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Regelvorrichtung für Antriebe von Rollapparaten mittels Gleichstrom-Nebenschlußmotoren
Das die Papiermaschine mit konstanter Geschwindigkeit verlassende Papier muß fortlaufend
in Rollen aufgewickelt werden. Hierzu dienen vorwiegend Rollstangen oder sogenannte
Tamboure, die am Ende der Papiermaschine in dem Rollständer übereinandergelagert
sind. Wenn die jeweils aufwickelnde Rolle einen bestimmten Durchmesser erreicht
hat, wird die Papierbahn abgerissen und auf eine andere leere Rollstange übergeführt.
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Bisher wurde der Antrieb der Rollstangen fast allgemein von der vorhandenen
Papiermaschinentransmission abgeleitet. Vereinzelt ist jedoch auch elektrischer
Einzelantrieb ausgeführt worden. Allgemeine Einführung hat der elektrische Einzelantrieb
bisher noch nicht erlangt, weil seiner Durchführung verschiedene Schwierigkeiten,
die in der Betriebsweise der Rollapparate begründet sind, entgegenstehen.
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Um festgewickelte Rollen zu erhalten, muß nämlich das Papier mit einer
bestimmten Zugspannung, die sich jeweils -nach Art und Beschaffenheit des Papiers
zu richten hat, aufgewickelt werden. Die Zugspannung darf aber bestimmte Höchstwerte
nicht überschreiten, damit die Papierbahn nicht abreißt. Erschwert wird diese Bedingung
dadurch, daß während des Aufrollvorganges der Rollendurchmesser beständig anwächst
und die Drehzahl der Rollen dementsprechend vermindert werden muß. Da bei konstanter
Papierspannung das erforderliche Antriebsdrehmoment proportional dem Rollendurchmesser
geradlinig ansteigt, muß der Drehzahlverlauf einer gleichseitigen Hyperbel folgen,
d. h. mit zunehmendem Rollendurchmesser muß die Drehzahl entsprechend vermindert
werden. Werden diese Bedingungen eingehalten, so ist die erforderliche Antriebsleistung
während des ganzen Aufrollvorganges konstant. Hieraus ergibt sich, daß sich der
Gleichstrom-Nebenschlußmotor mit Feldreglung zum Einzelantrieb solcher Rollapparate
in besonderem Maße eignet.
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Rollapparate zeit Einzelantrieb der Wickelachsen durch je einen besonderen
Gleichstrom-Nebenschlußmotor sind bereits bekanntgeworden. Die Drehzahlreglung wurde
dabei in verschiedener Weise durchgeführt. So z. B. ist es bekannt, einen drehbar
gelagerten Fühlhebel anzuordnen, dessen eines freie Ende eine Laufrolle trägt, die
an der aufwickelnden Rolle anliegt und mit zunehmendem Rollendurchmesser die 'Winkellage
des Fühlhebels zwangsläufig ändert. Diese Drehbewegung des Fühlhebels wird auf einen
Feldregler übertragen, der die Drehzahl des Antriebsmotors dem veränderlichen Rollendurchmesser
anpaßt. Diese Reglung hat jedoch den Nachteil, daß die erforderliche Übereinstimmung
zwischen Rollendurchmesser und Motordrehzahl, bedingt durch Reglerausschlag und
Regelbereich, nur schwer zu erzielen ist. Bei dieser starren mechanischen
Abhängigkeit
zwischen Rollendurchmesser und Motordrehzahl besteht die Gefahr, daß die Papierbahn
leicht überbeansprucht wird. Daher ist es erforderlich, daß die Bedienung während
des Aufrollens die Belastung des Antriebsmotors ständig beobachtet und öfter ausgleichend
eingreift. Einen Anhalt hierzu bietet der an den Antriebsmotor angeschlossene Strommesser.
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Vorteilhafter als die starre mechanische Abhängigkeit zwischen Rollendurchmesser
und Reglung des Antriebsmotors ist die belastungsabhängige elektrische Reglung der
Motoren zum Antrieb der Wickelachsen. Eine derartige Reglung läßt sich bei Verwendung
von Gleichstrom-Nebenschlußmotoren leicht durchführen, weil, .wie im vorhergehenden
dargelegt wurde, die Leistung während des Aufrollvorganges bei konstantem Papierzug
ebenfalls konstant ist. Es sind auch bereits Einrichtungen bekanntgeworden, welche
die Feldregler der Antriebsmotoren in Abhängigkeit von der Ankerstromstärke der
Motoren selbsttätig derart steuern, daß die Ankerstromstärke konstant bleibt. Eine
nennenswerte Aufnahme in die Praxis haben diese Reglereinrichtungen bisher jedoch
nicht finden können, weil verschiedene, im Wesen dieser Reglung begründete Nachteile
die Bedienung erschweren, und zwar liegt die Schwierigkeit bei der belastungsabhängigen
Reglung darin, daß beim Reißen der Papierbahn der betreffende Antriebsmotor plötzlich
entlastet wird. Der selbsttätige Regler sucht dabei durch Beschleunigung des Antriebsmotors
dessen Belastung wieder zu erhöhen. Da aber die Zugspannung der Papierbahn nicht
mehr vorhanden ist, wird der Motor bis zu seiner höchsten Drehzahl beschleunigt.
Das Wiederaufführen der Papierbahn auf die aufwickelnde Rolle ist dabei äußerst
erschwert oder unmöglich. Um das W iederaufführen der Papierbahn zu ermöglichen,
muß in solchem Falle der selbsttätige Regler abgeschaltet und die Drehzahl des Antriebsmotors
wieder auf diejenige zurückgeführt werden, die vor dem Abreißen des Papiers bestand.
Weil jedoch die Bedienung die vorherige Reglerstellung nicht kennt, ist das Einstellen
der zur Wiederaufführung erforderlichen Drehzahl sehr erschwert.
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Diese Schwierigkeit wird erfindungsgemäß dadurch behoben, daß ein
Stromwächter beim Abreißen der Papierbahn den selbsttätigen Regler abschaltet, so
daß der Regler seine Stellung unverändert beibehält, bis die Papierbahn wieder aufgeführt
und die normale Belastung wiederhergestellt ist.
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Die Regeleinrichtung kann dadurch noch vereinfacht werden, daß für
sämtliche Einzelantriebsmotoren der Wickelachsen eines Rollapparates ein gemeinsamer
selbsttätiger Feldregler verwendet wird. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist
in der Zeichnung dargestellt. Die Einzelantriebsmotoren I und I' der Wickelachsen
werden von dem Kraftnetz P1, N1 mit Gleichstrom veränderlicher Ankerspannung gespeist
und von dem Gleichstromnetz P2, N, mit konstanter Spannung erregt. An das Kraftnetz
P1, N,. sind der Papiermaschinenmotor (bei Einmotorantrieb der Papiermaschine) oder
die Teilantriebsmotoren der einzelnen Gruppen der Papiermaschine (bei Mehrmotorenantrieb)
angeschlossen. Wenn durch Änderung der Spannung des Kraftnetzes P1, N, die Geschwindigkeit
der Papiermaschine anders eingestellt wird, so folgt auch die Geschwindigkeit der
Rollermotoren 1 und I' dieser Geschwindigkeitsänderung in gleichem Maße. Die Anpassung
der Drehzahl der Rollermotoren I und I' an die Veränderlichkeit des Rollendurchmessers
erfolgt durch Feldreglung mittels des Reglers VIII. Dieser wird in an sich bekannter
Weise in Abhängigkeit von der Ankerstromstärke der Motoren I oder I' selbsttätig
gesteuert, z. B., wie dargestellt, durch einen kleinen Verstellmotor IX, der durch
einen selbsttätigen Schaltapparat XII nach Erfordernis für Rechts- oder Linkslauf
geschaltet wird. Der Schaltapparat XII hat die Aufgabe, die Stromstärke der Rollermotoren
I und I' zu überwachen. Die Magnetspule dieses Apparates ist unter Vorschaltung
eines kleinen .Einstellwiderstandes an den Meßwiderstand X oder X' angeschlossen
und erregt den Steuermagneten so, daß er bei der jeweils vorgeschriebenen Belastung
des Rollermotors in Gleichgewichtslage ist. Weicht die Belastung des Rollermotors
vom Sollwert ab, so schließt der Schalter XII den Kontakt iz oder 1a, bis durch
entsprechende Verstellung des Feldreglers VIII die vorgeschriebene Belastung wieder
erreicht ist.
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. An die Meßwiderstände X und X' ist zugleich die Spule 7, 8 des Stromwächters
XI angeschlossen. Bei normalem Betrieb ist der Kontakt Pz io geschlossen. Wenn die
Papierbahn reißt, so tritt an dem Motor I bzw. I' eine plötzliche Entlastung auf.
Dabei fällt der Stromwächter XI ab, und durch das Öffnen seiner Kontakte P2 io wird
der Steuerstrom des selbsttätigen Feldreglers VIII plötzlich unterbrochen. Dadurch
wird erreicht, daß dieser Regler seine jeweilige Stellung und dadurch auch -der
Motor I oder I' seine Drehzahl unverändert beibehält. Das Wiederaufführen der Papierbahn
bereitet daher keine Schwierigkeiten. Gewöhnlich wird beim M'iederaufführen die
Papierbahn mehr oder weniger durchhängen. Der Durchhang läßt sich einfach beheben,
indem die Bedienung nach dem Aufführen der Papierbahn auf die aufwickelnde Rolle
den Feldregler VIII von Hand etwas nachstellt und dadurch den Motor I oder I' so
weit beschleunigt, bis die Papierbahn wieder gestrafft ist. Sobald
sich
die Belastung des Motors I oder I' wieder dem normalen Wert nähert, schließt sich
selbsttätig der Stromwächter XI, und dieser schaltet somit die selbsttätige Reglung
wieder ein.
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Wie schon bemerkt, kann für sämtliche Antriebsmotoren der Wickelachsen
eines Rollapparates eine einzige, gemeinsame Regeleinrichtung verwendet werden.
Von diesen Motoren ist meist jeweils nur derjenige in Betrieb, der die aufwickelnde
Wickelachse antreibt. Wenn der Durchmesser der jeweils aufwickelnden Rolle, z. B.
Rolle I, den vorgeschriebenen Endwert erreicht, wird, bevor die Papierbahn abgerissen
und auf eine der anderen leeren Rollen, z. B. Rolle I', aufgeführt wird, zunächst
der Motor I' mit vollem Feld angelassen. Die Überschaltung der Regeleinrichtung
von Motor I auf den Motor I' erfolgt durch den von Hand zu bedienenden Umschalter
VI. Ist die Papierbahn von Rolle I auf Rolle I' übergeführt worden, so legt die
Bedienung den Umschalter VI nach rechts, so daß dessen Kontakte P,-5' geschlossen
werden. Dadurch schließt sich das Schütz VII', das den Regler VIII an das Feld Il'
des Motors I' und die Magnetspule des Schaltapparates XII und des Stromwächters
XI an den Meßwiderstand X' legt. Da die Rolle I' noch ihren kleinsten Durchmesser
hat, muß der Motor I' mit höchster Drehzahl laufen. Die selbsttätige Reglung ist
zunächst außer Wirkung; denn weil die Papierbahn noch nicht gestrafft und daher
der Motor I' noch nicht normal belastet ist, ist der Kontakt P2 zo des Stromwächters
XI geöffnet. Um den Motor I' auf erforderlich hohe Drehzahl zu beschleunigen, verstellt
die Bedienung den Feldregler VIII im erforderlichen Maße von Hand. Durch die Beschleunigung
des Motors I wird das durchhängende Papier aufgewickelt. In dem Maße, wie dann die
Zugspannung der Papierbahn ansteigt, erhöht sich auch die Stromaufnahme des bisher
nahezu leer laufenden Motors I. Sobald eine gewisse Mindeststromstärke erreicht
ist, schließt der Stromwächter XI den Kontakt P2 ro und schaltet somit die selbsttätige
Reglung ein. Ist es während des Betriebes aus irgendeinem Grunde erforderlich, den
Motor z. B. mittels Druckknopfes V' plötzlich stillzusetzen, so wird durch den Hilfskontakt
3', q.' des Schützes IV' der Steuerstrom des Schützes VII' unterbrochen und damit
auch die selbsttätige Reglung abgeschaltet.
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Die beschriebene Einrichtung ist, wie leicht zu ersehen ist, bedeutend
einfacher, als wenn für jeden Antriebsmotor ein besonderer Regler verwendet wird.
Die dargestellte zwangsläufige Schaltung vereinfacht die Bedienung und erhöht die
Betriebssicherheit. Diese ist ohne weiteres auch für Rollapparate verwendbar, die
unter ähnlichen Bedingungen arbeiten.