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Einrichtung zur Lageregelung laufender Bänder Die Erfindung bezieht
sich auf Einrichtungen zur Regelung der Lage laufender bandförmiger Wickelgüter
- insbesondere aus Blech - in Wickelvorrichtungen mit einem quer zur Laufrichtung
des Wickelgutes verschiebbaren Auf- oder Abwickelhaspel, dessen Lage mittels eines
Reglers verstellbar ist, der in Abhängigkeit von der Bahnkantenlage des Gutes steuerbar
und in Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit in Längsrichtung sowie der Verschiebegeschwindigkeit
quer zur Laufrichtung beeinflußbar ist. Im besonderen betrifft sie eine Einrichtugn
zur Lageregelung an bewegten Blechbändern, die in elektrolytischen Entfettungsanlagen
durch ein Reinigungsbad transportiert und dabei von einem Abwickelhaspel abgewickelt
und auf einen Aufwickelhaspel aufgewickelt werden.
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Es sind Einrichtungen dieser Art bekannt, bei denen als Meßglied
ein Kontaktfühler vorgesehen ist, der beim Vorliegen einer eine Schwelle überschreitenden
Lageabweichung einen der Abweichungsrichtung entsprechenden Kontakt zur Betätigung
einer von zwei Magnetpulverkupplungen schließt.
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Diese gegensinnig mit gleicher Geschwindigkeit umlaufenden Magnetpulverkupplungen
werden in Abahängigkeit von der Längsgeschwindigkeit des Gutes angetrieben. Die
jeweils angeschaltete Magnetpulverkupplung wirkt über ein Stellglied - eine Mutter
mit einer Spindel - auf eine Transportwalze für das Gut im Sinne einer Lageänderung
ein. Die Längsgeschwindigkeit des Gutes liefert also die ihr proportionale, vom
Meßglied für die Dauer der Lägeabweichung angeschaltete Stellgeschwindigkeit.
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Bei solchen Lageregeleinrichtungen ist auch bereits die Korrekturgeschwindigkeit,
also die Verschiebegeschwindigkeit, als Einflußgröße berücksichtigt worden.
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Ferner sind Anordnungen bekannt, bei denen eine Kante des Gutes von
einem bei Überschreiten einer gewissen Größe einer Lageabweichung des Gutes schaltend
ansprechenden Fotozellenfühler abgetastet wird. Das Gut wird von einer rotierenden
Welle in Längsrichtung vorgezogen, die außerdem auf einen Kontaktgeber einwirkt.
Beim Ansprechen des Fühlers wird der Kontaktgeber in Tätigkeit gesetzt, der eine
der Winkelgeschwindigkeit der Welle und mithin der Längsgeschwindigkeit des Gutes
proportionale Impuls anzahl auf ein Stellglied zur Lageverstellung des Gutes gibt.
In diesem Fall ist also die Stellgeschwindigkeit des Stellgliedes naturgemäß abhängig
von der Längsgeschwindigkeit des Gutes.
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Ferner sind Einrichtungen zur Registerregelung an Druckmaschinen
bekannt, bei denen dem jeweiligen
Registerregler neben einem Signal, welches dem
Registerfehler entspricht, noch, ein Fehlersignal zugeführt ist, welches mit der
Bahngeschwindigkeit des Papiers in seiner Längsrichtung variabel ist.
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Anordnungen der eingangs naher bezeichneten Art leiden nun unter
dem Mangel, daß die Transportgeschwindigkeit des Bandes relativ beschränkt ist,
da der Aufwickel- bzw. der Abwickelhaspel mitunter eine mehrere Tonnen schwere Blechrolle
aufzunehmen hat, die mit ihrem beträchtlichen Trägheitsmoment eine schnellere Ausregelung
der Bandfehllage verhindern. Bei schneller bewegten Bändern ist deshalb zur stabilen
Regelung der Bandlage in den Kreis des Bandlagenreglers ein der Bewegungsgeschwindigkeit
des quer zur LaufriChtung des Bandes verschobenen Haspels proportionales Signal
zwecks Dämpfung der Regelschwingungen eingeführt worden. Eine solche Anordnung,
so zeigte sich, leidet noch unter dem Mangel, daß unterschiedliche Transportgeschwindigkeiten
des Bandes, die z. B. in vollautomatisch gesteuerten Reinigungsanlagen im Laufe
des Reinigungsprozesses, z. B. beim Einfädeln des Bandes in die Reinigungsanlage,
auftreten, dennoch zu Regelschwingungen führeh, die mit relativ großen Abweichungen
der Bandlänge von ihrem Sollwert verbunden sind und die demzufolge zu einem unsauberen
Wickelvorgang führen.
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In Verbesserung solcher Anordnungen wird eine Einrichtung der eingangs
näher bezeichneten Art vorgeschlagen, welche sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet,
daß die Verschiebegeschwindigkeit des Bandes als Gegenkopplungssignal in den Regler
eingeführt wird und daß im Übertragungspfäd dieses Signals eine Vorrichtung zur
gegensinnigen Steuerung des Gegenkopplnngssignals in Äbhängigkeit von der Längsgeschwindigkeit
des Bandes angeordnet ist.
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Mit Einrichtungen üach der Erfindung ist eine nicht unwesentliche
Steigenzng der Wickelgeschwin
digkeit bei stabiler Lage des Bandes
durchführbar, und es sind mit solchen Vorrichtungen die unterschiedlichsten Wickelgeschwindigkeiten
des in seiner Lage geregelten Bandes zulässig.
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In F i g. 1 bezeichnet 1 ein Metallband, das in Richtung des Pfeils
2 z. B. durch einen Aufwickelhaspel von einem Abwickelhaspel 3 abgezogen wird.
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Der Haspel 3 ist quer zur Laufrichtung des Bandes 1 verschiebbar gelagert.
Zur Verschiebung dient ein hydraulischer Stellmotor 4, dessen Stellkolben 5 zweiseitig
mit dem Druck des hydraulischen Druckmittels beaufschlagbar ist.
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Zur Regelung der Bandkantenlage sind zwei elektrische Bandkantenfühler
7 und 8 an den beiden Kanten des Bandes 1 vorgesehen. Bei den Fühlern handelt es
sich um lichtelektrischeAnordnungen, die an ihren Ausgangsklemmen elektrische Gleichspannungen
liefern, die der Abweichung der jeweiligen Bandkante von einer durch die Lage des
Fühlers vorgegebene Sollage proportional sind. Die Fühler selbst sind an den Bandkanten
beweglich gelagert. Sie sind den Kanten stets so nachführbar, daß das durch sie
erzeugte Fehlersignal Null ist.
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Hierzu sind die beiden Fühler quer zur Laufrichtung des Bandes mittels
einer Transportspindel 9 verschiebbar gelagert. Die Transportspindel 9 ist durch
einen Zweiphaseninduktionsmotor 10 über ein Getriebe 11 angetrieben; sie weist zwei
unterschiedliche Gewinde, ein Links- und ein Rechtsgewinde, derart auf, daß bei
einer Drehung der Spindel 9 die Bandkantenfühler7 und 8 gegenläufig entweder auf
die Bandmitte zu oder von der Bandmitte weg bewegt werden.
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Die Ausgangssignale der Fühler 7 und 8 werden den Gleichstromverstärkern
12 und 13 zugeführt. Die beiden Verstärker sind in Reihe geschaltet, so daß am Eingang
des Verstärkers 14 die Summe der Ausgangssignale beider Verstärker wirksam ist.
Entsprechend dieser Summe wird am Ausgang des Verstärkers 14 eine Wechselspannung
ausgesteuert, die über die Leitung 15 der Steuerwicklung des Induktionsmotors 10,
dessen Drehzahl durch die Amplitude der Wechselspannung der Leitung 15 und dessen
Drehrichtung durch den Phasenwinkel dieser Wechselspannung bestimmt ist, zugeführt
ist.
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Mit 16 ist ein Transduktorverstärker bezeichnet, dessen Steuerwicklungen
17 und 18 mit ihren magnetischen Steuerwirkungen gegeneinandergeschaltet sind, so
daß sich bei Gleichheit der die Wicklungen 17 und 18 durchfließenden Gleichströme
die Steuerwirkungen beider Wicklungen am Eingang des Verstärkers aufheben. Die Steuerwicklung
17 ist von einem dem Ausgangssignal des Verstärkers 13 entsprechenden Strom und
die Steuerwicklung 18 von einem dem Ausgangssignal des Verstärkers 12 entsprechenden
Gleichstrom durchflossen. Der Verstärker 16 steuert an seinem Ausgang eine Gleichspannung,
die an dem Potentiometer 19 abgreifbar ist.
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Die an dem Potentiometer 19 abgreifbare Spannung ist auf Grund der
geschilderten Verhältnisse der Differenz der beiden Steuersignale des Magnetverstärkers
proportional.
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Der Abwickelhaspel 3 ist mit einem Wechselstromtachometergenerator
20 gekuppelt, der an seinem Ausgang (Leitung 21) eine Wechselspannung erzeugt, deren
Amplitude mit der Bewegungsgeschwindigkeit des Haspels 3 quer zur Laufrichtung des
Bandes 1 variabel ist. Ein zweiter Tachometer-
generator22, der ebenfalls mit dem
Haspel 3 gekuppelt ist, gibt auf die Ausgangsleitung 24 ein Gleichspannungssignal,
das mit der Drehzahl des Haspels variabel ist. Der Generator 22 erzeugt - wie ersichtlich
- ein Signal, das die Bandgeschwindigkeit und den Wickeldurchmesser auf dem Haspel
berücksichtigt. Die Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser kann durch Kurvenscheibengetriebe
od. dgl. bei der Steuerung des Gegenkopplungssignals berücksichtigt werden. Es ist
aber auch möglich, den Generator über eine Rolle durch das Band direkt anzutreiben,
was in der Praxis zweckmäßiger ist.
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Das Signal der Leitung 21 speist das Potentiometer 25, dessen verstellbarer
Abgriff 26 durch einen Folgeregler 27 verstellt ist. Der Abgriff 26 ist mit dem
Eingang einer Gleichrichtervorrichtung 28 verbunden, der ausgangsseitig ein Potentiometer
29 nachgeschaltet ist. Am Potentiometer 29 fällt ein der Wechselspannungsamplitude
der Leitung 21 proportionales Gleichspannungssignal an, das der Gleichspannung des
Potentiometers 19 entgegengeschaltet ist. Die Differenz der Ausgangsspannung der
Vorrichtungen 16 und 28 ist dem Eingang eines Leistungsverstärkers 30 zugeführt.
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Der Folgeregler 27 verstellt den Abgriff 26 entsprechend dem Steuersignal
der Leitung 24, und zwar - vgl. F i g. 2 - gegensinnig in der Weise, daß bei einem
Drehzahlmeßwert des Generators 22, der großen Drehzahlen entspricht, am Eingang
der Vorrichtung 28 ein relativ kleines Gegenkopplungssignal vorhanden ist, während
bei kleinen Drehzahlen, d. h. bei relativ kleinen Transportgeschwindigkeiten des
Bandes 1, gemessen in seiner Laufrichtung, ein relativ großes Gegenkopplungssignal
in den Signalpfad des Lagereglers eingeführt ist.
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Das Signal der Leitung 24 ist dem Eingang des Schaltverstärkers 31
zugeführt, der einen Gleichstrommotor 32 in der Weise steuert, daß bei positiver
Steuerspannung am Eingang des Verstärkers 31 der Vorwärtsgang und bei negativer
Steuerspannung der Rücklauf des Motors eingeschaltet ist. Der Motor 32 verstellt
über das Getriebe33 den Abgriff 26 und gleichzeitig ein Potentiometer 34, das eine
Gegenkopplungsgleichspannung steuert, die über die Leitung 35 am Eingang des Schaltverstärkers
31 der Spannung der Leitung 24 entgegengeschaltet ist. Bei Gleichheit der beiden
am Eingang des Verstärkers wirksamen Spannungen wird der Motor 32 stillgesetzt.
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Das Ausgangssignal des Leistungsverstärkers 30 steuert ein elektromagnetisches
Tauchspulsystem 40, das über eine Feder 41 an das Strahlrohr 42 eines hydraulischen
Strahlrohrreglers 43 angreift. Das Strahlrohr 42 ist entgegen der Kraftwirkung einer
zweiten Feder 44 verstellbar; es steuert in bekannter Weise den Druck des hydraulischen
Arbeitsmittels des Reglers, das mittels einer Pumpe 45 auf einen geeignet hohen
Vordruck gebracht ist. Dem Strahlrohr 42 des Reglers 43 ist eine hydraulische Leistungsverstärkerstufe
46 nachgeschaltet, die über die Druckmittelleitungen 47 den Kolbenmotor 4 steuert.
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Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt: Beim Auftreten von
Fehlersignalen an den Ausgängen der Bandkantenfühler7 und 8 werden der MotorlO über
den Leistungsverstärker 14 und der Motor 4 über den Leistungsverstärker 30, 43,
46 in der Weise betätigt, daß einmal die Fühler 7 und 8 jeweils an die von ihnen
überwachte Bandkante nachgeführt
werden und der Haspel 3 vom Motor
4 quer zur Laufrichtung des Bandes 1 derart verschoben wird, daß die Fehlersignale
an den Ausgängen der Fühler 7 und 8 verschwinden.
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Bei Änderung der Wickelgeschwindigkeit am Band 1 wird über die Vorrichtung
25 und den Folgeregler 27 das mittels des Potentiometers 29 an dem Signalpfad des
Reglers eingeführte Gegenkopplungssignal gegensinnig in Abhängigkeit von der Wickelgeschwindigkeit
so gesteuert, daß die Dämpfung der Bewegung des Haspels 3 bei großen Bandwickelgeschwindigkeiten
kleiner und bei niedrigeren Bandwickelgeschwindigkeiten größer ist.