EP1484443A1 - Device and method for controlling the tension force of a moving web - Google Patents
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- EP1484443A1 EP1484443A1 EP04012854A EP04012854A EP1484443A1 EP 1484443 A1 EP1484443 A1 EP 1484443A1 EP 04012854 A EP04012854 A EP 04012854A EP 04012854 A EP04012854 A EP 04012854A EP 1484443 A1 EP1484443 A1 EP 1484443A1
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- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
- D21F7/00—Other details of machines for making continuous webs of paper
- D21F7/005—Wire-tensioning devices
Definitions
- the invention relates to a device for regulating the Tension of a moving web according to the preamble of Patent claim 1 and a method according to the preamble of claim 8.
- circulating sieve belts for drainage known from paper webs. This is the paper web pressed against the wire to remove water from the paper web push out.
- the circulating band is here as an endless belt trained and runs at the same speed like the paper web around.
- the Force measuring roller has at both opposite Store each a force sensor, the Bearing force measures.
- the tensioning roller is controlled by a Actuator adjusted to the circulating band more or less tension.
- the force sensors are via a control device with the tension control roller in operative connection.
- the invention is based on the object, a device and a method for controlling the tension of a to create a running track, which at low wrap the force measuring a precise control of the Belt tension allowed.
- the device according to claim 1 is used to control the Tension of a moving web, in particular a circumferential Bandes, in particular to a felt or Sieve belt of a pulp or papermaking machine or a coating machine is intended. It is advantageous if the circulating band of as little as possible Rolling is deflected, this being the circulating band if possible, capture only from the non-paper-touched page should. However, this can only be done if the orbiting band of each individual roll is less is deflected as 180 °. For a smooth Operation, it is also necessary, the clamping force of the rotating To keep the band constant, Clamping control device takes place.
- the thereby determined Bearing force is a measure of the belt tension.
- the Control device acts on an actuator of an adjustable Tension control roller, this according to the output signal of the control device controls. This results in the problem that is due to the adjustment the tension control roller an altered wrap the force measuring roller results. In these conditions the bearing force does not give a clear value for the band tension, so that the circulating band depending on Position of the tensioning roller to different Band tensions is regulated.
- the force sensor is assigned a correction device, which takes into account the wrap of the force measuring roller.
- This correction device calculates from the bearing force and the wrapping of the force measuring roller, the belt tensile force and forwards them to the control device as an actual value further. In this way it is ensured that the control device regardless of the position of the tension control roller and thus independent of the resulting Looping of the circulating belt, the belt tension regulated to a constant value. This ensures in all operating conditions a consistent production quality. In particular, it does not matter if that Band is incorrectly distracted, especially as the resulting Value of the wrap of the force measuring roller in the determination the tensile strength is taken into account.
- a particularly simple realization of the correction device results from claim 2.
- the correction device from the position of the tensioning roller and thus of the respective position of the actuator affected.
- This location can be directly from a travel sensor be detected, for example, with a drive shaft the actuator is connected.
- the encoder determines doing the distance traveled by the actuator, so that the respective position of the tension control roller in each Operating state is known.
- an incremental Position sensing is preferably at least the actuator a limit switch associated with a zero point adjustment the route detection ensures.
- the wrap can the Kraftmeßwalze directly from the layers the axes of three rolls are calculated, with a these rollers is adjustable by the actuator.
- a simple realization of the correction device results from claim 4.
- the correction device associated with a storage device in which the layers the fixed rollers are stored. It's enough completely to save the layers of those rolls, which the Kraftmeßwalze are adjacent, since the remaining Rolling no influence on the wrap of Kraftmeßwalze to have. From the known positions of the Kraftmeßwalze adjacent rollers and the load cell itself can the wrap of Kraftmeßwalze and thus the required Correction factor for calculating the strip tension voltage can be easily determined.
- the correction device of at least two force sensors of the force measuring roller is affected.
- These Force sensors work in different directions, so that the bearing force of the force measuring roller of these vectorial is detected. From this vectorial bearing force In addition to the amount of the bearing force, its direction are determined from the wrap of the force measuring roller can be determined. In particular, it is there not necessary, the exact locations of the adjacent To know rolls so that constructive changes in the roll structure without affecting the measurement result.
- all rollers have the same band side, preferably the strip side not touched by the paper web to capture. This will prevent particles from spreading from the paper web, accumulate on the screen belt and on renewed transfer to the paper web to a no longer tolerable defect.
- a running Web in particular a circulating belt of rollers deflected.
- At least one of the rollers is as Kraftmeßwalze trained, whose bearing force is measured.
- At least one of the rollers, preferably the force measuring roller is as Tensioning roller formed by an actuator is adjusted.
- the adjustment of the tensioning roller takes place by regulating the tape tension of the circulating band.
- the force measuring roller at a Adjustment of the actuator different from the circulating Band entwined, so that the tape tension is not is more proportional to the measured bearing force. Nevertheless a proper draft control for the circulating
- the band is obtained from the measured bearing force taking into account the respective wrap the force measuring roller calculates the belt tension. This results a proper tension control in each Position of the tensioning roller.
- the position of the Tape from a sensor to capture.
- This sensor will preferably formed by a roller, which is resilient against the circulating band is pressed. From the location of Roller can directly wrap the force measuring roller be determined.
- a non-contact sensor for example an ultrasonic sensor, insert, which detects the position of the tape.
- the force measuring roller is associated with a winder. That from the Kraftmeßwalze outgoing strand of the web is doing directly supplied to the winder, so that its angular position according to the diameter of the coil changes accordingly. The resulting change in the wrap the load roller is corrected so that the web force can be determined with sufficient accuracy. As between the Kraftmeßwalze and the winder no further rolls are provided, can be in this way the web tension in the area of the winder with particularly high accuracy determine and correct by the web tension control.
- FIG. 1 shows a schematic representation of a first one Embodiment of a device 1 for controlling the Clamping force of a circulating belt 2.
- the belt 2 is in this embodiment of a wire of a dewatering device 3 of a papermaking machine educated.
- the dewatering device 3 has a rotatable Drum 4, which looped by a wet paper web 5 becomes.
- the band 2 is against the paper web 5, so that the paper web 5 between the Sieve 2 and the drum 4 is held.
- the volume 2 stands under a given tension to the desired drainage effect for the paper web 5 too achieve. In this case, that is contained in the paper web 5 excess water due to the pressure of the sieve belt 2 squeezed through this.
- To achieve a sufficient Drainage effect are several drainage devices 3 arranged one behind the other.
- the band 2 is deflected by four rollers 6, 7, 8, 9. there the rollers 6, 9 are fixed in their axial position trained and therefore serve as pure guide rollers 6, 9th
- the roller 7 is pivotally mounted in the direction of arrow 10 and forms a stripline roller. By pivoting the stripline roller 7, the band 2 in his Direction be affected. This is important to that To keep Volume 2 in place.
- an edge sensor 11 provided, which detects the position of the belt 2 and a Bandlaufregler 12 supplies. This tape controller compares the output from the edge sensor 11 signal with a Setpoint and controls accordingly a not shown Actuator of the strip roller 7. On In this way, a stripline control is achieved.
- the tensioning roller 8 at the same time as Kraftmeßwalze 15 trained.
- the force measuring roller 15th equipped at both camps with force sensors 16, the measure the bearing force. Determine these force sensors 16 the bearing force of the force measuring roller 15 in two to each other vertical directions, so that in addition to the amount the bearing force and their direction can be determined.
- the force sensors 16 are in operative connection with a correction device 17, which calculates the tape tensile force from the measured vectorial bearing force F.
- the amount of the determined bearing force F and ⁇ is the angle between the measured force direction and the tape running direction between the rollers 7 and 8.
- the correction device 17 is in operative connection with a displacement sensor 18, which detects the respective position of the actuator 13.
- the displacement sensor 18 is in operative connection with a drive shaft 19 of the actuator 13.
- the correction device 17 receives a signal representing the position of the tension control roller 8.
- the correction device 17 is associated with a storage device 20 in which the positions of the rollers 7 and 9 are stored.
- H here means the height difference between the rolls 8 and 9 in vertical projection on the band plane between the rollers 7 and 8 and x the respective position of Clamping roller 8, based on the position of the guide roller 9.
- a sensor 24 is provided, the to the force measuring roller 15 tapered strand of the circulating Bandes recorded. Basically, that could also be from the force measuring roller 15 running strand of the circulating belt 2 are detected by another sensor 24, this However, in the embodiment is not required because the location of this run regardless of the position of Clamping roller 8 is.
- the sensor 24 has a pivotally supported free rotatable roller 25, the resilient against the circumferential Volume 2 is pressed.
- the sensor 24 also has a Potentiometer 26 on which the pivoting position of the roller 25 detected and converted into an electrical signal. This electrical signal is for wrapping the force measuring roller 15 proportional and becomes the correction device 17 supplied.
- the correction device 17 is connected to a control device 21 in operative connection, which by the correction device 17 determined band tension as the actual value receives and with a desired value of a setpoint generator 22 compares.
- the control device 21 preferably has a PID behavior and acts with its output 23 on the Actuator 13 a. This can be done by adjusting the of Setpoint generator 22 output desired value Bandzugschreib be adjusted, which then by the control device 21 by adjusting the tension control roller 8 is corrected.
- FIG. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of the device 1 according to FIG. 1, wherein like reference numerals designate like parts. in the following are only the differences from the embodiment explained according to FIG.
- the device 1 according to FIG. 2 serves to capture and regulate the elasticity of a running Lane 2, which is deflected over rollers 6, 15 and up a winder 27 is wound up. In reverse web direction could the winder 27 as an unwinder be used.
- the roller 15 is designed as a force measuring roller whose bearing forces detected vectorially by means of the force sensor 16 become.
- the force measuring roller 15 is in the direction of arrow 14 by means of the actuator 13 adjustable to the desired Adjust tension of the web 2.
- the wrap angle ⁇ of the force measuring roller 15 is on the one hand by the situation the force measuring roller 15 and on the other hand by the diameter of the winder 27 determined. This diameter changes depending on the progress of the winding or unwinding process. Due to the vectorial recording of the bearing force of the Force measuring roller 15 can still sufficient the web tension be determined exactly.
Landscapes
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- Controlling Rewinding, Feeding, Winding, Or Abnormalities Of Webs (AREA)
- Drives For Endless Conveyors (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln der
Spannkraft einer laufenden Bahn gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 8.The invention relates to a device for regulating the
Tension of a moving web according to the preamble of
Aus der Praxis sind umlaufende Siebbänder zur Entwässerung von Papierbahnen bekannt. Dabei wird die Papierbahn gegen das Siebband gedrückt, um Wasser aus der Papierbahn herauszudrücken. Das umlaufende Band ist dabei als Endlosband ausgebildet und läuft mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Papierbahn um. Zur Erzielung eines reibungslosen Entwässerungsvorgangs ist es wichtig, daß das umlaufende Band innerhalb gewisser Toleranzen mit einer vorgegebenen Zugspannung beaufschlagt wird. Dies wird durch Regeln der Bandzugkraft bewirkt, wobei eine der Walzen als Kraftmeßwalze zur Bestimmung der Bandzugkraft und eine als Spannkraftregelwalze ausgebildet ist. Die Kraftmeßwalze weist dabei an beiden einander gegenüberliegenden Lagern jeweils einen Kraftsensor auf, der die Lagerkraft mißt. Die Spannkraftregelwalze wird von einem Stellmotor verstellt, um das umlaufende Band mehr oder weniger zu spannen. Zur Erzielung eines geschlossenen Regelkreises stehen die Kraftsensoren über eine Regeleinrichtung mit der Spannkraftregelwalze in Wirkverbindung. Um aus der gemessenen Lagerkraft direkt die Bandzugkraft ermitteln zu können, wird das umlaufende Band an der Kraftmeßwalze um 180° umgelenkt. Dabei wird die Kraftmeßwalze unabhängig von der Lage des Stellantriebs in stets gleicher Weise umschlungen, so daß die gemessene Lagerkraft direkt die Bandzugkraft wiedergibt. Aufgrund der großen Umschlingung der Kraftmeßwalze ist es erforderlich, das Band sowohl innen- als auch außenseitig von Walzen zu erfassen. Damit wird auch die papierberührte Seite des umlaufenden Bandes von Walzen erfaßt, so daß sich an diesen Walzen Partikel aus der Papierbahn kumulieren können. Diese Partikel führen zu Defekten in der Papierbahn und sind daher unerwünscht.In practice, circulating sieve belts for drainage known from paper webs. This is the paper web pressed against the wire to remove water from the paper web push out. The circulating band is here as an endless belt trained and runs at the same speed like the paper web around. To achieve a smooth Drainage process, it is important that the circulating band within certain tolerances with a predetermined tensile stress is applied. this will by controlling the band tension, wherein one of the Rolls as a force measuring roller for determining the belt tension and one is designed as a tension control roller. The Force measuring roller has at both opposite Store each a force sensor, the Bearing force measures. The tensioning roller is controlled by a Actuator adjusted to the circulating band more or less tension. To achieve a closed loop the force sensors are via a control device with the tension control roller in operative connection. To change the tensile force directly from the measured bearing force to determine the circulating band at the Force measuring roller deflected by 180 °. This is the force measuring roller regardless of the position of the actuator in always wrapped in the same way, so that the measured bearing force directly reflects the tape tension. Due to the large wrap around the force measuring roll, it is necessary the band both inside and outside of To detect rolls. This will also affect the paper Side of the circulating belt of rollers detected so that Particles accumulate on these rolls from the paper web can. These particles lead to defects in the Paper web and are therefore undesirable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Regeln der Spannkraft einer laufenden Bahn zu schaffen, welches bei geringer Umschlingung der Kraftmeßwalze eine präzise Regelung der Bandzugkraft erlaubt.The invention is based on the object, a device and a method for controlling the tension of a to create a running track, which at low wrap the force measuring a precise control of the Belt tension allowed.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der
Patentansprüche 1 bzw. 8 gelöst. This object is achieved with the features of
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dient zum Regeln der
Spannkraft einer laufenden Bahn, insbesondere eines umlaufenden
Bandes, wobei insbesondere an ein Filz- oder
Siebband einer Zellstoff- oder Papierherstellungsmaschine
bzw. eine Streichmaschine gedacht ist. Dabei ist es vorteilhaft,
wenn das umlaufende Band von möglichst wenig
Walzen umgelenkt wird, wobei diese das umlaufende Band
möglichst nur von der nicht papierberührten Seite erfassen
sollen. Dies läßt sich jedoch nur bewerkstelligen,
wenn das umlaufende Band von jeder einzelnen Walze um weniger
als 180° umgelenkt wird. Für einen reibungslosen
Betrieb ist es zudem erforderlich, die Spannkraft des umlaufenden
Bandes konstant zu halten, was durch eine
Spannkraft-Regeleinrichtung erfolgt. Diese wird von mindestens
einem Kraftsensor einer Kraftmeßwalze beeinflußt,
an der das umlaufende Band umgelenkt ist. Die dabei ermittelte
Lagerkraft ist ein Maß für die Bandzugkraft. Die
Regeleinrichtung wirkt auf einen Stellantrieb einer verstellbaren
Spannkraftregelwalze ein, die diese entsprechend
dem Ausgangssignal der Regeleinrichtung ansteuert.
Dabei ergibt sich das Problem, daß sich durch die Verstellung
der Spannkraftregelwalze eine veränderte Umschlingung
der Kraftmeßwalze ergibt. Unter diesen Bedingungen
ergibt die Lagerkraft keinen eindeutigen Wert für
die Bandspannung, so daß das umlaufende Band je nach
Stellung der Spannkraftregelwalze auf unterschiedliche
Bandspannungen geregelt wird. Zur Lösung dieses Problems
ist dem Kraftsensor eine Korrekturvorrichtung zugeordnet,
welche die Umschlingung der Kraftmeßwalze berücksichtigt.
Diese Korrekturvorrichtung errechnet aus der Lagerkraft
und der Umschlingung der Kraftmeßwalze die Bandzugkraft
und leitet diese an die Regeleinrichtung als Ist-Wert
weiter. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Regeleinrichtung
unabhängig von der Stellung der Spannkraftregelwalze
und damit unabhängig von der daraus resultierenden
Umschlingung des umlaufenden Bandes die Bandspannung
auf einen konstanten Wert regelt. Dies gewährleistet
in allen Betriebszuständen eine gleichbleibende Produktionsqualität.
Insbesondere spielt es keine Rolle, wenn das
Band unkorrekt abgelenkt ist, zumal der sich daraus ergebende
Wert der Umschlingung der Kraftmeßwalze bei der Ermittlung
der Bandzugkraft berücksichtigt wird.The device according to
Eine besonders einfache Realisierung der Korrekturvorrichtung
ergibt sich aus Anspruch 2. Dabei ist die Korrekturvorrichtung
von der Lage der Spannkraftregelwalze
und damit von der jeweiligen Stellung des Stellantriebs
beeinflußt. Diese Lage kann unmittelbar von einem Weggeber
erfaßt werden, der beispielsweise mit einer Antriebswelle
des Stellantriebs verbunden ist. Der Weggeber ermittelt
dabei den zurückgelegten Weg des Stellantriebs,
so daß die jeweilige Lage der Spannkraftregelwalze in jedem
Betriebszustand bekannt ist. Im Falle einer incrementalen
Wegerfassung ist vorzugsweise dem Stellantrieb mindestens
ein Endschalter zugeordnet, der eine Nullpunkteinstellung
der Wegerfassung sicherstellt.A particularly simple realization of the correction device
results from
Zur weiteren Verbesserung der Korrekturvorrichtung ist es
gemäß Anspruch 3 günstig, wenn die Korrekturvorrichtung
von der relativen Lage der Kraftmeßwalze zu den benachbarten
Walzen beeinflußt ist. In diesem Fall kann die Umschlingung
der Kraftmeßwalze unmittelbar aus den Lagen
der Achsen dreier Walzen berechnet werden, wobei eine
dieser Walzen durch den Stellantrieb verstellbar ist.To further improve the correction device it is
according to
Eine einfache Realisierung der Korrekturvorrichtung ergibt
sich aus Anspruch 4. Dabei ist der Korrekturvorrichtung
eine Speichervorrichtung zugeordnet, in der die Lagen
der feststehenden Walzen abgelegt sind. Es reicht dabei
völlig aus, die Lagen jener Walzen zu speichern, welche
der Kraftmeßwalze benachbart sind, da die übrigen
Walzen keinerlei Einfluß auf die Umschlingung der Kraftmeßwalze
haben. Aus den bekannten Lagen der der Kraftmeßwalze
benachbarten Walzen sowie der Kraftmeßwalze selbst
kann die Umschlingung der Kraftmeßwalze und damit der erforderliche
Korrekturfaktor zur Berechnung der Bandzug
spannung leicht ermittelt werden.A simple realization of the correction device results
from
Alternativ oder zusätzlich ist es gemäß Anspruch 5 vorteilhaft,
wenn die Korrekturvorrichtung von mindestens
zwei Kraftsensoren der Kraftmeßwalze beeinflußt ist. Diese
Kraftsensoren wirken in unterschiedliche Richtungen,
so daß die Lagerkraft der Kraftmeßwalze von diesen vektoriell
erfaßt wird. Aus dieser vektoriellen Lagerkraft
kann neben dem Betrag der Lagerkraft auch deren Richtung
ermittelt werden, aus der die Umschlingung der Kraftmeßwalze
bestimmt werden kann. Insbesondere ist es dabei
nicht erforderlich, die genauen Lagen der benachbarten
Walzen zu kennen, so daß konstruktive Änderungen des Walzenaufbaus
ohne Auswirkung auf das Meßergebnis bleiben.Alternatively or additionally, it is advantageous according to
Zur Erzielung eines einfachen, kostengünstigen und störarmen
Aufbaus ist es wichtig, möglichst wenig Umlenkwalzen
für das umlaufende Band einzusetzen. Neben zwei das
Siebband gegen die Papierbahn drückenden Walzen ist
grundsätzlich eine verschwenkbare Bahnlaufregelwalze vorgesehen,
mit deren Hilfe das umlaufende Band geführt
wird. Um mit einer möglichst geringen Zahl von Walzen
auszukommen, ist es gemäß Anspruch 6 vorteilhaft, wenn
die Spannkraftregelwalze und die Kraftmeßwalze von derselben
Walze gebildet sind. Damit wird die Kraftmeßwalze
durch den Stellantrieb verstellt, was zu einer relativ
großen Veränderung der Umschlingung durch das umlaufende
Band führt. Diese sich ändernde Umschlingung wird jedoch
von der Korrekturvorrichtung ausreichend berücksichtigt,
um eine zuverlässige Spannkraftregelung zu erzielen.To achieve a simple, inexpensive and low-noise
In construction, it is important to have as few deflection rollers as possible
for the circulating band. Besides two that
Sieve belt against the paper web is pressing rollers
basically provided a pivotable web guide roller,
with whose help the circulating band led
becomes. To use as few rolls as possible
to get along, it is advantageous according to
Um einen möglichst störarmen Betrieb der Papierherstellungsmaschine zu gewährleisten, ist es gemäß Anspruch 7 vorteilhaft, wenn alle Walzen dieselbe Bandseite, vorzugsweise die nicht von der Papierbahn berührte Bandseite erfassen. Damit wird verhindert, daß Partikel, die sich von der Papierbahn lösen, auf dem Siebband ansammeln und bei erneuter Übertragung auf die Papierbahn zu einem nicht mehr tolerierbaren Defekt führen.In order to minimize interference with the operation of the papermaking machine to ensure it is according to claim 7 advantageous if all rollers have the same band side, preferably the strip side not touched by the paper web to capture. This will prevent particles from spreading from the paper web, accumulate on the screen belt and on renewed transfer to the paper web to a no longer tolerable defect.
Bei dem Verfahren gemäß Anspruch 8 wird eine laufende
Bahn, insbesondere ein umlaufendes Band von Walzen umgelenkt.
Mindestens eine der Walzen ist als Kraftmeßwalze
ausgebildet, deren Lagerkraft gemessen wird. Mindestens
eine der Walzen, vorzugsweise die Kraftmeßwalze, ist als
Spannkraftregelwalze ausgebildet, die von einem Stellantrieb
verstellt wird. Die Verstellung der Spannkraftregelwalze
erfolgt dabei durch Regeln der Bandzugkraft des
umlaufenden Bandes. Um möglichst wenige Walzen einsetzen
zu müssen, die vorzugsweise nur eine Seite des umlaufenden
Bandes erfassen, wird die Kraftmeßwalze bei einer
Verstellung des Stellantriebs unterschiedlich vom umlaufenden
Band umschlungen, so daß die Bandzugkraft nicht
mehr proportional zur gemessenen Lagerkraft ist. Um dennoch
eine ordnungsgemäße Zugkraftregelung für das umlaufende
Band zu erzielen, wird aus der gemessenen Lagerkraft
unter Berücksichtigung der jeweiligen Umschlingung
der Kraftmeßwalze die Bandzugkraft berechnet. Damit ergibt
sich eine ordnungsgemäße Bandzugkraftregelung in jeder
Stellung der Spannkraftregelwalze.In the method according to
Zur Erzielung eines möglichst geringen Datenverarbeitungsaufwands
ist es gemäß Anspruch 9 günstig, wenn die
Bandzugkraft aus der gemessenen Lagerkraft der Kraftmeßwalze
und einem Korrekturfaktor berechnet wird. Dieser
Korrekturfaktor berücksichtigt dabei die Positionen der
einzelnen Walzen sowie die sich verändernde Lage der
Spannkraftregelwalze. Aus diesen Positionen kann die Umschlingung
der Kraftmeßwalze unmittelbar ermittelt werden.To achieve the lowest possible data processing effort
it is favorable according to
Alternativ oder zusätzlich ist es gemäß Anspruch 10 günstig,
die Lagerkraft der Kraftmeßwalze vektoriell zu ermitteln.
Dabei wird aus der Richtung der Lagerkraft die
Umschlingung der Kraftmeßwalze durch das Band berechnet,
um den Korrekturfaktor für die Bandzugkraft zu ermitteln.
Auf diese Weise ergibt sich eine von der Bandgeometrie im
wesentlichen unabhängige Berechnung der Bandzugkraft. Alternatively or additionally, it is advantageous according to
Außerdem ist es gemäß Anspruch 11 vorteilhaft, zur Bestimmung
der Umschlingung der Kraftmeßwalze die Lage des
Bandes von einem Sensor zu erfassen. Dieser Sensor wird
vorzugsweise von einer Rolle gebildet, welche federnd gegen
das umlaufende Band gedrückt wird. Aus der Lage der
Rolle kann unmittelbar die Umschlingung der Kraftmeßwalze
ermittelt werden. Alternativ ist auch daran gedacht, einen
berührungslosen Sensor, beispielsweise einen Ultraschallsensor,
einzusetzen, der die Lage des Bandes erfaßt.Moreover, it is advantageous according to
Schließlich ist es gemäß Anspruch 12 vorteilhaft, wenn
die Kraftmeßwalze einem Wickler zugeordnet ist. Das von
der Kraftmeßwalze abgehende Trum der Bahn wird dabei unmittelbar
dem Wickler zugeführt, so daß sich dessen Winkellage
je nach Durchmesser des Wickels entsprechend ändert.
Die daraus resultierende Änderung der Umschlingung
der Kraftmeßwalze wird dabei korrigiert, so daß die Bahnkraft
ausreichend exakt ermittelbar ist. Da zwischen der
Kraftmeßwalze und dem Wickler keinerlei weitere Walzen
vorgesehen sind, läßt sich auf diese Weise die Bahnzugkraft
im Bereich des Wicklers mit besonders hoher Genauigkeit
ermitteln und durch die Bahnspannungsregelung korrigieren.Finally, it is advantageous according to
Der Erfindungsgegenstand wird beispielhaft anhand der Zeichnung erläutert, ohne den Schutzumfang zu beschränken. The subject invention is exemplified by the Drawing explained without limiting the scope.
Es zeigt:
Figur 1- eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Regeln der Spannkraft eines Bandes und
Figur 2- eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Regeln einer Bahn.
- FIG. 1
- a schematic representation of a first embodiment of a device for controlling the tension of a belt and
- FIG. 2
- a schematic representation of a second embodiment of a device for controlling a web.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten
Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zum Regeln der
Spannkraft eines umlaufenden Bandes 2. Das Band 2 wird in
diesem Ausführungsbeispiel von einem Siebband einer Entwässerungsvorrichtung
3 einer Papierherstellungsmaschine
gebildet. Die Entwässerungsvorrichtung 3 weist eine drehbare
Trommel 4 auf, die von einer nassen Papierbahn 5 umschlungen
wird. Außenseitig wird das Band 2 gegen die Papierbahn
5 gedrückt, so daß die Papierbahn 5 zwischen dem
Siebband 2 und der Trommel 4 gehalten ist. Das Band 2
steht dabei unter einer vorgegebenen Zugspannung, um die
gewünschte Entwässerungswirkung für die Papierbahn 5 zu
erzielen. Dabei wird das in der Papierbahn 5 enthaltene
überschüssige Wasser aufgrund des Drucks des Siebbandes 2
durch dieses hindurchgepreßt. Zur Erzielung einer ausreichenden
Entwässerungswirkung sind mehrere Entwässerungsvorrichtungen
3 hintereinander angeordnet.FIG. 1 shows a schematic representation of a first one
Embodiment of a
Das Band 2 wird von vier Walzen 6, 7, 8, 9 umgelenkt. Dabei
sind die Walzen 6, 9 in ihrer Achslage feststehend
ausgebildet und dienen daher als reine Umlenkwalzen 6, 9. The
Die Walze 7 ist in Pfeilrichtung 10 verschwenkbar gelagert
und bildet eine Bandlaufregelwalze. Durch Verschwenken
der Bandlaufregelwalze 7 kann das Band 2 in seiner
Laufrichtung beeinflußt werden. Dies ist wichtig, um das
Band 2 in Lage zu halten. Hierzu ist ein Kantenfühler 11
vorgesehen, der die Lage des Bandes 2 erfaßt und einem
Bandlaufregler 12 zuführt. Dieser Bandlaufregler vergleicht
das vom Kantenfühler 11 abgegebene Signal mit einem
Sollwert und steuert entsprechend einen nicht dargestellten
Stellantrieb der Bandlaufregelwalze 7 an. Auf
diese Weise wird eine Bandlaufregelung erzielt.The
Zur Einstellung der gewünschten Zugkraft des umlaufenden
Bandes 2 ist die Spannkraftregelwalze 8 durch einen
Stellantrieb 13 in Pfeilrichtung 14 verstellbar. Je weiter
die Spannkraftregelwalze 8 von der strichliert angedeuteten
Darstellung nach rechts bewegt wird, um so höher
wird die in das Band 2 eingebrachte Zugkraft.To set the desired pulling force of the circulating
Um mit möglichst wenig Walzen 6, 7, 8, 9 auszukommen, ist
die Spannkraftregelwalze 8 gleichzeitig als Kraftmeßwalze
15 ausgebildet. Zu diesem Zweck ist die Kraftmeßwalze 15
an beiden Lagern mit Kraftsensoren 16 ausgerüstet, die
die Lagerkraft messen. Diese Kraftsensoren 16 ermitteln
die Lagerkraft der Kraftmeßwalze 15 in zwei zueinander
senkrecht stehenden Richtungen, so daß neben dem Betrag
der Lagerkraft auch deren Richtung bestimmt werden kann.To get along with the least
Die Kraftsensoren 16 stehen mit einer Korrekturvorrichtung
17 in Wirkverbindung, welche aus der gemessenen
vektoriellen Lagerkraft F die Bandzugkraft berechnet. Die
Korrekturvorrichtung 17 berechnet dabei aus den vom
Kraftsensor 16 ermittelten Werten folgenden Ausdruck für
die Bandzugspannung S:
Dabei ist |F| der Betrag der ermittelten Lagerkraft F und
α der Winkel zwischen der gemessenen Kraftrichtung und
der Bandlaufrichtung zwischen den Walzen 7 und 8. Lediglich
zur Vereinfachung des Ausführungsbeispiels ist die
Verstellrichtung der Spannkraftregelwalze 8 parallel zur
Bandlaufrichtung zwischen den Walzen 7 und 8 gewählt, so
daß sich eine einfache geometrische Bedingung für die Berechnung
der Bandzugkraft F ergibt.Where | F | the amount of the determined bearing force F and
α is the angle between the measured force direction and
the tape running direction between the
Alternativ oder zusätzlich steht die Korrekturvorrichtung
17 mit einem Weggeber 18 in Wirkverbindung, der die jeweilige
Position des Stellantriebs 13 erfaßt. Vorzugsweise
steht der Weggeber 18 mit einer Antriebswelle 19 des
Stellantriebs 13 in Wirkverbindung. Durch diese Verbindung
erhält die Korrekturvorrichtung 17 ein Signal, welches
die Position der Spannkraftregelwalze 8 wiedergibt.
Der Korrekturvorrichtung 17 ist eine Speichervorrichtung
20 zugeordnet, in der die Positionen der Walzen 7 und 9
abgelegt sind. Damit sind der Korrekturvorrichtung 17 die
Positionen der Walzen 7, 8 und 9 bekannt, so daß durch
einfache trigonometrische Berechnungen die Zu- und Ablaufwinkel
des Bandes 2 zur Kraftmeßwalze 8 bestimmt werden
können. Dabei berechnet sich der Winkel α der Lagerkraftrichtung
zu
Hierbei bedeuten H die Höhendifferenz zwischen den Walzen
8 und 9 in senkrechter Projektion auf die Bandebene zwischen
den Walzen 7 und 8 und x die jeweilige Position der
Spannkraftregelwalze 8, bezogen auf die Lage der Umlenkwalze
9. Die Lage x = 0 entspricht daher jener Lage der
Spannkraftregelwalze 8, bei der diese senkrecht zur Ebene
des umlaufenden Bandes, zwischen den Walzen 7 und 8 betrachtet,
deckungsgleich zu liegen kommen. Diese Lage ist
strichliert dargestellt. Damit kann die Bandzugkraft direkt
aus der gemessenen Lagerkraft F, der Position der
Walzen 7, 9 und der jeweiligen Lage x der Spannkraftregelwalze
8 bestimmt werden.H here means the height difference between the
Alternativ oder zusätzlich ist ein Sensor 24 vorgesehen,
der das zur Kraftmeßwalze 15 zulaufende Trum des umlaufenden
Bandes erfaßt. Grundsätzlich könnte auch das von
der Kraftmeßwalze 15 ablaufende Trum des umlaufenden Bandes
2 von einem weiteren Sensor 24 erfaßt werden, dies
ist jedoch im Ausführungsbeispiel nicht erforderlich, da
die Lage dieses Trums unabhängig von der Stellung der
Spannkraftregelwalze 8 ist.Alternatively or additionally, a
Der Sensor 24 weist eine verschwenkbar abgestützte frei
drehbare Rolle 25 auf, die federnd gegen das umlaufende
Band 2 gedrückt wird. Der Sensor 24 weist außerdem ein
Potentiometer 26 auf, welches des Schwenklage der Rolle
25 erfaßt und in ein elektrisches Signal umwandelt. Dieses
elektrische Signal ist zur Umschlingung der Kraftmeßwalze
15 proportional und wird der Korrekturvorrichtung
17 zugeführt.The
Die Korrekturvorrichtung 17 steht mit einer Regeleinrichtung
21 in Wirkverbindung, welche die von der Korrekturvorrichtung
17 ermittelte Bandzugkraft als Ist-Wert entgegennimmt
und mit einem Soll-Wert eines Sollwertgebers
22 vergleicht. Die Regeleinrichtung 21 hat vorzugsweise
ein PID-Verhalten und wirkt mit seinem Ausgang 23 auf den
Stellantrieb 13 ein. Damit kann durch Verstellen des vom
Sollwertgeber 22 abgegebenen Sollwerts die gewünschte
Bandzugspannung eingestellt werden, die anschließend von
der Regeleinrichtung 21 durch Verstellen der Spannkraftregelwalze
8 ausgeregelt wird.The
Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer
zweiten Ausführungsform der Vorrichtung 1 gemäß Figur 1,
wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Teile benennen. Im
folgenden werden nur die Unterschiede zur Ausführungsform
gemäß Figur 1 erläutert. Die Vorrichtung 1 gemäß Figur 2
dient zum Erfassen und Regeln der Spannkraft einer laufenden
Bahn 2, die über Walzen 6, 15 umgelenkt und auf
einen Wickler 27 aufgewickelt wird. Bei umgekehrter Bahnlaufrichtung
könnte der Wickler 27 auch als Abwickler
eingesetzt werden.FIG. 2 shows a schematic representation of a
second embodiment of the
Die Walze 15 ist als Kraftmeßwalze ausgebildet, deren Lagerkräfte
mit Hilfe des Kraftsensors 16 vektoriell erfaßt
werden. Die Kraftmeßwalze 15 ist in Pfeilrichtung 14 mittels
des Stellantriebs 13 verstellbar, um die gewünschte
Spannkraft der Bahn 2 einzustellen. Der Umschlingungswinkel
α der Kraftmeßwalze 15 wird einerseits durch die Lage
der Kraftmeßwalze 15 und andererseits durch den Durchmesser
des Wicklers 27 bestimmt. Dieser Durchmesser ändert
sich je nach Fortschritt des Auf- bzw. Abwickelvorgangs.
Aufgrund der vektoriellen Erfassung der Lagerkraft der
Kraftmeßwalze 15 kann trotzdem die Bahnzugkraft ausreichend
exakt ermittelt werden. The
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- Bandtape
- 33
- Entwässerungsvorrichtungdehydrator
- 44
- Trommeldrum
- 55
- Papierbahnpaper web
- 66
- Umlenkwalzedeflecting
- 77
- BandlaufregelwalzeTape control roll
- 88th
- SpannkraftregelwalzeTension regulating roller
- 99
- Umlenkwalzedeflecting
- 1010
- Pfeilrichtungarrow
- 1111
- Kantenfühleredge sensor
- 1212
- BandlaufreglerTape Controller
- 1313
- Stellantriebactuator
- 1414
- Pfeilrichtungarrow
- 1515
- Kraftmeßwalzeforce measuring
- 1616
- Kraftsensorforce sensor
- 1717
- Korrekturvorrichtungcorrector
- 1818
- Weggeberencoder
- 1919
- Antriebswelledrive shaft
- 2020
- Speichervorrichtungstorage device
- 2121
- Regeleinrichtungcontrol device
- 2222
- SollwertgeberSetpoint generator
- 2323
- Ausgangoutput
- 2424
- Sensorsensor
- 2525
- Rollerole
- 2626
- Potentiometerpotentiometer
- 2727
- Wicklerwinders
- FF
- Lagerkraftbearing force
- HH
- WalzenabstandPlaten Gap
- xx
- Stellungposition
- αα
- UmschlingungswinkelWrap angle
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