DE3143545C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Drehzahlführung von Leitwalzenantrieben an durchlaufenden Bahnen - Google Patents

Abstract

Bei Mehrmotorenantrieben für durchlaufende Bahnen haben Leitwalzen die Aufgabe, die Bahn im freien Bereich zwischen den Klemmstellen unter Einhaltung bestimmter Eigenschaften, wie Länge, Dehnung oder Zugspannung, zu führen. Um von den Leitwalzen keine nennenswerten Kräfte auf die Bahnen auszuüben, werden die Leitwalzendrehzahlen geregelt. Hierbei wird die statische Verstärkung der Regelung im Bereich kleiner Drehzahlregelabweichungen auf einen hohen Wert und bei größeren Drehzahlregelabweichungen auf einen kleineren Wert eingestellt. Die Übergangsstelle von großer zu kleiner Verstärkung kann wahlweise vorgegeben werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung der Drehzahlen von Leitwalzen bei durchlaufenden Bahnen, wobei die Leitwalzen von Elektromotoren angetrieben werden, und auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei Mehrmotorenantrieben für durchlaufende Bahnen haben Leitwalzen die Aufgabe, die Bahn im freien Bereich zwischen den Klemmstellen unter Einhaltung bestimmter Eigenschaften wie Länge, Dehnung oder Zugspannung, zu führen, ohne selbst nennenswerte C" Kräfte auf die Bahn auszuüben.

j|, Um diese Forderung zu erfüllen, sind bisher verschie-

t dene Antriebslösungen eingesetzt worden.

}' So werden bei dünnen Papieren und bei schnellaufen-

j- den Maschinen die Leitwalzen mitunter durch einen

Il Schnurantrieb angetrieben.

' Bei Gleichstromantrieben mit gemeinsamer Ankerspeisung werden die Motoren der Leitwalzen mit einem Hilfsreihenschlußfeld ausgeführt, um eine weiche Drehzahl-Drehmoment-Charakteristik zu erzielen.

Bei modernen Anlagen mit Einzelspeisung der Antriebsmotoren und Drehzahlregelung wird die statische Verstärkung des Drehzahlreglers entsprechend einer gewünschten Drehzahl-Drehmoment-Charakteristik

festgelegt Bei den bekannten Lösungen mit weicher Charakteristik fällt die Drehzahl vom Leerlaufpunkt linear ab. Damit läßt sich zwar für eine bestimmte Bahngeschwindigkeit ein definierter Betriebspunkt einstellen; eine Änderung der Bahngeschwindigkeit macht jedoch eine Nachjustierung erforderlich (unter Berücksichtigung der Leerlaufverluste des Antriebes).

Ein weiterer Nachteil dieser Lösung ist daß bei höheren Geschwindigkeiten zwischen Bahn und Leitwalze ein Luftpolster gebildet werden kann und dadurch der Kraftschluß aufgehoben wird. Dadurch steigt die Drehzahl entsprechend der Drehzahl-Drehmoment-Charakteristik an. Kommt es wieder zum Kraftschluß, dann muß die Leitwalze durch die Bahn abgebremst werden; dies führt zu einer Zugbeanspruchung der Bahn.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß das Drehzahl-Drehmoment-Verhalten bei kleinen Momenten, die keine nennenswerten Kräfte auf die Bahn ausüben, steif sein muß, bei größeren Momenten jedoch weich sein sollte.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, sowohl ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzuentwickeln, daß unter Vermeidung der Nachteile bekannter Verfahren das Verhalten der Regelung an die Gegebenheiten des Bahntransportes und an die Bthneigenschaften besser angepaßt werden kann, als auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu entwickeln.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die statische Verstärkung der Regelung im Bereich kleiner Drehzahlregelabweichungen einen einstellbaren hohen Wert und bei größeren Regelabweichungen einen einstellbaren kleineren Wert hat und daß die Übergangsstelle zwischen großer und kleiner Verstärkung einstellbar ist Vorteile dieses Verfahrens sind darin zu sehen, daß sich einerseits die Bedienung vereinfachen und und andererseits die Betriebssicherheit wesentlich verbessern läßt

Eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens besteht erfindungsgemäß darin, daß die Regeleinrichtung eine nichtlineare Kennlinie hat die durch unterschiedliche Rückkopplungswerte bei Verstärkern erreicht wird. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 und 4 bis 7 beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, aus denen sich weitere Vorteile ergeben. Es zeigt

Fig. 1 ein Diagramm des Stroms eines eine Leitwalze antreibenden Elektromotors in Abhängigkeit von der Drehzahlregelabweichung;

F i g. 2 ein Diagramm des Drehzahl-Drehmomentverhaltens der Drehzahlregeleinrichtung;

F i g. 3 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform einer Drehzahlregeleinrichtung;

F i g. 4 ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform einer Drehzahlregeleinrichtung;

F i g. 5 ein Schaltbild einer dritten Ausführungsform einer Drehzahlregeleinrichtung.

Eine Leitwalze für durchlaufende Bahnen, die nicht näher dargestellt sind, wird von einem Elektromotor angetrieben, der vorzugsweise ein Gleichstrommotor ist. Der Gleichstrommotor ist an eine Drehzahlregeleinrichtung angeschlossen, deren Charakteristik in dem Diagramm der Fig. 1 dargestellt ist. Die Charakteristik ist im generatorischen und motorischen Bereich gleich

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ausgebildet Im folgenden wird nur der motorische Be- stände 10,11 parallel geschaltet, wobei sich die Neigung reich näher erläutert Der Ankerstrom, der in F i g. 1 mit der Kennlinie 2 gemäß F i g. 1 ergibt / bezeichnet ist, verläuft nichtlinear in Abhängigkeit von Es kann auch eine Regeleinrichtung ohne unterlager-

der Drehzahlregelabweichung n^n—n-m. Die Kennlinie te Stromregelung verwendet werden. Dabei ist dem hat zwei lineare Bereiche 1, 2 mit unterschiedlichen 5 Verstärkereingang ein nichtlineares Glied vorzuschal-Steigungen. Die unterschiedlichen Steigungen ergeben ten, das in Abhängigkeit vom Motorstrom zwei Stromsich daraus, daß die statische Verstärkung der Regelung bereiche mit unterschiedliche .i Neigungen hat bei kleinen Drehzahlregelabweichungen einen hohen Es ist auch möglich, den in F i g. 1 gezeigten Kennli-

Wert hat, der einstellbar ist Bei größeren Drehzahlr?- nienverlauf unsymmetrisch zu machen, indem in den gelabweichungen hat die statische Verstärkung einen io Rückkopplungszweigen jeweils ein Widerstand und eieinstellbaren kleineren Wert Die Kennlinien 1,2 schnei- ne Zenerdiode angeordnet sind, wobei in jedem Zweig den sich an einer Übergangsstelle 3, die ebenfalls ein- noch eine Entkopplungsdiode vorhanden ist Gemäß stellbar ist. F i g. 4 sind im Rückkopplungszweig des Verstärkers 9

Die Übergangsstelle 3 richtet sich nach den festlegba- jeweils zwei Serienschaltungen angeordnet die je einen ren Beiastungswerlen der nicht näher dargestellten 15 Widerstand 14 bzw. 17 und eine Diode 15 bzw. 16 auf-Bahn. Die Bahn hat häufig nur einen geringen Umschlin- weisea Die Dioden 15,16 sind über Widerstände 18,19 gungswinkel auf der Leitwalze. Es kann vorkommen, auf einstellbare Spannungen vorgespannt Mit den eindaß sich die Bahn zeitweise von der Leitwalze abhebt stellbaren Spannungen lassen sich die Übergangsstellen Wenn die Bahn die Leitwalze wieder berüLrt, dürfen in den Kennlinien 1,2 bzw. 4, Sandern, wobei die Übervon der Walze ausgehende Beanspruchungen der Bahn 20 gangssteilen im generatorischen und motorischen Bevorgebbare Werte nicht überschreiten. Bei Verlust des reich verschieden sein können.

Kraftschlusses werden keine unzulässig hohen Dreh- Eine weitere Regeleinrichtung 20 enthält zwei über

zahlen der Leitwalze erreicht Wenn die kraftschlüssige Bewertungswiderstände je an die Eingänge 7, 8 ange-Verbindung zwischen Bahn und Leitwalze nicht gelöst schlossene Verstärker 21,22, deren Ausgänge über Bewird, paßt sich die Drehzahlregelung auch Änderungen 25 wertungswiderstände 23,24 an einen dritten Verstärker der Bahngeschwindigkeit so flexibel an, daß keine unzu- 25 angeschlossen sind. Die statischen Verstärkungen der lässigen Beanspruchungen in der Bahn auftreten. Verstärker 21, 22 sind an die gewünschten Steigungen

Die F i g. 2 zeigt die Drehzahl der Leitwalze, die form- der Kennlinien 1 und 2 angepaßt. Die Übergangsstelle schlüssig mit dem Gleichstrommotor verbunden ist, in kann dadurch erreicht werden, daß die Ausgangsspan-Abhängigkeit vom Ausgangsmoment des Motors. Bis zu 30 nung eines Verstärkers begrenzt wird, indem der Vereinem eingestellten Moment MEhat die Drehzahlkenn- stärker z. B. in die Sättigung gelangt Eine andere Möglinie einen Verlauf mit geringer Neigung. Der Verlauf lichkeit besteht darin, die Bewertungswiderstände 23,24 kann auch waagerecht sein, wenn die Kennlinie 1 in unterschiedlich zu dimensionieren. Dem Eingang des F i g. 1 in Richtung der Stromachse verläuft. Ab dem Verstärkers 25 sind Störgrößen aufgeschaltet, die sich Moment ME ist die Neigung der Kennlinie größen Das 35 auf die Antriebsbeschleunigung, die drehzahlabhängi-Moment ME entspricht den Verlusten des Leitwalzen- gen und die drehzahlunabhängigen Verluste beziehen.

antriebs unter Berücksichtigung einer zulässigen Bahn-

spannung. Der mit 4 bezeichnete Kennlinienteil hat eine Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

stärkere Neigung, um die vom Antrieb ausgehenden

Beanspruchungen der Bahn bei größeren Schwankun- 40
gen der Bahngeschwindigkeit gering zu halten, d. h. die
Regelung paßt sich Änderungen der Bahngeschwindigkeit in dem Bereich flexibel an, wo die Umschlingung
zwischen Bahn und Leitwalze erhalten bleibt. In dem
mit 5 bezeichneten Kennlinienteil treten keine Schwie- 45
rigkeiten auf, wenn die kraftschlüssige Verbindung zwischen Leitwalze und Bahn kurzzeitig gelöst wird, da die
Leitwalze ihre Umiangsgeschwindigkeit nahezu beibehält. Wenn die Berührung wieder stattfindet, stimmen
die Bahngeschwindigkeit und die Umfangsgeschwindig- 50
keit weitgehend überein, so daß nur ganz geringe Beanspruchungen in der Bahn entstehen.

Eine Regeleinrichtung 6 hat Eingänge 7,8 für jeweils
dem Drehzahlsollwert und dem Drehzahlistwe.t entsprechende Spannungen bzw. Ströme. Die Eingänge 7,8 55
sind über nicht näher bezeichnete Widerstände mit einem Verstärker 9 verbunden, der für die statische Verstärkung zwei Rückkopplungszweige hat. im ersten
Zweig ist ein Widerstand 10 angeordnet, durch den die
Kennlinie 1 festgelegt wird. Der zweite Zweig enthält 60
die Reihenschaltung eines weiteren Widerstandes 11
und einer Zenerdiode 12. Die Zenerspannung der Zenerdiode 12 bestimmt die Übergangsstelle 3. Der Ausgang des Verstärkers 9 speist einen unterlagerten
Stromregelkreis 13, dessen Ausgang die Stellgröße für 65
den Motor erzeugt. Als Zenerdiode 12 sind zwei gegenläufig gepolte Zenerdioden vorhanden. Sobald die ZenersDannune überschritten ist. sind die beiden Wider-

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regelung der Drehzahl von Leitwalzen bei durchlaufenden Bahnen, wobei die Leitwalzen von Elektromotoren angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die statische Verstärkung der Regelung im Bereich kleiner Drehzahlregelabweichungen einen einstellbaren hohen Wert und bei größeren Regelabweichungen einen einstellbaren kleineren Wert hat und daß die Obergangsstelle (3) zwischen großer und kleiner Verstärkung einstellbar ist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsstelle (3) an festlegbare Belastungswerte der Bahn angepaßt ist

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (6, 20) eine nichtlineare Kennlinie hat, die durch unterschiedliche Rückkopplungswerte bei Verstärkern (9) erreicht wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlregelabweichung einem Verstärker (9) zugeführt wird, in dessen Rückkopplungszweig die Parallelschaltung eines Widerstandes (10) und einer Serienschaltung eines Widerstandes (U) und einer Zenerdiode (12) liegt

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerdiode (12) durch eine an eine Vorspannung gelegte Diode (15,16) ersetzt ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die Drehzahlregelabweichung zwei getrennten Verstärkern (21, 22) zugeführt wird, deren Ausgänge mit unterschiedlicher Bewertung summiert werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß als Störgrößen die Beschleunigung, die drehzahlunabhängigen und die drehzahlabhängiger Verluste der Regeleinrichtung (20) aufgeschaltet werden.