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Anordnung bei dem Betrieb von Druckpressen oder bei anderen Maschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung, insbesondere bei dem Betrieb von
Druckpressen, bei denen eine band- oder drahtförmige Bahn von Papier o. dgl. mit
konstanter Ziehspannung durch die Druckpresse laufen soll, aber die Erfindung ist
nicht auf Druckpressen beschränkt, sondern kann ,auch in anderen Fällen ihre Anwendung
finden, wo .es erforderlich ist, eine band-oder drahtförmige Bahn eines Materials
mit konstanter Spannung durch eine Maschine laufen zu lassen.
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Bei dem Betrieb einer Druckpresse wird eine geeignete konstante Spaannung
in dem Papier, das durch die Presse läuft, gewöhnlich dadurch erreicht, daß die
Rolle, von welcher das Papier abgewickelt wird, in der einen oder anderen Weise
gebremst wird. In vielen Fällen geschieht dies mit Hilfe einer als Generator. arbeitenden
elektrischen Maschine. Hierbei muß, damit bei eintreffenden Geschwindigkeitsschwankungen
der Presse keine Rucke in dem Papier entstehen, die mit der Rolle zusammengekuppelteelektrische
Maschine so geregelt werden, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Rolle dieselbe ist
wie die Geschwindigkeit der durch die Presse laufenden Papierbahn. Die Regelung
erfolgte meistens nur mittels seiner zwischen festen Rollen auf der Papierbahn aufliegenden
beweglichen Rolle, die das Maß der Spannungsreglung bestimmte und die dabei eine
mehr oder minder große Ausbiegung der Bahn hervorrief, je nachdem, ob die Spannung
in der Papierbahn kleiner oder größer wurde. Die Bewegungen der Rolle auf- und abwärts
je nach den Schwankungen der Papierspannung wurden über einen Hebel zu einem Organ
überführt, welches die bremsende Maschine steuerte.
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Es hat sich aber gezeigt, daß bei dem Betrieb von neuzeitlichen, mit
elektrischer Bremsung
-ausgerüsteten Druckpressen zufolge der großen
Papiergeschwindigkeit und zufolged er großen Massen, welche in modernen Druckpressen.
in Bewegung sind, eine solche Regelung nicht zufriedenstellend arbeitet, weil -,sie
allzu langsam wirkt. Bei einer auftretenden Geschwindigkeitsveränderung kann närnlicl@'
das Organ, welches die Spannung in dem Papier mißt, nicht zeitig -genug die
- bremsende elektrische Maschine regeln, sondern die Spannung in dem Papier wird
@entweder so groß, daß es zerreißt, oder es wird die Spannung zu klein, besonders
wenn die Presseplötzlich abgebremst wird.
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Die Erfindung besteht demgegenüber darin, daß der die Vorratsrolle
bremsende Generator in Abhängigkeit sowohl von der Lage der beweglichen Führungsrolle
wie von der Differenz der Geschwindigkeit der beiden fest ge--lagerten Führungsrollen
dadurch geregelt wird, daß einem den bremsenden Generator steuernden Regler die
Summe der der Lage der beweglichen Rolle proportionalen Spannung und der der Differenz
der Geschwindigkeit der fest gelagerten Rollen proportionalen Spannung zugeführt
wird.
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Dieser Geschwindigkeitsunterschiederreicht unmittelbar nach eintretender
Änderung der Geschwindigkeit einen großen Wert, während die die Spannung in der
Papierbahn messende Rolle zunächst ihre Lage nur ganz wenig ändert. Da nach der
Erfindung der genannte Geschwindigkeitsunterschied für das Steuern der bremsenden
Maschine zur Hilfe genommen wird, wird die Regelung der bremsenden Maschine also
bedeutend früher einsetzen, als wenn das Steuern der Maschine nur in Abhängigkeit
von der Spannung in der Papierbahn erfolgt.
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Auf den beiliegenden Zeichnungen wird in Abb. i eine Anordnung :nach
der Erfindung schematisch dargestellt. Abb.2 ist ein Diagramm, welches den Regelungsverlauf
beiden bisher bekannten Anordnungen veranschaulicht, und Abb. 3 ist ein Diagramm,
das den Regelungsverlauf der in der Abb. i gezeigten Anordnung zeigt.
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In Abb. i bedeutet i die Papierbahn, welche von der Rolle 2 abgewickelt
wird. Diese Papierbahn, die in die Druckpresse 37 hineinläuft, wird zunächst über
zwei fest gelagerte Rollen 3 und 4 und über eine Rolle 5 geleitet, welch letztere
von einer Schraubenfeder 6 nach. unten gezogen wird, ,velche Rolle in einem Ende
.eines H.bels 7, der um den Punkt 8 sich drehen kann, gelagert ist. Das andere Ende
des Hebels 7 bildet Festpunkt für ein Seil-g, welches @um eine Rolle io auf der
Welle des R.egelungswidcrstandes i2 aufgewickelt ist, wid das andere Ende des Seiles
q ist an einer Schraubenfeder i i befestigt, welche in entgegengesetzter Richtung
gegen die Feder 6 wirkt, wodurch das Seil g immer gespannt gehalten `wird. Die Rollen
3 und 4 sind je mit einem Tachometergenerator 13 und 14 zusammengekuppelt, welche
von :einer konstanten Gleichstromquelle erregt werden.
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Die Rolle 2 ist an einer Welle 15 befestigt, zu welcher Welle eiri
Dreiphasenkommutatormotor mit Geschwindigkeitsregelung durch Bürstenverschiebung
gekuppelt ist. Dieser Motor ist auf der Zeichnung mit 16 bezeichnet, und 17 ist
ein Zahnring, der mit .dem die Bürsten tragenden Bürstenring verbunden ist. In diesen
Zahnring greift das Ritzel 18, das auf einer mit dem Bürstenverschiebungsmotor ig
verbundenen Welle befestigt ist, welche Welle auch mit einem sogenannten Rückführungsgenerator
2o gekuppelt ist.
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Die beiden Tachomietergeneratoren 13 und 14 sind miteinander in Reihe
geschaltet, so daß sie einander entgegenwirken, und sind in Reihe mit einem Teil
des Widerstandes 12 zu der fühlenden Spule 21 .des Schnellregulators 22 angeschlossen.
Dieser letztere besteht aus einem Waagebalken 23, welcher an einer Schneide 24 gelagert
ist -und von zwei . Schraubenfedern '25 in der Gleichgcwichtslage gehalten wird.
Der Waagebalken trägt einen Zeiger 26, welcher zwei Kontakte 27 und 28 trägt, welche
mit zwei festen Kontakten 2g und 30 zusammenwirken. Die fühlende Spule 21
und auch die sogenannte Rückführungsspule 31 bewegen sich in den Luftspalten der
permanenten Magneten 32 und 33
bzw. die Kontaktpaare 2g und 3o sind in Kreuzkupplung
zu einer konstanten Spannungsquelle angeschlossen, und die Kontakte 27 und 28 sind
mit den Klemmen des Bürstenverschiebungsmotors ig verbunden.
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Die Rückführungsspule 3 i ist in Reihe mit dem Rückführungsgenerator
20 zu einer regelbaren Drosselspule 34 angeschlossen, deren Kontaktarm 35 mit einer
Rolle 36 verbunden ist, welche Rolle gegen die äußere Flächo der Papierrolle 2 anliegt.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist die folgende. Solange die Spannung
in der Papierbahn i konstant ist, pendelt der Schnellregler 22 um seine Mittellage,
und der Bürstenverschiebungsmotor 1g erhält über die Kontakte 27 und 28 gleich lange
Stromimpulse für Bewegung in beiden Richtungen, wodurch die Mittellage für !den
Bürstenring 17 beibehalten wird und der Motor 16- mit konstanter Geschwindiglkeit
und konstantem Drehmoment läuft. Wenn aus irgendeinem Grunde die Geschwindigkeit
der Presse verändert werden sollte, bewegt sich die Rolle 5 nach !oben oder nach
unten mit einer gewissen Geschwindigkeit, und diese Bewegung
ist
ein direktes Maß der Spannungsveränderung in dem Papier. Da die Rolle 2 im ersten
Moment dank ihrer Trägheit ihre Geschwindigkeit nicht verändern kann, wird .die
Geschwindigkeit der Rolle 3 im ersten. Moment konstant bleiben, aber die Geschwivndigkeit
der Rolle q. wird -sich dagegen schön vom Anfang an verändern.
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Eine Spannungsdifferenz entsteht - deshalb zwischen den beiden Tachometergeneratoren
13 und 14, und diese Spannungsdifferenz wird zu dem Spannungsabfall über.- den Widerstand
12 ,addiert. Die .fühlende Spule 21 in dem Regulator 22 wird deshalb von einem Strom
durchflossen, welcher teils von der Lage der Rolle 5 und teils, von dem Geschwindigkeitsunterschied
zwischen den Rollen 3 und q. abhängig ist. Dank dieser Veränderung des Stromes durch
die Spule 21 wird der Waagebalken -des Regulators um eine veränderte Mittellage
pendeln, so daß der Bürstenverschiebungsmotor i9 Impulse enthält für den Antrieb
des mit dem -Zahnkranz 17 verbundenen Bürstenringes--in der einen ,oder anderem.
Richtung, um dabei die Geschwindigkeit der Maschine 16 so zu verändeln, daß die
Geschwindigkeit des von, der Rolle 2 ablaufenden Papiers dieselbe wird wie die Geschwindigkeit
des Papiers, das- durch die Presse läuft. In derselben Weise -wird auch bei konstanter
Geschwindigkeit - dejr Presse die Maschine 16 so geregelt, daß eine konstante Spannung
in dem Papiererhalten wird. - -Um eine Überregelung zu verhindern, ist in vorher
bekannter Weise der Bürstenverschiebungsmotor mit einem kleinen -Generator 20 zusammengekuppelt,
welcher einen Strom durch die Spule 31 in dem- Schnellregler 22 treibt und welcher
- Strom proportional. der Bürstenverschiebung ist. Damit aber die Regelung vollständig
pendelungsfrei werden soll, muß die Rückführung, -die von de#'r Spule 31 herbeigeführt
wird, auch - in eigner gewissen Beziehung zur Masse des Systems stehen, das geregelt
werden soll, d. h. zur Masse des Motors 16 und der Rolle 2. Wenn die Masse der Rolle
2 dagegen verkleinert wird, muß auch der Strom durch die Rückführungsspule i31 in
derselben Weise verändert werden, und diese Veränderung wird mit Hilfe der Drossel
34 erhalten, welche dank dessen, @daß ihr Kontaktarm 3,5 mit dem einen Ende gegen
die äußere Fläche der Rolle 2 ruht, zu .einem größeren oder . kleineren Teil in
dem Stromkreis dorr Spule 31 eingeschaltet wird.
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In dem Diagramm der Abb.2 werden die Verhältnissee bei den bisher
bekannten Anordnungen gezeigt, d. h. wenn die bremsende Maschine nur mit Rücksicht
auf die Papierspannung geregelt wird. In dem Punkt P wird angenommen, daß die Presse
abgestellt wird. Auf Grund ihrer Masse dauert es aber eine gewisse Zeit, ehe die
Presse zum Stillstand kommt, nämlich eine Zeit -von etwa io bis 15 Sekunden, welche
Zeit auf .dein Diagramm von dem Abstand zwischen den PunktenP und P2 repräsentiert
ist. Während dieser Zeit sinkt die Geschwindigkeit der Presse praktisch linear läggs
der Linie V1, welche auch die Papiergeschwindigkeit in der Presse repräsentiert.
Da die Geschwindigkeit des von der Rolle 2 abgewickelten Papiers im ersten Moment
konstant ist, wird die Rolle 5 sinken, und die Bewegung der Rolle 5 ist in dem Diagramm
durch die Linie S repräsentiert. Da der Regler aber ;einen gewissen kleinsten Impuls
erhalten muß, um eine bestimmte und schnelle Regelung zu geben, muß die Rolle 5
sich ;eine gewisse Strecke bewegen, ehe diese Regelung der Maschine 16 anfangen
kann, und dies geschieht erst indem Punkt P3, und nachher wird die Geschwindigkeit
V2 des abgewickelten Papiers längs der Linie V2 verändert. Erst wenn die Linie V2
die Linie V, schneidet, ist die Rolle 2 so abgebremst, .daß ihre Peripheriegeschwindigkeit
gleich der Geschwindigkeit der Papierbahn in der Presse ist: Da .aber die Geschwindigkeit
des abgerollten Papiers während der zwischenliegenden Zeit größer als die Geschwindigkeit
der Papierbahn in der Presse gewesen ist, hat sich eine ganze Menge Papier vor der
Presse. angesammelt. Es ist deshalb - einleuchtend, daß, wenn man ohne Unannehmlichkeiten
die Presse in so kurzer Zeit, wie loben erwähnt, abstellen können soll, was andererseits
mit Rücksicht auf den Betrieb erforderlich ist, die Regelung so sein muß, daß keine
-Ainhäufurg von Papier vor der Presse Stattfindet. Nach der Erfindung wird eine
solch .e Regelung dadurch erreicht, daß die bremsende Maschine nicht nur mit Rücksicht
auf die Spannung in dem Papier, sondern auch mit Rücksicht auf den Unterschied zwischen
der "Geschwindigkeit des Papiers durch die Presse und der Geschwindigkeit des von
der Rollre ablaufenden Papiers beeinflußt wird. Die Verhältnisse, die bei einer
solchen Regelung herrschen, sind in :der Abb.3 veranschaulicht. In dem Diagramm
(Abb.3) bezeichnet S ebenfalls die Bewegung der Rolle 5. Da der Regler der Maschine
16 in dieser Anordnung von einer Größe b@eeinflußt wird, welche proportional der
Summe der Bewegung der Rolle 5 und des Geschwindigkeitsunterschiedes zwischen den
beiden Papierbahnen, d. h. der Papierbahn in der Presse und der Papierbahn von der
Rolle 2, wird die Regelung in einem bedeutend früheren Zeitpunkt eintreffen als
bei der bisher bekannten
Anordnung, und dieser Punkt ist in dem
Diagramm ebenfalls mit P3 bezeichnet. Wie aus dem Diagramm ersichtlich, wird Gleichheit
zwischen den beiden Papiergeschwindigkeiten auch in einem bedeutend früheren Zeitpunkt
dank dem Umstand erreicht, daß die Regelung. der Maschine 16 früher beginnt. Gleichheit
der Geschwindigkeiten wird in dem Punkt P4 erreicht. Die vor der Presse angesammelte
Papiermenge wird deshalb auch bedeutend kleiner, und durch eine Überregelung kann
man erreichen, daß das Papier, das während des ersten Teils der Bremsperiode vor
der Presse angesammelt ist, während des letzteren Teils derselben wieder eingeholt
wird, so daß, ehe die Presse zum Stillstand kommt, die Papierspannung den ,normalen
Wert erreicht hat. In der Wirklichkeit kann bei der patentgeschützten Anordnung
eine so schnelle Regelung erhalten werden, daß kein Papier überhaupt vor der Presse
angesammelt wird, sondern die Rolle 5 wird nur etwas gesenkt, und :die Papierspannung
wird die ganze Zeit praktisch konstant gehalten.