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Bahnspannungsregler, insbesondere für Rotationsdruckmaschinen Die
Erfindung betrifft einen Bahnspannungsregler für eine von einer Vorratsrolle zu
einer Verarbeitungsmaschine, insbesondere einer Rotationsdruckmaschine, laufenden
Bahn.
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Bei zum Drucken vorgesehenen Hochleistungspressen hesteht eine der
Voraussetzungen für einen guten Druck darin, daß in einer von der Vorratsrolle zur
Presse sich bewegenden Papierbahn eine konstante Spannung aufrechterhalten werden
muß. Wenn die Spannung nicht innerhalb enger Grenzen gehalten wird, besteht die
Gefahr, daß die Papierbahn zerreißt und die Presse zum Wiedereinfädeln der neuen
Papierbahn abgeschaltet werden muß. Soll aus irgendeinem Grunde die Presse rasch
abgeschaltet werden, so muß auch die sich drehende Vorratsrolle abgebremst werden,
um sie zu verlangsamen und um einen Vorlauf gegenüber der Presse zu verhindern.
Die bekannten Mittel zum Regulieren der Spannung der Papierbahnen bestehen darin,
daß eine die Bahnen abtastende Pendel walze vorgesehen ist, deren Tragarm gegen
die Wirkung einer Ausgleichsfeder einen Stellkolben pneumatisch gegen die Papierbahn
drückt. Beim raschen Abstellen der Presse wird dann eine zusätzliche willkürliche
Bremskraft auf die Vorratsrolle ausgeübt und die normale Spannungsregulierung überbrückt.
Da sich jedoch die Reibungskräfte zwischen der Vorratsrolle und den auf sie wirkenden
P,remsbändern in Abhängigkeit von der Größe der Vorratsrolle verschieden verhalten,
kann sich die Bahnspannung unter bestimmten Verhältnissen über die zulässige Grenze
hinaus ändern und die Bahn einreißen.
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Um diese Nachteile bei einem Bahnspannungsregler für eine von einer
Vorratsrolle zu einer Verarbeitungsmaschine; insbesondere einer Rotationsdruckmaschine,
laufenden Bahn mit einer die Bahn abtastenden Pendel walze, deren Tragarm einerseits
gegen die Wirkung einer Ausgleichsfeder mittels eines pneumatisch betätigten Stellkolbens
gegen die Bahn gedrückt wird und andererseits ein Steuerventil betätigt, das die
Zufuhr von Druckluft zu einem weiteren pneumatisch betätigten Stellkolben steuert,
der eine auf die Vorratsrolle einwirkende Bremsvorrichtung betätigt, zu vermeiden,
ist gemäß der Erfindung die Anordnung so getroffen, daß mit dem Tragarm der Pendelwalze
ein Zylinder verbunden ist, in dem ein auf das Steuerventil einwirkender, beim normalen
Betrieb der Maschine beidseitig mit Druckluft beaufschlagter Kolben geführt ist,
wobei der dem Pendelwalzentragarm benachbarte Raum zwischen diesem Kolben und dem
Zylinder mittels eines Magnetventils entlüftbar ist, das mittels eines bei Betätigung
des Abstellschalters der Maschine erregbaren Relais verzögert gegenüber dem Entlüften
des Zylinders das Abstellen und das
Bremsen der Maschine einleitet. Damit wird erreicht,
daß, bevor das Schnellstoppsignal bei der Presse, also der Bearbeitungsmaschine
ankommt, eine zusätzliche Bremskraft auf die Vorratsrolle ausgeübt wird, ohne daß
dabei die Reguliervorrichtung überbrückt wird.
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Dabei ist der Zeitunterschied zwischen der zusätzlichen auf die Vorratsrolle
ausgeübten Bremskraft und dem an der Presse eintreffenden Stoppsignal klein und
entspricht dem Bruchteil einer Sekunde.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Spannvorrichtung gemäß der
Erfindung im Zusammenwirken mit einer drehbaren Vorratsrolle, Fig. 2 eine vergrößerte
Darstellung eines Teiles der Fig. 1, Fig. 3 ein elektrisches Schaltdiagramm und
einen elektrischen, mit einem Zeitrelais ausgestatteten Steuerkreis, Fig. 4 eine
Kurve, auf der die Pressengeschwindigkeit und die auf die Vorratsrolle ausgeübte
Bremskraft als Funktion der Zeit eingezeichnet sind.
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In Fig. 1 ist eine Vorratsrolle mit 1 bezeichnet, von der eine Bahn
2 abgewickelt wird, die zu einer nicht dargestellten Presse läuft. Rollen 3 und
4 sind weitere Vorratsrollen, die angetrieben und durch bekannte Einrichtungen in
Berührung mit der Bahn derart gebracht werden können, daß die Presse ständig arbeitet,
ohne daß ein Abschalten und Neueinfädeln einer Bahn notwendig wird.
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Eine insgesamt mit 10 bezeichnete Spannvorrichtung weist einen schwenkbaren
Pendelwalzentragarm 11 auf, auf dem eine schwingende Tastrolle 12 oder Pendel walze
befestigt ist, über die die Bahn läuft.
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Der Arm 11 ist auf einer Schwingachse 13 drehbar angeordnet. Dabei
wird das Übergewicht des Armes, wenn dieser sich nicht in senkrechter Lage oberhalb
des Schwinbarmes 13 befindet, durch eine Ausgleichsfeder 14 ausgeglichen. Ein pneumatisch
betätigter Stellkolben 15 bewegt den Arm gemäß Fig. 1 in Abahängigkeit von dem auf
ihn ausgeübten, über ein handbetätigtes Steuerventil 19 eingestellten Luftdruck,
wie weiter unten noch des näheren erklärt wird. Die Wirkung dieser Anordnung ist
derart, daß zur Bewegung des Armes 11 die gleiche Kraft vom Stellkolben 15 über
den ganzen Schwenkbereich der Tastrolle ausgeübt werden muß. Wenn daher der Stellkolben
15 nicht unter Luftdruck steht, so verbleiben die Tastrolle und der Arm unter der
Wirkung der Ausgleichsfeder 14 in der jeweils letzten Stellung.
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AIit der einen Seite des Armes 11 ist ein Stoßdämpfer 16 verbunden,
so daß nur in einer Richtung eine Dämpfwirkung ausgeübt wird. Der Stoßdämpfer 16
läßt den Arm 11 frei nach außen entgegen dem Uhrzeigersinn (Fig. 1) schwingen wenn
die Spannung der Bahn nachläßt, und verlangsamt seine Schwenkung im Uhrzeigersinn,
wenn die Spannung der Bahn zunimmt. Der Stoßdämpfer dient also dazu, ein übermäßiges
Pendeln oder ein Überregulieren des Armes zu verhindern, wie weiter unten des näheren
erklärt wird.
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Der Stellkolben 15 ist mit Hilfe einer Leitung 18 an das handbetätigte
Drucksteuerventil 19 angeschlossen, durch das die Spannung der Bahn auf den gewünschten
Wert eingestellt wird. Das Ventil 19 ist seinerseits über eine Leitung 20 mit einer
nicht dargestellten Luftdruckquelle verbunden.
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Ein Dreiwegebremsventil 21 oder Steuerventil ist über eine Leitung
22 mit der gleichen Druckquelle wie das Ventil 19 verbunden. Das Steuerventil 21
besitzt eine Druckregulierfeder 21', die durch eine Kurbel 23 zusammengepreßt wird.
Wenn die Kurbel 23 von unten gegen die Ventilfeder drückt, fließt Luft durch die
Leitung 24 zu einem pneumatisch betätigten Stellkolben 25, während zu gleicher Zeit
Luft durch die Leitung 26 zu einem Zylinder 27 fließt. Dieser Zylinder ist so angeordnet,
daß der ihm zugeführte Regulierdruck von der Abgangsseite des Steuerventils 21 abgenommen
ist, so daß der Zylinder die vom Steuerventil selbst getragene Regulierfeder 21'
zusammendrückt und die zum Zusammenpressen benötigte Energie kompensiert.
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Der Stellkolben 25 wird so betätigt, daß die Spannung am Bremsriemen
28 verstärkt wird, wenn Luft in den Zylinder vom Steuerventil 21 her einströmt.
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Zwar ist ein stationärer Bremsriemen in der Zeichnung dargestellt,
doch kann der Stellkolben auch mit einem umlaufenden System von Spannungsriemen
zusammenwirken, die über die Rolle 1 laufen.
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Ein Vierwege-Luftmagnetventil 30 ist mit der Druckquelle über eine
Leitung 31 verbunden. Das Slagnetventil 30 ist ferner über Drähte 32 und 33 mit
der Pressenschalttafel verbunden, und auf seine Betätigung wird weiter unten näher
eingegangen. Das Magnetventil 30 ist durch biegsame Leitungen 34 und 35 mit einem
Schndlstoppzylinder 36 verbunden.
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Wenn das Magnetventil 30 erregt und damit geöffnet ist, so wird die
linke Kammer des Zylinders 36 drucklos, so daß eine Kolbenstange 37 eingezogen wird,
die ihrerseits auf die Kurbel 23 einen solchen Druck ausübt, daß Luft zum Stellkolben
25 zur Überwindung der Trägheit der Rolle 1 strömen kann. Wichtig ist dabei, daß
keine Bewegung der Tastrolle 12 in Vorwärtsrichtung in dem Augenblick eintritt,
wenn der
Zylinder 36 betätigt wird, und daß die Belastung oder Stellung der Rolle
12 gleich bleibt. Es ist ferner zu beachten, daß durch diese Art der Betätigung
des Zylinders 36 die Spannvorrichtung 10 nicht ausgeschaltet wird und daß daher
der Arm 11 ohne weiteres noch schwingen kann, um die Spannung der Bahn konstant
zu halten.
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Über eine Auslaßleitung 38 kann die Luft vom Steuerventil 21 über
einen Auslaßtopf 39 austreten.
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Eine Leitung 40 dient dazu, das Magnetventil 30 ebenfalls über den
Auslaßtopf 39 zu entlüften.
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In Fig. 3 ist schematisch die elektrische Schaltung dargestellt,
mit deren Hilfe ein Stellkolben vor der Betätigung der Bremsen zum Abbremsen der
Presse betätigt werden kann. In der elektrischen Schaltung sind vorgesehen eine
Stromquelle 50, ein auf Spannung ansprechendes Arbeitsrelais 51, das mit einem auf
der Pressenantriebswelle angeordneten Tachometergenerator verbunden ist und das
geschlossen wird, wenn die Presse eine vorbestimmte Geschwindigkeit erreicht, ein
Stoppzusatzrelais 52, ein Stopprelais 53 und ein Stoppdruckknopf oder Abstellschalter
54.
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Über das Stopprelais 53 werden andere Relais in Kaskadenform gesteuert,
so daß bei Erregung desselben die anderen Relais so betätigt werden. daß die Presse
von »Betrieb« auf »Stopp« umgeschaltet wird, alle Antriebsvorrichtungen abgeschaltet
werden und eine Bremskraft an die Presse angelegt wird.
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Wenn die Presse mit normaler Geschwindigkeit läuft, ist das Relais
51 geschlossen, so daß bei Betätigung des Stoppdruckknopfes 54 das Stoppzusatzrelais
52 und Relais 53 sofort erregt werden, so daß über das Relais 52 das Magnetventil
30 erregt und damit geöffnet wird, wodurch auf den Stellkolben 25 ein zusätzlicher
Druck ausgeübt wird. Dabei entsteht eine kleine Verzögerung, bevor die den Pressenantrieh
und Bremsen betätigenden Relais infolge ihrer Kaskadenanordnung ansprechen. Diese
Verzögerung ist üblicherweise von der Größenordnung von ungefähr l/lo Sekunde. Wenn
die Geschwindigkeit der Presse auf einen vorbestimmten Betrag absinkt, öffnet sich
das Spannungsrelais 51, so daß der zugehörige Stromkreis unterbrochen wird. Hierdurch
fällt das Relais 52 ab, und das Magnetventil 30 wird aberregt und schließt sich
wieder. Damit hört der dem Stellkolben 25 aufgedrückte Zusatzdruck auf. Bei den
niedrigeren Geschwindigkeiten, nachdem die Presse ausreichend verlangsamt wurde,
übt die Spannvorrichtung 10 allein eine ausreichende Bremskraft auf die Rolle 1
aus, um die Wirkung der Trägheit zu überwinden, so daß die durch die Betätigung
des Stellkolbens 25 hervorgerufene Zusatzkraft nicht mehr benötigt wird.
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In Fig. 4 zeigt die Kurve 60 den in der zum Stellkolben 25 führenden
Leitung 24 herrschenden Überdruck in kg/cm2 und die Kurve 61 die Pressengeschwindigkeit
in Abdrucke pro Stunde, beide als Funktion der Zeit.
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Hieraus ist ersichtlich, daß die Bremskraft auf die Vorratsrolle
ausgeübt wird, bevor die Pressengeschwindigkeit absinkt, und ungefähr il Sekunde
nach der Betätigung des Stoppknopfes wirkt die maximale Bremskraft auf die Vorratsrolle.
Diese Erhöhung des Bremsdruckes überwindet die Rollenträgheit, und es kann nun die
Rolle in der Weise angehalten werden, daß die Spannung der Bahn im wesentlichen
konstant bleibt.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung kann am besten im Zusammenhang
mit Fig. 1 verstanden werden. Das Steuerventil 19 wird so eingestellt, daß der pneumatisch
betätigte Stellkolben 15 unter dem gewünschten
Druck steht und die
Bahn 2 eine vorbestimmte Spannung erhält. Wenn sich nun infolge eines leichten Absinkens
der Pressengeschwindigkeit die Spannung der Bahn ermäßigt, so verursacht der Stellkolben
15 eine Bewegung der Tastrolle 12 nach links, um dieses Abfallen der Spannung auszugleichen.
Hierdurch wird wiederum die Kurbel 23 gegen die Ventilfeder 21' gedrückt, so daß
Druckluft über die Leitung 24 dem Stellkolben 25 zugeführt wird. Wenn der Stellkolben
25 sich mit Druckluft füllt, wird die Spannung des Spannriemens 28 erhöht, der seinerseits
nunmehr eine größere Bremskraft auf die Rolle 1 ausübt. Hierdurch wird die Spannung
der Bahn 2 so erhöht, daß die Tastrolle sich im Uhrzeigersinn zur Kompensierung
der Erhöhung der Spannung der Bahn zu bewegen versucht. Wenn die Presse bei normaler
Betriebsgeschwindigkeit läuft, erfolgt diese automatische Regulierung ständig in
entsprechend kleinen Beträgen. Die Bewegung der Tastrolle 12 ist mit dem Auge kaum
wahrnehmbar, doch bewegt sie sich so, daß im Stellkolben 25 der richtige Kolbendruck
aufrechterhalten und eine konstante Bahnspannung erzielt wird. Beispielsweise erhöht
sich der Luftdruck auf den Kolben allmählich. wenn die Rolle verbraucht wird, so
daß beispielsweise, wenn sie sehr klein geworden ist, der im Stellkolben 25 auftretende
Druck ungefähr doppelt so hoch ist wie bei einer neuen Rolle.
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Wenn die Presse plötzlich angehalten werden muß, so wird der Schnellstoppknopf
gedrückt, der das Magnetventil 30 (Fig. 2) betätigt. Die Betätigung dieses Ventils
geschieht ungefähr l/lo Sekunde bevor der Pressenantrieb abgeschaltet und die Bremsen
über das elektrische System angelegt werden. Wenn das Vierwegeventil 30 erregt und
damit geöffnet wird, so wird die linke Endkammer des Stoppzylinders 36 entlüftet,
wodurch die wirksame Länge der Kolbenstange 37 verkleinert wird. Hierdurch wird
die Kurbel 23 gegen die Ventilfeder 21' gedrückt, so daß zusätzliche Druckluft dem
Stellkolben 25 zugeführt wird, wodurch die Bremskraft auf die Vorratsrolle 1 erhöht
wird, bevor
die Bremsen auf die Presse wirken. Es ist wichtig, daß die Belastung
der Tastrolle 12 nicht vermehrt oder diese Rolle überbrückt wird, so daß die Tastrolle
die Spannung der Bahn auch jetzt noch reguliert, da sie frei um die Schwingachse
13 schwingen kann. Jede Bewegung der Rolle um die Achse 13 verursacht eine weitere
Bewegung der Kurbel 23 zusätzlich zu der durch die Betätigung des Magnetventils
30 verursachten Bewegung, wodurch ebenfalls die Spannung der Bahn in der gewünschten
Weise geändert wird.