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Bandwalzwerk mit Leonard-Antrieb
Bei einem Bandwalzwerk wird üblicherweise
das Band von einem Haspel abgewickelt, zwischen den Walzen bearbeitet und auf einem
zweiten Haspel wieder aufgewickelt. Die Bandgeschwindigkeit ist durch die Walzendrehzahl
gegeben, und unabhängig von ihr sollen die Haspel so angetrieben bzw. gebremst werden,
daß das Band gleichmäßig gespannt bleibt. Da sich der Haspeldurchmesser in Abhängigkeit
von der aufgewickelten Lagenzahl ändert, muß meistens auch eine Berücksichtigung
des Haspeldurchmessers in der Weise stattfinden, daß das Haspeidrehmoment mit steigendem
Durchmesser ansteigt, so daß der Bandzug konstant bleibt. Besonders schwer ist es,
den Bandzug auch bei Geschwindigkeitsänderungen des Bandes, also vor allem beim
Anlauf und beim Stillsetzen, konstant zu halten, weil die Beschleunigungsdrehmomente
der Haspel mitzuberücksichtigen sind.
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Bei empfindlichen Bändern, etwaAluminiumfolien, ist der betriebsmäßige
Bandzug so klein, daß die Beschleunigungsdrehmomente das Betnebsdreh moment des
Haspels übersteigen können und daher schon ein prozentuell kleiner Fehler im Ausgleich
der Beschleunigungsdrehmomente zu einer Beschädigung des Bandes führen kann.
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Es ist das Ziel der Erfindung, bei solchen Bandwalzwerken eine bei
allen Betriebshedingungen richtige Berücksichtigung der Beschleunigungsdrehmomente
zu erreichen.
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Die Erfindung betrifft somit ein Bandwalzwerk oder eine Einrichtung
mit ähnlichen Arbeitsbedingungen mit Leonard-Antrieb der Walzen und
davon
getrennten Antrieben für Auf- und gegebenenfalls auch Abhaspel, die aus einem fremderregten
Motor und einem diesen mit einstellbarem Strom speisenden Generator, z. B. einer
Krämermaschine, bestehen. so daß das Haspeldrehmoment und damit der Bandzug und
ebenso die zu dessen Aufrechterhaltung während der Beschleunigungs- oder Verzögerungsperiode
erforderliche, die Massenträgheit ausgleichende Drehmomentveränderung des Haspelantriebes
unabhängig von der Walzgeschwindigkeit einstellbar sind.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Versteligeschwindigkeit des
Leonardreglers. des Walzenantrieb es auf verschiedene Werte einstellbar ist und
ihr in bekannter Weise eine diese Verstellgeschwindigkeit abbildende Regelgröße,
z. B. eine Gleichspannung, zugeordnet ist, die den Betrag der Drehmomentänderung
am Haspelmotor selbsttätig derart beeinflußt, daß die Drehmomentänderung der Verstellgeschwindigkeit
bei jeder der verschiedenen Einstellungen proportional ist.
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Die erfindungsgemäße Schaltung ist nicht nur bei Bandwalzwerken anwendbar,
sondern bei allen Einrichtungen mit ähnlichen Arbeitsbedingungen, also z. B. auch
bei Maschinen zum Herstellen oder Bedrucken von Papier oder Stoffbahnen, hei der
Herstellung von Kunststoffbändern usw. Im folgenden ist jedoch wegen der einfacheren
Ausdrucksweise die Bezeichnung Bandwalzwerk beibehalten, sie soll alle Maschinen
mit ähnlichen Arbeitsbedingungen mitumfassen.
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An Hand der Zeichnung soll der bekannte Leonard-Antrieb für ein Bandwalzwerk
und die erfindungsgemäße Schaltung zum Ausgleich der Beschleunigungsdrehmomente
erläutert werden.
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Die Motoren I, 2, 3 sind von den Generatoren 4, 5, 6 gespeist und
treiben die Haspel 12 und 32 und das Walzenpaar22, 23 an. Die Generatoren 4, 5,
6 werden gemeinsam von einem Motor IO angetrieben, mit dem auch der Generator 15
für die Speisung der Erreger und Hilfsstromkreise gekuppelt ist. Der Motor 2 wird
angelassen und geregelt, indem die Erregung 51 des zugehörigen Generators 5 mit
Hilfe des Reglers 92 verstärkt und anschließend gegebenenfalls die Erregung 21 des
Motors 2 mit Hilfe des Reglers 93 geschwächt wird. Die beiden Regler 92, 93 sind
mechanisch gekuppelt und können von einem Verstellmotor 9 betätigt werden.
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Die Steuergeneratoren 4 und 6 der Haspelmotoren I und 3 sind ungesättigt
und in der bekannten Krämerschaltung ausgeführt. Jeder Generator besitzt eine an
seine Ankerspannung angeschlossene Erregerwicklung 43 bzw. 63, die so bemessen ist,
daß sie bei jeder Spannung das zur Erzeugung gerade dieser Spannung notwendige Feld
erregt, d. h., die Generatoren sind labil erregt.
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Wird durch die Wicklung 41 bzw. 61 eine durch die Regler 45 bzw. 65
einstellbare Regelerregung aufgebracht, dann steigt der Anker strom so lange, bis
die Regelerregung durch dieAmperewindungen der Gegenkompoundwicklung 42 bzw. 62
gerade aufgewogen ist, der Generatorstrom ist eindeutig bestimmt durch die Stellung
des Reglers 45 bzw.
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65 und unabhängig von der Ankerspannung, also auch unabhängig von
der Größe und Richtung der Motordrehzahl und vom Motorfeld. Dieser Strom gibt bei
bestimmter Motorerregung 11 bzw. 3I ein bestimmtes Motordrehmoment, also einen Bandzug,
der somit durch die Regler 45 bzw. 65 einstellbar ist. Bei Laufrichtung des Bandes
nach rechts arbeitet infolgedessen die Maschine 3 als Motor, I aber als Bremse,
bei Laufrichtung nach links umgekehrt I als Motor. 3 als Bremse. Die Zugregler 45
und 65 können in bekannter Weise in der Art einer Kulissensteuerung gebaut sein
und eine Einrichtung zum Abschalten der Labilerregung 43 bzw. 63 besitzen, wodurch
auch Manövrieren mit kleiner Motordrehzahl möglich wird.
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Zur Berücksichtigung des Haspeldurchmessers wird zweckmäßig die Motorerregung
II bzw. 31 so geregelt, daß das Feld proportional mit dem Haspeldurchmesser steigt.
Zu diesem Zweck ist der Regler 7 bzw. 8 vorgesehen, dem eine vom Durchmesser abhängige
Spannung73 bzw. 83 zugeführt wird und der eine dieser Spannung eindeutig zugeordnete
Stellung einnimmt und den Regeiwiderstand 72 bzw. 82 entsprechend verstellt.
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Die bisher beschriebene Einrichtung ist geeignet, den Zug im Band
in jedem stationären Betridszustand konstant zu halten.
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Die Erfindung betrifft nun Zusatzeinrichtungen, die diese Anordnung
so ergänzen, daß die bei Geschwindigkeitsänderungen zur Wirkung kommenden Beschleunigungsmomente
der Haspel gleichfalls ausgeglichen werden. Ein Maß für die Beschleunigung ist in
der Verstellgeschwindigkeit des Leonardreglers für den Walzenantriel} ge geben,
da jeder Stellung des Leonardreglers eine bestimmte Walzgeschwindigkeit, also der
Verstellgeschwindigkeit eine bestimmte Beschleunigung des Bandes entspricht. Wird
zum Antrieb des Leonardreglers ein Verstellmotor verwendet, so ist die Verstellgeschwindigkeit
der Drehzahl des Verstellmotors, also bei konstantem Feld seiner Ankerspannung proportional,
von der unmittelbar oder z. B. über ein verstärkendes Glied eine Zusatzerregung
zum Ausgleich der Massenträgheit abgenommen werden kann. Es ist aber auch möglich,
diese änderung der Erregung vom Regler des Verstellmotors abzuleiten, oder, falls
etwa nur eine Verstellgeschwindigkeit in Frage kommt, eine konstante Zusatz erregung
zugleich mit dem Verstellmotor ein- und auszuschalten. Es wäre auch denkbar, daß
der Leonardregler von Hand betätigt wird, dann müßte ein Tachometerdynamo mit dem
Handhebel verbunden werden, deren Spannung ein Maß für die Verstellgeschwindigkeit
wäre. Weiter wäre es auch möglich, mit dem Handhebel einen Ölkatarakt oder sonst
eine geschwindigkeitsabhängige Bremse zu verbinden und die auf diese Bremseinrichtung
ausgeübte Kraft, z. B. auch den Öldruck, zur Verstellung eines Spannungsteilers
in der Weise zu benutzen, daß die am Spannungsteiler abgegriffene Spannung ein Maß
der Bandbeschleunigung ergibt. Diese eben
besprochenen Möglichkeiten
können sinngemäß angewendet werden, obwohl im folgenden die Erfindung nur an dem
in der Zeichnung dargestellten Fall des Verstellmotors erläutert ist.
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Die der Bandbeschleunigung proportionale Ankerspannung des Verstellmotors
g wird also an die Zusatzerregerwicklungen 44 bzw. 64 der Haspelgeneratoren 4 bzw.
6 angeschlossen, so daß in jeder dieser Wicklungen ein der Beschleunigung des Bandes
proportionaler Strom fließt. Da die Generatoren ungesättigt sind, ergibt diese Zusatzerregung
einen ihr proportionalen Ankerstrom, der sich dem von den Regelwicklungen 41 bzw.
61 verursachten Strom überlagert und der in den Motoren I bzw. 3 ein der Bandbeschleunigung
proportionales Drehmoment erzeugt, das bei richtiger Auslegung der Wicklungen gerade
so groß ist, daß es die notwendigen Beschleunigungen der Haspel verursacht, wobei
der durch die Zugregler 45 bzw.
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Gg eingestellte Bandzug auch während der Beschleunigungspenode unverändert
aufrecht bleibt.
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Wird die Bandgeschwindigkeit dadurch vermindert, daß die Regler 92,
93 in umgekehrtem Sinn betätigt werden, dann muß zu diesem Zweck die Ankerspannung
am Verstellmotorg mit Hilfe des Wendeschalters 91 gewendet werden. Es wird dann
auch der Strom in den Beschleunigmlgs-Erregerwicklungen 44 bzw. 64 mitgewendet.
so <laß das Zusatzdrehmomellt in richtiger Weise verzögernd wirkt. Wird die Walzrichtung
geändert, dami muß beim Beschlemilgen und beim Bremsen das Zusatzdrehmoment gegen
früher gewendet werden, diesem Zweck dient der Wendeschalter 95.
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Wenn das Maß der Beschleunigung geändert werden soll, dann muß die
Ankerspannung und damit die Laufgeschwindigkeit des Verstellmotors g durch Verstellen
des Potentiometers 99 geändert werden; es ist ersichtlich, daß damit die Zusatzerregung
der Generatoren 4 und 6 im richtigen Maß mitgeändert wird.
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Ein leerer Haspel hat ein kleineres Trägheitsmoment als ein voller,
andererseits ist aber seine Enddrehzahl bei gegebener Walzgeschwindigkeit höher,
so daß die Ävinkelbeschleunigung größer sein muß. Meist überwiegt letzterer Einfluß,
das Besdileuni gungsdrehmoment muß daher bei leerem Haspel am größten sein, und
es nimmt mit zunehmendem Haspeldurchmesser in leicht errechenbarer Weise ab. Andererseits
nimmt das Motorfeld hunter dem Einfluß des Reglers 7 bzw. 8 mit steigendem Bunddurchmesser
zu, damit, wie oben erläutert, der Bandzug konstant bleibt. Ein bestimmter, von
der Beschleunigungserregung erzeugter Motorstrom ergibt deshalb bei größerem Bunddurchmesser
ein größeres Drehmoment als bei kleinem Bunddurchmesser, so daß also diese Abhängigkeit
in falscher Richtung verläuft. Ist die Abhängigkeit nicht bedeutend und das Beschleunigullgsdrellmoment
nicht groß gegen das Betriebsdrehmoment. dann kann mit einem mittleren Beschleunigungsdrehmomcllt
gerechnet werden, bei empfindlichen Bändern wird aber eine zusätzliche Berücksichtigung
der Abhängigkeit vom Bunddurchmesser notwendig sein. Sie wird erfindungsgemäß unter
Benutzung der Regler 7 bzw. 8 ausgeführt, deren Stellung, wie oben erläutert, durch
den Haspeldurchmesser bestimmt ist. Es kann leicht für jeden Haspeldurchmesser jener
Widerstandswert errechnet werden, der im Kreis der Beschleunigungserregung 44 bzw.
64 eingeschaltet werden muß, damit unter Bedachtnahme auf das bei diesem Durchmesser
vorhandene Motorfeld das notwendige Beschlennigungsdrehmoment an den Motoren I bzw.
3 erhalten wird. Diese Widerstandswerte sind in den Regelwiderständen 71 bzw. 8I
den betreffenden Stellungen der Regler 7 bzw. 8 zugeordnet, wobei noch Justierwiderstände
97 bzw. 98 vorgesehen sein können.
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Wird durch den WendeschaltergI der Verstellmotor g an Spannung gelegt,
dann entsteht die dieser Spannung entsprechende Drehzahl am Motorg und die Beschleunigung
der Walzen 22, 23 mit einer Zeitverzögerung, die der mechanischen Eigenzeit des
Motors g und der magnetischen Trägheit des Leonardsatzes 2, 5 entspricht. Das B
eschleunigungsdrehmoment an den Haspeln I2 und 32 entsteht mit einer Zeitverzögerung,
die der magnetischen Trägheit der Leonardsätze I, 4 bzw.
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3, 6 entspricht. Es ist aber wesentlich, daß die Beschleunigungsdrebmomente
an den Haspeln in jedem Augenblick der Bandl)escllleulligung entsprechen, denn schon
eine ganz kurzzeitige Differenz kann genügen, um das Band zu zerreißen oder schlaff
werden zu lassen und anschließend zu zerreißen. Es werden deshalb nach einer Weiterbildung
der Erfindung Zeitglieder 94 bzw. 96 zwischen den Motoranker g und die Beschleunigungserregerwicklungen
44 bzw. 64 eingeschaltet, die z. B. aus Widerständen und Kondensatoren oder Drosseln
bestehen können und die den zeitlichen Anstieg des Bescbleniiigungsdrehmomentes
der Haspelmotoren an den der Beschleunigung des Bandes anpassen.
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Wenn es sich nicht um ein Reversierwalzwerk handelt, sondern um eines,
das nur in einer Richtung läuft, dann braucht nur der Aufhaspel einen Motor zu besitzen,
während der Abhaspel durch eine mechanische Bremse belastet sein kann. Das Trägheitsmoment
eines solchen motorlosen Haspeis ist verhältnismäßig klein, so daß ein Ausgleich
des Beschleunigungsdrehmomentes nicht erforderlich ist. In diesem Fall genügt also
die Anwendung der Erfindung auf den Leonardsatz des Aufhaspels.