DE2035291A1 - Umroll und Schneidmaschine fur band förmiges Material aus Papier usw , insbe sondere Doppeltragwalzenroller - Google Patents

Umroll und Schneidmaschine fur band förmiges Material aus Papier usw , insbe sondere Doppeltragwalzenroller

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DE2035291A1 DE19702035291 DE2035291A DE2035291A1 DE 2035291 A1 DE2035291 A1 DE 2035291A1 DE 19702035291 DE19702035291 DE 19702035291 DE 2035291 A DE2035291 A DE 2035291A DE 2035291 A1 DE2035291 A1 DE 2035291A1
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Description

  • Umroll- und Schneidmaschine für bandförmiges Material aus Papier usw., insbesondere Doppeltragwalzenroller Die Erfindung betrifft eine Umroll- und Schneidmaschine für bandförmiges Material aus Papier, Karton, Kunststoff- bzw.
  • Netailfolis und sonstige Folien, insbesondere Doppeltragwalzenrollbar mit mehreren hydrostatischen Axialkolbeneinheiten für den regelbaren Antrieb der Tragwalzen und zur Bremeregelung beim Tambour unter Energierückgewinnung und deren Nutzbarmachung für den Tragwalzenantrieb.
  • Es handelt sich hierbei um Rollmaschinen größerer Abmessung und hoher Leistung. So wird beispielsweise von einer bis zu mehreren Metern breiten und im Durchmesser mehr als eineinhalb Meter betragenden Rolle das von Anfang bis Ende ungeteilte Band abgewickelt, durch entsprechende Einrichtungen zum Perforieren und Schneiden-hindurchgeführt und wieder zu einer Rolle aufgewickelt. Es müssen somit verhältnismäßig schwere Rollen zunächst angefahren und zuletzt gebremst werden, während in der Zwischenzeit die weitaus größte Länge der Bahn mit einer Laufgeschwindigkeit von beispielsweise 1000 m/min und mehr die Bearbeitungseinrichtungen zum Perforieren, Schneiden usw. weitestgehend gleichm4Rig in gespanntem Zustand durchläuft, Eine wesentliche Forderung bei dieser Maschinengattung besteht in der Einhaltung einer auf die Festigkeit des vielfach efindllchen Werkstpffes des Bandes (z,B, Peinpapier3 abgestimmten Bandspannung. Erschwert wird die Einhaltung einer gleichmäßigen Bandspannung durch die stetigen Durchmesssrveränderungen einerseits an der sich abwickelnden, andererseits an der aufwickelnden Rolle, wobei naturgemäß die aufzuwendenden Momente fortwährenden änderungen unterliegen.
  • Bei der vorausgesetzten Maschinengattung befindet sich der - auch Hauptantrieb genannte- Antriebsteil im Bereich der Aufwickelrolle Diese Aufwickelrolle wälzt sich mit der jeweils letzten Schicht auf zwei parallQlgerichtete, im Seitenabstand voneinander gelagerte, angetriebene Tragwalzen ab. Diese Tragwalzen sind während der gesamten Betriebsdauer in ihrem Durchmesser unveränderbar. Die Umfangs geschwindigkeit der Tragwalzen bestimmt damit die Bandgeschwindigkeit unabhängig von dem jeweiligen Durchmesser der Aufwickelrolle.
  • Zur Beeinflussung der Bandspannung, die für das ordnungsgemäße Arbeiten der Bearbeitungseinrichtung, hauptsächlich aber für ein gleichmäßig festes, exaktes Wickeln an der Aufwickelrolle größte Bedeutung hat, wurden dem die sich abwickelnde Rolle darstellendsn Tambour Mittel zur Einstellung einer Bremskraft zugeordnet. Es sind Bremssystem bekannt, die eine Regelung erlauben und dadurch an die sich beim Ab- und Aufwickeln der Rollen eintretenden Veränderungen angepaßt werden können, Es handelt sich dabei um elektrische Antriebssysteme mit entsprechenden Schalt- und Steuereinrichtungen. Diese Anlagen sind empfindlich und bedingen für Anlage und Wartung einen erheblichen wirtschaftlichen Aufwand, der für die genannte isiaschinengattung zu groß ist. Dieser Aufwand vergrößert sich noch, wenn das Bremssystem zur Energierückgewinnung herangezogen werden soll, weil hierzu zusätzliche Einrichtungen notwendig sind, In vielen Fällen wird, au-c h zur Zeit noch, auf die Ausrüstung der genannten Maschinen mit dem teueren elektrischen Bremssystem zugunsten der altbekannten mechanischen Bremsen verzichtet, obwohl bekannt ist, daß diese keine feinfühlige Regelung gewährleistern, weil die Verstellungen nach dem Gefühl vorgenommen werden und dann nur unregelmäßig erfolgen. Zu einer wirtschaftlichen Energierückgewinnung eignen sich diese mechanischen Bremsen nicht, Für den Antrieb der genannten Maschinengattung wurden auch bereits solche hydraulischer Art vorgeschlagen. Es handelt sich um die Verwendung mehrerer hydrostatischer Axialkolbeneinheiten für den regelbaren Antrieb der Tragwalzen und zur Brenisregelung beim Tambour, Die in Erwägung gezogenen hydraulischen Bremssysteme, soweit sie auch noch der Energierückgewinnung nutzbar gemacht werden sollten, haben sich aber als zu kompliziert und zu aufwendig erwiesen, was naturgemäß die Einführung solcher Einrichtungen in die Praxis erheblich erschwert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bereits mit hydrostatischen Axialkolbeneinheiten ausgerüstete Umroll-und Schneidemaschine, insbesondere den Doppeltragwalzenrollert bezüglich des hydrostatischen Antriebs und Bremssystems und der Steuerung zu verbessern, und zwar sollen Aufbau und Anordnung sowie Betätigung einfacher, übersichtlicher und zweckmäßiger sein, Die hydrostatischen Axialkolbeneinheiten sollen in möglichst geringer Anzahl vorgesehen und in unkomplizierter Art weitestgehend störungsfrei und funktionssicher zur Bremsung des Tambours und zur Energierückgewinnung zwecks Unterstützung des Tragwalzenantriebs eingesetzt werden. Es wird dabei von der Erkenntnis ausgegangen, daß es mit Hilfe der gemäß der Erfindung vorgesehenen Anordnung möglich ist, mindestens bei erforderlichen Bremsleistungen über 40 kW an dem von der abwickelnden Rolle dargestellten Tambour,wirtschaftliche Lösungen hydraulischer Bremssysteme mit Axialkolbeneinheiten zu schaffen.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Lösung kennzeichnet sich dadurch, daß mindestens die den Tragwalzen zugeordneten hydrostatischen, als Motor arbeitenden beiden Axialkolbeneinheiten hintereinandergeschaltet in eine Triebmittelleitung eingegliedert und durch diese Leitung von einer einzigen hydrostatischen, elektromotorisch angetriebenen, vorwiegend als Pumpe arbeitenden, insbesondere variablen Axialkolbeneinheit aufeinanderfolgend beaufschlagt sind und daß diese letztere Axialkolben- -einheit direkt oder mittelbar unter den regelnden Einfluß der Energierückgewinnung einer dem Tambour zugeordneten, im wesentlichen in bekannter Weise als Pumpe , zeitweise jedoch als Motor arbeitenden variablen hydrostatischen Einheit gestellt ist.
  • Es sind gewissermaßen nur hydrostatische Axialkolbeneinheiten vorgesehen , die bei gleichbleibendem Aufbau entweder als Motor oder. als Pumpe arbeiten können, Die besondere Eingliederung der hydrostatischen Axialkolbeneinheiten in die Triebmittelleitungen führt dazu , daß die Anzahl der insgesamt zu in stallierenden hydrostatischen Einheiten gering gehalten werden kann0 So genügen in vielen Fällen bereits drei variable Einheit ten und eine konstante Einheit9 letztere ist eine Einheit9 bei der lediglich die Mittel zur Verstellung weggelassen sind0 Bei besonders großen Maschinen empfiehlt sich für die Steuerung der Energierückgewinnung die Zuordnung einer variablen~ Einheit beim Hauptantrieb. Eine Vorrichtung dieser Art kann mit den wenigen hydrostatischen Axialkolbeneinheiten von der beim Hauptantrieb vorgesehenen motorisch angetriebenen, vorwiegend als Pumpe arbeitenden Axialkolbeneinheit aus direkt oder in einfacher Weise mittelbar angefahren werden9 indem die beim Tambour vorgesehene Axialkolbeneinheit zunächst die Arbeit eines Motors leistat. Das vom Tambour abgewickelte Band läßt sich auf diese Weis leicht einziehen0 Sobald die Tragwalzen den Antrieb der Wickelrolle übernehmen und auf die vorbestimmte maximalgeschwindigkeit des Bands gebracht sind9 schaltet die dem Tambour zugeordnete Axialkolbeneinheit auf Pumpenarbeit um, wobei die dabei erzeugte Bremskraft zunäcket regelbar ist. Diese bremsende, vom Tambour angetriebene Axialkolbeneinheit ermöglicht die einfache Energie rückgewinnung, indem der hydraulische Strom direkt oder indirekt f die beim Hauptantrieb vorgesehene motorisch angetriebene Axialkolbeneinheit zur Einwirkung gebracht wird und den dort vorgesehenen Elektromotor entlastet. Die vorgesehene Anordnung der Einheiten weist einen günstigen Wirkungsgrad auf @ da nur der Wirkungsgrad der einen bei einer Tragwalze vorsehenen variablen Einheit und der beim Tambour vorgesehenen variablen Einheit ge ringfügig durch die Rücklaufdruckerhöhung vermindert wird. Insgesamt gesehen wird eine wesentlich erhöhte wirtschaftliche Einsatzmöglichkeit erreicht bei einfacher und billiger Auslegung und vergrößerter Sicherheit der gesamten Anlage.
  • Eine Maschine mit der geringsten Anzahl hydrostatischer Einheiten kennzeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch, daß die dem Tambour zugeordnete hydrostatische Axialkolbeneinheit hinter den Antriebseinheiten der Tragwalzen in deren hydraulischen Stromkreis eingegliedert ist und daß dadursämtliche vorgenannten Einheiten in einer Triebmittelringleitung hintereinandergeschaltet sind, Die Maschine für besonders hohe Leistungen kennzeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch, daß die dem Tambour zugeordnete hydraulische Axialkolbeneinheit in einer besonderen Triebmittelringleitung eingegliedert ist, die über eine zusAtzliche, vorwiegend als Motor arbeitende, insbesondere variable, hydrostatische Axialkolbeneinheit geführt list, die ihrerseits über eine mechanische Antriebsverbindung mit der durch die Energierückgewinnung zu steuernden, motorisch angetriebenen, vorwiegend als Pumpe arbeitenden hydrostatischen Axialkolb«neinheit des Tragwalzenantriebs gekuppelt ist.
  • Ein für die Maschine nach der Erfindung zweckmäßiges Merkmal besteht darin daß von den hintereinandergeschalteten hydrostatischen Axialkolbeneinheiten des Tragwalzenantriebs eine Einheit variabel und in Abhängigkeit von dem zwischen den Einheiten in der Leitung auftretenden Druck regelbar ist. Dabei soll der regelbaren Axialkolbeneinheit eine ihr Istdrehmoment in Abhängigkeit von einem ihr vorgegebenen Solldrehmoment regelnde Steuerung zugeordnet sein. Die beiden hydrostatischen Einheiten für die Tragwalzen laufen infolge der Abwälzung an der äußeren Lage der Wickelrolle stets mit einander gleicher Drehzahl; sie arbeiten außerdem als hydrostatische Motoren mit praktisch dem gleichen Schluckvolumen. Die Druckverhältnisse an der variablen Einheit werden mittels einer Servosteuerung geregelt.
  • Eine zweckmäßige Besonderheit der vorgenannten Bauart für größer Leistungen kennzeichnet sich dadurch, daß die elektromotorisch angetriebene, vorwiegend als Pumpe arbeitende Axialkolbeneinheit - dio das hydraulische Hedlum zu den Tragwalzen-Antriebseinheiten fördert - und die damit mechanisch getrieblich gekuppelte, von der hydrostatischen Axialkolbeneinheit des Tambours über eine zweite Triebmittelringleitung beaufschlagte, vorwiegend als Motor arbeitende hydrostatische Axialkolbeneinheit eine gemeinsame, jedoch eine Phasenverschiebung zwischen den Einheiten zulassende Steuerung aufweisen, Bei dieser Anordnung der Einheiten können diejenigen, die der Bremsung und Energierückgewinnung dienen kleiner ausgelegt sein; außerdem kann in diesem Fall die bei der Energierückgewinnung als Motor arbeitende Einheit die Aufgabe einer Hilfspumpe übernehmen und selbst Leckverluste im Bremssystem ausgleichen.
  • Ein Besonderheit der Bauart nach der Erfindung besteht darin, daß von der dem Tambour zugeordneten hydrostatischen Axialkolbeneinheit für die Dauer des Anlaufens der Maschine eine zunächst als Motor arbeitende Einheit gebildet ist, die mit Hilfe der Antriebs einheit für die Tragrollen beaufschlagt wird und nach Beendigung der Beschleunigungsphase als vom Tambour angetriebene Pumpe (Bremsaggragat) ihre Arbeit fortsetzt und dabei die Bandspannung regelt Eine andere zweckmäßige Lösung für die Dauer des Anlaufens der Maschine kennzeichnet sich dadurch> daß die mit der elektromotorisch angetriebenen hydrostatischen Axialkolbeneinheit des Tragwalzenantriebs gekuppelte, normalerweise vom Tambour aus beaufschlagte hydrostatische Axialkolbeneinheit für die Dauer des Anlaufens der Maschine als Pumpe arbeitet und die dem Tambour zugeordnete hydrostatische Axialkolbeneinheit antreibt.
  • Eine zweckmäßige weitere Ausgestaltung der Maschine nach der Erfindung, insbesondere für den Zeitraum gegen Ende des Abrollvorganges des Tambours, kennzeichnet sich dadurch, daß mit der hydrostatischen Axialkolbeneinheit des Tambours eine kleinere, insbesondere konstante hydrostatische Axialkolbeneinheit mechanisch gekuppelt und diese in Parallolschaltung zur größeren Axialkolbeneinheit an dia Ringleitung angeschlossen ist, derart, daß gegen Ende des Abrollvorganges des Tambours bei nahe 0° Schwenkwinkel der größeren hydrostatischen Einheit die kleinere Einheit als hydraulisch betriebener Motor den Tambour antreibt unter Wahrung der Regelung der Bande plan nung. Es wird auf diese Weise in der Endphase des Abrollvorganges eine zu starke Abbremsung und damit ein Anwachsen der Bandspannung verhindert. Zu dieser Zeit ist die Energierückge winnung nicht mehr bedeutend und wird unterbrochen zugunsten einer motorisch betriebenen Abrollbewegung des Tambours0 In der Zeichnung sind Aufbau der Maschine und Anordnung und Steuerung der hydrostatischen Axialkolbeneinheiten an zwei Ausführungsbeispielen im Schema veranschaulicht.
  • Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 befindet sich das in der Umroll- und Schneidmaschine zu bearbeitende Band beispielsweise ein langes, ungeteiltes Papierband, aufgewickelt auf dem Tambour 1. Das vom Tambour 1 abzuziehende Band ist über eine die Bandspannung kontrollierende Maßeinrichtung 2 und eine angedeutete Bearbeitungsstation (Schneidstation) zur Wickelrolle 3 geführt. Die Wickelrolle 3 liegt auf zwei parallel zueinander angeordneten Tragwalzen 4 und 5 auf. Den beiden Tragwalzen sind die beiden hydrostatischen Axialkolbeneinheiten 6 und 7 als Antriebe zugeordnete Die Umfangs geschwindigkeit der Tragwalzen stimmt überein mit der Geschwindigkeit des vom Tambour 1 abgezogenen Bandes 101. Vorausgesetzt, daß der Bandzug (zOBO Spannung im Papier) konstant gehalten wird, ist an den Tragwalzen 4, 5 eine konstante Leistung aufzubringen.
  • Die für den Einzelantrieb der Tragwalzen 4, 5 vorgos" henen hydrostatischen Axialkolbeneinheiten 6 und 7 werden von einer durch einen Elektromotor 8 angetriebenon hydrostatischen Axialkolbeneinheit 9 beaufschlagt. Diese Axialkolbeneinheiten 6, 7 und 9 sind in einer Verbindungsleitung, insbesondere einer Ringleitung 10, hintereinandergeschaltet. Die Einheiten 6 und 9 sind variabel, doho mittels einer Steuerung verstellbar. Die zeichnerische Darstellung bezüglich des hydraulischen Kreislaufes ist zum Zwecke des besseren Verständnisses vereinfacht. So sind alle in der Praxis naturgemäß notwendigen Mittel, wie Ventile, Drosseln, Speicher usw. weggelassen.
  • Der Welle des Tambours 1 ist eine variable hydrostatische Axialkolbeneinhelt 11 zugeordnet. Diese Einheit 11 ist hinter den Axialkolbeneinheiten 6 und 7 in die Leitung 10 und-damit in den hydraulischen Kreislaufs der über die Einheiten 6, 7, 9 führt eingeschlossen. Die Leitungsabschnitte zwischen den Einheiten 7 und 11 einerseits und 9 und 11 andererseits führen über ein Wegeventil 12, , welches eine Anderung der Strömungsrichtung des hydraulischen Mediums mindestens bezüglich der Axialkolbeneinheit 11 erlaubt.
  • Das Ausführungebeispiel gemäß Figo 1 sieht für den Antrieb, und zwar für die Umwälzung des hydraulischen Arbeitsmediums sowie für die Steuerung der momentenverteilung an den Tragwalzen und des Bremsmomentes am Tambour5 nur eine geringe Anzahl hydrostatischer Einheiten vor, und zwar die variablen Einheiten 69 9 9 und 11 und die konstante Einheit 70 Die zuvor erwähnte Steuerung der j4omentenverteilung erfolgt in nachstehender Weise.
  • Im Normalfall ist der Zug im Band 101 während der Dauer eines kompletten Wickelvorganges konstant4 Das Band 101 läuft kontinuierlich mit gleicher hoher Geschwindigkeit d.h. ohne Beschleunigungen iind ohne Verzögerungen, durch die Anlage. Dadurch ist auch das Gesamtantriebsmoment am Haupt antrieb (Tragwalzen 4 und 5) in erster Näherung konstant. Die noch möglichen Zusatzmomente für die Beschleunigungs- und Verzögerungsphase beim Anlaufen oder gegen Ende des Wickelvorganges beim Bremsen werden -in der Praxis durch lange Hochlauf- und Bremszeiten bewußt möglichst klein gehalten. Sie beeinflussen deshalb die vorgegebene Proportionalität zwischen Bandzug und Antriebsmoment nur derart geringfügig daß sie bei der Betrachtung der Antriebsfrage beim eigentlichen Wickelvorgang vernachlässigt werden können. Die diesbezüglichen Probleme sind später behandelt.
  • Das Gssamtantriebsmoment am Hauptantrieb ergibt sich rechnerisch aus der Summe der Drehmomente der beiden Antrieb einheiten 6 und 7. Wie schon zuvor gesagt, kann die Summe dieser Drehmomente bei konstantem Bandzug als konstant und in ihrer Größe als dem Bandzug proportional angesehen werden. Bei den nunmehr hintereinandergeschalteten hydrostatischen Einheiten bedeutet dies, daß mit für die Praxis hinreichender Genauigkeit der Druck vor der Einheit 6 die Größe des Gesamtantriebsmomentes bsstimmt, Wenn dieser Druck während des Wickelvorganges unter Beibehaltung eins konstanten Bandzug konstant bleibt, ist die Verteilung der Momente auf die einzelnen hydrostatischen Einheiten 6 bzw. 7 nur von der Größe des Druckabfalls an der jeweiligen Einheit abhängig, Es genügt demnach die Aussteuerung des Druckgefälles an einer Einheit, beispielsweise der Einheit s um über das verbleibende Druckgefälle auch das Drehmoment an der zweiten Einheit 7 festzulegen.
  • Die Drehzahl der beiden hydrostatischen Einheiten 6 und 7 ist - bedingt durch die Anlage am Umfang der Wickelrolle und ihrer gleich großen Durchmesser - stets miteinander gleich.
  • Sie arbeiten als hydrostatisch Motore mit praktisch dem gleichen Schluckvolumen, zumal sis gleich groß sind und denselben Schwenkwinkel haben. Leckverluste der variablen Einheit 6 werden in bekannter Weise durch eine Drossel im Nebenschluß (nicht dargestellt) ausgeglichen, so daß durch beide tIotoren ein nahezu gleich großer Schluckstrom fließt.
  • Die Druckverhältnisse an der Einheit 6 werden mittels einer Servosteuerung 13 geregelt. Diese Steuerung besteht im wesentlichen aus einem mit der variablen Einheit 6 verbundenen Arbeitszylinder 14, einem Wegeventil 15, einem Stellzylinder 16 und einem Steuerzylinder 17. Der Steuerzylinder kann hydraulisch oder pneumatisch betätigt werden. Der Druck in diesem Steuer zylinder entspricht proportional dem Druckabfall an der Einheit 6 und wird von einem Soll-Wertgeber 18 für das gewünschte bzw. -geforderte Drehmoment eingegeben. Im Soll-Zustand hält der Differenzdruck im Stellzylinder 16 plus der Feder 19 dem Steuerdruck im Steuerzylinder 17 die Waage. Wird beispielsweise das Moment an der Einheit 6 größer, so steigt auch die- Druckdifferenz. In der Einheit 6 wird nämlich zuviel Druck abgebaut, so daß hinter dieser Einheit ein verminderter Druck entsteht,- der das Gleichgewicht im Stellzylinder 16 aufhebt. Über die vor der Einheit 6 abgezweigte Leitung 116 gelangt der vor der Einheit 6 herrschende Druck in den Stellzylinder, wodurch der Kolben im Stellzylinder gegen den schwächeren Steuerdruck nach links verschoben wird. Das Wegeventil 15 verschiebt sich ebenfalls nach links, wobei die linke Seite des Arbeitszylinders 14 mit einem Vorratsbehälter verbunden wird. Da die rechte Seite des Arbeitszylinders 14 über die Leitung 114 aus der Verbindungsleitung 10 hoheren Druck erhält verschiebt sich der Kolben im Arbeitszylinder 14 nach links. Die Einheit 6 wird auf einen größeren Schwenkwinkel eingestellt. Der dadurch geringfügig vergrößerte Schluckstrom erzeugt in der Verbindungsleitung 10 vor der Einheit 7 einen Druckanstieg> so daß sich die Druckdifferenz an der Einheit 6 wieder vermindert.
  • Im gleichen Sinne wirkt eine Verminderung des Steuerdruckes im Zylinder 17. Eine Erhöhung des Steuerdruckes im Zylinder 17 bewirkt die entgegengesetzte Verstellunv des Wegeventils.
  • Da die zuvor beschriebene Änderung der Momentenverteilung an den Tragwalzen 4 und 5 in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser steht und deshalb sehr langsam erfolgt, arbeitet das Steuersystem stark gedämpft und schließt Schwingungen aus.
  • Die zur Regelung der Bandspannung vor gesehene Steuerung des Bremsmomentes am Tambour wird in folgender Weise erreicht. Die dem Tambour 1 zugeordnete variable Axialkolbeneinheit 11 wird, abgesehen von den-Anlauf- und Auslaufzeiten, von dem Tambour durch das von den Tragwalzen 4, 5 gezogene Band 101 angetrieben, d.h. gedreht. Die Einheit 11 arbeitet zu dieser Zeit als Pumpe gegen einen durch das hydraulische Medium geschaffenen Bremswiderstand. Die mit dem sich verringernden Wickeldurchmesser der ablaufenden Rolle stetig zunehmende Tambour-Drehzahl wird durch eine Änderung des Fördervolumens der Axialkolbeneinheit 11 kompensiert, so daß ein konstantQr, der Bandgeschwindigkeit proportionaler Förderstrom entsteht (Förderstrom = Fördervolumen @ Drehzahl).
  • Zu diesem Zweck wird der von der Meßrolle 2 ermittelte Ist-Wert der Eandspannung mit dem vorgegebenen Soll-Wert verglichen und die variable Axialkolbeneinheit 11 gegebenenfalls entsprechend den ermittelten Vergleichswert an über die Verstell° einrichtung 20 verstellt, Die Energierückgewinnung vollzieht sich nun in der nachstehend beschriebenen Weise durch das Zusammenarbeiten der Axialkolbeneinheit 11 beim Tambour mit der Axialkolbeneinheit 9 beim Hauptantrieb. Die Voraussetzungen für einen einwandfreien Betrieb sind gegeben, wenn die Axialkolbeneinheit 9 einen Schluckstrom aufweist, der der Bandgeschwindigkeit proportional ist. Die Einheit 9 läuft demzufolge mit einem der Bandgeschwindigkeit entsrechenden Förder- und Schluckvolumen.
  • Zwischen den in Hintereinanderschaltung vorgesehenen Einheiten 9, 6, 7, 11 bestehen folgende Druckverhältnisse. Von der Einheit 9 ausgehend wird ein Arbe-itsdruck erzeugt, der in den Einheiten 6 und 7 durch das hier entstehende Druckgefälle auf den Speisedruck herabgemindert wird. Der an: der Einheit 11-ankommende Speisedruck wird - weil die Einheit als Pumpe arbsitet - auf den Bremsdruck erhöht, der nun an der Einheit 9 einen erhöhten Vordruck bewirkt, so daß gegenüber dem erforderlichen Arbeitsdruck hinter dieser Einheit 9 eine kleinere Druckdifferenz entsteht, die zu einer Verringerung der Antriebsleistungen beim Motor 8 führt.
  • Mit insgesamt nur vier hydrostatischen AxialkoElbeneinheiten und deren Anordnung in einem hydraulischen Kreis läßt sich in vorgenannter Weise auch die unmittelbare Energierückgewinnung realisieren. Dabei wird bei der in vorgenannter Weise erzielten Energierückgewinnung seitens der davon betroffenen Einheit 9 weder die Regelung für die Bandspannung noch die Steuerung der Ilomentenverteilung an den Tragwalzen 4 und 5 beeinflußt.
  • Zur Aufrechterhaltung der Speise- und Steuerdrücke sind Hilfepumpen 21 und 22 mechanisch mit der angetriebenen Axialkolbeneinheit 9 verbunden. Diese Hilfepumpen werden daher direkt von dem Elektromotor 8 angetrieben.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind ebenfalls die beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 -verwendetn hVdrostatischen Axialkolbeneinheiten 6, 7, 9 und 11 vorgesehen. Es sind jedoch die Axialkolbeneinheiten 6, 7 und 9 in Hintereinanderschaltung in der Triebmittelringleitung 10 angeordnet und für die dem Tambour 1 zugeordnete Axialkolbeneinheit 11 ist eine besondere Triebmittelringleitung 110 vorgesehen, in die eine weitere Axialkolbeneinheit 23 eingeschlossen ist-die der Energierückgewinnung dient und mechanisch mit der motorisch ange*riebenen Axialkolbeneinheit 9 gekuppelt ist. Eine solche Anordnungkann dann zweckmäßig sein, wenn durch die Forderungen für die Auslegung der Gesamtanlage besonders große hydrostatische Einheiten benötigt werden. Die vorgesehene Anordnung trägt bei diesen großen Gesamtanlagen trotz der Hinzufügung der Einheit 23 zu einer Vereinfachung sowie zu einer wirts-chaftlichen Betriebsweise bei. Die hydrostatischen Axialkolbeneinheiten 11 und 23 können gegenüber den anderen relativ kleiner sein. Dabei bleibt die Besonderheit erhalten, daß die Energierückgewinnung mit Hilfe der hydrostatischen Axialkolbeneinheit 23 an die durch den Elektromotor 8 angetriebene Axialkolbeneinheit 9 des- Hauptantriebs weitergegeben wird Die einfache, wirtschaftliche Gesamtausbildung bleibt erhalten.
  • Die Axialkolbeneinheit 23 kann unabhängig vom Betriebszustand des übrigen Systems gesteuert werden. Sie kann dabsi die Funktion der bei der Anordnung gemäß Fig. 1 vorgesehenen Hilfspumpe 22, und zwar die Hochdruckeinspeisung zur Deckung der Leckverluste im Bremssystem (Einheiten 11, 23), mit übernehmen.
  • Die Axialkolbeneinheit 23 ist außerdem dazu geeignet, als Pumpe für die langsame Drehzahl beim Anlaufen des Tambours zum Zwecke des Einfädeln des Bandes zu arbeiten. Zusätzlich zu einer bei beiden Ausführungsbeispielen vorgssehensn Verstellvorrichtung 24 für die Axialkolbeneinheit 9 ist eine Verstellvorrichtung 25 für die Axialkolbeneinheit 23 vorgesehen. Die beiden Verstelleinrichtungen 24 und 25 sind miteinander verbunden, jedoch so, daß eine steuerbar Phasenverschiebung zwischen den Einheiten 9 und 23 möglich ist. Die Deckung der Leckverluste im ganzen übrigen System wird von der Hilfspumpe 21 übernommen, die mechanisch mit den Einhsitsn 9 und 23 verbunden ist und deshalb von dem Elektromotor 8 angetriebsn wird In die Verbindungsleitung 110, und zwar gemeinsam im Zu- und Rücklauf zwischen den Axialkolbeneinheiten 11 und 23, kann ein Wegeventil 26 eingegliedert sein. Dieses Wegeventil ermöglicht die Umkehr der Förderrichtung, die notwendig sein kann, wenn sich di Drehrichtung an der Axialkolbeneinheit 11 ändert.
  • Die Drehrichtung ist davon abhängig, ob das Band 101 beim Tambour 1 von unten oder oben abgezogen wird. Die Umkehr der Drehrichtung kann aber auch durch eine Verschwenkung der Axialkolbeneinheit 23 über 0° hinaus erfolgen, wobei das Mehrwegeventil fortfällt, Es ist bereits darauf hingewiesen, daß es in beiden Ausführungsbeispielen wesentlich ist, daß die hydrostatischen Axialkolbeneinheiten sowohl als Pumpen als auch als Motor arbsiten können. Dies führt dazu, daß zu Beginn der Inbetriebsetzung der Maschine, d.h. beim Anfahren, der Tambour' 1 ohne zusätzliche Antriebsmittel angetrieben werden kann, um das Band 101 durch die Maschine hindurch einfädeln zu können. Die Rolle kann dabei auch in der ersten Zeit des Wickelvorganges durch die Axialkolbeneinheit 11 angetrieben werden, und zwar so lange, bis sich das für die im Durchmesser große Rolle aufzuwendende Drehmoment derart verringert hat, daß die aufrechtzuerhaltende Bandspannung ein Abbremsen des Tambours erfordert.
  • Bei beiden Ausführungsbeispielen tritt somit entweder in direkter oder indirekter Weis ein Wechsel der Betriebsart bei der Axialkolbeneinheit 11 ein, wobei stets mit Hilfe des Motors 8 direkt durch die Axialkolbeneinheit 9 oaer indirekt durch die Axialkolbeneinheit 23 die Axialkolbeneinheit 11 beaufschlagt wird, so daß sie als Motor arbeitet. Nach dem Anfahren tritt dann der Wechsel auf den Pumpenbetrieb be der Einheit 11 ein, wobei die geförderte Flüssigkeit entweder direkt in der Axialkolbeneinheit 9 oder indirekt über die Axialkolbeneinheit 23 den Elektromotor 8 entlastet.
  • Eine weitere besondere Situation, die ,eine Regelung erfordert, kann gegen Ende des Abrollvorgangss entstehen. ts besteht bekanntlich ein Verhältnis zwischen der. stetigen Zunahme der Drehzahl und einer stetigen Abnahme des Schwungrr!ornsntes an Tambour aufgrund kleiner werdendem Wickeldurchmesser. Solange die Zunahme der Drehzahl noch kleiner ist als dir Abnahme des Schwungmomentes, muß eine Verzögerung erfolgen. Zu der Zeit, wo die Zunahme der Drehzahl größer ist als die Abnahme des Schwungmomsntes, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, ein zusätzliches Beschleunigungsmoment aufzubringen, damit die Zugkraft im Band konstant gehalten wird.
  • Es wird daher zur Aufrechterhaltung der Bandspannungam Tambour 1 bzw. an der diesem zugeordneten Einheit 11 auf einen motorischen Betrieb umgesteuert. Das Band 101 soll in' diesem letzten Betriebsabschnitt vom Tambour aus nicht ausschließlich gebremst, sondern nur in erwünschtem Umfang in Spannung gehalten werden, wozu der Tambour in ausreichendem Maße motorisch anzutreiben ist.
  • Bei vermindertem Durchmesser des Tambours 1 verringert sich auch der Schwenkwinkel der Axialkolbeneinheit 11, und zwar derart, daß diese Einheit in den Bereich gelangt, in welchem wegen Selbsthemmung motorischer Betrieb nicht mehr möglich ist, Es wird deshalb für diese Fälle, wo das Ende des Abrollvorganges eine Regelung erfordert, mit der variablen Axialkolbeneinheit 11 am Tambour 1 in hydraulischer Parallelschaltung eine kleine, konstante Axialkolbeneinheit 111 mechanisch gekuppelt. Die große, variable Axialkolbeneinheit 11 schwenkt auf nahezu 0°. Die kleinere, konstante Axialkolbeneinheit 111 ist aufgrund ihres großen Schwenkwinkels -in der Lage, das erforderliche Drehmoment zur verwindung der Reibungswiderstände aufzubringen.
  • Es steht daher ein Drehmoment für den motorischen Betrieb zur Verfügung, welches sich aus dem Überschußdrehmoment der konstanten Axialkolbeneinheit 111 am Tambour minus Drehmoment der variablen Tamboureinheit bei 0° Schwenkwinkel und oberer Grenzdrehzahl errechnet.

Claims (9)

  1. Patentansprüche: 1. Umroll- und Schneidmaschine für bandförmiges Material aus- Papier, Karton, Kunststoff- bzw. Metallfolie und sonstige Folien, insbesondere Doppeltragwalzenroller mit mehreren hydrostatischen Axialkolbeneinheiten für den regelbaren Antrieb der Tragwalzen und zur Bremsregelung beim Tambour unter Energierückgewinnung und deren Nutzbarmachung für den Tragwalzenantrieb, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mlndestens die den Tragwalzen (4, 5) zugeordneten hydrostatischen, als Motor arbeitenden beiden Axialkolbeneinheiten (6, 7) hinter einandergeschaltet in eine Triebmittelleitung (10) eingeglisdert und durch diEss Leitung (10) von einer einzigen hydrostatischen, elektromotorisch angetriebenen, vorwiegend als Pumpe arbeitenden, insbesondere variablen Axialkolbeneinheit (9) aufeinanderfolgend beaufschlagt sind und daß diese letztere Axialkolbeneinheit (9) direkt oder mittelbar unter den regelnden Einfluß der Energierückgewinnung einer dem Tambour (1) zugeordneten, im wesentlichen in bekannter Weise als Pumpe, zeitweise jedoch als Rotor arbeitenden, variablen, hydrostatischen Einheit (11) gestellt ist.
  2. 2. Maschine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die dem Tambour (1) zugeordnete hydrostatische Axialkolbeneinheit (11) hinter den Antriebseinheiten (6, 7) der Tragwalzen (4, 5) in deren hydraulwschnn Stromkreis eingegliedert ist und daß dadurch sämtliche vorgenannten Einheiten (6, 7, 9, 11) in einer Triebmittelringleitung (10) hintereinandergeschaltet sind.
  3. 3. Maschine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h-n e t , daß die dem Tambour (1) zugeordnete hydraulische Axialkolbeneinheit (11) in einer besonderen Triebmittelringleitung (110) eingegliedert ist, die über eine zusätzliche, vorwiegend als Motor arbeitende, insbesondere variable hydrostatische Axialkolbeneinheit (23) geführt ist, die ihrerseits über ein mechanische Antriebsverbindung mit der durch die Energierückgewinnung zu steuernden, motorisch angetriebenen, vorwiegend als Pumpe arbeitenden hydrostatischen Axialkolbeneinheit (9) des Tragwalzenantriebs gekuppelt ist.
  4. 4. Maschine nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß von den hintereinandergeschalteten hydrostatischen Axialkolbeneinheiten (6, 7) des Tragwalzenantriebs eine Einheit (6) variabel und in Abhängigkeit von dem zwischen den Einheiten (6, 7) in der Leitung (10) auftretenden Druck regelbar ist.
  5. 5. Maschine nach Anspruch 4, d a d u r c h h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der regelbaren Axialkolbeneinheit (6) eine ihr Ist-Drehmoment in Abhängigkeit von einem ihr vorgegebenen Soll-Drehmoment regelnde Steuerung (13) zugeordnet ist.
  6. 6. Maschine nach Anspruch 3, d a d ur c h g e -k e n n z e i c h n s t , daß die elektromotorisch angetriebens, vorwiegend als Pumpe arbeitende Axialkolbeneinheit (9) - dia das hydraulische Medium zu den Tragwalzenantriebseinheiten (6, 7) fördert - und die damit mechanisch getrieblich gekuppelte, von der hydrostatischen Axialkolbeneinheit (11) des Tambours über eine zweite Triebmittelringleitung (liQt) beaufschlagte, vorwiegend als Motor arbeitende hydrostatische Axialkolbeneinheit (23) eine gsmeinsame, jedoch eine Phasenverschiebung zwischen den Einheiten zulassende Steuerung (24, 2 aufweisen.
  7. 7. Maschine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß von der dem Tambour zugeordneten hydrostatischen Axialkolbeneinheit (11) für die Dauer des Anlaufens der Maschine eine zunächst als Motor arbeitende Einheit gebildet ist, die mit Hilfe der Antriebseinheit (9) für die Tragrollen beaufschlagt wird und nach EssndisunD der Eeschleunigungsphase als vom Tambour angetriebene Pumpe (Bremsaggregat) ihre Arbeit fortsetzt und dabei die Bandspannung regelt
  8. 8, Maschine nach Anspruch 3, d a d u r c h 7 e -k e n n z e i c h n e t , daß die mit der elektromotorisch angetriebenen hydrostatischen Axialkolbeneinheit (9) des Tragwalzenantriebs gekuppelte, normalerweise vom Tambour (1) aus beaufschlagte hydrostatische Axialkolbeneinheit (23) für die Dauer des Anlaufens der Maschine als Pumpe arbeitet und die dem Tambour zugeordnete hydrostatische Axialkolbeneinheit (11) antreibt
  9. 9. Maschine nach Anspruch 1 bzw. einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mit der hydrostatischen Axialkolbeneinheit (11) des Tambours eine kleinere, (111) insbesondere konstante hydrostatische Axialkolbsneinheit/mechanisch gekuppelt und diese in Parallelschaltung zur größeren Axialkolbeneinheit (11) an die Ringleitung (10 bzw 110) angeschlossen ist, derart, daß gegen Ende des Abrollvorganges des Tambours bei nahezu 0° Schwenkwinkel der größeren hydrostatischen Einheit (11) die kleinere Einheit (111) als hydraulisch betriebener Motor den Tambour antreibt unter Wahrung der Regelung der Bandspannung.
    L e e r s e i t e
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DE102018214862A1 (de) * 2018-08-31 2020-03-05 Felix Waldner Gmbh Bremsvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Bremsvorrichtung

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