Die hier vorgesehene Bremsvorrichtung 14 besteht aus einer mit der Achse 11 drehfest verbundenen Bremsscheibe 14α und einem am Ende des anderen Armteils 12 b befestigten Bremssattel 14b. Als Bremsvorrichtung kann z.B. eine elektrisch oder elektromagnetisch arbeitende Bremse in geeigneter Anordnung verwendet werden.

Am Hebelarm 12 ist eine Kurvenscheibe 15 befe-

stigt, die mit einem Fühler 16 zusammenwirkt. Bei einer Auslenkung des Hebelarms 12 wird dessen Drehbewegung durch die Kurvenscheibe 15 und den beweglichen Taster des Fühlers 16 in eine geradlinige Bewegung umgeformt, die der Größe der Auslenkung

entspricht. Der Fühler 16 gibt ein von der Größe der Auslenkung des Hebelarmes 12 abhängiges elektrisches Signal auf den Regler 17.

Die Größe der von der Kolben-Zylinder-Anordnung 13 aufzubringenden Gegenkraft kann an einem

Geber 18 eingestellt werden, der aber auch gleichzeitig mit einer von dem augenblicklichen Rollendurchmesser abhängigen Einflußgröße beaufschlagt wird. Diese Einflußgröße ist das Ausgangssignal eines Fühler 19, der den augenblicklichen Außendurchmesser

So der Rolle 10 erfaßt.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

In Abhängigkeit von der gewünschten Abzugsgeschwindigkeit und der erforderlichen Zugspannung in der Materialbahn 10a werden der Druck in der Kolben-Zylinder-Anordnung 13 und die Bremskraft am Bremssattel 14b so vorgegeben, daß sich die beiden am Hebelarm 12 angreifenden Momente aufheben und der Hebelarm 12 auf Grund dieses Momentengleichgewichtes beim Abziehen der Materialbahn 10a mit der richtigen Zugspannung in. Ruhe bleibt. Mit abnehmendem Rollendurchmesser wird über den Fühler 19 und den Geber 18 die von der Kolben-Zylinder-Anordnung 13 aufgebrachte Gegenkraft ent-

sprechend herabgesetzt. Da dies verhältnismäßig langsam geschieht, wird die hierbei auftretende Auslenkung des Hebelarms 12 ohne größeren Ausschlag desselben über den Fühler 16 und den Regler 17 wie-

der ausgeglichen, indem die Bremskraft am Bremssattel 14 b entsprechend herabgesetzt wird.

Wenn jetzt auf Grund äußerer Einwirkungen, z.B. auf Grund der Tatsache, daß die Rolle 10 unrund ist, die Zugspannung in der Materialbahn 10ά steigt, so reicht die am Armteil 12a angreifende Gegenkraft nicht mehr aus, um den Hebelarm 12 in seiner Lage zu halten. Der Hebelarm 12 wird im Gegenuhrzeigersinn ausgelenkt. Dadurch erha.lt der Regler 17 über die Kurvenscheibe 15 und den Fühler 16 ein entsprechendes Signal, das ein Herabsetzen der zwischen der Bremsscheibe 14a und dem Bremssattel 146 wirkenden Bremskraft auslöst. Durch dieses Herabsetzen der Bremskraft wird der Gleichgewichtszustand wieder hergestellt, so daß der Hebelarm 12 seine normale Lage wieder einnehmen kann.

Ist die Zugspannung in der Materialbahn 10a zu gering, so wird der Hebelarm 12 im Uhrzeigersinn ausgelenkt. Über die Kurvenscheibe 15 und den Fühler 16 wird jetzt ein Signal mit anderem Vorzeichen auf den Regler 17 gegeben, so daß dieser eine Verstärkung der Bremskraft auslösen kann.

Es ist durchaus denkbar, die Bremsvorrichtung so anzuordnen, daß sie in einer geraden Verstellrichtung gegen die Wirkung der Gegenkraft auslenkbar ist. Günstig ist aber in vielen Fällen auch eine Verschwenkbarkeit der Bremsvorrichtung um einen festen Drehpunkt. Welche Ausführungsform man wählen wird, hängt unter anderem auch davon ab, welcher Art die verwendete Bremsvorrichtung ist. Die Erfindung ist grundsätzlich für alle geeigneten Bremsvorrichtungen anwendbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Steuern der Zugspannung voji bandförmigem Material, das von einer RoDe abgezogen wirdymlt einer an der Rolle angreifenden Bremsvorrichtung, deren Bremskraft in Abhängigkeit von der Zugspannung über einen Reglerveränderbarist, dadurch .gekennzeichnet, daß die Bremsvorrichtung (14) sowohl von der Drehbewegung der Rolle (10) als auch von der Wirkung einer Gegenkraft auslenkbar angeordnet ist und daß die Auslenkung der Bremsvorrichtung (14) mittels eines Fühlers (16) erfaßt wird, der eine der Größe der Auslenkung entsprechende Einflußgröße aufden die Bremskraft vorgebenden Regler (17) gibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gegenkraft vorgegeben ist, deren Größe auf die Größe der an der Bremsvorrichtung (14) auftretenden Reaktionskraft so abgestimmt ist, daß ein mit der Gegenkraft erzeugtes Gegenmoment dem auf die Bremsvorrichtung bei vorgegebener Zugspannung in der Bahn einwirkenden Reaktionsmoment etwa entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenmoment in Abhängigkeit von dem augenblicklichen äußeren Rollendurchmesser veränderbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsvorrichtung (14) an einem drehbeweglichen Hebelarm (12) angeordnet ist und daß an diesem auch die Gegenkraft angreift.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelarm (12) auf die Achse (11) der Rolle (10) drehbeweglich aufgesetzt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder S, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelarm (12) mit einer Kurvenscheibe (15) versehen ist, mittels derer der die Auslenkung der Bremsvorrichtung (14) erfassende Fühler (16) betätigbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelarm (12) durch zwei sich zu jeweils einer Seite der Drehachse (11) erstreckende Armteile (12a, 126) gebildet ist und daß an dem einen Armteil (Ub) die Bremsvorrichtung (14) angeordnet ist, während an dem anderen Armteil (12a) die Gegenkraft angreift.

8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsvorrichtung (14) durch eine mit der Rolle (10) drehfest verbundene Bremsscheibe (14a) und einen gegenüber dieser auslenkbaren Bremssattel (14b) gebildet ist, der zur Veränderung der Bremskraft durch den Regler (17) verstellbar ist.