DE2446738B2 - Device for maintaining constant the tension of a web drawn off a roll - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Konstanthalten der Spannung einer von einer Rolle abgezogenen Bahn, insbesondere einer von einer Tambourrolle abgezogenen Papierbahn, durch Regeln der Drehzahl der Rolle entsprechend der von einem auf die Bahn einwirkenden Spannungsgeber gemessenen Bahnspannung, welche die Merkmale des Oberbegriffs des Hauptanspruches aufweist. Diese Vorrichtung ist in erster Linie für die verschiedensten Wickelmaschinen bestimmt und wird unten als Ausfiihrungsbeispiel anhand der Regelung der Drehzahl einer Tambourrolle erläutert.The invention relates to a device for holding constant the tension of a web withdrawn from a roll, in particular one from a Tambour roll withdrawn paper web, by regulating the speed of the roll according to the one on the web acting tension transducer measured web tension, which the features of the preamble of the main claim. This device is primarily for a wide variety of winding machines and is determined below as an exemplary embodiment based on the regulation of the speed of a spool roll explained.

Tambourrollen werden bei Papiermaschinen benutzt. Sie haben voll aufgewickelt einen sehr großen Durchmesser, der sogar über 2 m liegen kann. Die aufgewickelte Papierbahn wird nach dem Abnehmen der Tambourrolle von der Papiermaschine längsgeschnitten und zu kleineren Rollen umgewickelt. Um beim Umwickeln gute Rollen erzeugen zu können, muß die Spannung der von der Tambourrolle ablaufenden Papierbahnen richtig geregelt werden. Die richtige Bahnspannung ist unter anderem von der Qualität der Papierbahn und der Wickelgeschwindigkeit abhängig. Die Bahnspannung kann auf verschiedene Weise gemessen werden. Bekannt ist es beispielsweise, die Spannung mit Hilfe von an den Lagern einer Walze oder Rolle angeordneten Kraftmeßzellen zu ermitteln. Allen Meßverfahren ist gemeinsam, daß sie ein der Papierbahnspannung proportionales elektrisches oder pneumatisches Signal erzeugen, das für die Regelung benutzt werden kann.Tambour rolls are used in paper machines. You have fully wound up a very big one Diameter that can even be over 2 m. The rolled up paper web is after removal the reel of the paper machine is cut lengthways and wrapped into smaller rolls. Around To be able to produce good rolls when wrapping, the tension must be that running off the spool roll Paper webs are properly regulated. The correct web tension depends, among other things, on the quality of the Depending on the paper web and the winding speed. The web tension can be adjusted in several ways be measured. It is known, for example, to adjust the tension with the help of on the bearings of a roller or roller arranged load cells to determine. All measurement methods have in common that they are one of the Paper web tension generate proportional electrical or pneumatic signal that is used for regulation can be used.

Die Bahnspannung hält man dadurch konstant, daß die Tambourrolle mit einem der gewünschten Bahnspannung der ablaufenden Papierbahn proportionalen Drehmoment gebremst wird. Wenn die Papierbahn nur eine geringe Spannung zuläßt, muß man auf die Tambourrolle während der Beschleunigungsphase von außen ein Drehmoment aufgeben, damit die Beschleunigungszeit nicht zu lang wird.The web tension is kept constant by the fact that the spool roll with one of the desired web tension torque proportional to the running paper web is braked. If only the paper web allows a low tension, one must on the spool roll during the acceleration phase of Apply a torque outside so that the acceleration time is not too long.

Zum Bremsen verwendet man bei kleineren Wickelmaschinen eine mechanische Bremse oder bei größeren Wickelmaschinen einen Bremsgenerator. Auch induktive Wirbelstrombremsen haben Anwendung gefunden. Bei mechanischen Bremsen und Wirbelstrombremsen wird die Bremsleitung in Wärme umgewandelt und geht somit verloren, wobei zum Abführen der Wärme häufig ein Kühlwassersystem benötigt wird. Auch ist eine mechanische Bremse nicht geeignet, die Beschleunigung der Tambourrolle zu unterstützen. Ein elektrischer Bremsgenerator ist zwar zum Regeln der Bahnspannung sehr geeignet und kann im Bedarfsfall auch als Motor zum Unterstützen der Beschleunigung der Tambourrolle verwendet werden, jedoch muß er erheblich überdimensioniert sein, um allen Betriebserfordernissen gerecht werden zu können.A mechanical brake is used for braking on smaller winding machines or on larger ones Winding machines have a brake generator. Inductive eddy current brakes have also found application. With mechanical brakes and eddy current brakes, the brake line is converted into heat and leaves thus lost, and a cooling water system is often required to dissipate the heat. Also is one mechanical brake not suitable to support the acceleration of the spool roll. An electric one Brake generator is very suitable for regulating the web tension and can also be used as a Motor can be used to assist the acceleration of the spool roll, but he must be significantly oversized in order to meet all operational requirements.

Um diese Schwierigkeiten mechanischer und elektrischer Bremsvorrichtungen zu überwinden, ist es bekannt, hydraulische Pumpen für die Bremsung zu verwenden (vergleiche beispielsweise DE-PS 15 74 397 und DE-OS 20 35 291). Dabei ist das hydraulische System mit der Zugeinrichtung der ablaufenden Papierbahn verbunden, so daß das Fördervolumen der Pumpe von der Bandspannung gesteuert wird. Da das Band elastisch ist und die die Bandspannung messende Walze nicht unmittelbar neben der Tambourrolle angeordnet werden kann, läßt sich die Regelung nicht ausreichend schnell und genau durchführen, um auf Variationen der Bandspannung zu reagieren, die beispielsweise aufgrund von Unrundheiten oder sonstigen Fehlern an der Tambourroile auftreten. Auch die Kompressibilität des Öls und die Nachgiebigkeit der verwendeten hydraulischen Leitungen können zu Stabilitätsstörungen bei der Regelung führen.To overcome these difficulties of mechanical and electrical braking devices, it is known to use hydraulic pumps for braking (compare, for example, DE-PS 15 74 397 and DE-OS 20 35 291). The hydraulic system with the pulling device is the one running off Paper web connected so that the delivery volume of the pump is controlled by the belt tension. Since that The tape is elastic and the roller measuring the tape tension is not directly next to the reel can be arranged, the control can not be carried out quickly and accurately enough to be on To react to variations in the belt tension, for example due to out-of-roundness or other Errors in the drum roll occur. Also the compressibility of the oil and the flexibility of the The hydraulic lines used can lead to stability disturbances in the control.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und betriebssichere Vorrichtung zu schaffen, die es gestattet, mittels hydraulischer Pumpen und eines Elektromotors die Spannung einer laufenden Papierbahn einfach und zuverlässig sowohl während der Beschleunigung der Rolle, von der die Papierbahn abläuft, als auch während des normalen Betriebes auf einem gewünschten Wert konstant zu halten.The invention is based on the object of creating a simple and reliable device, which allows the tension of a running paper web by means of hydraulic pumps and an electric motor easy and reliable both during the acceleration of the roll from which the paper web as well as to keep it constant at a desired value during normal operation.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 und 3.This task is achieved in a device of the type mentioned with the features of Main claim solved. Advantageous further developments of the invention are the subject matter of claims 2 and 3.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann man außer bei Rollenschneidmaschinen beispielsweise auch in solchen Fällen anwenden, in denen bei kleiner Drehzahl ein großes Drehmoment benötigt wird, während sich mit steigender Drehzahl das benötigte Drehmoment verringert.The device according to the invention can also be used, for example, in addition to slitting machines use in cases in which a large torque is required at low speed while moving the required torque is reduced with increasing speed.

Die Vorrichtung besteht im Gegensatz zu bekannten Bremsvorrichtungen aus zuverlässigen Bauelementen, die überdies relativ billig sind. Als Bremsgenerator kann beispielsweise ein betriebssicherer und billiger Kurzschlußläufermotor verwendet werden. Die von diesem beim Bremsen in das Netz eingespeiste elektrische Energie ist sinusförmig und nicht »abgeschnitten« wie bei Verwendung einer Thyristorsteuerung. Der Platzbedarf der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist sehr gering, was ebenfalls von großer Bedeutung ist.In contrast to known braking devices, the device consists of reliable components, which are also relatively cheap. A more reliable and inexpensive squirrel cage motor can be used as the brake generator, for example be used. The electrical power fed into the network during braking Energy is sinusoidal and not "cut off" as when using a thyristor control. The space requirement the device according to the invention is very small, which is also of great importance.

Wenn man zum Bremsen einer Tambourrolle sehr große Drehmomente benötigt, ist es manchmal günstiger, anstelle einer größeren Pumpe zwei oder drei parallel geschaltete kleine Pumpen vorzusehen.Sometimes when you need very large torques to brake a spool roll, it is cheaper, instead of one larger pump two or three small pumps connected in parallel should be provided.

Wenn der Antrieb die Tambourrolle .lunächst mit sehr kleiner Drehzahl antreiben und dann stoßfrei auf Bremsbetrieb übergehen soll, ist ^s wirtschaftlich günstig, die vom Elektromotor und beispielsweise einem Kurzschlußläufer-Asynchronmotor angetriebene Pumpe als regelbare Pumpe auszubilden, so daß keine zusätzlichen Regelventile notwendig sind.When the drive pulls the spool roll with it drive at a very low speed and then switch to braking operation without bumps, this is economical favorable, the pump driven by the electric motor and, for example, a squirrel cage asynchronous motor to be designed as a controllable pump, so that no additional control valves are necessary.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispie! der Erfindung in Form eines Blockschaltbildes der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestelltIn the drawing is an example! the Invention shown in the form of a block diagram of the device according to the invention

Eine Papierbahn I wird von einer Tambourrolle 2 abgewickelt und läuft über eine nicht näher erläuterte Walzenkombination zu einer nicht dargestellten weiteren Behandlung. Die Papierbahn 1 kann beispielsweise in Längsrichtung geschnitten und auf kleinere Rollen aufgewickelt werden.A paper web I is unwound from a spool roll 2 and runs over an unspecified one Roller combination for a further treatment, not shown. The paper web 1 can, for example cut lengthways and wound onto smaller rolls.

Mit der Achse der Tambourrolle 2 ist eine hydraulische Pumpe 3 verbunden, die auch als hydraulischer Motor dienen kann. Dieser Pumpe 3 ist eine zweite hydraulische Pumpe 4 zugeordnet, wobei diese beiden Pumpen zweckmäßig auf einer gemeinsamen Grundplatte befestigt sind und somit zusammen ein Steueraggregat bilden. Die beiden Pumpen 3 und 4 sind über eine hydraulische Leitung 13 in Serie gcehaltet miteinander verbunden. Die Pumpe 4 ist eine Pumpe mit verstellbaren Fördervolumen und wird von einem Elektromotor 5 angetrieben.A hydraulic pump 3, which can also serve as a hydraulic motor, is connected to the axis of the spool roll 2. A second hydraulic pump 4 is assigned to this pump 3, these two pumps being expediently fastened on a common base plate and thus together forming a control unit. The two pumps 3 and 4 are connected to one another in series via a hydraulic line 13. The pump 4 is a pump with an adjustable delivery volume and is driven by an electric motor 5.

Einer der Walzen der Walzenkombination, nämlich der Walze 6, sind Elemente zum Messen der Spannung der Papierbahn 1 zugeordnet, beispielsweise Dehnungsmeßstreifen, welche die von der über die Walze 6 laufenden Papierbahn 1 erzeugten Lagerkräfte an beiden Enden der Walzen 6 messen und in Signale umwandeln, die verstärkt und dann in einer Summierungseinheit 9 addiert werden. Dabei können an beiden Enden der Walze 6 Meßgeber angeordnet sein. Das Ausgangssignal der Summierungseinheit 9 wird als Istwert in einen Regler 11 eingegeben, dessen anderem Eingang ein der Papierbahnspannung entsprechender Sollwert von einem Steuerogan 10 zugeführt wird.One of the rollers of the roller combination, namely roller 6, are elements for measuring the tension assigned to the paper web 1, for example strain gauges, which the from the over the roller 6 measuring the running paper web 1 generated bearing forces at both ends of the rollers 6 and converting them into signals convert, which are amplified and then added in a summing unit 9. You can use both Ends of the roller 6 transducers are arranged. The output signal of the summing unit 9 is as Actual value entered into a controller 11, the other Input a setpoint value corresponding to the paper web tension is supplied from a control unit 10.

Außerdem ist ein Druckregler 16 vorgesehen, der mittels eines hydraulischen Stellgliedes 12 das Fördervolumen der regelbaren Pumpe 4 so steuert, daß der dem notwendigen Drehmoment der Pumpe 3 entsprechende Förderdruck stehts aufrechterhalten wird. Dieser Förderdruck oder Wirkdruck wird mit einem Druckgeber 14 gemessen, dessen Ausgangssignal dem Druckregler 16 über einen Wählschalter 17 zugeführt wird. Mittels des Wählschalters 17 ist es möglich, als Istwert-Signal den Wirkdruck oder alternativ die Drehzahl der Pumpe 3 bzw. der Tambourrolle 2 entsprechend einem von einem Tachometer 15 abgegebenen Signal zu wählen.In addition, a pressure regulator 16 is provided which, by means of a hydraulic actuator 12, controls the delivery volume the controllable pump 4 controls so that the necessary torque of the pump 3 corresponding Delivery pressure is always maintained. This delivery pressure or differential pressure is with a Pressure transducer 14 measured, the output signal of which is fed to pressure regulator 16 via a selector switch 17 will. By means of the selector switch 17, it is possible to use the effective pressure as the actual value signal or, alternatively, the The speed of the pump 3 or the spool roll 2 corresponds to a speed output by a tachometer 15 Signal to choose.

Die beiden Pumpen 3 und 4 bilden zusammen mit dem diese verbindenden hydraulischen Kreis 13 zweckmäßig eine in sich geschlossene Baueinheit, die als Ganzes an die Tambourrolle 2 angeschlossen werden kann, indem man die Pumpe 3 unmittelbar mit der Achse der Tambourrolle 2 verbindet. Der Elektromotor 5 kann, muß aber nicht Teil dieser Baueinheit sein.The two pumps 3 and 4, together with the hydraulic circuit 13 connecting them, expediently form a self-contained unit which can be connected as a whole to the spool roll 2 by the pump 3 is connected directly to the axis of the reel 2. The electric motor 5 can, but does not have to be part of this structural unit.

Da man mittels des Reglers 11 und des Druckreglers 16 das Fördervolumen der Pumpe 4 regelt, d. h. der Pumpe, die nicht unmittelbar an die Tambourrolle 2 angeschlossen ist, kann die auf der Achse der Tambourrolle 2 angeordnete Pumpe 3 bezüglich Größe und Gewicht kleiner sein, jedoch ist es auch möglich, die Pumpe 3 als Pumpe mit regelbarem Fördervolumen auszubilden.Since one by means of the regulator 11 and the pressure regulator 16 regulates the delivery volume of the pump 4, d. H. the pump, which is not directly connected to the spool roll 2 is connected, the pump 3, which is arranged on the axis of the spool roll 2, can with respect to size and weight be smaller, but it is also possible to use the pump 3 as a pump with a controllable delivery volume to train.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:The device works as follows:

Über die Summierungseinheit 9 wird dem Regler 11 ein der jeweiligen Spannung der Papierbahn ί proportionales Meßsignal zugeführt In dem Regler 11 ist mittels des Steuerorgans 10 die gewünschte Papierbahnspannung eingestellt, wobei dieser Sollwert ferngesteuert sein kann. Bei dem Regler 11 handelt es sich um ein normales Instrument, z. B. einen PI-Regler. Er steuert mittels des Druckreglers 16 und des hydraulischen Stellgliedes 12 das Fördervolumen der regelbaren Pumpe 4, die von einem Asynchronmotor 5 (Kurzschlußläufer) angetrieben wird. Die Pumpen 3 und 4 sind in einem geschlossenen hydraulischen Kreis in der in der Zeichnung dargestellten Weise in Serie geschaltet. Wenn die Tambourrolle 2 gebremst werden soll, vermindert man das Fördervolumen pro Umdrehung der mit dem Asynchronmotor 5 verbundenen Pumpe 4. Die Fördermenge der Pumpe 4 verkleinert sich, so daß die mit der Tambourrolle 2 verbundene Pumpe 3 geneigt ist, die mit dem Asynchronmotor 5 verbundene Pumpe 4 schneller anzutreiben. Die regelbare Pumpe 4 dient nun als Motor und treibt den Asynchronmotor 5 mit übersynchroner Geschwindigkeit an, der dadurch als Generator wirkt und in das Netz elektrische Energie einspeist. Das die Tambourrolle 2 bremsende Moment kann vergrößert werden, indem man das Fördervolumen der Pumpe 4 weiter verringert. Die vom Asynchronmotor 5 in das Netz eingespeiste Energie wird um so größer, mit je größerer übersynchroner Drehzahl er angetrieben wird.The controller 11 a measuring signal proportional to the respective tension of the paper web ί is supplied to the controller 11 the desired paper web tension is set by means of the control element 10, this setpoint value can be remote controlled. The controller 11 is a normal instrument, e.g. B. a PI controller. It controls the delivery volume of the by means of the pressure regulator 16 and the hydraulic actuator 12 controllable pump 4, which is driven by an asynchronous motor 5 (squirrel cage rotor). The pumps 3 and 4 are in series in a closed hydraulic circuit as shown in the drawing switched. If the spool roll 2 is to be braked, the delivery volume per revolution is reduced of the pump 4 connected to the asynchronous motor 5. The delivery rate of the pump 4 is reduced so that the pump 3 connected to the reel 2 is inclined, which is connected to the asynchronous motor 5 connected pump 4 to drive faster. The controllable pump 4 now serves as a motor and drives the Asynchronous motor 5 with oversynchronous speed, which thereby acts as a generator and into the network feeds electrical energy. The torque braking the spool roll 2 can be increased by the delivery volume of the pump 4 is further reduced. The fed into the network by the asynchronous motor 5 The higher the super-synchronous speed it is driven, the greater the energy.

Der Regler 11 sorgt dafür, daß das Fördervolumen der regelbaren Pumpe 4 stets so groß ist, daß das richtige Bremsmoment abgegeben wird.The controller 11 ensures that the delivery volume of the controllable pump 4 is always so large that the correct braking torque is delivered.

Wenn während der Beschleunigungsphase der Tambourrolle 2 die Gefahr besteht, daß die Spannung der ablaufenden Papierbahn 1 zu groß wird und dementsprechend zusätzlich zu dem Zug der Papierbahn noch ein weiteres Drehmoment auf die Tambourrolle 2 ausgeübt werden soll, wird dieses weitere Drehmoment von der beschriebenen Regelvorrichtung völlig automatisch erzeugt und auf die Tambourrolle übertragen. Der Regler 11 erhöht in diesem Falle das Fördervolumen der mit dem Asynchronmotor 5 verbundenen Pumpe 4. Wenn die auf der Achse der Tambourrolle 2 befestigte Pumpe 3, welche ein konstantes Fördervolumen hat, pro Umdrehung weniger öl als die andere Pumpe 4 fördert, wirkt die Pumpe 3 als hydraulischer Motor und treibt die Tambourrolle 2 an. Der die regelbare Pumpe 4 antreibende Asynchronmotor 5 dient nun als Motor und entnimmt dem Netz elektrische Energie, die zum Beschleunigen der Tambourrolle 2 verwendet wird.If during the acceleration phase of the spool roll 2 there is a risk that the tension of the running paper web 1 is too large and accordingly in addition to the train of the paper web If another torque is to be exerted on the spool roll 2, this additional torque becomes generated completely automatically by the control device described and transferred to the spool roll. Of the In this case, the controller 11 increases the delivery volume of the pump 4 connected to the asynchronous motor 5. When the mounted on the axis of the spool roll 2 pump 3, which has a constant delivery volume, per Rotation less oil than the other pump 4 promotes, the pump 3 acts as a hydraulic motor and drives the Reel 2 on. The asynchronous motor 5 driving the controllable pump 4 now serves as a motor and takes electrical energy from the network, which is used to accelerate the reel 2.

Der Übergang vom die Tambourrolle 2 antreibenden Motorantrieb auf die Tambourrolle bremsenden Generatorantrieb erfolgt stufenlos und völlig stoßfrei allein durch Regelung des Fördervolumens der regelbaren Pumpe. Je größer deren Fördervolumen ist, mit desto größerem Drehmoment wirkt die regelbare »Pumpe« als hydraulischer Motor. Wenn man das Fördervolumen dieser »Pumpe« vermindert, verringert man das von ihr abgegebene Drehmoment ständig bis auf den Wert Null, woraufhin bei weiterem Verringern des Fördervolumens das Drehmoment das Vorzeichen wechselt und zu einem die Tambourrolle 2 bremsenden Drehmoment wird.The transition from the motor drive driving the reel 2 to the generator drive braking the reel occurs steplessly and completely bumpless just by regulating the delivery volume of the controllable Pump. The greater the delivery volume, the greater the torque the controllable »pump« has. as a hydraulic motor. If you reduce the delivery volume of this "pump", you decrease that of it output torque constantly down to the value zero, whereupon with further reduction of the delivery volume the torque changes sign and becomes a torque braking the reel 2 will.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Vorrichtung zum Konstanthalten der Spannung einer von einer Rolle abgezogenen Bahn, insbesondere einer von einer Tambourrolle abgezogenen Papierbahn, durch Regeln der Drehzahl der Rolle entsprechend der von einem auf die Bahn einwirkenden Spannungsgeber gemessenen Bahnspannung, welche eine mechanisch mit der Achse der Rolle verbundene erste hydraulische Pumpe und mit dieser in Serie in einem hydraulischen Kreislauf liegend eine zweite hydraulische Pumpe, die mechanisch mit einem Elektromotor verbunden ist, aufweist, wobei das Fördervolumen einer dieser Pumpen entsprechend der vom Spannungsgeber gemessenen Bahnspannung mitteis Regelorganen verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelorgane einen sowohl dem Istwert als auch dem Sollwert der Bahnspannung proportionale Signale empfangenden Regler (11) und einen das Fördervo-Jumen der regelbaren Pumpe (4) steuernden Druckregler (16), der sowohl die Ausgangssignale des ersten Reglers (11) als auch die einer Druckdifferenz zwischen den beiden Pumpen (3 und 4) proportionalen Signale empfängt, aufweisen.1. Apparatus for maintaining constant the tension of a web drawn off a roll, in particular a paper web withdrawn from a spool roll, by regulating the speed of the roll according to the web tension measured by a tension transducer acting on the web, which is a first hydraulic pump mechanically connected to the axis of the roller and to this in series in a hydraulic circuit a second hydraulic pump, which is mechanically with is connected to an electric motor, the delivery volume corresponding to one of these pumps the web tension measured by the tension sensor can be adjusted by means of regulating devices, characterized in that the control organs have both the actual value and the Setpoint value of the web tension proportional signals receiving controller (11) and the conveyor Jumen the controllable pump (4) controlling the pressure regulator (16), the both the output signals of the first regulator (11) as well as that of a pressure difference between the two pumps (3 and 4) receives proportional signals. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Elektromotor (5) verbundene Pumpe (4) die regelbare Pumpe ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the with the electric motor (5) connected pump (4) is the controllable pump. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der regelbaren Pumpe (4) verbundene Elektromotor (5) ein Kurzschlußläufer-Asynchronmotor ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the one with the controllable pump (4) connected electric motor (5) is a squirrel cage asynchronous motor.