DD142958A1 - Vorrichtung zum konstanthalten der warenbahnspannung mittels einer induktionsbremse - Google Patents

Description

M- 212454 Berlin,d.23.3.1979

55 1.16 27

Vorrichtung zum Konstanthalten der Warenbahnspannung mittels einer Induktionsbremse

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Konstanthalten der Bahnspannung einer Y/arenbahn, insbesondere der Papierbahn einer Rollen-Rotations-Druckmaschine·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Eine derartige Vorrichtung mit einer von der Warenbahn um-Bohlungenen Bremswalze, einer von der Bremswalze angetriebenen Induktionsbremse und einer die Erregung der Induktionsbremse steuernden Meßvorrichtung für einen Betriebsparameter der Warenbahn ist aus der DE-^PS 283 884 bekannt. Dort ist auf der Welle einer Umlenkwalze oder der Abwickelrolle einer Papier« bahn ein an das Netz zurückspeisender Bremsgenerator vorgesehen, dessen Erregung - allein oder zusammen mit derjenigen eines Aufwickelmotores - durch einen Meßwertgeber für die Bahngeschwindigkeit der Papierbahn bsv/. ftfr den Durchmesser der Aufwickelrolle so steuerbar ist, daß die Papierbahngeschwindigkeit und der Papierbahnzug möglichst konstant bleiben.

Diese bekannte Anordnung hat den Vorteil, daß sie eine besonders sanfte und gleichmäßige Zugkraft abgibt, praktisch

212454 - ² - Berlin,d,23.3.1979

55 116 27

verschleißfrei und geräuschlos arbeitet sowie einfaoh und schnell zu regeln ist. Sie weist aber den systembedingten Nachteil auf, daß der Bremsgenerator erst oberhalb einer bestimmten Mindestdrehzahl seine volle Leistung erreicht, so daß die Bremswirkung drehzahlabhängig ist und über den Betriebsdrehzahlbereich der Vorrichtung schwankt·

Als Abhilfe hierfür bietet sich die Maßnahme an, den Bremsgenerator von der Umlenkwalze über ein Vorgelege mit erhöhter Drehzahl anzutreiben, so daß die minimale Bahngeschwindigkeit gerade der Mindestdrehzahl des Bremsgenerators entspricht. Dies führt jedoch im allgemeinen wegen des erforderlichen hohen Übersetzungsverhältnisses zu unhandlich großen Antriebsrädern mit entsprechend hohem Platzbedarf und Trägheitsmoment sowie wegen des relativ großen Betriebsdrehzahlbereiches solcher Vorrichtungen zu Maximaldrehzahlen des Bremegenerators, die für die Lagerkonstruktion verhältnismäßig ungünstig sind.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer wirtschaftlicher einsetzbaren und höhere Gebrauchswerteigenschaften aufweisenden Vorrichtung zum Konstanthalten der Bahnspannung einer Warenbahn mit einer Induktionsbremse_β

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt nun demgegenüber die Aufgabe zugrunde, daß bei der minimalen Bahngeschwindigkeit bereits di© Mindestdrehzahl der Induktionsbremse erreicht wird, ohne daß hierfür ein erhöhter Platzbedarf, ein größeres Trägheitsmoment oder eine nur schwer beherrschbare Maximaldrehzahl auftritt·

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sowohl

212454 -3- Berlin,d.23«3.1979

55 116 27

der Anker als auch die Armatur der Induktionsbremse drehbar ausgebildet und beide dieser Teile gegenläufig angetrieben sind.

Dabei ist es aus der DE-PS 725 190 an sich bereits bekannt, den Anker und die Armatur eines Tachogebers für die Messung der Bahngeschwindigkeit einer Papierbahn je für sich drehbar auszubilden. Bei der dort beschriebenen Anordnung werden jedoch beide dieser Teile gleichsinnig angetrieben, und zwar der Anker proportional der Bahngeschwindigkeit und die Armatur mit konstanter, der Sollgeschwindigkeit der Papierbahn entsprechender Drehzahl, so daß sich, da es nur auf die relative Drehung zwischen Anker und Armatur ankommt, bei der Sollgeschwindigkeit beide Drehungen gegeneinander aufheben und der Anker des Tachogebers nur dann eine Spannung abgibt, wenn die Bahngeschwindigkeit von der Sollgeschwindigkeit abweichte

Die Vorrichtung nach der Erfindung gestattet es. nun in einfacher Weise, eine Relativdrehzahl zwischen Anker und Armatur der Induktionsbremse zu erzielen, die größer ist als jede ihrer beiden absoluten Drehzahlen und insbesondere auch größer als die Mindestdrehzahl des Generatorbetriebes, so daß die Bremswirkung der Induktionsbremse über den gesamten Betriebsdrehzahlbereich der Vorrichtung konstant ist·

Wie bei dem bekannten Tachogeber kann die Vorrichtung nach der Erfindung so aufgebaut sein, daß entweder der Anker oder die Armatur von der Bremswalze und der jeweils andere Teil der Induktionsbrem3e mit gegebenenfalls einstellbarer konstanter Drehzahl angetrieben ist· Wenn dann die konstante Drehzahl gleich der Mindestdrehzahl des Generatorbetriebes gewählt wird, arbeitet die Vorrichtung bereits bei sehr kleinen Bahngeschwindigkeiten mit konstanter Bremswirkung.

212454 -4- Berlin,d.23.3.1979

55 116 27

Es kann aber auch nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sowohl der Anker als auch die Armatur der Induktionsbremse von der Bremswalze angetrieben sein. Dies hat dann den Vorteil, daß der für den Antrieb mit konstanter Drehzahl erforderliche gesonderte Motor * der ja mindestens für einen Teil der aufzunehmenden Bremsleistung auszulegen ist, entfallen kann.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist einer der beiden Teile der Induktionsbremse über einen üblichen Zahnriemen mit Innenverzahnung und der andere Teil von der Außenseite eines mit seiner Innenseite über ein Antriebsrad auf der Welle der Bremswalze sowie über eine Spannrolle geführten zweiten Zahnriemens mit Außen- und Innenverzahnung angetrieben. Diese Maßnahme ermöglicht einen sehr gedrängten Aufbau der Vorrichtung, der sich noch dadurch weiter verbessern läßt, daß als Spannrolle ein Antriebsrad eines als Meßwertgeber für die Bahngeschwindigkeit der Warenbahn ausgebildeten Tachogebers dient, der für den Betrieb der Vorrichtung im allgemeinen ohnehin erforderlich ist.

Falls die Warenbahn um eine den Umschlingungsvdnkel der Bremswalze erhöhende Umlenkwalze geführt ist, wie es in der Regel der Fall sein wird, kann der Aufwand noch dadurch verringert werden, daß als Umlenkwalze eine als Meßwertgeber für die Bahnspannung der Warenbahn ausgebildete Tänzerwalze dient.

Ausführ ungeb e isp ieI

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: ein Ausführungsbeispiel, in welchem die Armatur der Induktionsbremse von einem gesonderten Motor angetrieben ist und

212454-5- Berlin, d. 23.3.1979

55 116 27

Pig, 2: ein Ausführungsbeispiel, in welchem sowohl der Anker als auch die Armatur der Induktionebremse von der Bremswalze angetrieben sind.

In Fig. 1 ist eine Papierbahn 1 dargestellt, welche um eine Bremswalze 3 und eine sowohl als Umlenkwalze als auch als Meßwertgeber für die Bahnspannung der Papierbahn 1 dienende Tänzerwalze 5 herumgeführt ist. Die Papierbahn 1 wird mit Hilfe einer Andrückwalze 7 an die Bremswalze 3 angepreßt, wodurch diese sicher von der Papierbahn 1 mitgenommen wird· Auf einer Welle 9 der Bremewalze 3 ist eine Zahnscheibe 11 befestigt, die über einen Zahnriemen 13 mit einer Zahnscheibe 15 zusammenwirkt. Die Zahnscheibe 15 ist mit einem Anker 35 einer Induktionsbremse 17 verbunden, der von einer Armatur 19 der Induktionsbremse 17 umgeben ist» Auf der Welle 9 befindet sich weiterhin eine Zahnscheibe 21, die über einen Zahnriemen 23 einen als Meßwertgeber für die Bahngeschwindigkeit der Papierbahn 1 dienenden Tachogeber 25 antreibt.

Über eine hier nicht näher dargestellte Regeleinrichtung, welcher das elektrische Ausgangssignal der Tänzerwalze 5 und/ oder des Tachogebers 25 zugeführt wird, und über einen entsprechenden Verstärker wird die Feldwicklung in der üblicherweise feststehenden Armatur 19 der Induktionsbremse 17 so erregt, daß in dieser ein der Differenz zwischen der Bahngeschwindigkeit und einem Sollwert entsprechendes elektrisches Feld erzeugt wird. Die Ankerwicklung im Anker 35 der Induktionsbremse 17 ist entweder kurzgeschlossen oder mit einem gegebenenfalls veränderlichen Belastungswiderstand verbunden, 80 daß die bei der Drehung des Ankers 35 in dem elektrischen Feld der Armatur zwangsläufig in der Ankerwicklung induzierte Spannung zu einem Energie verzehrenden Stromfluß in diesem Ankerkreis führt, der eine Abbremsung das Ankers 35 und damit

2 4 Ό Ά fc A 12454 55

- 6 - Berlin,d.23.3.1979

auch der Bremawalze 3 bewirkt. Diese Abbremsung teilt sich der Papierbahn 1 mit und hat dann dank der in den Wirkungsablauf eingeschalteten Regeleinrichtung gerade eine Verringerung der Bahngeschwindigkeit und eine dementsprechende Erhöhung der Bahnspannung auf ihren jeweiligen Sollwert zur Folge. Auf diese Y/eise kann die Bahngeschwindigkeit und damit auch die Bahnspannung der Papierbahn 1 sehr genau konstant gehal- ' ten werden»

Diese Anordnung hat nur den Nachteil, daß die Induktionsbremse 17 erst von einer gewissen Mindestdrehzahl, beispielsweise von 2000 1/min, ab voll wirksam ist, weil ihre Bremswirkung mit wachsender Drehzahl zunächst linear ansteigt und sich dann exponentiell einem Maximalwert annähert. Dies hat zur Folge, daß die Bremswirkung drehzahlabhängig wird, was zumindest das Übergangsverhalten der Regeleinrichtung ungünstig beeinflußt· Es besteht zwar die Möglichkeit, durch entsprechende Wahl des Übersetzungsverhältnisses zwischen den Zahnscheiben 11 und 15 die Mindestdrehzahl der Induktionsbremse 17 an die kleinste auftretende Bahngeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Y/elle 9 anzupassen, doch führt dies zu unhandlich großen Abmessungen der Zahnscheibe 11. Wenn beispielsweise die Mindestdrehzahl der Welle 9 250 1/min und der konstruktionsbedingte kleinste Durchmesser der Zahnscheibe 15 etwa 50 mm beträgt, müßte die Zahnscheibe 11 bereits einen Durchmesser von 4OO mm besitzen, was angesichts der beengten Platzverhältnisse an der in Frage kommenden Stelle der Druckmaschine und wegen der beim Beschleunigen und Bremsen auftretenden Massenkräfte nicht durchführbar ist. Da weiterhin der Variationsbereich der Papierbahngeschwindigkeit einer Druckmaschine mindestens 1 : 9 beträgt, würde die Maximaldrehzahl der Zahnscheibe I5 bei 18000 1/min liegen, was auf die Dauer bereits LagerSchwierigkeiten mit sich bringt.

212454 -7- Berlin,d.23.3.1979

55 116 27

Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, ist nun erfindungsgemäß neben dem Anker 35 der Induktionsbremse 17 auch deren Armatur. 19 drehbar ausgebildet und gegenläufig zum Anker 35 angetrieben. Hierzu ist in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ein Motor 27 vorgesehen, der über einen Zahnriemen 29 die Armatur 19 in Pfeilrichtung mit konstanter Drehzahl antreibt und als Elektro- oder als Hydraulikmotor ausgebildet sein kann·

Da es für die Erreichung der vollen Bremswirkung der Induktionsbremse 17 nur auf die relative Drehzahl zwischen deren Anker 35 und Armatur 19 ankommt, wird hierdurch die Induktionsbremse 17 mit einer gewissen Grunddrehzahl beaufschlagt, weiche es gestattet, den gesamten Drehzahlbereich der Druckmaschine bzw. der Welle 9 in den Bereich voller Bremswirkung der Induktionsbremse 17 zu legen. Wenn beispielsweise die Armatur 19 mit 1750 1/min angetrieben wird, werden bereits ohne eine Übersetzung zwischen den Zahnscheiben 11 und 15 in dem Maschinendrehzahlbereich von 250 bis 2250 1/min relative Drehzahlen zwischen Anker 35 und Armatur 19 der Induktionsbremse 17 zwischen 2000 und 4000 1/min erreicht. Diese Drehzahlen liegen gut in dem Bereich voller Bremswirkung und sind hinsichtlich der Lagerung einwandfrei zu beherrschen. Überdies wird der zu verarbeitende Drehzahlbereich von 1 : 9 auf 1 : 2 herabgemindert.

Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß neben der Induktionsbremse 17 ein gesonderter Motor 27 benötigt wird, der zumindest für einen Teil der Bremsleistung ausgelegt sein muß· Außerdem erhöht sich der Platzbedarf um etwa ein Drittel. Diese Nachteile werden in dem Ausführungsbeispiel nach Pig· 2 dadurch beseitigt, daß neben dem Anker 35 der Induktionsbremse 17 auoh noch deren Armatur 19 von der Bremswalze 3 angetrieben wird·

21.2454

-8- Berlin,d.23.3.1979 55 116 27

Hierzu ist auf der Welle 9 anstelle der Zahnscheibe 21 eine Zahnscheibe 31 angeordnet, über welche ein Zahnriemen 33 geführt ist, der weiterhin über eine. Spannrolle läuft, die zweckmäßigerweise durch den ohnehin erforderlichen Tachogeber 25 gebildet wird. Der Zahnriemen 33 ist, im Gegensatz; zu den üblichen Zahnriemen 13, 23 und 29 mit Innenverzahnung, ein Riemen mit Innen- und Außenverzahnung und treibt mit seiner Außenseite die Armatur 19 an· Hierdurch wird erreicht, daß Anker 35 und Armatur 19 der Induktionsbremse 17 trotz des Antriebes von der gemeinsamen Welle 9 gegenläufig angetrieben sind·

Bei der Anordnung nach der Fig. 2 muß zwischen den Zahnscheiben 11 und 31 einerseits und der Zahnscheibe 15 bzw, der Armatur 19 andererseits in der Regel ein gewisses Übersetzungsverhältnis vorgesehen werden, durch welches ein Antrieb des Ankers 35 und der Armatur 19 der Induktionsbremse 17 mit gegenüber der Welle 9 erhöhter Drehzahl erreicht wird. Wenn dieses Übersetzungsverhältnis in beiden Fällen gleich ist, was keinesfalls erforderlich ist, und wieder wie in dem angegebenen Beispiel von einer Mindestdrehzahl der Welle 9 von 250 1/min ausgegangen wird, muß dieses Übersetzungsverhältnis den Wert 1 : 4 haben, um bei dieser Mindestdrehzahl sowohl für &en Anker 35 als auch für die Armatur 19 der Induktionsbremse 17 eine absolute Drehzahl von 1000 1/min und damit eine relative Drehzahl zwischen diesen beiden Teilen von 2000 1/min zu erzielen· Bei der maximalen Drehzahl der Welle 9 von 2250 1/min beträgt dann ^ede dieser Drehzahlen von Anker 35 und. Armatur 19 9000 1/min, welche hinsichtlich der Lagerung noch sehr günstig liegen. Das Übersetzungsverhältnis von 1:4 läßt sich bei einem Durchmesser von 50 mm für Zahnscheibe 15 und Armatur 19 mit einem Durchmesser von 200 mm für die Zahnscheiben 11 und 31 erreichen, der ohne weiteres noch.in dem

212454 „9- Berlin,d,23.3.1979"

55 116 27

Platz neben der Papierbahn 1 realisiert werden kann·

Die Zahnriemen 13, 23» 29 und 33 können auch als Ketten oder gegebenenfalls auch als normale Keilriemen ausgebildet werden. Bei günstigen Plataverhältnissen besteht auch die Möglichkeit, anstelle der Riementriebe miteinander kämmende Stirnräder vorzusehen·

Claims (7)

212454 -ίο- Berlin,d.23.3.1979 55 116 27 Erfindungsanspruoh

1· Vorrichtung zum Konstanthalten der Bahnspannung einer Warenbahn, insbesondere der Papierbahn einer Rollen-Rotations-Druckmaschine, mit einer von der Warenbahn umschlungenen Bremswalze, einer von der Bremswalze angetriebenen Induktionsbremse und einer die Erregung der Induktionsbremse steuernden Meßvorrichtung für einen Betriebsparameter der Warenbahn, gekennzeichnet dadurch, daß sowohl der Anker (35) als auch die Armatur (19) der Induktionsbremse (17) drehbar ausgebildet und beide gegenläufig angetrieben sind,

2» Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß entweder der Anker (35) oder die Armatur (19) der Induktionsbremse (17) über ein Vorgelege (11; 13; 15; 27; 29; 19ϊ 31; 33; 25» 19) mit erhöhter bzw. erniedrigter Drehzahl angetrieben ist· .

3. Vorrichtung nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß entweder der Anker (35) oder die Armatur (19) von der Bremswalze (3) und der jeweils andere Teil der Induldrionsbremse (17) mit konstanter Drehzahl angetrieben ist.

4· Vorrichtung nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß sowohl der Anker (35) als auch die Armatur (19) der Induktionsbremse (17) von der Bremswalze (3) angetrieben sind.

5· Vorrichtung nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß entweder der Anker (35) oder die Armatur (19) der Induktionsbremse (17) über einen üblichen Zahnriemen (13) mit Innenverzahnung und der jeweils andere Teil von der Außenseite

212454 - 11 - Berlin,d.23.3.197.9

55 116 27

eines mit seiner Innenseite über ein Antriebsrad (31) auf. der Welle (9) der Bremswalze (3) sowie über eine Spannrolle geführten zweiten Zahnriemens (33) mit Außen- und Innenverzahnung angetrieben ist.

6· Vorrichtung nach Punkt 5» gekennzeichnet dadurch, daß als Spannrolle ein Antriebsrad eines als Meßwertgeber für die Bahngeschwindigkeit der Warenbahn (1) ausgebildeten Tachogebers (25) dient·

7· Vorrichtung nach einem der Punkte 1 bis 6, bei welcher die Warenbahn um eine den Umschlingungswinkel der Bremswalze erhöhende Umlenkwalze geführt ist, gekennzeichnet dadurch, . daß als Umlenkwalze eine als Meßwertgeber für die Bahnspannung der 7/arenbahn (1) ausgebildete Tänzerwalze (5) dient·

Hierzu 1 Seite Zeichnungen