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Einrichtung zum Ausgleich der an einem kontinuierlich zwischen Bearbeitungswerkzeugen
durchlaufenden Glasband wirksamen Bremskräfte Die Erfindung bezieht sich auf eine
Einrichtung zum Ausgleich der an einem kontinuierlich zwischen den Bearbeitungswerkzeugen,
insbesondere Polierwerkzeugen, durchlaufenden Glasband wirksamen Bremskräfte.
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Bei der Herstellung von Spiegelglas in kontinuierlichen Betrieb wird
zunächst durch Auswalzen von geschmolzenem Glas ein Glasband hergestellt. Das Glasband
durchläuft anschließend einen Kühlkanal, in dem es einer geregelten Abkühlung unterworfen
wird, und wird im Anschluß daran einer Anlage zugeführt, die aus einer Gruppe von
Werkzeugen bzw. Werkzeugpaaren besteht, welche gleichzeitig die beiden Flächen des
Bandes schleifen. An diese Schleifaggregate schließt sich eine Gruppe von Polieraggregaten
an, die ebenfalls unter Umständen paarweise angeordnet sind und die die beiden Flächen
des Bandes gegebenenfalls gleichfalls polieren.
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Bei diesem Verfahren erfolgt der Vorschub des Glasbandes durch umlaufende,
das Band zwischen sich einklemmende und mitnehmende Transportwalzenpaare. Statt
solcher Mitnahmewalzen können auch andere Organe verwendet werden, die die gleiche
Aufgabe erfüllen.
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Die Transportwalzenpaare sind in der Regel hinter jedem Werkzeugpaar
bzw. hinter jeder Gruppe von Werkzeugpaaren angeordnet. Die von diesen Walzen auf
das Glasband übertragene Zugkraft muß einen in verhältnismäßig engen Grenzen liegenden
Wert aufweisen. Die Grenzen der Zugkraft sind dadurch gegeben, daß einmal der durch
die Werkzeuge auf das Glasband ausgeübte Reibungswiderstand überwunden und das Glasband
durch die Werkzeuge hindurchgefördert werden rnuß und daß zum anderen die nach überwinden
der Reibungskraft verbleibende überschüssige Zugkraft einen bestimmten Wert nicht
übersteigen darf, weil es sonst zum Bruch oder zu Schädigungen des Glasbandes kommt.
Man hat bereits versucht, dieser Schwierigkeit dadurch Herr zu werden, daß man die
Transportwalzen mit einem bestimmten regelbaren Drehmoment antrieb, während sich,
um den Einfluß von in der Praxis auftretenden Durchmesserunterschieden der Walzen
auszuschalten, die Umlaufgeschwindigkeit der Walzen in gewissen Grenzen ändern kann.
Um ein noch vollkommeneres Ergebnis zu erzielen, ist es ebenfalls bekannt, daß das
auf jedes Transportwalzenpaar ausgeübte Drehmoment und ihre Umfangsgeschwindigkeit
unabhängig von dem Hauptantrieb oder dessen Geschwindigkeit sind.
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Durch diese bekannte Vorrichtung wird erreicht, daß bei gleichbleibendem
Reibungswiderstand eine konstante Zugkraft auf das Glasband ausgeübt wird. Die Anordnung
arbeitet zufriedenstellend bei der bisher üblichen Arbeitsweise, bei der ein verhältnismäßig
geringer Andruck der Werkzeuge und eine verhältnismäßig geringe Vorschubgeschwindigkeit
des Glasbandes zur Anwendung kommen und die auf das Glasband wirkenden Bremskräfte
einigermaßen konstant bleiben. Bei neuzeitlichen Anlagen hoher Leistung, die insbesondere
in der Polierphase mit hohem Arbeitsdruck der Werkzeuge und mit gesteigerter Relativgeschwindigkeit
zwischen Glasband und Werkzeugen arbeiten, ergeben sich jedoch erhebliche Schwierigkeiten.
Diese sind darauf zurückzuführen, daß unter den genannten Bedingungen der durch
die Werkzeuge ausgeübte Reibungswiderstand und damit die Abbremswirkung erheblichen
Schwankungen unterworfen sind. Diese Schwankungen beruhen darauf, daß der Reibungswiderstand
von vielen Faktoren abhängig ist, wie z. B. dem Andruck der Werkzeuge, der Werkzeugart,
der Poliermittelmenge usw., die nicht eindeutig bestimmbar sind und sich laufend
ändern können. Derartige Änderungen in der Abbremswirkung führen jedoch zu Unregelmäßigkeiten
im Glasbandvorschub und können deshalb leicht zu Brüchen in dem bereits verfestigten
Bandabschnitt bzw. zu Dehnungen oder zu Verwerfungen in dem noch verformbaren Teil
des Bandes führen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht
darin, den Antrieb der Transportwalzen so auszubilden, daß auch dann, wenn in den
auf das Glasband einwirkenden Bremskräften mehr oder weniger starke Schwankungen
auftreten, die Bremskräfte in jedem Augenblick durch die mit Hilfe der Transportwalzen
auf das- Glasband übertragenen Zugkräfte kompensiert werden und auf der anderen
Seite die nach Kompensation der Bremskräfte verbleibende Zugkraft stets einen in
etwa konstanten, für das Glasband unschädlichen Wert aufweist. Durch die Erfindung
soll ein stets gleichmäßiger und konstanter Glasvorschub bzw. Bandgeschwindigkeit
gewährleistet werden, so daß jede schädigende Beeinflussung des Glasbandes mit Sicherheit
vermieden wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die auf jedes
Transportwalzenpaar ausgeübte Zugkraft in Abhängigkeit von der jedem Werkzeugpaar
zugeführten Antriebsleistung und in Abhängigkeit- von ddr "gewählten Bandgeschwindigkeit
bzw. von dem Verhältnis der Bandgeschwindigkeit zu der Werkzeugeschwindigkeit regelbar
ist.
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Bei spanabhebenden Werkzeugmaschinen ist es zwar bekannt, den Yorschub
des Werkstückes in Abhängigkeit von dem Bearbeitungswiderstand zu regeln. Diese
bekannte Maßnahme ist jedoch für die kontinuierliche Herstellung von Spiegelglas
nicht anwendbar, weil es hier gerade darauf ankommt, die Vorschubgeschwindigkeit-
des Glasbandes konstant zu halten.
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Durch die erfindungsgemäße Regelung der auf jedes Transportwalzenpaar
ausgeübten Zugkraft in Abhängigkeit von der Antriebsleistung der Werkzeugpaare wird
erreicht, daß in jedem Augenblick durch eine solche Zugkraft im Glasband wirksam
ist, daß die durch die Werkzeuge ausgeübten Bremskräfte gerade überwunden werden
und der Transport des Glasbandes mit gleichbleibender Geschwindigkeit gesichert
ist. Wenn sich die Bremskräfte auf Grund einer Änderung des Reibungswiderstandes
erhöhen, erhöht sich automatisch die auf das Glasband ausgeübte Zugkraft, und umgekehrt
verringert sich die Zugkraft in dem Maße, in dem sich die Bremskräfte verringern.
Ein Bruch oder eine Beschädigung des Glasbandes, die darauf zurückzuführen sind,
daß die aus Bremskraft und Zugkraft resultierende Kraft für das Glasband zulässige
Werte überschreitet, wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Sicherheit
vermieden. Darüber hinaus wird jede Geschwindigkeitsänderung des Glasbandes als
Folge der Änderung in der Abbremsung durch die Werkzeuge ausgeschlossen, gleichgültig,
wie groß diese Änderungen sind, weil ja die Bremswirkung in jedem Augenblick für
jedes Werkzeugpaar bzw. jede Gruppe von Werkzeugpaaren durch die Wirkung seines
benachbarten Mitnahmeorgans ausgeglichen wird.
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Als Führungsgröße für die Regelung der Zugkraft wird erfindungsgemäß
die jedem Werkzeugpaar zugeführte Antriebsleistung gewählt. Es wurde gefunden, daß
die Antriebsleistung der Reibleistung und damit der Bremskraft proportional und
daher für die Regelung der Zugkraft hervorragend geeignet ist.
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Die Bremskraft ist jedoch nicht nur proportional der Reibleistung,
sondern ebenfalls dem Verhältnis der Glasbandgeschwindigkeit zu der Werkzeuggeschwindigkeit.
Wenn, wie es in der Regel der Fall ist, Glasbandgeschwindigkeit und Werkzeuggeschwindigkeit
beim Fabrikationsprozeß konstant bleiben, genügt es, wenn die Zugkraft lediglich
in Abhängigkeit von der Antriebsleistung der Werkzeugpaare geregelt wird. Falls
sich jedoch die Werkzeuggeschwindigkeit und/oder, wie es beispielsweise bei Änderungen
der Bandstärke vorkommt, die Bandgeschwindigkeit ändert, wird erfindungsgemäß die
Zugkraft auch in Abhängigkeit von dem Verhältnis Bandgeschwindigkeit zu Werkzeuggeschwindigkeit
geregelt.
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In Weiterbildung der Erfindung wird die ausgeübte Zugkraft auf die
Walzenpaare auf einen Wert eingeregelt, der die Bremskräfte der Werkzeuge gering"
fügig übersteigt. Zum Ausgleich der überschußzugkräfte wird dann ein angetriebenes
Ausgleichsbremsglied vor der Werkzeuggruppe angeordnet.
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Das Ausgleichsbremsglied kann mit einem Freilauf versehen sein, der
bei einer die gewählte Bandgeschwindigkeit unterschreitenden Zulaufgeschwindigkeit
des Bandes zum Ausgleichsbremsglied einen freien Banddurchlauf mit der geringeren
Geschwindigkeit durch das Glied ermöglicht.
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Zusätzlich zum Ausgleichsbremsglied kann hinter dem Kühlkanal ein
weiteres,_mit einem Freilauf versehenes Antriebsglied angeordnet sein, dessen Umfangsgeschwindigkeit
kleiner als die des Ausgleichsbremsgliedes ist.
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Nachstehend wird die Erfindung gemäß einem Ausführungsbeispiel an
Hand der Zeichnungen beschrieben. Von diesen zeigt F i g. 1 eine Anlage zur kontinuierlichen
Herstellung von Spiegelglas in schematischer Darstellung, F i g. 2 eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung und F i g. 3 ein Ausgleichsgetriebe, durch
das bei Anwendung mehrerer Transportwalzenpaare die Gleichheit der auf das Band
ausgeübten Drehmomente gewährleistet wird.
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In F i g. 1 ist mit 1 das Glasband bezeichnet, das nach seinem Austreten
aus der Schmelzwanne 2 zwischen den zylindrischen Walzen 3 ausgewalzt wird. Das
Band wird durch die Mitnahmewirkung der folgenden Walzen oder Walzenpaare 4 aufeinanderfolgend
durch den Kühlkanal s und die kontinuierlich arbeitende Schleifvorrichtung 6 bekannter
Bauart mit verhältnismäßig kleinem Andruck der Schleifwerkzeuge, etwa 15 kg/dm2
Reibfläche, transportiert.
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Die folgende, ebenfalls an sich bekannte kontinuierlich arbeitende
Vorrichtung zum Polieren der beiden Flächen des Bandes besteht aus den in üblicher
Weise ausgebildeten Polierscheiben 7 von rechteckiger Gestalt, die kreisparalleförmige
Bewegungen von hoher Frequenz und geringer Amplitude ausführen. Der Andruck der
Polierwerkzeuge beträgt etwa 50 kg/dm2 Arbeitsfläche.
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Jedem Paar von Polierscheiben 7 ist abgangsseitig ein Mitnahmeorgan
8 zugeordnet, das aus einem oder mehreren Walzenpaaren - im Fall des Ausführungsbeispiels
einem Walzenpaar - besteht, die das Glasband zwischen sich einklemmen und auf dieses
eine Zugwirkung ausüben, die gleich oder etwas größer ist als die Abbremskraft der
davorliegenden Polierscheibe 7.
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Eingangsseitig ist ein Ausgleichsbremsglied in Gestalt von Walzen
9 angeordnet, welche das Glasband mit einem Druck zwischen sich einpressen, der
ein
Gleiten verhindert. Diese Walzen 9 werden derart angetrieben,
daß ihre Umlaufgeschwindigkeit einen konstanten Wert beibehält, der nicht durch
die Zugwirkung, die auf sie von der Abgangsseite her von den Walzen 8 durch das
Glasband übertragen wird, beeinflußt wird.
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Die dem Glasband 1 durch das Ausgleichsbremsglied 9 erteilte Vorschubgeschwindigkeit
wird in einem vorbestimmten Verhältnis zu der Walzengeschwindigkeit gewählt, welches
das Zusammenziehen des Glasbandes im Verlauf seiner Abkühlung in dem Kühlkanal s
berücksichtigt.
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Die Anlage kann außerdem gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung
am Austritt des Kühlkanals ein dem Organ 9 ähnlich ausgebildetes Antriebsglied 10
aufweisen, das wie dieses dem Glasband eine bestimmte Geschwindigkeit erteilt, jedoch
mit dem Unterschied, daß die gewählte Geschwindigkeit etwas kleiner ist als die
des Organs 9 und der Antrieb der Walzen 10 über einen Freilauf erfolgt, so daß sie
bei normalem Lauf durch das Glasband mitgenommen werden. Der Freilauf ist so ausgebildet,
daß er einen möglichst kleinen Sperrweg, der vorzugsweise Null beträgt, aufweist.
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Unter diesen Bedingungen wird im Fall eines Bruchs des Glasbandes
im Bereich zwischen den Organen 9 und 10 der zulaufseitig zur Bruchstelle
liegende Teil des Bandes durch das Organ 10 mit einer Geschwindigkeit bewegt,
die etwas kleiner ist als die ihm ursprünglich durch das Organ 9 erteilte, so daß
die Bruchstelle sich erweitert und hierdurch die sonst als Folge eines Bruchs auftretenden
Schäden begrenzt werden. Wegen der oben beschriebenen Ausbildung des Freilaufs tritt
im Augenblick des Bruchs kein momentaner Stillstand in der Fortbewegung des Teiles
des Glasbandes, welches durch das Organ 10 bewegt wird, ein, und es werden demzufolge
Wulstbildungen in dem noch weichen, in den Kühlkanal einlaufenden Glas vermieden.
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Man kann auch die umgekehrte Anordnung treffen, d. h. die Walzen des
Organs 9 im Freilauf und die Walzen des Organs 10 mit einer vorgeschriebenen
Geschwindigkeit umlaufen lassen. In diesem Fall bremsen die Walzen 10 die Zugbeanspruchungen,
die das Polieraggregat ausübt, ab, wobei die beträchtliche Länge des Glasbandes,
die sich zwischen dem Organ 10 und der Poliervorrichtung befindet, beim normalen
Betrieb die diesen Beanspruchungen gegebenenfalls überlagerten Schwingungen dämpft.
Im Fall eines Bruchs des Glasbandes zwischen den Organen 9 und 10 erfüllt hierbei
statt des Organs 10 das Organ 9 die Aufgabe der Geschwindigkeitsregelung des Glasbandes.
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Die automatische Anpassung der durch ein Mitnahmeorgan 8 ausgeübten
Zugkraft an die jeweilige Abbremswirkung des zugeordneten Werkzeuges 7 kann leicht
erfolgen. Wie gefunden wurde, ist die durch das Werkzeug ausgeübte Bremswirkung
gleichzeitig proportional der Reibkraft, die dieses Werkzeug auf das Glas ausübt,
und auch proportional dem Verhältnis von Glasbandgeschwindigkeit und Werkzeuggeschwindigkeit.
Es genügt also, das Organ 8 durch einen Motor anzutreiben, der automatisch einerseits
durch einen die Geschwindigkeit des Glasbandes anzeigenden Tachometer gesteuert
wird, wobei die Geschwindigkeit des Werkzeuges praktisch konstant ist, und der andererseits
durch die Anzeigen einer Vorrichtung zur Messung der durch die Polier-Scheibe auf
das Glas ausgeübten Energie, d. h. in Abhängigkeit von der aufgenommenen Antriebsleistung
für die Polierscheiben oder jeden anderen damit proportionalen Wert gesteuert wird.
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Der motorische Antrieb der Mitnahrneorgane 8 erfolgt also durch bekannte
Mittel in einer solchen Weise, daß ihre Zugwirkung auf das Glasband, nicht aber
die Geschwindigkeit, mit der sie das Glasband ziehen, auf einen bestimmten Wert
geregelt ist.
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Nachstehend wird eine Ausführungsform der Regeleinrichtung an Hand
der F i g. 2 beschrieben. Bekanntlich ist die durch die Poliervorrichtung 7 auf
das Glasband ausgeübte Bremskraft proportional einerseits der Polierarbeit, also
der motorischen Leistungsaufnahme, andererseits dem Verhältnis der Geschwindigkeiten
des Bandes zu der des Werkzeuges oder, falls die Geschwindigkeit des Werkzeuges
konstant ist, der Vorschubgeschwindigkeit des Bandes. An den Hauptmotoren M zum
Antrieb der Poliervorrichtungen wird ein Wattmeter W angebracht, welches eine Anzeige
liefert, die proportional der Polierkraft ist. Andererseits ist ein geschwindigkeitsabhängiger
Generator T vorgesehen, welcher mit der Vorschubgeschwindigkeit des Glasbandes angetrieben
und ein dieser Geschwindigkeit proportionales Signal liefert. Diese beiden Signale
werden einem an sich bekannten sogenannten Meß- und Bezugswertumformer CM zugeleitet.
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Dieser Umformer empfängt außerdem ein Rückkopplungs-Schleifensignal
Cl. Er liefert seinerseits ein Steuersignal nach dem Steuerkreis der - Regelapparatur
AR. Die Regelapparatur AR empfängt außerdem den Spannungswerten des die Walzen 8
treibenden Motors M2 entsprechende Signale C3. Die Regelapparatur AR steuert die
Stromversorgung des Motors M2, der die Mitnahmewalzen 8 antreibt.
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Falls wie gemäß dem beschriebenen Beispiel die Organe 8, 9, 10 aus
einer Gesamtheit von Walzen bestehen, ist es notwendig, die Drehmomente der verschiedenen
Motoren so auf die Walzen zu verteilen, daß sie untereinander gleich sind.
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Es wurde nun gefunden, daß im Fall einer starren mechanischen Kupplung
der Walzen miteinander schon ein geringer Unterschied zwischen dem Verhalten der
einzelnen Walzen (Änderung des Durchmessers, gegebenenfalls der Härte ihrer Gummiverkleidung
usw.) in sich im Laufe der Zeit allmählich anhäufender Weise zu Ungleichmäßigkeiten
des Laufes, d. h. des Umfangsweges, und demzufolge erheblichen Unterschieden zwischen
den durch die einzelnen Walzen übertragenen Momenten führt. Die Walzen, deren Moment
abnimmt, nehmen dann weniger und weniger an der Mitnahmearbeit, die ihre Aufgabe
ist, teil, während diejenigen Walzen, deren Moment anwächst, schließlich auf dem
Glas gleiten, weil die Tangentialkraft die Haftgrenze übersteigt. Um diesen letzteren
Nachteil auszugleichen, kann die Gleichheit der Momente durch eine an sich bekannte
Kaskadenschaltung von Differentialgetrieben sichergestellt werden.
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Eine solche außerhalb der Erfindung liegende Anordnung ist an Hand
der F i g. 3 beschrieben. In dieser Figur ist mit M3 ein Mitnahmemotor bezeichnet,
der ein Differentialgetriebe 12 von an sich bekannter Bauart, wie es z. B. für die
Treibachsen von Motorfahrzeugen verwendet wird, treibt. Jede der Austrittswellen
13 und 14 des Differentialgetriebes 12 wirkt auf ein anderes Differentialgetriebe
15 und
16. Die eine der Austrittswellen 17 und 18 der Differentialgetriebe
15 und 16 wirkt auf eine Walze 19 bzw. 20, die andere Austrittswelle 21 bzw. 22
der Differentialgetriebe 15 und 16 wirkt über Kehrräder 23 und 24 auf die den Walzen
19 und 20 zugeordneten Walzen 25 und 26. Diese Einwirkungen erfolgen über homokinetische
Doppelkardangelenke 17.
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Die Walzen können ferner auch durch Einzelmotore, die jedoch nicht
Synchronmotore sein dürfen, angetrieben werden, wobei der Ausgleich der Momente
dann durch die Untereinandergleichheit der Motore und ihrer Stromversorgung erzielt
wird. In diesem Fall häuft sich die Wirkung der Laufungleichheiten nicht allmählich
an.