DE1971857U

DE1971857U - Bahnspannungsregeleinrichtung fuer laufende papier- oder kunststoffolienbahnen.

Info

Publication number: DE1971857U
Application number: DE1966W0037908
Authority: DE
Original assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Current assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Priority date: 1966-08-02
Filing date: 1966-08-02
Publication date: 1967-11-02

Description

EDUARD LORENZ · BERNHARD SEI DLER · MARGRIT SEIDLER «V

RECHTSANWÄLTE

Bayerisches Oberstes Landesgericht · Oberlandesgericht München · Landgerichte München I und Il

8 München 22, Widenmayerstraße Telefon [0811] 297194/297834 Postscheck: München 170280 Bankkonto: Bayerische Hypotheken- und

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Unser Zeichen 754S S/A Tag

!.August 1966

Windmöller & Hölscher, Lengerich i.V.

Balinspannungsrege !einrichtung für laufende Papier- oder Kunststoffolienbahnen

Die Erfindung betrifft eine Bahnspannungsregeleinrichtung für Maschinen zum Be- oder Verarbeiten laufender Papier- oder Kunststoffolienbahnen. Die erfindungsgemäße Bahnspannungsregeleinrichtung soll in bekannter Weise dazu dienen, eine vorteilhaft durch Veränderung der Gewichtsbelastung ihres Fühlgliedes wählbare Bahnspannung während des Betriebes der Maschine trotz Auftretens äußerer, außerhalb der Maschine liegender Ursachen für eine Bahnspanmingsänderung konstant zu halten.

Es sind eine ganze Reihe von Vorrichtungen bekannt, die mit Hilfe einer Pendelwalze direkt oder über ein Übertragungsmittel die Geschwindigkeit eines Hilfsvorzuges oder dergleichen beeinflussen, wodurch eine mehr oder

weniger exakte automatische Kontrolle der Bahnspannung erreicht wird. Insbesondere ist es bekannt, daß die in einer Bahnschlaufe liegende Pendelwalze ein.j Steuerglied der Stellvorrichtung für die Bahngeschwindigkeit betätigt, welches die Stellvorrichtung über eine Kraftleitung kontinuierlich verstellt, während es aus seiner mittleren, neutralen Stellung herausgeführt ist. Die Verstellung der Stellvorrichtung für die Bahngeschwindigkeit hört auf, sobald das Steuerglied wieder in seine neutrale Stellung gebracht ist. Dies geschieht bei den bekannten Vorrichtungen dadurch, daß die Pendelwalze unter der Wirkung der sich erhöhenden oder verringernden Bahnspannung in umgekehrter Richtung bewegt wird und dabei auch das Steuerglied wieder in seine neutrale Stellung zurückführt. Solange die Pendelwalze nicht zurückgeführt wird und damit auch das Steuerglied die Stellvorrichtung kontinuierlich weiterverstellt, wird auch die Geschwindigkeit der Bahn immer mehr verändert. Die Pendelwalze beginnt erst mit ihrem Rücklauf, wenn ein dem ursprünglichen Fehler entgegengesetzter Fehler aufgetreten ist. Auch noch während ihres Rücklaufes bis in die Mittelstellung erfolgt eine weitere Verstellung im ursprünglichen Sinne. Bei einem derartigen System sind Überregelungen unvermeidbar, die zu einem ständigen Schwanken der Bahnspannung und auch dazu führen, daß die Pendelwalze nie richtig zur Ruhe kommt, weshalb sie auch im allgemeinen als Tänzerwalze bezeichnet wird. Man hat bisher umfangreiche regelungstechnische Maßnahmen anwenden müssen, um ein stabiles Gleichge-

wicht in der Einriebt ung zu erzeugen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Bahnspannungsregeleinrichtung der beschriebenen Art zu schaffen, die es ohne großen zusätzlichen Aufwand ermöglicht, das bekannte Tanzen der Pendelwalze zu vermeiden, so daß diese nur eine der jeweils aufgetretenen Bahnspannungsänderung entsprechende Bewegung ausführen muß, um die gewünschte Bahnspannung wieder herzustellen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Betätigungsorgan für das Steuerglied sowohl von der Pendelwalze als auch von der Stellvorrichtung bewegt wird und einerseits proportional der Pendelwalzenbewegung und andererseits in Gegenrichtung proportional der Bewegung der Stellvorrichtung verstellt wird. Dies bedeutet, daß das Steuerglied nicht erst dann wieder zurückgestellt wird, wenn die Pendelwalze selbst unter dem Einfluß der sich verändernden Bahnspannung zurückwandert. Erfindungsgemäß ist vielmehr durch die Rückkopplung zwischen Stellvorrichtung und Betätigungsglied des Steuerorgans die Veränderung der Bahnspannung nicht mehr ursächlich für die Rückstellung des Steuerorgans ■ in seine neutrale Lage. Die Stellvorrichtung selbst stellt vielmehr über die Rückkopplung das Steuerglied in seine Neutralstellung zurück, sobald sie eine der Veränderung der Lage der Pendelwalze entsprechende Änderung der Bahngeschwindigkeit vorgenommen hat. Die Pendelwalze bleibt also bei der erfindungsgemaßen

Bahnspannungsregeleinrichtung im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen jeweils in der Lage stehen, in die sie durch die aufgetretene Bahnspannungsänderung gebracht worden ist.

Es sind zahlreiche Möglichkeiten für die Verwirklichung des geschilderten Erfindungsgedankens denkbar. Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Betätigungsorgan für das Steuerglied ein Hebel, der an einem Ende an einem mit der Pendelwalze verbundenen Lenker oder dergleichen und am anderen Ende an einem mit einem Stellhebel der Stellvorrichtung verbundenen Hebel gelenkig gelagert ist und in seinem mittleren Bereic h das bewegliche Element des Steuergliedes betätigt. Tritt eine Bahnspannungsänderung auf, so wird dieser Hebel durch den an seinem einen Ende angreifenden, mit der Pendelwalze verbundenen Lenker um das andere, von dem Rückkopplungshebel festgehaltene Ende verschwenkt und führt das Steuerglied aus seiner Normalstellung heraus. Durch die sodann erfolgende Beeinflussung der Stellvorrichtung stellt nun der bisher in Ruhelage befindliche Rückkopplungshebel den Betätigungshebel durch eine Verschwenkung um das am Pendelwalzen-Lenker gelenkig befestigte Ende zurück, so daß auch das Steuerglied in seine Normalsteilung zurückgestellt wird, während der Betätigungshebel eine gegenüber der Ausgangsstellung veränderte Schräglage einnimmt.

Vorzugsweise kann die Stellvorrichtung einen hydraulischen Differentialkolben umfassen und kann in die zu einem der Arbeitsräume führende Druckleitung das mit einem Steuerschieber versehene Steurglied eingeschaltet sein, wobei der Steuerschieber an einem Ende unter Federdruck steht und sich mit dem anderen gegen den Betätigungshebel abstützt. Der lifferentialkolben kann seinerseits über den Stellhebel ein stufenlos verstellbares, in den Antrieb einer Hilfsvorzugyorrichtung eingeschaltetes Getriebe verstellen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die wirksamen Hebellängen des Betätigungshebels und/oder der anderen Hebel des Bewegungsübertragungssystems veränderbar sind, um das Übersetzungsverhältnis und die Empfindlichkeit des Systems beliebig verändern zu können.

Die Erfindung¹Sst der nachstehenden Beschreibung an Hand der Zeichnung näher erläutert, in welcher eine erfindungsgemäße Bahnspannungsregeleinrichtung sehematisch dargestellt ist.

In der Zeichnung ist 1 die in Pfeilrichtung durch die Einrichtung laufende Bahn, welche bei la mit beispielsweise hoher ungleichmäßiger Spannung einläuft bei Ib mit beispielsweise niedrigerer gleichmäßiger Spannung auslaufen soll. Sie passiert hierbei die beiden Vorzugswalzen 2 und 3 mit S-förmiger Umschlingung, wobei die Kraftübertragung von den Vorzugwalzen 2 und 3 auf die Bahn 1 durch Reibung erfolgt. Diese wird

durch Zugkörper 4 unterstützt, welcher unter Federdruck an der Vorzugwalze 3 anliegen. Soll dagegen durch die Einrichtung die Spannung der Bahn erhöht werden, so müßten diese Zugkörper an der Vorzugwalze 2 anliegen. Anschließend passiert die Bahn 1 die Steuerwalze 5, welche die Bahn 1 um zirka 180° umlenkt. Die Steuerwalze 5 ist als Pendelwalze mit dem Hebel 6 in dem Punkt 7 im Maschinengestellt pendelnd gelagert. Ein am Hebel 6 verschiebbar gelagertes Gegengewicht 8 hält die Steuerwalze $ im Gleichgewicht mit der jeweiligen Soll-Bahnspannung der Bahn 1. Der Hebelarm und die Größe des Gegengewichtes 8 bestimmen die Bahnspannung bei Ib. Die Umlenkwalzen 9 dienen der Zu- und Abführung der Bahn in der gewünschten Richtung.

Der Antrieb der Vorzugwalz.en 2 und 3 erfolgt über die Welle 10 und die Kegelradgetriebe 11 und 12. Die Welle 10 erhält ihren Antrieb über ein hier in einfachster Weise dargestelltes tufenlos regelbares Getriebe 13 von der synchron mit den übrigen in der Verarbeitungsmaschine vorhandenen Vorzügen laufende Welle 14.

Das stufenlos regelbare Getriebe wird durch einen hydraulischen Differentialkolben 15 über die Hebel 16, 17, 18 und 19 derart geregelt, daß sich konstante Drehzahl der Welle 14 vorausgesetzt die Drehzahl der Welle 10 und damit der Vorzugwalzen 2 und 3 verändert.

Zur Betätigung des Diffentetialkolbens 15 ist dessen Zylinder mit der Unterseite, das heißt mit dem Arbeitsraum der kleineren. Kolbenfläche direkt an die Öldruckleitung 20 über die Ölleitung 22 ngeschlossen, während der Arbeitsraum mit der größeren Kolbenfläche des Differentialkolbens 15 mittels der Leitung 23 über einen aus dem Gehäuse 24, dem Schieber 25 und der Druckfeder 36 bestehenden Steuerschieber an die Druckleitung 20 und die drucklose Rücklaufleitung 21 angeschlossen ist. Das Gehäuse 24 ist am Maschinengestell befestigt. Wird der Schieber 25 nach oben bewegt, so verringert sich der Druck auf der Oberseite des Differentialkolbens 15 und dieser bewegt sich nach oben. Hierdurch wird die Übersetzung des stufenlos regelbaren Getriebes 13 derart verändert, daß die Yorzugwalzen 2 und 3 sich schneller drehen.

Bewegt sich der Schieber 24 abwärts, so wird der Druck über dem Differentialkolben 15 höher, dieser wandert abwärts und bewirkt über das stufenlos regelbare Getriebe 13 eine langsamere Umdrehung der Vorzugwalzen 2 und 3·

Die Betätigung des Schiebers 25 erfolgt durch die Steuerwalze 5 über den Hebel 6, einen mit diesem im Punkt 32 gelenkig verbundenen Lenker 26 und den Betätigungshebel 27, welcher mit einem Hebel 29 im Punkt 28 gelenkig verbunden ist. Der Lenker 26 kann

an dem Hebel 27 beliebig an einem der Punkte 53 angelenkt werden, wodurch sich das Übersetzungsverhältnis und die Empfindlichkeit des Systems verändern läßt. Der Hebel 29 ist im Punkt 3o im Maschinengestell gelagert und durch den Lenker 31 über die Gelenke 34- und 35 mit dem Stellhebel 16 des Differentialkolbens 15 verbunden.

Zur beliebigen Änderung des Hebelverhältnisses besteht auch die Möglichkeit, anstelle des Gelenkpunktes 53 oder neben diesem beispielsweise auch einen oder mehrere der Gelenkpunkte 32, 34- oder 35 auf den zugehörigen Hebeln 6, 16 und 29 variabel zu gestalten, so daß sich hierdurch die Empfindlichkeit des Systems weiter verändern läßt.

Die Wirkungsweise der dargestellten Anordnung ist folgende:

Bei zunehmender Tendenz der Bahnspannung bei Ib wird die Steuerwalze ξ> nach unten gezogen. Über den Hebel 6, den Lenker 26 und den Hebel 27 wird der Schieber 25 nach oben bewegt. In der Leitung 25 sinkt der Öldruck und der Differentialkdben 15 bewegt sich nach oben. Diese Bewegung ist aber begrenzt, da sich gleichzeitig mit dem Differentialkolben I5 der Hebel 29 über den Hebel 16 und den Lenker 51 bewegt, so daß der Gelenkpunkt 28 nach unten bewegt wird. Hierdurch senkt sich der Schieber 25 wieder bis in seine Mittel

stellung, in der sich die durch den Öldruck auf die Ober- und Unterseite des Differentialkolbens 15 wirkenden Kräfte das Gleichgewicht halten und dieser in seiner neuen Stellung zum Stillsband kommt. Durch die veränderte Stellung des Differentialkolbens 15 ist nun das Übersetzungsverhältnis in dem stufenlos regelbaren Getriebe 13 derart geändert, daß die Drehzahl der Vorzugwalzen 2 und 3 erhöht ist, wodurch diese mehr fördern und die Bahnspannung bei Ib nachläßt.

Reicht die Geschwindigkeitszunahme der Vorzugwalzen 2 und 3 noch nicht aus, so daß die Pendelwalze 5 weiter nach unten gezogen wird, so wandert in der beschriebenen Weise in gleichem Maße der Differentialkolben 15 nach oben, und zwar umso schneller, je schneller sich die Pendelwalze 5 nach unten bewegt, wodurch eine entsprechend schnelle Verstellung des stufenlos regelbaren Getriebes 13 erfolgt. Die dargestellte Bewegung der Steuerglieder erfolgt so lange, bis die Steuerwalze 5 und der Differentialkolben 15 in der neuen Stellung zum Stillstand gekommen sind, wenn sich bei entsprechender Umfangsgeschwindigkeit der Vorzugwalzen 2 und 3 das Gleichgewicht zwischen dem Gegengewicht 8 und der Bahnspannung eingestellt hat. Handelt es sich bei der Veränderung der Lage der Pendelwalze nicht nur um eine sehr kleine Bewegung, so erfolgt die Verstellung des Hebels 27 jeweils gleichzeitig an den beiden Enden

in einer entgegengesetzten Richtung, jedoch wird der Steuerschieber 25 durch den Hebel 27 stets so lange in seiner die Druckleitung öffnenden Stellung gehalten, als sich die Pendelwalze bewegt. Sobald die Pendelwalze zur Ruhe kommt, bewegt sich der Differentialkolben unter der Wirkung des Druckmediums nur noch ein geringes Stück weiter, wodurch der Hebel 27 so weit um den Punkt 33 verschwenkt wird, daß der Steuerschieber 25 in seine Neutralstellung gelangt, die Druckleitung 23 abschließt und somit auch den Differentialkolben 15 zur Ruhe bringt.

Natürlich arbeitet das System in umgekehrter Weise zu der vorstehend gegebenen Beschreibung, wenn eine abnehmende Tendenz der Bahnspannung vorhanden ist. Ein Hin- und Herpendeln der Walze 5 ist nicht möglich, weil sich der Differentialkolben 15 "von einer geringen zeitlichen Verzögerung bei Beginn und am Ende der Bewegung abgesehen, nur bewegt, wenn und solange sich die Steuerwalze 5 bewegt. Dabei bleibt das Verhältnis der Wege, die von der Pendelwalze und von dem Differentialkolben 15 zurückgelegt werden, über den ganzen Regelbereich das gleiche.

Der durch die vorliegende Erfindung erzielte Fortschritt wird besonders deutlich, wenn man sich vergegenwärtigt, daß ohne das Gestänge 31, 29, 27 der Lenker 26 direkt an dem Schieber 25 angreifen würde

und der Schieber 25 erst wieder zurückgestellt würde, wenn die Pendelwalze selbst zurückwandert. Bis zu dieser Zurückstellung würde der Kolben 15 immer weiter auswandern und somit die Geschwindigkeit der Einzugwalzen 2, 3 immer weiter verstellen. Die Pendelwalze würde erst mit ihrem Rücklauf beginnen, wenn ein entgegengesetzter Fehler in der Bahnspannung durch die Verstellung der Geschwindigkeit der Walzen 2, 3 aufgetreten wäre. Auch in diesem Falle würde aber noch während des Rücklaufes bis in die Mittelstellung eine weitere Verstellung im Sinne der Überregelung erfolgen. Durch die erfindungsgemäße Anbringung eines Rückkopplungsgestänges ist die Stellung des Schiebers 25 von der Stellung der Pendelwalze unabhängig geworden, so daß die Pendelwalze in jeder beliebigen Stellung, die der neuen Stellung des Kolbens 15 entspricht, stehen bleibt. Da die Endstellungen der Pendelwalze 5 und des Kolbens 15 aufeinander abgestimmt sind, gelangt die Pendelwalze nicht früher in eine ihrer Endstellungen als der Kolben 15· Sobald dies erreicht ist, ist der Regelbereich erschöpft.

Beispielsweise beim Abwickeln der Bahn einer mit konstanter Bremskraft abgebremsten Vorratsrolle steigt während des Kleinerwerdens der Rolle die Bahnspannung, da der Hebelarm der abziehenden Bahn mit sinkendem Rollendurchmesser abnimmt. Die Regelvorrichtung, das heißt die Pendelwalze 5 und der Kolben 15 und damit auch das Getriebe 13, durchlaufen während des Abwiekelvorganges

den Regelbereich. Zu Beginn stehen daher die Pendelwalze und der Kolben 15 in der Nähe der einen Endstellung und am Schluß des Vorganges in der Nähe der anderen Endstellung.

Claims

Schutzanspräche

1. Bahnspannungsregeleinrichtung für Maschinen zum Be- oder Verarbeiten laufender Papier- oder Kunststoff-Folienbahnen mit einer in einer Bahnschlaufe liegenden Pendelwalze mit vorzugsweise veränderbarer Gewichtsbelastung, bei welcher die Pendelwalze ein Steuerglied der Stellvorrichtung für die Bahngeschwindigkeit betätigt, welches die Stellvorrichtung über eine Kraftleitung kontinuierlich verstellt, während es aus seiner mittleren neutralen Stellung herausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Betätigungshebel (27) für das Steuerglied (24,25) an einem Ende an einem mit der Pendelwalze (5) verbundenen Lenker (26) oder dergleichen und am anderen Ende an einem mit einem Stellhebel (16) der Stellvorrichtung (15) verbundenen Hebel (29) derart gelenkig gelagert ist, daß er durch den mit der Pendelwalze verbundenen Lenker proportional der Pendelwalzenbewegung und durch den mit dem Stellhebel der Stellvorrichtung verbundenen Hebel in Gegenrichtung proportional der Bewegung der Stellvorrichtung verstellt wird und daß der Betätigungshebel in seinem mittleren Bereich mit dem beweglichen Element (25) des Steuergliedes zusammenwirkt<,

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2. Bahnspannungsregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung einen Differentialkolben (15) umfaßt und daß in die zu einem der Arbeitsräume führende Druckleitung (23) das mit einem Steuerschieber (25) versehene Steuerglied eingeschaltet ist, wobei der Steuerschieber an einem Ende unter Pederdruck steht und sich mit dem anderen gegen den Betätigungshebel (27) abstützt.

3· Bahnspannungsregeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkolben (15) über den Stellhebel (16) ein stufenlos verstellbares, in den Antrieb einer Hilfsvorzugvorrichtung (23) eingeschaltetes Getriebe (13) verstellt.

4. Bahnspannungsregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksamen Hebellängen des Betätigungshebels (27) und/oder der anderen Hebel (6,16,29) des Bewegungsübertragungssystems veränderbar sind.