DE2414197A1 - Vorrichtung zum beeinflussen der zugspannung in bandfoermigem material - Google Patents

Description

Dipl.-lng. Dr. jur. Alfred W. Meyer ₄ Düsseldorf ι

Patentanwalt 'Kreuz-straße 32

Telefon: (0211) 325964

Mein Zeichen: fiOft^ A 1

Aktenzeichen:

Anmelders Wilhelm E. Frede

k Düsseldorf 11, Schorlemer Strasse 88

Vorrichtung zum Beeinflussen der Zugspannung in bandförmigem Material

Die Erfindung betrifft eine"Vorrichtung zum Beeinflussen der Zugspannung in bandförmigem Material, das von einer Holle abgezogen wird, mit einer an der Rolle angreifenden Bremsvorrichtung, deren Bremskraft in Abhängigkeit von der Zugspannung über einen Regler veränderbar ist·

Es ist bekannt, eine von der Rolle abgezogene Bahn an drei in Abzugsrichtung hintereinander liegenden Walzen entlanglaufen zu lassen, die so angeordnet, sind, dass die Bahn durch die mittlere Walze aus der Transportrichtung ausgelenkt -wird. Die mittlere Walze ist in Richtung auf die gerade Verbindungslinie zwischen den beiden äusseren Walzen so angeordnet, dass die in der Materialbahn herrschende Zugspannung bestrebt ist, die mittlere Walze in Richtung auf eine gerade Verbindungslinie zwischen den beiden äusseren Walzen zu bewegen. Somit entsteht an

509843/0399

"²" 24H197

der mittleren Walze eine der in der Materialbahn herrschenden Zugspannung entsprechende resultierende Kraft, die mittels eines Kraft-Messumformers in eine elektrische Ausgangsgrösse umgeformt wird. Diese Ausgangsgrösse wird als Regelgrösse auf einen Regler gegeben, der gleichzeitig mit einem Bahnspannungs-Sollwert beaufschlagt wird. Der Regler gibt eine in Abhängigkeit von der Soll-Istwert-Differenz ermittelte Stellgrösse mit dem sich jeweils ergebenden Vorzeichen auf die Bremsvorrichtung. Ist die in der Materialbahn herrschende Zugspannung zu gross, so wird die Bremskraft herabgesetzt! ist die Zugspannung zu gering, wird die Bremskraft erhöht·

Diese Vorrichtung hat zwar den Vorteil, dass der sich beim Abziehen der Materialbahn von der Rolle verkleinernde Rollendurchmesser ohne Einfluss auf die Ermittlung des jeweiligen Zugspannungs-Istwerts ist. Auch erfolgt die Regelung unabhängig von der Bahngeschwindigkeit. Nachteilig ist jedoch die Tatsache, dass bei unrunden Rollen in der Materialbahn ganz erhebliche ZugSchwankungen auftreten können, die sich mit der beschriebenen Vorrichtung nicht in zufriedenstellender Weise ausgleichen lassen. Auch ist durch die zusätzliche Anordnung der drei Walzen ein erheblicher Aufwand bedingt.

Bei einer anderen bekannten Ausführungsform läuft die von

609843/0399

~ ³ " I4H197

der Rolle abgezogene Materialbahn ebenfalls an drei Walzen entlang, wobei jetzt jedoch die mittlere Walze durch die in der Materialbahn herrschende Zugspannung auslenkbar ist. Die Auslenkung erfolgt um einen Hebelarm mit einem in der Achse der dritten Walze liegenden Drehpunkt. Die mittlere Walze arbeitet also als Pendelwalze, und der Ausschlagwinkel der Pendelwalze ist ein Mass für die Abweichung von einem vorgegebenen Sollwert für die Umfangsgeschwindigkeit der Rolle, die der Arbeitsgeschwindigkeit der Anlage entsprechen muss. Der Ausschlagwinkel wird mittels eines Weg-Messumformers in eine zur Aufgabe in den Regler geeignete Regelgrösse umge— · wandelt. Durch den Regler wird die jeweils erforderliche Bremskraft in Abhängigkeit von der Differenz der obengenannten Geschwindigkeiten bzw«, von der Auslenkung der Pendelwalze vorgegeben. . ·

Wenn eine solche Pendelwalze eine verhältnismässig kleine Masse aufweist, ist sie zwar in der Lage, die bei unrunden Rollen in der Materialbahn häufig entstehenden erheblichen Zugspannungsschwankungen auszugleichen und die durch diese Schwankungen entstehenden Schwingungen aufzunehmen. Dies lässt sich jedoch nicht mehr bei verhältnismässig breiten Materialbahnen und grossen Geschwindigkeiten erreichen. Zusätzlich erfordert auch hier wieder die Anordnung der Walzen einen erheb— liehen Mehraufwand, ^T

Hiervon ausgehend lag deif Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass sich auch grössere ZugspannungsSchwankungen,

509843/0399

die in der Materialbahn beim Abziehen von der Holle entstehen, einwandfrei ausgleichen lassen, und zwar auch bei verhältnismässig breiten Bahnen und grossen Abzugsgeschwindigkeiten.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass die Bremsvorrichtung sowohl von der Drehbewegung der Rolle als auch von der Wirkung einer Gegenkraft auslenkbar angeordnet ist und dass die Auslenkung der Bremsvorrichtung mittels eines Gebers erfasst wird, der eine der Grosse der Auslenkung entsprechende Einflussgrösse auf den die Bremskraft vorgebenden Regler gibt.

Es hat sich herausgestellt, dass mit der vorgeschlagenen Vorrichtung Zugschwankungen wesentlich besser verhindert werden können, und zwar deshalb, weil bei sich ändernder Zugspannung und damit nicht mehr genauem Bremsmoment nur die Bremsvorrichtung selbst ausschwingt, ohne dass an der Materlaibahn Elemente wie z.B. die zuvor genannte Pendelwalze angreifen, durch die bei starken Schwankungen Schwingungen in der Materialbahn entstehen können.

Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Vorrichtung ist darin zu sehen, dass der für eine Zugmesseinrichtung

509843/0399

-5- 24U197

erforderliche Aufwand vollständig entfallen kann· Es brauchen also keine zusätzlichen Walzen mehr angeordnet zu werden, so dass zugleich auch eine Raumersparnis erzielt •wird. .

Ein nächster Vorteil ist darin zu sehen, dass sich ein besonders einfacher Aufbau dea Regelkreises ergibt und dieser auch eine verhältnisraässig gering· Zeitkonstant· erreichen kann·

Es ist durchaus denkbar, die Bremsvorrichtung ao anzuordnen, dass sie in einer geraden Verstellrichtung geg«n di· Wirkung der Gegenkraft auslenkbar ist* Günstig ist aber in vielen Fällen auch eine Verschwenkbarkeit der Bremsvorrichtung um einen festen Drehpunkt· Welche Ausführungsform man wählen wird, hängt unter anderem auch davon ab, welcher Art die verwendete Bremsvorrichtung ist· Die Erfindung ist grundsätzlich für alle geeigneten Bremsvorrichtungen anwendbar.

Die Grosse der Gegenkraft sollte so vorgegeben werden, dass sie auf die Grosse der an der Bremsvorrichtung auftretenden Reaktionskraft entsprechend abgestimmt ist, und zwar derart, dass ein mit der Gegenkraft erzeugte« Gegenmoment dem auf die Bremsvorrichtung bei vorgegebener Zugspannung in der Bahn einwirkenden Reaktionsmoment etwa

509843/0399

- ⁶ " 24H197

entspricht, das heisst, dass zwischen den Kräften bzw. Momenten ein Gleichgewichtszustand vorhanden ist.

Darüber hinaus ist es zweckmässig, wenn das Gegenmoment in Abhängigkeit von dem augenblicklichen äusseren Rollendurchmesser veränderbar ist. Hit abnehmendem Rollendurchmesser kann auch die Gegenkraft kleiner sein, wobei sich der augenblickliche Rollendurchmesser durch Fühler erfassten lasst, die die Girosee der jeweils vorgegebenen Gegenkraft entsprechend beeinflussen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Bremsvorrichtung an einem drehbeweglichen Hebelana angeordnet, an dem auch die Gegenkraft angreift· Grundsatz -lieh kann zwar d«]j6i· Bremsvorrichtung tragende Hebelarm an geeigneter Stell« neben der Roll« angeordnet sein{ es ist aber zweckmässig, wenn der Hebelarm auf die Achse der-.Rolle drehbeweglich aufgesetzt ist.

Die Auslenkung des Hebelarms lässt sich zweckmässig durch die Anordnung einer Kurvenscheibe am Hebelarm und durch einen über die Kurvenscheibe betätigten Geber erreichen, der die Auslenkung der Bremsvorrichtung erfasst und eine der Auslenkung entsprechende Regelgrösse auf den Regler gibt.

Bei einer günstigen Ausführungsform ist der Hebelarat durch

509843/0399

zwei sich zu jeweils einer Seite der Drehachse erstreckende Armteile gebildet, wobei an einem Armteil die Bremsvorrichtung angeordnet ist, während an dem anderen Armteil die Gegenkraft angreift.

Als Bremsvorrichtung kann z.B. eine elektrisch oder elektromagnetisch arbeitende Bremse in geeigneter Anordnung verwendet werden. Es ist aber auch denkbar, eine mechanische Bremse vorzusehen, z.B. derart, dass die Bremsvorrichtung durch eine mit der Rolle drehfest verbundene Bremsscheibe und einen gegenüber dieser auslenkbaren Bremssattel gebildet ist, der zur Veränderung der Bremskraft durch den Regler verstellbar ist.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben} diese zeigt in schematischer Darstellung eine Rolle, von der die Materialbahn abgezogen wird, mit der zugehörigen Bremsvorrichtung und den einzelnen Elementen des Regelkreises.

Eine Rolle 10 ist auf einer Achse 11 gelagert! von der Rolle 10 kann eine Materialbahn 10a mit einer bestimmten Geschwindigkeit und unter einer bestimmten Zugspannung abgezogen werden. Die Materialbahn 10akann z.B. Blech, Papier, Textilgewebe, Kunststoffolie oder dergleichen sein«

509843/0-398

2AH197

Auf die Achse 11 ist drehbeweglich ein Hebelarm 12 mit zwei Armteilen 12a und 12b aufgesetzt. An dem Ende des einen Armteils 12a greift der bewegliche Teil einer Kolben-Zylinder-Anordnung 13 an, die in geeigneter Lage an einem festen Drehpunkt gelagert und mit Druckluft beaufschlagbar ist. Die hier vorgesehene Bremsvorrichtung 14 besteht aus einer mit der Achse 11 drehfest verbundenen Bremsscheibe l4a und einem am Ende des anderen Armteils 12b befestigten Bremssattel l4b.

Am Hebelarm 12 ist eine Kurvenscheibe 15 befestigt, die mit einem Geber l6 zusammenwirkt. Bei einer Auslenkung des Hebelarms 12 wird dessen Drehbewegung durch die Kurvenscheibe 15 und den beweglichen Taster des Gebers 16 in · eine gerad-linige Bewegung umgeformt, die der Grosse der Auslenkung entspricht. Der Geber 16 gibt ein von der Grosse der Auslenkung des Hebelarms 12 abhängiges elektric sehes Signal auf den Regler 17·

Die Grosse der von der Kolben-Zylinder-Anordnung 13 aufzubringenden Gegenkraft kann an einem weiteren Geber 18 eingestellt werden, der aber auch gleichzeitig mit einer von dem augenblicklichen Rollendurchmesser abhängigen Bin» flussgrö&se beaufschlagt wird« Diese Einflussgrösse ist das Ausgangssignal eines Fühlers 19t der den augenblicklichen Aussendurchmeseer der Rolle 10 erfasst·

509843/0399

-9- 24U197

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermessen:

In Abhängigkeit von der gewünschten Abzugsgeschwindigkeit und der erforderlichen Zugspannung in der Materialbahn 10a werden der Druck in der Kolben-Zylinder-Anordnung 13 und die Bremskraft am Bremssattel tkb so vorgegeben, dass sich die beiden am Hebelarm 12 angreifenden Nomente aufheben und der Hebelarm 12 aufgrund dieses Momentengleichgewichtes beim Abziehen der Materialbahn 10a mit der richtigen Zugspannung in Ruhe bleibt. Mit abnehmendem Rollendurchmesser wird über den Fühler 19 und den Geber 18 die von der KoIben-Zylinder-Anordnung 13 aufgebrachte Gegenkraft entsprechend herabgesetzt. Da dies v'erhältnismässig langsam geschieht, wird die hierbei auftretende Auslenkung des, Hebelarms 12 ohne grösseren Ausschlag desselben über den Geber l6 und den Regler 17 wieder ausgeglichen, indem die Bremskraft am Bremssattel l4b entsprechend herabgesetzt wird ο

Wenn jetzt aufgrund äusserer Einwirkungen, z.B. aufgrund der Tatsache, dass die Rolle 10 unrund ist, die Zugspannung in der Materialbahn 10a steigt, so reicht die am Armteil 12a angreifende Gegenkraft nicht mehr aus, um den Hebelarm 12

in seiner Lage zu halten. Der Hebelarm 12 wird im Gegeniiliry.fiigersinii ausgoloiikt. Dadurch erhält der Kegler 17 über die Kurvenscheibe 15 und den Geber 16 ein entsprechendes

509843/0399

24H197

Signal, das ein Herabsetzen der zwischen der Bremsscheibe l4a und dem Bremssattel l4b wirkenden Bremskraft auslöst· Durch dieses Herabsetzen der Bremskraft wird der Gleichgewichtszustand wieder hergestellt, so dass der Hebelarm
12 seine normale Lage wieder einnehmen kann.

Ist die Zugspannung in der Materialbahn 10a zu gering, so wird der Hebelarm 12 im Uhrzeigersinn ausgelenkt· Über die Kurvenscheibe 15 und den Geber 16 wird jetzt ein Signal
mit anderem Vorzeichen auf den Regler 17 gegeben, so dass dieser eine Verstärkung der Bremskraft auslösen kann.

509843/0 3 99

Bezugsziffernlxstei

10a Materialbahn

11 Achse

12 Hebelarm 12a Armteil 12b Armteil

13 KoIben-Zylinder-Anordnung

14 Bremsvorrichtung

Bremsscheibe Bremssattel

15 Kurvenscheibe

16 Geber

17 Regler

18 Geber

19 Fühler

437 0399

Claims (8)

24H197 Ansprüche :

1. Vorrichtung zum Beeinflussen der Zugspannung in bandförmigem Material, das von einer Rolle abgezogen wird, mit einer an der Rolle angreifenden Bremsvorrichtung, deren Bremskraft in Abhängigkeit von der Zugspannung über einen Regler veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (14) sowohl von der Drehbewegung der Rolle (ll) als auch von der Wirkung einer Gegenkraft auslenkbar angeordnet ist und dass die Auslenkung der Bremsvorrichtung (l4) mittels eines Gebers (l6) erfasst wird, der eine der Grosse der Auslenkung entsprechende Einflussgrösse auf den die Bremskraft vorgebenden Regler (17) gibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gegenkraft vorgegeben ist, deren Grosse auf die Grosse der an der Bremsvorrichtung (lA) auftretenden Reaktionskraft so abgestimmt ist, dass ein mit der Gegenkraft erzeugtes Gegenmoment dem auf die Bremsvorrichtung bei vorgegebener Zugspannung in der Bahn einwirken, den Reaktionsmoment etwa entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenmoment in Abhängigkeit von dem augenblicklichen äusseren Rollendurchmesser veränderbar

509843/0399

24H197

4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (14) an einem drehbeweglichen Hebelarm (12) angeordnet ist und dass an diesem auch die Gegenkraft angreift·

5» Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelarm (12) auf die Achse (11) der Rolle (10) drehbeweglich aufgesetzt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, der Hebelarm (12) mit einer Kurvenscheibe (15) versehen ist, mittels derer der die Auslenkung der Bremsvorrichtung (14) erfassende Geber (16) betätigbar ist. ·

7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelarm (12) durch zwei sich zu jeweils einer Seite der Drehachse (11) erstreckende Armteile (12a,12b) gebildet ist und dass an dem einen Armteil (12b) die Bremsvorrichtung (.Ik) angeordnet ist, während an dem anderen Annteil (12a) die Gegenkraft angreift.

8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass" die Bremsvorrichtung (lk) durch

eine mit der Rolle (10) drehfest verbundene Bremsscheibe und einen gegenüber dieser auslenkbaren Bremssattel

509843/0399

'*' 24H197

(lAb) ^«biltlet ist, der zur Veränderung der Bremskraft durch den üegler (17) verstellbar ist.

509843/0399