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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Im gleichen Sinne wirkt eine Verminderung des Steuerdruckes im Zylinder
17. Eine Erhöhung des Steuerdruckes im Zylinder 17 bewirkt die entgegengesetzte
Verstellunv des Wegeventils.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.