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Einrichtung zum Konstanthalten von Geschwindigkeiten, insbesondere
aufzuwickelnder Papierbahnen In der Technik steht man häufig vor der Notwendigkeit,
Transportgeschwindigkeiten, Drehzahlen u. dgl. mit geringem Aufwand sicher konstant
zu halten. Ein solches Bedürfnis liegt beispielsweise in Papierfabriken beim Aufwickeln
der fertigen Papierbahn vor. In dem Maße, wie sich hier die Wickeltrommel füllt,
nimmt nämlich der Durchmesser des Wickels zu, und in demselben Maße würde sich bei
konstanter Drehzahl der Trommel auch die Geschwindigkeit der Papierbahn erhöhen,
so daß diese alsbald zerreißen würde. Um das zu verhüten, hat. man sich bisher mit
Rutschkupplungen u. dgl. geholfen. Da aber besonders in größeren Anlagen die dabei
zu berücksichtigenden Drehmomente und Geschwindigkeiten recht erheblich, also auch
die durch Bremsen zu vernichtenden.Leistungen sehr bedeutend sind, ergeben sich,
zumal wenn die Räumlichkeiten zur Unterbringung ausreichend bemessener Bremsen sowie
der erforderlichen Kühleinrichtungen nicht ausreichen, große Schwierigkeiten. Nicht
unbedenklich ist auch die bei Überhitzung der Bremsen drohende Feuersgefahr. Schließlich
ist es auch sehr schwierig, derartige Anlagen sauberzuhalten.
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Man hat zum Konstantlialten der Wickelgeschwindigkeit auch schon eine
Einrichtung vorgeschlagen, bei der eine aus einem Stromerzeuger, z. B. einer- Gleichstrommaschine,
bestehende Steuepreiiirichtung, deren einerTeil, z. B. der Anker, der mit einer
der zu überwachenden Geschwindigkeit proportionalen Drehzahl angetrieben wird, z.
B. mittels einer an der aufwickelnden Rolle anliegenden Laufrolle, den Antrieb für
die Bahn so beeinflußt, daß diese bei abnehmender Geschwindigkeit
eine
Beschleunigung, bei zunehmender eine Verzögerung erfährt. Diese bekannte Einrichtung
hat jedoch den Nachteil, daß sie wenig empfindlich ist und recht träge arbeitet;
da für das Ansprechen der Regelvorrichtung die den wechselnden Wickeldurchmessern'
entsprechenden Spannungsunterschiede des Stromerzeugers maßgebend sind.
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Die Erfindung, die Einrichtungen der letztgenannten Art betrifft,
soll diese Nachteile vermeiden. Sie ist gekennzeichnet durch einen auf den Unterschied-
der zu überwachenden Geschwindigkeit gegenüber einer konstanten Normalgeschwindigkeit
ansprechenden Stromerzeuger, von dem nicht nur der Anker, sondern auch das Feld
drehbar ist, und ein Teil, z. B. das Feld, im Gegensatz zu dem anderen, mit der
zu überwachenden Geschwindigkeit proportionalen Drehzahl angetriebenen Teil mit
konstanter Drehzahl umläuft. Auf diese Weise kann der geringste Drehzahlunterschied,
der ja die sofortige Entstehung einer Spannung von endlichem Wert gegenüber der
bei Gleichlauf herrschenden Spannung Null zur Folge hat, für die Regelung ausgenutzt
werden.
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Als Regelvorrichtung dient zweckmäßig ein auf verschiedene Stromrichtung
durch Ausschlag im einen oder anderen Sinne ansprechender Spannungsmesser, an den
die Klemmenspannung des Stromerzeugers angeschlossen ist und der zwei Schalter überwacht,
die bei abwechselndem Schließen den Ankerstrom eines Elektromotors umkehren, der
den Regelwiderstand des Motors für den Antrieb der Papierbahn o. dgl. schaltet.
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Es ist zwar ferner bereits bekannt, bei Aufwickelvorrichtungen zwischen
Antriebsmotor und Aufwickelrolle ein auf ein bestimmtes Drehmoment einstellbares
elektrisches Differentialgetriebe, d. h. einen Motor, einzuschalten, bei dem auch
das Gehäuse drehbar ist. Gegenüber dieser Einrichtung, die bisher keinen größeren
Eingang in die Papierindustrie finden konnte, wird die Erfindung in der vorstehend
gekennzeichneten besonderen Anordnung bzw. Verwendung eines derartigen Differentialgetriebes
erblickt.
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In der Zeichnung, die eine beispielsweise als Aufrollvorrichtung für
Papierbahnen bestimmte Ausführungsform der Erfindung schematisch veranschaulicht,
ist mit a die zum Aufwickeln der Papierbahn v bestimmte Trommel bezeichnet, die
ihren Drehantrieb über eine Kette, einen Riemen b o. dgl. sowie eine vorzugsweise
als Schneckengetriebe c ausgebildete Übersetzung von einem Elektromotor d aus erhält,
auf dessen Welle die Schnecke c, sitzt, die mit dem auf der das Kettenrad cl tragenden
Welle c4 sitzenden Schneckenrad c2 in Eingriff steht. Der zum Motor d gehörige Regelwiderstand
e ist mit einer großen Anzahl von Schaltstufen e1 ausgerüstet, die durch einen mit
der Welle e. drehbaren Hebel e, einge-,Ahaltet werden. Der Hebel erhält seinen An-,
von einem Motor g, dessen Welle eine `Schnecke f trägt, die mit einem auf der Schalthebelwelle
e2 sitzenden Schneckenrats f1 kämmt. Das vorzugsweise mit Gleichstrom gespeiste
Feld des Motors g wird zweckmäßig, beispielsweise aus dem Netz N, fremd erregt.
Im Ankerstromkreis des Motors g liegen in Parallelschaltung zwei elektromagnetisch
betätigte Schalter o1, 02, durch die der Anker mit der Gleichstromquelle, etwa dem
Netz A', verbunden wird, und zwar fließt der Ankerstrom beim Einrücken des Schalters
o1 im einen, beim Einrücken des Schalters o. im anderen Sinne, so daß also beim
Ansprechen des einen oder anderen Schalters der Motor g umgesteuert und damit der
Motor cl beschleunigt bzw. verzögert wird.
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Die Schalter o1 und 02 werden durch einen Umschalter ta überwacht.
Dieser besteht aus einem Spannungsmesser,dessen mit dem NetzN in Verbindung stehender
als Kontaktzunge ausgebildeter Zeiger n1 mit dem einen oder anderen zweier zu den
Schaltern o1 bzw. o2 gehöriger Kontakten. ; n3 in Berührung treten kann und
damit den einen oder anderen Umschalter zum Ansprechen bringt. Den Betätigungsstrom
erhält der Umschalter von einer Dynamomaschine k aus, von der sowohl der Anker als
auch das Feld umläuft. Das Feld wird im dargestellten Fall durch einen kleinen Elektromotor
L angetrieben, der unter Zwischenschaltung eines Regulierwiderstandes in vom Netz
N aus gespeist werden kann. Das Feld des Stromerzeugers k wird gleichfalls
vom Netz aus erregt. Der Anker, der den Strom für den Umschalter ia liefert, wird
über ein Vorgelege q, r von der Wickeltrommel a aus angetrieben, und zwar
durch Vermittlung einer Kontaktrolle s, die an einem bei t1 schwenkbar gelagerten,
mit einem Gegengewicht t2 versehenen Hebel t gelagert ist und durch das Gegengewicht
an den Umfang des Papierbahnwickels der Trommel a angedrückt wird, so daß ihre Umlaufgeschwindigkeit
der Umfangsgeschwindigkeit des Wickels und damit der Geschwindigkeit der Papierbahn
v entspricht. Mit entsprechend proportionaler Geschwindigkeit wird also auch der
Anker des Stromerzeugers k umgetrieben.
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Der Motor Z läuft, solange der zu seinem Stromkreis gehörige Regelwiderstand
m unverändert bleibt, mit konstanter Drehzahl um, und die Drehzahl des Feldes des
Generators k ist dementsprechend gleichfalls konstant: Durch entsprechende Einstellung
des Vorschaltwiderstandes
in werden die Drehzahlen des Ankers und
des Feldes der Maschine k so aufeinander abgestimmt, daß normalerweise eine Drehzahldifferenz
nicht vorliegt und somit der Ankerstromkreis spannungslos bleibt. Bei diesem Zustand
nimmt die Kontaktzunge ml des Umschalters m die dargestellte mittlere Lage ein.
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Erhöht sich aber bei zunehmendem Durchmesser des Papierbahnwickels
dessen Umfangsgeschwindigkeit, so nimmt die Drehzahl des Ankers der Maschine k entsprechend
zu. Infolge der dadurch verursachten Drehzahldifferenz zwischen dem Anker und dein
Feld, erzeugt der erstere Strom, der einen Ausschlag der Kontaktzunge des Umschalters
yt hervorruft; dadurch wird einer der Schalter o1, o2, beispielsweise der erstgenannte,
an das Netz gelegt und infolgedessen die zugehörige Magnetwicklung erregt, wodurch
auch der Ankerstromkreis des Motors g an das Netz gelegt wird. Der Motor g bewirkt
dann eine Drehung des Schalthebels es des Widerstandes e in dem Sinne, daß
der Motor d seine Drehzahl verringert und damit auch die Umlaufgeschwindigkeit
der Wickeltrommel ct herabgesetzt wird, und zwar derart, daß trotz zunehmendem Durchmesser
die Wickelgeschwindigkeit konstant bleibt, so daß die Papierbahn v keinen schädlichen
Zugbeanspruchungen ausgesetzt wird. Bleibt dagegen die Drehzahl des Ankers des Generators
k hinter der konstanten Drehzahl des Feldes zurück, so schlägt die Kontaktzungen,
nach der anderen Richtung aus, wodurch der andere Magnetschalter 02 betätigt wird,
was zur Folge hat, daß die Stromrichtung im Ankerkreis des Motors g und damit auch
die Drehrichtung des Schalthebels es umgekehrt wird, was eine entsprechende Beschleunigung
der Drehgeschwindigkeit der Wickeltrommel a zur Folge hat, wodurch wieder der Ausgleich
erfolgt.
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Stellt sich im Betrieb heraus, daß die Geschwindigkeit der Papierbahn
etwas höher oder niedriger sein söll, so ist es nur nötig, den Regelwiderstand m
so lange zu verstellen, bis die gewünschte Geschwindigkeit erreicht ist. Diese Geschwindigkeit
wird dann ohne weiteres auch wieder durch die beschriebene Einrichtung konstant
gehalten. Es empfiehlt sich, mit der Welle des Motors L oder mit einer der Papierwalzen,
z. B. h, ein auf m/sec. oder m/min. geeichtes Tachometer u zu verbinden, an dem
die durch Drehen des Hebels des Regelwiderstandes in eingestellte Geschwindigkeit
abgelesen werden kann.