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Gleichlaufregeleinrichtung für elektrische Mehrmotorenantriebe von
mehrteiligen Antriebs- oder Transportmaschinen für bandförmiges Gut Die Erfindung
bezieht sich auf mehrteilige Arbeits- oder Transportmaschinen für bandförmiges Gut,
beispielsweise Bandwalzwerke, Papiermaschinen, Trockentrommeln, oder auf mit anderen
Arbeitsmaschinen zusammenarbeitende Maschinen, wie Wickelvorrichtungen, Haspeln
o. dgl. Bei derartigen Maschinen ist es erforderlich, ein bestimmtes Geschwindigkeitsverhältnis
der Antriebsmotoren der einzelnen Teile zueinander aufrechtzuerhalten. Zu diesem
Zweck ist es bekannt, durch eine von dem bandförmigen Gut gebildete Schleife eine
Rolle o. dgl. tragen zu lassen, die bei einer Änderung des Geschwindigkeitsverhältnisses
der beiden Teile, zwischen denen sie angeordnet ist, ihre Lage verändert und dabei
eine elektrische Regelvorrichtung zur Wirkung bringt, die den zugehörigen Antriebsinotor
im Sinne der Wiederherstellung des richtigen Geschwindigkeitsverhältnisses steuert.
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Bei Leonardantrieben ist eine Regelung an den einzelnen Teilmotoren
nur mit Rücksicht auf Änderungen in der Dicke -des zu bearbeitenden Bandgutes oder
im Durchmesser beim Aufwickeln des Bandes erforderlich und möglich. Es wird aber
häufig verlangt, daß die Antriebsmotoren jeder einzelnen Maschine vollst@indig unabhängig
voneinander regelbar sind, und in diesem Fall muß die von der Rolle gesteuerte Regelvorrichtung
in der Lage sein, die Geschwindigkeit des zugehörigen Motors über d°_ssen ganzen
Regelbereich ändern zu können und, falls erforderlich, den Motor der Beschleunigung
und Verzögerung der anderen Maschinen bei deren Anlassen oder Stillsetzen folgen
zu lassen.
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Der zur Verfügung stehende Hub der Rolle ist nun häufig sehr begrenzt,
und daher ist bei einer Anordnung, bei der einer bestimmten Stellung der Rolle ein
festliegender Wert der Geschwindigkeit des zugehörigen Motors entspricht, nur eine
sehr grobe Regelung möglich, bei der leicht ein Überregeln auftritt.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt, diese 1`Jachteile zu vermeiden
und' eine Steuerung zu schaffen, bei der der Motor bei kleiner Auf- und .Abwärtsbewegung
der Rolle aus ihrer Mittellage der Beschleunigung und Verzögerung der anderen Motoren
folgen kann. Erfindungsgemäß wird bei Bewegung der von der Rolle gesteuerten Kontakte
aus der neutralen Stellung gegenüber ihren Gegenkontakten gleichzeitig ein die Geschwindigkeit
des zugehörigen Antriebsmotors steuernder Steuermotor und eine die neutrale Kontaktstellung
wiederherstellende \ achlaufeinrichtung für die Gegenkontakte mit einer Geschwindigkeit
eingeschaltet,
die abhängig ist von der Größe der Abweichung der Kontakte der Regelvorrichtung
aus der neutralen Stet* Jung.
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Nach einem vorteilhafteh Ausführungsl-.. spiel der Erfindung ist die
Nachlaufsteuerung mit einer Kontaktvorrichtung versehen, -welche nach beendigter
Ausregelung der Geschwindigkeit des zugehörigen Antriebsmotors und Wiederherstellung
der neutralen Kontaktstellung der Regelvorrichtung die Rückführung der Rolle in
die Mitte ihres Arbeitsweges herbeiführt.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel cler Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Abb. i die Regeleinrichtung in bildlicher Darstellung, Abb.2 ein
Schaltungsbeispiel, während in den Abb. 3, 3a, :I und 4.a Diagramme dargestellt
sind, die die Wirkungsweise der Erfindung verdeutlichen. Wie aus Abb. i ersichtlich
ist, bildet das bandförmige Gut zwischen den fest gelagerten Rollen i eine Schleife,
durch die eine dritte Rolle 2 getragen wird, die aufwärts und abwärts bewegt wird,
wenn die Materialschleife kleiner bzw. größer wird.
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Auf dem einen Ende der Rolle 2 ist eine Zahnstange 3 gelagert, die
mit einem auf der Reglerwelle 5 sitzenden Ritzel a. kämmt. Dieses Getriebe ist so
ausgelegt, d.aß bei dem gesamten Arbeitshub der Rolle 2 das Ritzel 4. etwas weniger
als eine vollständige Umdrehung macht.
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Auf dem anderen Ende der Welle 5 ist eine Scheibe 6 aus Isoliermaterial
befestigt, auf der vier miteinander leitend verbundene Kontaktstücke 7 angebracht
sind.
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Auf einer zweiten Welle, 9, die in Achsrichtung mit der Welle 5 gelagert
ist, ist eine zweite Isolierscheibe, 8, befestigt, auf der vier Kontaktsegmente
io angebracht sind, die mit den vier Kontaktstocken 7 Kontakt machen können. Die
Anordnung dieser Segmente ist in Abb. a dargestellt. Auf der Rückseite dieser Kontaktsegmente
.schleifen vier feste Kontaktbürsten i i, die als Stromzuführungen dienen.
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Ebenfalls auf .der Welle 9 ist eine weitere Scheibe 12 aus Isoliermaterial
befestigt, auf der zwei Kontaktstücke 13 angebracht sind, die mit einem Kontaktsegment
14 und einem kreisförmig angebrachten Satz von Kontaktstücken 15, die auf einem
feststehenden Brett 16 aus Isoliermaterial angebracht sind, Kontakt machen. Die
Welle 9 wird über ein Schneckengetriebe 1;, 18 durch einen Elektromotor i g angetrieben,
der mit dem die Geschwindigkeit des Antriebsmotors regelnden, in Abb.2 dargestellten
Steuermotor P:11 parallel geschaltet ist, wie weiter unten beschrieben wird. Der
Motor@ig wird im folgenden Nachlaufmotor genannt.
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In dem in Abb.2 gezeigten Schaltungs-@Aspiel sind alle Kontakte und
Kontaktmente in ihrer Ruhestellung dargestellt.
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'Es sei nun angenommen, daß der unter dem Einfluß der dargestellten
Regelvorrichtung stehende Teil der in der Arbeitsrichtung des bandförmigen Materials
führende Teil einer mehrteiligen Arbeitsmaschine ist und daß seine Geschwindigkeit
etwas ansteigt. Die Rolle 2 wird infolgedessen gehoben, und die Kontakte 7 werden
entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn gedreht, wobei sie zunächst mit dem Segment b
und dann mit d Kontakt machen, worauf das Schütz C,. erregt wird und anspringt.
Der Steuermotor P117 wird in solchem Drehsinn eingeschaltet, daß -er die
Geschwindigkeit des zu steuernden Antriebsmotors herabsetzt. Gleichzeitig wird an
den Anker des Nachlaufmotors ig eine Spannung angelegt, da dieser durch das Schütz
C1 an einen Teil des. Spannungsteilers ST angelegt wird. Da 'sein Feld dauernd erregt
ist, beginnt der Nachlaufmotor ebenfalls zu laufen. Die Isolierscheibe 8 mit den
Kontaktsegmenten a, b, c, d wird infolgedessen in derselben Richtung angetrieben,
in der die Kontaktstücke 7 gedreht wurden, also entgegen dem Uhrzeigersinn.
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Wenn die Segmentea, b, c, d schneller bewegt werden als die
Kontaktstücke 7, dann gelangen die Kontaktstücke wieder in eine Mittellage gegenüber
den Segmenten, wobei jedoch die Kontaktstücke und die Segmente aus ihrer ursprünglichen
mittleren Stellung um denselben Winkel verdreht worden sind.
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Wenn das zugehörige Kontaktstück das Segment d verläßt, bleibt das
Schütz Cl noch über das Segment b erregt und fällt erst ab, wenn dieser Kontakt
ebenfalls unterbrochen wird. Das Schütz G ist nicht erregt, so daß nun über die
Ruhekontakte Cl und G das Schütz C3 erregt wird.
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Dann wird an den Anker des Nachlaufmotors ig eine der Abweichung der
Kontakte 13 aus ihrer Mittellage entsprechende Spannung von solcher Polarität
angelegt, daß der Nachlaufmotor die Kontakte 13 in ihre Mittellage zurückführt,
unabhängig davon, in welche Richtung die Kontakte 13 aus der Mittellage verstellt
waren. Dies wird dadurch bewirkt, daß der Anker des Nachlaufmotors ig durch Kontakte
C3 an den zwischen der mittleren Anzapfung des Spannungsteilers ST und dem beweglichen
Kontakt 13 liegenden Spannungsteilerabschnitt angelegt wird.
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Sobald das Schütz Cl abfällt, bleibt der Steuermotor P111 stehen,
und die Segmentanordnung a, b, c, d beginnt sich selbst in
ihre
richtige Mittellage zurückzustellen. Wenn jedoch 'die Größe der vorgenommenen Geschwindigkeitsregelung
ungenügend war, werden die Kontakte 7 wiederum entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht,
wenn auch wahrscheinlich mit einer kleineren Geschwindigkeit. mente Sie b und treffen
d, so dabei daß das wieder Schütz auf Cl die wieder Se-' erregt wird und so sich
die eben beschriebenen Schaltvorgänge wiederholen.
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Wenn der Hauptteil der Maschine mit gleichförmiger Geschwindigkeit
läuft und die Geschwindigkeit des betrachteten Teils der Maschine durch die Regelvorrichtung
auf genau die gleiche Geschwindigkeit gebracht worden ist, dann können die Kontakte
7 unter Umständen zum Stillstand gebracht werden, während die Rolle 2 sich außerhalb
ihrer Mittelstellung befindet. Bei der Rückführung der Segmente a, b, c,
d machen diese mit den Kontaktstücken 7 Kontakt, wodurch die Geschwindigkeit
des zugehörigen Teilabschnittes der Maschine etwas unterhalb der richtigen synchronen
Geschwindigkeit herabgesetzt wird. Infolgedessen wird die Materialschleife zwischen
den Rollen i größer. Die Rolle 2 wird gesenkt, und die Kontakte ? werden im Uhrzeigersinn
gedreht. Diese Vorgänge «erden stufenweise fortgesetzt, bis die Rolle :2 sich wieder
in der Mitte ihres Hubes befindet, worauf der Regler die Maschinen auf dieselbe
Geschwindigkeit bringt. Da dann die Seginente io nicht wieder zurfickgestellt zu
werden brauchen, bleibt dieser Zustand beibehalten, bis durch andere Ursachen die
Maschinen wieder aus dem Gleichlauf kommen.
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Aus obigem ist ersichtlich, daß die Regelvorrichtung den Steuermotor
PM absatzweise zur Wirkung bringt und daß die Dauer- jeder Einschaltung des Steuermotors
abhängig ist von der relativen Geschwindigkeit der Kontakte 7 und der Segmente
a, b, c,'d, wobei die Einschaltdauer der Überlappung zwischen der Kontaktschließung
bei d und der Kontaktöffnung bei b entspricht.
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Die Größe dieser LJberlappung und die Geschwindigkeit des Nachlaufmotors
ig liegen fest, da die Dauer jeder Geschwindigkeitsregelperiode direkt abhängig
ist von dem Unterschied in der Geschwindigkeit des unter (lein Einfluß der Regelvorrichtung
stehenden Teilabschnitts und des Teilabschnitts, der auf der Einlaufseite der Materialschleife
liegt.
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Wenn beispielsweise der Unterschied in der Geschwindigkeit derartig
ist, daß die Kontakte 7 ebenso schnell oder schneller als die Segmente a.,
b, c, .d gedreht werden, dann würde der Steuermotor Plid dauernd laufen,
wenn dieser Zustand dauernd aufrechterhalten bleiben könnte. Im entgegengesetzten
Grenzfalle, bei dem bei stillstehenden Kontaktstücken 7 Kontakt gemacht wird, ist
die Regeldauer am kleinsten entsprechend der Zeit, die der Nachlaufmotor ig braucht,
um die Segmente über die Überlappungstrecke zwischen d und b zu bewegen. So ist
in allen Fällen die Dauer jedes Regelvorganges direkt abhängig von dem Fehler in
der Geschwindigkeit des gesteuerten Abschnittes.
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In entsprechender Weise ist die Dauer der Pause zwischen den Regelzeiten
ebenfalls genau abhängig von dem Unterschied in der Geschwindigkeit der Kontakte
7 und der Segmente a, b, c, d.
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Es sei beispielsweise angenommen, daß bei außerhalb ihrer Mittelstellung
stehender Rolle 2 eine Regelung in der Weise vorgenommen worden ist, daß die Rolle
in ihre Mittelstellung' mit einer Geschwindigkeit zurückgebracht wird, bei der die
Kontakte 7 mit genau der gleichen Geschwindigkeit gedreht werden Zvie die Geschwindigkeit,
mit der der Nachlaufmotor ig die Segmente in ihre Mittelstellung zurückführt. Unter
diesen Umständen findet trotz des Fehlers in der Geschwindigkeit keine Regelung
statt, da die Rolle in die Mitte ihres Arbeitshubes mit einer der Rückführgeschwindigkeit
des Nachlaufmotors entsprechenden Geschwindigkeit zurückgeführt wird.
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Wenn jedoch nach einer Regelung die Rolle sich weiterhin von der Mitte
ihres Hubes wegbewegt, werden die Kontakte 7 auf die Segmente zu bewegt, und die
Pausenzeit ist dann sehr kurz. Unter dieses; Umständen erhält man also kurze Pausenzeiten
und lange Regelzeiten, was natürlich erwünscht ist. Sollte sich eine Regelung zu
stark auswirken, so werden die Kontakte 7 schneller in die Mittelstellung bewegt,
.als die Segmente zurückgestellt werden, und es wird dann Kontakt für die andere
Drehrichtung gemacht und eine Regelung im entgegengesetzten Sinne ausgeführt. Es
sei erwähnt, daß lediglich infolge der relativen Bewegung zwischen den Kontaktstücken
7 und den Segmenten a, b, c, d Kontakt gemacht wird, unabhängig von der augenblicklichen
Stellung der Rolle 2, obgleich die Mittelstellung der Rolle immer der feste Punkt
ist, auf den der Nachlaufmotor zurückzustellen sucht. .
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Unter günstigen Bedingungen kann der Nachlaufmotor so ausgebildet
sein, daß er nur mit zwei festen Geschwindigkeiten arbeitet, eine für das Nachdrehen
der Segmente und eine für die Zurückstellung der Rolle.
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Bei Anwendung der Erfindung auf Fälle, in denen sowohl schnelle Beschleunigungen
und Verzögerungen zu beherrschen sind, als auch ein dauernder Gleichlauf aufrechtzuerhalten
ist, ist eine diesen Verhältnissen angepaßte Ausführung der Anordnung erwünscht.
Wenn
die Geschwindigkeit des Hauptabschnittes der Maschine sich mit gleichförmiger Beschleunigung
oder Verzögerung ändert, muß die Regelvorrichtung in der Lage sein, die Geschwindigkeit
des gesteuerten Abschnittes so zu ändern, daß die Rolle 2 sich nicht wesentlich
aus der Mittellage ihres Hubes entfernt. Um dies zu bewirken, muß die mittlere Regelgeschwindigkeit
des Steuermotors P31 mindestens genügend groß sein, um dem zugehörigen Antriebsmotor
bei stillstehender Rolle 2 eine mittlere Geschwindigkeit oder Beschleunigung zu
erteilen, die der des Hauptabschnittes der ?Maschine entspricht.
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Dies kann leicht durch geeignete Wahl der Geschwindigkeit des Nachlaufmotors
r9 und des Steuermotors PIVI sichergestellt werden. Wenn beispielsweise angenommen
wird, daß der Nachlaufmotor beim Nachdrehen der Segmente und beim Rückstellen mit
gleicher Geschwindigkeit läuft, dann ist bei still= stehender Rolle 2 die Regelzeit
und die Pausenzeit gleich, und der Steuermotor muß so ausgelegt sein, daß er mit
annähernd der doppelten Geschwindigkeit läuft, die nötig wäre, wenn er dauernd laufen
könnte.
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Für ein größeres Verhältnis von Pausenzeit zu Regelzeit muß die Geschwindigkeit
des Steuermotors entsprechend größer und die Auswirkung jedes einzelnen Regelimpulses
verhältnismäßig groß sein.
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Beim Lauf mit gleichförmiger Geschwindigkeit sind jedoch nur kleine
und seltene Regelimpulse erforderlich, was durch ein großes Verhältnis von Pausenzeit
zur Regelzeit bei verhältnismäßig kleinc-i- Geschwindigkeit des Steuermotors erzielt
werden kann. Dies ist also das Umgekehrte von dem, was für die Beschleunigung und
Verzögerung nötig ist.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist daher die Anordnung so getroffen,
daß der Nachlaufmotor mit . veränderlicher Geschwindigkeit laufen kann, indem sein
Anker über Anzapfungen eines Spannungsteilers gespeist und sein Feld dauernd erregt
wird. Diese Anzapfungen sind mit den Kontaktstücken 15
verbunden, mit :denen
der bewegliche Kontakt 13 Kontakt macht.
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Wenn das Schütz C.4 (Abb. 2) erregt wird, wird der Anker i9 des Nachlaufmotors
zwischen das positive Ende des Spannungsteilers und die Anzapfung gelegt, finit
der der bewegliche Kontakt 13 in Berührung steht. Die Spannung am Anker ändert sich
von Null an dem einen Ende des Schaltweges des beweglichen Kontaktes 13 bis
zu einem Maximum am anderen Ende des Schaltweges, wobei in der Mitte des Schaltweges
ungefähr die halbe Netzspannung am Anker liegt. Wenn das Schütz C1 abgefallen und
das Schütz C= erregt ist, ist der Anker des Nachlaufmotors r9' zwischen dem negativen
Ende des Spannungsteilers und der Anzapfung gelegt, auf der der Kontakt
13 steht, und die kleinste und größte Spannung tritt in den entgegengesetzten
Stellungen des beweglichen Kontaktes 13 wie im ersten Fall auf. Die Polarität
dieser Spannung ist ebenfalls umgekehrt, jedoch ist die Größe der Spannung in der
Mitte des Schaltweges in beiden Fällen die gleiche.
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Wenn die Schütze C1 ünd C2 beide aberregt und infolgedessen das Schütz
C3 erregt ist, ist der Anker des N achlaufmotors zwischen der mittleren Anzapfung
des Spannungsteilers und der Anzapfung geschaltet, auf der der, bewegliche Kontakt
13 steht. Diese Spannung ist daher in der Mitte des Schaltweges Null, und sie wächst
nach jedei'n Ende des Schaltweges um den halben Wert der größten Spannung an. Die
Polarität ist zu beiden Seiten der Mitte entgegengesetzt.
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In Abb.3 sind Kurven dargestellt, welche die Bewegurig der vom Nachlaufmotor
angetriebenen Segmente zeigen, wobei angenommen ist, daß die Rolle 2 in v ersehiedenen
Stellungen ihres Hubes feststeht. Die voll ausgezogenen Linien zeigen die Stellungen
der Kontakte 7, während die gestrichelten Kurven die Hinundherbewegung der Seginente
ro darstellen. Die schraffierten Flächen zwischen jedem Kurvenpaar stellen die Zeit
dar, während der Steuerrrmotor P:11 die Geschwindigkeit des gesteuerten Teilabschnittes
der Maschine regelt, und diese Kurven zeigen klar, wie das Verhältnis von Regelzeiten
zu den Pausenzeiten bei Abweichung der Stellung der Rolle 2 nach oben oder unten
aus der Mitte ihres Hubes größer wird.
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Abb.3a zeigt, -wie sich die mittlere Geschwindigkeit des Steuermotors
mit der Größe der Abweichung der Kontakte 7 aus ihrer Mittelstellung ändert. Wie
bereits erläutert, wird diese mittlere Geschwindigkeit um so mehr vergrößert, je
weiter die Rolle :2 sich aus ihrer Mittellage wegbewegt, und entsprechend werden
diese mittleren Regelgeschwindigkeiten bei der Bewegung der Rolle 2 auf ihre Mittellage
hin kleiner.
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In jedem Fall hängt die Abweichung von den Kurven nach Abb. 3a von
dem jeweiligen Fehler in der Geschwindigkeit des gesteuerten Abschnittes ab, d.
h. von der Geschwindigkeit der Auf- und Abwärtsbewegung der Rolle 2. Dieses Schema
gestaltet, einen befriedigenden Ausgleich zwischen den Verhältnissen bei der Beschleunigung
und beim gleichmäßigen Lauf zu erzielen. Bei gleichmäßigem Lauf ist die Rolle für
gewöhnlich nahe der Mitte ihres Hubes, und die Regelimpulse
sind
von sehr kurzer Dauer, während die Pausen lang sind. Umgekehrt versucht die Rolle
sich bei einer Beschleunigung oder Verzögerung von der Mitte ihres Hubes wegzubewegen.
Dabei verursacht sie jedoch eine Vergrößerung des Verhältnisses von Regelzeit zu
Pausenzeit, bis bei einer bestimmten Verlagerung der Rolle aus ihrer ?Mittelstellung
die mittlere Geschwindigkeit des Steuermotors gerade groß genug ist, um dem von
ihm gesteuerten Antriebsmotor dieselbe Beschleunigung zu erteilen, mit der der Hauptabschnitt
der Maschine getrieben wird. Bei einer weiteren Verlagerung der Rolle 2 würde der
gesteuerte Antriebsmotor sich zu rasch beschleunigen und infolgedessen eine Rückkehr
der Rolle 2 in ihre Mittellage verursachen.
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Die Rolle 2 bleibt daher bei einer bestimmten Größe der Beschleunigung
und Verzögerung in einer bestimmten Stellung stehen und kehrt in ihre Mittellage
zurück, `nenn der l;leiclimäßige Lauf w iede°l# erreicht ist.
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Abb. q. und ¢a zeigen Arbeitskurven der Regelkontakte 7 und der Segmente
io in Bezug auf die Zeit während einer Regelung. Abb. 4 zeigt, wie sich die Regelvorrichtung
verhält, wenn der Hauptabschnitt der Maschine plötzlich beschleunigt wird, und es
ist klar erkennbar, daß die Rolle 2 bei einer bestimmten Verlagerung aus ihrer Mittellage
stehenbleibt. Abb. ¢a zeigt die Vorgänge, die sich abspielen, wenn diese Beschleunigung
plötzlich aufgehoben wird. Es ist ersichtlich, daß die Rolle 2 schnell in ihre Mittellage
zurückgebracht wird, ohne daß eine überregelung eintritt. Diese Kurven zeigen ferner,
daß bei gleichmäßigem Lauf der Maschinen die Regelvorrichtung nur kurze und seltene
Regelimpulse gibt, um die Rolle 2 in ihrer Mittellage und den gesteuerten Motor
auf der richtigen Geschwindigkeit zti halten.
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Die Kontaktgabe bei der relativen Bewegung der Rolle 2 und des 1 achlaufmotors
kann auch in irgendeiner anderen Weise direkt oder indirekt bewirkt werden; beispielsweise
kann eine photoelektrisch arbeitende Anordnung verwendet werden, bei der eine Lampe
von der Rolle und eine Photozelle von dem Nachlaufmotor gedreht wird.
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Ferner können zur Erzielung der verschiedenen Geschwindigkeiten des
Nachlaufmotors an Stelle der oben beschriebenen Anordnung andere geeignete Mittel
Verwendung finden.