DE2414197C3

DE2414197C3 - Device for controlling the tension in strip-shaped material

Info

Publication number: DE2414197C3
Application number: DE19742414197
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Frede, Wilhelm E., 4000 Düsseldorf
Filing date: 1974-03-25
Publication date: 1977-01-13

Description

Die Erfindung betrifft eitle Vorrichtung zum Steuem der Zugspannung Von 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 istThe invention relates to a device for controlling the tension of strip-shaped material, which is pulled from a roll, with a braking device acting on the roll, its braking force can be changed via a controller depending on the tensile stress

*'' Esistbekannt,ejnevonderRolleabgezogeneBahn an drei in Abzugsrichtung hintereinander liegenden* '' It is known that one web peeled off from the roll on three one behind the other in the withdrawal direction

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,To run along rollers, which are arranged so that the web through the middle roller out of the Transport direction is deflected. The middle roller is towards the straight connecting line arranged between the two outer rollers so that

ίο 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 entstellt an der mittleren Walze eine der in der Materialbahn herrsehenden Zugspannung entsprechende resultierendeίο that the tensile stress prevailing in the material web strives to move the middle roller towards a straight line connecting the two move outer rollers. As a result, one of the rollers in the material web is distorted on the middle roller Tensile stress corresponding resulting

^: Kraft, die mittels eines Kraft-Meßumformers in eine elektrische Ausgangsgröße umgeformt wird. Diese ^: Force that is converted into an electrical output variable by means of a force transducer. This

The output variable is used as a controlled variable on a controller

gegeben, der gleichzeitig mit einem Bahnspannungs-given, which simultaneously with a web tension

ao Sollwert beaufschlagt wird. Der Regler gibt eine in Abhängigkeit von der Soll-lstwert-Differenz ermittelte Stellgröße mit dem sich jeweils ergebenden Vorzeichen auf die Bremsvorrichtung. 1st die in der Materialbahn herrschende Zugspannung zu groß, so wird die Bremskraft herabgesetzt; ist die Zugspannung zu gering, wird die Bremskraft erhöht.ao setpoint is applied. The controller outputs a value determined as a function of the target / actual value difference Manipulated variable with the respectively resulting sign on the braking device. Is the one in the material web If the tension is too great, the braking force is reduced; the tensile stress is too low, the braking force is increased.

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,This device has the advantage that when the material web is pulled off the roll reducing roller diameter without affecting the determination of the actual tensile stress value is. The regulation also takes place independently of the web speed. However, the disadvantage is the fact that that with out-of-round rolls in the web of material very considerable tension fluctuations can occur,

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.which cannot be compensated for in a satisfactory manner with the device described. Also is due to the additional arrangement of the three rollers, a considerable effort.

In another known embodiment

läuft die von 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 umgewandelt. Durch den Regler wird die jeweils erforderliche Bremskraft in Abhängigkeit von der Differenz der obengenannten Geschwindigkeiten bzw. von der Auslenkung der Pendelwalze vorgegeben. the material web pulled off the roll also runs along three rollers, but now the middle roller can be deflected by the tensile stress prevailing in the material web. The deflection takes place around a lever arm with a fulcrum located in the axis of the third roller. The middle The roller works as a pendulum roller, and the deflection angle of the pendulum roller is a measure of the deviation of a predetermined setpoint for the peripheral speed of the roll, that of the working speed must correspond to the system. The deflection angle is determined by means of a position transducer converted into a controlled variable suitable for the task in the controller. With the controller, each required braking force as a function of the difference between the above speeds or predetermined by the deflection of the pendulum roller.

Wenn eine solche Pendelwalze eine verhältnismäßig kleine Masse aufweist, ist sie zwar in der Lage,If such a pendulum roller has a relatively small mass, it is indeed able to

die bei unrunden Rollen in der Materialbahn häufig entstehenden erheblichen Zugspannungsschwankungen auszugleichen und die durch diese Schwänkuhgen entstehenden Schwingungen aufzunehmen. Dies läßt sich jedoch nicht mehr bei verhältnismäßig breitenthe considerable tension fluctuations that often arise in the web of material with non-circular rolls compensate and absorb the vibrations caused by these Schwänkuhgen. This leaves however, they are no longer relatively broad

Materialbahnen und großen Geschwindigkeiten erreichen. Zusätzlich erfordert auch hier wieder die Anordnung der Walzen einen erheblichen Mehraufwand. Hiervon ausgehend lag der Erfindung die AufgabeReach material webs and high speeds. In addition, the arrangement of the rollers here again requires considerable additional effort. Starting from this, the object of the invention was

zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehendzu verbessern, daß sich auch größere Zugspannungsschwankungen, die in der Materialbahn beim Abziehen von der RoBe entstehen, einwandfrei ausgleichen lassen, und zwar auch bei verhältnismäßig breiten Bahnen und großen Abzugsgeschwindigkeiten. based on improving a device of the type mentioned at the outset in such a way that larger Tension fluctuations that arise in the material web when it is pulled off the RoBe, correct Can be compensated, even with relatively wide webs and high take-off speeds.

i. 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 Fühlers erfaßt wird, der eine der Größe der Auslenkung entsprechende Einflußgröße auf den die Bremskraft vorgebenden Regler gibti. To solve this problem, according to the invention suggested that the braking device both from the rotational movement of the roller and from the action a counterforce is arranged deflectable and that the deflection of the braking device by means of a Sensor is detected, the one of the size of the deflection there is a corresponding influencing variable on the regulator which specifies the braking force

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 Bremsvonrichtung selbst ausschwingt, ohne daß an der Materialbahn Elemente wie z.B. die zuvor genannte Pendelwalze angreifen, durch die bei starken Schwankungen Schwingungen in der Materialbahn entstehen können.It has been found that with the proposed Device tension fluctuations can be prevented much better, and that is why, because when the tensile stress changes and the braking torque is no longer accurate, only the braking device itself swings out without elements such as the aforementioned pendulum roller on the material web attack, which can cause vibrations in the material web in the event of strong fluctuations.

Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Vorrichtung ist darin zu sehen, daß der für eine Zugmeßeinrichtung erforderliche Aufwand vollständig entfallen kann. Es brauchen also keine zusätzlichen Walzen mehr angeordnet zu werden, so daß zugleich auch eine Raumersparnis erzielt wird.Another advantage of the proposed device can be seen in the fact that for a tension measuring device required effort can be completely omitted. So there is no need for additional rollers to be arranged more, so that at the same time a space saving is achieved.

Ein nächster Vorteil ist darin zu sehen, daß sich ein besonders einfacher Aufbau des Regelkreises ergibt und dieser auch eine verhältnismäßig geringe Zeitkonstante erreichen kann.Another advantage is that the control loop has a particularly simple structure and this can also achieve a relatively low time constant.

Die Größe der Gegenkraft sollte so vorgegeben werden, daß sie auf die Größe der an der Bremsvorrichtung auftretenden Reaktionskraft entsprechend abgestimmt ist, und zwar derart, daß ein mit der Gegenkraft erzeugtes Gegenmoment dem auf die Bremsvorrichtung bei vorgegebener Zugspannung in der Bahn einwirkenden Reaktionsmoment etwa entspricht, d. h., daß zwischen den Kräften bzw. Momenten ein Gleichgewichtszustand vorhanden ist.The size of the opposing force should be specified so that it corresponds to the size of the braking device occurring reaction force is matched accordingly, in such a way that one with the counterforce generated counter-torque to the braking device at a given tensile stress in approximately corresponds to the reaction torque acting on the path, d. that is, between the forces or moments a state of equilibrium is present.

Darüber hinaus ist es zweckmäßig, wenn das Gegenmoment in Abhängigkeit von dem augenblicklichen äußeren Rollendurchmesser veränderbar ist. Mit abnehmendem Rollendurchmesser kann auch die Gegenkraft kleiner sein, wobei sich der augenblickliche Rollendurchmesser durch Fühler erfassen läßt, die die Größe der jeweils vorgegebenen Gegenkraft entsprechend beeinflussen.In addition, it is useful if the counter-torque is dependent on the instantaneous outer roll diameter is changeable. As the roll diameter decreases, so does the counterforce be smaller, whereby the current roll diameter can be detected by sensors that the Influence the size of the given counterforce accordingly.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Bremsvorrichtung an einem drehbeweglichen Hebelarm angeordnet, an dem auch die Gegenkraft angreift. Grundsätzlich kann zwar der die Bremsvorrichtung tragende Hebelarm an geeigneter Stelle neben der Rolle angeordnet sein; es ist aber zweckmäßig, wenn der Hebelarm auf die Achse der Rolle drehbeweglich aufgesetzt ist.In an advantageous embodiment of the invention, the braking device is rotatable on one Arranged lever arm on which the counterforce also acts. In principle, the die Brake device-carrying lever arm be arranged at a suitable location next to the roller; but it is expedient if the lever arm is rotatably mounted on the axis of the roller.

Die Auslenkung des Hebelarms läßt sich zweckmäßig durch die Anordnung einer Kurvenscheibe am Hebelarm und durch einen über die Kurvenscheibe betätigten Fühler erreichen, der die Auslenkung der Bremsvorrichtung erfaßt und eine der Auslenkung entsprechende Regelgröße auf den Regler gibt.The deflection of the lever arm can be expediently by arranging a cam on the Lever arm and reach through a sensor operated via the cam disc that determines the deflection of the Detects braking device and gives a control variable corresponding to the deflection on the controller.

Bei einer günstigen Ausführungsform ist der Hebelarm durch zwei sich jeweils einer Seite der Drehachse erstreckende Armteile gebildet, wobei an einem Armteü die Bremsvorrichtung angeordnet ist, während an dem andern Armtsil die Gegenkraft angreift. i Vorteilhafter ist eine mechanische Bremse vorgesehen, derart, daß die Bremsvorrichtung durch eine mit der Rolle drehfest verbundene Bremsscheibe und einen gegenüber dieser auslenkbaren Brernssattel gebildet ist, der zur Veränderung der Bremskraft durch den Regler verstellbar ist
„ Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand einer Zeichnung näher beschrieben; diese zeigt in schematischer Darstellung eine Rolle, yon der die Materialbahn abgezogen wird, mit der zugehörigen Bremsvorrichtung und den einzelnen Elementen des Regelkreises.In a favorable embodiment, the lever arm is formed by two arm parts each extending on one side of the axis of rotation, the braking device being arranged on one arm part, while the counterforce acts on the other arm part. i Advantageously, a mechanical brake is provided in such a manner that the braking device is constituted by a roller rotatably connected with the brake disc and an opposite deflectable this Brernssattel which is adjustable for changing the brake force by the controller
“In the following, an embodiment of the invention is described in more detail with reference to a drawing; this shows a schematic representation of a roll from which the material web is drawn off, with the associated braking device and the individual elements of the control circuit.

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 10a kann z. B. Blech, Papier, Textilgewebe,A roller 10 is mounted on a shaft 11; from the roll 10, a material web 10a with a can be withdrawn at a certain speed and under a certain tension. The material web 10a can e.g. B. sheet metal, paper, textile fabric,

Plastic film or the like.

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, dieA lever arm 12 with two arm parts 12a and 12b is rotatably mounted on the axis 11. On the end of one arm part 12a engages the movable part of a piston-cylinder arrangement 13, which

as 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 14α und einem am Ende des anderen Armteils 12 b befestigten Bremssattel 14b. Als Bremsvorrichtung kann z.B. eine elektrisch oder elektromagnetisch arbeitende Bremse in geeigneter Anordnung verwendet werden.as stored in a suitable position on a fixed pivot point and can be acted upon with compressed air. The braking device 14 provided here consists of one with the axis 11 non-rotatably connected brake disc 14α and one at the end of the other arm part 12b attached caliper 14b. As a braking device, for example, an electrically or electromagnetically operating Brake can be used in a suitable arrangement.

A cam disk 15 is fastened to the lever arm 12

stigt, die mit einem Fühler 16 zusammenwirkt. Bei einer Auslenkung des Hebelarms 12 wird dessen Drehbewegung durch die Kurvenscheibe 15 und den beweglichen Taster des Fühlers 16 in eine geradlinige Bewegung umgeformt, die der Größe der Auslenkungstigt, which cooperates with a sensor 16. When the lever arm 12 is deflected, its Rotary movement through the cam 15 and the movable button of the sensor 16 in a straight line Movement reshaped to match the magnitude of the deflection

entspricht. Der Fühler 16 gibt ein von der Größe der Auslenkung des Hebelarmes 12 abhängiges elektrisches Signal auf den Regler 17.is equivalent to. The sensor 16 is an electrical dependent on the size of the deflection of the lever arm 12 Signal to controller 17.

Die Größe der von der Kolben-Zylinder-Anordnung 13 aufzubringenden Gegenkraft kann an einemThe size of the counterforce to be applied by the piston-cylinder arrangement 13 can be at one

Geber 18 eingestellt werden, der aber auch gleichzeitig mit einer von dem augenblicklichen Rollendurchmesser abhängigen Einflußgröße beaufschlagt wird. Diese Einflußgröße ist das Ausgangssignal eines Fühler 19, der den augenblicklichen AußendurchmesserEncoder 18 are set, but also at the same time with one of the current roll diameter dependent influencing variable is applied. This influencing variable is the output signal of a sensor 19, which is the instantaneous outside diameter

So the roller 10 is captured.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: The device described works as follows:

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 14b so vorgegeben, daß sich die beiden am Hebelarm 12 angreifenden Momente aufheben und der Hebelarm 12 auf Grund 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 Kolben-Zylinder-Anordnung 13 aufgebrachte Gegenkraft ent-Depending on the desired take-off speed and the required tension in the material web 10a, the pressure in the piston-cylinder arrangement 13 and the braking force on Brake caliper 14b specified in such a way that the two moments acting on the lever arm 12 cancel each other out and the lever arm 12 due to this equilibrium of moments when the material web 10a is pulled off with the right tension in. Rest remains. As the roll diameter decreases, the The sensor 19 and the transmitter 18 relieve the counterforce exerted by the piston-cylinder arrangement 13.

sprechend herabgesetzt. Da dies verhältnismäßig langsam geschieht, wird die hierbei auftretende Auslenkung des Hebelarms 12 ohne größeren Ausschlag desselben über den Fühler 16 und den Regler 17 wie-speaking diminished. Since this happens relatively slowly, the deflection that occurs here is of the lever arm 12 without a major deflection of the same via the sensor 16 and the controller 17 again.

der ausgeglichen, indem die Bremskraft am Bremssattel 14 b entsprechend herabgesetzt wird.which is compensated by the braking force on the brake caliper 14 b is reduced accordingly.

Wenn jetzt auf Grund äußerer Einwirkungen, z.B. auf Grund der Tatsache, daß die Rolle 10 unrund ist, die Zugspannung in der Materialbahn 10ά 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 Gegenuhrzeigersinn ausgelenkt. Dadurch erha.lt der Regler 17 über die Kurvenscheibe 15 und den Fühler 16 ein entsprechendes Signal, das ein Herabsetzen der zwischen der Bremsscheibe 14a und dem Bremssattel 146 wirkenden Bremskraft auslöst. Durch dieses Herabsetzen der Bremskraft wird der Gleichgewichtszustand wieder hergestellt, so daß der Hebelarm 12 seine normale Lage wieder einnehmen kann.If now due to external influences, e.g. due to the fact that the roller 10 is not round, the tensile stress in the material web 10ά increases, the counterforce acting on the arm part 12a is sufficient is no longer sufficient to hold the lever arm 12 in its position. The lever arm 12 is counterclockwise deflected. As a result, the controller 17 receives a corresponding signal via the cam disk 15 and the sensor 16 Signal that a reduction of the acting between the brake disk 14a and the brake caliper 146 Braking force triggers. By reducing the braking force, the state of equilibrium is restored produced so that the lever arm 12 can assume its normal position again.

Ist die Zugspannung in der Materialbahn 10a zu gering, so wird der Hebelarm 12 im Uhrzeigersinn ausgelenkt. Über die Kurvenscheibe 15 und den Fühler 16 wird jetzt ein Signal mit anderem Vorzeichen auf den Regler 17 gegeben, so daß dieser eine Verstärkung der Bremskraft auslösen kann.If the tensile stress in the material web 10a is too low, the lever arm 12 is turned clockwise deflected. A signal with a different sign is now transmitted via the cam disk 15 and the sensor 16 given to the controller 17 so that it can trigger an increase in the braking force.

Es ist durchaus denkbar, die Bremsvorrichtung so anzuordnen, daß sie in einer geraden Verstellrichtung gegen die 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.It is quite conceivable to arrange the braking device so that it moves in a straight direction can be deflected against the action of the opposing force. In many cases, however, pivotability is also favorable the braking device around a fixed pivot point. Which embodiment to choose depends, among other things, on the type of braking device used. The invention can basically be used for all suitable braking devices.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Apparatus for controlling the tension of belt-shaped material which is fed from a RoDe is withdrawn if someone is attacking the role Braking device, the braking force of which can be changed via a controller as a function of the tensile stress, characterized in that the braking device (14) both from the Rotary movement of the roller (10) and also arranged to be deflectable by the action of a counterforce is and that the deflection of the braking device (14) is detected by means of a sensor (16) which corresponds to the size of the deflection There is an influencing variable on the regulator (17) which specifies the braking force.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that a counterforce is predetermined whose size is related to the size of the reaction force occurring on the braking device (14) it is coordinated that a counter-torque generated with the counterforce is applied to the braking device at a given tensile stress in the web approximately corresponds to the reaction torque.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the counter torque in Depending on the current outer roll diameter can be changed.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the braking device (14) is arranged on a rotatable lever arm (12) and that the counterforce also acts on this.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that that the lever arm (12) is rotatably mounted on the axis (11) of the roller (10) is.

6. Apparatus according to claim 4 or S, characterized in that the lever arm (12) with a cam disk (15) is provided, by means of which the deflection of the braking device (14) sensing sensor (16) can be actuated.

7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the lever arm (12) is formed by two arm parts (12a, 126) each extending to one side of the axis of rotation (11) and that on one arm part (Ub) the braking device (14) is arranged while the opposing force acts on the other arm part (12a).

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the braking device (14) is formed by a with the roller (10) rotatably connected to the brake disc (14a) and a relative to this deflectable brake caliper (14b), which is used to change the braking force the controller (17) is adjustable.