DE2035291C3 - Hydrostatischer Antrieb mit Bahnspannungsregelung für eine als Doppeltragwalzenroller ausgebildete schnelaufende Umrollmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Antrieb mit Bahnspannungsregelung für eine als Doppeltragwalzenroller ausgebildete, schnellaufende Umrollmaschine für schwere Rollen aus aufgewickeltem Papier Kunststoff-, Metallfolie od. dgl., welcher mindestens eine durch einen Elektromotor angetriebene, hinsichtlich der Bahngeschwindigkeit regelbare als Axiaikolbeneinheit ausgebildete Hauptpumpe, zwei die beiden Tragwalzen für die aufzuwickelnde Rolle antreibende von der Hauptpumpe gespeiste Axialkolbenmotoren sowie ferner mindestens eine der abzuwickelnden Rolle bzw. dem Tambour zugeordnete, im Sinne der Aufrechte^rhaltung einer vorbestimmten Bahnspannung von dieser abhängig geregelte Axialkolbeneinheit um faßt, die während des Umrollvorganges mindestens zeitweise als Bremspumpe wirkt, wobei die dabei teil weise zurückgewonnene Antriebsenergie zugunsten der Entlastung des Elektromotors genutzt ist.

Es is! bereits eine Einrichtung zur Nutzbarmachung und Rückgewinnung der Bremsenergie für den Antrieb einer Umrollmaschine bekannt (DT-PS 841 265). bei der gemäß einer Ausführungsform die umzurollende Bahn eine hydrostatische Pumpe antreibt, die mit dei Welle der abzuwickelnden Rolle verbunden ist. Det Förderstrom der Pumpe beaufschlagt einen an die WeI Ie der aufzuwickelnden Rolle gekuppelten hydrostatischen Motor, der somit den ebenfalls an diese Welle gekuppelten elektrischen Antriebsmotor hinsichtlich seiner Antriebsleistung unterstützt. Mit dieser Einrich tung ist eine Konstanthaltung der Zugspannung, die insbesondere bei empfindlichem Material der umzurol· !enden Bahn notwendig ist. nicht zu erreichen. Es wer den erhebliche Schwankungen der Zugspannung da durch hervorgerufen, daß der dauernd von dem hydro statischen Motor unterstützte Elektromotor stets die gleiche Geschwindigkeit aufweist, während die stetig sich verändernden Durchmesser der ab- bzw. aufzuwik kelnden Rollen eine ständige Geschwindigkeitsände rung der Bahn verursachen. Ip einer weiteren Ausfüh rungsform der bekannten Einrichtung ist ergänzend aul die Verwendung von Tragwalzen hingewiesen. Auch hier wird durch den Zug der umzurollenden Bahn die Welle des Tambours gedreht und dadurch eine hydro statische Pumpe betätigt, welche die geförderte Flüssigkeit direkt einem hydrostatischen Motor zuführt, dei

mit der Welle der Tragwalze verbunden ist Da bei dieser Ausführungsform der Umrollvorgang derselbe ist, wie zuvor beschrieben, sind auch die geschilderten Nachteile, nämlich die erheblichen Spanmmgsschwankungen, dieselben. Die vorgesehene manuelle Verstellung des Fördervolumens der Pumpe einerseits und des Schluckvermögens des hydrostatischen Motors andererseits trägt erheblich zur Entstehung vcn Stör_o-rö ßen bei. Die Antriebsausbildung gemäß diesem Stand der Technik st für Hochleistungsmaschinen, die weitestgehend konstantbleibende Bahngeschwindigkeiten und Bahnspannungen erfordern, ungeeignet

Es ist ferner eine Einrichtung bekannt (US-PS 2 164 596, Fig. 1), gemäß der die umzurollende Bahn über Zwischenrollen und einem Kettengetriebe eine hydrostatische Pumpe antreibt Die von dieser Pumpe geförderte Flüssigkeit wird dann direkt dem hydrostatischen Motor für die Tragwalze zugeführ*. Hierdurch tritt eine Erhöhung der Fördermenge ein, da bereits eine von einem Elektromotor angetriebene weitere hydrostatische Pumpe die Umwälzung der jeweils eingestellten Menge an Flüssigkeit veranlaßt. Der Antrieb der Tragwalze für die Wickelrolle ist folglich ständig Störgrößen ausgesetzt, die nur unter erheblichen zeitlichem und technischem Aufwand ausgeregelt werden 2s können und bei empfindlichem Material zum Zerreißen der Bahn führen. Besonders kompliziert ist die vorgesehene Regelung mittels der in die Verbindungsleitungen zwischen der von den Zwischenrollen über das Kettengetriebe angetriebenen Pumpe und dem Motor dtr Tragwalze eingegliederten Drosselventile. Es ist praktisch unmöglich, mit den danach bekannten Mitteln die Bahngeschwindigkeit einerseits und die Bahnspannung andererseits konstant zu halten. Bei der dem Tambour zugeordneten Bremsvorrichtung handelt es sich um eine an die Dr ^flüssigkeitsleitung angeschlossene mechanische Bremse. Es ist weder ein motorischer' Antrieb des Tambours in der Anfangsphase noch ein motorischer Antrieb des Tambours in der Endphase des Abwickelvorganges möglich.

Weiterhin ist die Verwendung von hydraulisch angetriebenen Tragrollen bekannt (DT-AS 1 141 152 und >, xtil-Rundschau« Mai 1959, S. 261 bis ?71), die in Reihe durch eine Pumpe beaufschlagbar ■> nd und wobei ein geschlossener Kreislauf verwendet im.

Schließlich beiaßt sich eine bekannte Einrichtung (FR-PS 1 591 477) ausschließlich mit der Bahnspannungsregulierung, ohne dabei auf die Probleme einzugehen, die im Zusammenhang mit der Verwendung von mittels hydrostatischer Einheiten angetriebenen Tragrollen entstehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Prinzip der Energierückgewinnung beim Wikkeln auch bei Doppeltragwalzenrollen anzuwenden, wobei die Drehmomentensteuerung der Tragwalzen, die Bahnspannungsregulierung und die Bahngeschwindigkeitssteuerung ohne Beeinträchtigung der Regelgenauigkeit auf einfache Weise optimal verfeinert und aufeinander abgestimmt werden sollen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die beiden Antriebsmotoren für die Tragwalzen, von denen mindestens einer hinsichtlich seines Differenzdruckes steuerbar ist, in Reihe in einen gemeinsamen, an die Hauptpumpe angeschlossenen Förderstromkreis eingeschaltet sind, daß die dem Tambour zugeordnete, während des Betriebes wechselweise als Motor oder Pumpe arbeitende Axialkolbeneinheit, deren Regelung durch bahnspannungsabhängige Veränderungen ihrer Förder- bzw. Schluckmeuge ausschließlich über den Druck des Förderstromes erfolgt, entweder in den gleichen Förderstromkreis hinter den Antriebsmotoren oder in einen zweiten Förderstromkreis eingeschaltet ist der an eine mit der Welle der Hauptpumpe verbundene weitere Axialkolbeneinheit angeschlossen ist, und daß der Förderstrom in dem gemeinsamen oder in beiden Kreisen der Bahngeschwindigkeit direkt proportional ist

Die erfindungsgemäße Antriebsausbildung dient der Erreichung eines seit langem bestehenden Zieles, nämlich in einfacher Weise und mit wenigen, nicht aufwendigen, der Regelung und Steuerung dienenden Mitteln die verschiedenen hydrostatischen Antriebseinheiten funktionell derart aufeinander abzustimmen, daß die Bahnspannung zwischen dem Tambour und der Wikkelrolle weitestgehend konstant bleibt, wobei sich gleichzeitig bei Beginn und in der Endphase des Wikkelvorganges Verbesserungen bezüglich des Anfahrens und der Endabbremsung ergeben, die sich auf die Schonung des Materials der Bahn auswirken. Dem Tambour ist hierbei eine hydrostatische Axialkolbeneinheit zugeordnet, die beim Anfahren und bei Beendigung des Regelvorganges von der Hauptpumpe her als Motor betrieben wird, zwischenzeitlich aber die Funktion einer Bremspumpe ausübt und dabei in Abhängigkeit von der Bahnspannung gesteuert ist und von ihrer Seite her zur Konstanthaltung der Bahnspannung beiträgt.

Der von der Axialkolbeneinheit am Tambour kommende Förderstrom bewirkt zwar mit die Verringerung der Leistungsaufnahme des Elektromotors, er nimmt jedoch keinen Einfluß auf die hinter der Hauptpumpe in die zu den Antriebsmotoren der Tragwalzen führende Druckleitung. Die Hauptpumpe beaufschlagt jederzeit entsprechend ihrer Fördermenge ohne störende Einwirkungen von dritter Seite allein die Motoren der Tragwalzen, so daß auch von hier her die Bahnspannung keiner Veränderung, z. B. durch Geschwindigkeitsänderung, unterliegt. Durch eine verhältnismäßig einfache Steuerung und Gruppierung sowie Verbindung von .7urr. Teil mehrere Funktionen ausübenden Axialkolbeneinheiten ist es gelungen, das an sich schwierige Aufgabenproblem mit einem relativ niedrigen Aufwand zu lösen und zugleich das Anfahren und Abbremsen mit den gleichen Mitteln zu erreichen und zu verbessern.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die dem Tambour zugeordnete Axialkolbeneinheit im Bereich niedriger Drehzahlen als Motor in den von der Hauptpumpe ausgehenden Förderstromkreis bzw. in den von der mit der Hauptpumpe verbundenen Axialkolbeneinheit ausgehenden Förderstromkreis eingeschaltet. Auf diese Weise wird erreicht, daß die während der weitaus überwiegenden Zeitspanne des Umrollvorganges als Energierückgewinnungseinrichtung arbeitende Axialkolbeneinheit in der schwierigen Beschleunigungsphase des schweren Tambours den Zug der Bahn unterstützt und dadurch Sicherheit gegen ein vorzeitiges Reißen der Bahn schafft.

i£in Merkmal der Erfindung besteht darin, daß dem hinsichtlich seines Differenzdruckes steuerbaren Antriebsmotor eine sein Ist-Drehmoment in Abhängigkeit von einem ihm vorgegebenen Soll-Drehmoment regelnde Steuerung zugeordnet ist. Die beiden hydrostatischen Antriebsmotoren für die Tragwalzen laufen infolge der Anlage der Tragwalzen an der äußeren Lage der Wickelrolle stets mit der gleichen Drehzahl. Sie arbeiten außerdem als hydrostatische Motoren mit prak-

tisch dem gleichen Schluckvolumen. Die Druckverhältnisse an der variablen Einheit werden mittels einer Servosteuerung geregelt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Hauptpumpe und die mit dieser verbundene in den über die dem Tambour zugeordnete Axialkolbeneinheit führenden Förderstromkreis eingeschaltete Axialkolbeneinheit eine gemeinsame, jedoch eine Phasenverschiebung zwischen der Hauptpumpe und der mit dieser verbundenen Axialkolbeneinheit zulassende Steuerung aufweisen. Bei dieser Anordnung können diejenigen Einheilen, die der Bremsung und Energierückgewinnung dienen, kleiner ausgelegt werden. Außerdem kann in diesem Falle die bei der Energierückgewinnung als Motor arbeitende Einheit die Aufgabe einer Hilfspumpe übernehmen und selbst Leckverluste im Bremssystem ausgleichen.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht ferner darin, daß die mit der Hauptpumpe verbundene Axialkolbeneinheit für die Dauer des Anlaufens der Umrollmaschine als Pumpe arbeitet und die dem Tambour zugeordnete Axialkolbeneinheit über den zwischen diesen Einheiten liegenden Förderstromkreis antreibt. Hierbei wird die schwierige Anfangsphase des Umrollvorganges dadurch unterstützt, daß durch eine Änderung der Funktionen der jeweiligen Axialkolbeneinheiten zunächst ein Pumpenbetrieb und in der Phase des normalen Umrollvorganges ein motorischer Betrieb besteht

Eine weitere Verbesserung des hydrostatischen Antriebs nach der Erfindung besteht schließlich darin, daß mit der Welle der dem Tambour zugeordneten Axialkolbeneinheit eine kleinere Axialkolbeneinheit verbunden und diese in Parallelschaltung zu der dem Tambour zugeordneten größeren Axialkolbeneinheit an den von der Hauptpumpe ausgehenden Förderstromkreis bzw an den von der mit der Hauptpumpe verbundenen Axialkolbeneinheit ausgehenden Förderstromkreis angeschlossen ist, derart, daß gegen Ende des Umrollvorganges bei nahezu 0° Schwenkwinkel der größeren Axialkolbeneinheit die kleinere Axialkolbeneinheit den Tambour als Motor unter Wahrung der Regelung der Bahnspannung antreibt Auf diese Weise wird in der Endphase des Umrollvorganges eine zu starke Abbremsung und damit ein Anwachsen der Bandspannung verhindert Zu dieser Zeit ist die Energierückgewinnung nicht mehr bedeutend und wird unterbrochen zugunsten einer motorisch betriebenen Abrollbewegung des Tambours.

In der Zeichnung sind Aufbau der Maschine und Anordnung und Steuerung der hydrostatischen Axialkolbeneinheiten an zwei Ausführungsbeispielen im Schema veranschaulicht

Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 befindet sich das in der Umroll- und Schneidmaschine zu bearbeitende Band, beispielsweise ein langes, ungeteiltes Papierband, aufgewickelt auf dem Tambour 1. Das von dem Tambour 1 abzuziehende Band ist über eine die Bandspannung kontrollierende Meßeinrichtung 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 Antriebsmotore zugeordnet. Die Umfangsgeschwindigkeit der Tragwalzen stimmt überein mit der Geschwindigkeit des vom Tambour 1 abgezogenen Bandes 101. Vorausgesetzt daß der Band/ug {7. B. Spannung im Papier) konstant gehalten wird, ist an den Tragwalzen 4, 5 eine konstante Leistung aufzubringen.

Die für den Einzelantrieb der Tragwalzen 4,5 vorgesehenen Antriebsmotore 6 und 7 werden von einer durch einen Elektromotor 8 angetriebenen hydrostatischen Axialkolbeneinheit 9, der Hauptpumpe beaufschlagt. Die Antriebsmotore 6 und 7 sowie die Hauptpumpe 9 sind in einem Förderstromkreis 10 hintereinandergeschaltet. Die Hauptpumpe 9 und der Antriebsmotor 6 sind variabel, d. h. 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 Axialkolbeneinheit 11 zugeordnet. Diese Einheit 11 ist hinter den Antriebsmotoren 6 und 7 in den Förderstromkreis 10 eingeschaltet. Die Abschnitte des Förderstromkreises 10 zwischen dem Antriebsmotor 7 und der Axialkolbeneinheit 11 einerseits und der Hauptpumpe 9 und der Axialkolbeneinheit 11 anderer seits führen übvr ein Wegeventil 12, welches eine Änderung der Strömungsrichtung des hydraulischen Mediums mindestens bezüglich der Axialkolbeneinheit 11 erlaubt.

Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 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 Tambour, nur eine geringe Anzahl hydrostatischer Einheiten vor, und zwar als variable Einheiten die Hauptpumpe 9, den Antriebsmotor 6 und die Axialkolbeneinheit 11 und als konstante Einheit den Antriebsmotor 7.

Die zuvor erwähnte Steuerung der Momentenverteilung an den Tragwalzen erfolgt in nachstehender Weise.

Im Normalfall ist der Zug im Band 101 während der Dauer eines kompletten Wickelvorganges konstant. Das Band 101 läuft kontinuierlich mit gleicher hoher Geschwindigkeit, d. h. ohne Beschleunigungen und ohne Verzögerungen, durch die Anlage. Dadurch ist auch das Gesamtantriebsmoment am Hauptantrieb (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 Gesamtantriebsmoment am Hauptantrieb ergibt sich rechnerisch aus der Summe der Drehmomente der beiden Antriebsmotoren 6 und 7. Wie schon zuvor gesagt, kann die Summe dieser Drehmomente bei kon stantem Bandzug als konstant und in ihrer Größe als dem Bandzug proportional angesehen werden. Bei der nunmehr hintereinandergeschalteten Antriebsmotorer bedeutet dies, daß mit für die Praxis hinreichender Ge nauigkeit der Druck vor dem Antriebsmotor 6 die Grö ßc des Gesamtantriebsmomentes bestimmt. Wenn die scr Druck während des Wickel Vorganges unter Beibc haltung eines konstanten ßand/uges konstant bleibt isi

die Verteilung der Momente auf die einzelnen Antriebsmotore 6 bzw. 7 nur von der Größe des Druckabfalls an dem jeweiligen Antriebsmotor abhängig. Es genügt demnach die Aussteuerung des Druckgefälles an einem Antriebsmotor, beispielsweise dem Antriebsmotor 6, um über das verbleibende Druckgefälle auch das Drehmoment an dem zweiten Antriebsmotor 7 festzulegen.

Beide Antriebsmotoren 6 und 7 haben — bedingt durch die Anlage der Tragwalzen 4, 5 am Umfang der Wickelrolle 3 und ihrer gleich großen Durchmesser — stets die gleiche Drehzahl. Sie arbeiten als hydrostatische Motore mit praktisch dem gleichen Schluckvolumen, zumal sie gleich groß sind und denselben Schwenkwinkel haben. Leckverluste des variablen Antriebsmotors 6 werden in bekannter Weise durch eine Drossel im Nebenschluß (nicht dargestellt) ausgeglichen, so daß durch beide Antriebsmotoren ein nahezu gleich großer Schluckstrom fließt.

Die Druckverhältnisse an dem Antriebsmotor 6 wer- ao den mittels einer Servosteuerung 13 geregelt. Diese Steuerung besteht im wesentlichen aus einem mit dem variablen Antriebsmotor 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 Steuerzylinder entspricht proportional dem Druckabfall an dem Antriebsmotor 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 dem Antriebsmotor 6 größer, so steigt auch die Druckdifferenz. In dem Antriebsmotor 6 wird nämlich zuviel Druck abgebaut, so daß hinter diesem ein vermindeter Druck entsteht, der das Gleichgewicht im Stellzylinder 16 aufhebt. Über die vor dem Antriebsmotor 6 aus dem Förderstromkreis 10 abgezweigte Leitung 116 gelangt der vor dem Antriebsmotor 6 herrschende Druck in den Stellzylinder, wodurch der Kolben im Steüzylinder 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 dem Förderstromkreis 10 höheren Druck erhält, verschiebt sich der Kolben im Arbeitszylinder 14 nach links. Der Antriebsmotor 6 wird auf einen größeren Schwenkwinkel eingestellt. Der dadurch geringfügig vergrößerte Schluckstrom erzeugt in dem Förderstromkreis 10 vor dem Antriebsmotor 7 einen Druckanstieg, so daß sich die Druckdifferenz an dem Antriebsmotor 6 wieder vermindert.

Im gleichen Sinne wirkt eine Verminderung des Steuerdruckes im Zylinder 17. Eine Erhöhung des Steuerdruckes im Zylinder 17 bewirkt die entgegengesetzte Verstellung 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 vorgesehene 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 konstanter, der Bandgeschwindigkeit proportionaler Förderstrom entsteht (Förderstrom = Fördervolumen · Drehzahl).

■ Zu diesem Zweck wird der von der Meßrolle 2 ermittelte Ist-Wert der Bandspannung mit dem vorgegebenen Soll-Wert verglichen und die variable Axialkolbeneinheit 11 gegebenenfalls entsprechend den ermittelten Vergleichswerten über die Verstelleinrichtung 20 verstellt.

Die Energierückgewinnung vollzieht sich nun in der nachstehend beschriebenen Weise durch das Zusammenarbeiten der Axialkolbeneinheit 11 beim Tambour mit der Hauptpumpe 9. Die Voraussetzungen für einen einwandfreien Betrieb sind gegeben, wenn die Hauptpumpe 9 einen Schluckstrom aufweist der der Bandgeschwindigkeit proportional ist Die Hauptpumpe 9 läuft demzufolge mit einem der Bandgeschwindigkeit entsprechenden Förder- und Schluckvolumen.

Zwischen den in Hintereinanderschaltung vorgesehenen Einheiten, der Hauptpumpe 9, den Antriebsmotoren 6 und 7 und der Axialkolbeneinheit 11, bestehen folgende Druckverhältnisse. Von der Hauptpumpe 9 ausgehend wird ein Arbeitsdruck erzeugt, der in den Antriebsmotoren 6 und 7 durch das hier entstehende Druckgefälle auf den Speisedruck herabgemindert wird. Der an der Axialkolbeneinheit 11 ankommende Speisedruck wird — weil die Einheit als Pumpe arbeitet — auf den Bremsdruck erhöht der nun an der Hauptpumpe 9 einen erhöhten Vordruck bewirkt, so daß gegenüber dem erforderlichen Arbeitsdruck hinter der Hauptpumpe 9 eine kleinere Druckdifferenz entsteht, die zu einer Verringerung der Antriebsleistungen beim Elektromotor 8 führt

Mit insgesamt nur vier hydrostatischen Axialkolbeneinheiten 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 Hauptpumpe 9 weder die Regelung für die Bandspannung noch die Steuerung der Momentenverteilung an den Tragwalzen 4 und 5 beeinflußt.

Zur Aufrechterhaltung der Speise- und Steuerdrücke sind Hilfspumpen 21 und 22 mechanisch mit der Hauptpumpe 9 verbunden. Diese Hilfspumpen werden daher direkt von dem Elektromotor 8 angetrieben.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 sind ebenfalls die beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 verwendeten hydrostatischen Axialkolbeneinheiten & h. die Hauptpumpe 9, die Antriebsmotoren 6, 7 unc die Axialkolbeneinheit 11, vorgesehea Es sind jedocr die Hauptpumpe 9 und die Antriebsmotoren 6,7 in der Förderstromkreis 10 eingeschaltet während die den Tambour 1 zugeordnete Axialkolbeneinheit 11 in einei besonderen Förderstromkreis 110 eingeschaltet ist. Ii diesen Förderstromkreis 110 ist eine weitere Axialkol beneinheit 23 eingeschlossen, die der Energierückge winnung dient und mechanisch mit der Hauptpumpe ' gekuppelt ist. Eine solche Anordnung kann dan zweckmäßig sein, wenn durch die Forderungen für di

«MX-JO/17

ίο

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 wirtschaftlichen 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 Hauptpumpe 9 weitergegeben wird. Die einfache, wirtschaftliche Gesamtausbildung bleibt erhalten.

Die Axialkolbeneinheit 23 kann unabhängig vom Betriebszustand des übrigen Systems gesteuert werden. Sie kann dabei die Funktion der bei der Anordnung gemäß F i g. 1 vorgesehenen Hilfspumpe 22, und zwar die Hochdruckeinspeisung zur Deckung der Leckverluste im Bremssystem (Einheiten 23,11) mit übernehmen. Die Axialkolbeneinheit 23 ist außerdem dazu geeignet, als Pumpe für die langsame Drehzahl beim Anlaufen des Tambours zum Zwecke des Einfädeins des Bandes zu arbeiten. Zusätzlich zu einer bei beiden Ausführungsbeispielen vorgesehenen Verstelleinrichtung 24 für die Hauptpumpe 9 ist eine Verstelleinrichtung 25 für die Axialkolbeneinheit 23 vorgesehen. Die beiden Verstelleinrichtungen 24 und 25 sind miteinander verbunden, jedoch so, daß eine steuerbare Phasenverschiebung zwischen der Hauptpumpe 9 und der Axialkolbeneinheit 23 möglich ist Die Deckung der Leckverluste im ganzen übrigen System wird von der Hilfspumpe 21 übernommen, die mechanisch mit der Axialkolbeneinheit 23 und der Hauptpumpe 9 verbunden ist und deshalb von dem Elektromotor 8 angetrieben wird.

In den Förderstromkreis 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 die 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 Motore arbeiten 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 Weise ein Wechsel der Betriebsart bei der Axialkolbeneinheit U ein, wobei stets mit Hilfe des Elektromotors 8 direkt durch die Hauptpumpe 9 oder indirekt durch die Axialkolbeneinheit 23 die Axialkolbeneinheit U beaufschlagt wird, so

ίο daß sie als Motor arbeitet. Nach dem Anfahren tritt dann der Wechsel auf den Pumpenbetrieb bei der Einheit 11 ein, wobei die geförderte Flüssigkeit entweder direkt in der Hauptpumpe 9 oder indirekt über die Axialkolbeneinheit 23 den Elektromotor 8 entlastet.

Eine weitere besondere Situation, die eine Regelung erfordert, kann gegen Ende des Abrollvorganges entstehen. Es besteht bekanntlich ein Verhältnis zwischen der stetigen Zunahme der Drehzahl und einer stetigen Abnahme des Schwungmomentes am Tambour auf Grund kleiner werdenden Wickeldurchmessers. Solange die Zunahme der Drehzahl noch kleiner ist als die Abnahme des Schwungmomentes, muß eine Verzögerung erfolgen. Zu der Zeit, wo die Zunahme der Drehzahl größer ist als die Abnahme des Schwungmomentes, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, ein zusätzliches Beschleunigungsmoment aufzubringen, damit die Zugkraft im Band konstant gehalten wird.

Es wird daher zur Aufrechterhaltung der Bandspannung am 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 (regelbaren) Axialkolbeneinheit 11 am Tambour 1 in hydraulischer Parallelschaltung eine kleine, konstante (nicht

regelbare) Axialkolbeneinheit 111 mechanisch gekuppelt. Die große, variable Axialkolbeneinheit 11 schwenkt auf nahezu 0°. Die kleinere, konstante Axialkolbeneinheit 111 ist auf Grund ihres großen Schwenkwinkels in der Lage, das erforderliche Drehmoment zur Überwindung 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

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Hydrostatischer Antrieb mit Bahnspannungsregelung für eine aJs Doppeltragwalzenroller ausgebildete, schnellaufende Umrollmaschine für schwere Rollen aus aufgewickeltem Papier, Kunststoff-, Metallfolie od. dgl-, welcher mindestens eine durch einen Elektromotor angetriebene, hinsichtlich der Bahngeschwindigkeit regelbare, als Axialkolbeneinheit ausgebildete Hauptpumpe, zwei die beiden Tragwalzen für die aufzuwickelnde Rolle antreibende, vcn der Hauptpumpe gespeiste Axialkolbenmotoren sowie ferner mindestens eine der abzuwikkelnden Rolle bzw. dem Tambour zugeordnete, im Sinne der Aufrechterhaltung einer vorbestimmten Bahnspannung von dieser abhängig geregelte Axialkolbeneinheit umfaßt, die während des Umrollvorganges mindestens zeitweise als Bremspumpe wirkt, wobei die dabei teilweise zurückgewönnene Antriebsenergie zugunsten der Entlastung des Elektromotors genutzt ist, dadurch gekennzeichne ι, daß die beiden Antriebsmotoren (6, 7) für die Tragwalzen (4, 5), von denen mindestens einer hinsichtlich seines Differenzdruckes steuerbar ist, in Reihe in einen gemeinsamen, an die Hauptpumpe (9) angeschlossenen Förderstromkreis (10) eingeschaltet sind, daß die dem Tambour (1) zugeordnete, während des Betriebes wechselweise als Motor oder Pumpe arbeitende Axialkolbeneinheit (U), deren Regelung durch bahnspannungsabhängige Veränderung ihrer Förder- bzw. Schluckmenge ausschließlich über den Druck des Förderstroms erfolgt, entweder in den gleichen Förderstromkreis (10) hinter den Antriebsmotoren (6, 7) oder in einen zweiten Förderstromkrei* (110) eingeschaltet ist, der an eine mit der Welle der Hauptpampe (9) verbundene weitere Axialkolbeneinheit (23) angeschlossen ist, und daß der Förderstrom in dem gemeinsamen (10) oder in beiden Kreisen (10 und 110) der Bahngeschwindigkeit direkt proportional ist.

2. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Tambour (1) zugeordnete Axialkolbeneinheit (11) im Bereich nied riger Drehzahlen als Motor in den von der Hauptpumpe (9) ausgehenden Förderstromkreis (10) bzw. in den von der mit der Hauptpumpe (9) verbundenen Axialkolbeneinheit (23) ausgehenden Förderstromkreis (110) eingeschaltet ist.

3. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem hinsichtlich seines Differenzdruckes steuerbaren Antriebsmotor (6) eine sein Ist-Drehmoment in Abhängigkeit von einem ihm vorgegebenen Soll-Drehmoment regelnde Steuerung (13) zugeordnet ist.

4. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 1. da durch gekennzeichnet, daß die Hauptpumpe (9) und die mit dieser verbundene in den über die dem Tambour (1) zugeordnete Axialkolbeneinheit (11) führenden Förderstromkreis (110) eingeschaltete Axialkolbeneinheit (23) eine gemeinsame, jedoch eine Phasenverschiebung zwischen der Hauptpumpe (9) und der mit dieser verbundenen Axialkolbeneinheit (23) zulassende Steuerung (24,25) aufweisen.

5. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Hauptpumpe (9) verbundene Axialkolbeneinheit (23) für die Dauer des Anlaufens der Umrollmaschine als Pumpe arbeitet und die dem Tambour zugeordnete Axialkolbeneinheit (11) Ooer den zwischen diesen Einheiten (23,11) liegenden Förderstromkreis (UO] antreibt

6. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Welle der dem Tambour (1) zugeordneten Axialkolbeneinheit (11] eine kleinere Axiaikolbeneinheit (111) verbunden und diese in Parallelschaltung zu der dem Tamboui (1) zugeordneten größeren Axialkolbeneinheit (H] an den von der Hauptpumpe (9) ausgehenden Förderstromkreis (10) bzw. an den von der mit der Hauptpumpe (9) verbundenen Axialkolbeneinheit (23) ausgehenden Förderstromkreis (110) angeschlossen ist. denrt, daß gegen Ende des Umrollvorganges bei nahezu 0° Schwenkwinkel der größeren Axialkolbeneinheit (11) die kleinere Axialkolbeneinheii (Hl) den Tambour (1) als Motor unter Wahrung der Regelung der Bahnspannung antreibt.